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JP2010121735A - Valve - Google Patents

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JP2010121735A
JP2010121735A JP2008297011A JP2008297011A JP2010121735A JP 2010121735 A JP2010121735 A JP 2010121735A JP 2008297011 A JP2008297011 A JP 2008297011A JP 2008297011 A JP2008297011 A JP 2008297011A JP 2010121735 A JP2010121735 A JP 2010121735A
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JP
Japan
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valve
valve body
weldable
mixed
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008297011A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Uchisawa
内澤  修
Takehiko Aoki
剛彦 青木
Masahiro Saito
雅弘 斎藤
Rei Oyama
礼 大山
Yoshimi Amamoto
義己 天本
Keisuke Ura
啓祐 浦
Kazuo Hokkirigawa
一男 堀切川
Takeshi Yamaguchi
健 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motoyama Eng Works Ltd
Miyagi Prefectural Government.
Original Assignee
Motoyama Eng Works Ltd
Miyagi Prefectural Government.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motoyama Eng Works Ltd, Miyagi Prefectural Government. filed Critical Motoyama Eng Works Ltd
Priority to JP2008297011A priority Critical patent/JP2010121735A/en
Publication of JP2010121735A publication Critical patent/JP2010121735A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve improved in the wear resistance, corrosion resistance and durability of a valve body, a valve seat and the like. <P>SOLUTION: Provided are a valve body (14) having two openings (15a, 15b) and a flow path (12), a valve stem (26) penetrating the valve body and a trim device (30) for controlling the flow of the fluid in the flow path, wherein the trim device comprises a valve seat (22) provided in the flow path of the valve body and a valve element (28) mounted to the valve stem and the part or whole of the valve element and/or the valve seat is comprised of an ultra-hard material having the content of 95% or more of tungsten carbide to solve the problems. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、弁に係り、特に、固体粒子を含む流体プロセス、例えばスラリーを扱うプラント等で使用される弁に関するもので、例えばアングル型調節弁や偏心回転弁などに関する。   The present invention relates to a valve, and more particularly to a valve used in a fluid process including solid particles, for example, a plant handling slurry, and relates to an angle type control valve, an eccentric rotary valve, and the like.

従来、各種の流体機械や、化学プラントあるいは原子力プラントなどのプラントには、調節弁、安全弁、玉型弁、仕切り弁、逆止弁、制御弁、逃し弁あるいは蝶型弁などの各種の弁が使用されている。これらの弁は、気相、液相および固相のいずれかの単相流体のみならず、これらの内の2つを含む2相流体や、全部を含む3相流体を流すのに用いられている。特に、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に用いられる弁、特に、調節弁には、摩耗しにくいこと、すなわち高い耐摩耗性が要求される。
このため、このような弁には、その耐摩耗性を維持するために各種部品、特に、流体と接触する部位、すなわち流体接触部、例えば、弁体(プラグ)および弁座(シート、シートリング)には、セラミックや高硬度材料などが用いられている。
Conventionally, various types of valves such as control valves, safety valves, ball valves, gate valves, check valves, control valves, relief valves or butterfly valves have been used in various fluid machinery and chemical plants or nuclear power plants. in use. These valves are used to flow not only single-phase fluids in the gas phase, liquid phase and solid phase, but also two-phase fluids including two of them and three-phase fluids including all of them. Yes. In particular, a valve used in a liquid process in which liquid containing solid particles, cavitation, or flushing occurs, particularly a control valve, is required not to be worn, that is, to have high wear resistance.
For this reason, in order to maintain the wear resistance of such a valve, various parts, in particular, a portion that comes into contact with fluid, that is, a fluid contact portion, for example, a valve body (plug) and a valve seat (seat, seat ring). ) Is made of ceramic or high hardness material.

例えば、耐摩耗に優れる材料として、コバルト(Co)(5%以上)をバインダとして用いて炭化タングステン(WC)を焼結したタングステンカーバイド(以下、WC−Coともいう)を材料に用いた弁(バルブ)があるが、例えば、下記のごとき使用条件や流体条件下では弁内で固体粒子に曝される箇所が数時間〜数日で摩耗してしまい、バルブが寿命に達してしまうという問題がある。
(1)石炭液化プラントにおける石炭スラリーの減圧制御ラインでの使用
(2)化学プラントにおける各種触媒等の固体粒子を含む固液二相流の減圧・流量調節制 御ラインでの使用
例えば、一次圧:15〜20MPa、温度:350〜400℃の条件下、
この場合、弁下流側で過剰減圧されると溶存ガス成分がフラッシュ(気化)し、気・液・固の3相流体となり、急膨張し流速は、ほぼ音速に達する。
なお、流体条件がフラッシュ(気化)条件に至らない場合であっても、固体粒子が硬く高流速の場合には、バルブ内主要部に同様の摩耗が発生し、短寿命化が問題となる。
例として、多結晶シリコン製造ラインなどがある。
For example, as a material excellent in wear resistance, a valve using tungsten carbide (hereinafter also referred to as WC-Co) obtained by sintering tungsten carbide (WC) using cobalt (Co) (5% or more) as a binder (hereinafter also referred to as a material). For example, under the following conditions of use and fluid conditions, the parts exposed to solid particles in the valve will wear out in a few hours to a few days and the valve will reach the end of its service life. is there.
(1) Use of coal slurry in a coal liquefaction plant on a decompression control line (2) Use in a solid-liquid two-phase flow decompression / flow control control line containing solid particles such as various catalysts in a chemical plant For example, primary pressure : 15-20 MPa, temperature: 350-400 ° C,
In this case, when the pressure is excessively reduced on the downstream side of the valve, the dissolved gas component is flashed (vaporized) to become a gas / liquid / solid three-phase fluid, rapidly expanding, and the flow velocity almost reaches the speed of sound.
Even when the fluid condition does not reach the flash (vaporization) condition, if the solid particles are hard and have a high flow rate, similar wear occurs in the main part of the valve, and shortening the service life becomes a problem.
An example is a polycrystalline silicon production line.

