JP4270896B2

JP4270896B2 - Cylinder valve with excellent water hammer prevention function

Info

Publication number: JP4270896B2
Application number: JP2003025868A
Authority: JP
Inventors: 正司柴田; 誠五京角; 雅樹山本
Original assignee: Asahi Corp; Nippon Steel Corp; Spraying Systems Japan Co
Current assignee: Asahi Corp; Nippon Steel Corp; Spraying Systems Japan Co
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP2004239283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、油類などの流体を輸送する管路において流路を高頻度に開閉させるバルブとして用いられる、シリンダ形弁体を有する、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブに関するものである。
より具体的には、例えば、熱間圧延鋼板の冷却あるいはディスケーリングのために供給する高圧水などの高圧流体の供給制御を行う際に、高頻度にかつ急激に開閉動作させるシリンダバルブに係り、特に、供給配管途中に設けられて、配管内を流れる流体の流路を開閉する場合に、バルブに作用する流体の衝撃（水撃現象）を防止する機能を備えたシリンダバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシリンダバルブとしては、例えば、特許文献１において、図７に示すような構成のものが提案されている。このシリンダバルブは、上端に流体入口２０２が設けられた円筒状のバルブ本体２０１と、当該バルブ本体２０１の下流側に接続され且つその底部に流体出口２０８が形成された函状の弁座室２０５と、当該弁座室の内部の中央部分に配設され且つ環状のパッキン２１２がその上方部材２１０と下方部材２１１との間に装着された弁座２００と、前記バルブ本体２０１の内周に昇降自在に装着され、且つその中間部外周にピストン部分２１５が形成されたシリンダ形の弁体２１４とから構成され、弁体２１４の下端を弁座室２０５内の弁座２００の環状パッキン２１２に臨ませて配置して、弁体２１４の昇降動によって弁座室２０５内の流体流路を開閉するように構成したものである。
【０００３】
しかしながら、このようなシリンダバルブにおいて、シリンダ形弁体２１４で急速に閉止動作を行った場合、バルブ本体２０１に連結した配管中に流れている流体の持つ運動エネルギーも急激に停止されることになる。このような急激な速度変動は、急激な圧力変動に変換されて、大きな衝撃いわゆる水撃現象（ウオーターハンマー現象）を発生させ、弁体、配管、周辺機器に悪影響を与えるとともに円滑な弁開閉ができないという問題を発生させる懸念があり、このような現象を生じないように閉止速度を調整しなければならないという問題がある。
【０００４】
このような水撃現象の問題を解消するものとして、特許文献２においては、弁座に対してシリンダ形弁体を昇降動させて流体流路を開閉する特許文献１のような構造のシリンダバルブにおいて、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、弁座２００ａを円錐体の周面にその頂点から底部周縁にわたり波状の凹凸面を連続形成し、その凹部にボルトの通孔を穿ってなる上方部材２１０ａの周縁部と、倒円錐体の下方部材２１１の周縁部との間に、環状のパッキン２１２をその上面を露出させて装着し上方部材２１０ａの通孔から下方部材２１１のねじ孔にボルト２１３をねじ込んで環状のパッキン２１２を締め付け固定するようにしたシリンダバルブが開示されている。
この特許文献２に開示されるシリンダバルブでは、弁座２００ａの形状を波形にすることによって、流路面積と開度の関係を変化させ、バルブの解放から閉止作用において弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるに伴い流量減少を小さくして閉止することによって、シリンダ形弁体２１４ａを急速に閉止しても水撃現象を生じないようにしたものである。
【０００５】
しかし、この特許文献２に開示されるシリンダバルブは、特許文献３の中に記載されるように、上方部材２１０ａの下端外周面と弁体２１４ａの下端内周面との間隙が２段階に減少するように上方部材２１０ａの外周面を傾斜面に形成してバルブを解放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるに伴い流量減少割合を小さくして閉止することによって、シリンダ形弁体２１４ａを急速に閉止しても水撃現象が生じないように構成した、いわゆる２段階絞り形式のものである。このため、弁開度６〜１０％の範囲において、流量特性を示すＣＶ値（弁係数）が開度に比例して減少しない領域が発生することから、水撃現象の発生を確実に防止できない場合がある。
【０００６】
このような問題を解消するために、特許文献３においては、図９に示すように、特許文献２のような弁座３００の上方部材３１０の下端外周面３１０−１と、弁体３１４の下端内周面３１４Ａとの間隙が、３段階（例えばＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃）に減少するように、上方部材３１０の外周面を、例えば上方から第１ストレート面３１０Ａ₁、第１傾斜面３１０Ｂ₁および第２傾斜面３１０Ｂ₂、第２ストレート面に３１０Ａ₂を順次形成し、バルブを解放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるにつれて流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少とともにバルブが閉止されるようにして、シリンダ形弁体を急速に閉止しても水撃現象が生じないようにしたシリンダバルブが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
実公昭６２−４７７２号公報
【特許文献２】
実公昭６０−２３７７号公報
【特許文献３】
特開平１１−２３６９８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、鉄鋼の分野では、鋼板製造を行う熱間圧延工程で、熱間圧延された鋼板に対して、冷却媒体（例えば水）を（高圧）噴射し、長手方向あるいは幅方向に自在に冷却して、要求される性質を確保する工程があり、鋼板の種類によっては、冷却水の供給を行う場合に、冷却精度を確保するために急激（１秒未満）に流路を開閉することが求められる場合が少なくなく、この開閉動作が遅延すると要求された品質の鋼板の製造が不可能となる場合がある。
【０００９】
すなわち、熱間圧延工程の冷却水を供給する管路においては、要求されたタイミングで冷却水の供給管路を開閉する必要があり、要求に応じてシリンダ形弁体で急速に閉止動作を行った場合、バルブ本体に連結した配管中に流れている流体の流れも急激に停止され、この流体の急激な速度変動が急激な圧力変動に変換されて、大きな衝撃いわゆる水撃現象が発生しやすい状況下にある。そのため、配管に発生する衝撃も、かなりの頻度で発生することになり、配管を固定している配管サポートの脱落や配管を連結しているフランジ締結ボルトの緩みに繋がり、最終的には配管にき裂を生じさせるなどのトラブルを生じる場合がある。
さらに、き裂部からの鋼板上への水漏れ、あるいは配管のき裂トラブルにより圧延作業の中止を余儀なくされ、作業能率の低下を招くなどの悪影響も受けているのが実情であり、この水撃現象のないシリンダバルブが強く望まれていた。
【００１０】
しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されるようなシリンダバルブにおいては、（１）大きいシリンダ形弁体がバルブ本体の内面を摺動するように配置されており、流体にダストなどの微細物が混在している場合には、この摺動面に微細物が侵入して円滑な摺動が損なわれる懸念があること、（２）流体の漏れを防止するためのバルブ本体との間のシール構造が複雑でシール機能の維持管理の負荷が大きいこと、（３）シリンダ形弁体を摺動させるために大きい作動力が必要でバルブ全体が大きいものになること、（４）摺動面が損耗しやすく、損耗した場合の補修や交換が容易ではないことなどの問題があり、例えば、高圧流体を対象として、高頻度で且つ急激な開閉を必要とする場合には、充分に対応できないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、シリンダ形の弁体を用いるシリンダバルブにおいて、例えば、高圧流体を対象とし、流路を高頻度で且つ急激な開閉をしても、水撃現象（通常は、水を対象とした場合の現象であるが、ここでは他の流体を対象とした場合の同様の現象を総称して、単に「水撃現象」という。）を防止可能であり、上記特許文献１、２、３に開示されるシリンダバルブのような問題点を有利に解消可能な、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブを提供することを目的とする。
なお、弁開閉に伴う圧力変動（水撃現象）は、弁閉止に伴う圧力変動の方が弁開放に伴う圧力変動よりおおよそ一桁大きくなるのが通常であるため、水撃現象の制御については、弁閉止の際の水撃現象の制御を中心に検討されれば十分であることが多い。そのため、本明細書においても、弁閉止の際の水撃現象の防止を主体に説明しているが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するためになされたものであって、以下の（１）〜（５）を要旨とする。
（１）熱間圧延鋼板の冷却あるいはディスケーリングのために供給する流体を開閉動作するバルブにおいて、上流側に流体流入口２を設け、内空の筒状構造により流体を下流側に流通させる筒状ボディキャップ１と、上流側に凸の円錐状部材１０と下流側に凸の円錐状部材１１からなる弁座９をボディ 5 と同心に設けて外壁との間に環状の流体流通路１７を形成し、上流側に接続される前記筒状ボディキャップ１から受け入れた流体を下流側に設けた流体流出口８から排出するボディ５とで、流体を流通させる流路を形成するとともに、
外部配管との接続用に、前記ボディキャップ１には、上流側端部の前記流体流入口２の外周に上流側外部接続用フランジ３を設け、前記ボディ５には、下流側端部の前記流体流出口８の外周に下流側外部接続用フランジ７ｂを形成し、
