JP5451043B2

JP5451043B2 - High temperature fluid valve

Info

Publication number: JP5451043B2
Application number: JP2008308061A
Authority: JP
Inventors: 修岩上
Original assignee: 東亜バルブエンジニアリング株式会社
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: JP2010133457A

Description

本発明は、流体の遮断及び流量の調節に用いられる弁に関する。詳細には、本発明は、高温流体に使用される弁箱の冷却構造に関する。 The present invention relates to a valve used for fluid shutoff and flow rate adjustment. Specifically, the present invention relates to a cooling structure for a valve box used for a high-temperature fluid.

流体の遮断及び流量の調節に用いられる弁には、弁箱の流路内に弁体を位置させたものがある。この弁体が流路内で回転させられることで、流路の開口断面積の大きさが変えられる。弁体の回転により、流体の遮断及び流量の調節がなされている。 Some valves used for shutting off fluid and adjusting the flow rate have a valve body positioned in the flow path of the valve box. The size of the opening cross-sectional area of the flow path is changed by rotating the valve body in the flow path. The fluid is shut off and the flow rate is adjusted by the rotation of the valve body.

この弁は、高温の流体に使用されることがある。この弁箱は、高温流体が通される。高温の流体を通される弁箱の流路は、溶解及び損傷するおそれがある。高温の流体に使用される弁箱では、弁箱の外側が冷却される構造のものがある。更には、弁箱の流路内部に冷却水が噴射されて流路表面が、保護される構造のものがある。 This valve may be used for hot fluids. This valve box is passed through hot fluid. The flow path of the valve box through which a high-temperature fluid is passed may be dissolved and damaged. Some valve boxes used for high-temperature fluid have a structure in which the outside of the valve box is cooled. Further, there is a structure in which cooling water is injected into the flow path of the valve box to protect the flow path surface.

弁箱が外側から冷却される構造では、弁箱の内部は均一に冷却されない。均一に冷却されず、高温となる流路内壁が損傷するおそれがある。この損傷を抑制するために、流路内壁には分厚い耐火煉瓦が貼り付けられる。また、弁箱の流路内部に冷却水が噴射される構造では、流路内に大量のドレンが溜まる。この冷却水の噴射により、高温の流体の温度及び圧力が変化する。正確な温度及び圧力の管理が必要とされる流体では、その管理が困難である。 In the structure in which the valve box is cooled from the outside, the inside of the valve box is not cooled uniformly. There is a possibility that the inner wall of the flow path which is not cooled uniformly and becomes high temperature may be damaged. In order to suppress this damage, a thick refractory brick is attached to the inner wall of the flow path. Further, in the structure in which the cooling water is injected into the flow path of the valve box, a large amount of drain accumulates in the flow path. Due to the injection of the cooling water, the temperature and pressure of the hot fluid change. For fluids that require precise temperature and pressure management, it is difficult to do so.

高温流体に使用されるバタフライ弁が、特開平８−６１５５７号公報に記載されている。このバタフライ弁は、弁箱に断熱構造を備えている。この弁箱の流路内周に沿った収容体に断熱材が充填された構造が開示されている。
特開平８−６１５５７号公報 A butterfly valve used for a high-temperature fluid is described in JP-A-8-61557. This butterfly valve has a heat insulating structure in a valve box. A structure in which a container along the inner periphery of the flow path of the valve box is filled with a heat insulating material is disclosed.
JP-A-8-61557

この弁箱の断熱構造では、弁箱の流路内周に断熱材が充填された収容体が配置されている。この構造では、収容体の厚みが厚い。この弁箱は、分厚い耐火煉瓦が張られた弁箱と同様に大きい。特に金属が溶ける様な高温流体（１２００℃から１８００℃）に使用する弁では、断熱材の厚みが一層厚くされる。 In the heat insulating structure of the valve box, a container filled with a heat insulating material is disposed on the inner periphery of the flow path of the valve box. In this structure, the container is thick. This valve box is as large as a valve box with thick refractory bricks. In particular, in a valve used for a high-temperature fluid (1200 ° C. to 1800 ° C.) in which metal melts, the thickness of the heat insulating material is further increased.

本発明の目的は、高温の流体への使用に適したコンパクトな弁の提供にある。 It is an object of the present invention to provide a compact valve suitable for use with hot fluids.

本発明に係る弁は、高温流体に用いられる。この弁は、流体の流路を備えた管状の弁箱を備えている。この弁箱は、管状の冷却ジャケットを備えている。この冷却ジャケットは、弁箱の内壁の全面に沿った形状である。この冷却ジャケットは、その内部に冷却流体を流す冷却経路を備えている。この冷却経路は、複数の周経路を組み合わせて形成されている。この周経路は、流路の軸線に直交して延びている。 The valve according to the present invention is used for a high-temperature fluid. The valve includes a tubular valve box having a fluid flow path. This valve box is provided with a tubular cooling jacket. The cooling jacket has a shape along the entire inner wall of the valve box. The cooling jacket has a cooling path through which a cooling fluid flows. This cooling path is formed by combining a plurality of circumferential paths. This circumferential path extends perpendicular to the axis of the flow path.

好ましくは、この弁は、上記弁箱に支持された弁棒と、流路に位置してこの弁棒を回転軸として回動して流路開口の大きさを変化させる弁体とを備えている。この冷却ジャケットは、弁棒を貫通させる軸孔を備えている。この冷却経路の経路断面積は、軸孔周辺で小さくされている。 Preferably, the valve includes a valve stem supported by the valve box, and a valve body that is positioned in the flow path and rotates around the valve stem as a rotation shaft to change the size of the flow path opening. Yes. The cooling jacket includes a shaft hole that allows the valve rod to pass therethrough. The cross-sectional area of the cooling path is reduced around the shaft hole.

本発明に係る弁では、弁箱が効率的に冷却される。この弁体は、高温流体に使用される弁に適する。特に金属が溶融するような高温流体に使用する弁では、冷却効果が大きい。また、冷却効果が大きい一方で、高温流体の温度及び圧力への影響が抑えられている。 In the valve according to the present invention, the valve box is efficiently cooled. This valve body is suitable for a valve used for a high-temperature fluid. In particular, a valve used for a high-temperature fluid in which a metal melts has a large cooling effect. Moreover, while the cooling effect is large, the influence on the temperature and pressure of the high-temperature fluid is suppressed.

