JP2003262280A

JP2003262280A - 熱風弁

Info

Publication number: JP2003262280A
Application number: JP2002063843A
Authority: JP
Inventors: Akira Okada; 章岡田; Yutaka Nagai; 豊永井
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】熱風弁の弁本体の両弁板間の温度差を小さく
して、弁本体の熱変形や亀裂などの発生を防止し、熱風
弁の使用寿命を向上させることである。【解決手段】２枚の円板状の弁板６、６ａに、中心か
ら外周縁にかけて渦巻き状にプレート８、８ａを設け、
この弁板６、６ａを、往路と復路とを有する冷却水流路
７を形成するように、プレート８、８ａを互いに嵌まり
合わせ、固定して弁本体４ａを組み立て、その外周縁
に、弁本体４ａよりも広幅の、冷却水流路７と連通した
シートリング９を、弁板６、６ａとで囲まれる凹部１
７、１７ａの深さが異なるように取り付け、この凹部１
７、１７ａにキャスタブル耐火断熱材を充填し、弁本体
４ａの両側に厚みの異なる耐火断熱層１８、１８ａを設
けたのである。高熱負荷側の耐火断熱層１８を厚くする
ことにより、弁板６、６ａ間の温度差を、弁本体４ａの
熱変形や亀裂などを防止できる程度に小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱風炉からの熱
風の供給管路に設けられ、炉切替による休風時に、供給
管路を遮断する用途などに用いられる熱風弁の構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】熱風弁２１は、一例を、図３に示すよう
に、熱風炉２２から熱風を高炉２３へ供給するための熱
風導管２４と熱風炉２２との間の熱風支管２５に設けら
れ、この熱風弁２１は、熱風炉２２で混合ガスを燃焼し
て蓄熱中などの休風時に、高炉２３内の高温ガスが熱風
炉２２に逆流しないようにこれらの熱風管路を遮断し、
熱風を高炉２３に供給するときのみ開くようになってい
る。

【０００３】前記熱風弁２１には、通常、仕切り弁が用
いられており、図４から図６に示すように、弁箱本体１
ａとその上部に取り付けたキャップ部１ｂとからなる弁
箱１の内部に、弁箱本体１ａ内の流路２を開閉するよう
に弁体３が取り付けられ、この弁体３は、弁本体４とそ
の両側の耐火断熱層５とから形成されている。この弁体
３は、流路２の開口時には、キャップ部１ｂに収納され
る。

【０００４】前記弁本体４は、図７に示すように、鋼板
製の２枚の円板状の弁板６、６ａが、冷却水流路７を形
成する鋼板製の一対の渦巻き状のプレート８、８ａによ
って連結されており、この連結された弁板６、６ａの外
周縁に、前記冷却水流路７と連通した中空構造の環状の
シートリング９が溶接により取り付けられている。そし
て、このシートリング９と弁板６、６ａの外表面とで形
成された凹部１０、１０ａに、キャスタブル耐火断熱材
が流し込まれて固化した耐火断熱層５、５ａが、弁本体
４の両面に設けられ、弁体３が形成されている。

【０００５】前記弁体３の上部中央の位置に、シートリ
ング９の中空部９ｂから、前記のプレート６、６ａによ
って形成された渦巻き状の冷却水流路７に供給される冷
却水の給水口１１および排水口１２が設けられている。
図４に示したように、この給水口１１および排水口１２
に中空構造の一対の弁棒１３、１３ａが並行して接続さ
れ、弁体３の冷却水は、弁棒１３、１３ａにそれぞれ設
けた冷却水の入口１４から供給され、出口１５から排出
される。