さらに、前記ボディキャップ１と前記ボディ５との連結・固定用に、前記ボディキャップ１には、中間部外周にボディキャップ固定用フランジ４を形成し、前記ボディ５には、上流側開口に筒状部６を形成してその外周にボディ固定用フランジ７ａを設けて、該ボディキャップ固定用フランジ４と該ボディ固定用フランジ７ａとをボディキャップ連結環２０を介して連結・固定するシリンダバルブであって、
前記流体流通路１７の上流側には、前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周面の延長上にその外周面を有し、かつ開口幅が上流側より下流側に向けて減少するような五角形、三角形またはこれらに準ずる孔形状であって、バルブ軸と平行な中心線で対称となるような通孔Ａを周方向に複数有する筒状ケージ１６を、前記筒状ボディキャップ１の下流側端部と前記弁座９の上流側の円錐状部材１０の外周部とに嵌合・連結するように配設し、
該筒状ケージ１６の外周および前記筒状ボディキャップ１の外周と、ボディ５の前記上流側開口筒状部６の内周との間に、筒状ピストンプラグ１４を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に、かつその下流側の端部を前記弁座９の上流側円錐状部材１０の周縁部に配設された環状の弁座パッキン１２に臨ませて嵌挿し、
前記筒状ボディキャップ１の下流側の外周、前記ボディキャップ固定用フランジ４、前記ボディ固定用フランジ７ａ、および前記ボディキャップ連結環２０の間に形成されるピストン作動室１８内に、前記筒状ピストンプラグ１４と一体に形成された筒状ピストン１５を配設し、
該ピストン作動室１８内での流体圧による該筒状ピストン１５の往復動により、前記筒状ピストンプラグ１４をバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動させて、前記筒状ケージ１６の各通孔Ａを開閉するようにしたことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（２）（１）において、前記筒状ケージ１６の周方向に複数並設される前記通孔Ａは、形状や面積の異なる複数種の通孔が周方向に組み合わされて配設されるものであることを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（３）（１）または（２）において、前記筒状ピストンプラグ１４および／または前記筒状ピストン１５との摺動面となる、前記ボディ５の上流側開口筒状部６の内周面、前記筒状ボディキャップ１の外周面、前記筒状ケージ１６の外周面、および前記ボディキャップ連結環２０の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストン１５の摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して、該摺動面に耐摩耗性を付与したことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記筒状ピストンプラグ１４および／または前記筒状ピストン１５との摺動面となる、前記ボディ５の上流側開口筒状部６の内周面、前記筒状ボディキャップ１の外周面、前記筒状ケージ１６の外周面、および前記ボディキャップ連結環２０の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ１４および前記筒状ピストンの摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、シール材としてＸ状リングを装着したことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記筒状ピストンプラグ１４との摺動面となる、前記ボディ５の前記上流側開口筒状部６の内周面のうち、前記流体流通路１７とのバルブ閉時の最接近部に、シール材としてダストシールを装着したことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシリンダバルブの実施の形態を、図１〜図３に基づいて、具体的に説明する。
図１は弁が全開の状態を示し、図２は弁が全閉の状態を示す。また、図３は図１の筒状ケージ１６の周方向に並設された通孔Ａの形状と配置を示す展開説明図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は筒状ケージ１６の周方向に並設される通孔Ａの他の形状例を示す説明図で、矢印は流体が流れる方向を示す。
【００１４】
本発明によるシリンダバルブは、図１、図２に示すように、下流側端部に流体流出口８とその外周に外部配管との接続用のフランジ７ｂとを有し、上流側開口に筒状部６を形成してその外周に筒状ボディキャップ１との接続、固定用のボディ固定用フランジ７ａを設けたボディ５の中央部に、ボディ５の外壁との間に流体流通路１７を形成するように配設した弁座９が配設されており、この弁座９の周縁部の上流側に、五角形の通孔Ａ（図３参照）を周方向に複数並設した筒状ケージ１６が配設（ここでは、ボディ５に固定された筒状ボディキャップ１で押圧され弁座９に密に当接）されている。
この筒状ケージ１６の通孔Ａの形状は、図３に示すような形状の他に、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すような五角形に準ずる形状、同図（ｃ）に示すような三角形に準ずる形状などであり、これらの形状、サイズ、配置条件は、対象流体条件、流量（流速）条件、求められる開閉条件などに応じて、水撃現象を発生しない条件を満足するように選択されるものである。
【００１５】
この筒状ケージ１６の上流側端部には、上流側に流体流入口２を形成した筒状ボディキャップ１の下流側端部が嵌合・連結されている。筒状ボディキャップ１は、上流側に外部配管との接続用のフランジ３を有し、中間部にボディ５との接続、固定用のフランジ４を有するものであり、このボディキャップ固定用フランジ４が、一対のフランジ２０ａ、２０ｂを有するボディキャップ連結環２０を介して、ボディ５の上流側のボディ固定用フランジ７ａにボルト・ナット２１で締結・固定されている。
筒状ボディキャップ１のボディキャップ固定用フランジ４部より筒状ケージ１６側の外周および筒状ケージ１６の外周には、ピストン作動室１８内の筒状ピストン１５により作動する筒状ピストンプラグ１４がバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に嵌挿されており、この筒状ピストンプラグ１４の外周面はボディ５の上流側開口筒状部６の内周面とも摺動可能である。
【００１６】
この筒状ピストンプラグ１４は、上流側に筒状ピストン１５を一体的に形成したものであり、この筒状ピストン１５が上記の筒状のボディキャップ連結環２０の内周側のピストン作動室１８内で摺動し、往復動することによって、筒状ピストンプラグ１４は安定してバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能である。この筒状ピストンプラグ１４の往復動によって筒状ケージ１６の周方向に並設した複数の通孔Ａを同時に開閉するように構成されている。
【００１７】
図１、図２中の１２は、弁座９の上流側円錐部材１０の周縁部に設けられた環状パッキンであり、通孔Ａが全閉のとき、筒状ピストンプラグ１４の先端を密に当接するシール機能を有するものである。
また、図１、図２中の２２は、シール手段の好ましい実施の形態として摺動面に配設したＸ状リングで、図５（ａ）に示すような断面形状を有するものであり、軸線方向で１条または複数条装着される。また、図１、図２中の２３は、摺動面間への微細物（ダスト）の侵入を防止するための好ましい実施の形態として配設したリング状のダストシールで、図５（ｂ）に示すように外側部に小径のリング状リップ２３ｒを有する断面形状を有するものである。なお、図５（ａ）、（ｂ）中では、Ｘ状リング、ダストシールに隣接させて、公知のバックアップリング２６を配設した例が示されているが、このバックアップリング２６を用いない場合も本発明の範囲内である。
さらに、また、図１、図２には、好ましい実施の形態の例として、筒状ピストンプラグ１４の上流側の筒状ピストン１５にインジケータ２４を、また、ボディ上流側開口筒状部６ないしボディ固定用フランジ７ａ形成部に流体の漏れ検知プラグ２５を設置した例が示されている。
【００１８】
このように構成した本発明のシリンダバルブによる流体流路の開閉について以下に説明する。以下の説明中のＡ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄は、図３に示すように、通孔Ａのバルブ軸線方向の位置を表す。
流体流入口２から流入し、筒状ボディキャップ１内、ボディ５内の流体流通路１７を経て、流体流出口８から流出する流体の流路を、筒状ピストンプラグ１４の一定速度での閉止動作により閉止する場合は、図１で示すように解放位置にある筒状ピストンプラグ１４を、ピストン作動室１８の筒状ピストン１５の流体圧による作動により、弁座９側に移動させ、筒状ケージ１６の周方向に並設された通孔Ａを、開口幅が一定のＡ₁〜Ａ₂から開口幅が傾斜漸減するＡ₂〜Ａ₃、Ａ₃〜Ａ₄側に、すなわち下流側に連続的に遮蔽して行き、図２に示すように、その先端を弁座９の上流側円錐状部材１０の周縁部に配設された環状の弁座パッキン１２に密に当接・着座させ、バルブ内の流体流通路１７を全閉状態にすることができる。
【００１９】
この際、筒状ケージ１６の通孔Ａが五角形になっていることから、図６の開度−流量特性（Ｃｖ値）関係図に示すように、筒状ピストンプラグ１４による閉止の初期および中期段階では、バルブ内を流れる流体の流量は、Ａ₁〜Ａ₂で一定流量割合で減少して行き、Ａ₂〜Ａ₃〜Ａ₄までの閉止の最終段階では徐々にその流量減少割合が減少しながら全閉になることがわかる。すなわち、前述した五角形の孔の効果により、大きな水撃現象を生むことなく、全開流量から最終段階で完全閉止状態に移行するまで推移制御することが可能となる。
また、図２の全閉状態から筒状ピストンプラグ１４の一定速度での作動で図１の全開状態にする場合にも、本発明により大きな水撃現象を生じさせることなく、推移制御することができるが、同様の作用効果に基づくものであるため、ここではその説明を省略する。
【００２０】
本発明のシリンダバルブにおいては、上記特許文献３に開示のシリンダバルブと同様、バルブを解放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止状態に近づくにつれて流量減少割合を小さくすることで、緩やかな流量減少とともにバルブが閉止されるようにして、筒状ピストンプラグ１４（特許文献３のシリンダ形弁体に相当）を急激（急速）に閉止しても水撃現象が生じないようにする。その点では、本発明は、特許文献３に記載の発明と概念的には共通の効果を奏するものであるが、シリンダバルブ自体の構造が明らかに異なるものであり、構造の差異により、以下のような固有の効果も奏するものである。