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係るバタフライ弁２が示された部分断面正面図である。図２は、図１のバタフライ弁２が示された部分断面側面図である。このバタフライ弁２は、弁箱４、弁体６、弁棒８、上蓋１０、下蓋１２、ヨーク１４、駆動装置１６、回転軸１８及びポジショナ２０を備えている。 FIG. 1 is a partial sectional front view showing a butterfly valve 2 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial sectional side view showing the butterfly valve 2 of FIG. The butterfly valve 2 includes a valve box 4, a valve body 6, a valve rod 8, an upper lid 10, a lower lid 12, a yoke 14, a driving device 16, a rotating shaft 18, and a positioner 20.

弁箱４は、本体５、冷却ジャケット２２、ヒートシールド２４、供給配管２６及び排出配管２８を備えている。本体５は、円筒形の管である。図２に示されるように、この本体５の両端にフランジ３０が形成されている。この本体５は、配管口３２及び３４が形成されている。配管口３２及び３４は、本体５の壁面を貫通する孔である。図１に示されるように、この配管口３２は、正面視にて本体５の右側下方壁面に形成されている。配管口３４は、正面視にて本体５の右側上方壁面に形成されている。 The valve box 4 includes a main body 5, a cooling jacket 22, a heat shield 24, a supply pipe 26 and a discharge pipe 28. The main body 5 is a cylindrical tube. As shown in FIG. 2, flanges 30 are formed at both ends of the main body 5. The main body 5 has piping ports 32 and 34 formed therein. The piping ports 32 and 34 are holes that penetrate the wall surface of the main body 5. As shown in FIG. 1, the piping port 32 is formed on the lower right wall surface of the main body 5 in a front view. The piping port 34 is formed on the upper right wall surface of the main body 5 in a front view.

図３は、図２のバタフライ弁２の冷却ジャケット２２の断面の正面図である。図４は、図１のバタフライ弁２の冷却ジャケット２２の冷却経路３６が示された断面の右側面図である。図５は、図１のバタフライ弁２の冷却ジャケット２２の冷却経路３６が示された断面の左側面図である。冷却ジャケット２２は、円筒形の管である。この冷却ジャケット２２は、内壁３８、外壁４０、隔壁４２及び冷却経路３６を備えている。内壁３８及び外壁４０は、円筒の管形状である。内壁３８及び外壁４０は同軸上に位置させられている。内壁３８と外壁４０とは隔壁４２により結合されている。この冷却ジャケット２２には内壁３８、外壁４０及び隔壁４２により冷却経路３６が形成されている。 FIG. 3 is a front view of a cross section of the cooling jacket 22 of the butterfly valve 2 of FIG. 4 is a right side view of a cross section showing the cooling path 36 of the cooling jacket 22 of the butterfly valve 2 of FIG. FIG. 5 is a left side view of a cross section showing the cooling path 36 of the cooling jacket 22 of the butterfly valve 2 of FIG. 1. The cooling jacket 22 is a cylindrical tube. The cooling jacket 22 includes an inner wall 38, an outer wall 40, a partition wall 42, and a cooling path 36. The inner wall 38 and the outer wall 40 are cylindrical tube shapes. The inner wall 38 and the outer wall 40 are coaxially positioned. The inner wall 38 and the outer wall 40 are coupled by a partition wall 42. A cooling path 36 is formed in the cooling jacket 22 by an inner wall 38, an outer wall 40 and a partition wall 42.

この冷却ジャケット２２は、配管口４４及び４６が形成されている。配管口４４及び４６は、外壁４０に形成された孔である。この配管口４４は、図３に示されるように、この冷却ジャケット２２の右側面の斜め下方に位置している。配管口４４は、外壁４０を貫通して冷却経路３６に連通させられている。配管口４６は、この冷却ジャケット２２の右側面の斜め上方に位置している。配管口４６は、外壁４０を貫通して冷却経路３６に連通させられている。 The cooling jacket 22 has piping ports 44 and 46 formed therein. The piping ports 44 and 46 are holes formed in the outer wall 40. As shown in FIG. 3, the piping port 44 is located obliquely below the right side surface of the cooling jacket 22. The piping port 44 passes through the outer wall 40 and communicates with the cooling path 36. The piping port 46 is located obliquely above the right side surface of the cooling jacket 22. The piping port 46 passes through the outer wall 40 and communicates with the cooling path 36.

ヒートシールド２４は、薄肉円筒状である。ヒートシールド２４には、薄肉円筒状の面の全体に多数のスリットが形成されている。スリットは、ヒートシールド２４の軸線に平行に形成されている。このスリットの両端は、スリットの幅より大きな直径の円形孔で切りかかれている。このヒートシールド２４の材質としては、ステンレス鋼又はハステロイが例示される。 The heat shield 24 has a thin cylindrical shape. The heat shield 24 has a large number of slits formed on the entire thin cylindrical surface. The slit is formed in parallel to the axis of the heat shield 24. Both ends of the slit are cut by circular holes having a diameter larger than the width of the slit. Examples of the material of the heat shield 24 include stainless steel and hastelloy.

冷却ジャケット２２は、本体５の円筒状の管内に挿入されている。冷却ジャケット２２は、本体５の管内壁に沿っている。ヒートシールド２４は、冷却ジャケット２２に挿入されている。この冷却ジャケット２２の管内壁には、サーマルバリアコーティングがされている。このサーマルバリアコーティングは、部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）のコーティングである。このサーマルバリアコーティングは、冷却ジャケット２２とヒートシールド２４との間に位置している。ヒートシールド２４は、サーマルバリアコーティングを間にして冷却ジャケット２２の管内壁に沿っている。 The cooling jacket 22 is inserted into the cylindrical tube of the main body 5. The cooling jacket 22 extends along the inner wall of the main body 5. The heat shield 24 is inserted into the cooling jacket 22. A thermal barrier coating is applied to the inner wall of the cooling jacket 22. This thermal barrier coating is a partially stabilized zirconia (PSZ) coating. This thermal barrier coating is located between the cooling jacket 22 and the heat shield 24. The heat shield 24 runs along the inner wall of the cooling jacket 22 with a thermal barrier coating in between.

