複合バルブ

【課題】減速機を用いずに、仕切弁と放散弁を同一の駆動源で開閉駆動できる、複合バルブを提供することである。
【解決手段】熱風炉へ可燃ガスを導入するガス導入管の熱風炉直前に設けられる仕切弁と、ガス導入管の仕切弁の上流側のガスを大気へ放散する放散弁を有し、仕切弁と放散弁は共通の駆動源で開閉駆動される複合バルブにおいて、放散弁の弁体は全開と全閉の間の往復回転のみ可能とされ、放散弁はトルクリミッターを介して駆動源で開閉駆動される構成を採用した。この複合バルブによれば減速機を用いずに、仕切弁と放散弁を同一の駆動源で開閉駆動することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単一の駆動源で開閉駆動する仕切弁と放散弁を有する熱風炉へのガス導入管用複合バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス管等を遮断するバルブには遮断したときに該ガス管に残留するガスを放散する放散弁を備え、複合バルブとして設置されるものがある。（例えば特許文献１）。
【０００３】
そのような複合バルブが用いられるガス管として、図５に示すような製鉄所などの高炉の熱風炉１に可燃ガスを導入するガス導入管２がある。このガス導入管には可燃ガスを確実に遮断するための第一のバルブ３が設置されるが、それとは別に、ガス導入管２を遮断時に行う熱風炉１の送風工程中のガス導入管２への空気の逆流を防ぎ、その高圧を受けると共に、遮断する時に上流側のガスへの引火をより安全に防ぐために、第一のバルブ３の熱風炉側に仕切弁である第二のバルブ４を設置し、可燃ガスを遮断する時にはまず第二のバルブ４でガス導入管２を遮断してから第一のバルブ３を遮断し、可燃ガスを安全確実に遮断している。
【０００４】
ところで可燃ガスの遮断の際はまず第二のバルブ４でガス導入管２を遮断し、次に第一のバルブ３でもガス導入管２を遮断するから、ガス導入管２の第二のバルブ４と第一のバルブ３の間には可燃ガスが残留してしまう。可燃ガスの残留は安全上好ましくないため、分岐管６を設け、分岐管６に放散弁５が設置される。
【０００５】
第一、第二のバルブと放散弁は熱風炉近傍という設置環境と開閉頻度の高さからモータ等の駆動源によって駆動される。
【０００６】
放散弁５は可燃ガスを熱風炉１に導入中（第一及び第二のバルブがともに全開のとき）は全閉とされ、第二のバルブ４が閉駆動されると同時に開駆動され、第二のバルブ４が開駆動されると同時に閉駆動されるのが望ましいので、駆動のタイミングは第二のバルブ４と同時であり、同一の駆動源を用いてコスト低減と保守管理の単純化を計ることが考えられる。
【０００７】
しかし、仕切弁である第二のバルブ４に対し、放散弁５はボール弁又はバタフライ弁が使用される場合が多く、それらを同一の駆動源で開閉駆動するには第二のバルブ４の駆動量に従って駆動源を駆動し、放散弁の開閉駆動の為に高価な減速機を備える必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の課題は減速機を用いずに、熱風炉から前記ガス導入管への熱風炉内ガスの逆流を防止する仕切弁と放散弁を同一の駆動源で開閉駆動できる、熱風炉へのガス導入管用複合バルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は熱風炉へ可燃ガスを導入するガス導入管の熱風炉直前に設けられ、可燃ガスの導入を停止した時に、熱風炉から前記ガス導入管への熱風炉内ガスの逆流を防止する仕切弁と、ガス導入管の仕切弁の上流側のガスを大気へ放散する放散弁を有し、仕切弁と放散弁は共通の駆動源で開閉駆動される複合バルブにおいて、放散弁の弁体は全開と全閉の間の往復回転のみ可能とされ、放散弁はトルクリミッターを介して駆動源で開閉駆動される構成を採用した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の複合バルブは、放散弁の弁体は全開と全閉の間の往復回転のみ可能とされ、放散弁はトルクリミッターを介して駆動源で開閉駆動される構成を採用することで、仕切弁を全開から全閉、又は全閉から全開へ開閉駆動するために駆動源を運転しても、放散弁は全閉から全開、又は全開から全閉へ必要量だけ駆動され、その後は放散弁が回転できないため、トルクリミッターはそのリミットトルクを超えて空転させることができるので、減速機を用いずに、仕切弁と放散弁を同一の駆動源で開閉駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の複合バルブの全体正面図
