JP4149281B2

JP4149281B2 - Cylinder valve for high turbidity fluid

Info

Publication number: JP4149281B2
Application number: JP2003025869A
Authority: JP
Inventors: 正司柴田; 誠五京角; 雅樹山本
Original assignee: Asahi Corp; Nippon Steel Corp; Spraying Systems Japan Co
Current assignee: Asahi Corp; Nippon Steel Corp; Spraying Systems Japan Co
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP2004239284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な固形物などが混入した、水、油類などの高濁度流体を輸送する管路において流路を高頻度に開閉させるバルブとして用いられる、シリンダ形弁体を有する、高濁度流体用シリンダバルブに関するものである。
より具体的には、例えば、熱間圧延ラインで鋼板や設備を冷却する際に冷却水として用いられる工業用水や、冷却後の冷却排水などの微細スケールや微細な不純物などの微細物が混入した高濁度水の流路を高頻度に開閉させる、高濁度流体用シリンダバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシリンダバルブとしては、例えば、特許文献１において、図４に示すような構成のものが提案されている。このシリンダバルブは、上端に流体入口２０２が設けられた円筒状のバルブ本体２０１と、当該バルブ本体２０１の下流側に接続され且つその底部に流体出口２０８が形成された函状の弁座室２０５と、当該弁座室の内部の中央部分に配設され且つ環状のパッキン２１２がその上方部材２１０と下方部材２１１との間に装着された弁座２００と、前記バルブ本体２０１の内周に昇降自在に装着され、且つその中間部外周のピストン作動室２１８、２１９内にピストン部分２１５が形成されたシリンダ形の弁体２１４とから構成され、弁体２１４の下端を弁座室２０５内の弁座２００の環状パッキン２１２に臨ませて配置して、弁体２１４の昇降動によって弁座室２０５内の流体流路を開閉するように構成したものである。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭６２−４７７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシリンダバルブを、例えば、熱間圧延工程で熱間圧延された鋼板あるいは設備の冷却に使用される冷却水の配管に配設される場合を想定すると、元々、この冷却水が、通常、工業用水と言われる、不純物などの微細物を多く含む清純度の低いものが多いことに加え、冷却後には鋼板表面から剥離したスケールなども加わって、益々清純度が低いものとなり、シリンダバルブの使用環境としては過酷な使用環境であることが判る。そのため、これらの高濁度水が摺動面間に侵入した場合には、摺動面間に微細物が侵入した状態で摺動を繰り返すことになり、忽ちパッキンの劣化や、摺動面の摩耗が進行して摺動面間に微細物が多量に滞留して弁体の円滑な作動が妨げられるなど、十分な耐久性が得られないという問題がある。
【０００５】
さらに、水流の流路とシリンダ形弁体作動用のピストン作動室（エア室）との間の密閉状態が保持されずに、ピストン作動室から作動エアが水流の流路内へ洩れることになれば、エア消費量の増大や、他のエア作動設備への供給が減少するなどの悪影響を受けることになる。
また、ピストン作動室内への水流の流れ込みが発生した場合には、ピストン作動室内に侵入した水流がエア作動用電磁弁内まで逆流し、短絡事故を引き起こし、バルブの遠隔操作が不可能となる事態を招くことがある。
【０００６】
このような問題に対し、従来は、弁体２１４とバルブ本体２０１あるいは弁座室２０５間に配設されるシール構造を強化する目的でシール材を耐摩耗性の高いものに変更、あるいはシール材の設置個数を増加させるなどの対策が提案され実施されてきた。さらには、摺動部の金属損耗を低減させるべく、表面にクロムメッキ、あるいはタングステンカーバイト溶射を施すなどしてその耐久性を向上させるなどの対策も実施されてきた。しかしながら、このような摺動部に対する摩耗（損耗）対策だけでは、ある程度の改善は見られるものの、効果は満足できるものではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、特に高濁度流体が侵入しやすい摺動面の流体側入口部で高濁度流体の侵入をより確実に防止あるいは大幅に軽減可能な新規な構造とすることで、シリンダバルブの持つ特性を損なうことなく、より耐久性が高く長時間にわたって弁体の円滑作動を確保でき、整備性にも優れた、高濁度流体用シリンダバルブを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、図４に示したような従来のシリンダバルブの耐久性について検討する中で、流体入口２０２から流れ込んだ水はその開閉動作中に弁体２１４とバルブ本体２０１との摺動部に生じる間隙から容易に侵入することができるため、気密性が損なわれやすい構造となっていること、また、弁体２１４の上流側端部ｃにおいて段差があることから、水流の乱れを招き、水流内の微細物が間隙に滞留されやすい構造となっていることに着目した。
このような構造のために、最悪の場合には微細物の混入により弁体２１４が固着状態になり、開閉動作そのものが不可能な状態に陥り、操業の停止を余儀なくされる事態が発生するなど、極めて深刻な事態を招くことがあることも経験した。
【０００９】
また、一旦このような状態になったシリンダバルブは取り外して補修するしか復旧方法はないが、このような従来のシリンダバルブの構成ではバルブ本体２０１と弁座室２０５を締結しているフランジ２０４、２０７とボルト・ナット２２１を緩めただけでは固着した弁体２１４は、バルブ本体２０１と多くの面で接触しているため、取り出すために十分なギャップを確保することができず、かつ弁体２１４とバルブ本体２０１との間の摩擦抵抗が大きいため多大の時間と労力を要することとなった。場合によっては、補修を断念し新規に製作せざるを得なくなる場合もあった。
【００１０】
そこで、本発明者らは、摺動面への高濁度水の侵入をより確実に防止あるいは大幅に軽減可能な構造を有するシリンダバルブとすることが、抜本的な対策であるとの結論に達し、さらに検討を重ねて本発明を成したものである。
【００１１】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、以下の（１）〜（４）を要旨とする。
（１）熱間圧延ラインで鋼板や設備を冷却する冷却水の流路を開閉するバルブにおいて、上流側に流体流入口（２）を設け、内空の筒状構造により流体を下流側に流通させる筒状ボディキャップ（１）と、上流側に凸の円錐状部材（１０）と下流側に凸の円錐状部材（１１）からなる弁座（９）を内部の中心部に設けて外壁との間に流体流通路（１７）を形成し、上流側に接続される前記筒状ボディキャップ（１）から受け入れた流体を下流側に設けた流体流出口（８）から排出するボディ（５）とで、流体を流通させる流路を形成するとともに、