本体５に冷却ジャケット２２が挿入された弁箱４では、配管口３２と配管口４４とが同軸上に位置している。この配管口３２は、本体５の外側から冷却ジャケット２２の冷却経路３６に連通させられている。配管口３４と配管口４６とが同軸上に位置している。この配管口３４は、本体５の外側から冷却ジャケット２２の冷却経路３６に連通させられている。 In the valve box 4 in which the cooling jacket 22 is inserted into the main body 5, the piping port 32 and the piping port 44 are positioned coaxially. The piping port 32 communicates with the cooling path 36 of the cooling jacket 22 from the outside of the main body 5. The piping port 34 and the piping port 46 are located on the same axis. The piping port 34 communicates with the cooling path 36 of the cooling jacket 22 from the outside of the main body 5.

弁箱４は、円筒状の管の流路４８を備えている。この実施形態では、流路４８は、ヒートシールド２４の内周面で形成される円筒形状の空間である。この弁箱４は、軸孔５０を備えている。この軸孔５０は、本体５、冷却ジャケット２２及びヒートシールド２４の対向する壁面を貫通して形成されている。この軸孔５０は、流路４８の軸線に直交させられている。この軸孔５０は、流路４８の円形断面の中心を通されている。この軸孔５０は、弁箱４の軸方向中央を貫通させられている。 The valve box 4 includes a cylindrical pipe flow path 48. In this embodiment, the flow path 48 is a cylindrical space formed on the inner peripheral surface of the heat shield 24. The valve box 4 includes a shaft hole 50. The shaft hole 50 is formed through the opposing wall surfaces of the main body 5, the cooling jacket 22, and the heat shield 24. The shaft hole 50 is orthogonal to the axis of the flow path 48. The shaft hole 50 is passed through the center of the circular cross section of the flow path 48. The shaft hole 50 is penetrated through the center of the valve box 4 in the axial direction.

供給配管２６は、図１に示されるように、この弁箱４の右側面の斜め下方に位置している。この供給配管２６は、本体５の配管口３２に接続されている。供給配管２６は冷却経路３６に連通させられている。排出配管２８は、この弁箱４の右側面の斜め上方に位置している。この排出配管２８は、本体５の配管口３４に接続されている。排出配管２８は冷却経路３６と連通させられている。この供給配管２６及び排出配管２８は、軸孔５０と弁箱４の軸方向の同一円周上に位置させられている。 As shown in FIG. 1, the supply pipe 26 is located obliquely below the right side surface of the valve box 4. The supply pipe 26 is connected to a pipe port 32 of the main body 5. The supply pipe 26 is communicated with the cooling path 36. The discharge pipe 28 is located obliquely above the right side surface of the valve box 4. The discharge pipe 28 is connected to a pipe port 34 of the main body 5. The discharge pipe 28 is in communication with the cooling path 36. The supply pipe 26 and the discharge pipe 28 are positioned on the same circumference in the axial direction of the shaft hole 50 and the valve box 4.

図６は、図３の冷却ジャケット２２の展開図である。図６の上下方向は、冷却ジャケット２２の円周方向である。図６の左右方向は、冷却ジャケット２２の軸方向である。この隔壁４２は、隔壁２０１から２１２からなる。隔壁２０１及び２０２は、円周方向にリング状に形成されている。隔壁２０１は、冷却ジャケット２２の軸方向の一方端に位置している。隔壁２０２は、冷却ジャケット２２の軸方向の他方端に位置している。隔壁２０３は、隔壁２０１の壁面と隔壁２０２の壁面との間に冷却ジャケット２２の軸方向に延びている。隔壁２０３の一端は隔壁２０１の壁面に接合されている。隔壁２０３の他端は隔壁２０２の壁面に接合されている。隔壁２１１は、上方の軸孔５０を囲む隔壁である。隔壁２１２は、下方の軸孔５０を囲む隔壁である。内壁３８、外壁４０、隔壁２０１、２０２、２０３、２１１、２１２に囲われた空間が、隔壁２０４から２１０に仕切られている。この空間により冷却経路３６が形成されている。 FIG. 6 is a development view of the cooling jacket 22 of FIG. The vertical direction in FIG. 6 is the circumferential direction of the cooling jacket 22. The left-right direction in FIG. 6 is the axial direction of the cooling jacket 22. The partition wall 42 includes partition walls 201 to 212. The partition walls 201 and 202 are formed in a ring shape in the circumferential direction. The partition wall 201 is located at one end of the cooling jacket 22 in the axial direction. The partition wall 202 is located at the other end of the cooling jacket 22 in the axial direction. The partition wall 203 extends in the axial direction of the cooling jacket 22 between the wall surface of the partition wall 201 and the wall surface of the partition wall 202. One end of the partition wall 203 is joined to the wall surface of the partition wall 201. The other end of the partition wall 203 is joined to the wall surface of the partition wall 202. The partition wall 211 is a partition wall surrounding the upper shaft hole 50. The partition wall 212 is a partition wall that surrounds the lower shaft hole 50. A space surrounded by the inner wall 38, the outer wall 40, and the partition walls 201, 202, 203, 211, and 212 is partitioned into partition walls 204 to 210. A cooling path 36 is formed by this space.

隔壁２０３から円周方向に１８０°離れて隔壁２０４が形成されている。この隔壁２０４は、冷却ジャケット２２の軸方向に延びている。この隔壁２０４は、隔壁２０１及び隔壁２０２との間に形成されている。隔壁２０４の一端と隔壁２０１の壁面との間には、空間が形成されている。隔壁２０４の他端と隔壁２０２の壁面との間にも同様に空間が形成されている。 A partition wall 204 is formed 180 degrees away from the partition wall 203 in the circumferential direction. The partition wall 204 extends in the axial direction of the cooling jacket 22. The partition wall 204 is formed between the partition wall 201 and the partition wall 202. A space is formed between one end of the partition wall 204 and the wall surface of the partition wall 201. A space is similarly formed between the other end of the partition wall 204 and the wall surface of the partition wall 202.