そこで、このような弁には、耐磨耗性の高い材料を用いることが試みられてきた。摩耗条件が過酷な部品である弁座とオリフィスには焼結ダイヤモンドを用い、中程度に過酷な部品であるプラグには、微結晶(超微粒子)タングステンカーバイド(WC−Co)を用いることによって、耐磨耗性を向上させた圧力調節弁が特許文献1に開示されている。
すなわち、特許文献1には、その先行技術として、プラグ(弁体)、シートリング(弁座)およびオリフィスならびにシートホルダには、Co(バインダ)の含有量5〜25%の従来のタングステンカーバイト(WC−Co)を用いるアングル弁タイプの圧力調節弁が用いられていたが、これらの部位には、高速で液体や固体が衝突するため、エロージョンや磨耗が発生することが開示され、これらの各部位に発生するエロージョンや磨耗による機能低下を防止するために、プラグ(弁体)およびシートホルダには、Coの含有量5〜12%、炭化チタン(TiC)および炭化タンタル(TaC)の含有量1〜4%の超微粒子タングステンカーバイトを用い、シートリング(弁座)およびオリフィスには、焼結ダイヤモンドを用い、オリフィスリテーナおよびテールピースには、上述の従来のタングステンカーバイトを用いる調節弁が開示されている。
Therefore, it has been attempted to use a material with high wear resistance for such a valve. By using sintered diamond for valve seats and orifices, which are parts with severe wear conditions, and using microcrystalline tungsten carbide (WC-Co) for plugs, which are moderately severe parts, Patent Document 1 discloses a pressure control valve with improved wear resistance.
That is, Patent Document 1 discloses, as a prior art, a conventional tungsten carbide having a Co (binder) content of 5 to 25% in a plug (valve element), a seat ring (valve seat), an orifice, and a seat holder. Angle valve type pressure control valves using (WC-Co) have been used, but it is disclosed that liquids and solids collide with these parts at high speeds, so that erosion and wear occur. In order to prevent functional degradation due to erosion and wear occurring in each part, the plug (valve body) and the seat holder contain Co content of 5 to 12%, titanium carbide (TiC) and tantalum carbide (TaC) Using ultra-fine tungsten carbide with an amount of 1-4%, sintered diamond for the seat ring (valve seat) and orifice, The retainer and the tailpiece, the control valve using conventional tungsten carbide described above are disclosed.

特許第2698745号公報Japanese Patent No. 2698745

しかしながら、特許文献1に開示の調節弁では、弁体部分が、WC−Co材で構成されており、焼結ダイヤモンドが用いられていないことから、耐摩耗性が十分でないという問題が生じてきている。WC−Co材は、表面硬度がHv:1800〜1950しかないため、例えば、Hvが2000程度のAl系スラリーに対する耐磨耗性が不十分である。
すなわち、特許文献1に開示された調節弁では、弁体に、WCのバインダとしてCoを5〜12%含有するWC−Co材(超微粒子タングステンカーバイト)が用いられているため、耐摩耗性の向上はある程度望めるものの、CoがWCに比べて柔らかいために、主としてCo部分が磨耗し、その結果、WC−Co材が磨耗してしまうという問題がある。なお、このような問題は、特許文献1に開示された先行技術の調節弁の弁座に、WCのバインダとしてCoを5〜25%含有する従来のWC−Co材を用いた場合にも、同様に磨耗が発生するという問題がある。
また、特許文献1に開示された調節弁においては、弁体に用いるWC−Co材のCo含有量が5%未満では弁部材としての延性、曲げ強度が不足し、オリフィスリテーナおよびテールピースに用いる従来のWC−Co材のCo含有量が5%未満ではバインダ量として不足し、圧縮強度が低下するとしており、特許文献1では、Coを含まないもしくはCo含有量が5%未満の高純度のWCを弁部材として用いることができない。
However, in the control valve disclosed in Patent Document 1, since the valve body portion is made of a WC-Co material and sintered diamond is not used, there is a problem that the wear resistance is not sufficient. Yes. Since the surface hardness of the WC-Co material is only Hv: 1800-1950, for example, the wear resistance against an Al 2 O 3 -based slurry having an Hv of about 2000 is insufficient.
That is, in the control valve disclosed in Patent Document 1, since the WC-Co material (ultrafine tungsten carbide) containing 5 to 12% Co as a WC binder is used for the valve body, wear resistance is increased. However, since Co is softer than WC, the Co portion is mainly worn away, resulting in a problem that the WC-Co material is worn. In addition, such a problem also occurs when a conventional WC-Co material containing 5 to 25% Co as a WC binder is used for the valve seat of the prior art control valve disclosed in Patent Document 1. Similarly, there is a problem that wear occurs.
Further, in the control valve disclosed in Patent Document 1, if the Co content of the WC-Co material used for the valve body is less than 5%, ductility and bending strength as a valve member are insufficient, and it is used for an orifice retainer and a tail piece. When the Co content of the conventional WC-Co material is less than 5%, the binder amount is insufficient, and the compressive strength is reduced. WC cannot be used as a valve member.

また、一般に、超硬合金(WC−Co)を含め従来の耐摩耗材料の場合も、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およ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、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多く、バルブ性能の信頼性が低いという問題があった。
このため、このような調節弁のように、弁体にWC−Co材を用いる場合には、これらと金属部品である弁ステム材との接合を、溶接によって行うことが困難なため、銀ろう等のろう付けが採用されているが、銀ろう等の耐食性が低いため、流体との接触により、腐食が進行し、最後には破損に至ってしまうという問題があった。
すなわち、このような弁では、WC−Co材と保持部のステンレス材との接合に銀ろう付けが採用されているが、その耐熱温度は300℃程度であり、銀ろうによる接合部の耐食性が不十分なため、流体中に塩素等のハロゲンが存する場合、接合部腐食によるWC−Co部分の脱落がみられ、バルブの寿命短縮を引き起こしているという問題がある。また、流体温度が高い場合、WC−Co材と保持部のステンレス材の熱膨張係数の違いによる内部歪みに起因した接合破壊が起こる虞があり、WC−Co部分の脱落に結びつくほか、銀ろう付け接合部分の強度低下を招く虞がある。さらには、WC−Co部分が450℃程度の高温になるとCoの析出が生じ、空洞化による強度低下と耐磨耗性低下を招いている。このように、銀ろう付け接合は、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。
In general, in the case of conventional wear-resistant materials including cemented carbide (WC-Co), it is difficult to join the metal parts, which causes the manufacturing process to be complicated and the accompanying increase in material cost and manufacturing cost. In addition, the valve performance (for example, Cv value / maximum flow rate, flow rate control range, valve seat leakage amount, etc.) is often sacrificed for the connection, and the reliability of the valve performance is low. There was a problem.
For this reason, when WC-Co material is used for the valve body as in such a control valve, it is difficult to join the valve stem material, which is a metal part, by welding. However, since the corrosion resistance of silver brazing or the like is low, there is a problem that the corrosion proceeds due to contact with the fluid and eventually breaks.
That is, in such a valve, silver brazing is adopted for joining the WC-Co material and the stainless steel of the holding portion, but the heat resistance temperature is about 300 ° C., and the corrosion resistance of the joint portion due to silver brazing is high. When the halogen such as chlorine is present in the fluid because of insufficient, there is a problem that the WC-Co portion is dropped due to the corrosion of the joint portion, causing a shortened life of the bulb. In addition, when the fluid temperature is high, there is a risk of joint failure due to internal strain due to the difference in thermal expansion coefficient between the WC-Co material and the stainless steel material of the holding part, leading to dropout of the WC-Co part. There is a risk that the strength of the soldered joint will be reduced. Furthermore, when the WC—Co portion reaches a high temperature of about 450 ° C., Co precipitates, resulting in a decrease in strength and wear resistance due to cavitation. Thus, the silver brazing joint 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.

