JP7709875B2 - Valve mechanism - Google Patents
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Description
この発明は、高温の流体供給路に設けられる弁装置に関するものである。 This invention relates to a valve device installed in a high-temperature fluid supply passage.
高温の流体供給路に設けられる弁装置として、例えば、特許文献1に記載されたものがある。この弁装置は、冷却構造を有する仕切弁であり、弁箱とその上部に設けられたボンネット(特許文献1ではキャップ部と表記)からなるハウジングの内部に、流路を開閉する弁体が昇降自在に取り付けられている。ボンネットは、開弁位置における弁体の収容スペースとなっている。 For example, Patent Document 1 describes a valve device that is installed in a high-temperature fluid supply passage. This valve device is a gate valve with a cooling structure, and a valve element that opens and closes the flow passage is attached inside a housing consisting of a valve box and a bonnet (referred to as a cap section in Patent Document 1) installed on top of the valve box, so that the valve element can be raised and lowered freely. The bonnet serves as a storage space for the valve element when in the open position.
弁体は、鋼板製の2枚の円板状の弁板が、その中心から外周縁にわたって冷却水流路を形成する一対の渦巻き状のプレートによって連結されている。この連結された弁板の外周縁に、環状のシートリングが溶接により取り付けられている。 The valve body is made of two circular steel valve plates connected by a pair of spiral plates that form a cooling water flow path from the center to the outer periphery. An annular seat ring is attached by welding to the outer periphery of the connected valve plates.
シートリングの周壁には、冷却水流路に供給される冷却水の給水口および排水口が設けられ、この給水口および排水口に中空構造の一対の弁棒が並行して接続されている。弁棒上部には、冷却水の入口及び出口がそれぞれ設けられている。冷却水は、入口から供給されて弁棒の内部を通過して、給水口からシートリング内部の渦巻き状の冷却水流路に入り、弁体の中心部を経て排水口から弁棒の内部を通過して、出口から排出される。これにより、弁体全体が一様に冷却されるようになっている。 The peripheral wall of the seat ring is provided with a water inlet and a water outlet for cooling water to be supplied to the cooling water flow path, and a pair of hollow valve stems are connected in parallel to the water inlet and the water outlet. A cooling water inlet and outlet are provided at the top of the valve stem. Cooling water is supplied from the inlet, passes through the inside of the valve stem, enters the spiral cooling water flow path inside the seat ring from the water inlet, passes through the center of the valve body, passes through the inside of the valve stem from the water outlet, and is discharged from the outlet. This allows the entire valve body to be cooled uniformly.
また、特許文献2に記載された弁装置も公知である。この弁装置は、高炉へ通じる熱風管路を開閉するものであり、弁箱とボンネットとからなるハウジングの内部に昇降自在の弁板を備え、その弁板が接離する密封弁座に隣接して、環状の空気冷却通路を備えている。空気冷却通路は冷却空気源と接続されている。冷却空気源から供給される冷却用空気は、空気冷却通路を経て、密封弁座の密封面に開口する冷却間隙からハウジング内部空間へ供給される。 The valve device described in Patent Document 2 is also known. This valve device opens and closes a hot air pipeline leading to a blast furnace, and is provided with a valve plate that can be raised and lowered inside a housing consisting of a valve box and a bonnet, and an annular air cooling passage adjacent to the sealed valve seat with which the valve plate moves. The air cooling passage is connected to a cooling air source. Cooling air supplied from the cooling air source is supplied to the housing interior space through the air cooling passage and a cooling gap that opens into the sealed surface of the sealed valve seat.
閉弁状態において、密封弁座の冷却間隙は弁板により閉じられている。このため、ハウジング内部空間への冷却空気の流入が中断され、密封弁座の冷却を行うことができるとされている(特許文献2の第2頁左下第1行目~第8行目参照)。なお、閉弁状態では、弁体が熱流体を遮蔽するため、密封弁座の冷却の必要性は比較的低いと考えられる。一方、開弁状態において、弁板が弁箱上部に設けられたボンネットに引き上げられるので、冷却空気が冷却間隙からハウジング内部空間に流入する。これにより、密封弁座のみならずハウジング内部空間も冷却されるとされている(特許文献2の第2頁右上第15行目~左下第1行目参照)。 In the closed valve state, the cooling gap of the sealed valve seat is closed by the valve plate. This stops the inflow of cooling air into the housing internal space, allowing the sealed valve seat to be cooled (see Patent Document 2, page 2, lines 1 to 8, bottom left). In the closed valve state, the valve body blocks the thermal fluid, so the need to cool the sealed valve seat is considered to be relatively low. On the other hand, in the open valve state, the valve plate is pulled up to the bonnet provided on the top of the valve box, allowing cooling air to flow from the cooling gap into the housing internal space. This cools not only the sealed valve seat but also the housing internal space (see Patent Document 2, page 2, lines 15 to 1, bottom left).
特許文献2の弁装置では、開弁状態では、弁体(弁板)が密封弁座から離脱しているので、冷却間隙が開放されて冷却空気はハウジング内に流入する。このとき、弁体は弁箱上部に設けたボンネット(覆い)の内部に引き上げられているので、冷却間隙から噴出する冷却空気は、弁板に対して直接当てられることはない。 In the valve device of Patent Document 2, when the valve is open, the valve body (valve plate) is separated from the sealed valve seat, opening the cooling gap and allowing cooling air to flow into the housing. At this time, the valve body is pulled up inside the bonnet (cover) provided on the top of the valve box, so the cooling air ejected from the cooling gap does not hit the valve plate directly.
しかし、熱風管路で扱われる流体の種別や施設の仕様によっては、弁板に対する冷却効果をさらに高めたいという要請がある。このため、閉弁状態、開弁状態のそれぞれにおいて、弁板をさらに効率的に冷却することが求められる。 However, depending on the type of fluid handled in the hot air pipeline and the specifications of the facility, there is a demand to further improve the cooling effect on the valve plate. For this reason, there is a need to cool the valve plate more efficiently in both the closed and open valve states.
そこで、この発明の課題は、高温の流体供給路に設けられる弁装置において、弁体の冷却性能をさらに高めることである。 The objective of this invention is to further improve the cooling performance of the valve body in a valve device installed in a high-temperature fluid supply passage.
上記の課題を解決するために、この発明は、流体供給路に設けられる弁箱と、前記弁箱内で進退することで前記流体供給路を開閉する弁体と、前記弁体内に設けられ前記弁箱外から供給される冷媒が流通する冷媒用通路と、開弁状態における前記弁体を収容するボンネットと、前記弁箱に設けられ閉弁状態の前記弁体の周縁部が当接する弁座と、前記弁座に沿って周方向に設けられた弁箱内環状通路と、前記弁箱外から供給される冷却用気体を前記弁箱内環状通路から引き出された噴出通路を通じて前記弁箱内へ供給する冷却用気体供給部と、を備え、前記弁座は、前記流体供給路の軸心を通る縦断面において弧状である弁装置を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs a valve device that includes a valve box that is provided in a fluid supply passage, a valve element that opens and closes the fluid supply passage by moving back and forth within the valve box, a refrigerant passage that is provided within the valve element and through which a refrigerant supplied from outside the valve box flows, a bonnet that accommodates the valve element in an open valve state, a valve seat that is provided in the valve box and against which the peripheral edge of the valve element in a closed valve state abuts, an annular passage in the valve box that is provided in the circumferential direction along the valve seat, and a cooling gas supply unit that supplies cooling gas supplied from outside the valve box through a jet passage drawn from the annular passage in the valve box into the valve box, and the valve seat is arc-shaped in a vertical cross section that passes through the axis of the fluid supply passage.