この隔壁２０４の一端から、円周方向両側に隔壁２０５が延びている。この隔壁２０５の両端と隔壁２０３の壁面との間にそれぞれ空間が形成されている。この円周方向に延びる隔壁２０５の端と軸方向に延びる隔壁２０３の壁面との間に形成される空間が経路開口である。言い換えると、この隔壁２０５の一方の端と隔壁２０３の壁面との間に経路開口１１０が形成されている。隔壁２０５の他方の端と隔壁２０３の壁面との間に経路開口１１１が形成されている。同様にして隔壁２０４の他端から、円周方向両側に隔壁２０６が延びている。この隔壁２０６の一方の端と隔壁２０３の壁面との間に経路開口１１４が形成されている。隔壁２０６の他方の端と隔壁２０３の壁面との間に経路開口１１５が形成されている。 A partition wall 205 extends from one end of the partition wall 204 to both sides in the circumferential direction. Spaces are formed between both ends of the partition wall 205 and the wall surface of the partition wall 203. A space formed between the end of the partition wall 205 extending in the circumferential direction and the wall surface of the partition wall 203 extending in the axial direction is a path opening. In other words, the path opening 110 is formed between one end of the partition wall 205 and the wall surface of the partition wall 203. A path opening 111 is formed between the other end of the partition wall 205 and the wall surface of the partition wall 203. Similarly, a partition wall 206 extends from the other end of the partition wall 204 to both sides in the circumferential direction. A path opening 114 is formed between one end of the partition wall 206 and the wall surface of the partition wall 203. A path opening 115 is formed between the other end of the partition wall 206 and the wall surface of the partition wall 203.

配管口４６と隔壁２０５との間には、隔壁２０７が形成されている。隔壁２０７は、円周方向に延びている。この隔壁２０７の一端は、隔壁２０３の壁面に接合されている。隔壁２０７の他端と隔壁２０４との間に経路開口１１２が形成されている。配管口４６と隔壁２０６との間には、隔壁２０８が形成されている。隔壁２０８は、円周方向に延びている。この隔壁２０８の一端は、隔壁２０３の壁面に接合されている。隔壁２０８の他端と隔壁２０４との間に経路開口１１６が形成されている。 A partition wall 207 is formed between the piping port 46 and the partition wall 205. The partition wall 207 extends in the circumferential direction. One end of the partition wall 207 is joined to the wall surface of the partition wall 203. A path opening 112 is formed between the other end of the partition wall 207 and the partition wall 204. A partition wall 208 is formed between the piping port 46 and the partition wall 206. The partition 208 extends in the circumferential direction. One end of the partition wall 208 is joined to the wall surface of the partition wall 203. A path opening 116 is formed between the other end of the partition wall 208 and the partition wall 204.

配管口４４と隔壁２０５との間には、隔壁２０９が形成されている。隔壁２０９は、円周方向に延びている。この隔壁２０９の一端は、隔壁２０３の壁面に接合されている。隔壁２０９の他端と隔壁２０４との間に経路開口１０９が形成されている。配管口４４と隔壁２０６との間には、隔壁２１０が形成されている。隔壁２１０は、円周方向に延びている。この隔壁２１０の一端は、隔壁２０３の壁面に接合されている。隔壁２１０の他端と隔壁２０４との間に経路開口１１３が形成されている。 A partition 209 is formed between the piping port 44 and the partition 205. The partition wall 209 extends in the circumferential direction. One end of the partition wall 209 is joined to the wall surface of the partition wall 203. A path opening 109 is formed between the other end of the partition wall 209 and the partition wall 204. A partition wall 210 is formed between the piping port 44 and the partition wall 206. The partition wall 210 extends in the circumferential direction. One end of the partition wall 210 is joined to the wall surface of the partition wall 203. A path opening 113 is formed between the other end of the partition wall 210 and the partition wall 204.

図６に示されるように、この冷却経路３６は、周方向に延びる周経路１０１から１０８により構成されている。周経路１０１は、内壁３８、外壁４０、隔壁２０９、隔壁２１０、隔壁２０３、隔壁２０４及び隔壁２１２により形成される空間である。周経路１０１の中央には、隔壁２１２に囲まれた軸孔５０が位置させられている。隔壁２０３近傍の周経路１０１の一方の端には配管口４４が位置させられている。この周経路１０１の他方の端は、周経路１０２及び１０５に分岐している。周経路１０１と周経路１０２とは経路開口１０９により連通させられている。周経路１０１と周経路１０５とは経路開口１１３により連通させられている。 As shown in FIG. 6, the cooling path 36 includes circumferential paths 101 to 108 extending in the circumferential direction. The circumferential path 101 is a space formed by the inner wall 38, the outer wall 40, the partition 209, the partition 210, the partition 203, the partition 204, and the partition 212. A shaft hole 50 surrounded by a partition wall 212 is located at the center of the circumferential path 101. A piping port 44 is positioned at one end of the circumferential path 101 in the vicinity of the partition wall 203. The other end of the circumferential path 101 is branched into circumferential paths 102 and 105. The circumferential path 101 and the circumferential path 102 are communicated with each other through a path opening 109. The circumferential path 101 and the circumferential path 105 are communicated with each other through a path opening 113.

周経路１０２は、内壁３８、外壁４０、隔壁２０５、隔壁２０９、隔壁２０３及び隔壁２０４により形成される空間である。周経路１０２と周経路１０３とは経路開口１１０により連通させられている。周経路１０２の一方の端は周経路１０１に連通させられており、他方の端は周経路１０３に連通させられている。 The circumferential path 102 is a space formed by the inner wall 38, the outer wall 40, the partition wall 205, the partition wall 209, the partition wall 203, and the partition wall 204. The circumferential path 102 and the circumferential path 103 are communicated with each other through a path opening 110. One end of the circumferential path 102 is communicated with the circumferential path 101, and the other end is communicated with the circumferential path 103.

