JPH0557474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐圧ケーシング、焼結セラミツク座
リングからなる弁座、焼結セラミツク球形弁、ケ
ーシングの軸パツキンを通して案内された球形弁
用操作軸が設けられており、その際ケーシングが
一体に形成されたケーシング周面および管接続素
子を有し、これら管接続素子が、パツキンをはさ
んでケーシング周面に取付けられており、その際
管接続素子に軟パツキンが配置されており、これ
ら軟パツキンが、球形弁に初応力を与えて弁座を
保持する、特に浸食性固体混合物を含む物質流の
ための球コツクに関する。

従来の技術 ドイツ連邦共和国特許出願第P3545547.0−12号
明細書によれば、前記のような球コツクは公知で
あり、その際弁座は耐圧ケーシング周面内に挿入
されている。ケーシング周面は弁座の外側長さを
有する。端面に管接続素子が接続されており、こ
れら管接続素子は、座リングの貫通穴に相当する
内径を有する締付けフランジを有する。弁座は、
軟パツキンをはさんで締付けフランジの間に締付
けられており、かつ軟パツキンの弾性により球形
弁に密に接している。セラミツク消耗部品は、力
がかからないように、ケーシング周面と管接続素
子から形成した耐圧ケーシング内に配置されてい
る。半径方向に作用する動作圧および曲げモーメ
ントおよび隣接した導管により軸方向に作用する
引張り応力は、ケーシングによつて吸収される。
基本的な構造はそれ自体優れたものである。いず
れにせよ装備品を、固体混合物を含む浸食作用す
る液体において絞り装備品として使用する場合、
問題が生じる。絞りギヤツプの範囲における流速
が増加し、かつ流れ方向において絞り開口の後に
強力な渦が生じると、管接続素子の範囲および隣
接する導管の接続範囲にかなりの消耗が生じ、こ
の消耗は、しばしば特殊な消耗防止処置によつて
も防止されないことがある。

発明の目的 本発明の課題は、固体混合物を含み浸食作用す
るガス状および液状物質空間内で絞り装備品とし
て使用でき、かつ管接続素子においておよび隣接
する導管の接続範囲において過剰の消耗を防止す
るように、初めに述べたような球コツクを形成す
ることにある。

発明の構成 この課題を解決するため、本発明は次のことを
示している。すなわちケーシング周面の長さが、
弁座の外側長さより長く、管接続素子と弁座の間
に、消耗スリーブが締付けられており、その際消
耗スリーブは、同一面内に整列して座リングに続
いており、かつ弁座から離れた方の消耗スリーブ
の端面は、管接続素子に付属の軟パツキンに接し
ており、かつ消耗スリーブの外周がケーシング内
で支持されている。ケーシング周面の長さは、少
なくとも弁座の外側長さの２倍とすると有利であ
る。

消耗スリーブとは、耐摩耗性の材料、なるべく
焼結セラミツクからなるスリーブのことである。
本発明による装備品においてすべてのセラミツク
消耗部品は、曲げおよび引張り応力を防止して剛
体ケーシング内に配置されている。球コツク自体
は圧力密である。セラミツク材料の工業的能力に
対して内圧が上回つた場合、消耗部品は耐圧ケー
シングに接し、かつ球コツクの動作能力は引続き
確実に維持される。

本発明による球コツクにおいて球形弁と座リン
グの間の密閉ギヤツプだけが耐摩耗性なのではな
く、特に大きな浸食負荷にさらされる流れ通路範
囲も摩耗防止されている。本発明は次のような知
識を前提としている。すなわち絞り装備品は、絞
り開口の前後で強力な摩耗負荷にさらされてい
る。特に空いた横断面開口のほぼ３倍に相当する
長さのところで、横断面減少に続く範囲が、特に
強力な負荷を受ける。ここでは渦の形成により、
固体成分に関連して強力な浸食負荷が生じる。

