JP2020029867A - Valve device - Google Patents

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JP2020029867A
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近藤 洋一
Yoichi Kondo
近藤  洋一
晃徳 三浦
Akinori Miura
晃徳 三浦
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Abstract

To provide a valve device capable of reducing abrasion of a ceramic valve seat.SOLUTION: In a valve device 10 for adjusting a flow rate on the basis of a distance between a plug 12 and a valve seat 14, the valve seat 14 is fixed to a main body 11 of the valve device 10 through a seat holding member 16. The valve seat 14 is composed of a cylindrical body, the cylindrical body has a shaft center along a flowing direction of fluid, and an outer periphery of the cylindrical body is tapered to a downstream side in the flowing direction of the fluid. As the valve seat 14 has such a shape, a clearance is not formed between the valve seat 14 and the seat holding member 16. According to this constitution, the valve seat 14 does not vibrate to the seat holding member 16, so that degradation of abrasion resistance of ceramics of the valve seat 14 can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、弁装置に関する。さらに詳しくは、プラグ(弁体)とバルブシート(弁座)の間の距離により流量を調整する弁装置に関する。   The present invention relates to a valve device. More specifically, the present invention relates to a valve device for adjusting a flow rate by a distance between a plug (valve element) and a valve seat (valve seat).

プラント設備などでは、物質の複数の相(気相、液相または固相)が混じりあう混相流の状態で物質が搬送されることがある。このような混相流では、混相流が接する部材において、混相流の状態で搬送される物質中の固体粒子の衝突による摩耗が発生しやすい。加えて、キャビテーションが発生し易いため、低周期の流速の変化によって磨耗が増長されることになる。よって、プラント設備を構成する装置への物質の流出口または流入口に設けられる弁装置の部材は、高い耐摩耗性が要求される。   BACKGROUND ART In a plant facility or the like, a substance may be transported in a multiphase flow in which a plurality of phases (a gas phase, a liquid phase, or a solid phase) of the substance are mixed. In such a multiphase flow, abrasion due to collision of solid particles in a substance conveyed in the state of the multiphase flow is likely to occur in a member contacted by the multiphase flow. In addition, since cavitation is likely to occur, wear is increased by a change in the flow rate in a low cycle. Therefore, a member of a valve device provided at an outlet or an inlet of a substance to a device constituting a plant facility is required to have high wear resistance.

図5に従来の弁装置50の正面断面図を示す。この弁装置50では、バルブ本体51に固定されたバルブシート54に対して、プラグ52を上下に動作させ、プラグ52とバルブシート54との間の距離により弁装置50を流れる流量を調整する。プラグ52は、プラグガイド53により案内され、ステム55により上下に動作させられる。弁装置50では、図5の矢印で示すように、流体が水平方向(図5の紙面上左から右)から流入し、プラグ52とバルブシート54との間の縮流部を通過して、鉛直方向(図5の紙面上上から下)に流出する。この流体が、高温高圧である場合、弁装置50内部の減圧段階で流体の一部が気化し、気液混合流体となる場合がある。また、その場合、縮流部では、減圧によりキャビテーションが発生しやすい。   FIG. 5 shows a front sectional view of a conventional valve device 50. In this valve device 50, the plug 52 is moved up and down with respect to the valve seat 54 fixed to the valve body 51, and the flow rate flowing through the valve device 50 is adjusted according to the distance between the plug 52 and the valve seat 54. The plug 52 is guided by a plug guide 53 and is moved up and down by a stem 55. In the valve device 50, as shown by the arrow in FIG. 5, the fluid flows in the horizontal direction (from left to right on the paper surface of FIG. 5), passes through the contraction portion between the plug 52 and the valve seat 54, and It flows out in the vertical direction (from the top to the bottom in FIG. 5). When the fluid has a high temperature and a high pressure, a part of the fluid may be vaporized in a decompression stage inside the valve device 50 to become a gas-liquid mixed fluid. In this case, cavitation is likely to occur in the contraction section due to reduced pressure.

特許文献1では、バルブプラグと接するシートリング(バルブシート)の部材として、高い耐摩耗性を確保するためにセラミックスを採用した弁装置が開示されている。このようにバルブシートの部材としてセラミックスが採用される場合、弁装置の本体側への固定のために、バルブシートを収容して保持する部材(特許文献1では保持筒51)が用いられる。耐摩耗性が高い、すなわち硬度が高いセラミックスには、応力集中を避けるために、ねじ加工や穴あけ加工のような複雑な加工を施すことができないためである。この場合、図5に示すように、バルブシート54を保持するために、上記保持する部材(図5のシート保持部材56に該当)の流体の流れ方向下流側に備えられた、金属の受け部による保持が必要になることもある。そのとき、金属の受け部は流体と接触するため磨耗が進行しやすい。   Patent Literature 1 discloses a valve device that employs ceramics as a member of a seat ring (valve seat) in contact with a valve plug to ensure high wear resistance. When ceramics is adopted as the member of the valve seat as described above, a member that holds and holds the valve seat (holding cylinder 51 in Patent Document 1) is used for fixing the valve device to the main body side. This is because complicated processing such as threading and drilling cannot be performed on ceramics having high wear resistance, that is, high hardness, in order to avoid stress concentration. In this case, as shown in FIG. 5, in order to hold the valve seat 54, a metal receiving portion provided downstream of the holding member (corresponding to the seat holding member 56 in FIG. 5) in the fluid flow direction. May need to be retained. At that time, the metal receiving portion comes into contact with the fluid, so that abrasion tends to proceed.