【０００６】前記弁棒１３、１３ａの上端側には、例え
ば、図示していない無端状のチェーン部材が取り付けら
れ、このチェーン部材が、駆動装置によりスプロケット
を介して駆動されて、弁棒１３、１３ａに連結された弁
体３が昇降し、前記熱風支管２５を遮断または開放する
ようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、熱風弁２１の
上流側の熱風炉２２の燃焼室に近い上流側の弁体３の表
面、即ち耐火断熱層５への熱負荷は、下流側の耐火断熱
層５ａの表面への熱負荷よりも大きく、これらの弁板
６、６ａの両側に、前記の耐火断熱層５、５ａを設け、
かつ、弁板６、６ａがその間に設けた渦巻き状の冷却水
流路７を通過する冷却水により冷却されていても、上流
側の弁板６の温度が下流側の弁板６ａの温度よりも高
く、この弁板６、６ａ間の温度差は、それらの熱膨張差
に伴って生じる熱応力の作用によって、弁本体４の変形
や連結部の亀裂、延いては、耐火断熱層５、５ａの亀裂
発生などの損傷の原因となる。

【０００８】そこで、この発明の課題は、熱風弁の弁本
体の両弁板間の温度差を小さくして、熱応力による弁本
体の変形や亀裂などの発生を防止し、熱風弁の使用寿命
を向上させることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、この発明では以下の構成を採用したのである。

【００１０】即ち、弁箱と、その内部に、弁箱の流路を
開閉するように収納した弁体とを有し、弁本体およびそ
の外周縁に設けたシートリングが水冷可能であり、その
弁本体の両側面に耐火断熱層を設けて弁体が形成された
熱風弁において、前記弁本体に設けた耐火断熱層の厚み
を両側面で異ならせ、高熱負荷側の耐火断熱層を厚くな
るようにしたのである。

【００１１】このようにすれば、熱風炉の蓄熱中などの
休風時に、弁体の上流の熱風炉側の表面、即ち耐火断熱
層の表面は、高温の燃焼炉からの熱輻射などにより、下
流の高炉側の耐火断熱層の表面よりも、高温にさらされ
るが、熱風炉側の耐火断熱層の厚みの方が、高炉側の耐
火断熱層の厚みよりも大きいため、耐火断熱層の表面に
到達した輻射熱などの熱量に対する断熱効果が大きく、
上流側、即ち熱風炉側の弁本体に到達する熱量を、下流
側、即ち高炉側から弁本体に到達する熱量と同程度にな
るように、低減させることができる。そして、前記冷却
水流路を通過する冷却水により、その両側から到達した
熱量の一部が抜熱されて弁本体が一様に冷却され、弁本
体内に生じる温度差を、熱膨張差に伴って生じる熱応力
による弁本体の熱変形や亀裂、または、弁本体の熱変形
に伴う耐火断熱層の亀裂などの発生を防止できる程度
に、小さくすること、即ち許容範囲に収めることができ
る。

【００１２】なお、熱風炉側などの高熱負荷側の耐火断
熱層を、高炉側などの低熱負荷側の耐火断熱層よりもど
の程度厚くするかは、これらの耐火断熱層の表面への熱
負荷の目安となる雰囲気温度と、耐火断熱材の熱物性
値、および弁体の実測温度等のデータおよび弁本体間の
許容温度差に基づいた温度解析により、決めることがで
きる。

【００１３】前記弁本体を、片面に中心から外周縁にか
けて渦巻き状に帯状部材を設けた一対の弁板を、これら
の帯状部材が互いに嵌まり合うことで、往路と復路とを
有する渦巻き状の冷却水流路を形成するように固定する
ことにより組み立て、前記冷却水流路を、その往路また
は復路のいずれか一方が弁本体の外周縁に設けた、その
幅が弁本体の幅よりも広く形成された前記シートリング
の内部に連通させ、前記弁板のそれぞれの外表面と前記
シートリングとにより囲まれる凹部にキャスタブル耐火
断熱材を充填し、弁本体の両側に前記耐火断熱層を設け
ることが望ましい。

