JP2006322441A - Flap valve device for high temperature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用などの高温流体の配管に用いられる高温用フラップバルブ装置に係る。 The present invention relates to a high-temperature flap valve device used for piping of high-temperature fluid for industrial use.
産業用、特に内燃機関の排気管の上流において流路開閉や切換に用いられる高温用フラップバルブは、高温時におけるバルブ(弁体)の熱変形によって弁座との密着性が悪化し、シール性の確保が困難になるという問題がある。高温でのシール性を確保するため従前より各種の提案がなされているが、その代表例として、特許文献1に記載のフラップバルブ装置が知られている。特許文献1のフラップバルブ装置は、シール面を有する可動弁体を可動支持体で揺動自在に支持し、可動支持体を回動させて可動弁体をシール面に摺接させる構造である。摺接に際して、シール面の弁座に対する角度自由度を与えることで密着性が向上するとされる。 High-temperature flap valves used for industrial use, especially upstream and downstream of the exhaust pipe of an internal combustion engine, for switching and switching the flow path deteriorate due to thermal deformation of the valve (valve body) at high temperatures, and sealing performance There is a problem that it is difficult to secure the system. Various proposals have been made in the past in order to ensure sealing performance at high temperatures. As a typical example, a flap valve device described in
また、広義のフラップバルブの一種である高温用バタフライバルブの例として、特許文献2に記載のバタフライバルブ装置が知られている。特許文献2のバタフライバルブ装置は、カラー部を介して弁体に薄板シート部をフローティング支持し、薄板シート部の周縁部を弾性変形させつつ弁座に押圧する構造である。 Moreover, the butterfly valve apparatus of
しかしながら、特許文献1のフラップバルブ装置においては、摺接時の相対角度が調整され角度ずれが是正されたとしても、各部位の熱歪みや熱膨張による密着性悪化は依然として解決されない。また、構造も複雑であるので、信頼性悪化が懸念されると共にコストも嵩むという問題がある。 However, in the flap valve device of
また、特許文献2のフラップバルブ装置は、特に弁棒が弁体中央に位置するタイプの所謂バタフライバルブ装置であるが、この装置においては薄板シート部の周縁部だけが弁座へ押しつけられるため、強度の低い薄板シート部の周縁部は密着力を発揮し難いとともに、過度の密着力を与えれば容易に弾性域を越えて塑性変形してしまう。特に強度が低下する高温においては、この問題が顕著になる。従って、高温用フラップバルブとして、確実なシール性を保証できないという問題がある。 In addition, the flap valve device of
上記課題を解決するため、本発明は請求項1記載のように、弁棒の軸芯周りに回転し弁箱内の流路を開閉する弁体を弁棒に取り付け、全開時に、弁体に沿設した側板の周縁部が弁体の周縁部と弁座によって挟持される高温用フラップバルブ装置とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention attaches a valve body to the valve stem that rotates around the shaft core of the valve stem and opens and closes the flow path in the valve box, and when the valve body is fully opened, A high-temperature flap valve device in which the peripheral portion of the side plate provided along the side plate is sandwiched between the peripheral portion of the valve body and the valve seat.
請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の高温用フラップバルブ装置において、少なくとも側板の周縁部は弁体より板厚を小さくするとよい。 As in the invention described in
請求項3に記載の発明のように、請求項1及び請求項2に記載の製造方法において、全開時の弁体および側板より上流の流路内に、流体の変向手段を設けるとよい。 As in the invention described in
請求項1記載の発明によれば、弁体全閉時には弁体周縁部と弁座の間に側板周縁部が挟持され、側板周縁部が弾性変形して微小隙間を埋めることで流体の流通が阻止されるので、シール性が保たれる。 According to the first aspect of the present invention, when the valve body is fully closed, the side plate peripheral portion is sandwiched between the valve body peripheral portion and the valve seat, and the side plate peripheral portion is elastically deformed to fill a minute gap, thereby allowing fluid to flow. Since it is blocked, the sealing performance is maintained.
請求項2記載の発明によれば、弁体に対して側板が薄いため挟持による弾性変形がし易くなり、一層確実にシール性が保たれる。 According to the invention described in
請求項3記載の発明によれば、全開時に流体が変向手段によって流れを強制的に変えられて弁体及び側板の先端に当たることを防げるので、弁体と側板の間に流体が侵入し側板が振動する懸念が回避される。 According to the third aspect of the invention, when the fluid is fully opened, the flow is forcibly changed by the deflecting means to prevent it from hitting the tip of the valve body and the side plate. The concern of vibrating is avoided.
