JP3212165B2 - スラリー用調節弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば石炭焚火力発電
所の排煙脱流装置に用いられるスラリー用調節弁に係
り、特にその排ガス中の細粒灰を含むスラリーにさらさ
れる弁体の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の排煙脱流装置において、燃焼に
よって生成される細粒灰をサイロまで搬送する搬送系路
には、この細粒灰を含む流体、いわゆるスラリーの流量
を調節する調節弁が備えられている。この調節弁として
は、従来からボール弁のような回転弁が用いられてい
る。この回転弁の弁体やこの弁体が接離する弁座は、オ
ーステナイト系ステンレス鋼の表面にコバルト系ステラ
イトを溶着したものや、あるいは超硬合金鋼のような高
硬度の金属材料にて構成されている。

【０００３】しかしながら、弁体や弁座は常時高温のス
ラリーにさらされるために、高硬度のステライト層で
も、腐食とエロージョンのために短いもので２ケ月、長
くても６ケ月の使用で著しい磨耗が生じ、頻繁な補修作
業や部品交換作業を余儀なくされるといった問題があ
る。

【０００４】この対策として、例えば「実公平４ー１７
８８５号公報」に見られるように、弁体の一部や弁箱の
内面の一部をセラミックス材料にて構成し、耐磨耗性を
高めた調節弁が知られている。このセラミックス材料と
しては数多くの種類が知られているが、その中でもアル
ミナは、硬度、強度、耐蝕性が高く、しかも比較的安価
で製造技術も確立されているので、スラリーを取り扱う
弁の材料として広く活用されている。そして、従来で
は、弁体の一部をセラミックス製とするに際して、金属
製の弁体の表面に、セラミックス製のカバーを接着した
り、ロー付けすることが行われている

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この接
着剤による金属とセラミックスとの接合方法は、接着剤
の経年劣化が懸念され、接合の信頼性に欠けるといった
問題がある。このことから、最近では、弁体を高温に加
熱し、この弁体の表面に溶融または半溶融状態のセラミ
ックス粉末を吹き付けることで、弁体の表面にセラミッ
クス製の保護被膜を形成することが行われている。

【０００６】このセラミックスを金属表面に溶射する方
法は、すでに確立されている技術であるが、スラリーを
取り扱う弁に適用した場合には、スラリーとの接触によ
る保護被膜の剥離が問題となってきている。すなわち、
セラミックスの保護被膜を弁体表面に溶射した場合で
も、この弁体の表面上には保護被膜の縁が存在するの
で、この縁の部分がスラリーの流れにさらされている
と、保護被膜の縁に細粒粉が繰り返し衝突することにな
る。したがって、保護被膜の縁が捲り上がり、この保護
被膜と弁体との間にスラリーが侵入するので、ここから
保護被膜が剥離するといった問題がある。

【０００７】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、保護被膜の被着端部をスラリーの流れか
ら保護することができ、保護被膜の剥離を防止できるス
ラリー用調節弁の提供を目的とする。

【０００８】また、本発明の他の目的は、保護被膜の仕
上げ加工範囲を少なく抑えることができ、加工に要する
手間を省いて製造コストを低減できるスラリー用調節弁
を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載されたスラリー用調節弁は、スラリ
ーの流通路を有する弁箱と、この弁箱の流通路に支持さ
れたセラミックス製の弁座と、上記弁箱内に上記弁座の
中心軸線から偏心した位置に挿通され、軸回り方向に回
動される回動軸と、この回動軸に取り付けられ、上記弁
座に当接して流通路を閉じる第１の位置と、上記弁座か
ら離脱して流通路を開く第２の位置とに亘って回動可能
な弁体とを備えている。

【００１０】そして、上記弁体は、上記弁座に接離する
球面状のシール部を含む頭部と、この頭部と回動軸とを
連結する連結部とに分割され、これら頭部と連結部との
間に、周方向に連続する隙間を形成するとともに、上記
シール部を含む頭部の周面には、セラミックスを溶射し
てなる保護被膜を被着し、この保護被膜の被着端部を、
上記隙間内に位置させたことを特徴としている。