周経路１０３は、内壁３８、外壁４０、隔壁２０１、隔壁２０５及び隔壁２０３により形成される空間である。周経路１０３と周経路１０４とは、経路開口１１１により連通させられている。周経路１０３の一方の端は周経路１０２に連通させられており、他方の端は周経路１０４に連通させられている。 The circumferential path 103 is a space formed by the inner wall 38, the outer wall 40, the partition wall 201, the partition wall 205, and the partition wall 203. The circumferential path 103 and the circumferential path 104 are communicated with each other through a path opening 111. One end of the circumferential path 103 is in communication with the circumferential path 102, and the other end is in communication with the circumferential path 104.

周経路１０４は、内壁３８、外壁４０、隔壁２０５、隔壁２０７、隔壁２０３及び隔壁２０４により形成される空間である。周経路１０４と周経路１０８とは、経路開口１１２により連通させられている。周経路１０４の一方の端は周経路１０３に連通させられており、他方の端は周経路１０８に連通させられている。 The circumferential path 104 is a space formed by the inner wall 38, the outer wall 40, the partition wall 205, the partition wall 207, the partition wall 203, and the partition wall 204. The circumferential path 104 and the circumferential path 108 are communicated with each other through a path opening 112. One end of the circumferential path 104 is in communication with the circumferential path 103, and the other end is in communication with the circumferential path 108.

周経路１０８は、内壁３８、外壁４０、隔壁２０７、隔壁２０８、隔壁２０３、隔壁２０４及び隔壁２１１により形成される空間である。周経路１０８の中央には、隔壁２１１に囲まれた軸孔５０が位置させられている。隔壁２０３近傍の周経路１０８の一方の端には配管口４６が位置させられている。この周経路１０８の他方の端は、周経路１０４と連通させられている。 The circumferential path 108 is a space formed by the inner wall 38, the outer wall 40, the partition 207, the partition 208, the partition 203, the partition 204, and the partition 211. A shaft hole 50 surrounded by a partition wall 211 is located at the center of the circumferential path 108. A piping port 46 is located at one end of the circumferential path 108 in the vicinity of the partition wall 203. The other end of the circumferential path 108 is in communication with the circumferential path 104.

図６に示されるように、他方の周経路１０５、１０６及び１０７は、前述の周経路１０２、１０３及び１０４と同様に構成されている。周経路１０５の一端は、経路開口１１３により周経路１０１と連通させられている。周経路１０５の他端は、経路開口１１４により周経路１０６の一端と連通させられている。周経路１０６の他端は、経路開口１１５により周経路１０７の一端と連通させられている。周経路１０７の他端は、経路開口１１６により周経路１０８に連通させられている。周経路１０４と周経路１０７とは周経路１０８で合流させられている。 As shown in FIG. 6, the other peripheral paths 105, 106, and 107 are configured in the same manner as the above-described peripheral paths 102, 103, and 104. One end of the circumferential path 105 is communicated with the circumferential path 101 through a path opening 113. The other end of the circumferential path 105 is communicated with one end of the circumferential path 106 through a path opening 114. The other end of the circumferential path 106 is communicated with one end of the circumferential path 107 through a path opening 115. The other end of the circumferential path 107 is communicated with the circumferential path 108 through a path opening 116. The circumferential path 104 and the circumferential path 107 are joined by the circumferential path 108.

図１に示されるように、弁体６は、円板状に形成されている。この弁体６の材料は、銅合金である。この弁体６の表面は、一対の端面と、この一対の端面の間の側面とを備えている。この弁体６には、軸孔が形成されている。この軸孔は、弁体６の上方の側面から対向する下方の側面を貫通している。この軸孔は、一対の端面に平行である。 As shown in FIG. 1, the valve body 6 is formed in a disc shape. The material of the valve body 6 is a copper alloy. The surface of the valve body 6 includes a pair of end surfaces and a side surface between the pair of end surfaces. A shaft hole is formed in the valve body 6. The shaft hole penetrates the lower side surface facing the upper side surface of the valve body 6. The shaft hole is parallel to the pair of end surfaces.

図１に示されるように、弁棒８は、丸棒である。弁棒８の一端には、回転軸１８がスプラインで連結されている。弁箱４の軸孔５０には弁棒８が通されている。弁棒８の一端は、弁箱４の上方に突き出ており、この一端は上蓋１０に通されている。弁棒８の他端は、弁箱４の下方に突き出ており、この他端は下蓋１２に通されている。この弁棒８は、弁箱４、上蓋１０及び下蓋１２により弁棒８の軸線を回転軸として回転可能に支持されている。この弁棒８は弁箱４の流路４８の軸線と直交している。この弁棒８は、この流路４８内で弁体６の軸孔に通されている。この弁体６は、弁棒８に回止めされている。 As shown in FIG. 1, the valve stem 8 is a round bar. A rotary shaft 18 is connected to one end of the valve stem 8 by a spline. A valve rod 8 is passed through the shaft hole 50 of the valve box 4. One end of the valve stem 8 protrudes above the valve box 4, and this one end is passed through the upper lid 10. The other end of the valve stem 8 protrudes below the valve box 4, and the other end is passed through the lower lid 12. The valve stem 8 is supported by the valve box 4, the upper lid 10 and the lower lid 12 so as to be rotatable about the axis of the valve stem 8 as a rotation axis. The valve stem 8 is orthogonal to the axis of the flow path 48 of the valve box 4. The valve stem 8 is passed through the shaft hole of the valve body 6 in the flow path 48. The valve body 6 is stopped by the valve stem 8.