外部配管との接続用に、前記ボディキャップ（１）には、上流側端部の前記流体流入口（２）の外周に上流側外部接続用フランジ（３）を設け、前記ボディ（５）には、下流側端部の前記流体流出口（８）の外周に下流側外部接続用フランジ（７ｂ）を形成し、
さらに、前記ボディキャップ（１）と前記ボディ（５）との連結・固定用に、前記ボディキャップ（１）には、中間部外周にボディキャップ固定用フランジ（４）を形成し、前記ボディ（５）には、上流側開口に筒状部（６）を形成してその外周にボディ固定用フランジ（７ａ）を設けて、該ボディキャップ固定用フランジ（４）と該ボディ固定用フランジ（７ａ）とをボディキャップ連結環（２０）を介して連結・固定する構造を有し、
前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周と、ボディ（５）の前記上流側開口筒状部（６）の内周との間に、筒状ピストンプラグ（１４）を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に、かつその下流側の端部を前記弁座（９）の上流側円錐状部材（１０）の周縁部に配設された環状の弁座パッキン（１２）に押圧可能に臨ませて嵌挿することで、前記筒状ピストンプラグ（１４）の内外面の、前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周と、前記ボディ（５）の上流側開口筒状部（６）の内周との、摺動面への高濁度流体の浸入方向が、高濁度流体の流速方向と逆向きとなるようにし、
さらに、前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周、前記ボディキャップ固定用フランジ（４）、前記ボディ固定用フランジ（７ａ）、および前記ボディキャップ連結環（２０）の間に形成されるピストン作動室（１８）、（１９）内に、前記筒状ピストンプラグ（１４）の上流側端部に一体に形成され、内周面が前記筒状ボディキャップ（１）の外周面を摺動し、外周面が前記ボディキャップ連結環（２０）の内周面を摺動する環状ピストン（１５）を配設し、
該ピストン作動室（１８）、（１９）内での流体圧による該筒状ピストン（１５）の往復動により、前記筒状ピストンプラグ（１４）をバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動させて、前記流体流通路（１７）を開閉するようにするとともに、整備に際しては、前記ボディキャップ連結環（２０）を介して連結・固定された前記ボディキャップ固定用フランジ（４）部と前記ボディ固定用フランジ（７ａ）部のボルト・ナット（２１）を開放することで、前記筒状ピストンプラグ（１４）および筒状ピストン（１５）を前記ボディキャップ（１）側、前記ボディ（５）側のいずれの側にも抜脱可能にしたことを特徴とする、高濁度流体用シリンダバルブ。
（２）前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストン１５の一つまたは二つとの摺動面となる、前記ボディ５の上流側開口筒状部６の内周面、前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周面、および前記ボディキャップ連結環２０の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストン１５の摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して、該摺動面に耐摩耗性を付与したことを特徴とする、上記（１）に記載の高濁度流体用シリンダバルブ。
（３）前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストン１５の一つまたは二つとの摺動面となる、前記ボディ５の上流側開口筒状部６の内周面、前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周面、および前記ボディキャップ連結環２０の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストン１５の摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、シール材としてＸ状リングを装着したことを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の高濁度流体用シリンダバルブ。
（４）記筒状ボディキャップ１の下流側の外周面、前記ボディ５の前記上流側開口筒状部６の内周面、およびこれらの面と摺動する前記筒状ピストンプラグ１４との間の二つの摺動面間のうちの一つまたは二つの摺動面間において、相対する摺動面のいずれかの面内で、前記流体流通路１７とのバルブ閉時の最接近部に、シール材としてダストシールを装着したことを特徴とする、上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の高濁度流体用シリンダバルブ。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、高濁度流体、例えば、鋼材の圧延ラインで冷却水として使用される工業用水や冷却排水などの微細なスケールやその他の微細物が混在した高濁度水の配管途中に配設され、流路を高頻度で開閉するために用いられる、高濁度流体用シリンダバルブである。
本発明のシリンダバルブを適用可能な流体としては、上記のような微細物が混在する高濁度水の他、微細物が混在する油、化学溶剤などの高濁度液、あるいは煤煙などの高濁度気体、高濁度気液混合体など対象とすることができる。以下、高濁度水、高濁度液、高濁度気体、高濁度気液混合体を総称して「高濁度流体」という。
【００１３】
以下、本発明の高濁度流体用シリンダバルブの実施の形態を、図１〜図３に基づいて、具体的に説明する。
図１は全開状態にあるシリンダバルブを示す断面説明図、図２は全閉状態にあるシリンダバルブを示す断面説明図、図３（ａ）は摺動面に配設したシール材であるＸ状リングの断面説明図、図３（ｂ）は摺動面入口側に配設したシール材であるダストシールの断面説明図である。
【００１４】
本発明による高濁度流体用シリンダバルブの、流体を流通させる流路を形成するための構成としては、図１、図２に示すように、上流側に流体流入口２を設け、内空の筒状構造により流体を下流側に流通させる筒状ボディキャップ１と、上流側に凸の円錐状部材１０と下流側に凸の円錐状部材１１からなる弁座９を内部の中心部に設けて外壁との間に流体流通路１７を形成し、上流側に接続される前記筒状ボディキャップ１から受け入れた流体を下流側に設けた流体流出口８から排出するボディ５とで、流体を流通させる流路を形成する。
【００１５】
また、本発明による高濁度流体用シリンダバルブの、外部接続および組立構造に関する構成としては、外部配管との接続用に、前記ボディキャップ１には、上流側端部の前記流体流入口２の外周に上流側外部接続用フランジ３を設け、前記ボディ５には、下流側端部の前記流体流出口８の外周に下流側外部接続用フランジ７ｂを形成し、さらに、前記ボディキャップ１と前記ボディ５との連結・固定用に、前記ボディキャップ１には、中間部外周にボディキャップ固定用フランジ４を形成し、前記ボディ５には、上流側開口に筒状部６を形成してその外周にボディ固定用フランジ７ａを設けて、該ボディキャップ固定用フランジ４と該ボディ固定用フランジ７ａとをボディキャップ連結環２０を介してボルト・ナット２１で連結・固定する。
