JP2007321883A - Control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐摩耗性が要求される調節弁に関する。 The present invention relates to a control valve that requires wear resistance.
従来から、固体粒子を含む液体やキャビテーション、フラッシングが発生するような液体プロセスの調節弁は、耐摩耗性が要求されることが殆どであり、その耐摩耗性を維持するための部位の各種部品にはセラミックや高硬度材料が用いられている。
例えば、偏心回転弁方式の調節弁にはセラミックが用いられており(例えば、特許文献1参照)、アングル弁には超微粒子タングステンカーバイトや焼結ダイヤモンドが用いられている(例えば、特許文献2,3参照)。
Conventionally, control valves for liquid processes that generate liquids containing solid particles, cavitation, and flushing are mostly required to have wear resistance, and various parts of the parts to maintain the wear resistance Ceramics and high-hardness materials are used for the.
For example, ceramic is used for an eccentric rotary valve type control valve (see, for example, Patent Document 1), and ultrafine tungsten carbide or sintered diamond is used for an angle valve (for example, Patent Document 2). , 3).
ところで、上述した調節弁にあっては、各構成部品において何れの材質を用いたとしても、比較的短期間で摩耗が発生してしまうばかりでなく、例えば、一つの部材における摩耗に伴って圧力流体の流れに変化が発生し、他の部材にも摩耗が発生してしまうといった問題が発生していた。
具体的には、従来の耐摩耗材料には、アルミナ・炭化珪素・窒化珪素・窒化チタン等のセラミックや、超硬合金(WC)+焼結ダイヤモンド・WC+Ti−N(窒化チタンイオンプレーディング)等が用いられてきたが、これらどの材料の場合も金属部品との接合方法が難しく、製造工程の複雑化やそれに伴う材料コスト及び製造コストの高騰の要因となっているばかりでなく、その接合のためのバルブ性能(例えば、Cv値/最大流量、流量制御範囲、弁座漏洩量等)を犠牲にしている場合が殆どで、バルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。
By the way, in the above-described control valve, no matter which material is used in each component, not only the wear occurs in a relatively short period of time, but also, for example, the pressure due to wear in one member There has been a problem that a change occurs in the flow of the fluid, and wear also occurs in other members.
Specifically, conventional wear-resistant materials include ceramics such as alumina, silicon carbide, silicon nitride, and titanium nitride, cemented carbide (WC) + sintered diamond, WC + Ti—N (titanium nitride ion-plating), etc. However, in any of these materials, the method of joining metal parts is difficult, which not only causes the manufacturing process to be complicated and the accompanying increase in material costs and manufacturing costs, but also the joining process. Therefore, there is a problem that the valve performance (for example, Cv value / maximum flow rate, flow rate control range, valve seat leakage amount, etc.) is sacrificed and the reliability of the valve performance is low.
また、焼結ダイヤモンド以外のセラミック材料を用いた場合、厳しい流体条件(例えば、高流速、スラリー高硬度、高温高圧等)では耐摩耗性が不十分であり、結果的にバルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。 In addition, when ceramic materials other than sintered diamond are used, wear resistance is insufficient under severe fluid conditions (for example, high flow rate, high slurry hardness, high temperature and high pressure, etc.), and as a result, the reliability of valve performance is low. There was a problem of being low.
さらに、従来の各種耐摩耗性材料にあっては、何れも物理的な衝撃力には弱く、常に割れ等の発生を充分に抑制することができないうえ、急激な温度変化の発生などの熱衝撃に対しても耐久性が低く、結果的にバルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。 Furthermore, all of the conventional wear-resistant materials are all weak against physical impact force, and cannot always sufficiently suppress the occurrence of cracks and the like, and the thermal shock such as the occurrence of a sudden temperature change. However, there is a problem that the durability is low and as a result, the reliability of the valve performance is low.
