JPH01105074A - Ceramics made valve and valve device - Google Patents
Ceramics made valve and valve deviceInfo
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Abstract
Description
Ｘ」五旦旬
（産業上の利用分野］
本発明は、主要部分の材質をセラミックス製にしたバル
ブと、そのバルブを使用した管路のバルブ装置に関する
。
［従来の技術］
酸、アルカリそのほかの腐食性の液体や、摩耗をひきお
こしやすいスラリーの搬送機器を構成するバルブとして
は、従来は各種ステンレス鋼ヤ超硬合金を材料にしたも
のや、それにテフロンなどを組み合わせたものが使用さ
れて来た。 ところが、バルブの構造に金属どうしのす
り合わせ面が存在すると、スラッジがそこ入りこんで金
属面にカジリが生じることが避は難く、またテフロン等
は耐熱性に限界があるし、それが金真と摺動する場合は
、耐摩耗性に不安がある。
そこで、フッ素樹脂などが耐えられない高温や、メンテ
ナンスフリーを要求される苛酷な条件下で使用できるバ
ルブとして、主要部分をセラミックス材料でつくったボ
ールバルブが普及しつつある。
現在実用されているセラミックス製ボールバルブは、セ
ラミックス製のボールを、その両側からセラミックス製
のシートをそなえ、やはりセラミックスでつくったソケ
ットで挟み、これをフランジとボルト・ナツトで締付け
たものである。
このような構成のバルブは、組立てに手間を要するうえ
に、ボルト・ナツトを強く締めすぎるとボールが摺動し
にくくなり、スムーズなバルブ操作ができないことがあ
る。 これは、ボールとシートの間にゴムや樹脂製のパ
ツキンを入れれば防げるが、これらのパツキンは摩耗し
やすく、高温そのほかの苛酷な条件下では使用できない
。
部品製作の面からみると、セラミックスの加工は回能が
伴うから、ボールバルブの場合は、ボールもシートも球
面仕上げの精度には限界があるし、精度の高いものをつ
くろうとすれば、それに応じてコストも高くなる。
゛The present invention relates to a valve whose main parts are made of ceramic, and a valve device for a pipeline using the valve. [Prior art] Acids, alkalis, and other Valves that make up equipment for transporting corrosive liquids and slurries that tend to cause wear have traditionally been made of various stainless steels, cemented carbide, or combinations of materials such as Teflon. However, if there are metal fitting surfaces in the valve structure, it is inevitable that sludge will get in there and cause galling on the metal surfaces, and Teflon and other materials have a limited heat resistance. When sliding, there are concerns about wear resistance.Therefore, the main parts of the valve were made of ceramic material so that it can be used in high temperatures that fluororesins cannot withstand, and in harsh conditions that require maintenance-free operation. Ball valves are becoming more popular. Ceramic ball valves currently in use consist of a ceramic ball with ceramic seats on both sides, which are sandwiched between sockets also made of ceramic, which are then connected to flanges and bolts. A valve with this type of structure requires time and effort to assemble, and if the bolts and nuts are tightened too tightly, the ball may become difficult to slide, making it difficult to operate the valve smoothly. This can be prevented by inserting a rubber or resin gasket between the ball and the seat, but these gaskets are prone to wear and cannot be used under high temperatures or other harsh conditions. Since machining requires a lot of machining, there is a limit to the accuracy of the spherical finish of both the ball and the seat in the case of ball valves, and if you try to make something with high precision, the cost will increase accordingly.