【００１４】このように、弁板間に、往路および復路を
有し、そのいずれか一方でシートリングの内部に連通す
る渦巻き状の冷却水流路を設ければ、シートリングおよ
び弁板を一様に水冷することができ、また、前記耐火断
熱材としてキャスタブル耐火断熱材を用いると、弁本体
の両側に形成される前記凹部に、このキャスタブル耐火
断熱材を流し込み、固化させるだけでよいので、弁本体
の両弁板間の温度差を許容範囲内に収めるために、熱負
荷に応じて、必要な厚さの耐火断熱層を設ける施工が容
易となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を添
付の図１から図６に基づいて説明する。

【００１６】図１および図２は、実施形態の熱風弁の弁
体３ａおよび弁本体４ａを示したもである。鋼板製の２
枚の円板状の弁板６、６ａにはそれぞれ、予め、その中
心から外周縁にかけて渦巻き状に帯状部材、即ちプレー
ト８、８ａが設けられ、これらの一対の弁板６、６ａ
を、プレート８、８ａが互いに嵌まり合うことで、往路
と復路とを有する冷却水流路７を形成するように固定し
て、弁本体４ａが組み立てられている。この弁本体４ａ
の外周縁に、その幅よりも広い環状のシートリング９
が、その内部が冷却水流路７の往路に連通するように取
り付けられており、この弁本体４ａの両側に耐火断熱層
１８、１８ａを設けて、弁体３ａが形成されている。

【００１７】この環状のシートリング９は、前記弁板
６、６ａの外周に、長さが異なる円筒壁１６、１６ａを
それぞれ溶接により取り付け、これらの円筒壁１６、１
６ａの先端部に、断面がコ字形の環状部材９ａを溶接し
た中空構造に形成されている。前記円筒壁１６、１６ａ
の長さが異なるため、シートリング９と弁板６、６ａの
外表面とで囲まれた凹部１７、１７ａの深さが異なり、
これらの凹部１７、１７ａにキャスタブル耐火断熱材が
流し込まれて固化し、弁本体４ａの両側に厚さの異なる
耐火断熱層１８、１８ａが設けられている。

【００１８】前記耐火断熱層１８、１８ａの厚さは、熱
風弁２１が、例えば図３に示した、熱風炉２２の出側の
熱風支管２５に取り付けられた場合に、前述のように弁
体３ａの表面の熱負荷の目安となる熱風炉２２側および
高炉２３側の表面近傍の雰囲気温度などの設置温度環境
と、キャスタブル耐火断熱材の熱物性値、弁板６、６ａ
の実測温度のデータなどと、弁板６、６ａ間の許容温度
差などに基づいた温度解析により、それぞれ決めること
ができる。また、キャスタブル耐火断熱材として、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）およびシリカ（ＳｉＯ₂）などから
なる骨材を用いた各種のキャスタブル耐火断熱材の中か
ら、所要の耐火度や熱物性値を有するものを用いること
ができる。

【００１９】前記弁体３ａの上部中央には、シートリン
グ９の中空部９ｂおよび前記プレート８、８ａによって
形成された渦巻き状の冷却水流路７に供給される冷却水
の給水口１１およびその排水口１２が設けられ、図４か
ら図６に示したように、この給水口１１および排水口１
２に中空構造の一対の弁棒１３、１３ａが並行して接続
されている。弁棒１３に設けた冷却水の入口１４から供
給された冷却水は、給水口１１から、まずシートリング
９の中空部９ｂを通過して、渦巻き状の冷却水流路７の
往路７ａを中心部の方へ向かって通過し、そして、中心
部に達した冷却水は再び冷却水流路７の復路７ｂを外周
縁の方へ向かって通過し、排水口１２から弁棒１３ａ内
を通過して出口１５から排出される。このようにして、
シートリング９および両弁板６、６ａの全域が一様に冷
却される。

【００２０】そして、前述のように、例えば、前記弁棒
１３、１３ａの上端側に取り付けた無端状のチェーン部
材が、駆動装置によりスプロケットを介して下方に駆動
されて、弁棒１３、１３ａに連結された弁体３ａが下降
し、前記シートリング９が弁箱シートに着座して、熱風
支管２５が遮断され、また、チェーン部材が上方に駆動
されて、弁体３ａが上昇して、熱風支管２５が開口す
る。