しかも、接合に銀ロー付けを採用している場合、その耐熱温度は300℃程度であり、高温高圧環境下で使用される調節弁には不向きで、結果的にバルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。尚、超硬合金(WC)の場合であっても450℃付近からCoが析出して強度低下してしまう。 Moreover, when silver brazing is used for joining, the heat-resistant temperature is about 300 ° C., which is not suitable for a control valve used in a high-temperature and high-pressure environment, and as a result, the reliability of the valve performance is low. There was a problem. Even in the case of cemented carbide (WC), Co is precipitated from around 450 ° C. and the strength is lowered.
従って、硬度が高く耐摩耗性が高い材料を用いるほど部品コストが高騰し、特に焼結ダイヤモンドを用いた被膜は直接金属部品に被覆することができないため、サブストレート材に高価な超硬合金(WC)を採用しなくてはならず、その部品コストは最も高価なものとなってしまう。 Therefore, the higher the hardness and wear resistance of the material, the higher the component cost. In particular, the coated film using sintered diamond cannot be directly coated on metal parts. WC) must be employed, and its component cost is the most expensive.
尚、ダイヤモンド膜の施行技術としては、DLC(Diamond−Like Carbon)膜が耐摩耗膜の技術として期待されている(特開2006−107673号公報、特開2005−281727号公報他)が、これらは膜厚1μ前後の厚みのアモルファス膜で、硬度もHv3000前後であり、例えば、固体粒子を大量に含む液体を、100℃〜470℃、50〜250barの高温高圧の状態から数barまで減圧するような高耐久性を要求される構造には適合できない。 As a diamond film enforcement technique, a DLC (Diamond-Like Carbon) film is expected as a wear-resistant film technique (JP 2006-107673 A, JP 2005-281727 A, etc.). Is an amorphous film having a thickness of about 1 μm and a hardness of about Hv 3000. For example, a liquid containing a large amount of solid particles is decompressed from a high temperature and high pressure state of 100 to 470 ° C. and 50 to 250 bar to several bar. Such a structure that requires high durability cannot be adapted.
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる調節弁を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a control valve capable of improving the reliability of valve performance while suppressing the material cost and the manufacturing cost.
請求項1に記載の調節弁は、流体搬送用の流路が形成された弁本体と、前記流路の上流側入口から下流側出口に至る中途部に形成された弁室と、該弁室を開閉する弁プラグとを備えた調節弁において、前記弁プラグの表面並びに前記流路の内壁面に合成ダイヤモンド粒子をニッケル基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理が施されていることを特徴とする。 The control valve according to claim 1 includes a valve main body in which a flow path for fluid conveyance is formed, a valve chamber formed in the middle from the upstream inlet to the downstream outlet of the flow path, and the valve chamber And a valve plug that opens and closes the surface of the valve plug, and the inner wall surface of the flow path is subjected to a wear resistant coating treatment in which synthetic diamond particles are electrically bonded together with a nickel base material. Features.
請求項1に記載の調節弁によれば、弁プラグの表面並びに前記圧力調整流路の内壁面に耐摩耗性被膜処理が施されていることにより、材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる。 According to the control valve of the first aspect, the wear resistance coating treatment is applied to the surface of the valve plug and the inner wall surface of the pressure adjusting flow path, thereby suppressing the material cost and the manufacturing cost. However, the reliability of the valve performance can be improved.
この際、耐摩耗被膜処理は、流路の内壁面のうち被膜処理が不要な部分をマスキングにより覆うことも可能である。 At this time, the abrasion-resistant coating treatment can cover a portion of the inner wall surface of the flow path that does not require coating treatment with masking.
本発明の一実施形態に係る調節弁によれば、材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる。 The control valve according to the embodiment of the present invention can improve the reliability of the valve performance while suppressing the material cost and the manufacturing cost.