【００１１】請求項２に記載された回転形流量調整弁
は、上記弁体に被着された保護被膜の表面のうち、この
弁体のシール部を覆う部分のみ研磨加工が施された仕上
げ加工面とし、上記隙間内に位置された被着端部は、溶
射したままの非加工面としたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１の構成によれば、保護被膜の被着端部
は、弁体の頭部と連結部との間の隙間内に位置されてい
るので、この被着端部がスラリー流れの中に直接露出せ
ずに済み、この被着端部をスラリーとの接触に伴う衝撃
から保護することができる。このため、保護被膜の被着
端部が捲り上がることもなく、この被着端部からの保護
被膜の剥離を防止できる。

【００１３】請求項２の構成によれば、この保護被膜の
隙間内に位置された部分は、スラリーの流れや弁座に接
しないので、溶射したままの無加工の状態で良く、研磨
加工を施す範囲は、弁座と対向し合うシール部のみで良
いことになる。このため、保護被膜の被着端部が頭部の
背面まで延長されているにも拘らず、加工範囲を削減す
ることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の第１実施例を、図１ないし図７
にもとづいて説明する。

【００１５】図５は、石炭焚火力発電所の排煙脱流装置
に用いられる偏心回転形の調節弁１を示している。この
調節弁１は、弁本体２と、この弁本体２の駆動部３とを
備えている。

【００１６】弁本体２は、図４に示すような金属製の弁
箱５を有している。本実施例の弁箱５は、５０ｍｍ以下
のものであり、この弁箱５の内部には、燃焼によって生
じた細粒灰（フライアッシュ）を含む流体、いわゆるス
ラリーが流通する流通路６が形成されている。流通路６
の一端部には、スラリーの流入口７が開口されていると
ともに、他端部には、スラリーの吐出口８が開口されて
いる。なお、図中矢印は、流通路６内でのスラリーの流
れ方向を示している。

【００１７】図１に示すように、流通路６の吐出側の端
部は、吐出口８に連なる大径部９と、この大径部９より
も直径の小さな小径部１０とを備えている。これら大径
部９と小径部１０との境界部分には、流通路６の中心軸
線Ｘ1 と直交する方向に延びるストッパ面１１が形成さ
れている。

【００１８】大径部９から小径部１０にかけての部分に
は、円筒状の弁座１３が支持されている。この弁座１３
は、例えばアルミナを主成分とするセラミックス材料に
て構成され、流通路６の中心軸線Ｘ1 と同軸状に配置さ
れている。弁座１３の外周面には、大径部９の内面に軸
方向に摺動可能に嵌合するガイド部１４が突設されてい
る。このガイド部１４は、弁座１３の周方向に連続する
リング状をなしている。ガイド部１４は、上記ストッパ
面１１と対向し合う第１の面１５と、この第１の面１５
とは反対側の吐出口８側に位置された第２の面１６とを
有している。

【００１９】大径部９の内面には、吐出口８の方向から
リング状のリテーナ１７がねじ込まれている。リテーナ
１７は、弾性変形可能なＯリング１８を介してガイド部
１４の第２の面１６に当接されている。このリテーナ１
７のねじ込みにより、ガイド部１４の第１の面１５がス
トッパ面１１に当接され、弁座１３が弁箱５に支持され
ている。この場合、弁座１３は、Ｏリング１８の変形範
囲内で流通路６の軸方向に移動可能となっており、この
弁座１３の第１の面１５とストッパ面１１との間には、
ガイド部１４の摺動部分をシールするシールリング１９
が介在されている。

【００２０】図４に示すように、弁箱５は、流通路６と
直交する方向に延びる筒状の軸支持部２１を一体に備え
ている。軸支持部２１には、回動軸２２がガイドブッシ
ュ２３を介して軸回り方向に回動可能に挿通されてい
る。回動軸２２の一端部は、流通路６を貫通しており、
この貫通端部はガイドカラー２４を介して弁箱５に支持
されている。回動軸２２は、流通路６の中心軸線Ｘ1 と
は直交する方向に延びている。この回動軸２２の中心軸
線Ｘ2 は、図３に示すように、流通路６の中心軸線Ｘ1
に対し距離Ｌだけ偏心して位置されている。

