JPH0791555A

JPH0791555A - 高温度用水冷式ちょう形弁

Info

Publication number: JPH0791555A
Application number: JP5260396A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Jitsumatsu; 嘉浩實松; Yukimasa Tanaka; 幸政田中; Koji Wada; 康次和田; Toshiro Kato; 敏郎加藤; Isao Matsuo; 功松尾
Original assignee: NISHI NIPPON SEKKEI KOGYO KK; Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: NISHI NIPPON SEKKEI KOGYO KK; Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高温ガス用に使用する強水冷式の
ちょう形弁を提供する。【構成】水冷式ちょう形弁において、弁板２と弁板３
の間を仕切り板５で仕切り冷却水の流路を形成するに当
たり、該弁板２と仕切板３を連続的に接合することによ
り内圧に対し強くし、冷却水の流速を上げ熱伝達率の向
上、不純物の堆積防止を計り、且つ弁板を薄くすること
により弁板に発生する熱応力を低減した強冷却構造の弁
であり、且つ仕切板５を弁外周に沿うように配設し順次
内側へと多層に流路を形成し冷却水を通水することによ
り、弁全体の冷却水の温度変化による温度分布の偏りを
なくすことにより高温度用のガスダクトに使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温ガスダクトに使用
する水冷式ちょう形弁の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダクトに使用するちょう形弁は一般的に
鋳物製または鋼板製である。また流体が高温度になると
素材の耐熱強度上冷却なしでは使用できず、弁軸及び弁
体を水冷して使用する場合がある。弁軸、弁体を水冷し
て使用する場合、弁体内に仕切り板を設置して水路を構
成する。

【０００３】弁体内に仕切り板を設置する例として下記
の公報に開示されたものがある。例えば実開昭５５−１
８５９５号公報、実開昭５８−１９４２３号公報に示さ
れているようなちょう形弁がある。この技術の特徴は弁
体の２枚の平板の間を弁軸から周方向に向かって設置下
仕切板を溶接で断続的に接合したもので、平板使用によ
る構造の簡素化と仕切板によるダクト内流体による風圧
すなわち弁体に作用する外圧に対する弁体強度の向上を
図っている。

【０００４】また特開昭６３−１７５６１４号公報には
水冷式のちょう形弁が開示されている。この技術の特徴
は中空体の弁板内に仕切り板を組み立てられた状態で溶
接固定せずに封入し、中空体内でフリーの状態で設置す
ることにより冷却水を弁体内にまんべんなく流し、かつ
熱膨張を拘束しない構造としている。冷却水は弁軸の一
方から入り弁軸の途中に設けられた２個の穴よりそれぞ
れ弁軸にほぼ直角で弁板の周方向に向かって流れ、また
周方向から弁軸方向へと順次蛇行し弁軸の他方向の途中
に設けられた２個の穴より弁軸のもう一方より流出す
る。

【０００５】また他の例として中空体の弁体内の片方の
弁板に弁体内側よりすみ肉溶接で取り付けられた仕切板
がもう片方の弁板に直角に接し、外側より部分的に栓溶
接にて取り付けられた水冷式ちょう形弁がある。冷却水
の通水方法は基本的に上記特開昭６３−１７５６１４号
公報と略同じである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記ちょう形弁を高温
ガスを扱うダクトに使用する場合次の問題点を有する。（イ）弁体を鋳物で制作する場合、弁板の使用には温度
限界があり、高温度で使用する場合水令する必要があ
る。この場合鋳物の製法上仕切板にて水路を構成した水
冷式の弁体を制作することは極めて難しい。またかりに
制作できたとしても弁体の制作可能な最小厚さに限界が
あり弁体を薄くすることができない。このことは弁板の
冷却水に接する表面とガスに接する表面との温度差が大
きくなり弁板に発生する熱応力が大きくなるので高温度
用の使用では問題となる。

【０００７】（ロ）弁体を前記、実開昭５５−１８５９
５号公報、及び実開昭５８−１９４２３号公報等の方法
の鋼板製溶接構造で制作する場合、鋳物と同じく高温度
での使用には強度上限界がありガス温度が高くなると水
冷なしでは使用できない。