次に、本発明の一実施形態に係る調節弁について、図面を参照して説明する。 Next, a control valve according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の一実施形態に係る調節弁としての偏心形回転弁の要部の断面図である。
図1において、偏心形回転弁1は、鋳型等からなる弁本体2と、弁本体2内で直管状に伸びる流路3と、流路3の中途部に形成された弁室4と、流路3の流体の流れ方向と直交する軸線を回転中心とする図示上下一対の弁軸5と、弁軸5に保持された弁プラグ6とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an eccentric rotary valve as a control valve according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an eccentric rotary valve 1 includes a valve
弁本体2の流体流入側(図1の弁室4よりも図示左側)にはリテナー7とシートリング8とが設けられている。また、弁本体2の流体流入側と流体排出側(図1の弁室4よりも図示右側)にはフランジ部2a,2bが形成されており、このフランジ部2a,2bに配管等(図示せず)が接続される。流路3は実質的にリテナー7とシートリング8によって形成されている。さらに、これら弁室4、リテナー7、シートリング8の内壁面には、CDC(合成ダイヤモンドコーティング/Composite Diamond Coating)処理が施されている。
ここでのCDC処理とは、合成ダイヤモンド粒子をニッケル(Ni)基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理を意味する。
A
Here, the CDC treatment means a wear-resistant coating treatment in which synthetic diamond particles are electrically bonded together with a nickel (Ni) substrate.
弁軸5は、ここでは流路3を挟むように2本に分割されており、各一端が弁本体2を貫通して弁本体2又は図示を略する駆動部に保持されている。
弁プラグ6は、流路3の流入口を開閉する弁プラグ本体6aと、この弁プラグ本体6aを弁軸5に固定するための平面視略扇形状のフランジ6bとによって断面略コ字形状に形成されている。弁プラグ6の表面においてもCDC処理が施されている。
Here, the
The
上記の構成において、偏心形回転弁1では、弁プラグ6が流路3を開いているとき、弁本体2の流路3の内部を硬質の固体粒子を含んだ流体が流れる。
この際、流路3中の構成部品(弁室4、弁プラグ6、シートリング7、スリーブ8)の表面にCDC処理が施されていることにより、その表面平滑化並びに表面高硬度化を実現することができ、流体の通過に伴う構成部品の摩耗を防止することができる。
In the above configuration, in the eccentric rotary valve 1, when the
At this time, the surface of the components (the valve chamber 4, the
(実施の形態2)
図2は本発明の一実施形態に係る調節弁としてのアングル弁の要部の断面図である。
図2において、アングル弁11は、上流側配管(図示せず)が接続されると共に断面略L字状に連続する経路12を形成した弁本体13と、経路12の中途部に形成された弁室14に一部が臨むガイド15と、ガイド15と対向するように弁室14に一部が臨むケージ16と、ケージ16に保持されたシート17とを備えている。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of an angle valve as a control valve according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, an
弁本体13には、ガイド15と密着する駆動部ユニット18(一部のみ図示)が連結されている。また、ガイド15には、一端がこの駆動部ユニット18に支持され且つ弁室14内に臨む弁プラグ19が先端に設けられたバルブステム20が貫通している。また、弁本体13には、弁本体13の流体流入側(図2の弁室14よりも図示左側)と流体排出側(図2の弁室14よりも図示下側)には配管(図示せず)接続用のフランジ部13a,13bが形成されている。
一方、弁プラグ19とシート17の表面にはCDC処理が施されている。
The
On the other hand, the valve plug 19 and the surface of the
上記の構成において、アングル弁11では、弁プラグ19が流路12を開いているとき、弁本体13の流路12の内部を流体が流れる。
この際、流路12中の構成部品(弁プラグ19、シート17)の表面にCDC処理が施されていることにより、その表面平滑化並びに表面高硬度化を実現することができ、流体の通過に伴う構成部品の摩耗を防止することができる。
In the above configuration, in the
At this time, the surface of the component parts (
(実施の形態3)
図3は本発明の一実施形態に係る調節弁としての微小流量調節弁の要部の断面図である。
図3において、微小流量調節弁21は、図示左右に延び且つその中途部で図示上下にオーバーラップした状態で連通された流路22を備えた弁本体23と、流路22の上下にオーバーラップした部分を弁室24としてその弁室24を開閉する弁プラグ25と、弁室24を構成する流路22の上下に跨ると共に実質的に弁プラグ25により開閉されるオリフィス26とを備えている。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a micro flow rate control valve as a control valve according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the minute flow
また、弁本体23には、弁プラグ25を先端に設けたバルブステム27を駆動させる駆動部28が設けられている。
さらに、弁プラグ25とシート26の表面には、CDC処理が施されている。
Further, the
Further, CDC processing is performed on the surfaces of the
上記の構成において、微小流用調節弁21では、弁プラグ25が流路22を開いているとき、流路22の内部を流体が流れる。
この際、流路22中の構成部品(弁プラグ25、シート26)の表面にCDC処理が施されていることにより、その表面平滑化並びに表面高硬度化を実現することができ、流体の通過に伴う構成部品の摩耗を防止することができる。