実開平1―148174号公報Japanese Utility Model Publication No. 1-148174

バルブシートは通常円筒形状(軸心と等距離にある外周面を有する形状)をしている。このバルブシートを、バルブシートの保持部材の円筒状凹所にはめ込むためには、バルブシートの外周に対して、保持部材の内周が所定のはめあい公差、すなわちバルブシートの外周と保持部材の内周との間に隙間を有している必要がある。また、保持部材は金属製であるため、熱膨張率がセラミックスよりも大きく、弁装置全体が高温になると、保持部材とバルブシートとの間の隙間が大きくなる。この隙間があることにより、バルブシートが流体の流れにより高周波で振動し、耐摩耗性の高いセラミックスを採用したにもかかわらず、バルブシートの磨耗が進行する場合がある。   The valve seat usually has a cylindrical shape (a shape having an outer peripheral surface equidistant from the axis). In order to fit this valve seat into the cylindrical recess of the holding member of the valve seat, the inner periphery of the holding member is provided with a predetermined fitting tolerance with respect to the outer periphery of the valve seat, that is, the inner periphery of the valve seat and the inner periphery of the holding member. It is necessary to have a gap between the circumference. In addition, since the holding member is made of metal, the coefficient of thermal expansion is larger than that of ceramics, and when the temperature of the entire valve device becomes high, the gap between the holding member and the valve seat increases. Due to this gap, the valve seat vibrates at a high frequency due to the flow of the fluid, and the wear of the valve seat may progress despite the use of ceramics having high wear resistance.

本発明は上記事情に鑑み、セラミックス製のバルブシートの磨耗を低減できる弁装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a valve device that can reduce wear of a ceramic valve seat.

第1発明の弁装置は、プラグとバルブシートとの間の距離により流量を調整する弁装置であって、前記バルブシートは、前記弁装置の本体に対して、シート保持部材を介して固定されており、前記バルブシートは、流体の流れ方向に沿う軸心を有する筒状体であり、
その外周が前記流れ方向の下流側が細くなるテーパに形成されており、該シート保持部材には、前記テーパと対向するテーパ受け面が設けられていることを特徴とする。
第2発明の弁装置は、第1発明において、前記テーパが、1/200以上1/50以下であることを特徴とする。
第3発明の弁装置は、第1発明または第2発明において、 前記シート保持部材と前記本体との間のシールが、Oリングで行われ、前記シート保持部材と前記本体とのねじ結合を行う部分よりも前記流れ方向の上流側に、前記Oリングが設けられていることを特徴とする。
第4発明の弁装置は、第1発明ないし第3発明のいずれかにおいて、前記バルブシートの筒状体の外周には、前記テーパ受け面との非接触部が設けられており、該非接触部が、前記軸心の方向において前記テーパ受け面との接触部に挟まれていることを特徴とする。
A valve device according to a first aspect of the present invention is a valve device for adjusting a flow rate by a distance between a plug and a valve seat, wherein the valve seat is fixed to a main body of the valve device via a seat holding member. The valve seat is a tubular body having an axis along the flow direction of the fluid,
The outer periphery thereof is formed in a taper shape in which the downstream side in the flow direction becomes narrower, and the sheet holding member is provided with a taper receiving surface facing the taper.
A valve device according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the taper is equal to or greater than 1/200 and equal to or less than 1/50.
In the valve device according to a third aspect, in the first aspect or the second aspect, sealing between the seat holding member and the main body is performed by an O-ring, and a screw connection between the seat holding member and the main body is performed. The O-ring is provided on an upstream side in the flow direction from a portion.
A valve device according to a fourth aspect of the present invention is the valve device according to any one of the first to third aspects, wherein a non-contact portion with the tapered receiving surface is provided on an outer periphery of the tubular body of the valve seat. Are sandwiched by a contact portion with the tapered receiving surface in the direction of the axis.