゛
このようなわけで、セラミックスの利点を生かし、製作
容易でコストが低く、かつ耐久性のよいセラミックス製
バルブの出現が要求されていた。
本発明の第一の目的は、こうした要望にこたえたバルブ
を提供することにある。
また、バルブはときにメンテナンスのため管路から取り
外す必要が生じ、その着脱を、なるべく簡単に行なうこ
とが望ましい。 とくに、周囲に飛散したり作業者にか
かったりすることを避けるべき有害な物質を取扱う管路
のバルブにおいて、この要望が強い。
本発明の第二の目的は、このような要望にこたえた管路
のバルブ装置を提供することにある。
及服五璽滅For this reason, there has been a demand for a ceramic valve that takes advantage of the advantages of ceramics, is easy to manufacture, low in cost, and has good durability. The first object of the present invention is to provide a valve that meets these demands. Further, it is sometimes necessary to remove the valve from the pipe for maintenance, and it is desirable to make the installation and removal as easy as possible. This demand is particularly strong for valves in pipelines that handle hazardous substances that should be avoided from scattering into the surrounding area or hitting workers. A second object of the present invention is to provide a valve device for a pipeline that meets these demands. The five punishments
本発明のセラミックス製バルブは、第１図ないし第５図
に示すように、外形が逆円錐台形であって流体通過孔１
１を有するコッゲ１と、このコック１を収容する内面形
状をもち、外形がほぼ逆円錐台形であって流体通過孔２
１を有し、孔が開口する部分の外面がテーパをもった平
面２２であるシート２とからなるセラミックス製のバル
ブ本体を、このバルブ本体に対応する内面形状をもち、
流体通過孔３１を有する金属製のバルブボックス３に収
容し、コック１を駆動するステム５とともに金属製のボ
ンネット４を一体化してなり、バルブボックス３とバル
ブ本体との間を金属リング６でシールし、そしてステム
５とボンネット４との間にバネ７をおいて、コック１を
バルブシート２のシート面に押しつけるように構成した
ことを特徴とする。
コックとシート面のテーパ角度およびバルブ本体とバル
ブボックスのテーパ角度は、同一であっても異なっても
よいが、いずれも１．５〜３０”の範囲からえらぶ。
この角度が小さすぎると、コックやバルブ本体がシート
およびバルブボックスの中に押しやられる傾向があり、
゛パルプの回転に支障をきたす。 一方、この角度が大
きすぎれば、流体の力によりコックやバルブ本体全部が
ステム側に押しやられる傾向があり、漏れる危険が生じ
る。 通常、２〜１５°の範囲が適当でのる。
コックの表面とシート面の粗さは、０．０１〜１０μ７
１１１１．ＲＺｌとくに０．２〜２μＴｒｔＲ７の範囲
とするのが好ましい。
コックおよびシートに使用するセラミックスは、アルミ
ナＡ、ｌ！２０３やジルコニアＺｒＯ２のような酸化物
であっても、炭化ケイ素ＳｉＣや窒化ケイ素Ｓｉ ３Ｎ
４のような非酸化物であってもよい。
本体を金属で製作し、表面にセラミックスをコーティン
グした複合材も使用できる。
気密保持用の金属リングには、八〇 、 ＡＤ 。
Ｐｔ、Ｉｎ、Ｐｂなとの、軟くて耐食性のある金属の、
中実または中空のリング、またはＴｉおよびその合金や
ステンレスの中空リングを使用するとよい。 ｍ製の中
空リングに上記の軟い金属を被覆したものを使用してよ
いことはいうまでもない。
本発明のバルブは従来のものと同様な取り扱いができる