In the configuration described above, in the micro
At this time, the surface of the component parts (
また、本発明の調節弁としたことにより、このような微小流量調整用の小型な弁プラグ25にはセラミック等の高硬度材料のものを用いることができなかったが、本発明のようにCDC処理を施したことにより、小型なものでありながら、耐摩耗性の高い弁プラグ構造とすることができる。
Further, since the control valve according to the present invention is used, a
ところで、上記各実施の形態では、調節弁として偏心型回転弁1、アングル弁11、微小流量調節弁21として開示したが、これら以外の調節弁への適用も可能であることは勿論である。また、これら各種調節弁において、流路中の構成部品全般の表面にCDC処理を施すことが可能であり、そのコーティング処理が不能な場合には、さらにそのCDCコーティングが不要な表面部分を覆うようにマスキング処理を施すことも可能である。
By the way, in each said embodiment, although it disclosed as the eccentric type | mold rotary valve 1, the
また、本発明の調節弁とすることにより、キャビテーションやフラッシング、例えば、弁内の縮流部で最大流速、最低圧力となり、ここでキャビティが発生し、その後流で圧壊して弁内表面部が物理的損傷を受けるような圧力受けても、CDCコーティングを施したことにより、摩耗することを防止することができる。 Further, by using the control valve of the present invention, cavitation and flushing, for example, the maximum flow velocity and the minimum pressure at the contracted flow portion in the valve, a cavity is generated here, and the internal surface portion of the valve is collapsed by the subsequent flow. Even when subjected to pressure that causes physical damage, wear can be prevented by applying the CDC coating.
さらに、金属部分へのCDCコーティングは、金属メッキと同様の取り扱いで金属部品表面に直接コーティング処理することが可能であり、その材料コスト並びに作業コストも従来の弁構造に用いられていた公知のセラミック部品と略同等のコストで済み、接合(例えば、銀ロー等)を不要としていることから、逆にコストダウンに貢献することができる。 Furthermore, the CDC coating on the metal part can be directly coated on the surface of the metal part in the same manner as the metal plating, and the material cost and work cost are also known ceramics used in the conventional valve structure. Since the cost is almost the same as that of the parts and the joining (for example, silver solder) is unnecessary, it can contribute to cost reduction.
1…調節弁
2…流路
3…弁本体
4…弁室
6…弁プラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
前記弁プラグの表面並びに前記流路の内壁面に合成ダイヤモンド粒子をニッケル基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理が施されていることを特徴とする調節弁。 Adjustment comprising: a valve body in which a flow path for fluid conveyance is formed; a valve chamber formed in the middle of the flow path from an upstream inlet to a downstream outlet; and a valve plug for opening and closing the valve chamber In the valve
A control valve characterized in that a wear-resistant coating treatment in which synthetic diamond particles are electrically bonded together with a nickel base is applied to the surface of the valve plug and the inner wall surface of the flow path.
2. The control valve according to claim 1, wherein in the wear-resistant coating treatment, a portion of the inner wall surface of the flow path that does not require coating treatment is covered by masking.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006153083A JP2007321883A (en) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Control valve |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010121735A (en) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Motoyama Eng Works Ltd | Valve |
EP3354946A4 (en) * | 2015-08-05 | 2019-04-03 | Kabushiki Kaisha Fujikin | Valve |
-
2006
- 2006-06-01 JP JP2006153083A patent/JP2007321883A/en active Pending
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