第1発明によれば、バルブシートの筒状体の外周とシート保持部材の内周とが、互いに密着するテーパに形成されているので、バルブシートとシート保持部材との間に隙間が生じることがなくなる。この構成によりシート保持部材に対してバルブシートが振動をすることがなくなり、バルブシートのセラミックスの耐摩耗性の低下が抑制できる。また、弁装置が高温になったときでもバルブシートとシート保持部材との間の隙間が大きくならず、この点でもバルブシートのセラミックスの耐摩耗性の低下を抑制できる。また、シート保持部材の流体の流れ方向下流側に備えられた金属の受け部によってバルブシートを保持する構造であるときは、金属の受け部の磨耗を防止できる。
第2発明によれば、テーパが1/200以上1/50以下であるので、温度が上昇したときにテーパの径の大きい側の隙間が大きくなりすぎることを防止できるとともに、シート保持部材に対するバルブシートの位置決めが容易になる。また、バルブシートが流れ方向の下流側に脱落することも無い。
第3発明によれば、シート保持部材と本体との間のシールを行うOリングが、シート保持部材と本体とのねじ結合部よりも流れ方向の上流側に設けられているので、ねじ結合部の腐食を防止できる。
第4発明によれば、バルブシートの筒状体の外周に、テーパ受け面との非接触部が設けられているので、バルブシートを交換する際に、容易にバルブシートをシート保持部材から取り外すことができる。また、テーパ受け面との非接触部が、軸心の方向においてテーパ受け面との接触部に挟まれていることにより、テーパ面とテーパ受け面との接触部が離間することになり、シート保持部材に対するバルブシートの姿勢がより安定する。
According to the first invention, since the outer periphery of the tubular body of the valve seat and the inner periphery of the seat holding member are formed in a tapered shape in which they are in close contact with each other, a gap is generated between the valve seat and the seat holding member. Disappears. With this configuration, the valve seat does not vibrate with respect to the seat holding member, and a decrease in the wear resistance of the ceramic of the valve seat can be suppressed. Further, even when the temperature of the valve device becomes high, the gap between the valve seat and the seat holding member does not increase, and in this regard, it is also possible to suppress a decrease in the wear resistance of the ceramic of the valve seat. When the valve seat is held by the metal receiving portion provided on the downstream side in the flow direction of the fluid of the seat holding member, wear of the metal receiving portion can be prevented.
According to the second aspect, since the taper is not less than 1/200 and not more than 1/50, it is possible to prevent the gap on the side where the diameter of the taper is large from becoming too large when the temperature rises, and to provide a valve for the seat holding member. Sheet positioning becomes easy. Further, the valve seat does not drop off downstream in the flow direction.
According to the third aspect, the O-ring for sealing between the sheet holding member and the main body is provided on the upstream side in the flow direction from the screw connecting portion between the sheet holding member and the main body. Corrosion can be prevented.
According to the fourth invention, since the non-contact portion with the tapered receiving surface is provided on the outer periphery of the tubular body of the valve seat, the valve seat is easily removed from the seat holding member when replacing the valve seat. be able to. Further, since the non-contact portion with the taper receiving surface is sandwiched between the contact portions with the taper receiving surface in the direction of the axis, the contact portion between the taper surface and the taper receiving surface is separated, and the seat is separated. The posture of the valve seat with respect to the holding member is more stable.

本発明の第1実施形態に係る弁装置の正面方向からの断面図である。It is a sectional view from the front direction of the valve device concerning a 1st embodiment of the present invention. (A)は図1の弁装置のバルブシートの正面方向からの断面図である。(B)は図1の弁装置のシート保持部材の正面方向からの断面図である。(A) is sectional drawing from the front direction of the valve seat of the valve apparatus of FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view of the seat holding member of the valve device of FIG. 1 as viewed from the front. 本発明の第2実施形態に係る弁装置の正面方向からの断面図である。It is sectional drawing from the front direction of the valve apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. (A)は本発明の第3実施形態に係る弁装置のバルブシートの正面方向からの断面図である。(B)は本発明の第3実施形態に係る弁装置のシート保持部材の正面方向からの断面図である。(A) is sectional drawing from the front direction of the valve seat of the valve apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. (B) is a sectional view from the front of a seat holding member of a valve device according to a third embodiment of the present invention. 従来の弁装置の正面方向からの断面図である。It is sectional drawing from the front direction of the conventional valve apparatus.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための弁装置10を例示するものであって、本発明は弁装置10を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a valve device 10 for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the valve device 10 as follows. In addition, the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of description. Further, in the following description, the same names and reference numerals denote the same or similar members, and a detailed description thereof will be omitted as appropriate.

(第1実施形態)
図1には、本発明の第1実施形態に係る弁装置10の正面方向からの断面図を、図2には第1実施形態に係る弁装置10を構成するバルブシート14およびシート保持部材16の正面方向からの断面図を示す。図2(A)は、バルブシート14の断面図であり、図2(B)はシート保持部材16の断面図である。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a valve device 10 according to a first embodiment of the present invention as viewed from the front, and FIG. 2 is a valve seat 14 and a seat holding member 16 that constitute the valve device 10 according to the first embodiment. 2 shows a sectional view from the front direction of FIG. FIG. 2A is a sectional view of the valve seat 14, and FIG. 2B is a sectional view of the seat holding member 16.

本発明の第1実施形態に係る弁装置10では、本体11に固定されたバルブシート14に対して、プラグ12を上下に動作させ、プラグ12とバルブシート14との間の距離により弁装置10を流れる流体の流量を調整する。プラグ12は、プラグガイド13により案内され、ステム15により上下に駆動させられる。弁装置10では、図1の矢印で示すように、流体が水平方向(図1の紙面上左から右)から流入し、プラグ12とバルブシート14との間の縮流部を通過して、鉛直方向(図1の紙面上上から下)に流出する。本発明の弁装置10は、例えば高温高圧の流体が流れる場合でも、セラミックス製のバルブシートの磨耗を低減できる。   In the valve device 10 according to the first embodiment of the present invention, the plug 12 is moved up and down with respect to the valve seat 14 fixed to the main body 11, and the valve device 10 is moved by the distance between the plug 12 and the valve seat 14. To adjust the flow rate of the fluid flowing through. The plug 12 is guided by a plug guide 13 and driven up and down by a stem 15. In the valve device 10, as shown by the arrow in FIG. 1, the fluid flows in from the horizontal direction (from left to right on the paper surface of FIG. 1), passes through the contraction portion between the plug 12 and the valve seat 14, It flows out in the vertical direction (from the top to the bottom in FIG. 1). The valve device 10 of the present invention can reduce abrasion of a ceramic valve seat, for example, even when a high-temperature and high-pressure fluid flows.