【００１６】
また、本発明による高濁度流体用シリンダバルブの、流路の開閉に関する構成としては、前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周と、ボディ５の前記上流側開口筒状部６の内周との間に、筒状ピストンプラグ１４を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に、かつその下流側の端部を前記弁座９の上流側円錐状部材１０の周縁部に配設された環状の弁座パッキン１２に押圧可能に臨ませて嵌挿し、前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周、前記ボディキャップ固定用フランジ４、前記ボディ固定用フランジ７ａ、および前記ボディキャップ連結環２０の間に形成されるピストン作動室１８、１９内に、前記筒状ピストンプラグ１４と一体に形成された環状ピストン１５を配設し、該ピストン作動室（下流側）１８またはピストン作動室（上流側）１９内への外部から供給される流体圧（エア圧など）による該環状ピストン１５の往復動により、前記筒状ピストンプラグ１４をバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動させて、前記流体流通路１７を開閉するものである。
【００１７】
図１では、シリンダバルブが［全開］の状態を示しており、ピストン作動室１８に流体圧（エア圧等）が満たされ筒状ピストンプラグ１４が全開位置にある。また、図２では、シリンダバルブが［全閉］の状態を示しており、ピストン作動室１９に流体圧（エア圧等）が満たされ筒状ピストンプラグ１４が全閉位置にある。また、図中、２４は筒状ピストンプラグ１４の位置を検知するインジケータであり、２５はピストン作動室からの流体（エア等）の漏れを検知する漏れ検知プラグである。なお、各部材間の接合面、各々の摺動面間には、必要に応じて、パッキン（シール材）を配設してシール性を保持する。
【００１８】
本発明の高濁度流体用ピストンバルブでは、筒状ピストンプラグ１４が筒状ボディキャップ１の外周側に形成されているため、流体流入口２から流入してくる高濁度流体の流速の方向が、ピストン作動室１８、１９に通じる摺動面と逆向きとなり、摺動面およびピストン作動室内への流体の侵入を防ぎやすい構成とすることができ、長期に安定してバルブを開閉することが可能である。
【００１９】
また、ピストン作動室１８、１９を筒状ボディキャップ１から分離、独立させたことで、万が一、高濁度流体に混在した微細物等によって筒状ピストンプラグ１４の作動が不調になった場合など、分解点検の必要が生じた場合にも、上述のボディキャップ連結環２０の両端フランジ２０ａ、２０ｂとボディキャップ固定フランジ４、ボディ固定フランジ７ａとをそれぞれ固定・締結しているボルト・ナット２１を開放すると、図１の場合は、筒状ボディキッャプ１、筒状ピストンプラグ１４をボディキャップ連結環２０及びボディ５から容易に取り出すことが可能であり、その後、筒状ボディキッャプ１と筒状ピストンプラグ１４は一面でしか接していないため、筒状ピストンプラグ１４を筒状ボディキッャプ１から容易に取り外すことができる。また、図２の場合も同様に、筒状ボディキッャプ１とボディキャップ連結環２０を、筒状ピストンプラグ１４とボディ５から容易に取り出すことが可能であり、その後、筒状ピストンプラグ１４とボディ５は一面でしか接していないため、筒状ピストンプラグ１４をボディ５から容易に取り外すことができる。以上のように、本発明によれば、補修や交換などの整備性の大幅な改善が可能である。
【００２０】
好ましくは、各部の摺動面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して耐摩耗性を付与し、摺動面の寿命を大幅に延長させるようにする。なお、本発明では、炭化物サーメットとしては、特に限定するものではなく、公知のもの（例えば、特開２０００−１７６３号公報参照）を採用することができる。すなわち、例えば、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、Ｔａｃ、ＮｂＣ、ＷＣ、Ｂ₄Ｃ、ＳｉＣあるいはＣｒ₃Ｃ₂などの少なくとも１種以上からなる炭化物と、Ｎｉ、Ｃｏ、ＣｒあるいはＭｏなどの少なくとも１種以上からなる金属、合金を添加した炭化物サーメットを用いることができる。さらに言えば、ＷＣ系のサーメット（ＷＣ−ＮｉＣｒ、ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＷＣ−１７質量％Ｃｏ、ＷＣ−１０質量％Ｃｏ−４質量％Ｃｒなど）がその優れた耐摩耗性から、本発明の溶射被膜として好ましいものである。
【００２１】
また、摺動面でのシール材として、図３（ａ）に示すようなシール性の良好なＸ状リング２２を用いることにより、充分なシール性を確保することができ好ましい。
さらにまた、摺動面の流路との最接近部（入口）に、図３（ｂ）に示すような、リップ２３ｒを形成したダストシール２３を配置することにより、摺動面からの微細物の侵入を確実に阻止し、摺動面でのシール寿命を格段に延長することが可能になり好ましい。さらに、Ｘ状リング２２とダストシール２３を併設すれば、高い気密性を長期間にわたり保持することを可能とし、特に高濁度流体の摺動面への侵入を効果的に防止することができなお好ましい。
【００２２】
本発明を、特に腐食性や溶損性がある流体に適用する場合には、流体に接触する部位をステンレス鋼などの耐食性に優れた材料や耐溶剤性・耐薬品性の樹脂などで形成するか該当部位を表面処理することが有効である。
【００２３】
筒状ピストンプラグ１４は、ピストン作動室に流体圧を供給して環状ピストン１５を往復動させることによって作動するが、流体圧を得る流体としては、大きな力を安価に得られる空気、水、水と空気の混合体、油等を用いることができる。この中では、仮に漏れたり付着しても実害がない空気、水、水と空気の混合体がより好ましいものと言える。
【００２４】
なお、以上は、高濁度流体を対象として説明しているが、本発明のシリンダバルブは、高濁度流体に限らず、微細物の混在がないか、または微量に混在する通常の流体を対象としても適用することができるが、高濁度流体を対象として顕著な効果を奏するものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による高濁度用シリンダバルブは、弁体となる筒状ピストンプラグ１４が筒状ボディキャップ１の外周側に形成されているため、流体流入口２から流入してくる高濁度流体の流速の方向が、ピストン作動室１８、１９に通じる摺動面と逆向きとなり、摺動面およびピストン作動室内への高濁度流体の侵入をより確実に防止あるいは大幅に軽減可能な構造を有し、シリンダバルブの持つ特性を損なうことなく、より耐久性が高く長時間にわたって弁体の円滑作動を安定確保し、操業の安定を確保することができる。
また、筒状ピストンプラグ１４を筒状ボディキャップ１およびボディ５から容易に取り外せることから、補修、交換などの整備性が良好であり、整備コストの低減も可能であるなどの効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例でのシリンダバルブの構造例を示す断面説明図であり、全開状態を示すものである。
【図２】本発明の実施例でのシリンダバルブの構造例を示す断面説明図であり、全閉状態を示すものである。
