JP5070899B2

JP5070899B2 - バルブ

Info

Publication number: JP5070899B2
Application number: JP2007076419A
Authority: JP
Inventors: 幹俊中田
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2008121884A

Description

本発明は、バルブに関し、詳しくは加熱溶融塩を通す配管などに好適に用いられるバルブに関する。

加熱溶融塩は、溶融温度以上に加熱されて加熱溶融状態にある無機塩であって、例えば化学プラントなどにおいて熱媒体として広く用いられている。加熱溶融塩が用いられる化学プラントとしては、例えば、塩酸を酸化して塩素を製造する設備、アクリル酸およびアクリル酸エステル類やそれらの中間体を製造する設備、メタクリル酸およびメタクリル酸エステル類やそれらの中間体を製造する設備、固体状または液体状のメチオニンおよびメチオニン誘導体やそれらの中間体を製造する設備などがある。かかる加熱溶融塩を通す配管には、加熱溶融塩の流量を調節するための流量調節バルブ、加熱溶融塩の通過を止めるためのストップバルブなどの種々のバルブが用いられている。

図２に、従来から加熱溶融塩(A)の流量調整等に用いられているバルブ(1')の一例を示す。このバルブ(1')は、加熱溶融塩(A)を通す配管(8)の途中に挿入されて使用されるものであり、バルブハウジング(2)と、バルブハウジング(2)内に挿入されたステム(3)と、バルブハウジング(2)内に備えられたバルブ本体(7)とを有している。バルブハウジング(2)は通常、ボデー(21)とボンネット(22)から構成される。ボデー(21)とボンネット(22)の間には通常ガスケット(図示せず)が挿入されて締結される。ステム(3)は、押圧された状態でバルブハウジング(2)の内側から外側に向けて積層された複数のグランドパッキン(5)によりバルブハウジング(2)に封止されている。バルブ本体(7)は、このステム(3)により外部から開閉駆動される。

かかる従来のバルブ(1')に用いられる複数のグランドパッキン(5)としては、加熱溶融塩(A)と接触しても侵食を受けにくいことから、マイカ製のグランドパッキン(51)を用いることができる。

特開平５−１１８４４４号公報

しかし、複数のグランドパッキン(5)としてマイカ製のグランドパッキン(51)だけを用いたのでは、長期間の使用中に、押圧されることによる圧縮荷重および加熱溶融塩(A)からの熱により徐々に変形し、ステム(3)とバルブ本体(7)との間の隙間からバルブハウジング(2)内や外側に漏れ出し易いという問題があることがわかった。

そこで本発明者は、マイカ製のグランドパッキン(51)の変形を起すことなく、長期間、加熱溶融塩(A)の流量調節等に使用しうるバルブ(1)を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。

すなわち本発明は、バルブハウジング(2)と、該バルブハウジング(2)内に挿入されたステム(3)と、該バルブハウジング(2)内に備えられたバルブ本体(7)とを有し、前記ステム(3)は、押圧された状態でバルブハウジング(2)の内側から外側に向けて積層された複数のグランドパッキン(5)により前記バルブハウジング(2)に封止され、該ステム(3)により前記バルブハウジング(2)の外部から前記バルブ本体(7)を開閉駆動するバルブ(1)であり、前記複数のグランドパッキン(5)は、マイカ製の第一グランドパッキン(51)と、該第一グランドパッキン(51)の両側に積層された金属繊維または無機繊維を編み込んだ第二グランドパッキン(52)〔但し、金属繊維または無機繊維を編み込んだものを金属箔テープで被覆したものは除く。〕とを含むことを特徴とするバルブ(1)を提供するものである。

本発明のバルブは、圧縮荷重および熱によるマイカ製グランドパッキンの変形を防止して、長期間にわたり加熱溶融塩の流量調整などに使用することができる。

以下、図１を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明のバルブ(1)の断面を模式的に示す図である。

本発明のバルブ(1)は、加熱溶融塩(A)を通す配管(8)の途中に挿入されて使用される。バルブ(1)と配管(8)はフランジ締結あるいは溶接等の方法によって加熱溶融塩(A)が漏れないように接続される。バルブ(1)はバルブハウジング(2)を有している。バルブハウジングは通常、ボデー(21)とボンネット(22)から構成される。ボデー(21)とボンネット(22)の間には通常ガスケット(図示せず)が挿入されて締結される。ガスケットとしては、加熱溶融塩(A)を通す配管のフランジと同様な種類のガスケットを用いることができ、例えば、バーミキュライトを主成分とするシート状ガスケットやバーミキュライトを主成分とするフィラーを有するうず巻形ガスケット、あるいはマイカを主成分とするフィラーを有するうず巻形ガスケットが用いられる。市販品としてはＦＬＥＸＩＴＡＬＬＩＣ社のＴＨＥＲＭＩＣＵＬＩＴＥ８１５、ＴＨＥＲＭＩＣＵＬＩＴＥ８３５、日本バルカー工業社Ｎｏ．８５９０ＶＥ、ＬＡＭＯＮＳ社ＳＴＹＬＥＷＲＩ−ＨＴＧなどがある。バルブハウジング(2)の内部にはバルブ本体(7)が備えられている。バルブ本体(7)として、図１に示すバルブ(1)では、円盤状のものが使用されており、この円盤状のバルブ本体(7)を回転することにより、加熱溶融塩(A)が流通する流路を開閉して、その流量の調節が可能となっている。バルブ本体(7)としては、図１に示す円盤状のものに限定されるものではなく、通常のバルブに使用されると同様のもの、例えばボールバルブの場合には、加熱溶融塩(A)が通過するための孔が設けられたボール状のものが使用される。本発明のバルブ(1)は、ゲートバルブ、玉形バルブ、ベローズバルブなどであってよい。本発明のバルブ(1)は、バルブ本体(7)を手動により駆動する手動バルブであってもよいし、圧縮空気、電磁力などにより開閉駆動する計装バルブであってもよい。