本実施形態に係る弁装置10は、バルブシート14が、シート保持部材16を介して弁装置10の本体11に対して固定されている。すなわち弁装置10は、弁装置10の本体11に設けられている、シート保持部材16を挿入するための挿入孔にシート保持部材16が挿入され、さらにこのシート保持部材16の貫通孔16aにバルブシート14が配置されている構成である。   In the valve device 10 according to the present embodiment, the valve seat 14 is fixed to the main body 11 of the valve device 10 via the seat holding member 16. That is, in the valve device 10, the seat holding member 16 is inserted into an insertion hole for inserting the seat holding member 16 provided in the main body 11 of the valve device 10, and further, the valve is inserted into the through hole 16 a of the seat holding member 16. This is a configuration in which the seat 14 is arranged.

バルブシート14は、耐摩耗性を考慮して、セラミックス製である。工業的に使用されることが多いファインセラミックスとしては、例えば、窒化ホウ素、窒化ケイ素、フェライトなどがあるが、本実施形態では、高温酸性および酸化性雰囲気での耐摩耗性を考慮して、バルブシート14の材質は酸化アルミニウムである。   The valve seat 14 is made of ceramics in consideration of wear resistance. Fine ceramics that are often used industrially include, for example, boron nitride, silicon nitride, ferrite, and the like. In the present embodiment, in consideration of wear resistance in a high-temperature acidic and oxidizing atmosphere, a valve is used. The material of the sheet 14 is aluminum oxide.

バルブシート14は、断面が同心円となる筒状体の形状をしている。そしてこの筒状体の外周は、流体の流れ方向の下流側の直径が小さくなるテーパである。すなわち、図1または図2の紙面において、上側から下側に向けて筒状体の外周の径は小さくなっている。また、図2(A)で示すように、筒状体の外周のテーパを表す線は、直線である。すなわち、筒状体の外周は、一定の割合で上側から下側に向けて径が小さくなっている。なおテーパは、バルブシート14の外周の全体に亘る場合と、一部である場合とがある。また内周は上側から下側に亘って内径が同じである通過孔14aを有している。流体はこの通過孔14aを通過する。なおこの通過孔14aの形状は、これに限定されない。   The valve seat 14 has the shape of a cylindrical body having a concentric cross section. The outer periphery of the cylindrical body is tapered such that the diameter on the downstream side in the fluid flow direction decreases. That is, on the paper surface of FIG. 1 or FIG. 2, the diameter of the outer periphery of the cylindrical body decreases from the upper side to the lower side. Further, as shown in FIG. 2A, a line representing the taper of the outer periphery of the cylindrical body is a straight line. That is, the diameter of the outer periphery of the cylindrical body decreases from the upper side to the lower side at a constant rate. The taper may be formed over the entire outer periphery of the valve seat 14 or may be formed partially. The inner circumference has a passage hole 14a having the same inner diameter from the upper side to the lower side. The fluid passes through the passage hole 14a. The shape of the passage hole 14a is not limited to this.

ここで、図2(A)で示すように、バルブシート14の上側の直径をL1、バルブシート14の下側の直径をL2、バルブシート14の軸方向の長さをL3としたとき、テーパの値は、(L1−L2)/L3として表される。本実施形態では、このテーパが、1/200以上1/50以下であることが好ましい。   Here, as shown in FIG. 2A, when the upper diameter of the valve seat 14 is L1, the lower diameter of the valve seat 14 is L2, and the length of the valve seat 14 in the axial direction is L3, the taper is Is represented as (L1-L2) / L3. In the present embodiment, it is preferable that the taper is not less than 1/200 and not more than 1/50.

テーパが1/200よりも小さいと、シート保持部材16に対するバルブシート14の位置決めのための加工精度の確保が難しくなり、バルブシート14の大径側が、シート保持部材16の上端面16bから突出したり、落ち込んだりすることが多くなる。さらに、流れ方向の下流側に向かって高流速で、混相流の状態で物質が搬送される使用形態においては、バルブシートが流れ方向の下流側に脱落する可能性がある。また、テーパが1/50よりも大きいと、筒状体の外周の径が大きい部分において、弁装置10が高温になったときに、熱膨張率の差により、バルブシート14とシート保持部材16との間の隙間が大きくなりすぎる。   If the taper is smaller than 1/200, it becomes difficult to secure processing accuracy for positioning the valve seat 14 with respect to the seat holding member 16, and the large diameter side of the valve seat 14 protrudes from the upper end surface 16 b of the seat holding member 16. , And often become depressed. Further, in a use mode in which the substance is conveyed in a multiphase flow state at a high flow velocity toward the downstream side in the flow direction, the valve seat may fall to the downstream side in the flow direction. Further, if the taper is larger than 1/50, the valve seat 10 and the seat holding member 16 may be separated by a difference in coefficient of thermal expansion when the valve device 10 is heated to a high temperature in a portion where the outer diameter of the cylindrical body is large. The gap between them is too large.