この上蓋１０には、図示されない配管に接続される接続口５２が形成されている。下蓋１２には図示されない配管が接続される接続口５４が形成されている。この下蓋１２、弁棒８、弁体６及び上蓋１０には、冷却水が流される経路が形成されている。接続口５４から供給される冷却流体が接続口５２から排出される。この弁２では、弁体６の一対の端面と側面に沿った冷却流体が流れる経路が形成されている。 The upper lid 10 is formed with a connection port 52 connected to a pipe (not shown). The lower lid 12 is formed with a connection port 54 to which a pipe (not shown) is connected. The lower lid 12, the valve stem 8, the valve body 6 and the upper lid 10 are formed with a path through which cooling water flows. The cooling fluid supplied from the connection port 54 is discharged from the connection port 52. In the valve 2, a path through which the cooling fluid flows along the pair of end surfaces and side surfaces of the valve body 6 is formed.

図１に示されるように、この上蓋１０の上には、ヨーク１４が固定され、このヨーク１４の上には駆動装置１６が固定されている。この駆動装置１６の駆動軸５６には、回転軸１８の一端が一体に連結されている。回転軸１８の他端は弁棒８の一端に連結されている。この回転軸１８及び弁棒８は、駆動軸５６の回転により、一体で回転させられる。駆動装置１６にはポジショナ２０が取り付けられている。 As shown in FIG. 1, a yoke 14 is fixed on the upper lid 10, and a driving device 16 is fixed on the yoke 14. One end of the rotary shaft 18 is integrally connected to the drive shaft 56 of the drive device 16. The other end of the rotating shaft 18 is connected to one end of the valve rod 8. The rotary shaft 18 and the valve stem 8 are rotated together by the rotation of the drive shaft 56. A positioner 20 is attached to the driving device 16.

このバタフライ弁２の流路４８には、高温の流体が流される。駆動装置１６により駆動軸５６が回転させられる。駆動軸５６の回転により、回転軸１８及び弁棒８が弁棒８の軸線を回転軸として回転させられる。この弁棒８の回転により、弁体６が流路４８内で回動させられる。この弁体６の回動により、流路４８の開口断面積が変えられる。この開口断面積の変化により、流路４８を流れる流体の流量が調整される。ポジショナ２０により、駆動軸５６の回転角度が正確に制御される。これにより、流路４８を流れる流体の流量が正確に制御されている。 A high temperature fluid flows through the flow path 48 of the butterfly valve 2. The drive shaft 56 is rotated by the drive device 16. The rotation of the drive shaft 56 causes the rotation shaft 18 and the valve stem 8 to rotate with the axis of the valve stem 8 as the rotation axis. The valve body 6 is rotated in the flow path 48 by the rotation of the valve stem 8. The opening cross-sectional area of the flow path 48 is changed by the rotation of the valve body 6. The flow rate of the fluid flowing through the flow path 48 is adjusted by the change in the opening cross-sectional area. The rotation angle of the drive shaft 56 is accurately controlled by the positioner 20. As a result, the flow rate of the fluid flowing through the flow path 48 is accurately controlled.

この弁体６の側面には、切欠部が形成されている。このバタフライ弁２では、流路４８は完全に閉塞されない。このバタフライ弁２は、流量調整弁として機能する。この切欠部と弁箱４の内周面とにより形成される左右一対の開口が、この流路４８の最小の流路断面積として確保されている。 A cutout is formed on the side surface of the valve body 6. In the butterfly valve 2, the flow path 48 is not completely closed. The butterfly valve 2 functions as a flow rate adjustment valve. A pair of left and right openings formed by the notch and the inner peripheral surface of the valve box 4 is secured as the minimum flow path cross-sectional area of the flow path 48.

このバタフライ弁２には、供給配管２６より冷却流体としての冷却水が供給される。この冷却水は、冷却ジャケット２２の配管口４４から冷却ジャケット２２の内部の冷却経路３６に供給される。 Cooling water as a cooling fluid is supplied to the butterfly valve 2 from a supply pipe 26. This cooling water is supplied from the piping port 44 of the cooling jacket 22 to the cooling path 36 inside the cooling jacket 22.

この冷却水は、配管口４４から周経路１０１に送られる。この周経路１０１には、軸孔５０の周りに隔壁２１２が形成されている。この隔壁２１２により軸孔５０と周経路１０１が隔てられている。周経路１０１を流れる冷却水は、隔壁２０９と隔壁２１２との間及び隔壁２１０と隔壁２１２との間を通って流れる。隔壁２０９と隔壁２１２との間及び隔壁２１０と隔壁２１２との間を合わせた経路断面積は、隔壁２１０と隔壁２０９との間で形成される経路断面積より小さい。この冷却経路３６の経路断面積は、軸孔５０の周辺で小さくされている。これにより、軸孔５０周りの冷却水の流速が最も速い。 This cooling water is sent from the piping port 44 to the circumferential path 101. A partition wall 212 is formed around the shaft hole 50 in the circumferential path 101. The partition hole 212 separates the shaft hole 50 and the circumferential path 101. The cooling water flowing through the circumferential path 101 flows between the partition wall 209 and the partition wall 212 and between the partition wall 210 and the partition wall 212. The path cross-sectional area between the partition 209 and the partition 212 and between the partition 210 and the partition 212 is smaller than the path cross-sectional area formed between the partition 210 and the partition 209. The cross-sectional area of the cooling path 36 is reduced around the shaft hole 50. Thereby, the flow velocity of the cooling water around the shaft hole 50 is the fastest.

冷却水は、周経路１０１から周経路１０２と１０５とに分岐して流れる。分岐した一方の冷却水は、一方の周経路１０２から周経路１０３へ流れる。この冷却水は、周経路１０３から周経路１０４へ流れる。この冷却水は、周経路１０４から周経路１０８に流れる。分岐した他方の冷却水は、周経路１０５から周経路１０６へ流れる。この冷却水は、周経路１０６から周経路１０７へ流れる。この冷却水は、周経路１０７から周経路１０８に流れる。周経路１０２及び１０５で分岐された冷却水は、周経路１０８で合流する。冷却水は、周経路１０８から配管口４６に流れる。冷却水は、配管口４６から冷却ジャケット２２の外へ排出される。冷却水は、配管口４６から排出配管２８へ排出される。冷却水は、排出配管２８から図示されない配管に排出される。 The cooling water branches from the circumferential path 101 to the circumferential paths 102 and 105 and flows. One of the branched cooling water flows from one circumferential path 102 to the circumferential path 103. This cooling water flows from the circumferential path 103 to the circumferential path 104. This cooling water flows from the circumferential path 104 to the circumferential path 108. The other branched cooling water flows from the circumferential path 105 to the circumferential path 106. This cooling water flows from the circumferential path 106 to the circumferential path 107. This cooling water flows from the circumferential path 107 to the circumferential path 108. The cooling water branched in the circumferential paths 102 and 105 merges in the circumferential path 108. The cooling water flows from the circumferential path 108 to the piping port 46. The cooling water is discharged from the piping port 46 to the outside of the cooling jacket 22. The cooling water is discharged from the pipe port 46 to the discharge pipe 28. The cooling water is discharged from the discharge pipe 28 to a pipe (not shown).