【０００８】（ハ）また、特開昭６３−１７５６１４号
公報の水冷式のちょう形弁を採用する場合、子細に点検
すると仕切板と弁板の間に隙間が発生し冷却水が短絡流
通し各部にまんべんなく冷却水が流れず、コーナー部等
に水の停滞部が発生するとともに冷却水内の不純物が堆
積し伝熱阻害を起こす可能性がある。

【０００９】また、仕切板と弁体が接合されていないた
め、冷却水の通過流速を上げることによる背圧上昇に対
し強度的に弱い構造である。従って、流速アップによる
熱伝達率の向上を計れず、高熱負荷用に使用できない。
また、強度上の問題より弁板の厚さを薄くすることがで
きず、弁板の冷却水に接する表面とガスに接する表面と
の温度差が大きくなり弁体に発生する熱応力が大きくな
る。

【００１０】また、冷却水の流れが弁軸側の一方の端か
ら弁軸に略直角に外周に向かって流れ、外周部にて弁軸
側に方向変換し軸方向へと順次流れるため、冷却水の方
向変換点が弁先端部に位置する。このため弁先端部に冷
却水の停滞部が発生しやすく、かつ仕切板も弁軸から弁
外周方向に配置される。尚、弁外周は高温ガスが直接衝
突し、かつ弁ケーシングとの隙間でガス流速が急激に上
昇するため熱負荷が最も高い部位である。この熱負荷が
最も高い弁外周部に上述の如く構造的な不連続点が発生
し、応力集中しやすい構造となる。

【００１１】さらに、冷却水は吸熱により温度が上昇す
るため、冷却水温度は冷却水の入り側で低く出側に向か
って高くなる。このため、上記冷却水の流れ順序のため
冷却水による弁板の温度が冷却水の入側の弁軸側で低
く、出側の弁軸側で高くなり弁板の平面において温度の
不均一が生じ面変形、熱応力が発生する。

【００１２】（ニ）すなわち、従来の水冷式ちょう形弁
の場合、使用温度域にも限界があり、強度上から採用可
能な口径にも限界があった。本発明はこれらの問題を一
掃することを目的としてなされたものであう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、高温ガスダク
トに使用する水冷式ちょう形弁であって、弁板と弁板の
間を仕切り板で仕切り該弁板と仕切り板を連続的に接合
し、流路を形成するに当たって、弁板の外周に沿うよう
に仕切り板を配設し順次内側へと多層に流路を形成し、
かつ中空の弁軸内を二分し弁軸の一方から略中心部へ通
じ弁軸に沿って弁板の外周へ外周を経て他方の弁軸部で
折り返し順次内側へと通じ略中心部へ戻り二分された他
方の弁軸内を経て外部へ至る流路を形成することによっ
て上記課題を解決した。

【００１４】

【作用】この発明のちょう形弁は冷却水を弁体の外周よ
り内側へ向かって順次通すことにより、熱負荷の最も高
い弁外周側を給水の第１流路として流し弁外周において
弁体の温度を略均一とし、順次内側に向かって徐々に水
温が高くなる。このため弁板の温度が弁の周方向で均一
となり、弁板全体において略均一の温度バランスとする
ことができる。また、仕切板と弁体を溶接にて連続的に
接合することにより、冷却水の背圧にに対し強度を保て
るようにし、冷却水の流速を上げることによる熱伝達の
向上を計れ強冷却構造とすることができる。

【００１５】また、背圧に対し強く、弁体の厚さを薄く
することができるため弁体の冷却水と接する表面温度
と、ガスと接する表面温度との温度差を低くすることが
できるため、弁体に発生する熱応力を低くすることがで
きる。また、仕切板を弁体の両サイドから同じ溶接方法
で、溶接量も同じになるために溶接時における熱歪みを
最小とすることができる。