シート保持部材16は、バルブシート14の材質として採用されている酸化アルミニウム等のセラミックスよりも熱膨張率が大きい金属製であり、加工の容易性や、耐食性、入手性を考慮してステンレス製である。より詳しくは、オーステナイト系ステンレスであるSUS316Lが望ましい。   The seat holding member 16 is made of metal having a larger coefficient of thermal expansion than ceramics such as aluminum oxide used as a material of the valve seat 14, and is made of stainless steel in consideration of easiness of processing, corrosion resistance, and availability. is there. More specifically, SUS316L, which is an austenitic stainless steel, is desirable.

シート保持部材16は、バルブシート14が嵌まり込むように、内周にテーパ受け面を持つ貫通孔16aを有している。この貫通孔16aは、バルブシート14のテーパに対抗しているテーパ受け面を有している。そして、このテーパ受け面は、バルブシート14が密着できる構造をしている。すなわち、テーパ受け面は、流体の流方向の下流側の内径が小さくなるテーパである。また、図2(B)で示すように、貫通孔16aの内周のテーパを表す線は、直線である。すなわち、テーパ受け面の内周は、一定の割合で上側から下側に向けて径が小さくなっている。また、テーパ受け面の内径の大きさは、バルブシート14が嵌まり込んだときに、バルブシート14の上端がシート保持部材16の上端面16bと概略一致するような大きさとされている。加えて、テーパ受け面は、貫通孔16aの内面の全体に亘る場合と、一部である場合とがある。   The seat holding member 16 has a through hole 16a having a tapered receiving surface on the inner periphery so that the valve seat 14 is fitted. The through hole 16a has a taper receiving surface that opposes the taper of the valve seat 14. And this taper receiving surface has a structure to which the valve seat 14 can adhere. That is, the taper receiving surface is a taper in which the inner diameter on the downstream side in the fluid flow direction becomes smaller. Further, as shown in FIG. 2B, the line representing the taper of the inner periphery of the through hole 16a is a straight line. That is, the diameter of the inner circumference of the tapered receiving surface decreases from the upper side to the lower side at a constant rate. The size of the inner diameter of the taper receiving surface is such that the upper end of the valve seat 14 substantially matches the upper end surface 16b of the seat holding member 16 when the valve seat 14 is fitted. In addition, the tapered receiving surface may cover the entire inner surface of the through hole 16a or may be a part.

シート保持部材16は、上部に設けられた肩部16dにより、本体11に対し、上下の位置が決定する。シート保持部材16は、プラグガイド13等が組み立てられる前に、図1の紙面における上方から挿入され、シート保持部材16の軸心を中心にして回転させられることによりねじ止めされる。シート保持部材16の外周には、雄ねじ16cが設けられており、治具等により凸部に対して周方向の力が加えられることでシート保持部材16は回転し、本体11に対しねじ込み締結される。   The upper and lower positions of the sheet holding member 16 with respect to the main body 11 are determined by a shoulder 16d provided at an upper portion. Before the plug guide 13 and the like are assembled, the sheet holding member 16 is inserted from above in the plane of FIG. 1 and is screwed by being rotated about the axis of the sheet holding member 16. A male screw 16c is provided on the outer periphery of the sheet holding member 16, and when a circumferential force is applied to the projection by a jig or the like, the sheet holding member 16 rotates and is screwed and fastened to the main body 11. You.

バルブシート14の筒状体の外周が、流れ方向の下流側が細くなるテーパであることにより、バルブシート14とシート保持部材16との間に隙間が生じることがなくなる。この構成によりシート保持部材16に対してバルブシート14が振動をすることがなくなる。バルブシート14が振動した場合、バルブシート14が耐摩耗性を有するセラミックス製とした場合でも偏磨耗が生じることがあったが、テーパによりシート保持部材16にバルブシート14が固定されると、バルブシート14が偏磨耗を起こすことが抑制され、セラミックスの高い耐摩耗性が確保でき、耐摩耗性の低下が抑制される。   Since the outer periphery of the tubular body of the valve seat 14 is tapered such that the downstream side in the flow direction becomes thinner, no gap is formed between the valve seat 14 and the seat holding member 16. With this configuration, the valve seat 14 does not vibrate with respect to the seat holding member 16. When the valve seat 14 vibrates, uneven wear may occur even when the valve seat 14 is made of a ceramic having wear resistance. However, when the valve seat 14 is fixed to the seat holding member 16 by the taper, the valve The occurrence of uneven wear of the sheet 14 is suppressed, high wear resistance of the ceramics can be secured, and a decrease in wear resistance is suppressed.

また、弁装置10が高温になったとき、従来の円筒形状(軸心と等距離にある外周面を有する形状)の場合、熱膨張率の違いによりさらに隙間が大きくなるが、テーパの場合シート保持部材16に対してバルブシート14が更に嵌まり込む(図1の下方向へバルブシート14がわずかに移動する)ので、バルブシート14とシート保持部材16との間の隙間が大きくならず、この点でもシート保持部材16にバルブシート14が固定され、耐摩耗性の低下が抑制される。   In addition, when the valve device 10 is heated to a high temperature, in the case of a conventional cylindrical shape (a shape having an outer peripheral surface equidistant from the axis), the gap is further increased due to a difference in coefficient of thermal expansion. Since the valve seat 14 is further fitted into the holding member 16 (the valve seat 14 moves slightly downward in FIG. 1), the gap between the valve seat 14 and the seat holding member 16 does not increase, Also in this respect, the valve seat 14 is fixed to the seat holding member 16, and a decrease in wear resistance is suppressed.