【００２１】
（１）請求項１に記載の本発明では、筒状ピストンプラグ１４を流体が流通する流路の外に配設しているので、特許文献３に記載の発明のシリンダ形弁体３１４と比較して、
ａシール箇所も少なく単純で強固な安定構造にできる、
ｂ流体にダストなどの微細物が混在している場合でも摺動面に微細物が侵入して円滑な摺動が損なわれる懸念が少なく、シール機能の維持管理の負荷が小さい、
ｃまた、筒状ピストンプラグ１４の摺動が円滑にでき、その作動力も小さくできることから、バルブ全体の小型化も可能である、
などの効果を奏する。
（２）また、請求項１に記載の本発明では、ボディ５と筒状ボディキャップ１との固定を解除して、筒状ケージ１６を交換自在にすることができるので、例えば、筒状ピストンプラグ１や筒状ケージ１６の摺動面が損耗した場合などには、補修や交換が容易にできる。
（３）請求項２または請求項３に記載の本発明では、筒状ケージ１６の通孔Ａの形成条件（形状、サイズ、配置など）を、五角形、三角形もしくはこれらに準ずる孔形状とするか、または、形状や面積の異なる複数種の通孔を周方向に組み合わされて配設することとすることで、対象流体条件、流量（流速）条件、求められる開閉条件などに応じて、水撃現象を発生させない条件を容易に選択、調整することができる。
（４）請求項４に記載の本発明では、各部の摺動面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して耐摩耗性を付与しているので、摺動面の寿命を大幅に延長させることができる。なお、本発明では、炭化物サーメットとしては、特に限定するものではなく、公知のもの（例えば、特開２０００−１７６３号公報参照）を採用することができる。すなわち、例えば、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、Ｔａｃ、ＮｂＣ、ＷＣ、Ｂ₄Ｃ、ＳｉＣあるいはＣｒ₃Ｃ₂などの少なくとも１種以上からなる炭化物と、Ｎｉ、Ｃｏ、ＣｒあるいはＭｏなどの少なくとも１種以上からなる金属、合金を添加した炭化物サーメットを用いることができる。さらに言えば、ＷＣ系のサーメット（ＷＣ−ＮｉＣｒ、ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＷＣ−１７質量％Ｃｏ、ＷＣ−１０質量％Ｃｏ−４質量％Ｃｒなど）がその優れた耐摩耗性から、本発明の溶射被膜として好ましいものである。
（５）請求項５に記載の発明では、摺動面でのシール材として、シール性の良好なＸ状リング２２を用いることにより、充分なシール性を確保することができる。
（６）請求項６に記載の発明では、特に、微細物（ダスト）が混在した流体を対象とする場合に、摺動面の流体流通路１７との最接近部（入口）に、ダストシール２３を配置することにより、摺動面からの微細物の侵入を確実に阻止することが可能になる。
【００２２】
本発明のシリンダバルブを適用可能な流体としては、水、油などが主体であるが、薬剤その他の流体でも適用可能である。特に、腐食性がある流体に適用する場合には、流体に接触する部位をステンレス鋼などの耐食性に優れた材料で形成することが有効である。
筒状ピストンプラグ１４の作動には、流体圧を用いるが、この作動用流体としては、大きな力を安価に得られる空気、水、水と空気の混合体、油等を用いることができる。この中では、仮に漏れたり付着しても実害がない空気、水、水と空気の混合体がより好ましいものと言える。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によるシリンダバルブは、例えば五角形の開口面積が上流側より下流側で小さくなるような通孔Ａを周方向に複数並設した筒状ケージ１６を弁座９の周縁部に固定して、その外周に筒状ピストンプラグ１４を嵌挿して外部で摺動させることにより筒状ケージ１６の通孔Ａを開閉する構造を有するので、構造が単純、強固で整備も容易であり長期使用に耐えて低コストを実現しながら、バルブ、配管、周辺機器などに悪影響を与える水撃現象を確実に防止して円滑な開閉が可能である。さらには、流体の流路を高頻度で且つ急激に開閉する必要のある各種操業の安定確保を可能にするなどの効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例でのシリンダバルブ全開状態を示す断面説明図である。
【図２】本発明の実施例でのシリンダバルブ全閉状態を示す断面説明図である。
【図３】本発明の実施例での五角形の通孔を有する筒状ケージの展開説明図である。
【図４】本発明で筒状ケージに形成する通孔の他の形状例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例で用いたシール材の適用例を示す断面説明図であり、（ａ）図はＸ状リング、（ｂ）図はダストシールを示す。
【図６】本発明の実施例でのシリンダバルブを用いて流体流路を全開から全閉へ移行した場合の開度−流量特性の関係を示す説明図である。
【図７】従来のシリンダバルブの構造例を示す断面図である。
【図８】従来のシリンダバルブの他の構造例を、（ａ）図では断面説明図で示すものであり、（ｂ）図ではその弁座の構造例を平面説明図で示し、（ｃ）図ではその弁座の上方部材の構造例を立体説明図で示すものである。
【図９】従来のシリンダバルブのさらに他の構造例について、バルブ閉止状態の弁体先端部近傍を拡大して示す断面説明図である。
【符号の説明】
１筒状ボディキャップ２流体流入口
３上流側外部接続用フランジ４ボディキャップ固定用フランジ
５ボディ６ボディ上流側開口筒状部
７ａボディ固定用フランジ７ｂ下流側外部接続用フランジ
８流体流出口９弁座
１０弁座上流側部材１１弁座下流側部材
１２弁座パッキン１３締付ボルト
１４筒状ピストンプラグ１５筒状ピストン
１６筒状ケージ１７流体流通路
１８ピストン作動室２０ボディキャップ連結環
２０ａ、２０ｂフランジ２１ボルト・ナット
２２Ｘ状リング２３ダストシール
２４インジケータ２５漏れ検知プラグ
２６バックアップリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder valve that has a cylinder-shaped valve body that is used as a valve that frequently opens and closes a flow path in a pipeline that transports fluids such as water and oils, and that has an excellent water hammer prevention function. is there.
More specifically, for example, when performing supply control of high-pressure fluid such as high-pressure water supplied for cooling or descaling of a hot-rolled steel sheet, it relates to a cylinder valve that opens and closes frequently and rapidly, In particular, the present invention relates to a cylinder valve that is provided in the middle of a supply pipe and has a function of preventing an impact (water hammer phenomenon) of a fluid acting on the valve when opening and closing a fluid flow path that flows in the pipe.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of cylinder valve, for example, Patent Document 1 has proposed a configuration as shown in FIG. This cylinder valve includes a cylindrical valve body 201 having a fluid inlet 202 at the upper end, and a box-shaped valve seat chamber 205 connected to the downstream side of the valve body 201 and having a fluid outlet 208 formed at the bottom thereof. And a valve seat 200 disposed in the central portion inside the valve seat chamber and having an annular packing 212 mounted between the upper member 210 and the lower member 211, and ascending and descending to the inner periphery of the valve body 201 And a cylindrical valve body 214 having a piston portion 215 formed on the outer periphery of the intermediate portion. The lower end of the valve body 214 faces the annular packing 212 of the valve seat 200 in the valve seat chamber 205. The fluid flow path in the valve seat chamber 205 is opened and closed by moving the valve body 214 up and down.
[0003]