【図３】本発明の実施例で用いたシール材の適用例を示す断面説明図であり、（ａ）図はＸ状リング、（ｂ）図はダストシールを示す。
【図４】従来のシリンダバルブの構造例を示す断面説明図であり、全閉状態を示すものである。
【符号の説明】
１筒状ボディキッャプ２流体流入口
３上流側外部接続用フランジ
４ボディキャップ固定用フランジ
５ボディ６ボディ上流側開口筒状部
７ａボディ固定用フランジ
７ｂ下流側外部接続用フランジ
８流体流出口９弁座
１０弁座上流側部材１１弁座下流側部材
１２弁座パッキン１３締付ボルト
１４筒状ピストンプラグ１５環状ピストン
１７流体流通路１８ピストン作動室（下流側）
１９ピストン作動室（上流側）２０ボディキャップ連結環
２０ａ、２０ｂフランジ２１ボルト・ナット
２２Ｘ状リング２３ダストシール
２４インジケータ２５漏れ検知プラグ
２６バックアップリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a cylinder-type valve body that is used as a valve that frequently opens and closes a flow path in a pipeline that transports highly turbid fluids such as water and oil mixed with fine solids. The present invention relates to a turbid fluid cylinder valve.
More specifically, for example, industrial water used as cooling water when cooling steel sheets and equipment in a hot rolling line, and fine matters such as fine scales and fine impurities such as cooling drainage after cooling are mixed. The present invention relates to a cylinder valve for high turbidity fluid that opens and closes a flow path of high turbidity water frequently.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of cylinder valve, for example, Patent Document 1 has proposed a configuration as shown in FIG. This cylinder valve includes a cylindrical valve body 201 having a fluid inlet 202 at the upper end, and a box-shaped valve seat chamber 205 connected to the downstream side of the valve body 201 and having a fluid outlet 208 formed at the bottom thereof. And a valve seat 200 disposed in the central portion inside the valve seat chamber and having an annular packing 212 mounted between the upper member 210 and the lower member 211, and ascending and descending to the inner periphery of the valve body 201 And a cylinder-shaped valve body 214 in which piston portions 215 are formed in piston working chambers 218 and 219 on the outer periphery of an intermediate portion thereof. A lower end of the valve body 214 is connected to a valve in the valve seat chamber 205. It is arranged so as to face the annular packing 212 of the seat 200, and is configured to open and close the fluid flow path in the valve seat chamber 205 by the up and down movement of the valve body 214.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 62-4772 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
Assuming a case where such a cylinder valve is disposed in, for example, a steel sheet hot-rolled in a hot rolling process or a cooling water pipe used for cooling equipment, this cooling water is usually In addition to the fact that there are many low-purity products that contain a lot of impurities and other impurities called industrial water, the scales that peel off from the surface of the steel sheet after cooling have been added, and the purity of the cylinder valves has become increasingly low. It can be seen that this is a severe usage environment. Therefore, when these highly turbid water intrudes between the sliding surfaces, the sliding is repeated with fine objects intruding between the sliding surfaces. There is a problem that sufficient durability cannot be obtained, for example, a large amount of fine substances stay between the sliding surfaces due to the progress of wear, and the smooth operation of the valve element is hindered.