また、焼結ダイヤモンドは、個別バルブの形状にあわせる形状対応力が乏しく、極小口径のパイロットプラントレベルの部品への適用が考えられる程度である。例えば、石炭液化プラントの場合、パイロットプラントではバルブの流路内径がΦ10mm以下で十分なのに対し、商用プラントになるとΦ150〜200mm程度のものが必要とされる。しかし、そのような大きさのバルブを焼結ダイヤモンドで作ると、製造コストが莫大な上、十分な信頼性を得ることが現状困難である。
すなわち、特許文献1に開示された調節弁のように、弁座に硬度が高く耐摩耗性が高い焼結ダイヤモンドを用いれば、高い耐摩耗性を得ることができるものの、部品コストが高騰し、製造コストの高騰の要因となるという問題がある。
In addition, sintered diamond has a poor ability to adapt to the shape of individual valves, and it can be applied to parts of pilot plant level with a very small diameter. For example, in the case of a coal liquefaction plant, a pilot plant requires a valve having an inner diameter of Φ10 mm or less, whereas a commercial plant requires a Φ150 to 200 mm. However, if such a bulb is made of sintered diamond, the manufacturing cost is enormous and it is difficult to obtain sufficient reliability.
That is, as in the control valve disclosed in Patent Document 1, if a sintered diamond having high hardness and high wear resistance is used for the valve seat, high wear resistance can be obtained, but the component cost increases. There is a problem that the manufacturing cost increases.

本発明の第1の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、耐摩耗性、耐食性および耐久性の向上した弁、特に、弁体および弁座などに、摩耗しにくく、高い耐摩耗性を持ち、エロージョンや焼き付きやかじりなどが生じにくく、耐食性や耐久性も高い焼結材料を使用することができ、弁体および弁座などの耐摩耗性、耐食性および耐久性の向上した弁を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、上記第1の目的に加え、弁体および弁座などの部品の強度を維持することができる弁を提供することにある。
また、本発明の第3の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、上記第1および第2の目的に加え、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる弁を提供することにある。
さらに、本発明の第4の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、上記第1〜第3の目的に加え、材料コストおよび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弁を提供することにある。
The first object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art and to prevent wear on a valve having improved wear resistance, corrosion resistance and durability, in particular, a valve body and a valve seat, etc., and high wear resistance. Providing valves with improved wear resistance, corrosion resistance and durability, such as valve bodies and valve seats, which can use sintered materials that are resistant to erosion, seizure and galling, and have high corrosion resistance and durability. There is to do.
The second object of the present invention is to provide a valve that can solve the problems of the prior art and maintain the strength of components such as a valve body and a valve seat in addition to the first object. It is in.
The third object of the present invention is to solve the problems of the prior art and perform welding without brazing the joint between the valve stem and the valve body in addition to the first and second objects. It is to provide a valve that can.
Furthermore, the fourth object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and reduce the material cost and the manufacturing cost in addition to the above first to third objects, but the reliability of the valve performance. It is in providing the valve which can improve.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、 前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁体の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁体の一部または全部をタングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料で構成することにより、弁体、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
In order to solve the above-mentioned problem, a valve according to a first aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow path communicating the two openings, a valve stem penetrating the valve body, A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings, the trim device comprising: a valve seat provided in the flow path of the valve body; A valve body attached to the valve stem, and prevents the flow of fluid in the flow path between the two openings when the valve body is positioned on the valve seat by the valve stem. And when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, the valve body is configured to flow a fluid into the flow path between the two openings, and a part of the valve body or All from a sintered body of super hard material with a tungsten carbide content of over 95% It is characterized by becoming.
According to the valve of this aspect, by constituting a part or all of the valve body with a cemented carbide material having a tungsten carbide content of more than 95%, the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve body, in turn, the valve can be improved. Can be improved.

ここで、前記弁体は、その一部または全部がタングステンカーバイド含有量95%超の前記超硬材料の前記焼結体からなる弁体頭部と、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、前記弁体頭部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる。
また、前記弁体頭部は、タングステンカーバイド含有量95%超の前記超硬材料の前記焼結体からなる前記部位である周縁部と、強度確保材料からなる芯部と、前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁体などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁体の前記第1混在部は、前記弁体頭部の前記芯部と前記可溶接部との間に介在することが好ましい。
Here, the valve body can be welded so that a part or all of the valve body head made of the sintered body of the super hard material having a tungsten carbide content exceeding 95% can be welded to the valve stem. A weldable portion made of a material, and a first mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the weldable material are mixed between the valve head and the weldable portion. A composite member is preferred.
In this case, welding can be further performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body.
The valve head includes a peripheral portion that is the portion made of the sintered body of the cemented carbide material with a tungsten carbide content exceeding 95%, a core portion made of a strength securing material, the peripheral portion, It is preferable that the composite member has a second mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the strength securing material are mixed with the core portion.
In this case, the strength of parts such as a valve body can be further maintained.
Moreover, it is preferable that the said 1st mixing part of the said valve body is interposed between the said core part of the said valve body head, and the said weldable part.

