JPH01135969A - 流れ制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体の流れを制御する流れ制御弁、とくに溶融
金属の流れを制御するのに適した流れ制御弁に関するも
のである。

溶融金属の流れを制御する通常の弁は、孔の上に位置す
るプラグを備えたプラグ弁であり、プラグは上下して所
望のように孔を開閉し、テーパプラグは全体的に管を通
って設けられた円錐形のテーパ孔内に保持される円錐プ
ラグを有し、テーパプラグはそこを通って穿孔された通
路を有し、テーパプラグを孔内でその円錐軸線の周りに
回転することにより通路が整合して管を通る金属の流れ
を流通するか、あるいは阻止する。

そのような弁の構造の簡単さは溶融金属のような高温、
かつ多分腐食性の流体を処理するとき有利であるにして
も、それらは粗雑な調節しかできない。とくにそれらは
きわめて正確な流体流量を維持するか、または少量であ
るが、正確な量の流体の流量を処理することを望むとき
、不適当である。しかして、溶融金属のような流体を容
易に制御可能にかつ正確に処理しうる流れ制御弁の必要
性が存在する。そのような制御が必要である用途の一例
は、正確なコアサイズおよびコアの表面仕上げ度が重要
な特徴である、プラスチックモールディング用溶融コア
の製造である。溶融コアは通常錫、鉛およびそれらの合
金のような容易に溶けうる金属から作られる。プラスチ
ックはコアの周りでモールドされ、コアは中空プラスチ
ックモールディングを残して溶融される。

水、溶液、油、石油製品およびガスの流れを制御する商
業用または家庭用の多くの異った、−層複雑な構造の流
れ制御弁が知られている。使用されてきた弁の１つの型
は、２つの弁部材を含み、その一方は離れた流体入口お
よび出口流体通路をまた他方は中間流体通路を含み、部
材の相対的回転が中間通路を完全にまたは部分的に入口
および出口通路と連通、閉鎖することができる。しかし
て部材の相対的回転により、入口、中間および出口通路
を経由して弁を通る流体の流れを制御することができる
。

この−船釣型式の弁はたとえば、英国特許第２０６４７
２７号によって公知であり、その明細書には第１図に停
止または混合弁が記載され、英国特許第１４６６９０４
号には液体またはガス用混合弁が記載されその第９図に
弁室下方に３つの流入および流出通路を有し、上方弁円
板は圧縮ばね停止片によって下方弁室に対して押付けら
れる移送通路を含む上方弁部材を備えた混合弁が記載さ
れており、英国特許第１３６３８３５号には家庭用給水
たとえば蛇口に使用する弁が記載され、英国特許第９６
２９３６号にはガスクロマトグラフに使用する弁が記載
されている。

従来、そのような弁は溶融金属のような流体には使用さ
れなかった。その１つの理由はそのような流体はさらに
問題を付は加えるからである０重要な問題の１つは酸化
物の生成である。高温に維持された溶融金属には屡々金
属酸化物が発生し、これらの酸化物は弁に存在する可動
部分の接合部において、他の金属かすとともに沈澱とし
て集合し易い。もし弁が定期的に清掃されなければ、こ
れらの沈澱物は弁を有゛効に作用しないようにし、結局
停止してしまうことになる。溶融金属に通常使用される
この種の流れ制御弁はまた、酸化物生成に悩んでいるが
、それらの構造は容易な清掃を可能にするのに十分簡単
ではない、−層複雑かつ精密に加工された弁の場合、酸
化物の生成は一層重大である。

本発明は溶融金属の正確な流量制御が可能であるととも
に、残留酸化物を除去するため頻繁に分解する必要のな
い弁を提供する。

本発明によれは、平坦な接触面を有する２つの弁部材を
備え、その一方が離れた入口および出口流体通路を他方
が中間流体通路を有し、弁部材は平坦面の相対的回転が
中間を完全にまたは部分的に入口および出口通路に連通
または閉鎖するように取付けられた流れ制御弁において
、通路が少くとも接触面の周りに設けられ、それらの間
に漏洩した溶融金属および金属酸化物のような、かすを
うけ入れることを特徴としている。