However, in such a cylinder valve, when the cylinder-type valve body 214 is rapidly closed, the kinetic energy of the fluid flowing in the pipe connected to the valve body 201 is also suddenly stopped. . Such sudden speed fluctuations are converted into sudden pressure fluctuations, causing a large impact, the so-called water hammer phenomenon (water hammer phenomenon), which adversely affects the valve body, piping, and peripheral devices, and allows smooth valve opening and closing. There is a concern that the problem that it cannot be performed, and there is a problem that the closing speed must be adjusted so that such a phenomenon does not occur.
[0004]
In order to solve the problem of such a water hammer phenomenon, in Patent Document 2, a cylinder valve having a structure as in Patent Document 1 that opens and closes a fluid flow path by moving a cylinder-type valve body up and down with respect to a valve seat. 8 (a) and 8 (b), the valve seat 200a is continuously formed with a corrugated uneven surface from the apex to the bottom periphery on the peripheral surface of the cone, and a through hole for a bolt is formed in the recess. An annular packing 212 is mounted between the peripheral edge of the upper member 210a and the peripheral edge of the lower member 211 of the inverted cone so that the upper surface is exposed, and the screw of the lower member 211 is inserted through the through hole of the upper member 210a. There is disclosed a cylinder valve in which a bolt 213 is screwed into a hole and an annular packing 212 is fastened and fixed.
In the cylinder valve disclosed in Patent Document 2, the relationship between the flow path area and the opening degree is changed by making the shape of the valve seat 200a into a waveform, and at the position where the valve opening degree is large in the closing operation from the opening of the valve. By increasing the flow rate reduction rate and decreasing the flow rate decrease as the valve is closed, the cylinder-type valve body 214a is closed so as not to cause a water hammer phenomenon.
[0005]
However, in the cylinder valve disclosed in Patent Document 2, as described in Patent Document 3, the gap between the lower end outer peripheral surface of the upper member 210a and the lower end inner peripheral surface of the valve body 214a is reduced in two stages. When the valve is opened from the open state to the closed state by forming the outer peripheral surface of the upper member 210a as an inclined surface, the flow rate reduction rate is increased at a position where the valve opening is large, and the flow rate reduction rate as the valve is closed. This is a so-called two-stage throttle type that is configured so that a water hammer phenomenon does not occur even when the cylinder-type valve body 214a is closed rapidly by closing the valve body with a small size. For this reason, in the range of 6 to 10% of the valve opening, a region where the CV value (valve coefficient) indicating the flow rate characteristic does not decrease in proportion to the opening occurs, so that the occurrence of the water hammer phenomenon cannot be reliably prevented. There is a case.
[0006]
In order to solve such a problem, in Patent Document 3, as shown in FIG. 9, the lower end outer peripheral surface 310-1 of the upper member 310 of the valve seat 300 and the lower end of the valve body 314 as in Patent Document 2 are used. The gap with the inner peripheral surface 314A has three stages (for example, S₁, S₂, S_Three), The outer peripheral surface of the upper member 310 is, for example, the first straight surface 310A from above.₁The first inclined surface 310B₁And the second inclined surface 310B₂, 310A on the second straight surface₂When the valve is changed from the open state to the closed state, the flow rate decrease rate is increased at a position where the valve opening is large, and the flow rate decrease rate is decreased as the valve is closed, and the valve is closed as the flow rate is gradually decreased. Thus, a cylinder valve has been proposed in which the water hammer phenomenon does not occur even when the cylinder-type valve body is rapidly closed.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 62-4772
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 60-2377
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-236981
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in the field of steel, in a hot rolling process in which steel sheets are manufactured, a cooling medium (for example, water) is sprayed (high pressure) on the hot-rolled steel sheets, and freely cooled in the longitudinal direction or the width direction. Depending on the type of steel sheet, when supplying cooling water, it is required to open and close the flow path suddenly (less than 1 second) to ensure cooling accuracy. In many cases, if the opening / closing operation is delayed, it may be impossible to manufacture a steel plate having the required quality.