ように、セラミックス部分をバルブボックスに収容しで
ある。 バルブボックスは、適宜の金属材料で構成する
。 用途によるが、通常はステンレス鋼が適当であろう
。
本発明の管路のバルブ装置は、第８図に示すような、バ
ルブボックスにフランジを設けず、配管と接続する両面
をテーパのある平面としたもの、すなわち外形が逆円錐
台形であって流体通過孔１１を有するコック１と、この
コック１を収容する内面形状をもち、外形がほぼ逆円錐
台形であって流体通過孔２１を有し、孔が開口する部分
の外面がテーパをもった平面２２であるシート２とから
なるセラミックス製のバルブ本体を、このバルブ本体に
対応する内面形状と流体通過孔３１を右し、孔が開口す
る部分の外面がテーパをもった平面３２である金属製の
バルブボックス３に収容し、コック１を駆動するステム
５とともに金属製のボンネット４を一体化してなり、バ
ルブボックス３とバルブ本体との間を金属リング６でシ
ールし、そしてステム５とボンネット４との間にバネ７
をおいて、コック１をバルブシート２のシート面に押し
つけるように構成したセラミックス製バルブを、第９図
に示すような、流体の流路に設けた接続ボックス８であ
って上記バルブボックスのテーパ面３２に対応するテー
パの内面８１を有する接続ボックスに着脱可能にとりつ
けてなる。
［作 用］
テーパ面を利用したコックとシートは、金属で製作した
場合は摺動部に潤滑剤を与えるか、シートにフッ素樹脂
などを使用するといった”対策をとらない限り、滑らか
な回転は望めないのに対し、本発明のバルブにおけるよ
うに、コックとシートをセラミックスで製作すれば、素
・材自身のもつ高い摺動性により、容易に回転できる。
セラミックスの摺動性は、ある限度まではその表面が粗
いほどよいが、面の粗さが大きくなると気密保持が難し
くなるので、適切な表面仕上げの程度をえらぶ必要があ
る。 前記したように、１駆動面の粗さをｏ、ｏｉ〜１
０μＴｒＬＲ２、好ましくは０．２〜′２μＴｒＬＲＺ
の範囲にしたのは、このような観点によるものである。
また摺動面に円周方向の溝を設けると、コックの回転
の円滑さを確保する上で、大いに役立つ。
シート２とバルブボックス３との間の気密は、金属リン
グ６の使用より確実である。
バルブの大きさ、ラインを流れる流体の物性、温度や圧
力などの条件を考慮に入れて、テーパ角度とバネのコッ
ク押圧力を選択することにより、洩れがなく、かつ円滑
に操作できるバルブが１ｑられる。
本発明の管路のバルブ装置は、バルブを接続ボックスに
上から挿入するだけで、管路への取り付けができ、上へ
持ち上げるだけで管路からの取り外しができる。
このようにして、管路にくみこまれたバルブの交換が容
易になり、遠隔操作も可能である。 これは、外部に漏
れては危険な有害な物質を含む流体、たとえば放射性物
質を含むものを輸送する配管に適用すると有利である。
及服塁盈】
本発明のセラミックス製バルブは、部品点数が少なく、
組み立てや修理が容易である。 コックとシートとの摺
り合わせをテーパ面としたから、これまでのセラミック
ス製ボールバルブに比べ、セラミックス部品の製作が容
易であり、洩れのないものを低コストで提供できる。
本発明のバルブは、潤滑剤やゴム、樹脂製のパツキン類
を使用していないから、耐熱性、耐食性、耐摩耗性など
の、セラミックスの特性を生かすことができる。
従来のセラミックス製のバルブは、過度に締め付けると
円滑な操作ができなくなる危険があったが、本発明のバ
ルブは原理的に適度の力しか加わらない構造であるため
、バルブ組立時の不良品発生率が低減できることはもと
より、修理時のトラブルを未然に防止することができる
。 一方、締め付は不足による漏洩のおそれはない。
本発明の管路のバルブ装置は、配管との接続をフランジ
によらず接続ボックスとのテーパ面どうしの接合によっ
たから、接続ボックスの上方からの出入という単純な作
業で、バルブが交換ができる。 従ってロボットなどを
用いた遠隔操作によりこれを実施することが可能となり
、外部に漏れては危険な有害物質を含む流体の輸送に関
して、本発明のセラミックス製バルブの利点を発揮させ
ることができる。As shown in FIGS. 1 to 5, the ceramic valve of the present invention has an inverted truncated conical outer shape and has a fluid passage hole 1.