粒子が２つの相対的に回転する面の間で粉砕される場合
粒子は回転軸線から外方に離れるようになる。しかして
、この種の弁における酸化物および他のかず粒子は、ハ
ウジングおよび周辺空間に向つ外向きに移動する。

英国特許第１４６６９０４号の第９図および同第２０６
４７２７号の第１図には、２つの弁部材の上方のものと
弁ハウジングとの間に、ハウジングに対する上方弁部材
の回転を可能にするため間隙が設けられているが、それ
らは本発明の場合のように弁部材の間から漏洩した材料
をうけ入れる特殊な通路を設けることを示唆するもので
はない、英国特許第１４６６９０４号および同第２０６
４７２７号の弁の間隙に漏洩した材料は、回転する上方
弁部材とハウジング壁との間隙に沈澱し自由な運動を阻
止する。

本発明によれば、通路は弁部材を収容するハウジングの
溝または凹所によって形成されるのが好ましい。環状溝
は、通常の加工技術を用いて、ハウジング壁にきわめて
容易に穿孔することができる。このことは、他の場所で
の分離に比較して接触面の区域における弁部材からのハ
ウジングの分離を容易にし、しかして弁部材の間から漏
洩した材料がハウジング内のいずれの弁部材の自由な運
動をも阻止することなく集合しうる凹んだ通路を形成す
る。

通路を形成する他の方法は、弁部材自体の一方または双
方に接触面の周辺に溝または凹所を設け、その区域にお
いてハウジングからの分離を容易にすることであること
が分るであろう。

通路は弁部材の平坦な接触面下方に延びるのが好ましい
、この場合漏洩した材料は実際に重力によって凹んだ通
路に落下し、可動弁部材の周辺から除去される。

環状周辺通路を形成することは比較的簡単であるが、他
の形状の周辺通路、または接触する平坦面周辺のある点
において阻止された周辺溝でさえももし望むならば本発
明に従って使用することができることが分るであろう、
しかしながら、もし通路が周辺においてあまりに屡々阻
止されるならば、酸化物およびかすを除去する効率は低
下するであろう。通路は平坦な接触面全周に延びるのが
好ましい。

酸化物のような漏洩材料の量が多量になると予想される
場合、少くとも１つの漏洩ポートが周辺空間にうけ入れ
られた材料除去のため設けられる。

漏洩ポートは下方に傾斜し、重力による材料の除去は促
進される。もし望むならば、漏洩ポートに吸込みが加え
られ材料の除去を助けることができる。

第１および第２の弁部材の平坦面はそれぞれ、タングス
テンカーバイド系コーティングのようなカーバイドコー
ティングを施されるのが好ましい。

酸化物粒子は摩耗性で、カーバイドコーティングが一般
に鋼のような通常の弁構造材料より硬いため、そのよう
なコーティングの存在は耐摩耗性を改善する。カーバイ
ドコーティングを使用する他の利点は、そのようなコー
ティングは全体的に平坦に研磨することができ、かつ潤
滑剤を使用することなしに弁を使用することができるこ
とである。

材料の漏洩の可能性を減少するためカーバイド被覆面は
できるだけ平坦に作られ、３本以上でない光のバンドを
もつことが好ましい。

平坦面をできるだけ密接して保持するため、弁部材は通
常ばね、たとえば円板ばねまたはコイルばねにより偏倚
され接触する。

弁が完全に開いているときの弁を通る流量は入口および
出口通路の直径によって、また中間通路の直径によって
さらに流体圧力によって決定されることが分る。したが
って、弁を通る流量は、異った直径の通路を有する弁部
材に対して、弁部材の一方または双方を変更することに
よって制御することができる。さもなくば、直径は１つ
以上のオリフィス板の使用によって制御することができ
る。しかして、入口、出口および中間通路の少くとも１
つがオリフィス板をう°け入れて、その通路の有効直径
を制御することができるようになっている。もしこの方
法が使用されるならば、最初の弁部材はそのま一保持さ
れ、所望の流量に従って異った直径のオリフィス板が挿
入される。このことは、２つの弁部材が使用中−緒に摩
耗するため、１つの弁部材をそれ自体を変化するのが好
ましい。