消耗スリーブを同じ壁厚に構成し、かつケーシ
ング周面に対して支持することは、本発明の範囲
内にある。しかし焼結セラミツクの耐摩耗性が高
いので、基本的には同じ厚さを有する消耗スリー
ブを形成する必要はない。そのため消耗スリーブ
の外周がスペーサスリーブに接しており、これら
スペーサスリーブがケーシング周面に支持されて
いれば、実際の用途に関して有利である。結晶化
過程を行う液体に球コツクを使用した場合、スペ
ーサスリーブが焼付き、かつ分解できなくまたは
分解困難になるという危険がある。特にこのよう
な用途に対して本発明によれば、管接続素子が締
付けスリーブとして形成されており、かつケーシ
ング周面の端面に挿入されており、その際締付け
スリーブが、座リング用の締付け面および消耗ス
リーブを収容するリング室を有することは望まし
い。締付けスリーブに分解工具を当てることがで
きることは明らかである。本発明の別の構成によ
れば、締付けスリーブがそれぞれ１つの外側カラ
ーを有し、この外側カラーが、ケーシング周面の
端面にある切欠き内に同一面に整列して挿入さ
れ、かつうめ込みねじによつてケーシング周面に
保持されており、その際ケーシング周面の端面か
ら、締付けスリーブの密閉カラーだけが突出して
いる。実質的な観点からは、球コツクを対称的に
形成し、かつ入口および出口側消耗スリーブが同
じ長さを有することは有利である。しかし原則と
して消耗は、絞り開口の前よりも絞り開口の後で
大きい。そのため次のことは重要な場合があり、
かつ本発明の有利な構成により考慮されている。
すなわち球形弁が長手方向の中央でないところに
配置されており、かつ流れの方向の出口側に配置
された消耗スリーブが、入口側消耗スリーブより
長い長さを有する。

本発明の別の有利な構成は次のような特徴を有
する。すなわち球形弁の周に、耐摩耗性材料から
なる支持リングが配置されており、この支持リン
グが、ケーシング周面に接しており、かつ操作軸
用の通過開口を有し、かつ支持リングが、長手方
向に止め面の間に保持されている。支持リングも
焼結セラミツクから作ると有利である。焼結セラ
ミツク支持リングの配置は、ケーシング周面が比
較的軟らかい材料からなる場合に有利である。球
形弁と支持リングの間の接触面は極めてなめらか
で耐摩耗性なので、球形弁の焼付きが防止でき、
かつ長い期間にわたつて球形弁の容易な操作が確
保されている。その他に強力な絞りの場合、流れ
によつて振動が生じることがあり、これら振動
は、球形弁の周の接触面に負荷を及ぼす。間に支
持リングを固定する止め面は、管接続素子の間に
締付けられたスペーサスリーブによつて形成でき
る。しかし有利な構成によれば、管接続素子が、
支持リングのため止め面を有し、かつ支持リング
が、パツキンをはさんで、かつ選択的にリング円
板をはさんで、ケーシング周面の止めカラーおよ
び管接続素子の止め面の間に保持されている。ケ
ーシング周面の固定の止めカラーによれば、支持
リングの組立てと位置決めが容易になる。さらに
管接続素子は、同時に座リングと消耗スリーブの
ため締付けスリーブとしても形成できる。この時
管接続素子は、支持リング用の第１の止め面、弁
座用の第２の止め面および消耗スリーブを収容す
るリング空間を有する。

球形弁の前後で消耗スリーブにより摩耗防止を
行えば、ケーシング周面は選択的に金属または非
金属材料から形成することができる。金属材料を
使用することを前提とすれば、本発明の有利な構
成は次のような特徴を有する。すなわちケーシン
グ周面が厚壁円筒中空鍛造部品として形成されて
おり、かつ操作軸用の軸パツキンがケーシング周
面の切欠き内に配置されている。特に重量をわず
かにすることが問題となる場合、本発明によれ
ば、ケーシング周面が厚壁中空シリンダとして繊
維強化プラスチツクから形成されており、かつ軸
パツキンがケーシング周面の切欠き内に配置され
ていることは望ましい。

本発明による球コツクは、動作の安全性が極め
て高い点で優れている。球コツク自体は圧力密で
ある。圧力過負荷のためまたは温度衝撃によりセ
ラミツクの破損が生じた場合、損傷したセラミツ
ク部品は耐圧ケーシングに接触し、まず球コツク
の動作能力は維持される。初めに述べたような公
知の球コツクに対して得られた利点は、摩耗防止
の改善にある。本発明による処置は、特に球コツ
クを絞り装備品として浸食性固体混合物を含んだ
ガス状または液体物質空間に使用した場合に重要
である。流れの渦は、球コツクの摩耗防止範囲に
おいて減衰する。それにより隣接する導管の浸食
負荷は大幅に減少する。特に管系が特別摩耗防止
部を持たない場合、本発明による球コツクを絞り
装備品として使用することは望ましい。その他に
本発明による装備品は簡単に構成されており、か
つセラミツク部品の良好な分解および組立て能力
の点で優れている。例えば圧力過負荷によりまた
は温度衝撃により破損したセラミツク部品を迅速
に交換するため、良好な分解能力は実際に重要で
ある。また本発明による球コツクを結晶化傾向の
ある液体に使用しようとする場合にも、分解の必
要がある。装置の停止状態またはさらに長い動作
中断の際、球コツクの分解および清掃が必要であ
る。