本発明のバルブ(1)は、ステム(3)を有している。ステム(3)は、バルブハウジング(2)に挿入されており、バルブハウジング(2)内に備えられたバルブ本体(7)を外部から開閉駆動する。ステム(3)は、図１に示すように、軸を回転中心として回転することによりバルブ本体(7)を開閉駆動するものであってもよいし、軸方向に移動することによりバルブ本体(7)を開閉駆動するものであってもよい。

ステム(3)は、複数のグランドパッキン(5)によりバルブハウジング(2)に封止されている。例えば図１に示すバルブ(1)では、ステム(3)が挿入されるステム貫通孔(3')の周囲にスタフィングボックス(4)が設けられている。このスタフィングボックス(4)内で、複数のグランドパッキン(5)は、互いに積層されている。さらに複数のグランドパッキン(5)は、パッキン押え(6)により押圧されている。グランドパッキン(5)は、押圧されることにより変形する。グランドパッキン(5)は、変形することにより、ステム(3)とスタフィングボックス(4)との間の隙間を埋めて、ステム(3)をバルブハウジング(2)に封止することができる。

本発明のバルブ(1)において、複数のグランドパッキン(5)は、マイカを主材とするマイカ製の第一グランドパッキン(51)を含む。マイカとしては、アルカリ金属を含むアルミノケイ酸塩を用いることができ、例えばシロウンモ、クロウンモ、キンウンモ、カイリョク石、セラドン石などが挙げられる。第一グランドパッキン(51)は、例えば、市販品としては日本ピラー工業(株)製の「マイカ成型品(品番なし)」などが挙げられる。

第一グランドパッキン(51)は１枚で使用されてもよいが、通常は、２枚以上を積層して使用する。２枚以上の第一グランドパッキン(51)を使用する場合には、必要により第一グランドパッキン(51)の間に他の材質のグランドパッキン(図示せず)、例えばバーミキュライト製、フッ素樹脂製、黒鉛製のグランドパッキンなどを積層してもよい。

第一グランドパッキン(51)の両側には、第二グランドパッキン(52)が積層される。この第二グランドパッキン(52)は、金属繊維製またはセラッミクス繊維製であり、金属繊維または無機繊維を編込んだものが好適に使用される。

金属繊維製のグランドパッキンとしては、例えばステンレス鋼、銅、インコネルなどの金属からなる繊維を編み込み、バインダーにより成形したものが使用でき、市販されているものとしては、例えば(株)東京興業貿易商会から販売されている「ＴＫ＃２５５９」などが挙げられる。

無機繊維製のグランドパッキンとしては、例えばシリカ、アルミナなどのようなセラミックスなどの無機酸化物からなる繊維を編み込み、バインダーにより成形したものが使用でき、市販されているものとしては、例えばニチアス(株)製の「＃８５１０」などが挙げられる。

第二グランドパッキン(52)は、金属繊維および無機繊維を編込んだものであってもよく、このようなグランドパッキンとしては、例えば日本ピラー工業社製の「＃３８５」などが挙げられる。

第二グランドパッキンは、第一グランドパッキン(51)の両側に積層され、両側の第二グランドパッキン(52)が共に金属繊維製であってもよいし、無機繊維製であってもよい。また、第一グランドパッキン(51)の一方に金属繊維製の第二グランドパッキン(52)を、他方に無機繊維製の第二グランドパッキン(52)を積層してもよい。

第二グランドパッキン(52)は、それぞれ１枚ずつ積層してもよいし、２枚以上を積層してもよく、２枚以上を積層する場合には、全てが金属繊維製であってもよいし、無機繊維製であってもよく、また金属繊維製のものと無機繊維製のものとを組合わせて積層してもよい。

第二グランドパッキン(52)は、第一グランドパッキン(51)の両側に積層されるが、第一グランドパッキン(51)と第二グランドパッキン(52)との間には、他の材質のグランドパッキン(図示せず)、例えばバーミキュライト製、フッ素樹脂製、黒鉛製のグランドパッキンを積層してもよい。

