JPH0223767Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は産業用圧縮機、内燃機関及び高温ガス
炉に連絡するパイプライン等の高温流体の通路を
開閉するポペツト弁に係り、特にポペツト弁の傘
部にこれを冷却するための冷却室を形成すると共
に、傘部の耐熱性、耐食性を向上させることので
きるポペツト弁に関する。

［従来の技術］ 一般に、省エネルギ化、高効率化が要求される
圧縮機、内燃機関及び高温ガス等の各種産業機
械、設備においては高温高圧シール弁としてのポ
ペツト弁が広く採用されるに至つている。この種
のポペツト弁は高温流体の通過する通路に形成さ
れる弁座に着座して設けられ、その通路を開閉す
るように構成されている。

例えば内燃機関に採用されるポペツト弁にあつ
ては吸・排気系通路が接続されるシリンダヘツド
に形成される弁座に着座して吸・排気系通路を開
閉するようになつている。従つて、ガス燃料の
吸・排気時には燃焼室を開放すると共にガス燃料
の圧縮、爆発時には弁座に着座して吸・排気系通
路を閉塞することになる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、ポペツト弁は常時燃焼室等の燃焼系
に曝されており、燃焼系の高温高圧下においては
高圧荷重に打ち勝つ強度が要求されると共に、燃
焼ガスの燃焼よつて生成される化合物による腐食
を防止することが必要である。従来、ポペツト弁
の強度及び腐食を防止するために、ポペツト弁内
に冷媒を封入乃至流通させてポペツト弁を冷却す
るようにしたものが知られているが、冷媒と燃焼
熱との温度差が大きいために、ポペツト弁に大き
な熱応力が生じる問題があつた。

そこで、ポペツト弁の表面にセラミツクスを貼
設したり、あるいは溶射して被覆化することが考
えられるに至つている。しかしながら、高温高圧
下で作動するポペツト弁においては、その衝撃の
ために貼設乃至被覆化されたセラミツクスに亀裂
が生じたり、あるいは脱落、剥離が生じ実用化さ
れるに至つていないのが現状である。

［考案の目的］ 本考案は上記事情に鑑みて創案されたものであ
り、その目的は高圧高温下に曝されるポペツト弁
の傘部の硬度および冷却効率を高めると共に、耐
高温腐食、耐高温強度を向上させることを可能に
し、長寿命化を達成できるポペツト弁を提供する
ことにある。

［考案の概要］ 上記目的を達成するために、本考案は、ポペツ
ト弁の傘部内に、これを冷却すべく弁シート部に
近接されて放射状に延出された放射孔を有する冷
却室を形成し、且つ高温高圧側を形成する傘部表
面部にこれを覆うように耐熱性、耐食性に優れ、
且つ熱伝導率の小さいスキン材を溶着して被覆層
を形成すると共に、被覆層と上記傘部表面部との
間に複数に分割された断熱空間部を形成して構成
し、傘部の耐熱性、耐食性を高めるようにしたも
のである。

［実施例］ 以下本考案の一実施例を添付図面に従つて詳述
する。

第１図に示すように、高温高圧ガスをシールす
るポペツト弁１は主に図示されない凝縮器等の冷
却装置に一端が接続される弁棒２と、この弁棒２
の下部を順次拡径されて高温高圧ガスに曝される
傘部３とから構成されている。

弁棒２にはその内部に軸方向に沿つて冷却通路
２ａが形成されており、この冷却通路２ａは弁棒
２に挿通される遮熱管４によつて実質的に区画さ
れる。この遮熱管４と弁棒２の内周面との間には
弁棒２の外部からの入熱を遮断するための複数の
空間部５が形成される。この空間部５は弁棒２と
これに挿通される遮熱管４との伝熱面積を小さく
するよう遮熱管４の外周面を囲繞するように環状
に形成される。

弁棒２の一端を形成する傘部３はその外周部に
環状に形成された弁シート部６を有している。ま
た傘部３にはその内部にこれを冷却するための中
空の冷却室７が形成される。この冷却室７は傘部
３内に上記冷却通路２ａに連通して順次拡径され
て形成される。

また、この冷却室７は第１図及び第２図に示す
ように、複数の放射孔７ａを有している。図示す
るようにこの放射孔７ａは冷却室７にその径方向
外方に放射状に延出される。またこの放射孔７ａ
は傘部３の外周面に形成される弁シート部６の強
度を弱めないように所定の口径を有すると共に、
その弁シート部６に近接して位置されるように冷
却室７より所定距離延出されて形成される。図示
例にあつては、冷却室７より順次縮径されて延出
されている。尚、７ｂは補強部である。

このように形成された冷却通路２ａ及び放射孔
７ａを有する冷却室７には冷媒が封入あるいは流
通するようになつている。例えば冷媒Ｂを封入し
た場合には冷媒Ｂが凝縮と蒸発とを繰り返して上
記冷却通路２ａ及び冷却室７を循環することによ
り傘部３の冷却がなされる。