テーパが1/200以上1/50以下であることにより、温度が上昇したときにテーパの径の大きい側の隙間が大きくなりすぎることを防止できるとともに、シート保持部材16に対するバルブシート14の位置決めが容易になる。また、バルブシート14が流れ方向の下流側に脱落することもない。   When the taper is not less than 1/200 and not more than 1/50, it is possible to prevent the gap on the side where the diameter of the taper is large from becoming too large when the temperature rises, and to position the valve seat 14 with respect to the seat holding member 16. It will be easier. In addition, the valve seat 14 does not drop to the downstream side in the flow direction.

(第2実施形態)
図3には、本発明の第2実施形態に係る弁装置10の正面方向からの断面図を示す。本実施形態の、第1実施形態との相違点は、シート保持部材16と、本体11との間にOリング17が設けられた点である。
(2nd Embodiment)
FIG. 3 is a sectional view of a valve device 10 according to a second embodiment of the present invention as viewed from the front. The present embodiment differs from the first embodiment in that an O-ring 17 is provided between the sheet holding member 16 and the main body 11.

本実施形態では、シート保持部材16と本体11とは螺合されている。すなわち、本体11の、シート保持部材16を挿入するための挿入孔の内周に設けられている雌ねじ11aと、シート保持部材16の外周に設けられている雄ねじ16cとにより、本体11に対しシート保持部材16は、ねじ結合されている。   In the present embodiment, the sheet holding member 16 and the main body 11 are screwed. That is, the female screw 11a provided on the inner periphery of the insertion hole for inserting the sheet holding member 16 of the main body 11 and the male screw 16c provided on the outer periphery of the sheet holding member 16 allow the main body 11 to be seated. The holding member 16 is screwed.

本実施形態では、シート保持部材16と本体11とのねじ結合を行う部分より、流体の上流側にOリング17が設けられている。このOリング17が設けられていることにより、腐食性の流体がOリング17から下流側に浸み出すことを防止できる。   In the present embodiment, an O-ring 17 is provided on the upstream side of the fluid from a portion where the sheet holding member 16 and the main body 11 are screw-connected. The provision of the O-ring 17 prevents the corrosive fluid from leaking out of the O-ring 17 to the downstream side.

Oリング17の材質は、使用温度に対する耐熱性の高い材質であれば問題ない。例えば使用温度が200℃程度であれば、テフロン(登録商標)系、またはフッ素系のゴムが材質として好適に用いられる。   There is no problem as long as the material of the O-ring 17 is a material having high heat resistance to the operating temperature. For example, if the use temperature is about 200 ° C., Teflon (registered trademark) -based or fluorine-based rubber is suitably used as the material.

シート保持部材16と本体11との間のシールを行うOリング17が、シート保持部材16と本体11とのねじ結合部よりも流れ方向の上流側に設けられているので、ねじ結合部の腐食を防止できる。雌ねじ11aは本体11と同じ材質であり、雄ねじ16cはシート保持部材16と同じ材質である。しかし、ねじ部分は凹凸のある細かい加工が施されているので、同じように腐食性流体に接している場合でも、このねじ部分の方が、腐食が進む。よって、ねじ部分への流体の侵入をOリング17により防止することで、ねじ結合部の腐食を効果的に防止できる。なお、シート保持部材16のOリング17が当接する部分に、Oリング保持用の溝を設けても良い。   Since the O-ring 17 for sealing between the sheet holding member 16 and the main body 11 is provided on the upstream side in the flow direction from the screw connecting portion between the sheet holding member 16 and the main body 11, corrosion of the screw connecting portion is prevented. Can be prevented. The female screw 11a is made of the same material as the main body 11, and the male screw 16c is made of the same material as the sheet holding member 16. However, since the threaded portion is finely processed with irregularities, even if the threaded portion is similarly in contact with a corrosive fluid, the threaded portion is more corroded. Therefore, by preventing the fluid from entering the threaded portion by the O-ring 17, corrosion of the threaded joint can be effectively prevented. Note that a groove for holding the O-ring may be provided in a portion of the sheet holding member 16 where the O-ring 17 contacts.

なお、本実施形態に係る弁装置10の特徴である、Oリング17を用いる構成は、第1実施形態に係る弁装置10の特徴のないもの、すなわちバルブシート14が通常円筒形状(軸心と等距離にある外周面を有する形状)をしているものにも適応できる。   The configuration using the O-ring 17, which is a feature of the valve device 10 according to the present embodiment, does not have the feature of the valve device 10 according to the first embodiment, that is, the valve seat 14 has a normal cylindrical shape (shaft and shaft). (A shape having an outer peripheral surface at the same distance).

(第3実施形態)
図4には、第3実施形態に係る弁装置10を構成するバルブシート14およびシート保持部材16の正面方向からの断面図を示す。図4(A)は、バルブシート14の断面図であり、図4(B)はシート保持部材16の断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the valve seat 14 and the seat holding member 16 constituting the valve device 10 according to the third embodiment as viewed from the front. FIG. 4A is a sectional view of the valve seat 14, and FIG. 4B is a sectional view of the seat holding member 16.