第二グランドパッキン(52)のパッキン押え(6)側には、他の材質のグランドパッキン(図示せず)、例えばバーミキュライト製、フッ素樹脂製、黒鉛製のグランドパッキンなどを積層してもよい。また、第二グランドパッキン(52)のパッキン押え(6)側およびスタフィングボックス(4)の底面側には、ランタンリング(図示せず)などのリングを積層してもよい。かかるリングは、第二グランドパッキン(52)がパッキン押え(6)やスタフィングボックス(4)の底面と直接接触させないために積層される。

本発明のバルブ(1)は、マイカ製の第一グランドパッキン(51)の両側に、金属繊維製または無機繊維製の第二グランドパッキン(52)が積層されているので、押圧により第一グランドパッキン(51)に加わる圧縮荷重が緩和され、第一グランドパッキン(51)の変形が抑制されることから、長期間にわたり交換する必要がない。使用期間に、通常のグランドパッキンで封止されるバルブで行われることがあるのと同様、増締めしても良い。

本発明のバルブ(1)は、図１に示すように、加熱溶融塩(A)を通す配管(8)に挿入されて用いられ、配管(8)を通過する加熱溶融塩(A)の流量調節などに好適に使用される。

加熱溶融塩(A)としては、例えば亜硝酸および／または硝酸のアルカリ金属塩の任意の比率の混合物が挙げられ、具体的には亜硝酸ナトリウム５０質量％および硝酸カリウム５０質量％の混合物、亜硝酸ナトリウム４３質量％、硝酸カリウム５０質量％および硝酸ナトリウム７質量％の混合物などが挙げられる。加熱溶融塩(A)は通常２００℃〜５００℃に加熱された加熱溶融状態で使用される。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

温度３５０℃、流体圧力０．２ＭＰａ−Ｇ、亜硝酸ナトリウム５０重量％、硝酸カリウム５０重量％よりなる溶融塩の通る呼び径２５ｍｍの配管に、パッキン配列がバルブ本体（2）側からパッキン押さえ（6）方向に、順次Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉと９層に積層した図1に示す構造の手動バルブを用い、９６０時間、２日毎に弁体を開閉し、パッキンの耐性を調べた。実験中、バルブからの溶融塩の洩れはなく、９６０時間後、バルブを分解し、パッキン状態を観察した。その結果、黒鉛成形パッキンに過熱溶融塩の付着はなく、マイカ製パッキン及びセラミック繊維製パッキンはパッキンとしての機能を失うような変形もなく溶融塩によるダメージは全くなかった。
尚、本実施例においてＡ，Ｄ，Ｉはセラミック繊維パッキン（ニチアス社製８５１０−ＷＨ）、Ｂ，Ｃは「マイカ成形品(品番なし)」パッキン（日本ピラー工業社製）、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは黒鉛成形パッキン（ニチアス製８５１０−Ｓ）を用いた。

実施例1で用いたと同じパッキン構造を有する手動バルブを用い、実施例1と同一条件でパッキンの耐性実験を行った。その結果２１８０時間経過してもバルブからの溶融塩の漏れはなかった。

実施例１に用いたと同じ手動バルブを用い、パッキン構造として、Ａ，Ｄ，Ｉのセラミック繊維パッキンに代えて無機繊維を金属繊維で被覆編込んだパッキン（日本ピラー工業社製「＃３８５」）を用いた以外は実施例１と同じ構造のパッキンを用い、実施例１と同一方法、同一条件でパッキンの耐性を調べた。その結果、１２００時間経過後もバルブからの溶融塩の漏れはなかった。

本発明のバルブ(1)の一例を模式的に示す断面図である。従来のバルブ(1')の一例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１：本発明のバルブ 1'：従来のバルブ
２：バルブハウジング３：ステム３’：ステム貫通孔
４：スタフィングボックス５：グランドパッキン
51：第一グランドパッキン 52：第二グランドパッキン
６：パッキン押え７：バルブ本体８：配管
Ａ：加熱溶融塩

Claims

バルブハウジング(2)と、該バルブハウジング(2)内に挿入されたステム(3)と、該バルブハウジング(2)内に備えられたバルブ本体(7)とを有し、
前記ステム(3)は、押圧された状態でバルブハウジング(2)の内側から外側に向けて積層さ
れた複数のグランドパッキン(5)により前記バルブハウジング(2)に封止され、
該ステム(3)により前記バルブハウジング(2)の外部から前記バルブ本体(7)を開閉駆動す
るバルブ(1)であり、
前記複数のグランドパッキン(5)は、マイカ製の第一グランドパッキン(51)と、該第一グランドパッキン(51)の両側に積層された金属繊維または無機繊維を編み込んだ第二グランドパッキン(52)〔但し、金属繊維または無機繊維を編み込んだものを金属箔テープで被覆したものは除く。〕とを含むことを特徴とするバルブ(1)。
第二グランドパッキン(52)が、金属からなる繊維を編み込み、バインダーにより成形したグランドパッキンであるか、無機酸化物からなる繊維を編み込み、バインダーにより成形したグランドパッキンであるか、または金属繊維および無機繊維を編込んだグランドパキンである請求項１に記載のバルブ(1)。