また、上記の課題を解決するために、この発明は、流体供給路に設けられる弁箱と、前記弁箱内で進退することで前記流体供給路を開閉する弁体と、前記弁体内に設けられ前記弁箱外から供給される冷媒が流通する冷媒用通路と、開弁状態における前記弁体を収容するボンネットと、前記弁箱に設けられ閉弁状態の前記弁体の周縁部が当接する弁座と、前記弁座に沿って周方向に設けられた弁箱内環状通路と、前記弁箱外から供給される冷却用気体を前記弁箱内環状通路から引き出された噴出通路を通じて前記弁箱内へ供給する冷却用気体供給部と、を備え、前記噴出通路の前記弁箱内への開口は、前記弁箱内へ向かうにつれて徐々に断面が拡大するテーパ状、又は、前記弁箱内へ向かうにつれて徐々に断面が縮小するテーパ状である弁装置を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs a valve device that includes a valve box that is provided in a fluid supply passage, a valve element that opens and closes the fluid supply passage by moving back and forth within the valve box, a refrigerant passage that is provided within the valve element and through which a refrigerant supplied from outside the valve box flows, a bonnet that accommodates the valve element in an open valve state, a valve seat that is provided in the valve box and against which the peripheral portion of the valve element in a closed valve state abuts, an annular passage in the valve box that is provided in the circumferential direction along the valve seat, and a cooling gas supply unit that supplies cooling gas supplied from outside the valve box to the valve box through a blow-out passage drawn from the annular passage in the valve box, and the opening of the blow-out passage into the valve box is tapered so that the cross section gradually expands as it approaches the valve box, or is tapered so that the cross section gradually decreases as it approaches the valve box.
ここで、前記弁箱外から供給される冷却用気体は、前記流体供給路の外周に沿って前記弁箱内に設けられた環状導入通路を介して前記弁箱内環状通路に導入されている構成を採用することができる。 Here, a configuration can be adopted in which the cooling gas supplied from outside the valve box is introduced into the annular passage inside the valve box via an annular introduction passage provided inside the valve box along the outer periphery of the fluid supply path.
また、上記の課題を解決するために、この発明は、流体供給路に設けられる弁箱と、前記弁箱内で進退することで前記流体供給路を開閉する弁体と、前記弁体内に設けられ前記弁箱外から供給される冷媒が流通する冷媒用通路と、開弁状態における前記弁体を収容するボンネットと、前記弁箱に設けられ閉弁状態の前記弁体の周縁部が当接する弁座と、前記弁座に沿って周方向に設けられた弁箱内環状通路と、前記弁箱外から供給される冷却用気体を前記弁箱内環状通路から引き出された噴出通路を通じて前記弁箱内へ供給する冷却用気体供給部と、を備え、前記弁座に対向して設けられ閉弁状態における前記弁体に当接するガイドリングと、を備える弁装置を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs a valve device that includes a valve box that is provided in a fluid supply path, a valve element that opens and closes the fluid supply path by moving back and forth within the valve box, a refrigerant passage that is provided within the valve element and through which a refrigerant supplied from outside the valve box flows, a bonnet that accommodates the valve element in an open valve state, a valve seat that is provided in the valve box and against which the peripheral edge of the valve element in a closed valve state abuts, an annular passage in the valve box that is provided in the circumferential direction along the valve seat, and a cooling gas supply section that supplies cooling gas supplied from outside the valve box to the inside of the valve box through a blow-out passage drawn from the annular passage in the valve box, and a guide ring that is provided opposite the valve seat and abuts the valve element in a closed valve state.
ここで、前記噴出通路は前記弁座に開口している構成を採用することができる。 Here, the ejection passage may be configured to open into the valve seat.
また、前記噴出通路の前記弁箱内への開口縁中心は前記ガイドリングの前記弁体側の端面の厚さ方向中心よりも前記流体供給路側に位置している構成を採用することができる。 In addition, a configuration can be adopted in which the center of the opening edge of the ejection passage into the valve box is located closer to the fluid supply passage than the center of the thickness direction of the end face of the guide ring on the valve body side.
これらの各態様において、前記流体供給路の内壁は耐火物で構成され、前記噴出通路は前記耐火物を前記弁箱内環状通路側から前記流体供給路側へ向かって貫通する孔で構成することができる。 In each of these embodiments, the inner wall of the fluid supply passage is made of a refractory material, and the ejection passage can be made of a hole that penetrates the refractory material from the annular passage side inside the valve box toward the fluid supply passage side.
また、前記噴出通路の前記弁箱内への開口は、前記弁座に沿って周方向に並んで設けられた孔で構成することができる。 The opening of the ejection passage into the valve box can be configured as holes arranged in a circumferential direction along the valve seat.
さらに、前記弁箱外から供給される冷却用気体は、前記流体供給路の外周に沿って設けられた環状導入通路を介して前記弁箱内環状通路に導入されており、前記環状導入通路と前記弁箱内環状通路とを結ぶ連結通路に、流量調整弁又は圧力調整ダンパを備えている構成を採用することができる。 Furthermore, the cooling gas supplied from outside the valve box is introduced into the annular passage inside the valve box through an annular inlet passage provided along the outer periphery of the fluid supply path, and a configuration can be adopted in which a flow control valve or a pressure control damper is provided in the connecting passage connecting the annular inlet passage and the annular passage inside the valve box.
この発明は、高温の流体供給路に設けられる弁装置において、弁板の冷却性能をさらに高めることができる。 This invention can further improve the cooling performance of the valve plate in a valve device installed in a high-temperature fluid supply passage.
この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、高炉へ通じる熱流体供給用の管路10(以下、流体供給路10と称する。)に設けられる弁装置1を例に、この発明の構成を説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the configuration of the present invention will be described using as an example a valve device 1 provided in a pipeline 10 for supplying a hot fluid (hereinafter referred to as a fluid supply line 10) leading to a blast furnace.
図1~図9は、第1実施形態とその変形例を示している。弁装置1の構成は、図1に示すように、流体供給路10の途中に弁箱2が設けられ、その弁箱2内に昇降自在の弁体20を備えた仕切弁形式である。弁体20が弁箱2内で進退することで、流体供給路10が開閉される。図1では、図中左側は上流側、右側が下流側となっている。弁箱2内における弁体20の上流側に、弁体20の周縁部に設けた弁体弁座部34に接離する弁箱弁座45が設けられている。弁体20の上流側の弁体弁座部34、及び、弁箱側の弁箱弁座45(以下、単に弁座45と称する)はそれぞれ環状に設けられ、閉弁状態で全周に亘って互いに当接する。また、弁箱2内における弁体20の下流側に環状のガイドリング7が設けられている。ガイドリング7は、上流側の弁箱弁座45に対向して配置されるとともに、閉弁状態における弁体20の下流側の弁体弁座部34に対向する。以下、直線状を成す流体供給路10の軸心に平行な方向を軸方向と称し、軸心に直交する方向を半径方向と称する。 Figures 1 to 9 show the first embodiment and its modified examples. As shown in Figure 1, the valve device 1 is configured as a gate valve type in which a valve box 2 is provided in the middle of a fluid supply line 10 and a valve body 20 that can be raised and lowered is provided in the valve box 2. The fluid supply line 10 is opened and closed by the valve body 20 moving forward and backward in the valve box 2. In Figure 1, the left side of the figure is the upstream side and the right side is the downstream side. A valve box valve seat 45 that comes into contact with and separates from a valve body valve seat portion 34 provided on the peripheral portion of the valve body 20 is provided on the upstream side of the valve body 20 in the valve box 2. The valve body valve seat portion 34 on the upstream side of the valve body 20 and the valve box valve seat 45 on the valve box side (hereinafter simply referred to as the valve seat 45) are each provided in an annular shape and abut against each other over the entire circumference in the closed valve state. In addition, an annular guide ring 7 is provided on the downstream side of the valve body 20 in the valve box 2. The guide ring 7 is disposed opposite the valve body valve seat 45 on the upstream side, and also faces the valve body valve seat portion 34 on the downstream side of the valve body 20 in the closed valve state. Hereinafter, the direction parallel to the axis of the linear fluid supply path 10 is referred to as the axial direction, and the direction perpendicular to the axis is referred to as the radial direction.