以下、本発明を図面に基づいて例示として説明する。

図面において、全体的に符号２で示された流れ制御弁は
内部に室６を有するハウジング４を備えている。室６は
、下側に平坦面１７を有する上方弁部材２４および上側
に平坦面５を有する下方弁部材７を含んでいる。入口お
よび出口通路８および１０はハウジング４を通ってその
両側１２および１４から延びて、室６底部の直径的に離
れた部分１９および２１に開口している。

下方弁部材７は室６に締り嵌めしている。下方弁部材は
室６の底部に、そこから突出しかつ弁部材７底部の（図
示しない）対応する孔によってうけ入れられる、（図示
しない）位置決めペグによって設置されている。弁部材
７はセラミックパテ層上に載置され、セラミックパテ層
は弁が使用前に加熱されるとき硬化して弁部材７を所定
位置に固定する。ねじ孔１８が弁部材７の中心を貫通し
て設けられている。ねじ孔は、弁部材７が室６から除去
されなければならないとき使用され、ボルトまたはねじ
がそこを通ってねじ込まれ、弁部材７を室６底部から引
上げる。下方弁部材７は、直径的に離れた開口１９およ
び２１から平坦面５の開口２３および２５まで延びる、
２つの通路２０および２２を有する。

上方弁部材２４は室６に回転可能に嵌合し、内部に長い
中間通路２６を有する。この通路２６は弁部材２４の直
径に沿って直径方向外端の開口２３および２５まで延び
ている０通路２６の幅は開口２３および２５の直径と同
じである。中間通路２６は下面で平坦面１７に開口し、
第２図に示す弁開放位置にあるとき、開口２３および２
５と連通する。

上方弁部材２４は下方弁部材７上にスラスト軸受２８に
よって回転可能に支持され、スラスト軸受２８はハウジ
ング４上にボルト止めされたカバー３０によって保持さ
れている。上方弁部材２４は円板ばね３２によって下方
弁部材７に対して偏倚され接触している。コイルばねま
たは他のばね装置も円板ばねの代わりに使用することが
できる。

上方弁部材２４は軸３４によって、空気アクチュエータ
により作動される、被動部材３６に連結されている。

溶融コアを生産する作用において、入口通路８は溶融コ
ア金属源に連結され、出口通路１０は溶融コア用モール
ド室に連結される。アクチュエータ３８は上方弁部材２
４を回転し、通路２０および２２は上方弁部材２４の中
間通路２６によって連通される。上方弁部材２４を回転
して通路２０および２２断面を所望の割合でも連通し、
それによりモールド室への溶融金属の正確な流量の制御
を達成することができる。所望量の溶融金属がモールド
室に入ったとき、アクチュエータ３８は回転され、弁部
材２４を閉弁位置に回転し、通路２６は通路２０および
２２との接触から外れ、それにより弁部材２４の平坦面
１７によって閉鎖される。

別の作用をする装置において、弁部材２４は、コンピュ
ータで制御され所望期間弁を通って所望の金属流量を得
る、液圧アクチュエータによって回転することができる
。またコンピュータで制御される本発明による多数の弁
を備えることもできる。

環状通路４０が平坦な接触面５および１７の周りに設け
られる０通路は室６を囲むハウジング４の壁に溝を機械
加工することによって形成することが便利である。下方
弁部材７と上方弁部材２４との間から漏れる溶融金属ま
たはかす、たとえば酸化物は、この通路にうけ入れられ
る。漏洩金属またはかすは、１つ以上の漏洩ポート、す
なわちハウジング４を貫通して設けられた（図示、しな
い）通路を通って排出する。漏洩ポートは下方に傾斜し
て漏洩物またはかすの除去を容易にするのが好ましい。

弁部材７と弁部材２４との間の漏洩を最小にするのが重
要であり、このことは一部はこれら２つの部材を一緒に
円板ばね３２によって偏倚することによって達成され、
一部は弁部材７の平坦面５および弁部材２４の平坦面１
７をきわめて平坦に機械加工することによって達成され
る。この特殊な実施例において、これら上方および下方
面は３本の光バンドまで平坦に機械加工される。溶融金
属の漏洩を最小にし、いかなる漏洩金属も環状空間４０
に収容することができて、弁部材７および２４間で固化
してそこに詰まることを防止しなければならない。

