JPS61244970A - 蒸気調整弁 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、蒸気調整弁の改良に係り、詳しくは、蒸気
調整弁の耐摩耗性、耐焼付性の向上に関するものである
。

［従来技術］ 蒸気調整弁は、ボイラから蒸気タービン等に供給する蒸
気流量を、弁の開閉によって調整するものである。この
弁の開閉のため、弁棒や弁体がスリーブ内を摺動し、弁
を弁座に接離させる。また、弁棒や弁体は、高速で流れ
る高温・高圧の蒸気にさらされるので、弁棒や弁体の摺
接部には摩耗。

焼付きの問題が生じる。

このため、耐摩耗性向上を目的として、従来、弁棒や弁
体の摺動部に窒化処理が施されてむ゛る。

［問題点］ しかしながら、窒化処理では耐摩耗性、特に、耐焼付性
が十分でなく、蒸気温度が約３００℃以上の高温の場合
には、焼付事故が多発している。

これは、従来の窒化処理では、ピンカース硬度が１００
０程度であり、不足しているとともに、スリーブ材（多
くの場合窒化処理しである）とのぬれ性が大きいためと
推定され、３００℃以上の高温までの温度範囲で良好な
耐摩耗性、耐焼付性を有する蒸気調整弁の開発が望まれ
ている。

［発明の目的］ そこで、この発明の目的は、高温に至るまで良好な耐摩
耗性、耐焼付性を有する蒸気調整弁を提供することにあ
る。

［解決手段］ この目的を達成するため、この発明は、高温蒸気の流路
を弁で開閉して蒸気の流量を調整する蒸気調整弁におい
て、前記弁の弁棒および弁体の少くとも摺動面にセラミ
ック皮膜を形成させたことを特徴とする。

［作用］ この発明による蒸気調整弁は、摩耗、焼付きが最も問題
になる弁棒及び弁体の摺動部の表面にセラミックのコー
ティングを施したので、セラミックの高硬度、耐熱性、
耐摩耗性、耐焼付性により、摺動部の耐摩耗性、耐焼付
性を向上させることができる。

［実施例］ 以下この考案を図示の実施例について説明する。

第１図は蒸気調整弁の一例の断面図である。弁室１内に
、蒸気人口３．蒸気流路６．蒸気出口２があり、３個の
弁体５が蒸気流路６を開閉する。弁体５は弁支え７によ
って支持され、弁支え７は弁棒４によって支持されてい
る。弁棒４は、駆動機構８によって、スリーブ９内を上
下し、弁を開閉させる。第１図に示す蒸気調整弁は、弁
体５の長さが各々異なっており、弁棒４で弁支え７を上
下させることによって、流路６の開いている個数及び開
度を変えて、蒸気流量を変えるものである。

第２図及び第３図は、第１図のそれぞれ弁棒４゜弁体５
の拡大図である。図中Ａで示す部分が摺動部であり、従
来の窒化処理したものでは、この部分に摩耗、焼付が多
発している。

第４図は他の蒸気調整弁の例である。弁室ｌ内を蒸気人
口３から蒸気出口２へ流れる蒸気を弁体５で開閉する。

弁体５はスリーブ９に摺動して上下する。第５図はこの
弁体５のみを示し、符号Ａで示す摺動部に摩耗、焼付き
が生じている。

この発明は、この摺動部にセラミックのコーティングを
施すものである。ＴｉＮ、ＴｉＣ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４
等のセラミックはビッカース硬度２０００〜３５００と
いう超硬質材料であり、また、摺動する相手材であるス
リーブの窒化鋼と反応し難いため、耐焼付性が優れてい
るという特徴がある。これらのセラミックのコーティン
グを、弁棒、弁体の摺動部である図中Ａで示す部分に施
すことにより、耐摩耗性、耐焼付性に優れた蒸気調整弁
を実現することができる。

これらのセラミック材料をコーティングする方法として
は、溶射法、物理的蒸着（ＰＶＤ）法。

化学的蒸着（ＣＶ　Ｄ）法等がある。しかし、溶射法は
付着性が低く、また、通常のＣＶＤ法は、コーティング
するときに、基材温度を１０００℃程度の高温にする必
要があり、鋼材料への適用が困難であるという問題があ
る。したがって、コーティング法としては、コーティン
グ時の基材温度が５００℃以下と低く、薄い皮膜を均一
にコーティングすることのできるＰＶＤ法が好ましく、
特に、金属を蒸発させて、Ｎ２やＣ２Ｎ２と反応させて
窒化物や炭化物をコーティングすることができる反応性
イオンブレーティングが好ましい。こ・れは、基材温度
が低いので、変形が少いこと、また、金属をコーティン
グ原料とするため、コストが低い利点のためである。

