JP2005069463A - 高温用ケージ弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 弁本体1と、流量制御窓13を有するケージ7と、ケージの内周面上であって弁プラグの外周面と摺動する位置に溝30を設け、溝の奥に設定された高温条件下で使用可能であってかつ弾性を有する材料で形成された第1のシール部材31を嵌装し、その上に設定された高温条件下で使用可能であってかつ硬質の材料で形成された第2のシール部材32を嵌装する。
【選択図】 図1
Description
上記特許文献1には、多くの実施例が開示されているが、どの実施例も単体のシール材(炭素繊維入りフッ素樹脂製)でシールされている。
高温で用いられるため、部材が熱膨張することから、ケージ内周面と弁プラグ外周面の隙間が微妙に変化することもあり、高温条件下で用いられるケージ弁は上述した問題点が、大気温度に近い流体に用いられるものより、より深刻な問題となっていた。
また、弁プラグの均圧孔である開口21を設けない場合、漏れ量が格段に少なくなるものの、弁プラグの上下にかかる圧力差により発生する軸推進力が大きくなり、これを制御するための操作器は大きくなってしまうという問題があった。
そして、第2のシール部材を単体で組み込む場合に比べ、第1のシール部材の弾性力で適度な力で弁プラグ外周面と接触するので、摩耗が少ない。第1のシール部材と第2のシール部材の接触面及び第1のシール部材と溝の接触面は弾性密着しているので、この部分からも流体が漏れ難くなっており、第2のシール部材の背後を回り込む流れをより確実にシールすることができる。
また、第2のシール部材を単体で組み込む場合に比べ、第1のシール部材が弾性を有するので、その弾性力により第2のシール部材を弁プラグ方向に押しつけるため、第2のシール部材とケージ、弁プラグの径方向の加工公差を厳しく管理する必要がなくなる。
また、摺動方向(上下方向)も同時に適切に圧縮されるため、実施の形態1に比べて、弁プラグ又はケージの溝及びシール部材摺動方向(上下方向)の加工公差を厳しく管理する必要がなくなる。
第4のシール部材を単体で組み込む場合に比べ、第3のシール部材の弾性力で適度な力で弁プラグ外周面と接触するので、摩耗が少ない。第3のシール部材と第4のシール部材の接触面及び第3のシール部材と溝の接触面は弾性密着しているので、この部分からも流体が漏れ難くなっており、第4のシール部材の背後を回り込む流れをより確実にシールすることができる。
また、第4のシール部材を単体で組み込む場合に比べ、第3のシール部材が弾性を有するので、その弾性力により第4のシール部材を弁プラグ方向に押しつけるため、第4のシール部材とケージ、弁プラグの径方向の加工公差を厳しく管理する必要がなくなる。
また、摺動方向(上下方向)も同時に適切に圧縮されるため、実施の形態1に比べて、弁プラグ又はケージの溝及びシール部材摺動方向(上下方向)の加工公差を厳しく管理する必要がなくなる。
図1はこの発明の実施の形態1を示す高温用ケージ弁の断面図である。図において、弁本体1は仕切壁2により内部が上流側流路3と下流側流路4に仕切られている。弁本体1の上端開口部を閉鎖する上蓋5と仕切壁2との間には円筒状のケージ7が設けられている。上蓋5はボルト27により弁本体1に固定されている。上蓋5とケージ7及び弁本体1の間にはガスケット20が嵌装されている。ケージ7の下端部は仕切壁2の中央に開設された通孔9にガスケット10を介して嵌め込まれている。ケージ7の周壁には上流側流路3と下流側流路4とを連通させる複数個の流量制御窓13が開設されている。ケージ7の内周壁面には流量制御窓13の下方にそれぞれ位置する弁座14が形成されている。ケージ7には、その内周壁面に沿って、弁プラグ(弁体)15が摺動自在に嵌め込まれている。
詳細には後述するが、ケージ7および弁プラグ15には、溝30,34が設けられ、その内部には第1〜4のシール部材31,32,35,36が嵌装されており、シール部材とケージ及び弁プラグは全周にわたって密着している。
弁プラグ15を流量制御窓13が閉塞することのない全開の上部位置から、ケージ内を弁プラグ15が下方に移動するよう操作すると、ケージ7と第4のシール部材36および弁プラグ15と第2のシール部材32が密着した状態で、徐々に流量制御窓13が弁プラグ15によって閉塞され、流量制御窓13が閉塞される割合により、流量を制御する。弁プラグ15が下方に移動する際には、弁プラグ15の下方にある流体が開口(圧力平衡用の開口)21を介し、弁プラグ15の上部の部屋へと流入する。流体が開口21を流通可能にしたことにより、弁プラグ15の上部の部屋に弁プラグ15を上下動した際に高い加圧状態もしくは負圧になることがない。
ケージ7に設けたシール部材から説明すると、ケージ7の内周面上であって弁プラグ15の外周面と摺動する位置に溝30が設けられている。嵌装される前の第1及び第2のシール部材31、32は、図3(a)に示すように環状に形成されている。第1のシール部材31及び第2のシール部材32は、軸方向にほぼ同じ幅を持ち、第1のシール部材31の内径と第2のシール部材32の外径がほぼ同じになっている。ケージ弁が用いられる最高温度の条件下、即ち設定された高温下、本実施例においては230℃〜550℃程度の高温条件下でも弾性を有する材料、例えばグラファイトで形成された第1のシール部材31を溝30の奥に嵌装する。その後、第1のシール部材31の内周面上、即ち組み立てられた状態で第1のシール部材31と弁プラグ15の間に嵌装されるように、第2のシール部材32を設ける。
本実施例では、ケージ7を上部40と下部28の二つの部材から構成し、二つの部材を切り離した状態で第1及び第2のシール部材31,32を嵌装させた後に、上部40と下部28から成るケージ7を一体化し、結果的に溝30に嵌装させる形状としている。