弁体20の周縁部は、閉弁状態で相対的に圧力が高い下流側からの力を受けて弁座45に押し付けられる。このため、実施形態では、上流側にのみ弁座45を設けた片側弁座を採用している。なお、弁装置1の用途によっては、弁体20の上流側と下流側の両方に弁座45を設けてもよい。この場合、下流側のガイドリング7は省略することができる。 When the valve is closed, the peripheral portion of the valve body 20 is pressed against the valve seat 45 by the force from the downstream side where the pressure is relatively high. For this reason, in this embodiment, a one-sided valve seat is used in which the valve seat 45 is provided only on the upstream side. Note that, depending on the application of the valve device 1, the valve seats 45 may be provided on both the upstream and downstream sides of the valve body 20. In this case, the guide ring 7 on the downstream side can be omitted.
弁箱2内の流体供給路10の内面は、弁体20が進入する空間を除き、高熱に耐え得るとともに保温性能を有する素材からなる耐火物13,14で覆われている。弁体20に対して上流側の流路11の内面は耐火物13が、下流側の流路12の内面には耐火物14が配置されている。上流側の流路11と下流側の流路12との間には、弁体20が進入する凹部8が設けられている。凹部8の内面も同様の耐火物15で覆われている。図1~図3に示す符号9はドレンであり、図2に示す符号9aはドレン弁である。 The inner surface of the fluid supply passage 10 in the valve box 2, except for the space into which the valve body 20 enters, is covered with refractories 13, 14 made of a material that can withstand high heat and has heat retention properties. Refractory material 13 is arranged on the inner surface of the flow passage 11 on the upstream side of the valve body 20, and refractory material 14 is arranged on the inner surface of the flow passage 12 on the downstream side. A recess 8 into which the valve body 20 enters is provided between the upstream flow passage 11 and the downstream flow passage 12. The inner surface of the recess 8 is also covered with a similar refractory material 15. Reference numeral 9 in Figures 1 to 3 denotes a drain, and reference numeral 9a in Figure 2 denotes a drain valve.
弁箱2は、その上部に、流体供給路10を構成する筒状体の外面よりも外側へ突出する中空の取付部3を備えている。さらに、取付部3の上部には、フランジ3a,4aを介して蓋部材4が取り付けられている。この弁箱2(取付部3を含む)と蓋部材4とでハウジングHを構成している。また、取付部3及び蓋部材4の内部は、開弁状態の弁体20を収容するボンネット5として機能する。取付部3や蓋部材4の内面も、流体供給路10内と同様の耐火物16で覆われている。以下、弁箱2と蓋部材4とを合わせてハウジングHと称する。 The valve box 2 is provided at its top with a hollow mounting portion 3 that protrudes outward beyond the outer surface of the cylindrical body that constitutes the fluid supply passage 10. Furthermore, a lid member 4 is attached to the top of the mounting portion 3 via flanges 3a, 4a. The valve box 2 (including the mounting portion 3) and the lid member 4 constitute a housing H. The interior of the mounting portion 3 and the lid member 4 also function as a bonnet 5 that houses the valve body 20 in the open state. The inner surfaces of the mounting portion 3 and the lid member 4 are also covered with a refractory material 16 similar to that of the inside of the fluid supply passage 10. Hereinafter, the valve box 2 and the lid member 4 will be collectively referred to as the housing H.
弁体20には弁棒6が取り付けられている。弁棒6は、ボンネット5内を上方へ延びて、ハウジングH外に引き出されている。弁棒6は、駆動装置により駆動されてその弁棒6の軸方向へ進退し、弁棒6とともに弁体20が同方向へ進退するようになっている。すなわち、弁体20は、弁棒6がその弁棒6の軸方向に沿って一方側へ移動(下降)することで閉弁し、その弁棒6の軸方向に沿って他方側へ移動(上昇)することで開弁する。 A valve stem 6 is attached to the valve element 20. The valve stem 6 extends upward inside the bonnet 5 and is pulled out of the housing H. The valve stem 6 is driven by a drive device to move back and forth in the axial direction of the valve stem 6, and the valve element 20 moves back and forth together with the valve stem 6 in the same direction. That is, the valve element 20 closes when the valve stem 6 moves to one side along the axial direction of the valve stem 6 (downward), and opens when the valve stem 6 moves to the other side along the axial direction of the valve stem 6 (upward).
弁体20内には、ハウジングH外から供給される冷媒が流通する冷媒用通路32が設けられている。弁体20は、図1に示すように、厚さ方向中央部に配置された冷媒用通路32を挟む表裏2枚の金属製(鋼製)の弁板24,25を備えている。また、上流側の弁板24の外側は耐火物21、下流側の弁板24の外側は耐火物22で覆われている。弁体20の外周縁には環状のシートリングが取り付けられて弁体弁座部34を構成している。 A refrigerant passage 32 is provided within the valve body 20, through which the refrigerant supplied from outside the housing H flows. As shown in FIG. 1, the valve body 20 has two metal (steel) valve plates 24, 25 on the front and back that sandwich the refrigerant passage 32 located in the center in the thickness direction. The outside of the upstream valve plate 24 is covered with refractory material 21, and the outside of the downstream valve plate 24 is covered with refractory material 22. An annular seat ring is attached to the outer periphery of the valve body 20 to form the valve body valve seat portion 34.
冷媒用通路32は、図3に示すように、仕切り壁33によって形成されている。この実施形態では、仕切り壁33として一対の渦巻き状のプレート33a,33bを採用している。弁体20の外周縁に設けた供給口32a及び排出口32bには、2本の弁棒6内にそれぞれ設けられた対の冷媒通路31が接続されている。対の冷媒通路31は、図示しない冷媒供給源に通じている。冷媒供給源から供給された冷媒は、一方の弁棒6内部の冷媒通路31を通じて供給口32aから冷媒用通路32へ入り、弁体20の中心部を通った後、排出口32bから他方の弁棒6内部の冷媒通路31を通じて冷媒供給源へ戻る冷媒供給部30を構成している。この冷媒供給部30により、弁体20が冷却されるようになっている。この実施形態では、冷媒供給部30で扱う冷媒として空気を採用しているが、空気以外の他の気体からなる冷媒、あるいは液体からなる冷媒であってもよい。 As shown in FIG. 3, the refrigerant passage 32 is formed by a partition wall 33. In this embodiment, a pair of spiral plates 33a, 33b are used as the partition wall 33. A pair of refrigerant passages 31 provided in each of the two valve rods 6 are connected to the supply port 32a and the discharge port 32b provided on the outer periphery of the valve body 20. The pair of refrigerant passages 31 are connected to a refrigerant supply source (not shown). The refrigerant supplied from the refrigerant supply source enters the refrigerant passage 32 from the supply port 32a through the refrigerant passage 31 inside one of the valve rods 6, passes through the center of the valve body 20, and then returns to the refrigerant supply source through the refrigerant passage 31 inside the other valve rod 6 from the discharge port 32b, forming a refrigerant supply section 30. The valve body 20 is cooled by this refrigerant supply section 30. In this embodiment, air is used as the refrigerant handled by the refrigerant supply section 30, but it may be a refrigerant made of a gas other than air, or a refrigerant made of a liquid.