特に本考案にあつては傘部３の燃焼室等の高温
高圧側を形成する傘部表面部Ａに、これを覆うよ
うに被覆層８が形成される。この被覆層８は高温
高圧下における硬さ、強さ、耐食性、耐熱衝撃
性、低熱伝導率に優れたスキン材を、平坦状に形
成された傘部表面部Ａに略均一な厚さを有するよ
うに溶着して形成される。尚、スキン材を傘部表
面部Ａに溶着して一体化するには例えば拡散接合
あるいはHIP接合が採用される。

このように形成された被覆層８と上記傘部表面
部Ａとの間には、これらの当接面積を小さくする
ように複数に分割された断熱空間部９が形成され
る。この断熱空間部９は傘部表面部Ａを、傘部３
内部に形成される冷却室７側に臨んで凹部を形成
し、この凹部の開口部を上記被覆層８で覆つて形
成される。このように形成された断熱空間部９は
傘部表面部Ａと被覆層８との熱伝導面積を小さく
して傘部表面部Ａからの入熱を小さくするように
構成されている。

以上の構成からなる本考案の作用について述べ
る。

第１図に示すようにポペツト弁１は冷却される
ことによりその強度が得られると共に、傘部表面
部Ａにこれを覆う被覆層８を設けることで高温高
圧側からの入熱を断熱して保護されることにな
る。

即ち、被覆層８が耐熱性、耐食性を有している
ために、傘部表面部Ａの腐食が防止され、且つ傘
部３の冷却が容易になり傘部３の強度高めること
ができる。

また、傘部表面部Ａと被覆層８との間に断熱空
間部９を設けたことにより、これら傘部表面部Ａ
と被覆層８との当接面、即ち溶着面の熱伝導面積
が小さいために高温高圧側からの入熱を極力小さ
くでき、傘部３の熱損失を低減できる。この、傘
部３の熱損失の低減化は冷却装置の小型化を可能
にすることにもなる。また熱伝導面積が小さいこ
とと相俟つて、被覆層８が低熱伝導率であるため
に、被覆層８と傘部表面部Ａとの溶接面における
伝熱抵抗が大きくなり、その結果両者の温度勾配
が小さく熱応力の発生を少なくできる。尚、弁棒
２に遮熱管４を設けると共に遮熱管４の外周部に
空間部５を設けることは上記断熱空間部９を設け
たことと同様な断熱効果を有する。

一方、断熱空間部９を除く傘部表面部Ａは被覆
層８の変形に順応して変形し易くなるので、被覆
層８の破損を防止できる。

更に、傘部３内に形成される冷却室７の放射孔
７ａは、弁シート部６に臨んでその強度を損なう
ことないように放射状に互いに所定の間隔を隔て
て展開され、且つ先端部が弁シート部６に近接さ
れて延出されているために、冷却室７が弁シート
部６側に拡大されて弁シート部６の部分が薄肉に
なり、弁シート部６の冷却効率の向上を可能に
し、弁シート部６の高硬度を維持できる。従つ
て、弁シート部６の耐摩耗性が向上されると共に
腐蝕性物質の付着が防止され、ガスシール効果を
長期に亙つて持続することができる。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のごとき優れた
効果を発揮する。

(1) 傘部表面部にこれを覆うように耐熱性、耐食
性に優れ、且つ熱伝導率の小さいスキン材を溶
着して被覆層を形成したので、高温高圧側から
の入熱を小さくでき、そのため傘部表面部の腐
食を防止できると共に傘部の冷却が容易になり
ポペツト弁の強度を高めることができる。

(2) 傘部表面部と被覆層との間に断熱空間部を設
けたので、高温高圧側からの入熱をより小さく
でき、このため熱損失が少なく且つ冷却装置の
小型化を達成できる。

(3) 被覆層と傘部表面部との溶着面の熱抵抗が大
きいため、これら被覆層及び傘部表面部の温度
勾配が小さくなり、熱応力を小さくできる。

(4) 断熱空間部を除く傘部表面部が被覆層の変形
に順応して変形できるため、被覆層の破損を防
止できる。

(5) 冷却室に放射孔を設けたので、弁シート部の
強度を損なうことなく弁シートの冷却効率を高
めることができ、弁シート部の高硬度が維持で
きる。

(6) 弁シート部の耐摩耗性が向上されると共に腐
食物質の付着を防止でき、ガスシール効果を長
期に亙つて維持することが可能になりポペツト
弁の長寿命化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のポペツト弁の一実施例を示す
断面図、第２図は第１図の−線断面図であ
る。 図中、１はポペツト弁、３は傘部、７は冷却
室、８は被覆層、９は断熱空間部、Ａは傘部表面
部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ポペツト弁の傘部内に、これを冷却すべく弁シ
   ート部に近接されて放射状に延出された放射孔を
   有する冷却室を形成し、且つ高温高圧側を形成す
   る傘部表面部にこれを覆うように耐熱性、耐食性
   に優れ、且つ熱伝導率の小さいスキン材を溶着し
   て被覆層を形成すると共に被覆層と傘部表面部と
   の間に複数に分割された断熱空間部を形成したこ
   とを特徴とするポペツト弁。