[0005]
Furthermore, the sealed state between the water flow passage and the piston working chamber (air chamber) for cylinder-type valve element operation is not maintained, and the working air can leak from the piston working chamber into the water flow passage. As a result, the air consumption increases and the supply to other air operating facilities decreases.
Also, when a water flow into the piston working chamber occurs, the water flow that has entered the piston working chamber flows back into the air actuating solenoid valve, causing a short circuit accident and making it impossible to remotely control the valve. May be invited.
[0006]
Conventionally, with respect to such problems, the sealing material has been changed to one having high wear resistance for the purpose of strengthening the sealing structure disposed between the valve body 214 and the valve body 201 or the valve seat chamber 205, or the sealing material. Measures such as increasing the number of installed devices have been proposed and implemented. Furthermore, in order to reduce the metal wear of the sliding portion, measures such as improving the durability by chrome plating or tungsten carbide spraying on the surface have been implemented. However, although only a certain degree of improvement can be seen only by such measures against wear (wear) on the sliding portion, the effect is not satisfactory.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a novel structure that can prevent or greatly reduce the entry of high turbidity fluids, particularly at the fluid side inlet of the sliding surface where high turbidity fluids easily enter. The purpose is to provide a cylinder valve for high turbidity fluid that is more durable, can ensure smooth operation of the valve body over a long period of time without impairing the characteristics of the valve, and has excellent maintainability. is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the study of the durability of the conventional cylinder valve as shown in FIG. 4, the inventors of the present invention slid between the valve body 214 and the valve body 201 during the opening / closing operation of the water flowing from the fluid inlet 202. Since it can easily enter from the gap generated in the part, the airtightness is easily lost, and there is a step at the upstream end c of the valve body 214, resulting in disturbance of the water flow. We focused on the fact that the fine substance in the water flow tends to stay in the gap.
Due to such a structure, in the worst case, the valve body 214 is fixed due to the mixing of fine objects, and the opening / closing operation itself becomes impossible, and the operation is forced to stop. I also experienced a very serious situation.
[0009]
In addition, the cylinder valve once in such a state can be recovered only by removing and repairing, but in such a conventional cylinder valve configuration, the flange 204 that fastens the valve body 201 and the valve seat chamber 205, The loosely attached valve body 214 by simply loosening 207 and the bolt / nut 221 is in contact with the valve main body 201 on many surfaces, so that a sufficient gap for taking out cannot be secured and the valve body 214 is not secured. Since the frictional resistance between the valve body 201 and the valve body 201 is large, much time and labor are required. In some cases, repairs were abandoned and new productions had to be made.
[0010]
Therefore, the present inventors have concluded that it is a drastic measure to provide a cylinder valve having a structure that can more reliably prevent or greatly reduce the entry of high turbidity water into the sliding surface. The present invention has been achieved through further studies.
[0011]
The present invention has been made in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and is summarized as the following (1) to (4).
(1) In the valve that opens and closes the flow path of the cooling water that cools the steel sheet and equipment in the hot rolling line, the fluid inlet (2) is provided on the upstream side, and the fluid flows downstream by the hollow cylindrical structure A cylindrical body cap (1), and a valve seat (9) comprising a conical member (10) convex on the upstream side and a conical member (11) convex on the downstream side, A fluid flow passage (17) is formed between the body (5) and the fluid received from the cylindrical body cap (1) connected to the upstream side is discharged from the fluid outlet (8) provided on the downstream side. And forming a flow path for fluid flow,
For connection with external piping, the body cap (1) is provided with an upstream external connection flange (3) on the outer periphery of the fluid inlet (2) at the upstream end, and the body (5) Forming a downstream external connection flange (7b) on the outer periphery of the fluid outlet (8) at the downstream end,
Further, for connecting and fixing the body cap (1) and the body (5), a body cap fixing flange (4) is formed on the outer periphery of the intermediate portion of the body cap (1), and the body ( 5), a cylindrical portion (6) is formed in the upstream opening, and a body fixing flange (7a) is provided on the outer periphery thereof, and the body cap fixing flange (4) and the body fixing flange (7a) are provided. ) And the body cap connecting ring (20).
Between the outer periphery on the downstream side of the cylindrical body cap (1) and the inner periphery of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), a cylindrical piston plug (14) is connected to the valve axis. An annular valve seat packing (12) which is slidable and reciprocable in a parallel direction and whose downstream end is disposed on the peripheral edge of the upstream conical member (10) of the valve seat (9). ) So that the cylindrical piston plug (14) can be pressed and inserted into the outer periphery of the cylindrical piston cap (14) on the downstream side of the cylindrical body cap (1) and the upstream side of the body (5). The infiltration direction of the high turbidity fluid into the sliding surface with the inner periphery of the open cylindrical portion (6) is opposite to the flow direction of the high turbidity fluid,
Further, it is formed between the downstream outer periphery of the cylindrical body cap (1), the body cap fixing flange (4), the body fixing flange (7a), and the body cap connecting ring (20). The piston working chambers (18) and (19) are integrally formed at the upstream end of the cylindrical piston plug (14) , and the inner peripheral surface slides on the outer peripheral surface of the cylindrical body cap (1). and, the outer peripheral surface is arranged a ring-shaped piston sliding (15) the inner peripheral surface of the body cap coupling ring (20),
The cylindrical piston plug (14) is slid and reciprocated in a direction parallel to the valve axis by reciprocating of the cylindrical piston (15) due to fluid pressure in the piston working chambers (18) and (19). Thus, the fluid flow passage (17) is opened and closed, and at the time of maintenance, the body cap fixing flange (4) connected and fixed via the body cap connecting ring (20) and the portion By opening the bolts and nuts (21) of the body fixing flange (7a), the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston (15) are placed on the body cap (1) side and the body (5). A cylinder valve for high turbidity fluid, characterized in that it can be removed from either side.