この冷却ジャケット２２は、本体５の内側に配置されている。この冷却ジャケット２２が本体５の内周面の全面に沿った形状で配置されている。周経路１０１から１０８で構成される冷却経路３６が本体５の内周面の全面に沿って形成されている。これにより、本体５の内周面の全面が冷却される。外側から冷却する構造に比べ、この冷却ジャケット２２は小型化できる。この冷却ジャケット２２は、本体５の内周面に配置されているので弁箱４の内部を均一に冷却できる。この冷却ジャケット２２は、冷却効率に優れている。冷却効率に優れているので、この冷却ジャケット２２の径方向の厚みは、薄くしうる。 The cooling jacket 22 is disposed inside the main body 5. The cooling jacket 22 is arranged in a shape along the entire inner peripheral surface of the main body 5. A cooling path 36 constituted by the peripheral paths 101 to 108 is formed along the entire inner peripheral surface of the main body 5. Thereby, the whole inner peripheral surface of the main body 5 is cooled. The cooling jacket 22 can be downsized as compared with the structure in which cooling is performed from the outside. Since the cooling jacket 22 is disposed on the inner peripheral surface of the main body 5, the inside of the valve box 4 can be uniformly cooled. The cooling jacket 22 is excellent in cooling efficiency. Since the cooling efficiency is excellent, the thickness of the cooling jacket 22 in the radial direction can be reduced.

本体５の内周面は、冷却ジャケット２２を間にして高温流体に対している。この本体５の径方向の厚みは、外側から冷却するものに比べて薄くしうる。この弁箱４は、小型化しうる。 The inner peripheral surface of the main body 5 is against the high temperature fluid with the cooling jacket 22 in between. The thickness of the main body 5 in the radial direction can be made thinner than that cooled from the outside. The valve box 4 can be miniaturized.

この冷却ジャケット２２の内壁３８の厚みは、５ｍｍである。内壁３８の厚みを薄くすることで、内壁３８の肉厚方向の温度勾配が小さくされている。これにより熱応力が緩和されている。この観点から、内壁３８の厚みは、好ましくは５ｍｍ以下であり、更に好ましくは３ｍｍ以下である。一方、この内壁３８の厚みは、耐久性及び強度の面から、３．５ｍｍ以上が好ましい。 The thickness of the inner wall 38 of the cooling jacket 22 is 5 mm. By reducing the thickness of the inner wall 38, the temperature gradient in the thickness direction of the inner wall 38 is reduced. Thereby, the thermal stress is relieved. From this viewpoint, the thickness of the inner wall 38 is preferably 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less. On the other hand, the thickness of the inner wall 38 is preferably 3.5 mm or more from the viewpoint of durability and strength.

このバタフライ弁２では、冷却水の流体圧は０．３ＭＰａとされている。この流体圧は、図示されないが供給配管２６の入口で測定される値である。加圧された冷却水が冷却経路３６の内部を流される。これにより、圧力降下による冷却水の沸騰を抑えることができる。冷却水の流速を速くできる。流速の速い冷却水が冷却経路３６を流されることで、冷却効果が大きくされている。この冷却ジャケット２２は、冷却効率が高いので小型化できる。この観点から、冷却水の流体圧は０．１ＭＰａ以上とされており、好ましくは、１．０ＭＰａ以上である。一方で、経済性の観点から冷却水の流体圧は０．３ＭＰａ以下が好ましい。 In the butterfly valve 2, the fluid pressure of the cooling water is 0.3 MPa. Although not shown, this fluid pressure is a value measured at the inlet of the supply pipe 26. The pressurized cooling water is caused to flow inside the cooling path 36. Thereby, boiling of the cooling water due to a pressure drop can be suppressed. The flow rate of cooling water can be increased. The cooling effect is increased by flowing cooling water having a high flow velocity through the cooling path 36. Since the cooling jacket 22 has high cooling efficiency, it can be downsized. From this viewpoint, the fluid pressure of the cooling water is set to 0.1 MPa or more, and preferably 1.0 MPa or more. On the other hand, the fluid pressure of the cooling water is preferably 0.3 MPa or less from the viewpoint of economy.

この冷却ジャケット２２では、冷却経路３６が全周に亘って形成されている。この冷却ジャケット２２では、冷却経路３６が周経路１０１から１０８の組み合わせで形成されている。周経路１０１から１０８は、円周方向に延びる。周経路１０１から１０８を流れる冷却水の流れる方向は、流路４８を流れる高温流体の流れる方向に直交させられている。これにより、冷却効率が高い。 In the cooling jacket 22, a cooling path 36 is formed over the entire circumference. In the cooling jacket 22, the cooling path 36 is formed by a combination of the circumferential paths 101 to 108. The circumferential paths 101 to 108 extend in the circumferential direction. The flowing direction of the cooling water flowing through the circumferential paths 101 to 108 is orthogonal to the flowing direction of the high-temperature fluid flowing through the flow path 48. Thereby, the cooling efficiency is high.