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面側面図
【図３】本発明のトルクリミッターの断面図
【図４】図３の要部拡大図
【図５】複合バルブの設置例図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。図１乃至図４は本実施形態を示す。この複合弁は、図５に示すような製鉄所などの熱風炉１に可燃ガスを導入するガス導入管２に適用され、熱風炉１の直前に設けられる仕切弁である第二のバルブ４と、ガス導入管２を遮断した際に内部の可燃ガスを放散する為に分岐管６に設けた放散弁５とからなる。
【００１４】
第二のバルブ４はその熱風炉１とは反対側に設置する第一のバルブ３とともに、可燃ガスの熱風炉１への導入および停止の指令により、ガス導入管２を開閉するために設置される。第一のバルブ３はガス可燃ガスを確実に遮断するため、２枚弁体の仕切弁とされている。第二のバルブ４はガス導入管２の遮断時にガス導入管２を遮断時に行う熱風炉１の送風工程中のガス導入管２への空気の逆流を防ぎ、その高圧を受けると共に、遮断する時に上流側のガスへの引火をより安全に防止するため、第一のバルブ３の遮断以前にその熱風炉側でガス導入管２を遮断する仕切弁である。
【００１５】
図１乃至図２に示すように、仕切弁４（以下単に仕切弁と言う場合は第二のバルブを指す）はガス導入管２を接続する弁箱４１と、弁箱内部で上下動しガス導入管２を遮断する図示しない弁体と、弁体の上部に一端を固定され他端を弁箱上部に設けた弁棒挿入孔を通過して弁箱外部に突出させた弁棒４２と、弁棒４２を上下動する弁駆動部４３からなり、弁棒４２を弁駆動部４３で上端（図２の点線位置Ｘ）まで引き上げることでガス導入管２を全開とし、弁棒４２を下端（図２の実線位置Ｙ）まで引き下げることでとガス導入管２を遮断し全閉とする。
【００１６】
弁棒４２はその上端にガス導入管２と平行に伸びるＴ字部４２ａを有し、弁駆動部４３はモータ４３ａと、モータにより回転されるモータスプロケット４３ｂと、モータスプロケット４３ｂに巻き掛けられ、両端を弁棒２のＴ字部４２ｂに固着されたチェーン４３ｃと、チェーン４３ｃを弁棒４２の上下動経路延長線上に誘導する従動スプロケット４３ｄ、４３ｅとからなり、モータ４３ａによるモータスプロケット４３ｂの回転運動を従動スプロケット４３ｄ、４３ｅによってチェーン４３ｃの上下運動に変換し、弁棒４２を上下動するようにされている。なお各スプロケット４３ｂ、４３ｄ、４３ｅは簡単のため図中では円で示すが、実際は歯車状であり、チェーン４３ｃは点線で示すが、実際は各スプロケットに噛み合う金属のローラーチェーンである。
【００１７】
ここで弁棒４２をバランスよく上下動できるように、モータスプロケット４３ｂ及びチェーン４３ｃ、上下の従動スプロケット４３ｄ、４３ｅはガス導入管２と平行な方向の弁箱４１の両側にそれぞれ設けられ、チェーン４３ｃは弁棒４２のＴ字部４２ａの両端に固着され、弁棒４２と弁棒に固着された弁体はスムーズに上下動することができる。
【００１８】
なお、図示と詳細な説明は省略するが、本実施形態の仕切弁４の弁駆動部４３はチェーンが各スプロケット４３ｂ、４３ｄ、４３ｅから外れないようにテンショナーも有している。
【００１９】
ガス導入管２の仕切弁４の熱風炉１とは反対側には分岐管６が接続されている。放散弁５は仕切弁４の弁駆動部４３の近傍に位置するように、分岐管６の途中に設置されている。
【００２０】
放散弁５はボール弁とされ、分岐管６を接続する弁箱５１と、内部に流体の通過を許容する孔が開けられた球体で、弁箱内部にあり、その回転により分岐管６を遮断する図示しない弁体と、弁体にその一端を固定され他端は弁箱外部に突出させた弁棒５２と、放散弁スプロケット５３と、放散弁スプロケット５３から回転が入力され弁棒５２を回転するトルクリミッター５４とからなる。なお放散弁スプロケット５３は図中では簡単のため円としているが、実際はチェーン４３ｃと噛み合う歯車状である。
【００２１】
詳細説明は省略するが、放散弁の弁棒５２は、弁体の孔がその一次側と二次側の流路を連通し流路を開放する位置となる全開状態と、全開状態から図２における時計回り方向（矢印Ｔ）に９０度回転して弁体の孔が流路と垂直な方向となり流路を遮断する位置となる全閉状態の、往復回転のみ可能とされており、全開状態よりも反時計回り及び、全閉状態よりも時計回りには回転されないようにされている。
【００２２】
放散弁スプロケット５３は図１に示すように、仕切弁４の熱風炉１とは反対側（図１の右側）のチェーンが巻き掛けられ、側面視すると図２に示すとおり、２本のチェーンは仕切弁を挟んで放散弁スプロケット５３の箇所のみ異なる経路を通ることとなる。そのため、チェーンの４３ｃの長さは異なる。