1 and an inner surface that accommodates the cock 1, the outer shape is approximately an inverted truncated cone, and a fluid passage hole 2.
1 and a sheet 2 whose outer surface is a tapered flat surface 22 where the hole opens;
It is housed in a metal valve box 3 having a fluid passage hole 31, and a metal bonnet 4 is integrated with a stem 5 that drives the cock 1, and a metal ring 6 seals between the valve box 3 and the valve body. A spring 7 is placed between the stem 5 and the bonnet 4, and the cock 1 is pressed against the seat surface of the valve seat 2. The taper angle between the cock and the seat surface and the taper angle between the valve body and the valve box may be the same or different, but are all selected from the range of 1.5 to 30''.
If this angle is too small, the cock or valve body will tend to be forced into the seat and valve box.
゛It interferes with the rotation of the pulp. On the other hand, if this angle is too large, the force of the fluid tends to push the entire cock and valve body toward the stem, creating a risk of leakage. Usually, a range of 2 to 15 degrees is suitable. The roughness of the cock surface and seat surface is 0.01~10μ7
1111. RZl is particularly preferably in the range of 0.2 to 2 μTrtR7. The ceramics used for the cock and seat are alumina A, l! Even if it is an oxide such as 203 or zirconia ZrO2, silicon carbide SiC or silicon nitride Si 3N
It may also be a non-oxide such as 4. A composite material in which the main body is made of metal and the surface is coated with ceramics can also be used. 80, AD for the metal ring for airtightness. Soft and corrosion-resistant metals such as Pt, In, and Pb,
It is preferable to use a solid or hollow ring, or a hollow ring made of Ti and its alloys or stainless steel. Needless to say, a hollow ring made of M and coated with the above-mentioned soft metal may be used. The valve of the present invention has a ceramic part housed in a valve box so that it can be handled in the same manner as conventional valves. The valve box is made of a suitable metal material. Depending on the application, stainless steel will usually be suitable. The pipeline valve device of the present invention, as shown in FIG. A cock 1 having a passage hole 11, and an inner surface that accommodates the cock 1, has an approximately inverted truncated cone shape, has a fluid passage hole 21, and has a tapered outer surface where the hole opens. A valve body made of ceramics consisting of a seat 2 which is 22, with an inner surface shape corresponding to the valve body and a fluid passage hole 31, and a metal valve body whose outer surface where the hole opens is a tapered flat surface 32. A metal bonnet 4 is integrated with a stem 5 that is housed in a valve box 3 and drives the cock 1, and a metal ring 6 seals between the valve box 3 and the valve body. Spring 7 between
A ceramic valve configured to press the cock 1 against the seat surface of the valve seat 2 is connected to a connection box 8 provided in a fluid flow path as shown in FIG. It is detachably attached to a connection box having a tapered inner surface 81 corresponding to the surface 32. [Function] If cocks and seats that utilize tapered surfaces are made of metal, they will not rotate smoothly unless measures are taken, such as applying lubricant to the sliding parts or using fluororesin for the seat. On the other hand, if the cock and seat are made of ceramics as in the valve of the present invention, they can be rotated easily due to the high sliding properties of the material itself.The sliding properties of ceramics are limited to a certain limit. The rougher the surface, the better, but as the roughness of the surface increases, it becomes difficult to maintain airtightness, so it is necessary to select an appropriate degree of surface finish.As mentioned above, the roughness of one driving surface is o, oi~1
0μTrLR2, preferably 0.2~'2μTrLRZ
