| 【発明の名称】 |
バタフライ弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】岩野 武範
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| 【要約】 |
【課題】急冷やダストの吹き込みにより、弁軸等にクラックが発生してしまう。
【解決手段】弁体３に第１弁軸３ａと第２弁軸３ｂとを備える。両弁軸３ａ，３ｂには、同弁軸よりも大径に形成された防熱・防温用のセラミックリング３ｃ，３ｄを連設せしめる。セラミックリング３ｃ，３ｄは、流路２に臨むべく弁体３と両弁軸３ａ，３ｂとの間に突設された環状突起からなる。この弁軸３ａ，３ｂ及びセラミックリング３ｃ，３ｄは、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）約８０重量％と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3）約２０重量％とを混合して１４００〜２１００℃の高温で焼成してなる窒化珪素焼結体から成形されている。従って、この窒化珪素焼結体は、曲げ強度（１０００〜１４００℃時）７６０〜８００Ｍｐａ、耐熱衝撃性１２００℃の材料特性を有するため、弁体方向への高温高熱の流入を有効的に減滅して、Ｏリング、Ｖリング、グランド部を防温防熱する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】高温流体の流路内に開閉自在に配設された弁体と、該弁体に突設された少なくとも一以上の弁軸と、該弁軸にスピンドル等を介して連動された弁回転手段とを備えてなるバタフライ弁において、前記弁軸は、同弁軸よりも大径に形成されて前記高温流体の流路に臨む防熱・防温用のセラミックリングを備えてなることを特徴とするバタフライ弁。
【請求項２】前記弁軸及び／又はセラミックリングは、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）約８０重量％と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3）約２０重量％とを混合して１４００〜２１００℃の高温で焼成してなる曲げ強度（１０００〜１４００℃時）７６０〜８００Ｍｐａ、耐熱衝撃性１２００℃の窒化珪素焼結体であることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温流体の流量を制御するバタフライ弁の改良に関し、更に詳しくは、弁体方向への高温高熱の流入を防止してセラミック弁及び弁軸の急冷に起因するクラック発生を防止した有用なバタフライ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高炉の羽口からは、高温高圧のエアー（例えば、１１００〜１３５０℃、圧力４．５〜５．８ｋｇ／ｃm2(ケージ圧)）が吹き込まれており、その空気流量を制御するため、羽口毎にそれぞれ独立してバタフライ弁が装着されている。
【０００３】従来、斯かるバタフライ弁としては、例えば、図５に示す構成のものが従来例として既に周知である。この従来のバタフライ弁は、内周に断熱材と耐火材とからなる二重の耐火断熱層をもって形成した熱流体の流路２と、該流路２内に開閉自在に配設されたセラミック製の弁体３と、該弁体３に弁軸３ａを介して連動された駆動モータ２３とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来のバタフライ弁にあっては、弁体３がセラミック製であるため、摩耗が少ないといった利点を有するものの、急冷やダストの吹き込みにより、弁体３或いは弁軸３ａにクラックが発生してしまうといった問題を有する。
【０００５】特に、急冷によるクラックの発生例としては、高炉の休風時に、前述した１１００〜１３５０℃の送風を瞬時にストップすると、休風後２０分以内に、ブローパイプ（図示せず）より、視口カバー開口時に、雰囲気エアー（ｍｉｎ）１５℃を自然ドラフトにより吸い込んでしまうことに起因する。
【０００６】これは、環状管或いは熱風炉内に装着されているブリーダバルブが、熱風炉から高炉内への空気流入を防止すると共に、炉内に残留しているガスの排出をするため、その瞬間に雰囲気エアー（外気）がセラミック弁の方向へと流れ、かつ、ブリーダー弁へとドラフト圧がかかることも相俟って、急冷される表面と内部の温度差による熱衝撃（以下、単に熱衝撃性という）により、セラミック弁や弁軸にクラックを発生させてしまうのである。
【０００７】この場合は、１時間に約１５０℃の温度降下によりクラックが発生することになり、就中、６００℃に下がるまでにクラックが発生するため、セラミック製の弁や弁軸を使用する場合、曲げ強度は勿論のこと高耐熱衝撃性も要求される。