本発明を実施するための最良の形態を図1乃至図5に示す実施例に基づいて説明する。図1に示すのは第1の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、流路の全閉状態を現す。弁箱たるケーシング1内を貫通する流路2が形成され、流路2を開閉自在な弁体5の一端部が弁棒8によって軸支されている。弁体5には、より板厚が小さく略同形状の側板6が沿設されているが、軸支部を除き両者は密着固定されてはいない。そして弁体5と側板6は下部を一体的に共通の弁棒8によって軸支されており、弁棒8の軸芯7回りの回転に従って一体回動し、流路2を開閉する。なお、内燃機関の排気系上流部に用いる場合には、弁体、側板ともにステンレス合金等の高耐熱金属材を用いるのが好ましく、板厚例としては弁体がt1.0〜2.0mm程度、側板がt0.2〜0.6mm程度とするのが好ましい。 The best mode for carrying out the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of the high-temperature flap valve device of the first embodiment, showing the fully closed state of the flow path. A
ケーシング1の上流部(図の左側)には、2点鎖線で示す上流管9が、下流部(図の右側)には、2点鎖線で示す下流管10が、それぞれ嵌合固定される。そして高温流体は、上流管9〜流路2〜下流管10の順に流下する。なお、本実施例では流路2、上流管9、下流管10ともに円断面となっているが、断面形状は円に限らず任意である。流路2内には、ケーシング1内壁が略環状に突出した弁座3が設けられており、特に弁座3の上流側には環状平面である座面4が形成されている。 An upstream pipe 9 indicated by a two-dot chain line is fitted and fixed to the upstream portion (left side in the figure) of the
そして、流路2の全閉時においては、弁体5と側板6の各周縁部が全周に亘って座面4へ押し付けられて、流体をシールする。このとき、側板6の周縁部は弁体5の周縁部によって強く押され、その反力として座面4からも強く押し返され、結果、弁体5と座面4によって強固に挟持されることになる。従って、高剛性の弁体5及び弁座3に対して相対的に低剛性の側板6は、両者の表面形状になつくよう微視的な弾性変形を余儀なくされる。この変形によって側板6と弁体5及び側板6と弁座3の接触面間の微小隙間が埋められる。即ち、側板5は実質的なシール体として機能し、流体の洩れを遮断可能となる。 When the
2点鎖線で示す弁体5及び側板6は、流路の全開状態である。両者とも一端部を図示しないネジによって弁軸8へ固設されており、図示しない駆動手段による弁棒8の強制回動に従い弁棒8は軸芯7回りに回転し、弁体5と側板6は一体的に回動する。弁体5及び側板6は、弁棒8への取り付け部を除いては物理的な相互固定はされておらず、微小な隙間を保って重なっている状態(沿設)である。なお、流体の加振により薄板である側板6の振動発生が懸念される場合には、部分的にスポット溶接等で弁体5と側板6を固定しても良いが、シール面に影響しないように配慮が必要である。同様な配慮で、側板6の不要部分である非シール面を切除(肉抜き)しても構わない。 The
図2に示すのは第2の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、全閉状態を現す。弁箱たるケーシング21内を貫通する流路22が形成され、流路22を開閉自在な弁体25下端部が弁棒28によって軸支されている。弁体25には、より板厚が小さく略同形状の側板26が沿設されているが、軸支部を除き両者は密着固定されてはいない。そして第1の実施例と同様、全閉時においては側板26が弁体25と弁座23(座面24)に挟持され、確実なシールが実現される。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the high-temperature flap valve device of the second embodiment, showing the fully closed state. A flow path 22 that penetrates through the inside of the casing 21 that is a valve box is formed, and a lower end of a valve body 25 that can freely open and close the flow path 22 is pivotally supported by a
ケーシング21の下方には、全開時に弁体25が収容される凹みである収納部30が、流路22に臨んで形成されている。2点鎖線で示される全開時において、弁体25と側板26は収納部30内に収納される。ケーシング21は第1実施例とは異なる矩形断面(図示せず)の筒状体であり、収納部30は矩形の底面部に段差29を介して形成されておりその深さは弁体25の上側に来る側板26上表面が流路22面と略一致する程度である。 Under the casing 21, a
このように構成されたので、全開時においては上流から流下する高温流体が直接弁体25及び側板26の前端面に当接しない。そのため、弁体25と側板26の前面隙間から流体が流入して低剛性の側板26を振動させるのを防止できる。 With this configuration, the high temperature fluid flowing down from the upstream does not directly contact the front end surfaces of the valve body 25 and the side plate 26 when fully opened. Therefore, it is possible to prevent the fluid from flowing in through the front gap between the valve body 25 and the side plate 26 and causing the low-rigidity side plate 26 to vibrate.