実施例 本発明の実施例を以下図面により詳細に説明す
る。

図示した球コツクは、浸食性固体混合物を含ん
だ物質流のため、特に絞り装備品として適当であ
る。基本構成には、耐圧ケーシング１、焼結セラ
ミツク座リングからなる弁座２、ケーシング１の
軸パツキン６を通して案内された操作時５を有す
る焼結セラミツク球形弁４が含まれている（第１
図）。ケーシング１は、一体に形成されたケーシ
ング周面７および管接続素子８からなり、これら
管接続素子は、ケーシングパツキン９をはさんで
ケーシング周面７に取付けられている。ケーシン
グ周面７は、弁座２の外側長さａよりも長い長さ
Ｌを有する。ケーシング周面の長さＬは、少なく
とも弁座の外側長さａの２倍とすると有利であ
る。管接続素子８と弁座２の間には、消耗スリー
ブ１０ａ，１０ｂが締付けられている。これら消
耗スリーブは、同一面内に整列して座リング３に
続いており、かつ弁座から離れた方の消耗スリー
ブの端面１１は軟パツキン１２に接している。消
耗スリーブの外周１３にはスペーサスリーブ１４
が配置されており、これらスペーサスリーブがケ
ーシング周面７に支持されている。軟パツキン１
２は弾性初応力を受けている。軟パツキンは、一
方において静密閉素子として作用し、他方におい
て座リング３にわずかな可動性を与え、かつ球形
弁４に初応力を与えて座リング３を保持する。

本発明による球コツクの第２図に示した実施例
において、管接続素子は締付けスリーブ１５とし
て形成されており、かつケーシング周面７の端面
に挿入されている。第３図と比較考察すれば明ら
かなように、締付けスリーブ１５は、座リング３
用の締付け面１６および消耗スリーブ１０を収容
するリング室１７を有する。さらに締付けスリー
ブ１５は、隣接する導管に対する図示していない
フランジパツキンのため密閉カラー１９上に密閉
面２０を配置した外側カラー１８を有する。締付
けスリーブの外側カラー１８は、ケーシング周面
の端面の切欠き内に同一面に整列して挿入されて
おり、かつうめ込みねじ２１によつてケーシング
周面７に保持されている。密閉カラー１９だけが
ケーシング周面７の端面２２から突出するように
配置が行われている。うめ込みねじ２１は取付け
のためだけに使われ、かつ特別な力を伝達する必
要はない。一方において締付け面１６と座リング
３の間、他方において外側カラー１８と消耗スリ
ーブ１０の間にパツキンが配置されており、これ
らパツキンは、本実施例においては丸ひもパツキ
ン２３ａ，２３ｂとして構成されている。これら
パツキンは、静的密閉素子として作用し、かつ同
時に弾性素子として座リング３に作用する。

第４図は、本発明による球コツクの有利な実施
例を示しており、この実施例は、耐摩耗性材料、
特に焼結セラミツクからなる支持リング２４が球
形弁の周に配置されていることを特徴とする。支
持リング２４は、ケーシング周面７に接してお
り、かつ操作軸５用の通過開口２５を有する。こ
の支持リングは、軸方向に止め面２６，２７の間
に保持されている。図示した実施例において、ケ
ーシング周面に止め面として止めカラー２６が設
けられている。さらにその他の点では座リングお
よび消耗スリーブのための締付けスリーブとして
形成された管接続素子２８は、支持リングのため
止め面２７を有する。管接続素子２８の止め面２
７にはパツキン２９が、本実施例では丸ひもパツ
キンが配置されている。その他にリング円板３０
が設けられており、これらリング円板は、座リン
グ３の範囲にまで延びており、かつ座リングのた
め付加的な安全素子として作用する。

第１図ないし第４図では、流れの方向において
入口側と出口側に配置された同じ長さの消耗スリ
ーブが構成されている。本発明の別の構成によれ
ば、球形弁４は、長手方向に見て中央でないとこ
ろに配置されており、かつ流れの方向に出口側に
配置された消耗スリーブ１０ａは、長さlbを有す
る入口側消耗スリーブ１０ｂより長い長さlaを有
する（第５図）。出口側消耗スリーブ１０ａの長
さは、流れの渦を減衰できるように選定されてい
る。出口側消耗スリーブ１０ａの長さlaは貫通穴
の３倍とすると有利である。