【０００８】本発明はこのような従来の問題点及び要求に鑑みてなされたもので、弁体方向への高温高熱の流入を防止して休風時における急冷との温度差によるセラミック弁及び弁軸のクラックの発生を防止した有用なバタフライ弁を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題点を解決し、所期の目的を達成するため本発明の要旨とする構成は、高温流体の流路内に開閉自在に配設された弁体と、該弁体に突設された少なくとも一以上の弁軸と、該弁軸にスピンドル等を介して連動された弁回転手段とを備えてなるバタフライ弁において、前記弁軸は、同弁軸よりも大径に形成されて前記高温流体の流路に臨む防熱・防温用のセラミックリングを備えてなるバタフライ弁に存する。
【００１０】また、弁軸及び／又はセラミックリングは、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）約８０重量％と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3）約２０重量％とを混合して１４００〜２１００℃の高温で焼成してなる曲げ強度（１０００〜１４００℃時）７６０〜８００Ｍｐａ、耐熱衝撃性１２００℃の窒化珪素焼結体で成形するのが良い。
【００１１】このように構成される本発明に係るリング付きバタフライ弁は、前記弁軸が、同弁軸よりも大径に形成されて前記高温流体の流路に臨む防熱・防温用のセラミックリングを備えていることによって、弁体方向への高温高熱の流入を有効的に減滅し得ることとなる。
【００１２】また、前記弁軸及び／又はセラミックリングが、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）約８０重量％と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3）約２０重量％とを混合して１４００〜２１００℃の高温で焼成してなる曲げ強度（１０００〜１４００℃時）７６０〜８００Ｍｐａ、耐熱衝撃性１２００℃の窒化珪素焼結体で成形されることにより、仮令、高炉の休風時に、雰囲気エアーがセラミック弁の方向へと流れても、弁軸等にクラックが発生することがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一例を図面を参照しながら説明する。尚、理解を容易にするため、前述した従来例と同一部分は同一符号で示し、構成の異なる処のみを新たな番号を付して以下に説明する。
【００１４】図中Ａは、本発明に係るバタフライ弁であり、このバタフライ弁Ａは、図１乃至図２に示すように、左右両端が開放された円筒状のケーシング１と、該ケーシング１内に形成された熱流体の流路２と、該流路２内に回転可能に配設された弁体３とを備えている。
【００１５】ケーシング１は、鋼板等の適宜素材から円筒状に形成されており、左右両端縁に突設された接続用の環状フランジ４，４と、上下方向にそれぞれ短パイプ５と軸受６とを介して装着された後述の弁回転手段８とを備えている。
【００１６】また、流路２は、前記ケーシング１の内周に断熱材及び／又は耐火材からなる内張り７をもって長手方向に貫通すべく区画形成されている。尚、耐火材としては高アルミナ質等が挙げられる。
【００１７】一方、前記弁体３は、セラミックで形成されており、この弁体３の周端面から上下方向に突出する第１弁軸３ａと第２弁軸３ｂとを備えている。
【００１８】また、これら両弁軸３ａ，３ｂには、同弁軸よりも大径に形成された防熱・防温用のセラミックリング３ｃ，３ｄが連設されている。
【００１９】このセラミックリング３ｃ，３ｄは、前記熱流体の流路２に臨むべく弁体３と両弁軸３ａ，３ｂとの間に突設された環状突起からなり、換言すれば、流路２に臨む前記短パイプ５の解放端５ａ側を回転自在に閉塞すべく両弁軸３ａ，３ｂの基端側（付け根）に周設されている。
【００２０】この弁軸３ａ，３ｂ及びセラミックリング３ｃ，３ｄは、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）約８０重量％と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3）約２０重量％とを混合して１４００〜２１００℃の高温で焼成してなる窒化珪素焼結体から成形されている。
【００２１】従って、この窒化珪素焼結体は、下表１に示すように、曲げ強度（１０００〜１４００℃時）７６０〜８００Ｍｐａ、耐熱衝撃性１２００℃の材料特性を有しているため、弁体方向への高温高熱の流入を有効的に減滅して後述するＯリング１４、Ｖリング１５、グランド部１８の防温防熱の対策となると共に、極端な振動が発生した時、両軸５ａ，５ｂをサポートする軸承の働きも有するのである。
【表１】
【００２２】また、このセラミックリング３ｃ，３ｄの軸端は、ステンレス材（ＳＵＳ）で構成されており、また、このステンレス材が冷却されることも相俟って、熱衝撃を遮る効果もある。
【００２３】他方、弁回転機構８は、基端側が前記短パイプ５及び軸受６内に挿通されて前記弁体３の両弁軸３ａ，３ｂにそれぞれ接続される上下スピンドル９，１０と、上スピンドル９の上位にスタンド１１を介して突設されたオペレータ１２と、下スピンドル１０を回転自在に支持するパッキングボックス１３とを備えている。