本実施形態の、第1実施形態との相違点は、バルブシート14の筒状体の外周に、シート保持部材14のテーパ受け面との非接触部14bが設けられている点である。この非接触部14bは凹部であり、バルブシート14の全周にわたって設けられている。ただし、バルブシート14の軸心方向においては、テーパ受け面との接触部14cに挟まれている。   The difference of the present embodiment from the first embodiment is that a non-contact portion 14b with the tapered receiving surface of the seat holding member 14 is provided on the outer periphery of the tubular body of the valve seat 14. The non-contact portion 14b is a concave portion and is provided over the entire circumference of the valve seat 14. However, in the axial direction of the valve seat 14, it is sandwiched between the contact portions 14c with the tapered receiving surface.

バルブシート14の筒状体の外周に、テーパ受け面との非接触部14bが設けられ、バルブシート14とシート保持部材16との接触面積が小さくなっているので、バルブシート14を交換する際に、容易にバルブシート14をシート保持部材16から取り外すことができる。バルブシート14とシート保持部材16とは、テーパにより接触しているため、長時間の腐食性の流体への接触により固着する場合がある。このため、シート保持部材16からバルブシート14を取り外し交換する際に、バルブシート14の取り外し作業に手間がかかったり、また場合によってはバルブシート14を破壊したりする必要が生じる。非接触部14bがあることにより、バルブシート14とシート保持部材16との接触面積が必要以上に広くならず、容易にバルブシート14をシート保持部材16から取り外すことができる。   The non-contact portion 14b with the tapered receiving surface is provided on the outer periphery of the tubular body of the valve seat 14, and the contact area between the valve seat 14 and the seat holding member 16 is reduced. In addition, the valve seat 14 can be easily removed from the seat holding member 16. Since the valve seat 14 and the seat holding member 16 are in contact with each other by the taper, there is a case where the valve seat 14 and the seat holding member 16 are fixed by the prolonged contact with the corrosive fluid. For this reason, when removing and replacing the valve seat 14 from the seat holding member 16, it takes time and effort to remove the valve seat 14, and in some cases, it is necessary to break the valve seat 14. Due to the non-contact portion 14b, the contact area between the valve seat 14 and the seat holding member 16 does not become unnecessarily large, and the valve seat 14 can be easily removed from the seat holding member 16.

また、テーパ受け面との非接触部14bが、軸心の方向においてテーパ受け面との接触部14cに挟まれていることにより、テーパ面とテーパ受け面との接触している部分どうしが離間することになり、シート保持部材16に対するバルブシート14の姿勢がより安定する。   Since the non-contact portion 14b with the tapered receiving surface is sandwiched between the contact portions 14c with the tapered receiving surface in the axial direction, the portions where the tapered surface and the tapered receiving surface are in contact with each other are separated from each other. As a result, the posture of the valve seat 14 with respect to the seat holding member 16 becomes more stable.

(本発明の弁装置10が用いられる製造プロセス)
本発明の弁装置10は、好ましくは、ニッケルおよびコバルトを含む混合硫化物を含んだスラリーを加圧浸出するためのオートクレーブに備えられ、オートクレーブ内のスラリーのレベル調節に用いることができる。本発明の弁装置10により、レベル調節に用いられている弁装置10の破損および摩耗を抑制することができ、プラント設備の稼働率や生産性を向上させることができる。以下、ニッケルおよびコバルトを含む混合硫化物を含んだスラリーをオートクレーブによって加圧浸出するプロセスの一例として、硫酸ニッケルの製造プロセスについて説明する。
(Manufacturing process using the valve device 10 of the present invention)
The valve device 10 of the present invention is preferably provided in an autoclave for leaching the slurry containing the mixed sulfide containing nickel and cobalt under pressure, and can be used for adjusting the level of the slurry in the autoclave. With the valve device 10 of the present invention, breakage and wear of the valve device 10 used for level adjustment can be suppressed, and the operation rate and productivity of the plant equipment can be improved. Hereinafter, a nickel sulfate production process will be described as an example of a process in which a slurry containing a mixed sulfide containing nickel and cobalt is leached under pressure by an autoclave.

硫酸ニッケルの原料としてニッケルおよびコバルトを含む混合硫化物(MS:Mixed Sulfide)が用いられる。このニッケル・コバルト混合硫化物は低ニッケル品位のニッケル酸化鉱石を加圧酸浸出(HPAL:High Pressure Acid Leaching)し、加圧酸浸出液から鉄などの不純物を除去した後、ニッケルイオンおよびコバルトイオンを含む浸出液に硫化水素ガスを吹き込む湿式硫化反応などによって得られたものである。ニッケル・コバルト混合硫化物の主成分はNiS等の硫化物である。   A mixed sulfide (MS: Mixed Sulfide) containing nickel and cobalt is used as a raw material of nickel sulfate. This nickel-cobalt mixed sulfide is obtained by subjecting low-grade nickel oxide ore to high pressure acid leaching (HPAL) to remove impurities such as iron from the pressurized acid leaching solution, and then removing nickel ions and cobalt ions. It is obtained by a wet sulfurization reaction in which hydrogen sulfide gas is blown into the leachate containing the solution. The main component of the nickel-cobalt mixed sulfide is a sulfide such as NiS.