また、前記弁体は、タングステンカーバイド含有量95%超の前記超硬材料の前記焼結体からなる周縁部と、強度確保材料からなる芯部と、前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁体などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁体は、さらに、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、前記芯部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有することが好ましい。
この場合、さらに、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる。
また、前記弁体の前記可溶接部は、前記弁ステムに溶接されていることが好ましい。
また、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることが好ましい。
また、前記弁体の一部または全部、および/または、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量96%以上の超硬材料の焼結体よりなることがより好ましい。
Further, the valve body includes a peripheral portion made of the sintered body of the cemented carbide material having a tungsten carbide content exceeding 95%, a core portion made of a strength securing material, and between the peripheral portion and the core portion. It is preferable that the composite member has a second mixed portion made of a sintered body in which both the superhard material and the strength ensuring material are mixed.
In this case, the strength of parts such as a valve body can be further maintained.
The valve body further includes a weldable portion made of a weldable material capable of being welded to the valve stem, and the cemented carbide material and the weldable material between the core portion and the weldable portion. It is preferable to have a first mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed.
In this case, welding can be further performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body.
The weldable part of the valve body is preferably welded to the valve stem.
Moreover, it is preferable that a part or all of the valve seat is made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content exceeding 95%.
More preferably, a part or all of the valve body and / or a part or all of the valve seat is made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content of 96% or more.

上記課題を解決するために、本発明の第2の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁座の一部または全部をタングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料で構成することにより、弁座、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
In order to solve the above problems, a valve according to a second aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow channel communicating the two openings, a valve stem penetrating the valve body, A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings, the trim device comprising: a valve seat provided in the flow path of the valve body; A valve body attached to the valve stem, and prevents the flow of fluid in the flow path between the two openings when the valve body is positioned on the valve seat by the valve stem. And when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, a fluid flows in the flow path between the two openings, and a part of the valve seat or All from a sintered body of super hard material with a tungsten carbide content of over 95% And wherein the Rukoto.
According to the valve of this aspect, by constituting a part or all of the valve seat with a cemented carbide material having a tungsten carbide content of more than 95%, the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve seat, and hence the valve, are improved. Can be improved.

ここで、前記弁座は、強度確保材料からなる外縁部と、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなる内縁部と、前記外縁部と前記内縁部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第3混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁座などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁座は、前記内縁部を含み、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の前記焼結体よりなり、前記流体と接触する流体接触部を有し、前記第3混在部は、前記外縁部と前記流体接触面部との間に介在することが好ましい。
また、前記流体接触部は、前記内縁部および前記弁体側の上縁部を有することが好ましい。
また、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量96%以上の超硬材料の焼結体よりなることがより好ましい。
Here, the valve seat includes an outer edge portion made of a strength securing material, an inner edge portion made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content of more than 95%, and between the outer edge portion and the inner edge portion. It is preferable that the composite member has a third mixed portion made of a sintered body in which both the superhard material and the strength ensuring material are mixed.
In this case, the strength of parts such as a valve seat can be further maintained.
Further, the valve seat includes the inner edge portion, is made of the sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content exceeding 95%, has a fluid contact portion that comes into contact with the fluid, and the third mixed portion is It is preferable to interpose between the outer edge portion and the fluid contact surface portion.
Moreover, it is preferable that the said fluid contact part has the said inner edge part and the said valve body side upper edge part.
More preferably, part or all of the valve seat is made of a cemented carbide sintered body having a tungsten carbide content of 96% or more.

本発明によれば、弁体および弁座などに耐摩耗性、耐食性および耐久性の高い超硬材料の焼結体を用いることを可能とし、これらの耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができ、その結果、弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
また、本発明によれば、上記効果に加え、弁体および弁座などの部品の強度を維持することができ、また、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができ、さらに、材料コストおよび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 present invention, it is possible to use a sintered body of a super hard material having high wear resistance, corrosion resistance, and durability for a valve body and a valve seat, and improve these wear resistance, corrosion resistance, and durability. As a result, the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve can be improved.
Further, according to the present invention, in addition to the above effects, the strength of components such as the valve body and the valve seat can be maintained, and welding is performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body. Further, the reliability of the valve performance can be improved while suppressing the material cost and the manufacturing cost.

以下に、本発明に係る弁を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。   Below, the valve concerning the present invention is explained in detail based on the suitable embodiment shown in an accompanying drawing.

図1は、本発明の一実施形態に係る弁を適用したアングル弁の一実施例の要部の断面図である。
同図に示すように、アングル弁10は、断面略L字状に連続する流路12を形成した弁本体14と、流路12の中途部に形成された弁室16と、弁室16に一部が臨むガイド18と、ガイド18と対向するように弁室16に一部が臨むケージ20と、ケージ20に保持された弁座(シートリング)22と、弁本体14に連結され、ガイド18と密着する駆動部ユニット24(一部のみ図示)と、ガイド18に貫通し、一端が駆動部ユニット24に支持された弁ステム26と、弁ステム26の先端に設けられた、弁室16内に臨む弁体(弁プラグ)28とを備えている。
なお、弁本体14にケージ20を介して保持される弁座22と弁ステム26の先端に設けられた弁体28とは、トリム装置30を構成する。なお、図示例では、このトリム装置30としては、さらに、ガイド18と、ケージ20とを含んでも良い。
なお、図示例においては、弁座22をケージ20を介して弁本体14に保持するように構成しているが、本発明はこれに限定されず、後述するアングル弁100(図9参照)のように、弁座22を直接弁本体14に保持するようにしても良い。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an example of an angle valve to which a valve according to an embodiment of the present invention is applied.
As shown in the figure, the angle valve 10 includes a valve main body 14 having a flow path 12 that has a substantially L-shaped cross section, a valve chamber 16 formed in the middle of the flow path 12, and a valve chamber 16. A guide 18 that partially faces, a cage 20 that partially faces the valve chamber 16 so as to face the guide 18, a valve seat (seat ring) 22 held by the cage 20, and the valve body 14 are connected to the guide 18. A drive unit 24 (partially shown) that is in close contact with the valve 18, a valve stem 26 that penetrates the guide 18 and has one end supported by the drive unit 24, and a valve chamber 16 provided at the tip of the valve stem 26. And a valve body (valve plug) 28 facing inward.
The valve seat 22 held by the valve body 14 via the cage 20 and the valve body 28 provided at the tip of the valve stem 26 constitute a trim device 30. In the illustrated example, the trim device 30 may further include a guide 18 and a cage 20.
In the illustrated example, the valve seat 22 is configured to be held by the valve main body 14 via the cage 20, but the present invention is not limited to this, and the angle valve 100 (see FIG. 9) described later is not limited thereto. As described above, the valve seat 22 may be held directly on the valve body 14.