また、弁装置1は、弁箱2及びボンネット5の外部、すなわちハウジングH外に設けた気体供給源54から供給される冷却用気体を、弁座45に設けられた冷却間隙である噴出通路44(以下、実施形態では開口44と称する)を通じて、弁箱2内に供給する冷却用気体供給部40を備えている。冷却用気体供給部40は、図1及び図2に示すように、気体供給源54に連通路55を介して接続されるとともに流体供給路10の外周に沿って設けられた環状導入通路(第1環状路)46を介して、弁箱2内に設けられた弁箱内環状通路(第2環状路)43に導入されている。開口44は、弁箱内環状通路43から引き出されている。環状導入通路46は弁箱内環状通路43に対して半径方向外側に位置し、両者は、半径方向に伸びる連結通路47で結ばれている。なお、この実施形態では、環状導入通路46は弁箱2と一体に設けられているが、これを弁箱2とは別体としてもよい。なお、この実施形態では、冷却用気体として空気を採用しているが、空気以外の他の気体であってもよい。 The valve device 1 also includes a cooling gas supply unit 40 that supplies cooling gas supplied from a gas supply source 54 provided outside the valve box 2 and the bonnet 5, i.e., outside the housing H, into the valve box 2 through a jet passage 44 (hereinafter referred to as an opening 44 in the embodiment), which is a cooling gap provided in the valve seat 45. As shown in Figs. 1 and 2, the cooling gas supply unit 40 is connected to the gas supply source 54 through a communication passage 55 and is introduced into the valve box inner annular passage (second annular passage) 43 provided in the valve box 2 through an annular introduction passage (first annular passage) 46 provided along the outer periphery of the fluid supply path 10. The opening 44 is drawn out from the valve box inner annular passage 43. The annular introduction passage 46 is located radially outward relative to the valve box inner annular passage 43, and the two are connected by a connecting passage 47 extending radially. In this embodiment, the annular introduction passage 46 is provided integrally with the valve box 2, but it may be separate from the valve box 2. In this embodiment, air is used as the cooling gas, but gases other than air may also be used.
気体供給源54から供給される冷却用気体は、連通路55が接続された気体導入口49から環状導入通路46へ導入される。図5の模式図に示すように、気体導入口49は、流体供給路10の軸心周りに複数設けられているので、環状導入通路46への気体の供給はスムーズである。環状導入通路46と気体導入口49との接続部には圧力調整ダンパ48を備えているので、環状導入通路46の内部の圧力が一定以上に保たれる。また、環状導入通路46と弁箱内環状通路43とを結ぶ連結通路47は、流体供給路10の軸心周りに複数(実施形態では軸心周り等分方位に)設けられているので、環状導入通路46から弁箱内環状通路43への気体の供給もスムーズである。これらの構成により、弁箱内環状通路43への冷却用気体の供給の安定が図られている。なお、圧力調整ダンパ48としては、例えば、上流側(気体導入口49側)の圧力が一定以上になった場合に、下流側(環状導入通路46側)へ開放される羽根や開閉板を備えたものである。 The cooling gas supplied from the gas supply source 54 is introduced into the annular introduction passage 46 from the gas inlet 49 connected to the communication passage 55. As shown in the schematic diagram of FIG. 5, the gas inlet 49 is provided in multiple locations around the axis of the fluid supply passage 10, so that the gas is smoothly supplied to the annular introduction passage 46. The connection between the annular introduction passage 46 and the gas inlet 49 is provided with a pressure adjustment damper 48, so that the pressure inside the annular introduction passage 46 is kept at a constant level or higher. In addition, the connecting passage 47 connecting the annular introduction passage 46 and the annular passage 43 in the valve box is provided in multiple locations around the axis of the fluid supply passage 10 (in the embodiment, in equal directions around the axis), so that the gas is smoothly supplied from the annular introduction passage 46 to the annular passage 43 in the valve box. These configurations ensure a stable supply of cooling gas to the annular passage 43 in the valve box. The pressure adjustment damper 48 is equipped with, for example, a blade or an opening and closing plate that opens to the downstream side (the annular inlet passage 46 side) when the pressure on the upstream side (the gas inlet port 49 side) exceeds a certain level.
冷却用気体は、弁座45に設けられた開口44を通じて弁箱2内に供給され、弁体20及び弁箱2各部に対する冷却機能を発揮する。ここで、仮に、開口44を有さない単なる循環式の冷却装置に冷却用気体を導入したとすると、冷却用気体の温度はすぐに上昇してしまい、冷却性能を維持できないという問題が生じ得る。気体の冷媒は、液体の冷媒よりも温度が上昇しやすいからである。これに対して、この実施形態では、冷却用気体が開口44を通じて放出されることで、それを補充するように冷却用気体が気体供給源54から弁箱内環状通路43内へ継続的に供給される。これにより、冷媒として気体を用いつつ、弁座45に対する冷却性能を高めることができる。また、開口44の向きを、流体供給路10の軸心側、すなわち、弁体20の中心側へ向ければ、冷媒によって低温領域が形成されることで、流体供給路10内の高温流体から弁座45への伝熱量を低減することが可能である。 The cooling gas is supplied into the valve box 2 through the opening 44 provided in the valve seat 45, and exerts a cooling function for the valve body 20 and each part of the valve box 2. Here, if the cooling gas is introduced into a simple circulation type cooling device that does not have the opening 44, the temperature of the cooling gas will rise quickly, and a problem may occur in which the cooling performance cannot be maintained. This is because the temperature of a gas refrigerant is easier to rise than that of a liquid refrigerant. In contrast, in this embodiment, the cooling gas is discharged through the opening 44, and the cooling gas is continuously supplied from the gas supply source 54 to the annular passage 43 in the valve box to replenish it. This makes it possible to improve the cooling performance for the valve seat 45 while using gas as the refrigerant. In addition, if the opening 44 is oriented toward the axial center side of the fluid supply path 10, that is, toward the center side of the valve body 20, a low-temperature area is formed by the refrigerant, and the amount of heat transferred from the high-temperature fluid in the fluid supply path 10 to the valve seat 45 can be reduced.
また、環状導入通路46及び弁箱内環状通路43は、いずれも弁箱2の上流側に位置しており、この上流側の位置は閉弁状態において弁座45によって熱風が遮断されている。このため、相対的に下流側が上流側よりも高温である場合に、その高温である下流側からの熱影響が低減されている。特に、弁装置1が、高炉に熱風を供給する熱風炉と、その熱源であるバーナとの間を結ぶ流体供給路10に設けられるバーナ遮断弁等である場合は、この実施形態のように、閉弁状態において下流側が上流側よりも高温となり得る。 The annular introduction passage 46 and the annular passage 43 inside the valve box are both located upstream of the valve box 2, and this upstream position is blocked from hot air by the valve seat 45 when the valve is closed. Therefore, when the downstream side is relatively hotter than the upstream side, the thermal effect from the hot downstream side is reduced. In particular, when the valve device 1 is a burner shutoff valve or the like provided in the fluid supply path 10 connecting the hot air stove that supplies hot air to the blast furnace and the burner that is its heat source, as in this embodiment, the downstream side can become hotter than the upstream side when the valve is closed.
また、この第1実施形態では、図1に示すように、ガイドリング7と開口44とが対向していることで、ガイドリング7への冷却性能が高められている。ここで、第1実施形態では、開口44の弁箱2側の開口縁中心と、ガイドリング7の弁体20側の端面の厚さ方向中心とを結ぶ線が軸方向に平行であり、すなわち、開口44の孔の中心線と、ガイドリング7の厚さ方向中心線が一直線状に位置している態様となっている。弁体20に対して下流側に、弁座に代えてガイドリング7を配置することで、開口44から放出される冷媒が弁箱弁座面温度(弁座45の温度)を低温に保ちつつ、且つ、弁体20の全開時における弁体20の底部への伝熱の低減が可能である。また、弁体20の全閉時に開口44から冷媒を放出することでシール性を向上させることも可能である。 In addition, in this first embodiment, as shown in FIG. 1, the guide ring 7 and the opening 44 face each other, thereby improving the cooling performance of the guide ring 7. Here, in the first embodiment, the line connecting the center of the opening edge of the opening 44 on the valve box 2 side and the center in the thickness direction of the end face of the guide ring 7 on the valve body 20 side is parallel to the axial direction, that is, the center line of the hole of the opening 44 and the center line in the thickness direction of the guide ring 7 are located in a straight line. By arranging the guide ring 7 instead of the valve seat downstream of the valve body 20, the refrigerant discharged from the opening 44 can keep the valve box valve seat surface temperature (the temperature of the valve seat 45) low, while reducing heat transfer to the bottom of the valve body 20 when the valve body 20 is fully open. It is also possible to improve the sealing performance by discharging the refrigerant from the opening 44 when the valve body 20 is fully closed.