第2のシール部材32は、その材質が硬質であるため、容易に装着できるように、図3に示すよう2つ若しくは複数に分割し、装着された状態で環状となるようにしても良いし、環状の一部に切断部を設け、装着した状態で環状となるようにしても良い。なお、第1のシール部材31は、その材質が弾性を有する材料でできているため、装着する際に弾性変形したままで装着可能であれば分割可能としなくてもよい。
ケージ7に設けた第2のシール部材32と同様に、第4のシール部材36を複数に分割して形成してもよいし、環状の一部に切断部を設けても良い。
また、第4のシール部材36を複数に分割した場合若しくは環状の一部に切断部を設けた場合、第2のシール部材32と同様に、第4のシール部材同士が接合する箇所に軸方向の段差を設けるとさらに良い。
ケージ弁を用いる設計温度、即ち設定された高温条件を、本実施例において、230℃〜550℃程度としたため、第1、3のシール部材31,35、第2、4のシール部材32,36の材質をグラファイト及びカーボンを選択したが、その材質は、その使用温度、使用される流体の性質等を考慮し、使用条件下で、弾性及び硬質の性能を維持出来る材料に適宜変更できるものである。
そして、第2のシール部材32を単体で組み込む場合に比べ、第1のシール部材31の弾性力で適度な力で弁プラグ外周面と接触するので、摩耗が少ない。第1のシール部材31と第2のシール部材32の接触面及び第1のシール部材31と溝30の接触面は弾性密着しているので、この部分からも流体が漏れ難くなっており、第2のシール部材32の背後を回り込む流れをより確実にシールすることができる。
同様に、ケージ内周面と摺動する第4のシール部材36は摺動摩耗に強く、また、ケージ内周面と弁プラグ外周面との隙間が広がった場合に、第4のシール部材自体だけでは変形しないが、第3のシール部材35の弾性力によってケージ内周面に押し付けられることから、隙間からの漏れを確実に防ぐことができる。
また、第4のシール部材36を単体で組み込む場合に比べ、第3のシール部材35が弾性を有し、その弾性力により第4のシール部材36を弁プラグ方向に押しつけるため、第4のシール部材36とケージ、弁プラグの加工公差を厳しく管理する必要がなくなる。
図4はこの発明の実施の形態2を示す高温用ケージ弁の断面図である。図5はこの発明の実施の形態2である図4の(A)部分の拡大図である。
本実施の形態2においては、第1〜4のシール部材の形状のみが、実施の形態1と異なり、ケージ弁の全体の構造は、実施の形態1と同様であるので、全体の構造の説明は省略し、シール部材の形状について説明をする。シール部材の材質及びその性状は、基本的に実施の形態1と同様である。第1のシール部材41、第3のシール部材45は、ケージ弁を用いる最高温度の条件下、即ち設定された高温下、本実施例においては230℃〜550℃程度の高温条件下でも弾性を有する材料、例えばグラファイトが用いられる。また、第2のシール部材42、第4のシール部材46は、同条件下においても弁プラグ15との摺動に耐えうる摩擦抵抗が少なく硬質の材料、例えばカーボンで形成される。
また、摺動方向(上下方向)も同時に適切に圧縮されるため、実施の形態1に比べて、弁プラグ15又はケージ7の溝40、44及び第2、4のシール部材42,46摺動方向(上下方向)の加工公差を厳しく管理する必要がなくなる。
2 仕切壁
7 ケージ
13 流量制御窓
15 弁プラグ
30,34,40,44 溝
31,41 第1のシール部材
32,42 第2のシール部材
35,45 第3のシール部材
36,46 第4のシール部材
Claims (4)
- 流体の流入口と流出口を有する弁本体と、前記弁本体内で隔壁により仕切られた一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、前記ケージ内で昇降作動することにより前記窓の開口面積を制御する弁プラグとを備えた高温用ケージ弁において、
前記ケージの内周面上であって弁プラグ外周面と摺動する位置に溝を設け、
前記溝の奥に第1のシール部材を嵌装し、
前記溝の内部であって前記第1のシール部材と前記弁プラグ外周面との間に第2のシール部材を嵌装するとともに、
前記第1のシール部材は設定された高温条件下で使用可能であってかつ弾性を有する材料で形成され、
前記第2のシール部材は設定された高温条件下で使用可能であってかつ硬質の材料で形成され、
前記第1のシール部材は圧縮された状態で前記第2のシール部材と接触していることを特徴とする高温用ケージ弁。 - 請求項1に記載の高温用ケージ弁において、前記第1のシール部材と前記第2のシール部材とが異なる複数の面で接触していることを特徴とする高温用ケージ弁。
- 流体の流入口と流出口を有する弁本体と、前記弁本体内で隔壁により仕切られた一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、前記ケージ内で昇降作動することにより前記窓の開口面積を制御する弁プラグとを備えた高温用ケージ弁において、
前記弁プラグの外周面上であってケージの内周面と摺動する位置に溝を設け、
前記溝の奥に第3のシール部材を嵌装し、
前記溝の内部であって前記第3のシール部材と前記ケージ内周面との間に第4のシール部材を嵌装するとともに、
前記第3のシール部材は設定された高温条件下で使用可能であってかつ弾性を有する材料で形成され、
前記第4のシール部材は設定された高温条件下で使用可能であってかつ硬質の材料で形成され、
前記第3のシール部材は圧縮された状態で前記第4のシール部材と接触していることを特徴とする高温用ケージ弁。 - 請求項3に記載の高温用ケージ弁において、前記第3のシール部材と前記第4のシール部材とが異なる複数の面で接触していることを特徴とする高温用ケージ弁。
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