This range was chosen based on this perspective. Also, providing a circumferential groove on the sliding surface is very helpful in ensuring smooth rotation of the cock. Airtightness between the seat 2 and the valve box 3 is more reliable than using the metal ring 6. By selecting the taper angle and spring cock pressure taking into account the size of the valve, the physical properties of the fluid flowing through the line, and conditions such as temperature and pressure, we can create a valve that does not leak and can be operated smoothly. It will be done. The conduit valve device of the present invention can be attached to the conduit by simply inserting the valve into the connection box from above, and can be removed from the conduit by simply lifting it upward. In this way, the valves built into the pipes can be easily replaced and remotely controlled. This is advantageous when applied to piping that transports fluids containing harmful substances that are dangerous if leaked to the outside, such as those containing radioactive substances. The ceramic valve of the present invention has a small number of parts, and
Easy to assemble and repair. Because the taper surface is used for the sliding contact between the cock and the seat, it is easier to manufacture ceramic parts than conventional ceramic ball valves, and leak-free products can be provided at low cost. Since the valve of the present invention does not use lubricants, rubber, or resin packings, it can take advantage of the characteristics of ceramics, such as heat resistance, corrosion resistance, and abrasion resistance. Conventional ceramic valves run the risk of not being able to operate smoothly if they are over-tightened, but the valve of the present invention is designed so that only a moderate amount of force can be applied in principle, so there is no possibility of defective products when assembling the valve. Not only can the rate be reduced, but also troubles during repairs can be prevented. On the other hand, there is no risk of leakage due to insufficient tightening. Since the pipe valve device of the present invention connects the pipe to the connection box by joining the tapered surfaces of the connection box, the valve can be replaced by a simple operation of entering and exiting from the top of the connection box. . Therefore, this can be carried out by remote control using a robot or the like, and the advantages of the ceramic valve of the present invention can be exhibited with respect to the transportation of fluids containing harmful substances that are dangerous if leaked to the outside.
第１図は、本発明のセラミックス製バルブの基本的な構
成を示す縦断面図である。
第２図ないし第４図は、本発明のバルブを構成するコッ
クを示すものであって、第２図は上面図、第３図は正面
図、第４図は側面図である。
第５図ないし第７図は、同じく本発明のバルブを構成す
るシートを示すものであって、第５図は上面図、第６図
は正面図、第７図は側面図である。
第８図および第９図は、本発明のパルブ装置の構成を示
すものであって、第８図は本発明のセラミックスバルブ
の別の例の第１図と同様な縦断面図であり、第９図は、
第８図のバルブを配管と接続するために管路に設けた接
続ボックスの縦断面図である。
１・・・コック １１・・・流体通過孔２・
・・シート
２１・・・流体通過孔 ２２・・・テーパ面３・・・
バルブボックス
３１・・・流体通過孔 ３２・・・テーパ面４・・・
ボンネット
５・・・ステム
６・・・金属リング
７・・・バ ネFIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the basic structure of the ceramic bulb of the present invention. 2 to 4 show a cock constituting the valve of the present invention, in which FIG. 2 is a top view, FIG. 3 is a front view, and FIG. 4 is a side view. 5 to 7 similarly show the seat constituting the valve of the present invention, in which FIG. 5 is a top view, FIG. 6 is a front view, and FIG. 7 is a side view. 8 and 9 show the configuration of the valve device of the present invention, FIG. 8 is a longitudinal sectional view similar to FIG. 1 of another example of the ceramic valve of the present invention, and FIG. Figure 9 is
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a connection box provided in a conduit for connecting the valve of FIG. 8 to a conduit; 1... Cock 11... Fluid passage hole 2.
... Sheet 21 ... Fluid passage hole 22 ... Tapered surface 3 ...
Valve box 31...Fluid passage hole 32...Tapered surface 4...