これに対して、例えば、図7に示すように、開口44の弁箱2内への開口縁中心を、ガイドリング7の弁体20側の端面の厚さ方向中心(ガイドリング7を備えない場合は下流側の弁座45の厚さ方向中心)よりも内径側、すなわち、流体供給路10側に位置させてもよい。これにより、開口44から供給される冷却用気体は、より流体供給路10に近い位置に噴射されることとなる。より流体供給路10に近い位置で噴射された冷却用気体は、流体供給路10内の熱流体の流れ方向と同方向で、且つ、概ね平行な方向への流れを形成し、流体供給路10内の空間とボンネット5内の空間とを隔てる空気の層(エアーカーテン)を形成する。これは、冷却用気体が流体供給路10内の熱流体の流れに引っ張られて、流体供給路10内の空間とボンネット5内の空間との間に熱流体よりも温度の低い空気層を形成することによるものであると考えられる。このような空気の層の形成により、ガイドリング7(又は下流側の弁座45)に対する冷却性能(熱流体からの熱影響の低減を含む)が高められている。 In contrast, for example, as shown in FIG. 7, the center of the opening edge of the opening 44 into the valve box 2 may be positioned on the inner diameter side, i.e., on the fluid supply path 10 side, from the center of the thickness direction of the end face of the guide ring 7 on the valve body 20 side (the center of the thickness direction of the downstream valve seat 45 if the guide ring 7 is not provided). As a result, the cooling gas supplied from the opening 44 is injected to a position closer to the fluid supply path 10. The cooling gas injected at a position closer to the fluid supply path 10 forms a flow in the same direction as the flow direction of the thermal fluid in the fluid supply path 10 and in a direction roughly parallel to it, forming an air layer (air curtain) that separates the space in the fluid supply path 10 from the space in the bonnet 5. This is thought to be due to the cooling gas being pulled by the flow of the thermal fluid in the fluid supply path 10, forming an air layer with a lower temperature than the thermal fluid between the space in the fluid supply path 10 and the space in the bonnet 5. The formation of this air layer improves the cooling performance (including reducing the thermal effects from the thermal fluid) for the guide ring 7 (or the downstream valve seat 45).
ここで、開口44の開口縁中心とは、開口44がボンネット5内へ開口する箇所における環状の開口縁の中心である。この実施形態では、開口44の断面が真円であるので、その真円の中心が開口縁中心である。図7では、開口44の孔の中心線を符号c1で示している。また、弁箱内環状通路43内の半径方向への空間幅は、全周に亘って同一である。開口44の開口縁中心は、弁箱内環状通路43内の半径方向への空間幅の中心、すなわち、弁箱内環状通路43の半径方向中心よりも流体供給路10側であることが望ましい。図7では、ガイドリング7の弁体20側の端面の厚さ方向中心線を、符号c2で示す鎖線で示している。 The opening edge center of the opening 44 is the center of the annular opening edge at the point where the opening 44 opens into the bonnet 5. In this embodiment, the cross section of the opening 44 is a perfect circle, so the center of the perfect circle is the opening edge center. In FIG. 7, the center line of the hole of the opening 44 is indicated by the symbol c1. In addition, the radial space width in the annular passage 43 inside the valve box is the same over the entire circumference. It is desirable that the opening edge center of the opening 44 is the center of the radial space width in the annular passage 43 inside the valve box, that is, closer to the fluid supply passage 10 than the radial center of the annular passage 43 inside the valve box. In FIG. 7, the thickness direction center line of the end face of the guide ring 7 on the valve body 20 side is indicated by the chain line indicated by the symbol c2.
なお、開口44は、例えば、図6Aに示すように、断面円形等の孔44aが弁座45の周方向に沿って所定の間隔で複数並んで設けられている態様としてもよいし、図6Bに示すように、開口44を弁座45の周方向に沿って環状に連続的に設けられたスリット44bとしてもよい。開口44を複数の孔44aとすることにより、それらの孔44aがノズルとして機能して冷却用気体の噴射の勢いを高めることができる。また、開口44を周方向のスリット44bとすることにより、ガイドリング7(ガイドリング7を備えない場合は下流側の弁座45)を全周に亘って効果的に冷却することができる。なお、スリット44bは、全周に亘って連続的に設けることができるが、これを周方向に断続配置としてもよい。 The opening 44 may be, for example, as shown in FIG. 6A, a plurality of holes 44a, each having a circular cross section, arranged at a predetermined interval along the circumferential direction of the valve seat 45, or as shown in FIG. 6B, the opening 44 may be a slit 44b arranged continuously in a ring shape along the circumferential direction of the valve seat 45. By forming the opening 44 into a plurality of holes 44a, the holes 44a can function as nozzles to increase the force of the injection of the cooling gas. Furthermore, by forming the opening 44 into a circumferential slit 44b, the guide ring 7 (or the downstream valve seat 45 if no guide ring 7 is provided) can be effectively cooled all around. The slits 44b can be arranged continuously all around, but may also be arranged intermittently in the circumferential direction.
さらなる変形例を図8に示す。図8の例では、開口44が、弁箱内環状通路43側から流体供給路10側へ向かって貫通する孔で構成されている。すなわち、開口44の孔の中心線c1の方向が、流体供給路10の軸方向に対して傾斜しており、その傾斜方向は、弁箱2内へ向かうにつれて(弁箱内環状通路43側から遠ざかるにつれて)、徐々に流体供給路10の軸心に近づく方向である。これにより、冷却用気体の噴射位置が流体供給路10の軸心側へより近づくので、ガイドリング7が流体供給路10内の高温流体から受ける熱影響をさらに低減することができる。また、図8の例では、開口44は、弁箱2内へ向かうにつれて徐々に断面が拡大するテーパ状であるので、冷却用気体の拡散範囲をより広範囲とすることができる。この断面をテーパ状の範囲は、図8では開口44の長さ方向全長としているが、少なくとも弁箱2内への開口部をテーパ状とすることで上記の効果が期待できる。 A further modified example is shown in FIG. 8. In the example of FIG. 8, the opening 44 is configured as a hole penetrating from the valve box inner annular passage 43 side toward the fluid supply passage 10 side. That is, the direction of the center line c1 of the opening 44 is inclined with respect to the axial direction of the fluid supply passage 10, and the inclination direction is a direction gradually approaching the axis of the fluid supply passage 10 as it approaches the inside of the valve box 2 (as it moves away from the valve box inner annular passage 43 side). As a result, the injection position of the cooling gas approaches the axis of the fluid supply passage 10, so that the thermal influence that the guide ring 7 receives from the high-temperature fluid in the fluid supply passage 10 can be further reduced. In the example of FIG. 8, the opening 44 is tapered in such a way that the cross section gradually expands toward the inside of the valve box 2, so that the diffusion range of the cooling gas can be made wider. The range of the tapered cross section is the entire length of the opening 44 in FIG. 8, but the above effect can be expected by tapering at least the opening into the valve box 2.