図3に示すのは第3の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、全開状態を現す。ケーシング31内に弁体33及び側板34が、弁棒35によって軸支されている。そして、弁体33及び側板34より上流のケーシング31底面には、導風板32が固定されている。導風板32は、略S字断面を有し弁体33の幅に亘って奥行方向(紙面表裏方向)に延在する板材であり、他部品同様、高耐熱金属材料で造られていることが望ましい。導風板32は、第2の実施例と同様、上流から流下する高温流体が直接弁体33及び側板34の上流端面に当接しないように、流体の流れを積極的に図の上方へ変向する変向手段であって、弁体25と側板26の合計厚さよりも高い(図の上方)位置まで延出していることが望ましい。なお、変向手段としての導風板形状はこれに限らず、変向機能があれば形状は任意である。また、変向手段をケーシングと一体形成しても構わない。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the high-temperature flap valve device of the third embodiment, showing the fully opened state. A valve body 33 and a
図4に示すのは第4の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図であり、全開状態を現す。ケーシング36内に弁体37及び側板38が、弁棒39によって軸支されている。そして、側板38の上流先端は下方に折り曲げられてカバー部40を形成している。カバー部40の存在によって、上流から流下する高温流体が弁体37と側板38との前面隙間に流入するのを防止でき、低剛性の側板26が振動するのを回避できる。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the high-temperature flap valve device of the fourth embodiment, showing the fully opened state. A valve element 37 and a side plate 38 are pivotally supported in the
図5に示すのは第5の実施例の高温用フラップバルブ装置の横断面図である。上記実施例とは異なり、2つの下流路を選択する所謂3方弁である。ケーシング41は、1本の上流枝管42と2本の下流枝管43及び44からなり、それらの内部に夫々流路45、4647を有する。また、上流枝管42には2点鎖線で示した上流管54が、下流枝管43には同下流管55が、下流枝管44には同下流管56が、夫々嵌合固定される。下流側流路46、47内には、夫々弁座48、49が設けられており、弁体50及び側板51、52が摺接可能である。下流側流路46と47の合流部には弁棒53が軸支されており、弁棒53の回転によって、弁体50及び側板51,52が一体的に回動される。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the high-temperature flap valve device of the fifth embodiment. Unlike the above embodiment, it is a so-called three-way valve that selects two lower flow paths. The casing 41 includes one upstream branch pipe 42 and two downstream branch pipes 43 and 44, and has flow paths 45 and 4647, respectively, inside thereof. The upstream branch pipe 42 is fitted and fixed with an upstream pipe 54 indicated by a two-dot chain line, the downstream branch pipe 43 with the
弁体50の両側面には、上述の各実施例と同要領で側板51と52が一体的に沿設されている。そして、流路45と流路47を連通させたい場合には、弁体50は左回りに回動し側板51と弁座48を摺接させる。一方、流路45と流路46を連通させたい場合には弁体50は右回りに回動し側板52と弁座49を摺接させる。このように、複数の流路を選択する多方弁においても、本発明は適宜援用可能である。もちろん、多方弁においても、第2の実施例における収納部や、第3の実施例における変向手段や、第3の実施例におけるカバー部を、適宜援用して構わない。 Side plates 51 and 52 are integrally provided on both side surfaces of the
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含される。そして、適用対象は、広義のフラップバルブであって弁棒が弁中央に位置する所謂バタフライバルブにも及ぶ。また、内燃機関の排気管用に限定するものではなく、汎用エンジンや据置式燃焼装置等、あらゆる高温ガス発生装置の配管に用いるフラップバルブ装置に適用可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and design changes within a range not departing from the gist of the present invention are also included in the present invention. The object of application also extends to a so-called butterfly valve which is a flap valve in a broad sense and whose valve stem is located at the center of the valve. Further, the present invention is not limited to an exhaust pipe of an internal combustion engine, and can be applied to a flap valve device used for piping of any high-temperature gas generator such as a general-purpose engine or a stationary combustion device.
1,21,31,36,41 ケーシング
2,22,45,46,47 流路
3,23,48,49 弁座
4,24 座面
5,25,33,37,50 弁体
6,26,34,38,51,52 側板
7 軸芯
8,28,35,39,53 弁棒
9,54 上流管
10,55,56 下流管
29 段差
30 収納部
32 導風板
40 カバー部1, 21, 31, 36, 41
Claims (3)
全閉時に、前記弁体に沿設した側板の周縁部が前記弁体の周縁部と前記弁座によって挟持されることを特徴とする高温用フラップバルブ装置。A valve body that rotates around the axis of the valve stem and opens and closes the flow path in the valve box is attached to the valve stem.
A flap valve device for high temperature, wherein a peripheral edge of a side plate provided along the valve body is sandwiched between the peripheral edge of the valve body and the valve seat when fully closed.
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JP2005174243A JP2006322441A (en) | 2005-05-18 | 2005-05-18 | Flap valve device for high temperature |
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ID=37542297
Family Applications (1)
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2005
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Legal Events
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