[0009]
That is, in the pipe for supplying the cooling water in the hot rolling process, it is necessary to open and close the cooling water supply pipe at the required timing, and the cylinder valve body performs the closing operation rapidly according to the demand. In this case, the flow of the fluid flowing in the pipe connected to the valve body is also suddenly stopped, and the sudden speed fluctuation of the fluid is converted into the sudden pressure fluctuation, so that a large impact, so-called water hammer phenomenon is likely to occur. It is in the situation. As a result, impacts that occur in the piping are also generated at a considerable frequency, leading to dropout of the piping support that fixes the piping and loosening of the flange fastening bolts that connect the piping. Troubles such as cracks may occur.
In addition, the actual situation is that the rolling operation is forced to stop due to water leakage from the crack to the steel sheet or a crack in the pipe, leading to a reduction in work efficiency. There was a strong demand for a cylinder valve that does not have a shocking phenomenon.
[0010]
However, in the cylinder valves as disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, (1) a large cylinder type valve body is arranged so as to slide on the inner surface of the valve body, When dust or other fine materials are mixed, there is a concern that fine materials may enter the sliding surface and smooth sliding may be impaired. (2) Valve body to prevent fluid leakage (3) A large operating force is required to slide the cylinder type valve body, and the entire valve becomes large. (4 ) There is a problem that the sliding surface is easily worn, and it is not easy to repair or replace the worn surface. For example, when high-frequency fluids are subject to frequent opening and closing, I ca n’t respond enough There was a problem.
[0011]
Therefore, the present invention is a cylinder valve using a cylinder-type valve body, for example, for high-pressure fluid, and even if the flow path is frequently opened and closed rapidly, water hammer phenomenon (usually for water) However, here, the same phenomenon when other fluids are targeted can be generically referred to as “water hammer phenomenon”), and the above-mentioned Patent Documents 1, 2 and 2 can be prevented. An object of the present invention is to provide a cylinder valve excellent in a water hammer phenomenon preventing function that can advantageously solve the problems such as the cylinder valve disclosed in FIG.
Note that the pressure fluctuation (water hammer phenomenon) that accompanies the opening and closing of the valve is usually about one order of magnitude greater than the pressure fluctuation that accompanies the valve opening. It is often sufficient to focus on the control of the water hammer phenomenon when the valve is closed. Therefore, in this specification, the description mainly focuses on prevention of a water hammer phenomenon when the valve is closed, but the present invention is not limited to this.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been made in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and includes the following (1) to (1) to(5)Is the gist.
(1)In a valve that opens and closes fluid supplied for cooling or descaling of hot-rolled steel sheets,A fluid inlet 2 is provided on the upstream side, and a cylindrical body cap 1 that circulates fluid downstream by an internal cylindrical structure, a conical member 10 that is convex on the upstream side, and a conical member 11 that is convex on the downstream side. The valve seat 9 consisting ofbody Five And concentricBetween the outer wallAnnularA fluid flow passage 17 is formed, and a flow path is formed through which the fluid is circulated with the body 5 that discharges the fluid received from the cylindrical body cap 1 connected to the upstream side from the fluid outlet 8 provided on the downstream side. And
  For connection with an external pipe, the body cap 1 is provided with an upstream external connection flange 3 on the outer periphery of the fluid inlet 2 at the upstream end, and the body 5 has the downstream end at the downstream end. Forming a downstream external connection flange 7b on the outer periphery of the fluid outlet 8,
  Further, for connecting / fixing the body cap 1 and the body 5, a body cap fixing flange 4 is formed on the outer periphery of the intermediate portion of the body cap 1. A cylinder valve that forms a shape portion 6 and is provided with a body fixing flange 7a on the outer periphery thereof, and connects and fixes the body cap fixing flange 4 and the body fixing flange 7a via a body cap connecting ring 20. There,
  An upstream surface of the fluid flow passage 17 has an outer peripheral surface on an extension of the downstream outer peripheral surface of the cylindrical body cap 1, and the opening width decreases from the upstream side toward the downstream side.A pentagon, triangle, or similar hole shape that is symmetrical about a center line parallel to the valve axisThe cylindrical cage 16 having a plurality of through holes A in the circumferential direction is fitted and connected to the downstream end of the cylindrical body cap 1 and the outer peripheral portion of the conical member 10 upstream of the valve seat 9. Arranged in
  Between the outer periphery of the cylindrical cage 16 and the outer periphery of the cylindrical body cap 1 and the inner periphery of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5, a cylindrical piston plug 14 is placed in a direction parallel to the valve axis. Slidably and reciprocatingly, and the downstream end thereof is fitted into the annular valve seat packing 12 disposed on the peripheral edge of the upstream conical member 10 of the valve seat 9,
  In the piston working chamber 18 formed between the outer periphery on the downstream side of the cylindrical body cap 1, the body cap fixing flange 4, the body fixing flange 7a, and the body cap connecting ring 20, the cylindrical shape is formed. A cylindrical piston 15 formed integrally with the piston plug 14 is disposed;
By reciprocating the cylindrical piston 15 due to fluid pressure in the piston working chamber 18, the cylindrical piston plug 14 is slid and reciprocated in a direction parallel to the valve axis, thereby each of the cylindrical cages 16 being reciprocated. A cylinder valve excellent in water hammer prevention function, characterized in that the through hole A is opened and closed.
(2)  In (1), a plurality of the through holes A arranged in the circumferential direction of the cylindrical cage 16 are arranged by combining a plurality of types of through holes having different shapes and areas in the circumferential direction. A cylinder valve with excellent water hammer prevention function.
(3)  (1)Or (2)In the above, the inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5, the outer peripheral surface of the cylindrical body cap 1, which becomes a sliding surface with the cylindrical piston plug 14 and / or the cylindrical piston 15, One or more of the outer peripheral surface of the cylindrical cage 16, the inner peripheral surface of the body cap coupling ring 20, and the sliding surfaces of the cylindrical piston plug 14 and the cylindrical piston 15. A cylinder valve excellent in water hammer prevention function, characterized by forming a spray coating of carbide cermet composed of carbide-based dispersed particles and a metal matrix, and imparting wear resistance to the sliding surface .
(4)  (1) ~(3)In any one of the above, the cylindrical piston plug 14 and / or the inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5 that becomes a sliding surface with the cylindrical piston 15, the cylindrical body cap 1 One or two or more of an outer peripheral surface, an outer peripheral surface of the cylindrical cage 16, an inner peripheral surface of the body cap coupling ring 20, and sliding surfaces of the cylindrical piston plug 14 and the cylindrical piston. A cylinder valve with an excellent water hammer prevention function, characterized by mounting an X-shaped ring as a sealing material on the surface.