また、上記の実施形態では、開口44を弁座45に開口している態様としたが、開口44を、弁座45以外に開口している態様を採用することもできる。図9の例では、開口44が、流体供給路10の内壁である耐火物13を、弁箱内環状通路43側から流体供給路10側へ向かって貫通する孔で構成されている。すなわち、開口44は、ハウジングHの外径寄りの部分では弁箱内環状通路43を構成する中空部材の壁を貫通し、且つ、内径寄りの部分では耐火物13を貫通して構成されている。このように、開口44が耐火物13を貫通する構成とする場合、開口44の貫通方向は、図9に示すように、流体供給路10の管軸に対して傾斜する方向であってもよいし、流体供給路10の管軸に対して直交する方向であってもよい。この開口44を通じて冷却用気体が供給されることにより、閉弁状態における弁体20の上流側の面を冷却することができる。 In the above embodiment, the opening 44 is open to the valve seat 45, but the opening 44 may be open to a location other than the valve seat 45. In the example of FIG. 9, the opening 44 is configured as a hole penetrating the refractory 13, which is the inner wall of the fluid supply passage 10, from the valve box inner annular passage 43 side to the fluid supply passage 10 side. That is, the opening 44 is configured to penetrate the wall of the hollow member constituting the valve box inner annular passage 43 in the portion closer to the outer diameter of the housing H, and to penetrate the refractory 13 in the portion closer to the inner diameter. In this way, when the opening 44 is configured to penetrate the refractory 13, the penetration direction of the opening 44 may be a direction inclined with respect to the tube axis of the fluid supply passage 10 as shown in FIG. 9, or may be a direction perpendicular to the tube axis of the fluid supply passage 10. By supplying cooling gas through this opening 44, the upstream surface of the valve body 20 in the closed state can be cooled.
ここで、図9においても、開口44の開口縁中心は、ガイドリング7の弁体20側の端面の厚さ方向中心よりも流体供給路10側である。開口44が、弁座45側ではなく流体供給路10内へ直接開口することで、開口44の開口縁中心c1がさらに流体供給路10側に近づくので、ガイドリング7(ガイドリング7を備えない場合は下流側の弁座45)への熱影響を抑制することができる。 Here, also in FIG. 9, the center of the opening edge of the opening 44 is closer to the fluid supply path 10 than the center of the thickness direction of the end face of the guide ring 7 on the valve body 20 side. By opening the opening 44 directly into the fluid supply path 10 instead of the valve seat 45 side, the opening edge center c1 of the opening 44 is closer to the fluid supply path 10 side, so that the thermal effect on the guide ring 7 (or the downstream valve seat 45 if no guide ring 7 is provided) can be suppressed.
冷却用気体供給部40の変形例を、図4A~図4Eに示す。図4Aは、弁座45の形状を、流体供給路10の軸心を通る縦断面においてアール形状、すなわち、弧状断面としたものである。開口44は、弁座45の弧状に突出する先端部に開口している。弁座45の断面を弧状としたことにより、弁座45の弧状に突出する先端部が、限られた狭い面積でもって弁体弁座部34に当接する。これにより、弁体20によって開口44をより気密に閉じることができる。また、弁座45の断面を弧状としたことにより、その弁座45の弁座面における熱応力を均一に近づけることができるので、弁座45における応力集中を抑制することができる。 Modified examples of the cooling gas supply unit 40 are shown in Figs. 4A to 4E. In Fig. 4A, the shape of the valve seat 45 is a radius shape, i.e., an arc-shaped cross section, in a vertical cross section passing through the axis of the fluid supply path 10. The opening 44 opens at the tip of the valve seat 45 that protrudes in an arc shape. By making the cross section of the valve seat 45 arc-shaped, the tip of the valve seat 45 that protrudes in an arc shape abuts the valve body valve seat portion 34 with a limited, narrow area. This allows the valve body 20 to close the opening 44 more airtightly. In addition, by making the cross section of the valve seat 45 arc-shaped, the thermal stress on the valve seat surface of the valve seat 45 can be made closer to uniform, so stress concentration on the valve seat 45 can be suppressed.
図4Bは、弁箱2内の空間へ向かうにつれて、すなわち、弁座45側へ向かって徐々に断面が縮小するテーパ状としたものである。これにより、冷却用気体の噴射の勢いを高め、より長距離に、すなわち、より遠い部分にまで冷却用気体を到達させ、その冷却効率を向上させることができる。図4Cは、開口44を、弁箱2内の空間へ向かうにつれて、すなわち、弁座45側へ向かって徐々に断面が拡大するテーパ状としたものである。これにより、冷却用気体の拡散範囲をより広範囲とすることで、その冷却効率を向上させることができる。図4Dは、弁箱内環状通路43の内部空間の断面を、弁座45側へ向かうにつれて徐々に断面が拡大する形状としたものである。これにより、弁箱内環状通路43内の容積を大きく確保することができる。図4Eは、逆に、弁箱内環状通路43の内部空間の断面を、弁座45側へ向かうにつれて徐々に断面が縮小する形状としたものである。このような断面形状を採用することも可能である。 In FIG. 4B, the opening 44 is tapered so that the cross section gradually decreases toward the space inside the valve box 2, i.e., toward the valve seat 45 side. This increases the force of the cooling gas injection, and allows the cooling gas to reach a longer distance, i.e., a more distant part, thereby improving the cooling efficiency. In FIG. 4C, the opening 44 is tapered so that the cross section gradually increases toward the space inside the valve box 2, i.e., toward the valve seat 45 side. This increases the diffusion range of the cooling gas, thereby improving the cooling efficiency. In FIG. 4D, the cross section of the internal space of the annular passage 43 inside the valve box is gradually enlarged toward the valve seat 45 side. This allows the volume inside the annular passage 43 inside the valve box to be large. In FIG. 4E, the cross section of the internal space of the annular passage 43 inside the valve box is gradually reduced toward the valve seat 45 side. Such a cross-sectional shape can also be adopted.
上記に例示した開口44の断面形状及び位置等のバリエーションは、全ての実施形態の開口44に適用することができる。 The variations in cross-sectional shape and position of the opening 44 exemplified above can be applied to the opening 44 in all embodiments.
この発明の第2実施形態を、図10~図12に示す。弁装置1の基本構成は、前述の実施形態と同様であるので、その差異点を中心に以下説明する。 The second embodiment of the invention is shown in Figures 10 to 12. The basic configuration of the valve device 1 is similar to that of the previously described embodiment, so the following explanation will focus on the differences.
第2実施形態の弁装置1が備える冷却用気体供給部40は、気体供給源54に連通路55を介して接続されるとともに流体供給路10の外周に沿って設けられた環状導入通路41(第2実施形態では環状導入通路41は弁箱2外に設けられているので、以下、これを弁箱外環状通路41と称する)と、弁箱2内に弁座45に沿って周方向に設けられた弁箱内環状通路(空冷循環環状管)43と、弁箱外環状通路41と弁箱内環状通路43とを結ぶ放射状に延びる複数本の連結通路42とを備えている。弁座45は中空の環状部材からなり、その内部が冷却用気体の通路である弁箱内環状通路43となっている点は、前述の実施形態と同様である。また、弁箱外環状通路41及び弁箱内環状通路43は、いずれも弁箱2の上流側に位置しており、この上流側の位置は閉弁状態において弁座45によって熱風が遮断されている点も、前述の実施形態と同様である。 The cooling gas supply unit 40 of the valve device 1 of the second embodiment is provided with an annular introduction passage 41 (in the second embodiment, the annular introduction passage 41 is provided outside the valve box 2, so hereinafter, it will be referred to as the valve box outer annular passage 41) connected to the gas supply source 54 via a communication passage 55 and provided along the outer periphery of the fluid supply path 10, an inner annular passage (air-cooled circulation annular pipe) 43 provided in the valve box 2 in the circumferential direction along the valve seat 45, and a plurality of connecting passages 42 extending radially connecting the valve box outer annular passage 41 and the valve box inner annular passage 43. The valve seat 45 is made of a hollow annular member, and its inside is the valve box inner annular passage 43, which is a passage for cooling gas, as in the previous embodiment. In addition, both the valve box outer annular passage 41 and the valve box inner annular passage 43 are located upstream of the valve box 2, and the upstream position is blocked from hot air by the valve seat 45 in the closed valve state, as in the previous embodiment.