【００２１】図１に示すように、回動軸２２の流通路６
を貫通する部分には、弁体２７が支持されている。この
弁体２７は、弁座１３に接離する球面状のシール部２８
を含む頭部２９と、この頭部２９と回動軸２２とを連結
する連結部３０とに分割されている。これら頭部２９と
連結部３０は、高硬度の金属材料にて構成されている。
連結部３０は、回動軸２２にスプライン係合されたボス
部３１と、このボス部３１にアーム部３２を介して連な
る円板状の支持部３３とを一体に備えている。この支持
部３３の端面には、受け凹部３３ａが形成されている。

【００２２】また、頭部２９は、シール部２８とは反対
側に取り付け座部３５を備えている。取り付け座部３５
は、頭部２９よりも小径をなすとともに、この頭部２９
に対し同軸状に位置されている。このため、図２に示す
ように、頭部２９の外周と取り付け座部３５との境界部
分には、周方向に連続する凹部３６が形成されている。
取り付け座部３５の端面は、支持部３３の受け凹部３３
ａに当接されている。そして、頭部２９と支持部３３と
は、複数のボルト３７を介して連結され、この連結によ
り、弁体２７が回動軸２２と一体に回動するようになっ
ている。

【００２３】したがって、弁体２７は、図３に示すよう
に、弁座１３に当接して流通路６を閉じる第１の位置
と、弁座１３から離脱して流通路６を開く第２の位置と
の間に亘って回動可能となっている。

【００２４】また、上記ボルト３７を締め込んだ状態で
は、図２に示すように、取り付け座部３５が受け凹部３
３ａに密接し、頭部２９の外周の凹部３６と支持部３３
との間に、周方向に連続する隙間３８が形成されてい
る。この隙間３８の寸法Ｓは、１ｍｍ以下に設定されて
いるが、図面上においては、隙間３８の存在を明確にす
るため、この隙間３８を誇張して表示している。

【００２５】ところで、上記弁体２７のシール部２８
は、例えばアルミナを主成分とするセラミックス製の保
護被膜４０によって覆われている。保護被膜４０は、高
温に加熱されたシール部２８の表面に、溶融または半溶
融状態のセラミックス粉末を吹き付けることで形成さ
れ、この保護被膜４０の被着作業は、弁体２７の頭部２
９を連結部３０から分離した状態で行われる。そして、
図２に示すように、保護被膜４０の被着端部４０ａは、
凹部３６にまで導かれている。このため、頭部２９と連
結部３０とを連結すると、保護被膜４０の被着端部４０
ａは隙間３８内に位置され、連結部３０の支持部３３に
よってスラリーの流れから遮蔽されている。

【００２６】また、図３に示すように、保護被膜４０の
表面のうち、弁座１３に接離したり、スラリーの流れと
接する部分、つまりシール部２８を覆う部分は、研磨加
工が施された仕上げ加工面４１ａとされており、隙間３
８内に位置された被着端部４０ａにあっては、溶射した
ままの非加工面４１ｂとなっている。

【００２７】一方、図５や図６に示すように、上記駆動
部３は、弁箱５の軸支持部２１に連結されたクランク箱
４９を備えている。クランク箱４９の内部には、上記回
動軸２２の他端部が導入され、かつ軸受５０を介して軸
支されている。そして、この回動軸２２の他端部には、
クランク５１が連結されており、このクランク５１はク
ランク箱４９内に位置されている。クランク箱４９の上
面には、回動軸２２を回動させるための空気圧式のアク
チュエータ５２が取り付けられている。

【００２８】アクチュエータ５２は、圧力ケース５３を
備えている。圧力ケース５３の内部は、ダイアフラム５
４によって高圧室５５と低圧室５６とに仕切られてい
る。高圧室５５には、接続口５７を介して圧搾空気が導
入されるとともに、低圧室５６は、圧力ケース５３の底
面に開口された大気導入口５８を介して大気中に開放さ
れている。

【００２９】ダイアフラム５４の低圧室５６側の面に
は、ダイアフラムプレート５９が取り付けられている。
ダイアフラムプレート５９は、圧縮コイルばね６０を介
して高圧室５５側に押し上げられており、このダイアフ
ラムプレート５９の中央部には、ステム６１が連結され
ている。ステム６１は、低圧室５６内を上下方向に延び
ている。このステム６１の下端部には、大気導入口５８
を貫通するホルダ６２を介してコネクションロッド６３
が連結されている。コネクションロッド６３は、クラン
ク箱４９に収容されており、このコネクションロッド６
３は、ピン６４を介してクランク５１に連結されてい
る。