可動部分の摩耗および接着を防止して弁部材７および２
４の間の摩擦を減少するため、平坦面５および１７はい
ずれもカーバイドによってコーティングされる。これら
のカーバイドコーティングは、溶融金属を使用するとき
に遭遇する作用温度でさえも、弁が潤滑なしに作動する
ことを可能にするものである。

好ましいカーバイドコーティングは、重量比で８５％の
タングステンカーバイドおよび１５％のコバルトを含む
。そのコーティングの好ましい形式は、シリーズ番号Ｕ
、　Ｃａｒ　Ｌｌｌｌ−Ｎ４０　として、ユニオン・カ
ーバイド・リミテッドＵＫで製造されるものである。こ
のコーティングは、約３３００℃の内部温度を有するデ
トネーション・ガンによって高速で施工することができ
る。代表的な速度は７６０ｍ／秒である。コーティング
の施工中、コーチイン、グが施される面は１５０℃に等
しいかまたはそれ以下に維持される。施工後、コーティ
ングは０．０７５ないし０．１　ｍの仕上げ厚さを有す
る。

表面は研磨され、仕上げ厚さはＯ，ＯＳないし０．１２
ミクロンになる。コーテイング面はついで光バンド３本
に等しいかまたはそれ以下の表面平坦度に保持される。

潤滑剤なしに作用する重要な利点は、潤滑剤がモールド
室に侵入して溶融コアの金属を破壊する危険を減少する
ことである。

軸３４、被動部材３６および空気アクチュエータ３８の
の駆動装置は、熱膨張および最小の不整合を可能にする
ため遊びを有する。

もし望むならば、弁部材７および２４の一方または双方
はオリフィス板をうけ入れて入口、出口および中間通路
の有効直径、したがって弁を通るを効流量を制御しうる
ようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって構成された流れ制御弁の側面図
、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う立断面図である。 ２−・弁、４−ハウジング、６−・・−室、５−　　接
触面。 ７−・弁部材、８−人口通路、１０・−・−・出口通路
。 １７−−−−接触面、　　２０．　２２−　　通路、２
４−・弁部材、２６・−・−中間通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平坦な接触面を有する２つの弁部材を含み、その一
   方が離れた入口および出口流体通路を他方が中間通路を
   含み、弁部材は平坦な面の相対的回転が中間通路を入口
   および出口通路に完全にまたは部分的に連通または閉鎖
   するように取付けられた流れ制御弁であつて、通路が少
   くとも平坦な接触面の周りに設けられそれらの間から漏
   れた溶融金属およびかすをうけ入れることを特徴とする
   、前記流れ制御弁。 ２、通路が平坦な接触面の全周に設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の流れ制御弁。 ３、通路が弁部材と接触するハウジングの溝または凹所
   として形成されていることを特徴とする、請求項１また
   は２記載の流れ制御弁。 ４、通路が弁部材の平坦な接触面の下方に延びているこ
   とを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項記載
   の流れ制御弁。 ５、少くとも１つの漏洩ポートが通路によつてうけ入れ
   られた材料を除去するため設けられていることを特徴と
   する、請求項１ないし４のいずれか１項記載の流れ制御
   弁。 ６、少くとも１つの漏洩ポートが下方に傾斜しているこ
   とを特徴とする、請求項５記載の流れ制御弁。 ７、弁部材の平坦な接触面がそれぞれカーバイドコーテ
   ィングを有することを特徴とする、請求項１ないし６の
   いずれか１項記載の流れ制御弁。 ８、各面のカーバイドコーティングが３本の光バンド以
   上でない表面平坦度を有することを特徴とする、請求項
   ７記載の流れ制御弁。 ９、平坦面がばねにより偏倚され接触することを特徴と
   する請求項１ないし８のいずれか１項記載の流れ制御弁
   。 １０、ばねが円板ばねまたはコイルばねであることを特
   徴とする、請求項９記載の流れ制御弁。 １１、少くとも１つの入口、出口および中間通路が通路
   の有効直径を制御するためオリフィス板をうけいれるよ
   うになつていることを特徴とする、請求項１ないし１０
   のいずれか１項記載の流れ制御弁。