連結通路42には、流量調整弁42aが設けられている。連結通路42に流量調整弁42aを備えたことにより、弁箱内環状通路43側へ供給される冷却用気体の量及び圧力を調整し、その供給を安定させることができる。これにより、弁箱内環状通路43内の圧力をより均一に近づけることができる。このように、冷媒の圧力を均一に近づけることで、冷媒の放流量が弁座45の全域に亘って均一に近づくので、弁座45の温度ムラを抑制することができる。 The connecting passage 42 is provided with a flow rate adjustment valve 42a. By providing the connecting passage 42 with the flow rate adjustment valve 42a, the amount and pressure of the cooling gas supplied to the annular passage 43 inside the valve box can be adjusted, stabilizing the supply. This makes it possible to make the pressure inside the annular passage 43 inside the valve box more uniform. In this way, by making the pressure of the refrigerant more uniform, the amount of refrigerant discharged becomes more uniform across the entire area of the valve seat 45, thereby suppressing temperature unevenness at the valve seat 45.
なお、複数の連結通路42の断面積を全て同一にしてもよいが、連結通路42が設置されている場所に応じてその連結通路42の断面積を互いに相違させることもできる。例えば、弁箱内環状通路43内において圧力が下がりやすい部位に近い連結通路42の断面積を、それ以外の箇所の連結通路42の断面積よりも相対的に大きく設定することができる。これにより、同じく弁箱内環状通路43内の圧力をより均一に近づけることができる。また、別の手段として、例えば、複数の連結通路42の断面積を可変として、弁箱内環状通路43内において圧力が低い部位に近い連結通路42の断面積が、それ以外の箇所の連結通路42の断面積よりも相対的に大きくなるように調整してもよい。弁箱内環状通路43内において圧力が下がりやすい部位とは、例えば、気体導入口49から遠い場所が挙げられる。これらの連結通路42に関する各構成は、第1実施形態の連結通路47においても適用できる。 The cross-sectional areas of the multiple connecting passages 42 may all be the same, but the cross-sectional areas of the connecting passages 42 may differ from each other depending on the location where the connecting passages 42 are installed. For example, the cross-sectional area of the connecting passage 42 close to the part where the pressure is likely to drop in the annular passage 43 inside the valve box can be set relatively larger than the cross-sectional area of the connecting passage 42 at other locations. This also makes it possible to make the pressure in the annular passage 43 inside the valve box more uniform. As another method, for example, the cross-sectional areas of the multiple connecting passages 42 may be made variable so that the cross-sectional area of the connecting passage 42 close to the part where the pressure is low in the annular passage 43 inside the valve box is adjusted to be relatively larger than the cross-sectional area of the connecting passage 42 at other locations. The part where the pressure is likely to drop in the annular passage 43 inside the valve box is, for example, a place far from the gas inlet 49. Each configuration related to these connecting passages 42 can also be applied to the connecting passage 47 of the first embodiment.
第2実施形態において、弁体20の周縁部には、ガイドリング7に接離する弁体リング27が設けられている。弁体リング27は、ガイドリング7と同様に環状を成す部材である。また、ガイドリング7及び弁体リング27はそれぞれ弁体弁座部34や弁座45と同様に金属製である。弁体20が開閉動作する際に、弁体20の弁座を設けていない下流側の面では、ガイドリング7と弁体リング27とが擦接するので、後述の耐火物14,22が弁体20の動作を支障しないようになっている。この弁体リング27に代えて、第1実施形態と同様の弁体弁座部34を設けてもよい。 In the second embodiment, a valve ring 27 that comes into contact with and separates from the guide ring 7 is provided on the periphery of the valve body 20. The valve ring 27 is an annular member similar to the guide ring 7. The guide ring 7 and the valve ring 27 are made of metal similar to the valve seat portion 34 and the valve seat 45, respectively. When the valve body 20 opens and closes, the guide ring 7 and the valve ring 27 rub against each other on the downstream surface of the valve body 20 where the valve seat is not provided, so that the refractories 14 and 22 described below do not interfere with the operation of the valve body 20. Instead of this valve ring 27, a valve seat portion 34 similar to that of the first embodiment may be provided.
弁体20内には、高温部で吸収した熱を高温部よりも温度が低い低温部へ伝達する機能を有するヒートパイプ23が備えられている。ヒートパイプ23は、下流側の弁板25の外側で、且つ、耐火物22の内側に配置されている。 The valve body 20 is provided with a heat pipe 23 that has the function of transferring heat absorbed in the high temperature portion to the low temperature portion, which is at a lower temperature than the high temperature portion. The heat pipe 23 is disposed outside the downstream valve plate 25 and inside the refractory material 22.
一般に、ヒートパイプとは、密閉された容器内に作動液を密封し、その容器内に毛細管構造を備えたものである。容器の一部が加熱されて高温部が発生すると、その高温部で作動液が熱を吸収して蒸発する。蒸気は、同じ容器内の低温部に向かって移動し、低温部では蒸気が凝縮して熱が放出される。凝縮した作動液は毛細管現象で高温部に戻っていく。この繰り返しによって、高温部から低温部への熱移動が行われる。 In general, a heat pipe is a container that contains a working fluid sealed inside and has a capillary structure inside it. When part of the container is heated and a high-temperature area is generated, the working fluid in that high-temperature area absorbs the heat and evaporates. The vapor moves toward the low-temperature area inside the same container, where it condenses and releases heat. The condensed working fluid returns to the high-temperature area due to capillary action. This process is repeated to transfer heat from the high-temperature area to the low-temperature area.
閉弁状態では、弁体20のうち流体供給路10内に入り込んでいる部分がヒートパイプ23の高温部に相当する。それに対して、弁体20の上部、すなわち、取付部3内に入り込んでいる部分は、熱流体からの熱影響が少ないので高温部よりも相対的に温度が低いヒートパイプ23の低温部に相当する。このため、ヒートパイプ23は、流体供給路10内の高温部(下部23a)からボンネット5側の低温部(上部23b)へ向かって熱移動を行う。これにより、弁体20の冷却が行われる。ここで、ハウジングH外から供給される冷却用気体を、閉弁状態における弁体20のヒートパイプ23の低温部(上部23b)に向かって噴出させる手段を備えさせてもよい。 In the closed valve state, the part of the valve body 20 that is inserted into the fluid supply passage 10 corresponds to the high temperature part of the heat pipe 23. In contrast, the upper part of the valve body 20, i.e., the part that is inserted into the mounting part 3, corresponds to the low temperature part of the heat pipe 23 that is relatively lower in temperature than the high temperature part because it is less affected by heat from the thermal fluid. Therefore, the heat pipe 23 transfers heat from the high temperature part (lower part 23a) in the fluid supply passage 10 to the low temperature part (upper part 23b) on the bonnet 5 side. This cools the valve body 20. Here, a means may be provided for ejecting cooling gas supplied from outside the housing H toward the low temperature part (upper part 23b) of the heat pipe 23 of the valve body 20 in the closed valve state.
また、開弁状態では、弁体20内のヒートパイプ23は、その全体が流体供給路10外であるボンネット5内に収容された状態である。この場合も、弁体20のうち流体供給路10に近い側である下部23aが高温部に相当する。それに対して、弁体20の上部23bは、流体供給路10の熱流体から遠いので高温部よりも相対的に温度が低い低温部に相当する。このため、ヒートパイプ23は、弁体20の下部23aから上部23bへ向かって熱移動を行う。ここで、同じくハウジングH外から供給される冷却用気体を、開弁状態における弁体20のヒートパイプ23の低温部(上部23b)に向かって噴出させる手段を備えさせてもよい。 In addition, in the open valve state, the heat pipe 23 in the valve body 20 is entirely housed in the bonnet 5 outside the fluid supply path 10. In this case, the lower part 23a of the valve body 20, which is closer to the fluid supply path 10, corresponds to the high temperature part. In contrast, the upper part 23b of the valve body 20 corresponds to the low temperature part, which is relatively lower in temperature than the high temperature part, because it is farther from the thermal fluid of the fluid supply path 10. Therefore, the heat pipe 23 transfers heat from the lower part 23a to the upper part 23b of the valve body 20. Here, a means may be provided for ejecting cooling gas, which is also supplied from outside the housing H, toward the low temperature part (upper part 23b) of the heat pipe 23 of the valve body 20 in the open valve state.