【００３０】このような構成の駆動部３において、圧力
ケース５３の高圧室５５に圧搾空気を導入すると、ダイ
アフラムプレート５９が圧縮コイルばね６０の付勢力に
抗して低圧室５６側に押し下げられる。すると、ステム
６１も直線的に押し下げられるので、このステム６１の
直線運動は、コネクションロッド６３およびクランク５
１を介して回転運動に変換された後、回動軸２２に伝え
られる。すなわち、ステム６１が押し下げられると、回
動軸２２は、図７において反時計回り方向に回動される
ようになっており、このことにより、弁体２７はそのシ
ール部２８が弁座１３に当接する第１の位置に向けて回
動される。この場合、図３に示すように、回動軸２２の
中心軸線Ｘ2 は、弁座１３の中心から偏心しているの
で、弁体２７のシール部２８は、弁座１３と同軸状に対
向し合う直前の位置でこの弁座１３に接触し始め、弁体
２７が閉じ方向に回動されて弁開度が小さくなる程、弁
座１３に強く押し付けられるような軸方向の押圧力を受
ける。したがって、流通路６が閉じられる。

【００３１】また、高圧室５５の圧力を低下させると、
圧縮コイルばね６０によってダイアフラムプレート５９
が押し上げられるので、回動軸２２は、図７において時
計回り方向に回動されるようになっており、図３の想像
線で示すように、弁体２７はシール部２８が弁座１３か
ら離脱する開方向に向けて回動される。この回動により
流通路６が開かれ、この弁体２７の回動位置に応じて流
通路６内を流れるスラリーの流量が制御される。

【００３２】このような構成の調節弁１によると、流通
路６内で常時スラリーの流れにさらされる弁体２７のシ
ール部２８に、セラミックス製の保護被膜４０を溶射し
たので、シール部２８の耐摩耗性を飛躍的に高めること
ができ、頻繁な保守点検作業が不要となる。

【００３３】しかも、上記構成においては、弁体２７
を、シール部２８を含む頭部２９と連結部３０とに分割
して、これら頭部２９と連結部３０との境界部分に周方
向に連続する隙間３８を形成し、この隙間３８に保護被
膜４０の被着端部４０ａを位置させたので、この被着端
部４０ａがスラリー流れの中に直接露出せずに済み、被
着端部４０ａをスラリーとの接触に伴う衝撃から保護す
ることができる。このため、保護被膜４０の被着端部４
０ａが捲り上がることもなく、この被着端部４０ａから
の保護被膜４０の剥離を防止することができる。

【００３４】したがって、保護被膜４０の耐久性が向上
し、頻繁な保守点検作業が不要となるとともに、弁座１
３とシール部２８との当接部分からのスラリーの漏洩を
確実に防止できる。

【００３５】また、弁体２７の頭部２９と連結部３０と
は、ボルト３７によって強固に結合されているから、た
とえ隙間３８にスラリーが侵入して固化したとしても、
これら頭部２９や連結部３０に破壊に至る程の過大な応
力が生じたり、保護被膜４０の被着端部４０ａに剥離が
生じるようなこともなく、耐久性が向上する。

【００３６】さらに、保護被膜４０のうち、隙間３８内
に位置された被着端部４０ａは、スラリーの流れや弁座
１３に接しないので、溶射したままの無加工の状態で良
く、研磨加工を施す範囲は、スラリーに直接さらされる
シール部２８のみで良いことになる。このため、保護被
膜４０の被着端部４０ａが、頭部２９の背面まで延長さ
れているにも拘らず、保護被膜４０の加工範囲を削減す
ることができる。よって、保護被膜４０の加工に手間を
要さず、その分、製造コストを低減することができる。

【００３７】なお、本発明は上記第１実施例に特定され
るものではなく、図８に本発明の第２実施例を示す。こ
の第２実施例に示された調節弁１は、口径が８０ｍｍ以
上に設定された大型の弁箱７１を備えているものであ
り、主にその弁体７２と回動軸７３の構成が上記第１実
施例と相違している。