【００２４】上下スピンドル９，１０は、ステンレス（ＳＵＳ）等の適宜素材から形成されており、それぞれ前記軸受６内に環状プラグ１４とＶ型パッキング１５とを介して気密に挿着されると共に、同軸受６の解放端に詰め部材（Shim）１６並びに摩擦防止材（scraper）１７とを介してドーナツ状のグランド部（gland）１８がボルト締めされている。
【００２５】因に、このスピンドル９，１０は、図４に示すように、外周面に螺旋溝９ａを周設して短パイプ５内に突出する螺合突起５ｂに気密かつ回転可能状態に接合させるのが良い。
【００２６】また、スタンド１１はＳＳ４００等の適宜素材からなり、取付プレート１９と、ボルト２０を介して前記オペレータ１２を着脱自在に螺着している。
【００２７】オペレータ１２は、縦方向に回転自在な手動ハンドル１２ａと、該手動ハンドル１２の回転（縦回転）をスピンドル９の周回転（横回転）に連動する変換シャフト２１と、該変換シャフト２１とスピンドル９とを同心状に連結するストッパー２２とを備えている。
【００２８】因に、このスピンドル９，１０を自動的に回転させる駆動モータ（図示せず）と制御機構（図示せず）とを付設することにより、同制御機構からの制御信号によって弁体３を回転駆動させるのが好ましい。この場合、この手動ハンドル１２ａは駆動モータが故障した際、手動で弁体３を開閉することができることは云うまでもない。
【００２９】このように構成される本発明のバタフライ弁は、手動ハンドル１２若しくは駆動モータにより、上スピンドル９、弁軸３ａを介して弁体３の開閉操作ができるものであるが、弁体３の上下両端に配設された弁軸３ａ，３ｂは、前述した耐熱衝撃性１２００℃の窒化珪素焼結体からなるセラミックリング３ｃ，３ｄで防温防熱されているので、高温ガスにより加熱されても焼き付き等を起こすことがなく、円滑に操作することができると共に、弁体方向への高温高熱の流入をも防止するため、高炉の休風時に急冷される表面と内部との温度差による弁体３及び弁軸３ａ，３ｂのクラック発生を防止できる。
【００３０】尚、本発明に係るリング付きバタフライ弁は、本実施例に限定されることなく、本発明の目的の範囲内で自由に設計変更し得るものであり、本発明はそれらの全てを包摂するものである。
【００３１】例えば、バタフライ弁の周囲をほぼ箱状の衝撃防止カバー（図示せず）で被装すれば、仮令、衝撃防止カバーに何等かの衝撃が加わっても、駆動モータやスピンドル９，１０等に直接伝達されることがないため、衝撃に弱いセラミック製の弁体３及び弁軸３ａ，３ｂを保護することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は上述のように構成され、本発明に係るリング付きバタフライ弁によれば、前記弁軸が、同弁軸よりも大径に形成されて前記高温流体の流路に臨む防熱・防温用のセラミックリングを備えていることによって、弁体方向への高温高熱の流入を有効的に減滅できるといった効果を奏するものである。
【００３３】また、前記弁軸及び／又はセラミックリングが、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）約８０重量％と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3）約２０重量％とを混合して１４００〜２１００℃の高温で焼成してなる曲げ強度（１０００〜１４００℃時）７６０〜８００Ｍｐａ、耐熱衝撃性１２００℃の窒化珪素焼結体で成形されることによって、高温ガスにより加熱されても焼き付き等を起こすことがなく、円滑に操作することができると共に、休風時、急冷される表面と内部との温度差による弁軸等のクラック発生を阻止できるといった効果を奏するものである。
【００３４】このように本発明のバタフライ弁は、弁体方向への高温高熱の流入を防止して休風時における急冷との温度差によるセラミック弁及び弁軸のクラック発生を防止できる他、構成が単純であるため、大量生産に適し価格も低廉なものとして需要者に供給できる等、本発明を実施することはその実益的価値が甚だ大である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２１５２４
【氏名又は名称】東鉄工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１０日（１９９９．５．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３１７４
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 功 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０６９１（Ｐ２０００−３２０６９１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１２８６００ |
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