(5) (1) ~(4)Of the inner circumferential surface of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5 that is a sliding surface with the cylindrical piston plug 14 when the valve with the fluid flow passage 17 is closed. A cylinder valve with an excellent water hammer prevention function, characterized in that a dust seal is attached as a sealing material to the approaching part.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a cylinder valve of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a state in which the valve is fully open, and FIG. 2 shows a state in which the valve is fully closed. 3 is a development explanatory view showing the shape and arrangement of the through holes A arranged in the circumferential direction of the cylindrical cage 16 of FIG. 1, and FIGS. 4A, 4B, and 4C are cylindrical cages. It is explanatory drawing which shows the other example of a shape of the through-hole A arranged in parallel with the 16 circumferential directions, and an arrow shows the direction through which a fluid flows.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylinder valve according to the present invention has a fluid outlet 8 at the downstream end and a flange 7b for connection to an external pipe at the outer periphery thereof, and has a cylindrical shape at the upstream opening. A fluid flow passage 17 is formed between the outer wall of the body 5 at the center of the body 5 provided with a flange 7a for connecting and fixing the cylindrical body cap 1 on the outer periphery of the portion 6 A cylindrical cage 16 in which a plurality of pentagonal through holes A (see FIG. 3) are arranged in the circumferential direction on the upstream side of the peripheral edge of the valve seat 9 is arranged. Is arranged (here, pressed by the cylindrical body cap 1 fixed to the body 5 and closely contacts the valve seat 9).
The shape of the through hole A of the cylindrical cage 16 is, for example, a shape similar to a pentagon as shown in FIGS. 4A and 4B, as shown in FIG. The shape, size, and arrangement conditions are similar to the triangular shape, and so on, according to the target fluid conditions, flow rate (flow velocity) conditions, required switching conditions, etc. Is selected.
[0015]
The downstream end of the cylindrical body cap 1 having the fluid inlet 2 formed on the upstream side is fitted and connected to the upstream end of the cylindrical cage 16. The cylindrical body cap 1 has a flange 3 for connection to an external pipe on the upstream side, and has a flange 4 for connection and fixing to the body 5 at an intermediate portion. This body cap fixing flange 4 However, the bolts and nuts 21 are fastened and fixed to the body fixing flange 7a on the upstream side of the body 5 through the body cap connecting ring 20 having a pair of flanges 20a and 20b.
A cylindrical piston plug 14 that is operated by a cylindrical piston 15 in a piston operating chamber 18 is provided on the outer periphery of the cylindrical cage 16 and the outer periphery of the cylindrical cage 16 from the body cap fixing flange 4 of the cylindrical body cap 1. The cylindrical piston plug 14 is slidably inserted in a direction parallel to the valve axis, and the outer peripheral surface of the cylindrical piston plug 14 can also slide with the inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion 6 of the body 5. .
[0016]
The cylindrical piston plug 14 is formed by integrally forming a cylindrical piston 15 on the upstream side, and the cylindrical piston 15 is a piston working chamber 18 on the inner peripheral side of the cylindrical body cap coupling ring 20. The cylindrical piston plug 14 can be slid and reciprocated in a direction parallel to the valve axis by stably sliding and reciprocating. A plurality of through holes A arranged in the circumferential direction of the cylindrical cage 16 are opened and closed simultaneously by the reciprocating movement of the cylindrical piston plug 14.
[0017]
1 and 2 is an annular packing provided at the peripheral edge of the upstream conical member 10 of the valve seat 9. When the through hole A is fully closed, the tip of the cylindrical piston plug 14 is tightly closed. It has a sealing function to abut.
1 and 2 is an X-shaped ring disposed on the sliding surface as a preferred embodiment of the sealing means, which has a cross-sectional shape as shown in FIG. One or more lines are attached in the direction. 1 and 2 is a ring-shaped dust seal disposed as a preferred embodiment for preventing the entry of fine objects (dust) between the sliding surfaces. As shown, it has a cross-sectional shape having a small-diameter ring-shaped lip 23r on the outer side. In FIGS. 5A and 5B, an example in which a known backup ring 26 is disposed adjacent to the X-shaped ring and the dust seal is shown. However, the backup ring 26 may not be used. It is within the scope of the present invention.
Further, in FIGS. 1 and 2, as an example of a preferred embodiment, an indicator 24 is provided on the cylindrical piston 15 upstream of the cylindrical piston plug 14, and the body upstream opening cylindrical portion 6 to the body. An example in which a fluid leakage detection plug 25 is installed in the fixing flange 7a forming portion is shown.
[0018]
The opening and closing of the fluid flow path by the thus configured cylinder valve of the present invention will be described below. A in the following explanation₁, A₂, A_Three, A_FourRepresents the position of the through hole A in the valve axial direction, as shown in FIG.
The flow path of the fluid flowing in from the fluid inlet 2 and flowing out from the fluid outlet 8 through the fluid flow passage 17 in the cylindrical body cap 1 and the body 5 is closed at a constant speed of the cylindrical piston plug 14. In the case of closing by operation, as shown in FIG. 1, the cylindrical piston plug 14 in the release position is moved to the valve seat 9 side by the operation of the cylindrical piston 15 in the piston working chamber 18 by the fluid pressure, and is cylindrical. A through-hole A arranged in the circumferential direction of the cage 16 has a constant opening width A.₁~ A₂The opening width gradually decreases from A₂~ A_Three, A_Three~ A_FourAs shown in FIG. 2, the front end of the valve is continuously shielded on the side, that is, on the downstream side, and the tip thereof is attached to the annular valve seat packing 12 disposed on the peripheral edge of the upstream conical member 10 of the valve seat 9. The fluid flow path 17 in the valve can be fully closed by abutting and seating closely.
[0019]
At this time, since the through hole A of the cylindrical cage 16 has a pentagonal shape, as shown in the relationship between the opening degree and the flow rate characteristic (Cv value) in FIG. In the stage, the flow rate of the fluid flowing in the valve is A₁~ A₂Decrease at a constant flow rate at A₂~ A_Three~ A_FourIt can be seen that in the final stage of closing until, the flow rate reduction rate gradually decreases and becomes fully closed. That is, by the effect of the pentagonal hole described above, transition control can be performed from the fully open flow rate to the fully closed state at the final stage without causing a large water hammer phenomenon.
Further, even when the cylindrical piston plug 14 is operated at a constant speed from the fully closed state of FIG. 2 to the fully opened state of FIG. 1, the transition control can be performed without causing a large water hammer phenomenon by the present invention. However, the description is omitted here because it is based on the same effect.
[0020]
In the cylinder valve of the present invention, like the cylinder valve disclosed in Patent Document 3, when the valve is changed from the released state to the closed state, the flow rate reduction rate is increased at a position where the valve opening is large, and the closed state is approached. As the flow rate decrease ratio is reduced, the valve is closed with a gradual decrease in flow rate, and the cylindrical piston plug 14 (corresponding to the cylinder type valve body of Patent Document 3) is rapidly (rapidly) closed. Also prevent the water hammer phenomenon. In that respect, the present invention conceptually has the same effect as the invention described in Patent Document 3, but the structure of the cylinder valve itself is clearly different. Such a unique effect is also exhibited.