また、弁本体14は、流体流入側(図1中、弁室16よりも左側)に流路12に連通する導入口ポート(開口部)15aを、流体排出側(図1中、弁室16よりも下側)に流路12に連通する送出口ポート(開口部)15bを有する。また、弁本体14には、導入口ポート15aに上流側配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部14aと、送出口ポート15bに下流側配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部14bが形成されている。
このような構成において、アングル弁10では、トリム装置30の弁座22および弁体28は、駆動部ユニット24によって上下に駆動される弁ステム26によって弁体28が弁座22に位置している時、導入口ポート15aと送出口ポート15bとの間の流路12内の流体の流れを防止すると共に、弁ステム26によって弁体28が弁座22から離れて位置している時、導入口ポート15aと送出口ポート15bとの間の流路12内に流体を流すよう構成される。こうして、トリム装置30は、アングル弁10を通過する流体の流れを制御し、アングル弁10前後の流体の圧力を調節する。
Further, the valve body 14 has an inlet port (opening) 15a communicating with the flow path 12 on the fluid inflow side (left side of the valve chamber 16 in FIG. 1), and the fluid discharge side (valve chamber 16 in FIG. 1). Further, a delivery port (opening) 15b communicating with the flow path 12 is provided on the lower side. Further, the valve body 14 is connected to a flange portion 14a for pipe connection for connecting an upstream pipe (not shown) to the inlet port 15a, and a downstream pipe (not shown) to the outlet port 15b. For this purpose, a flange portion 14b for pipe connection is formed.
In such a configuration, in the angle valve 10, the valve seat 22 and the valve body 28 of the trim device 30 are positioned on the valve seat 22 by the valve stem 26 that is driven up and down by the drive unit 24. When the valve body 28 is located away from the valve seat 22 by the valve stem 26 while preventing the flow of fluid in the flow path 12 between the inlet port 15a and the outlet port 15b, the inlet port A fluid is configured to flow in the flow path 12 between the port 15a and the outlet port 15b. Thus, the trim device 30 controls the flow of the fluid passing through the angle valve 10 and adjusts the pressure of the fluid before and after the angle valve 10.

ここで、本発明においては、トリム装置30の弁座22および/または弁体28は、その一部または全部が、タングステンカーバイド(WC)の含有量が95%超、すなわち95%を超え、100%までの超硬材料、換言すれば、不純物、例えば、Coなどの不純物の含有量が5%未満のタングステンカーバイド(WC)または不純物を含まない純粋なタングステンカーバイド(WC)の超硬材料よりなる焼結部材により構成されている。その結果、流体の通過に伴う弁座22および/または弁体28の摩耗を防止することができる。   Here, in the present invention, part or all of the valve seat 22 and / or the valve body 28 of the trim device 30 has a tungsten carbide (WC) content of more than 95%, that is, more than 95%. % Of carbide material, in other words, tungsten carbide (WC) with an impurity content of less than 5%, for example, Co or other pure tungsten carbide (WC) carbide material. It is comprised by the sintered member. As a result, it is possible to prevent the valve seat 22 and / or the valve body 28 from being worn due to the passage of fluid.

次に、本発明のアングル弁10の弁ステム26、トリム装置30の弁座22および弁体28の詳細な構成について説明する。
図2は、図1に示すアングル弁の弁ステム、トリム装置の弁座および弁体の一実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図である。図3は、従来のアングル弁の弁ステム、トリム装置の弁座および弁体の詳細な構成を示す断面模式図である。図4(a)および(b)は、それぞれ図2に示す弁体の一実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図である。図5(a)、(b)および(c)は、それぞれ図2に示すアングル弁の弁ステムおよび弁体の他の実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図である。図6(a)は、図2に示す弁座の一実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図であり、図6(b)は、図6(a)に示す弁座の変形例である。
なお、これらの図2〜図6(b)においては、理解を容易にするために、図1に示すアングル弁10の弁ステム26、トリム装置30の弁座22および弁体28の形状を簡略化して示している。
Next, detailed configurations of the valve stem 26 of the angle valve 10 of the present invention, the valve seat 22 of the trim device 30, and the valve body 28 will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a detailed configuration of an embodiment of the valve stem of the angle valve, the valve seat of the trim device, and the valve body shown in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a detailed configuration of a valve stem of a conventional angle valve, a valve seat of a trim device, and a valve body. 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views schematically showing the detailed configuration of the embodiment of the valve body shown in FIG. 2, respectively. FIGS. 5A, 5B, and 5C are cross-sectional views schematically showing detailed configurations of other examples of the valve stem and the valve body of the angle valve shown in FIG. 2, respectively. 6A is a cross-sectional view schematically showing a detailed configuration of the embodiment of the valve seat shown in FIG. 2, and FIG. 6B is a modified example of the valve seat shown in FIG. 6A. It is.
In FIGS. 2 to 6B, the shapes of the valve stem 26 of the angle valve 10, the valve seat 22 of the trim device 30, and the valve body 28 shown in FIG. 1 are simplified for easy understanding. Is shown.

図2に示すアングル弁10において、トリム装置30の弁体28は、棒状の部材であって、その先端側に設けられ、その一部または全部がタングステンカーバイド(以下、WCという)含有量95%超の超硬材料からなる弁体頭部32と、基端側に設けられ、弁ステム26との溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部36と、弁体頭部32と可溶接部36との間に設けられ、WC含有量95%超の超硬材料および溶接可能材料の両材料が混在する混在部34とを有する複合材料から構成される。
そして、弁体28の可溶接部36と弁ステム26とが溶接部38を介して接続され、固定される。
一方、図2に示すアングル弁10において、トリム装置30の弁座22は、リング状の部材であって、その内周面側に設けられ、WC含有量95%超の超硬材料からなる内縁部40と、外周面側に設けられ、金属等の強度確保材料からなり、弁座本体を構成する外縁部44と、内縁部40と外縁部44との間に設けられ、WC含有量95%超の超硬材料および強度確保材料の両材料が混在する混在部42とを有する複合材料から構成される。
In the angle valve 10 shown in FIG. 2, the valve body 28 of the trim device 30 is a rod-shaped member, and is provided on the tip side, and a part or all of the content is 95% tungsten carbide (hereinafter referred to as WC). A valve body head 32 made of a super hard material, a weldable part 36 made of a weldable material provided on the proximal end side and capable of being welded to the valve stem 26, and a valve body head 32 and a weldable part. 36, and a composite material having a mixed portion 34 in which both a cemented carbide material having a WC content exceeding 95% and a weldable material are mixed.
The weldable portion 36 of the valve body 28 and the valve stem 26 are connected and fixed via the welded portion 38.
On the other hand, in the angle valve 10 shown in FIG. 2, the valve seat 22 of the trim device 30 is a ring-shaped member and is provided on the inner peripheral surface side thereof, and is an inner edge made of a super hard material having a WC content exceeding 95%. Portion 40, provided on the outer peripheral surface side, made of a strength securing material such as metal, provided between the outer edge portion 44 constituting the valve seat body, the inner edge portion 40 and the outer edge portion 44, and having a WC content of 95%. It is comprised from the composite material which has the mixing part 42 in which both the super hard material and the strength ensuring material are mixed.