(2) The inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5, which serves as a sliding surface with one or two of the cylindrical piston plug 14 and the cylindrical piston 15, the cylindrical body cap 1 One or two or more of the outer peripheral surface on the downstream side, the inner peripheral surface of the body cap coupling ring 20, and the sliding surfaces of the cylindrical piston plug 14 and the cylindrical piston 15, respectively. The high-turbidity fluid according to (1) above, wherein a sprayed coating of carbide cermet comprising carbide-based dispersed particles and a metal matrix is formed to impart wear resistance to the sliding surface. Cylinder valve.
(3) The inner peripheral surface of the upstream-opening cylindrical portion 6 of the body 5, which serves as a sliding surface with one or two of the cylindrical piston plug 14 and the cylindrical piston 15, the cylindrical body cap 1 The outer peripheral surface on the downstream side of the body, the inner peripheral surface of the body cap connecting ring 20, and one or more of the sliding surfaces of the cylindrical piston plug 14 and the cylindrical piston 15 are sealed. The cylinder valve for high turbidity fluid according to (1) or (2) above, wherein an X-shaped ring is attached as a material.
(4) Between the outer peripheral surface on the downstream side of the cylindrical body cap 1, the inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5, and the cylindrical piston plug 14 that slides on these surfaces. In one of the two sliding surfaces or between the two sliding surfaces, in the surface of any of the opposing sliding surfaces, the closest portion of the fluid flow passage 17 when the valve is closed, The cylinder valve for high turbidity fluid according to any one of (1) to (3) above, wherein a dust seal is attached as a sealing material.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is arranged in the middle of piping of high turbidity fluids, for example, high turbidity water mixed with fine scales such as industrial water and cooling drainage used as cooling water in steel rolling lines and cooling wastewater. And a high turbidity fluid cylinder valve that is used to open and close the flow path with high frequency.
As the fluid to which the cylinder valve of the present invention can be applied, in addition to the high turbidity water in which the fine substances are mixed as described above, high turbidity liquids such as oil, chemical solvent, and so on in which fine substances are mixed, or high smoke such as smoke. Turbidity gas, high turbidity gas-liquid mixture, etc. can be targeted. Hereinafter, high turbidity water, high turbidity liquid, high turbidity gas, and high turbidity gas-liquid mixture are collectively referred to as “high turbidity fluid”.
[0013]
Hereinafter, an embodiment of a cylinder valve for high turbidity fluid according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
1 is a cross-sectional explanatory view showing a cylinder valve in a fully open state, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing a cylinder valve in a fully closed state, and FIG. 3A is an X-shaped seal material disposed on a sliding surface. FIG. 3B is a cross-sectional explanatory view of a ring, and FIG. 3B is a cross-sectional explanatory view of a dust seal which is a sealing material disposed on the sliding surface inlet side.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the high turbidity fluid cylinder valve according to the present invention has a fluid inlet 2 on the upstream side as shown in FIGS. A cylindrical body cap 1 that circulates fluid downstream by a cylindrical structure, and a valve seat 9 including a conical member 10 that is convex on the upstream side and a conical member 11 that is convex on the downstream side are provided at the center of the inside. A fluid flow passage 17 is formed between the outer wall and the body 5 through which the fluid received from the cylindrical body cap 1 connected to the upstream side is discharged from the fluid outlet 8 provided on the downstream side. A flow path is formed.
[0015]
In addition, the configuration of the high turbidity fluid cylinder valve according to the present invention relating to external connection and assembly structure is that the body cap 1 is connected to the fluid inlet 2 at the upstream end for connection to external piping. An upstream external connection flange 3 is provided on the outer periphery, a downstream external connection flange 7b is formed on the outer periphery of the fluid outlet 8 at the downstream end of the body 5, and the body cap 1 and the For connection / fixation to the body 5, the body cap 1 is formed with a body cap fixing flange 4 on the outer periphery of the intermediate portion, and the body 5 is formed with a cylindrical portion 6 at the upstream opening. A body fixing flange 7 a is provided on the outer periphery, and the body cap fixing flange 4 and the body fixing flange 7 a are connected and fixed with bolts and nuts 21 via a body cap connecting ring 20.
[0016]
Further, the configuration of the high turbidity fluid cylinder valve according to the present invention relating to the opening and closing of the flow path includes an outer periphery on the downstream side of the cylindrical body cap 1 and an inner periphery of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5. The cylindrical piston plug 14 can be slid and reciprocated in a direction parallel to the valve axis, and the downstream end of the cylindrical piston plug 14 is connected to the peripheral edge of the upstream conical member 10 of the valve seat 9. Inserted into the annular valve seat packing 12 so as to be able to be pressed, the outer periphery on the downstream side of the cylindrical body cap 1, the body cap fixing flange 4, the body fixing flange 7a, and the body An annular piston 15 formed integrally with the cylindrical piston plug 14 is disposed in the piston working chambers 18 and 19 formed between the cap connecting rings 20, and the piston working chamber (downstream side) 18 or the piston is arranged. Product Chamber by the reciprocating motion of the annular piston 15 by fluid pressure (an air pressure) supplied from the outside to the (upstream) in 19, the sliding-reciprocating the tubular piston plug 14 in a direction parallel to the valve axis Thus, the fluid flow passage 17 is opened and closed.