次にニッケル・コバルト混合硫化物に対して、レパルプ工程が実施される。このレパルプ工程において、ニッケル・コバルト混合硫化物は水などによりレパルプされスラリーとなる。レパルプ工程では、固体粉末状のニッケル・コバルト混合硫化物をレパルプ槽に投入し、水とともに混合、撹拌してスラリーを製造する。スラリーはオートクレーブに装入され加圧浸出に供される。   Next, a repulp process is performed on the nickel-cobalt mixed sulfide. In this repulp process, the nickel / cobalt mixed sulfide is repulped with water or the like to form a slurry. In the repulping step, nickel-cobalt mixed sulfide in the form of solid powder is charged into a repulping tank, mixed with water, and stirred to produce a slurry. The slurry is charged into an autoclave and subjected to pressure leaching.

次に加圧浸出工程が実施される。この加圧浸出工程では、オートクレーブによって混合硫化物に含まれるニッケルおよびコバルトが高圧空気により浸出される。例えば、オートクレーブに装入されるスラリーの固形分濃度は200〜300g/L、流量は50〜100L/分である。オートクレーブ内の温度は150〜220℃、圧力はゲージ圧で1.7〜2.3MPaである。   Next, a pressure leaching step is performed. In this pressure leaching step, nickel and cobalt contained in the mixed sulfide are leached by high-pressure air by an autoclave. For example, the solid content of the slurry charged into the autoclave is 200 to 300 g / L, and the flow rate is 50 to 100 L / min. The temperature in the autoclave is 150 to 220 ° C., and the pressure is 1.7 to 2.3 MPa in gauge pressure.

オートクレーブからは硫酸ニッケルと硫酸コバルトとの混合水溶液である加圧浸出液が排出される。加圧浸出液は降圧、冷却された後に次工程に供給され、硫酸ニッケルの製造に用いられる。このオートクレーブから浸出後のスラリーを抜取って、降圧装置(フラッシュタンク)に移送するための抜取り弁(オートクレーブのレベル調節弁)として、本発明の弁装置10が最適に用いられる。   A pressurized leachate, which is a mixed aqueous solution of nickel sulfate and cobalt sulfate, is discharged from the autoclave. The pressurized leachate is supplied to the next step after being reduced in pressure and cooled, and used for the production of nickel sulfate. The valve device 10 of the present invention is optimally used as an extraction valve (autoclave level control valve) for extracting the leached slurry from the autoclave and transferring the slurry to a pressure reducing device (flash tank).

上記浸出後のスラリーは高温高圧であるのみならず、固いMSの浸出残渣を含んだスラリーであり、抜取り弁の縮流部で減圧されるため水分が気化し、弁装置10の内部は気相と液相および固相が混じりあう混相流の状態となっている。   The slurry after the leaching is not only a high temperature and a high pressure but also a slurry containing a leaching residue of hard MS. And a liquid phase and a solid phase are mixed with each other.

本発明の弁装置10は、上に記載したようにオートクレーブのレベル調節弁として用いることもできるが、これに限定されることなく、他の設備でも、また他の用途でも用いることができる。例えば同じくオートクレーブの圧力調節弁として用いることも可能である。   The valve device 10 of the present invention can be used as an autoclave level control valve as described above, but is not limited thereto, and can be used in other facilities and other applications. For example, it can also be used as a pressure control valve of an autoclave.

10 弁装置
11 本体
12 プラグ
14 バルブシート
14b 非接触部
14c 接触部
16 シート保持部材
17 Oリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Valve apparatus 11 Main body 12 Plug 14 Valve seat 14b Non-contact part 14c Contact part 16 Seat holding member 17 O-ring

Claims (4)

プラグとバルブシートとの間の距離により流量を調整する弁装置であって、
前記バルブシートは、前記弁装置の本体に対して、シート保持部材を介して固定されており、
前記バルブシートは、流体の流れ方向に沿う軸心を有する筒状体であり、
その外周が前記流れ方向の下流側が細くなるテーパに形成されており、
該シート保持部材には、前記テーパと対向するテーパ受け面が設けられている、
ことを特徴とする弁装置。
A valve device for adjusting a flow rate according to a distance between a plug and a valve seat,
The valve seat is fixed to a main body of the valve device via a seat holding member,
The valve seat is a cylindrical body having an axial center along a fluid flow direction,
The outer periphery is formed in a taper in which the downstream side in the flow direction becomes narrower,
The sheet holding member is provided with a taper receiving surface facing the taper,
A valve device characterized by the above-mentioned.
前記テーパが、1/200以上1/50以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
The taper is not less than 1/200 and not more than 1/50;
The valve device according to claim 1, wherein:
前記シート保持部材と前記本体との間のシールが、
Oリングで行われ、
前記シート保持部材と前記本体とのねじ結合を行う部分よりも前記流れ方向の上流側に、前記Oリングが設けられている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弁装置。
A seal between the sheet holding member and the main body,
O-ring,
The O-ring is provided on the upstream side in the flow direction from a portion where the sheet holding member and the main body are screw-connected.
The valve device according to claim 1 or 2, wherein
前記バルブシートの筒状体の外周には、前記テーパ受け面との非接触部が設けられており、
該非接触部が、前記軸心の方向において前記テーパ受け面との接触部に挟まれている、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の弁装置。
On the outer periphery of the tubular body of the valve seat, a non-contact portion with the tapered receiving surface is provided,
The non-contact portion is sandwiched between the contact portion with the tapered receiving surface in the direction of the axis,
The valve device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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