これに対し、図3に示すように、従来のアングル弁200においては、トリム装置204の弁体206は、例えば、特許文献1などの従来技術の項で詳述したように、Co含有量が5〜12%、あるいは5〜25%、つまりWC含有量95%以下のタングステンカーバイド(WC−Co)超硬材料の単一材料からなる棒状の部材であり、その基端側がステンレス等の金属材料からなる弁ステム202にろう付けされ、弁体206と弁ステム202とは銀ろう部208を介して接続され、固定される。また、トリム装置204の弁座210は、同様に、WC−Coや焼結ダイヤモンドなどの超硬材料の単一材料からなるリング状の部材である。   On the other hand, as shown in FIG. 3, in the conventional angle valve 200, the valve body 206 of the trim device 204 has a Co content as described in detail in the section of the related art such as Patent Document 1, for example. 5 to 12%, or 5 to 25%, that is, a rod-like member made of a single material of tungsten carbide (WC-Co) cemented carbide with a WC content of 95% or less, and its base end side is a metal material such as stainless steel The valve body 206 and the valve stem 202 are connected via a silver brazing portion 208 and fixed. Similarly, the valve seat 210 of the trim device 204 is a ring-shaped member made of a single material of super hard material such as WC-Co or sintered diamond.

まず、図2、図4(a)および(b)に示すトリム装置30の弁体28について説明する。これらの図に示すように、トリム装置30の弁体28の先端側に設けられる弁体頭部32は、これに対向して設けられる弁座22の内縁部40と接離して、アングル弁10の流路を流れる流体の量や圧力を制御するものである。
図2に示す本発明のアングル弁10においては、トリム装置30の弁体28の弁体頭部32は、弁体28の本体をなし、流体、特に固体粒子を含む流体や、気相、液相および固相の3相流体などによる磨耗が発生しやすい部位であって、本発明の特徴とする部分であり、本発明では、WC含有量95%超の超硬材料によって形成される。
First, the valve body 28 of the trim device 30 shown in FIGS. 2, 4A, and 4B will be described. As shown in these drawings, the valve body head portion 32 provided on the distal end side of the valve body 28 of the trim device 30 is in contact with and separated from the inner edge portion 40 of the valve seat 22 provided opposite thereto, so that the angle valve 10. The amount and pressure of the fluid flowing through the flow path are controlled.
In the angle valve 10 of the present invention shown in FIG. 2, the valve body head portion 32 of the valve body 28 of the trim device 30 constitutes the main body of the valve body 28, and includes a fluid, particularly a fluid containing solid particles, a gas phase, a liquid. It is a portion where wear due to a three-phase fluid of a phase and a solid phase is likely to occur, and is a feature of the present invention. In the present invention, it is formed of a cemented carbide material having a WC content exceeding 95%.

このため、本発明のアングル弁10においては、たとえ、固体粒子を含む流体と接触しても、磨耗や腐食が発生したり、進行したりせず、高い耐摩耗性、耐食性および耐久性を維持することができる。これに対し、図3に示す従来のアングル弁200においては、トリム装置204の弁体206および弁座210は、WC含有量95%以下のWC−Coから形成されているため、磨耗や腐食が発生し、また進行して、破損に至ることがあることは上述した通りである。
ここで、WC含有量95%超の超硬材料には、WCの含有量が95%を超え、つまり、バインダとしてのCoなどの不純物の含有量が5%未満の超硬材料および不純物を含まないWCの含有量が100%の純粋なWCからなる超硬材料が含まれる。
なお、本発明に用いられるWC含有量95%超の超硬材料に含まれる5%未満の物質としては、バインダ成分、第2成分、反応生成物、分解生成物などとして、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、B、TiC、TaC、Wなどが含まれていても良いし、また、不可避不純物として、Fe,Mo,Ca,Si,Al,Mgなどが含まれていてもよい。
For this reason, in the angle valve 10 of the present invention, even if it comes into contact with a fluid containing solid particles, wear and corrosion do not occur or progress, and high wear resistance, corrosion resistance and durability are maintained. can do. On the other hand, in the conventional angle valve 200 shown in FIG. 3, the valve body 206 and the valve seat 210 of the trim device 204 are made of WC-Co having a WC content of 95% or less. As described above, it may occur, progress, and lead to breakage.
Here, the cemented carbide material having a WC content of more than 95% includes a cemented carbide material and impurities having a WC content of more than 95%, that is, a content of impurities such as Co as a binder of less than 5%. Super hard materials consisting of pure WC with no WC content of 100% are included.
In addition, as a substance of less than 5% contained in the cemented carbide material having a WC content of more than 95% used in the present invention, as a binder component, a second component, a reaction product, a decomposition product, etc., Co, Ti, Ta Ni, Cu, C, B, TiC, TaC, W and the like may be included, and Fe, Mo, Ca, Si, Al, Mg and the like may be included as inevitable impurities.