【００２３】
トルクリミッター５４を図３及び図４に基づいて説明する。図３はトルクリミッターの放散弁の弁棒５２に垂直な面での断面図である。トルクリミッター５４は、弁箱５１に回転不能に固定された円筒状のボディー５４１と、放散弁スプロケット５３と固定されて共回りする輪状の外輪子５４２と、弁棒５２が挿通され共回りするようにキー部５４４を設けた輪状の内輪子５４３と、外輪子５４２と内輪子５４３の間の伝達機構５４５とからなる。
【００２４】
図４にその要部を拡大して示すように、外輪子５４２はその内周に窪み部５４２ａを９０度毎に４カ所有し、内輪子５４３はその外周に円筒状のバネ収容部５４３ａを９０度毎に４カ所有している。
【００２５】
伝達機構５４５は内輪子のバネ収容部５４３ａに圧縮状態で収容される圧縮バネ５４５ａと、圧縮バネ５４５ａの反発力を受けるボール座５４５ｂと、ボール座５４５ｂを介して圧縮バネ５４５ａにより外輪子５４２に押さえつけられるボール５４５ｃと、円筒状でその側面には９０度おきにボール５４５ｃ同士の相対的な移動を規制する丸穴５４５ｄが空いる規制部材５４５ｅとからなる。
【００２６】
圧縮バネ５４５ａとボール座５４５ｂとボール５４５ｃは、バネ収容部５４３ａに対応して９０度毎に４つ配置される。
【００２７】
以下、本実施形態の作用を説明する。図５に示すような熱風炉へのガス導入管への複合弁の設置例において、熱風炉１に可燃ガスを導入中は、仕切弁４は全開状態である。このとき仕切弁４の弁棒４２は図２に点線でしめす位置（Ｘ）である。また放散弁は全閉状態であり、弁棒５２は図２における時計回り方向（矢印Ｔ）の限界位置である。
【００２８】
可燃ガスの導入を中断する場合はモータスプロケット４３ｂをモータ４３ａで回転させ、仕切弁４の弁棒４２が図２に実線で示す位置（Ｙ）である全閉位置となるまで、チェーンを図２で反時計回り方向（矢印Ｈ）に駆動する。
【００２９】
その際、放散弁５は、放散弁スプロケット５３が図２で半時計回り方向（矢印Ｈ）に回転すると、トルクリミッター５４の外輪子５４２も共回りし、ボール５４５ｃが外輪子５４２の窪み部５４２ａに到達すると、圧縮バネ５４５ａの力でボール５４５ｃが窪み部５４２ａに押さえつけられて、外輪子５４２と内輪子５４３が共回りする伝達状態となり、内輪子５４３とキー部５４４で共回りするようにされた弁棒に固着された弁体も、図２で半時計回り方向（矢印Ｈ）に回転して、全開状態に達する。
【００３０】
その後も仕切弁４が全閉となるまで放散弁スプロケット５３は回転するが、放散弁５の弁棒５２はそれ以上回転しないため、トルクリミッター５４のボール５４５ｃは圧縮バネ５４５ａを圧縮して、窪み部５４２ａを脱出し、放散弁スプロケット５３は弁棒５２と相対的に空転して、放散弁５は全開状態にとどまることができる。つまり仕切弁４は全閉、放散弁５は全開に駆動される。
【００３１】
さらに、可燃ガスの導入を再開する場合は、詳細な説明は省略するが上記と逆のステップで、仕切弁４は全開、放散弁５は全閉に駆動することができる。
【００３２】
本実施形態は放散弁をボール弁としたが、本発明の放散弁はバタフライ弁や他の種類のバルブとしてもよい。
【００３３】
本発明のトルクリミッターは本実施形態のものにかぎらず、放散弁の駆動及び、空転状態での仕切弁の駆動が可能なものであればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１熱風炉
２ガス導入管
３第一のバルブ
４第二のバルブ（仕切弁）
５放散弁
６分岐管
４１仕切弁弁箱
４２仕切弁弁棒
４２ａＴ字部
４３弁駆動部
４３ａモータ
４３ｂモータスプロケット
４３ｃチェーン
４３ｄ、４３ｅ従動スプロケット
５１放散弁弁箱
５２放散弁弁棒
５３放散弁スプロケット
５４トルクリミッター
５４１ボディー
５４２外輪子
５４２ａ窪み部
５４３内輪子
５４３ａバネ収容部
５４４キー部
５４５伝達機構
５４５ａ圧縮バネ
５４５ｂボール座
５４５ｃボール
５４５ｄ丸孔
５４５ｅ規制部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風炉へ可燃ガスを導入するガス導入管の熱風炉直前に設けられ、可燃ガスの導入を停止した時に、熱風炉から前記ガス導入管への熱風炉内ガスの逆流を防止する仕切弁と、前記ガス導入管の前記仕切弁の上流側のガスを大気へ放散する放散弁を有する複合バルブにおいて、前記仕切弁と前記放散弁は共通の駆動源で開閉駆動され、前記放散弁の弁体は全開と全閉の間の往復回転のみ可能とされ、前記放散弁はトルクリミッターを介して前記駆動源で開閉駆動されることを特徴とする、複合バルブ。

【図１】