Bonnet 5...Stem 6...Metal ring 7...Spring
Claims (2)
るコック１と、このコック１を収容する内面形状をもち
、外形がほぼ逆円錐台形であって流体通過孔２１を有し
、孔が開口する部分の外面がテーパをもつた平面２２で
あるシート２とからなるセラミックス製のバルブ本体を
、このバルブ本体に対応する内面形状をもち、流体通過
孔３１を有する金属製のバルブボックス３に収容し、コ
ック１を駆動するステム５とともに金属製のボンネツト
４を一体化してなり、バルブボックス３とバルブ本体と
の間を金属リング６でシールし、そしてステム５とボン
ネツト４との間にバネ７をおいて、コック１をバルブシ
ート２のシート面に押しつけるように構成したことを特
徴とするセラミックス製バルブ。(1) A cock 1 having an outer shape of an inverted truncated cone and having a fluid passage hole 11; an inner surface that accommodates the cock 1; an outer shape of an approximately inverted truncated cone and having a fluid passage hole 21; A valve body made of ceramics and comprising a sheet 2 whose outer surface is a flat surface 22 with a tapered opening is placed in a valve box 3 made of metal and having an inner surface shape corresponding to the valve body and having a fluid passage hole 31. A metal bonnet 4 is integrated with a stem 5 that is housed in the valve body and drives the cock 1. A metal ring 6 seals between the valve box 3 and the valve body, and a metal ring 6 is provided between the stem 5 and the bonnet 4. A ceramic valve characterized in that a spring 7 is provided so that a cock 1 is pressed against a seat surface of a valve seat 2.
るコック１と、このコック１を収容する内面形状をもち
、外形がほぼ逆円錐台形であつて流体通過孔２１を有し
、孔が開口する部分の外面がテーパをもった平面２２で
あるシート２とからなるセラミックス製のバルブ本体を
、このバルブ本体に対応する内面形状と流体通過孔３１
を有し、孔が開口する部分の外面がテーパをもつた平面
３２である金属製のバルブボックス３に収容し、コック
１を駆動するステム５とともに金属製のボンネツト４を
一体化してなり、バルブボックス３とバルブ本体との間
を金属リング６でシールし、そしてステム５とボンネツ
ト４との間にバネ７をおいて、コック１をバルブシート
２のシート面に押しつけるように構成したセラミックス
製バルブを、流体の流路に設けた接続ボックス８であつ
て上記バルブボックスのテーパ面３２に対応するテーパ
の内面８１を有する接続ボックスに着脱可能にとりつけ
てなる管路のバルブ装置。(2) A cock 1 having an outer shape of an inverted truncated cone and having a fluid passage hole 11; an inner surface that accommodates the cock 1; an outer shape of an approximately inverted truncated cone and having a fluid passage hole 21; A valve body made of ceramics is made of a sheet 2 whose outer surface is a flat surface 22 with a tapered opening, and an inner surface shape corresponding to the valve body and a fluid passage hole 31
The valve box 3 is housed in a metal valve box 3 whose outer surface is a tapered flat surface 32 where the hole opens, and a metal bonnet 4 is integrated with a stem 5 that drives the cock 1. A ceramic valve configured such that a metal ring 6 seals between the box 3 and the valve body, and a spring 7 is placed between the stem 5 and the bonnet 4 to press the cock 1 against the seat surface of the valve seat 2. A valve device for a conduit, which is removably attached to a connection box 8 provided in a fluid flow path and having a tapered inner surface 81 corresponding to the tapered surface 32 of the valve box.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26058887A JPH01105074A (en) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Ceramics made valve and valve device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26058887A JPH01105074A (en) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Ceramics made valve and valve device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105074A true JPH01105074A (en) | 1989-04-21 |
Family
ID=17350032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26058887A Pending JPH01105074A (en) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Ceramics made valve and valve device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01105074A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008011814A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-31 | Tingyu Liu | A sealing structure of a conic valve |
| CN103195940A (en) * | 2013-04-08 | 2013-07-10 | 步志俊 | Ceramic rotary cone valve |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP26058887A patent/JPH01105074A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008011814A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-31 | Tingyu Liu | A sealing structure of a conic valve |
| CN103195940A (en) * | 2013-04-08 | 2013-07-10 | 步志俊 | Ceramic rotary cone valve |
| CN103195940B (en) * | 2013-04-08 | 2016-01-13 | 步志俊 | A kind of ceramic rotary cone valve |
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