[0017]
FIG. 1 shows a state in which the cylinder valve is [fully opened], the piston working chamber 18 is filled with fluid pressure (air pressure or the like), and the cylindrical piston plug 14 is in the fully opened position. FIG. 2 shows a state in which the cylinder valve is [fully closed], the piston working chamber 19 is filled with fluid pressure (air pressure or the like), and the cylindrical piston plug 14 is in the fully closed position. In the figure, 24 is an indicator for detecting the position of the cylindrical piston plug 14, and 25 is a leak detection plug for detecting leakage of fluid (air etc.) from the piston working chamber. A seal (sealing material) is provided between the joint surfaces between the members and the sliding surfaces as necessary to maintain the sealing performance.
[0018]
In the high turbidity fluid piston valve of the present invention, since the cylindrical piston plug 14 is formed on the outer peripheral side of the cylindrical body cap 1, the direction of the flow rate of the high turbidity fluid flowing in from the fluid inlet 2. However, it is opposite to the sliding surfaces leading to the piston working chambers 18 and 19, and it is possible to prevent the fluid from entering the sliding surfaces and the piston working chambers, and to open and close the valve stably for a long period of time. Is possible.
[0019]
In addition, by separating the piston working chambers 18 and 19 from the cylindrical body cap 1 and making them independent of each other, the operation of the cylindrical piston plug 14 may become unstable due to fine matter mixed in the high turbidity fluid. Even when it is necessary to disassemble and inspect, the bolts and nuts 21 that fix and fasten the flanges 20a and 20b of the body cap coupling ring 20 to the body cap fixing flange 4 and the body fixing flange 7a are provided. When opened, in the case of FIG. 1 , the cylindrical body cap 1 and the cylindrical piston plug 14 can be easily taken out from the body cap coupling ring 20 and the body 5 , and then the cylindrical body cap 1 and the cylindrical piston plug 14. Since it is only in contact with one surface, the cylindrical piston plug 14 can be easily removed from the cylindrical body cap 1. That. Similarly, in the case of FIG. 2, the cylindrical body cap 1 and the body cap coupling ring 20 can be easily taken out from the cylindrical piston plug 14 and the body 5, and then the cylindrical piston plug 14 and the body 5. Since it contacts only on one surface, the cylindrical piston plug 14 can be easily detached from the body 5. As described above, according to the present invention, it is possible to significantly improve maintainability such as repair and replacement.
[0020]
Preferably, a sprayed coating of a carbide cermet composed of carbide-based dispersed particles and a metal matrix is formed on the sliding surface of each part to impart wear resistance and to greatly extend the life of the sliding surface. To do. In the present invention, the carbide cermet is not particularly limited, and a known carbide cermet can be adopted (for example, see JP-A-2000-1763). That is, for example, at least one carbide such as TiC, ZrC, HfC, VC, Tac, NbC, WC, B ₄ C, SiC or Cr ₃ C ₂ and at least one such as Ni, Co, Cr or Mo. Carbide cermet to which metal or alloy composed of more than seeds is added can be used. Furthermore, WC-based cermets (WC-NiCr, WC-12 mass% Co, WC-17 mass% Co, WC-10 mass% Co-4 mass% Cr, etc.) It is preferable as the thermal spray coating of the invention.
[0021]
Further, it is preferable to use an X-shaped ring 22 having a good sealing property as shown in FIG.
Furthermore, by arranging a dust seal 23 having a lip 23r as shown in FIG. 3B at the closest portion (inlet) to the flow path of the sliding surface, fine objects from the sliding surface can be obtained. Intrusion is reliably prevented, and the seal life on the sliding surface can be significantly extended, which is preferable. Further, if the X-shaped ring 22 and the dust seal 23 are provided, it is possible to maintain high airtightness for a long period of time, and in particular, it is not possible to effectively prevent the entry of the highly turbid fluid into the sliding surface. preferable.
[0022]
When the present invention is applied to a fluid that is particularly corrosive or erodible, the portion that comes into contact with the fluid is formed of a material having excellent corrosion resistance such as stainless steel or a solvent-resistant / chemical-resistant resin. It is effective to surface-treat the corresponding part.
[0023]
The cylindrical piston plug 14 is actuated by supplying fluid pressure to the piston working chamber and reciprocating the annular piston 15. However, as fluid for obtaining fluid pressure, air, water, A mixture of oil and air, oil or the like can be used. Among these, it can be said that air, water, and a mixture of water and air, which do not cause any harm even if leaked or adhered, are more preferable.
[0024]
Although the above description has been made for a high turbidity fluid, the cylinder valve of the present invention is not limited to a high turbidity fluid. Although it can be applied as a target, it has a remarkable effect on a high turbidity fluid.
[0025]
【The invention's effect】
In the cylinder valve for high turbidity according to the present invention, the cylindrical piston plug 14 serving as a valve body is formed on the outer peripheral side of the cylindrical body cap 1, so that the high turbidity fluid flowing in from the fluid inlet 2 can be obtained. The direction of the flow velocity is opposite to the sliding surface that leads to the piston working chambers 18 and 19, and it has a structure that can prevent or greatly reduce the entry of high turbidity fluid into the sliding surface and the piston working chamber. In addition, without impairing the characteristics of the cylinder valve, the durability is high and the smooth operation of the valve body can be ensured stably over a long period of time, thereby ensuring stable operation.