この弁箱４には、高温の流体が流される。弁体６の側面や弁棒８の近辺では、流路４８を通過する高温流体の流速が比較的に速い。この弁箱４では、軸孔５０近傍が高温となりやすい。この周経路１０１及び１０８では、軸孔５０の近傍で冷却経路断面積が小さくされている。これにより、軸孔５０近傍での冷却水の流速が速い。これにより、軸孔５０の近傍が効率的に冷却される。 A high temperature fluid flows through the valve box 4. On the side surface of the valve body 6 and in the vicinity of the valve stem 8, the flow velocity of the high-temperature fluid passing through the flow path 48 is relatively fast. In this valve box 4, the vicinity of the shaft hole 50 tends to be high temperature. In the circumferential paths 101 and 108, the cooling path cross-sectional area is reduced in the vicinity of the shaft hole 50. Thereby, the flow rate of the cooling water in the vicinity of the shaft hole 50 is fast. Thereby, the vicinity of the shaft hole 50 is efficiently cooled.

この弁箱４は、ヒートシールド２４を備えている。これにより、冷却ジャケット２２が高温の流体から保護されている。冷却ジャケット２２の耐久性が向上している。ヒートシールド２４を交換することで、冷却ジャケット２２は長く使用される。この弁箱４では、冷却ジャケット２２とヒートシールド２４との間にＴＢＣがコーティングされている。これにより、一層、冷却ジャケット２２の耐久性が向上している。 The valve box 4 includes a heat shield 24. Thereby, the cooling jacket 22 is protected from the high temperature fluid. The durability of the cooling jacket 22 is improved. By replacing the heat shield 24, the cooling jacket 22 is used for a long time. In the valve box 4, TBC is coated between the cooling jacket 22 and the heat shield 24. Thereby, the durability of the cooling jacket 22 is further improved.

このヒートシールド２４は、薄肉円筒状の面の全体にスリットが多数形成されている。スリットは、ヒートシールド２４の軸線に平行に形成されている。このスリットの両端は、スリットの幅より大きな直径の円形孔で切りかかれている。これにより熱膨張、熱収縮による亀裂の発生及び応力集中が緩和されている。 The heat shield 24 has a large number of slits formed on the entire thin cylindrical surface. The slit is formed in parallel to the axis of the heat shield 24. Both ends of the slit are cut by circular holes having a diameter larger than the width of the slit. As a result, the generation of cracks and stress concentration due to thermal expansion and contraction is alleviated.

ここでは、バタフライ弁を用いて説明がされた。この発明はバタフライ弁に限らず、その効果を奏する。この発明は、流路を備えた弁箱を用いる弁であって、高温流体に使用される弁に広く適用し得る。 Here, the explanation was made using a butterfly valve. The present invention is not limited to the butterfly valve, and has its effects. The present invention is a valve using a valve box provided with a flow path, and can be widely applied to valves used for high-temperature fluids.

図１は、本発明の一実施形態に係るバタフライ弁が示された部分断面正面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional front view illustrating a butterfly valve according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１のバタフライ弁が示された部分断面側面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional side view illustrating the butterfly valve of FIG. 1. 図３は、図２のバタフライ弁の冷却ジャケットの断面の正面図である。FIG. 3 is a cross-sectional front view of the cooling jacket of the butterfly valve of FIG. 図４は、図１のバタフライ弁の冷却ジャケットの冷却経路が示された断面の右側面図である。FIG. 4 is a right side view of a cross section showing a cooling path of the cooling jacket of the butterfly valve of FIG. 1. 図５は、図１のバタフライ弁の冷却ジャケットの冷却経路が示された断面の左側面図である。FIG. 5 is a left side view of the cross section showing the cooling path of the cooling jacket of the butterfly valve of FIG. 1. 図６は、図３の冷却ジャケットの展開図である。6 is a development view of the cooling jacket of FIG.

Explanation of symbols

２・・・バタフライ弁
４・・・弁箱
５・・・本体
６・・・弁体
８・・・弁棒
１０・・・上蓋
１２・・・下蓋
１４・・・ヨーク
１６・・・駆動装置
１８・・・回転軸
２０・・・ポジショナ
２２・・・冷却ジャケット
２４・・・ヒートシールド
２６・・・供給配管
２８・・・排出配管
３０・・・フランジ
３２・・・配管口
３４・・・配管口
３６・・・冷却経路
３８・・・内壁
４０・・・外壁
４２・・・隔壁
４４、４６・・・配管口
５０・・・軸孔
５２、５４・・・接続口
５６・・・駆動軸
１０１〜１０８・・・周経路
１０９〜１１６・・・経路開口
２０１〜２１２・・・隔壁 2 ... Butterfly valve 4 ... Valve box 5 ... Main body 6 ... Valve body 8 ... Valve rod 10 ... Upper lid 12 ... Lower lid 14 ... Yoke 16 ... Drive Device 18 ... Rotating shaft 20 ... Positioner 22 ... Cooling jacket 24 ... Heat shield 26 ... Supply piping 28 ... Discharge piping 30 ... Flange 32 ... Piping port 34 ... -Piping port 36 ... Cooling path 38 ... Inner wall 40 ... Outer wall 42 ... Partition wall 44, 46 ... Piping port 50 ... Shaft hole 52, 54 ... Connection port 56 ... Drive shaft 101-108 ... Circumferential path 109-116 ... Path opening 201-212 ... Partition

Claims

A tubular valve box with a fluid flow path;
This valve box comprises a cylindrical body, a tubular cooling jacket, and a heat shield in which a large number of slits parallel to the axial direction are formed on the entire cylindrical surface,
This cooling jacket is shaped along the entire inner wall of the valve box body,
This cooling jacket has a cooling path through which cooling fluid flows,
This cooling path is formed by combining a plurality of circumferential paths,
This circumferential path extends perpendicular to the axis of the flow path,
A heat shield is inserted into the cooling jacket, and a thermal barrier coating is located between the cooling jacket and the heat shield ,
The heat shield is along the inner wall of the cooling jacket from one end to the other end in the axial direction of the flow path of the valve box.
Valve used for high temperature fluid.

A valve stem supported by the valve box; and a valve body that is located in the flow path and rotates around the valve stem as a rotation shaft to change the size of the flow path opening.
This cooling jacket has a shaft hole that penetrates the valve stem,
The valve according to claim 1, wherein a path cross-sectional area of the cooling path is reduced around the shaft hole.