なお、ヒートパイプ23の設置は任意であるので、冷媒供給部30又は冷却用気体供給部40のいずれか、あるいは、その組み合わせによる弁体20の冷却機能が充分である場合は、ヒートパイプ23の設置を省略することもできる。 The installation of the heat pipe 23 is optional, so if the cooling function of the valve body 20 provided by either the refrigerant supply unit 30 or the cooling gas supply unit 40, or a combination of the two, is sufficient, the installation of the heat pipe 23 can be omitted.
この発明の弁装置1は、高温の熱流体を扱う各種の流体供給路10において適用できる。例えば、前述のバーナ遮断弁の他、熱風炉と高炉との間を結ぶ流体供給路10に設けられる熱風弁においても、この発明の弁装置1を適用できる。また、上記の実施形態では、下流側が高温側、上流側が低温側となる状況を例に弁装置1の構成を説明したが。上流側が高温側、下流側が低温側となる環境においても、この発明を適用できる。また、弁座45を流体供給路10の軸心を通る縦断面において弧状とする構成(構成1)、噴出通路44の弁箱2内への開口を、弁箱2内へ向かうにつれて徐々に断面が拡大するテーパ状、又は、弁箱2内へ向かうにつれて徐々に断面が縮小するテーパ状とする構成(構成2)、弁座45に対向して設けられ閉弁状態における弁体20に当接するガイドリング7を備える構成(構成3)は、それぞれ単独で用いることもできるし、これらの構成1~構成3の一部又は全部を組み合わせて用いることもできる。 The valve device 1 of the present invention can be applied to various fluid supply passages 10 that handle high-temperature thermal fluids. For example, in addition to the burner shutoff valve described above, the valve device 1 of the present invention can also be applied to a hot air valve installed in a fluid supply passage 10 connecting a hot air stove and a blast furnace. In the above embodiment, the configuration of the valve device 1 was described using an example of a situation in which the downstream side is the high temperature side and the upstream side is the low temperature side. However, the present invention can also be applied in an environment in which the upstream side is the high temperature side and the downstream side is the low temperature side. In addition, the configuration in which the valve seat 45 is arc-shaped in a vertical section passing through the axis of the fluid supply passage 10 (configuration 1), the configuration in which the opening of the ejection passage 44 into the valve box 2 is tapered so that the cross section gradually expands as it approaches the valve box 2, or the configuration in which the cross section gradually decreases as it approaches the valve box 2 (configuration 2), and the configuration in which a guide ring 7 is provided opposite the valve seat 45 and abuts against the valve body 20 in the closed valve state (configuration 3) can each be used alone, or some or all of these configurations 1 to 3 can be used in combination.
1 弁装置
2 弁箱
5 ボンネット
7 ガイドリング
10 流体供給路(熱風管路)
13 耐火物
20 弁体
40 冷却用気体供給部
41,46 環状導入通路(弁箱外環状通路)
42,47 連結通路
42a 流量調整弁
43 弁箱内環状通路
44 噴出通路(開口)
45 弁箱弁座(弁座)
48 圧力調整ダンパ
1 Valve device 2 Valve box 5 Bonnet 7 Guide ring 10 Fluid supply path (hot air pipe)
13 Refractory material 20 Valve body 40 Cooling gas supply section 41, 46 Annular introduction passage (valve box outer annular passage)
42, 47 Connection passage 42a Flow rate control valve 43 Valve box inner annular passage 44 Jet passage (opening)
45 Valve box seat (valve seat)
48 Pressure adjustment damper
Claims (8)
前記弁箱(2)内で進退することで前記流体供給路(10)を開閉する弁体(20)と、
前記弁体(20)内に設けられ前記弁箱(2)外から供給される冷媒が流通する冷媒用通路(32)と、
開弁状態における前記弁体(20)を収容するボンネット(5)と、
前記弁箱(2)に設けられ閉弁状態の前記弁体(20)の周縁部が当接する弁座(45)と、
前記弁座(45)に沿って周方向に設けられた弁箱内環状通路(43)と、
前記弁箱(2)外から供給される冷却用気体を前記弁箱内環状通路(43)から引き出された噴出通路(44)を通じて前記弁箱(2)内へ供給する冷却用気体供給部(40)と、を備え、
閉弁状態の前記弁体(20)を挟んで前記弁箱(2)の一方側が相対的に圧力が高い下流側の前記流体供給路(10)に接続され、他方側が相対的に圧力が低い上流側の流体供給路(10)に接続され、
前記弁座(45)は、前記弁体(20)の上流側にのみ設けられる弁装置。 A valve body (2) provided in a fluid supply passage (10);
a valve body (20) that opens and closes the fluid supply path (10) by moving back and forth within the valve box (2);
a refrigerant passage (32) provided in the valve body (20) through which a refrigerant supplied from outside the valve box (2) flows;
a bonnet (5) that houses the valve body (20) in an open state;
a valve seat (45) provided in the valve box (2) against which a peripheral portion of the valve body (20) in a closed state abuts;
a valve body inner annular passage (43) provided in a circumferential direction along the valve seat (45);
a cooling gas supply unit (40) that supplies cooling gas supplied from outside the valve box (2) into the valve box (2) through a jet passage (44) drawn out from the valve box inner annular passage (43),
One side of the valve body (2) in a closed state is connected to the downstream fluid supply path (10) where the pressure is relatively high, and the other side is connected to the upstream fluid supply path (10) where the pressure is relatively low,
The valve device, wherein the valve seat (45) is provided only on the upstream side of the valve body (20) .
前記弁箱(2)内で進退することで前記流体供給路(10)を開閉する弁体(20)と、
前記弁体(20)内に設けられ前記弁箱(2)外から供給される冷媒が流通する冷媒用通路(32)と、
開弁状態における前記弁体(20)を収容するボンネット(5)と、
前記弁箱(2)に設けられ閉弁状態の前記弁体(20)の周縁部が当接する弁座(45)と、
前記弁座(45)に沿って周方向に設けられた弁箱内環状通路(43)と、
前記弁箱(2)外から供給される冷却用気体を前記弁箱内環状通路(43)から引き出された噴出通路(44)を通じて前記弁箱(2)内へ供給する冷却用気体供給部(40)と、を備え、
開弁状態で少なくともその一部が前記弁座(45)に対向するように設けられ閉弁状態における前記弁体(20)に当接するガイドリング(7)と、を備える弁装置。 A valve body (2) provided in a fluid supply passage (10);
a valve body (20) that opens and closes the fluid supply path (10) by moving back and forth within the valve box (2);
a refrigerant passage (32) provided in the valve body (20) through which a refrigerant supplied from outside the valve box (2) flows;
a bonnet (5) that houses the valve body (20) in an open state;
a valve seat (45) provided in the valve box (2) against which a peripheral portion of the valve body (20) in a closed state abuts;
a valve body inner annular passage (43) provided in a circumferential direction along the valve seat (45);
a cooling gas supply unit (40) that supplies cooling gas supplied from outside the valve box (2) into the valve box (2) through a jet passage (44) drawn out from the valve box inner annular passage (43),
a guide ring (7) arranged so that at least a portion of the guide ring faces the valve seat (45) in an open state and abuts against the valve body (20) in a closed state.
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