【００１６】

【実施例】次に実施例により発明の特徴を具体的に説明
する。図１は本発明によるちょう形弁の弁体の断面図を
示す。１はちょう形弁のケーシング、２、３は弁板、４
は弁周縁板、５は仕切板を示す。弁の中央には、弁軸
６、７が設けられており、弁軸６、７の内部は冷却水の
給水・排水の通路を形成しており、弁軸６と７は仕切壁
１０により仕切られている。また、仕切板５は、弁の中
央より弁軸６に沿って弁板の外周方向に向かい弁板の外
周沿って略半周し弁軸７の手前で折り返し、順次弁の略
中央部迄配置されている。

【００１７】図２は図１のちょう形弁をＡ−Ａ線で切っ
た断面図である。弁板２、３には仕切板５の形状に沿っ
て開口１１が設けられている。仕切板５は弁板２、３に
設けられた開口１１に嵌み込まれ、弁板の外周から溶接
にて連続的に接合され内圧に対し強い構造とし、かつ冷
却水が短絡流通しない構造としている。

【００１８】尚、弁板２、３は弁板の冷却水に接する表
面温度とガスに接する表面温度との差を極力小さくする
ため弁板の厚さを６〜９ｍｍと薄くしている。冷却水は
弁軸６の端部より弁軸６に給水され弁軸６の中央部に設
けられた２つの開口部８から弁体側に通水され、弁体６
に沿って弁板の外周方向にそれぞれ流れ、弁の外周に沿
って弁軸７までほぼ半周し順次矢印の方向で弁中央部ま
で流れ、弁軸７に設けられた開口９より弁軸７に流れ、
弁軸７の端部より排出される。図における矢印は冷却水
の流れる順序を示す。

【００１９】尚、冷却水は冷却性能の確保及び不純物の
堆積を防止するために１．０ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓの流速に
て通水している。具体的な実施例として本発明による水
冷式ちょう形弁を製鋼工場の１５００℃の高温ガスを扱
う直径１９１０ｍｍの排ガスダクトの流量調整用に採用
し充分な性能を発揮している。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の水冷式ちょ
う形弁により、１．仕切板と弁板を完全に溶接接合することにより内圧
に対して強い構造とすることができ、これにより下記の
効果がある。イ．冷却水が仕切板と弁板の隙間を短絡することがなく
弁全体にまんべんなく通水することができ、冷却水の停
滞部や冷却水内の不純物の堆積がなくなり安定した伝熱
状態を得ることができる。ロ．冷却水の流速を速くすることができ、熱伝達率を大
きくすることが可能となり、冷却性能が向上する。ハ．弁板を薄くすることができこのため弁板の冷却水と
接する側の表面温度と、ガスに接する側の表面温度の差
が小さくでき、弁板に発生する熱応力を小さくすること
ができる。

【００２１】２．仕切板を弁板の両側から同じ溶接方法
で、かつ同じ溶接量で接合するため、溶接による変形を
抑制することができ、変形矯正作業を少なくし制作精度
の高いちょう形弁を制作することができる。

【００２２】３．上記により従来の水冷式ちょう形弁に
比べ、より高温度の流体を扱うダクトに使用でき、かつ
制作精度の高い、信頼性の高いちょう形弁を制作するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水冷式ちょう形弁の弁体の断面図
を示す。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。

【符号の説明】

１ケーシング２，３弁板４弁周縁板５仕切板６，７弁軸８，９開口１０仕切壁１１開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中幸政福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者和田康次福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者加藤敏郎福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者松尾功福岡県北九州市小倉北区中井口８番３号西日本設計工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温ガスダクトに使用する水冷式ちょう形
弁であって、弁板と弁板の間を仕切り板で仕切り該弁板
と仕切り板を連続的に接合し、流路を形成するに当たっ
て、弁板の外周に沿うように仕切り板を配設し順次内側
へと多層に流路を形成し、かつ中空の弁軸内を二分し弁
軸の一方から略中心部へ通じ弁軸に沿って弁板の外周へ
通じ外周を経て他方の弁軸部で折り返し順次内側へと通
じ略中心部へ戻り二分された他方の弁軸内を経て外部へ
至る流路を形成したことを特徴とする高温度用水冷式ち
ょう形弁。