次に、弁体28の可溶接部(または溶接可能部)36は、弁ステム26と接する側に設けられ、弁ステム26と弁体28とを溶接可能とするための部位であって、弁ステム26と同じ材料、もしくは弁ステム26との溶接性に富む材料などの溶接可能材料を使用して形成する。ここで、通常、弁ステム26にステンレス等の金属材料が用いられるため、可溶接部36にも溶接可能材料としてステンレス等の金属材料を用いるのが良い、
なお、弁ステム26に用いられる金属材料としては、耐食性や耐久性に優れ、溶接可能な金属材料であれば、特に制限的ではないが、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル、モネル、インコロイ等のニッケル合金のほか、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金や化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属、などを用いることができる。
Next, the weldable part (or weldable part) 36 of the valve body 28 is provided on the side in contact with the valve stem 26 and is a part for enabling the valve stem 26 and the valve body 28 to be welded. It is formed using a weldable material such as the same material as the stem 26 or a material having high weldability with the valve stem 26. Here, since a metal material such as stainless steel is usually used for the valve stem 26, it is preferable to use a metal material such as stainless steel as a weldable material for the weldable portion 36.
The metal material used for the valve stem 26 is not particularly limited as long as it is excellent in corrosion resistance and durability and can be welded. For example, stainless steel, Hastelloy, Inconel, Monel, Incoloy, etc. In addition to nickel alloys, chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys, alloys and compounds such as intermetallic compounds, and metals such as nickel, zirconium, and titanium can be used.

したがって、弁体28の可溶接部36に用いられる溶接可能材料としても、耐食性や耐久性に優れ、溶接可能な金属材料であれば、特に制限的ではなく、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル、モネル、インコロイ等のニッケル合金のほか、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金および化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属などを用いることができる。
このように、本発明においては、弁体28の基端部に可溶接部36を設けることにより、可溶接部36と弁ステム26との間に溶接によって溶接部38を形成して、両者を溶接によって接合することができる。
Accordingly, the weldable material used for the weldable portion 36 of the valve body 28 is not particularly limited as long as it is a metal material that is excellent in corrosion resistance and durability and can be welded. For example, stainless steel, Hastelloy, Inconel, In addition to nickel alloys such as Monel and Incoloy, alloys and compounds such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys and intermetallic compounds, and metals such as nickel, zirconium and titanium are used. Can do.
As described above, in the present invention, by providing the weldable portion 36 at the base end portion of the valve body 28, the welded portion 38 is formed by welding between the weldable portion 36 and the valve stem 26. Can be joined by welding.

次に、弁体28の混在部34は、弁体28の弁体頭部32と可溶接部36との間に設けられる部位であって、弁体頭部32に用いられるWC含有量95%超の超硬材料と可溶接部36に用いられる溶接可能材料との両材料を混在させた材料から形成される。
ここで、混在部34における両材料の混在状態としては、弁体頭部32と可溶接部36とを強度などの所定の機械的性質を維持できるようにつなぐ焼結ができれば、特に制限的ではないが、図4(a)に示す混在部34aのように、WC含有量95%超の超硬材料と溶接可能材料との両材料が傾斜組成となる状態、および図4(b)に示す混在部34bのように、両材料が互いに分散する状態とするのが好ましい。
Next, the mixed part 34 of the valve element 28 is a part provided between the valve element head part 32 and the weldable part 36 of the valve element 28 and has a WC content of 95% used for the valve element head part 32. It is formed from a material in which both a super-hard material and a weldable material used for the weldable portion 36 are mixed.
Here, the mixed state of both materials in the mixed portion 34 is not particularly limited as long as sintering can be performed to connect the valve body head 32 and the weldable portion 36 so as to maintain predetermined mechanical properties such as strength. However, as in the mixed portion 34a shown in FIG. 4 (a), both the cemented carbide material having a WC content of over 95% and the weldable material have a gradient composition, and FIG. 4 (b) shows. It is preferable that both materials are dispersed with each other as in the mixed portion 34b.

このように、本発明においては、弁体28の弁体頭部32と可溶接部36との間に混在部34を設けることにより、弁体頭部32と可溶接部36とを強度などの機械的性質を維持しながら両者を繋ぐことができ、弁体28の強度などの機械的性質を良好なものとすると共に、溶接性のないWC含有量95%超の超硬材料からなる弁体頭部32を持つ弁体28に、溶接性のある部位を形成することができる。
なお、混在部34を設けるのが好ましい理由は、混在部34を設けないと、超硬材料中のWC以外の成分の有無に係わらず、超硬材料と同種あるいは他の金属との溶接性が極めて低く、溶接に伴う熱負荷や、弁体頭部32と可溶接部36との熱膨張整数の相違などの理由により、弁体頭部32の接合部側で破壊したり、溶接強度が低くなり、実使用に耐えることができない虞があるからである。このように、混在部34を設けることにより、これらの問題を一気に解決することが可能となる。
As described above, in the present invention, by providing the mixed portion 34 between the valve body head 32 and the weldable portion 36 of the valve body 28, the strength of the valve body head 32 and the weldable portion 36 is increased. A valve body made of a super hard material having a WC content of more than 95% and having good mechanical properties such as the strength of the valve body 28 while maintaining mechanical properties, and having good mechanical properties such as strength. A weldable portion can be formed on the valve body 28 having the head portion 32.
The reason why it is preferable to provide the mixed portion 34 is that if the mixed portion 34 is not provided, the weldability between the carbide material and the same kind or other metal is determined regardless of the presence or absence of components other than WC in the carbide material. Due to extremely low heat load caused by welding and the difference in integer of thermal expansion between the valve body head portion 32 and the weldable portion 36, the valve body head portion 32 may be broken or weld strength may be low. This is because there is a possibility that it cannot withstand actual use. Thus, by providing the mixed part 34, it becomes possible to solve these problems at a stretch.