In addition, since the cylindrical piston plug 14 can be easily removed from the cylindrical body cap 1 and the body 5, it has good maintainability such as repair and replacement, and can reduce the maintenance cost. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing a structure example of a cylinder valve in an embodiment of the present invention and showing a fully opened state.
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing an example of the structure of a cylinder valve in an embodiment of the present invention, showing a fully closed state.
3A and 3B are cross-sectional explanatory views showing an application example of a sealing material used in an embodiment of the present invention, in which FIG. 3A shows an X-shaped ring, and FIG. 3B shows a dust seal.
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view showing an example of the structure of a conventional cylinder valve, showing a fully closed state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical body cap 2 Fluid inlet 3 Flange for upstream external connection 4 Body cap fixing flange 5 Body 6 Body upstream opening cylindrical part 7a Body fixing flange 7b Downstream external connection flange 8 Fluid outlet 9 Valve seat DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Valve seat upstream side member 11 Valve seat downstream side member 12 Valve seat packing 13 Clamping bolt 14 Cylindrical piston plug 15 Annular piston 17 Fluid flow passage 18 Piston working chamber (downstream side)
19 Piston working chamber (upstream side) 20 Body cap connecting ring 20a, 20b Flange 21 Bolt / Nut 22 X-shaped ring 23 Dust seal 24 Indicator 25 Leak detection plug 26 Backup ring

Claims

In the valve that opens and closes the flow path of the cooling water that cools the steel sheet and equipment in the hot rolling line, a tubular shape is provided with a fluid inlet (2) on the upstream side, and fluid is circulated downstream by the hollow cylindrical structure. A valve seat (9) comprising a body cap (1) and a conical member (10) convex on the upstream side and a conical member (11) convex on the downstream side is provided between the outer wall and the central portion of the valve seat (9). A body (5) that forms a fluid flow passage (17) and discharges fluid received from the cylindrical body cap (1) connected to the upstream side from a fluid outlet (8) provided on the downstream side; While forming a flow path for fluid flow,
For connection with external piping, the body cap (1) is provided with an upstream external connection flange (3) on the outer periphery of the fluid inlet (2) at the upstream end, and the body (5) Forming a downstream external connection flange (7b) on the outer periphery of the fluid outlet (8) at the downstream end,
Further, for connecting and fixing the body cap (1) and the body (5), a body cap fixing flange (4) is formed on the outer periphery of the intermediate portion of the body cap (1), and the body ( 5), a cylindrical portion (6) is formed in the upstream opening, and a body fixing flange (7a) is provided on the outer periphery thereof, and the body cap fixing flange (4) and the body fixing flange (7a) are provided. ) And the body cap connecting ring (20).
Between the outer periphery on the downstream side of the cylindrical body cap (1) and the inner periphery of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), a cylindrical piston plug (14) is connected to the valve axis. An annular valve seat packing (12) which is slidable and reciprocable in a parallel direction and whose downstream end is disposed on the peripheral edge of the upstream conical member (10) of the valve seat (9). ) So that the cylindrical piston plug (14) can be pressed and inserted into the outer periphery of the cylindrical piston cap (14) on the downstream side of the cylindrical body cap (1) and the upstream side of the body (5). The infiltration direction of the high turbidity fluid into the sliding surface with the inner periphery of the open cylindrical portion (6) is opposite to the flow direction of the high turbidity fluid,
Further, it is formed between the downstream outer periphery of the cylindrical body cap (1), the body cap fixing flange (4), the body fixing flange (7a), and the body cap connecting ring (20). The piston working chambers (18) and (19) are integrally formed at the upstream end of the cylindrical piston plug (14) , and the inner peripheral surface slides on the outer peripheral surface of the cylindrical body cap (1). and, the outer peripheral surface is arranged a ring-shaped piston sliding (15) the inner peripheral surface of the body cap coupling ring (20),
The cylindrical piston plug (14) is slid and reciprocated in a direction parallel to the valve axis by reciprocating of the cylindrical piston (15) due to fluid pressure in the piston working chambers (18) and (19). Thus, the fluid flow passage (17) is opened and closed, and at the time of maintenance, the body cap fixing flange (4) connected and fixed via the body cap connecting ring (20) and the portion By opening the bolts and nuts (21) of the body fixing flange (7a), the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston (15) are placed on the body cap (1) side and the body (5). A cylinder valve for high turbidity fluid, characterized in that it can be removed from either side.

An inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), which is a sliding surface with one or two of the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston (15); The outer peripheral surface on the downstream side of the cylindrical body cap (1), the inner peripheral surface of the body cap connecting ring (20), and the sliding surfaces of the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston (15). A spray coating of carbide cermet composed of carbide-based dispersed particles and a metal matrix is formed on one or two or more surfaces, respectively, and wear resistance is imparted to the sliding surface. The cylinder valve for high turbidity fluid according to claim 1.

An inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), which is a sliding surface with one or two of the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston (15); The outer peripheral surface on the downstream side of the cylindrical body cap (1), the inner peripheral surface of the body cap connecting ring (20), and the sliding surfaces of the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston (15). 3. The high turbidity fluid cylinder valve according to claim 1, wherein an X-shaped ring as a sealing material is attached to one or two or more of the surfaces.

The outer peripheral surface on the downstream side of the cylindrical body cap (1), the inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), and the cylindrical piston plug that slides on these surfaces ( 14) between one of the two sliding surfaces between the two and the two sliding surfaces, and the valve closing with the fluid flow path (17) in one of the opposing sliding surfaces. The high turbidity fluid cylinder valve according to any one of claims 1 to 3, wherein a dust seal is attached as a sealant to the closest portion at the time.