なお、ＰＶＤ法の一種であるスパッタリング法。

新しいＣＶＤ法であるプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法で
も可能である。

なお、基材については特に限定されるものではなく、通
常使用される鉄鋼材料であれば問題なく、さらに、鉄鋼
材料に窒化処理を施したものでも適用可能である。

以下、具体例について説明する。

［第１具体例］ ＳＡＣＭＩを基材とし、円柱部直径２５ｆ１．長さ７０
０鶴の弁棒１円柱部直径２（Ｉｎ、長さＺ。

Ｏ鶴の弁体に、反応性イオンブレーティング法により、
Ｔ　ｉ　Ｎの厚さ５μｍのコーティングを施した。コー
ティング条件としては、電子銃電力は２００に一１Ｎ２
分圧は０．００１　Ｔｏｒｒ　、基材の温度は５００℃
、バイアス電圧はＩＯＶであった。

［第２具体例］ 第１具体例と同じ弁棒、弁体に対して、反応性高周波ス
パッタリング法により、ＴｉＣの厚さ５μｍのコーティ
ングを施した。コーティング条件としては、高周波出力
は４００Ｗ、Ｃ２Ｎ２分圧は０．００７　Ｔｏｒｒであ
った。

［第３具体例］ 第１具体例と同じ弁棒、弁体に対して、反応性イオンブ
レーティング法により、Ｓｉ３Ｎ４　の厚さ５μｍのコ
ーティングを施した。コーティング条件としては、電子
銃電力は２００■、Ｎ２分圧は０．０００４　Ｔｏｒｒ
、基材温度は５００℃、バイ′アス電圧はＩＯＶであっ
た。

〔第４具体例コ 第１具体例と同じ弁棒、弁体に対して、反応性イオンブ
レ・−・ティング法により、ＳｉＣの厚さ５μｍのコー
ティングを施した。コーティング条件としては、Ｃ２８
２分圧が０．００１　Ｔｏｒｒである他は第３具体例と
同一である。

［第５具体例］ 以上の具体例によって製作したコーティング皮膜の硬度
をマイクロビッカース硬度針によって測定した結果、Ｔ
ｉＮは２４００、ＴｉＣは３６００％　Ｓ　ｉ３　Ｎ４
は２７００．ＳｉＣは３４００であった。これらは従来
の窒化による値である１０００よりもかなり高い硬度で
ある。

［第６具体例１ 第１図に示す蒸気調整弁に、従来法である窒化処理した
弁棒、弁体を取付けたもの、並びに、第１具体例によっ
てＴｉＮをコーティングした弁体。

弁体を取付けたものを、同時に、温度４５０℃の蒸気に
対して使用した結果、従来の窒化処理したものが５００
時間後に表面の摩耗傷が発生しているのに対して、Ｔｉ
Ｎコーティングには、摩耗の形跡は全く見られなかった
。同様に、ＴｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４．ＳｉＣのコーティング
について試験した結果も、Ｔ　ｉ　Ｎと同様に良好な耐
摩耗性を有していた。

第４図に示す蒸気調整弁の第５図に示す弁体について通
用した結果、同様の耐摩耗性が見られた。

その他、オン・オフタイプの弁に対しても同様の効果が
見られた。

なお、この発明によるセラミックコーティングは、以上
の具体例に示したセラミックの他、同種のセラミックを
もってコーティングをしてもよいことは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、耐摩耗性、耐
焼付性に優れた蒸気調整弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸気調整弁の一例の断面図、第２図及び第３図
は第１図のそれぞれ弁棒及び弁体の側面図、第４図は他
の蒸気調整弁の断面図、第５図は第４図の弁体の側面図
である。 図において、４は弁棒、５は弁体、９はスリーブ、Ａは
摺動部である。 復代理人　　弁理士　原田幸男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温蒸気の流路を弁で開閉して蒸気の流量を調整する蒸
   気調整弁において、前記弁の弁棒および弁体の少くとも
   摺動面にセラミック皮膜を形成させたことを特徴とする
   蒸気調整弁。