図示した実施例においてケーシング周面７は、
厚壁円筒中空鍛造部品として構成されている。操
作軸５用の軸パツキン６は、ケーシング周面７の
切欠き３１内に配置されている。さらにケーシン
グ周面は、操作部材および調節手段を接続するた
め平らな取付け面３２を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による球コツクの縦断面図、
第２図は、本発明による球コツクの別の構成を示
す縦断面図、第３図は、第２図による管接続素子
の詳細図、第４図は、球形弁用の耐摩耗性支持リ
ングを有する本発明による球コツクの有利な構成
を示す図、第５図は、長さを非対称分割した第４
図による球コツクの図である。 １……ケーシング、２……弁座、３……座リン
グ、４……球形弁、５……操作軸、６……軸パツ
キン、７……ケーシング周面、８……管接続素
子、９……ケーシングパツキン、１０……消耗ス
リーブ、１１……端面、１２……軟パツキン、１
３……消耗スリーブ外周、１４……スペーサスリ
ーブ、１５……締付けスリーブ、１６……締付け
面、１７……リング室、１８……外側カラー、１
９……密閉カラー、２１……うめ込みねじ、２２
……端面、２４……支持リング、２５……通過開
口、２６，２７……止め面、２８……管接続素
子、２９……パツキン、３０……リング円板、３
１……切欠き。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐圧ケーシング、焼結セラミツク座リングか
   らなる弁座、焼結セラミツク球形弁、ケーシング
   の軸パツキンを通して案内された球形弁用操作軸
   が設けられており、その際ケーシングが、一体に
   形成されたケーシング周面および管接続素子を有
   し、これら管接続素子が、パツキンをはさんでケ
   ーシング周面に取付けられており、その際管接続
   素子に軟パツキンが配置されており、これら軟パ
   ツキンが、球形弁に初応力を与えて弁座を保持す
   る、特に浸食性固体混合物を含む物質流のための
   球コツクにおいて、 ケーシング周面７の長さＬが、弁座２の外側長
   さａより長く、管接続素子８と弁座２の間に、消
   耗スリーブ１０が締付けられており、その際消耗
   スリーブ１０は、同一面内に整列して座リング３
   に続いており、かつ弁座から離れた方の消耗スリ
   ーブの端面１１は、管接続素子８に付属の軟パツ
   キン１２に接しており、かつ消耗スリーブ１０の
   外周１３がケーシング１内で支持されていること
   を特徴とする、焼結セラミツク弁座と焼結セラミ
   ツク球形弁を有する球コツク。 ２ ケーシング周面７の長さＬが、少なくとも弁
   座２の外側長さａの２倍である、特許請求の範囲
   第１項記載の球コツク。 ３ 消耗スリーブ１０の外周１３がスペーサスリ
   ーブ１４に接しており、これらスペーサスリーブ
   がケーシング周面７に支持されている、特許請求
   の範囲第１または２項記載の球コツク。 ４ 管接続素子が締付けスリーブ１５として形成
   されており、かつケーシング周面７の端面に挿入
   されており、その際締付けスリーブ１５が、座リ
   ング３用の締付け面１６および消耗スリーブ１０
   を収容するリング室１７を有する、特許請求の範
   囲第１または２項記載の球コツク。 ５ 締付けスリーブ１５がそれぞれ１つの外側カ
   ラー１８を有し、この外側カラーが、ケーシング
   周面の端面にある切欠き内に同一面に整列して挿
   入され、かつうめ込みねじ２１によつてケーシン
   グ周面に保持されており、その際ケーシング周面
   ７の端面２２から、締付けスリーブ１５の密閉カ
   ラー１９だけが突出している、特許請求の範囲第
   ４項記載の球コツク。 ６ 球形弁４が長手方向の中央でないところに配
   置されており、かつ流れの方向に出口側に配置さ
   れた消耗スリーブ１０ａが、入口側消耗スリーブ
   １０ｂより長い長さlaを有する、特許請求の範囲
   第１〜５項の１つに記載の球コツク。 ７ 球形弁４の周に、耐摩耗性材料からなる支持
   リング２４が配置されており、この支持リング
   が、ケーシング周面７に接続しており、かつ操作
   軸５用の通過開口２５を有し、かつ支持リング２
   ４が、長手方向に止め面２６，２７の間に保持さ
   れている、特許請求の範囲第１〜６項の１つに記
   載の球コツク。 ８ 管接続素子２８が、支持リング２４のため止
   め面２７を有し、かつ支持リング２４が、パツキ
   ン２９をはさんで、かつ選択的にリング円板３０
   をはさんで、ケーシング周面７の止めカラー２６
   および管接続素子２８の止め面２７の間に保持さ
   れている、特許請求の範囲第７項記載の球コツ
   ク。 ９ ケーシング周面７が厚壁円筒中空鍛造部品と
   して形成されており、かつ操作軸５用の軸パツキ
   ン６がケーシング周面７の切欠き３１内に配置さ
   れている、特許請求の範囲第１〜８項の１つに記
   載の球コツク。 １０ ケーシング周面７が厚壁中空シリンダとし
   て繊維強化プラスチツクから形成されており、か
   つ軸パツキン６がケーシング周面７の切欠き３１
   内に配置されている、特許請求の範囲第１〜８項
   の１つに記載の球コツク。