【００３８】すなわち、弁箱７１に挿通された回動軸７
３は、駆動部３に連なる主軸部７４とガイド軸部７５と
に分割されており、これら各軸７４，７５は、同軸状に
配置されている。この回動軸７３に連結される弁体７２
は、頭部２９と連結部７６とに分割され、この連結部７
６は、一対のボス部７７ａ，７７ｂを備えている。これ
らボス部７７ａ，７７ｂは、夫々アーム部７８ａ，７８
ｂを介して支持部３３に連なっている。そして、このよ
うな構成の第２実施例においても、保護被膜４０の被着
端部４０ａは、弁体７２の周面に開口する隙間３８に位
置されている。

【００３９】また、本発明に係る調節弁において、その
回動軸２２，７３を駆動する駆動部３は空気圧式に特定
されるものではなく、例えば液圧式、電気式あるいはそ
の他の駆動方式のものを採用しても良いことは勿論であ
る。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載した構成によれば、保護
被膜の被着端部がスラリー流れの中に直接露出せずに済
み、この被着端部をスラリーとの接触に伴う衝撃から保
護することができるので、保護被膜の被着端部が捲り上
がることもなく、この被着端部からの保護被膜の剥離を
防止することができる。

【００４１】したがって、保護被膜の耐久性が向上し、
頻繁な保守点検作業が不要となるとともに、弁座とシー
ル部との当接部分からのスラリーの漏洩を確実に防止で
き、信頼性が向上する。

【００４２】請求項２に記載した構成によれば、保護被
膜のうち、隙間内に位置された被着端部は、スラリーの
流れや弁座に接しないので、溶射したままの無加工の状
態で良く、保護被膜の被着端部が頭部の背面側まで延長
されているにも拘らず、保護被膜の加工範囲を削減する
ことができる。よって、保護被膜の加工に手間を要さ
ず、その分、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の調節弁において、その弁
本体の内部構造を示す断面図。

【図２】図１のＡ部を拡大して示す断面図。

【図３】弁座に対する弁体の回動位置を示す断面図。

【図４】弁本体とクランク箱の断面図。

【図５】調節弁の全体構造を一部断面して示す側面図。

【図６】調節弁の駆動部を一部断面して示す側面図。

【図７】駆動部のアクチュエータを一部断面して示す側
面図。

【図８】本発明の第２実施例の調節弁において、その弁
本体の内部構造を示す断面図。

【符号の説明】

５，７１…弁箱、 ６…流通路、 １３
…弁座、２２，７３…回動軸、 ２７，７２…弁体、
２８…シール部、２９…頭部、 ３０，７
６…連結部、 ３８…隙間、４０…保護被膜、
４０ａ…被着端部、 ４１ａ…仕上げ加工面、４１
ｂ…非加工面。

フロントページの続き (72)発明者 高橋 勝郎 宮城県仙台市青葉区堤町一丁目12番１号 株式会社本山製作所内 (56)参考文献 特開 昭57−61871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278379（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−96382（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 3/22 F16K 5/06 - 5/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラリーの流通路を有する弁箱と、 この弁箱の流通路に支持されたセラミックス製の弁座
   と、 上記弁箱内に上記弁座の中心軸線から偏心した位置に挿
   通され、軸回り方向に回動される回動軸と、 この回動軸に取り付けられ、上記弁座に当接して流通路
   を閉じる第１の位置と、上記弁座から離脱して流通路を
   開く第２の位置とに亘って回動可能な弁体と、を備えて
   おり、 上記弁体は、上記弁座に接離する球面状のシール部を含
   む頭部と、この頭部と回動軸とを連結する連結部とに分
   割され、 これら頭部と連結部との間に、周方向に連続する隙間を
   形成するとともに、 上記シール部を含む頭部の周面に、セラミックスを溶射
   してなる保護被膜を被着し、 この保護被膜の被着端部を、上記隙間内に位置させたこ
   とを特徴とするスラリー用調節弁。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、上記保護被膜
   の表面は、弁体のシール部を覆う部分のみ研磨加工が施
   された仕上げ加工面とし、上記隙間内に位置された被着
   端部は、非加工面としたことを特徴とするスラリー用調
   節弁。