【００２１】このように、熱風弁２１の弁体３ａの耐火
断熱層１８、１８ａを、熱負荷の大きい熱風炉側の方が
高炉側よりも厚くなるように形成することにより、休風
時、即ち熱風支管２５の遮断時に、より高温の熱風炉２
２側で、耐火断熱層１８の表面に到達した輻射熱などの
熱量に対する断熱効果が大きく、熱風炉２２側から弁板
６に到達する熱量を、高炉２３側から弁板６ａに到達す
る熱量と同程度になるように、低減させることができ
る。そして、前記冷却水流路７を通過する冷却水によ
り、これらの両弁板６、６ａに到達した熱量の一部が、
弁板６、６ａ内から一様に抜熱されて、これらの弁板
６、６ａおよびシートリング９の過熱が防止され、かつ
弁板６、６ａ間の温度差を、それらの熱膨張差に伴って
生じる熱応力による弁本体４ａの熱変形や亀裂、また
は、弁本体４ａの熱変形に伴う耐火断熱層１８、１８ａ
の亀裂の発生などを防止できる程度に小さくすることが
可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、熱風
弁の弁体表面の耐火断熱層を、熱負荷の大きい、例えば
熱風炉側の方が、高炉側よりも厚くなるように形成した
ので、弁本体の両弁板間の温度差をなくすることがで
き、弁本体の熱変形や亀裂、また耐火断熱層自体の亀裂
などの発生が防止され、熱風弁の使用寿命が向上し、メ
インテナンスや、取り替え工事頻度も減少し、作業負荷
が軽減される。

【００２３】また、耐火断熱層をキャスタブル耐火断熱
材で形成したので、弁体の両表面への熱負荷に応じて、
耐火断熱層の厚みを変化させる施工が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の熱風弁の弁体の縦断側面
図

【図２】同上の弁体の縦断正面図

【図３】熱風弁の使用箇所を示す説明図

【図４】熱風弁の斜視図

【図５】熱風弁の縦断正面図

【図６】同上の縦断側面図

【図７】従来技術の熱風弁の弁本体の縦断側面図

【符号の説明】

１弁箱１ａ弁箱本体１ｂキャップ部２流路３、３ａ弁体４、４ａ弁本体５、５ａ耐火断熱層６、６ａ弁板７冷却水流路７ａ往路７ｂ復路８、８ａプレート９シートリング９ａ環状部材９ｂ中空部１０、１０ａ凹部１１給水口１２排水口１３、１３ａ弁棒１４入口１５出口１６、１６ａ円筒壁１７、１７ａ凹部１８、１８ａ耐火断熱層２１熱風弁２２熱風炉２３高炉２４熱風導管２５熱風支管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁箱と、その内部に、弁箱の流路を開閉
するように収納した弁体とを有し、弁本体およびその外
周縁に設けたシートリングが水冷可能であり、その弁本
体の両側面に耐火断熱層を設けて弁体が形成された熱風
弁において、前記弁本体に設けた耐火断熱層の厚みを両
側面で異ならせ、高熱負荷側の耐火断熱層を厚くしたこ
とを特徴とする熱風弁。
【請求項２】前記弁本体は、片面に中心から外周縁に
かけて渦巻き状に帯状部材を設けた一対の弁板を、これ
らの帯状部材が互いに嵌まり合うことで、往路と復路と
を有する渦巻き状の冷却水流路を形成するように固定さ
れたものであり、前記冷却水流路は、その往路または復
路のいずれか一方が弁本体の外周縁に設けた、その幅が
弁本体の幅よりも広く形成された前記シートリングの内
部と連通し、前記弁板のそれぞれの外表面と前記シート
リングとにより囲まれる凹部にキャスタブル耐火断熱材
を充填し、弁本体の両側に前記耐火断熱層を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の熱風弁。