[0021]
(1) In the present invention described in claim 1, since the cylindrical piston plug 14 is disposed outside the flow path through which the fluid flows, it is compared with the cylinder type valve body 314 of the invention described in Patent Document 3. do it,
a Simple and strong stable structure with few seal points.
b Even when fine substances such as dust are mixed in the fluid, there is little concern that fine objects will enter the sliding surface and smooth sliding will be impaired, and the load of maintenance and management of the sealing function is small.
c Since the cylindrical piston plug 14 can be slid smoothly and its operating force can be reduced, the entire valve can be downsized.
There are effects such as.
(2) Further, in the present invention described in claim 1, since the fixation between the body 5 and the cylindrical body cap 1 can be released and the cylindrical cage 16 can be exchanged, for example, a cylindrical piston When the sliding surface of the plug 1 or the cylindrical cage 16 is worn out, it can be easily repaired or replaced.
(3) In the present invention described in claim 2 or claim 3, is the formation condition (shape, size, arrangement, etc.) of the through hole A of the cylindrical cage 16 set to a pentagon, a triangle, or a hole shape equivalent thereto? Or, by arranging multiple types of through-holes with different shapes and areas in combination in the circumferential direction, water hammer according to the target fluid conditions, flow rate (flow velocity) conditions, required switching conditions, etc. Conditions that do not cause a phenomenon can be easily selected and adjusted.
(4) In the present invention as set forth in claim 4, since a sprayed coating of carbide cermet composed of carbide-based dispersed particles and a metal matrix is formed on the sliding surfaces of the respective parts, wear resistance is imparted. The life of the sliding surface can be greatly extended. In the present invention, the carbide cermet is not particularly limited, and a known carbide cermet can be adopted (for example, see JP-A-2000-1763). That is, for example, TiC, ZrC, HfC, VC, Tac, NbC, WC, B_FourC, SiC or Cr_ThreeC₂Carbide cermets to which at least one type of carbide such as Ni, Co, Cr, or Mo, and at least one type of metal or alloy is added can be used. Furthermore, WC-based cermets (WC-NiCr, WC-12 mass% Co, WC-17 mass% Co, WC-10 mass% Co-4 mass% Cr, etc.) It is preferable as the thermal spray coating of the invention.
(5) In the invention according to claim 5, a sufficient sealing property can be secured by using the X-shaped ring 22 having a good sealing property as the sealing material on the sliding surface.
(6) In the invention described in claim 6, particularly when a fluid in which fine objects (dust) are mixed is targeted, the dust seal 23 is provided at the closest portion (inlet) with the fluid flow passage 17 on the sliding surface. By arranging the, it becomes possible to reliably prevent entry of fine objects from the sliding surface.
[0022]
The fluid to which the cylinder valve of the present invention can be applied is mainly water, oil, etc., but it can also be applied to other fluids such as drugs. In particular, when applied to a fluid having corrosive properties, it is effective to form a portion in contact with the fluid with a material having excellent corrosion resistance such as stainless steel.
For the operation of the cylindrical piston plug 14, fluid pressure is used. As this working fluid, air, water, a mixture of water and air, oil, or the like that can obtain a large force at low cost can be used. Among these, it can be said that air, water, and a mixture of water and air, which do not cause any harm even if leaked or adhered, are more preferable.
[0023]
【The invention's effect】
In the cylinder valve according to the present invention, for example, a cylindrical cage 16 having a plurality of through holes A arranged in the circumferential direction so that the opening area of a pentagon is smaller on the downstream side than the upstream side is fixed to the peripheral portion of the valve seat 9, Since the cylindrical piston plug 14 is fitted on the outer periphery and slid externally, the through hole A of the cylindrical cage 16 is opened and closed, so that the structure is simple, strong, easy to maintain, and can withstand long-term use. It is possible to smoothly open and close by reliably preventing the water hammer phenomenon that adversely affects valves, piping, peripheral devices, etc. while realizing low cost. Furthermore, the present invention has an effect of making it possible to ensure the stability of various operations that require frequent and rapid opening and closing of the fluid flow path.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing a fully opened cylinder valve in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a fully closed state of a cylinder valve in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a development explanatory view of a cylindrical cage having a pentagonal through hole in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing another shape example of the through hole formed in the cylindrical cage in the present invention.
5A and 5B are cross-sectional explanatory views showing an application example of a sealing material used in an embodiment of the present invention, in which FIG. 5A shows an X-shaped ring, and FIG. 5B shows a dust seal.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the opening degree and the flow rate characteristic when the fluid flow path is shifted from fully open to fully closed using the cylinder valve in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional cylinder valve.
FIG. 8 shows another structural example of a conventional cylinder valve in a sectional explanatory view in FIG. (A), FIG. 8 (b) shows a structural example of the valve seat in a plan explanatory view, and (c) In the figure, a structural example of the upper member of the valve seat is shown in a three-dimensional explanatory view.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing, in an enlarged manner, the vicinity of the front end of a valve body in a valve closed state in still another structural example of a conventional cylinder valve.
[Explanation of symbols]
1 Cylindrical body cap 2 Fluid inlet
3 Upstream external connection flange 4 Body cap fixing flange
5 Body 6 Body upstream opening cylindrical part
7a Flange for body fixing 7b Downstream external connection flange
8 Fluid outlet 9 Valve seat
10 Valve seat upstream side member 11 Valve seat downstream side member
12 Valve seat packing 13 Tightening bolt
14 Cylindrical piston plug 15 Cylindrical piston
16 Cylindrical cage 17 Fluid flow passage
18 Piston working chamber 20 Body cap coupling ring
20a, 20b Flange 21 Bolt / Nut
22 X-shaped ring 23 Dust seal
24 Indicator 25 Leakage detection plug
26 Backup ring

Claims

熱間圧延鋼板の冷却あるいはディスケーリングのために供給する流体を開閉動作するバルブにおいて、上流側に流体流入口（２）を設け、内空の筒状構造により流体を下流側に流通させる筒状ボディキャップ（１）と、上流側に凸の円錐状部材（１０）と下流側に凸の円錐状部材（１１）からなる弁座９をボディ（５）と同心に設けて外壁との間に環状の流体流通路（１７）を形成し、上流側に接続される前記筒状ボディキャップ（１）から受け入れた流体を下流側に設けた流体流出口（８）から排出するボディ（５）とで、流体を流通させる流路を形成するとともに、
外部配管との接続用に、前記ボディキャップ（１）には、上流側端部の前記流体流入口（２）の外周に上流側外部接続用フランジ（３）を設け、前記ボディ（５）には、下流側端部の前記流体流出口（８）の外周に下流側外部接続用フランジ（７ｂ）を形成し、
さらに、前記ボディキャップ（１）と前記ボディ（５）との連結・固定用に、前記ボディキャップ（１）には、中間部外周にボディキャップ固定用フランジ（４）を形成し、前記ボディ（５）には、上流側開口に筒状部（６）を形成してその外周にボディ固定用フランジ（７ａ）を設けて、該ボディキャップ固定用フランジ（４）と該ボディ固定用フランジ（７ａ）とをボディキャップ連結環（２０）を介して連結・固定するシリンダバルブであって、
前記流体流通路（１７）の上流側には、前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周面の延長上にその外周面を有し、かつ開口幅が上流側より下流側に向けて減少するような五角形、三角形またはこれらに準ずる孔形状であって、バルブ軸と平行な中心線で対称となるような通孔（Ａ）を周方向に複数有する筒状ケージ（１６）を、前記筒状ボディキャップ（１）の下流側端部と前記弁座（９）の上流側の円錐状部材（１０）の外周部とに嵌合・連結するように配設し、
該筒状ケージ（１６）の外周および前記筒状ボディキャップ（１）の外周と、ボディ（５）の前記上流側開口筒状部（６）の内周との間に、筒状ピストンプラグ（１４）を、バルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動可能に、かつその下流側の端部を前記弁座（９）の上流側円錐状部材（１０）の周縁部に配設された環状の弁座パッキン（１２）に臨ませて嵌挿し、
前記筒状ボディキャップ（１）の下流側の外周、前記ボディキャップ固定用フランジ（４）、前記ボディ固定用フランジ（７ａ）、および前記ボディキャップ連結環（２０）の間に形成されるピストン作動室（１８）内に、前記筒状ピストンプラグ（１４）と一体に形成された筒状ピストン（１５）を配設し、
該ピストン作動室（１８）内での流体圧による該筒状ピストン（１５）の往復動により、前記筒状ピストンプラグ（１４）をバルブ軸線と平行な方向に摺動・往復動させて、前記筒状ケージ（１６）の各通孔（Ａ）を開閉するようにしたことを特徴とする、水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。 In a valve that opens and closes a fluid supplied for cooling or descaling of a hot-rolled steel sheet, a cylinder is provided with a fluid inlet (2) on the upstream side, and fluid is circulated downstream by an internal cylindrical structure. A valve seat 9 comprising a body cap (1), a conical member (10) convex on the upstream side and a conical member (11) convex on the downstream side is provided concentrically with the body (5), and between the outer wall A body (5) that forms an annular fluid flow passage (17) and discharges fluid received from the cylindrical body cap (1) connected to the upstream side from a fluid outlet (8) provided on the downstream side; In addition to forming a flow path for fluid flow,
For connection with external piping, the body cap (1) is provided with an upstream external connection flange (3) on the outer periphery of the fluid inlet (2) at the upstream end, and the body (5) Forming a downstream external connection flange (7b) on the outer periphery of the fluid outlet (8) at the downstream end,
Further, for connecting and fixing the body cap (1) and the body (5), a body cap fixing flange (4) is formed on the outer periphery of the intermediate portion of the body cap (1), and the body ( 5), a cylindrical portion (6) is formed in the upstream opening, and a body fixing flange (7a) is provided on the outer periphery thereof, and the body cap fixing flange (4) and the body fixing flange (7a) are provided. ) With a body cap connecting ring (20),
The upstream side of the fluid flow passage (17) has an outer peripheral surface on the extension of the outer peripheral surface on the downstream side of the cylindrical body cap (1), and the opening width is directed from the upstream side toward the downstream side. A cylindrical cage (16) having a plurality of through-holes (A) in the circumferential direction that are pentagonal, triangular, or a hole shape similar to these, and that are symmetrical about a center line parallel to the valve axis. Arranged so as to be fitted and connected to the downstream end portion of the cylindrical body cap (1) and the outer peripheral portion of the conical member (10) on the upstream side of the valve seat (9);
Between the outer periphery of the cylindrical cage (16) and the outer periphery of the cylindrical body cap (1) and the inner periphery of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), a cylindrical piston plug ( 14) is slidable and reciprocable in a direction parallel to the valve axis, and its downstream end is disposed on the peripheral edge of the upstream conical member (10) of the valve seat (9). Insert it into the annular valve seat packing (12),
Piston operation formed between the outer periphery on the downstream side of the cylindrical body cap (1), the body cap fixing flange (4), the body fixing flange (7a), and the body cap connecting ring (20). A cylindrical piston (15) formed integrally with the cylindrical piston plug (14) is disposed in the chamber (18),
By reciprocating the cylindrical piston (15) due to fluid pressure in the piston working chamber (18), the cylindrical piston plug (14) is slid and reciprocated in a direction parallel to the valve axis. A cylinder valve having an excellent water hammer prevention function, wherein each through hole (A) of the cylindrical cage (16) is opened and closed.

前記筒状ケージ（１６）の周方向に複数並設される前記通孔（Ａ）は、形状や面積の異なる複数種の通孔が周方向に組み合わされて配設されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。 The plurality of through holes (A) arranged side by side in the circumferential direction of the cylindrical cage (16) are arranged by combining a plurality of types of through holes having different shapes and areas in the circumferential direction. The cylinder valve excellent in the water hammer phenomenon prevention function according to claim 1 characterized by the above-mentioned.

前記筒状ピストンプラグ（１４）および／または前記筒状ピストン（１５）との摺動面となる、前記ボディ（５）の上流側開口筒状部（６）の内周面、前記筒状ボディキャップ（１）の外周面、前記筒状ケージ（１６）の外周面、および前記ボディキャップ連結環（２０）の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ（１４）および前記筒状ピストン（１５）の摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、それぞれ、炭化物系分散粒子と金属マトリックスとからなる炭化物サーメットの溶射被膜を形成して、該摺動面に耐摩耗性を付与したことを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。The inner peripheral surface of the upstream opening tubular portion (6) of the body (5), which serves as a sliding surface with the tubular piston plug (14) and / or the tubular piston (15), the tubular body The outer peripheral surface of the cap (1), the outer peripheral surface of the cylindrical cage (16), the inner peripheral surface of the body cap connecting ring (20), the cylindrical piston plug (14), and the cylindrical piston (15) A spray coating of carbide cermet composed of carbide-based dispersed particles and a metal matrix was formed on one or two or more of the sliding surfaces, respectively, to impart wear resistance to the sliding surfaces. The cylinder valve excellent in the water hammer phenomenon preventing function according to any one of claims 1 and 2 .

前記筒状ピストンプラグ（１４）および／または前記筒状ピストン（１５）との摺動面となる、前記ボディ（５）の上流側開口筒状部（６）の内周面、前記筒状ボディキャップ（１）の外周面、前記筒状ケージ（１６）の外周面、および前記ボディキャップ連結環（２０）の内周面、ならびに前記筒状ピストンプラグ（１４）および前記筒状ピストンの摺動面のうちの一つまたは二つ以上の面に、シール材としてＸ状リングを装着したことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。The inner peripheral surface of the upstream opening tubular portion (6) of the body (5), which serves as a sliding surface with the tubular piston plug (14) and / or the tubular piston (15), the tubular body The outer peripheral surface of the cap (1), the outer peripheral surface of the cylindrical cage (16), the inner peripheral surface of the body cap connecting ring (20), and the sliding of the cylindrical piston plug (14) and the cylindrical piston. The water hammer phenomenon preventing function according to any one of claims 1 to 3, wherein an X-shaped ring is mounted as a sealing material on one or more of the surfaces. Excellent cylinder valve.

前記筒状ピストンプラグ（１４）との摺動面となる、前記ボディ（５）の前記上流側開口筒状部（６）の内周面のうち、前記流体流通路（１７）とのバルブ閉時の最接近部に、シール材としてダストシールを装着したことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の水撃現象防止機能に優れたシリンダバルブ。Of the inner peripheral surface of the upstream opening cylindrical portion (6) of the body (5), which serves as a sliding surface with the cylindrical piston plug (14), the valve is closed with the fluid flow passage (17). The cylinder valve excellent in the water hammer phenomenon preventing function according to any one of claims 1 to 4, wherein a dust seal is attached as a sealant to the closest part at the time.