図4(a)に示す混在部34aでは、弁体頭部32と接する側では、WC含有量95%超の超硬材料の割合を100%とし、弁体頭部32から離れて可溶接部36に近付くにつれて、少しずつ超硬材料の割合を減らすと共に溶接可能材料の割合を増やし、可溶接部36と接する側では、溶接可能材料の割合を100%とするように組成を傾斜させることができるが、本発明は、これに限定されず、弁体頭部32と接する側における超硬材料の割合が50%超であり、可溶接部36と接する側における溶接可能材料の割合が50%超であり、混在部34a内での組成が傾斜していれば、どのような割合であっても良いし、どのように傾斜していても良く、両材料に応じて適切に選択すれば良い。例えば、焼結前の粉末充填の際に、一方の材料から他方の材料に向けて10%ずつ組成割合を10段階変化させて充填させても良い。このようにして組成を傾斜させることにより、十分な強度を有する弁体を得ることができる。
また、このような混在部34aの材料組織としては、融点の低い方の物質(可溶接部36の金属)が超硬材料中の粒界部に拡散・浸透したような組織となっている。
In the mixed portion 34a shown in FIG. 4A, on the side in contact with the valve body head 32, the ratio of the super hard material having a WC content of more than 95% is set to 100%, and the weldable portion is separated from the valve body head 32. As the position approaches 36, the proportion of the superhard material is gradually decreased and the proportion of the weldable material is increased. On the side in contact with the weldable portion 36, the composition is inclined so that the proportion of the weldable material is 100%. However, the present invention is not limited to this, and the ratio of the super hard material on the side in contact with the valve body head 32 is more than 50%, and the ratio of the weldable material on the side in contact with the weldable part 36 is 50%. As long as it is super and the composition in the mixed portion 34a is inclined, it may be any ratio, may be inclined in any way, and may be appropriately selected according to both materials. . For example, at the time of powder filling before sintering, the composition ratio may be changed by 10 steps from 10 to 10% from one material to the other material. By tilting the composition in this way, a valve body having sufficient strength can be obtained.
Further, the material structure of the mixed portion 34a is a structure in which a substance having a lower melting point (metal of the weldable portion 36) diffuses and penetrates into the grain boundary portion in the superhard material.

また、図4(b)に示す混在部34bでは、WC含有量95%超の超硬材料と溶接可能材料とを均等に混在させ、すなわち、両材料を50%ずつ互いに分散させておくのが好ましく、また、均一に混在、分散させておくのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、両材料がマトリックスと分散との関係の、すなわち一方がマトリックスとなり、他方が分散している分散型複合材料となっていれば良く、両材料をどのような割合で分散させても良いし、どのように分散させても良い。例えば、焼結前の粉末の前処理として、超硬材料でコーティングされたステンレス製容器の中に、所定量、例えば、容器容積の40%に相当する量のWC含有量95%超の超硬材料と溶接可能材料の混合物と、所定量、例えば、同30%に相当する量の超硬ボールを投入し、所定速度で所定時間、例えば、毎分100回転の速度で24時間ボールミル混合攪拌しておくことにより、十分な強度を有する弁体を得ることができる。   Further, in the mixed portion 34b shown in FIG. 4B, the cemented carbide material having a WC content of more than 95% and the weldable material are evenly mixed, that is, both materials are dispersed by 50% each other. Preferably, it is preferable to uniformly mix and disperse, but the present invention is not limited to this, and both materials have a relationship between matrix and dispersion, that is, dispersion in which one is a matrix and the other is dispersed. As long as it is a mold composite material, both materials may be dispersed at any ratio, and may be dispersed in any manner. For example, as a pretreatment of powder before sintering, in a stainless steel container coated with a cemented carbide material, a cemented carbide having a WC content exceeding 95% of a predetermined amount, for example, an amount corresponding to 40% of the container volume. A mixture of a material and a weldable material, and a predetermined amount, for example, an amount of carbide balls corresponding to 30% of the same, are charged, and the ball mill is mixed and stirred at a predetermined speed for a predetermined time, for example, at a speed of 100 revolutions per minute for 24 hours. By doing so, a valve body having sufficient strength can be obtained.

本発明においては、図4(a)または(b)に示すように、弁体28を構成する弁体頭部32の粉末成形体をWC含有量95%超の超硬材料の粉末で形成し、これに一体的に続くように、混在部34(34a、34b)の粉末成形体を超硬材料および溶接可能材料の各粉末を混在状態(傾斜組成、分散)に合わせて混合して形成し、さらに、これに一体的に続くように、可溶接部36の粉末成形体を溶接可能材料の粉末で形成して、弁体28の一体化された複合粉末成形体を形成し、弁体28の複合粉末成形体を焼結して、適切な寸法および形状に機械加工することにより、図4(a)または(b)に示す複合部材からなる弁体28の焼結体を作製することができる。
こうして得られた焼結弁体28の可溶接部36を弁ステム26に溶接することにより、両者間を溶接部38を介して容易かつ堅固に接合することができる。本発明においては、弁体28と弁ステム26とは溶接により接合されているので、図3に示す弁ステム202と弁体206とは、銀ろう208を介してろう付けにより接合される従来のアングル弁200の場合ように、低い耐食性のために、流体との接触による腐食の進行や、接合強度の低下や、寿命短縮などを招くことがない。
本発明に用いられる弁体28およびこれを用いるアングル弁10は、基本的に以上のように構成される。
In the present invention, as shown in FIG. 4 (a) or (b), the powder molded body of the valve body head portion 32 constituting the valve body 28 is formed of a powder of super hard material having a WC content of more than 95%. The powder molded body of the mixed portion 34 (34a, 34b) is formed by mixing each powder of the cemented carbide material and the weldable material in accordance with the mixed state (gradient composition, dispersion) so as to integrally follow this. Further, the powder molded body of the weldable portion 36 is formed of a powder of a weldable material so as to integrally follow this, thereby forming a composite powder molded body in which the valve body 28 is integrated, and the valve body 28 is formed. The sintered compact of the valve body 28 made of the composite member shown in FIG. 4 (a) or (b) can be produced by sintering the composite powder compact of the above and machining it into an appropriate size and shape. it can.
By welding the weldable part 36 of the sintered valve body 28 obtained in this way to the valve stem 26, the two can be easily and firmly joined via the welded part 38. In the present invention, since the valve body 28 and the valve stem 26 are joined by welding, the valve stem 202 and the valve body 206 shown in FIG. 3 are joined by brazing via the silver brazing 208. As in the case of the angle valve 200, because of low corrosion resistance, there is no progress of corrosion due to contact with a fluid, reduction in bonding strength, shortening of service life, or the like.
The valve body 28 used in the present invention and the angle valve 10 using the same are basically configured as described above.

上述した実施例では、弁体28の弁体頭部32は、WC含有量95%超の超硬材料で形成されていたが、本発明はこれに限定されず、複数の材料から構成される複合部材によって形成しても良い。
図5(a)に、図2に示すアングル弁の弁ステムおよび弁体の他の実施例を示す。なお、図5(a)に示す弁ステム26および弁体28cは、図2に示す弁ステム26および弁体28と、弁体頭部32と32aとの構成が異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略し、主に相違点について説明する。
In the embodiment described above, the valve body head 32 of the valve body 28 is formed of a super hard material having a WC content of more than 95%. However, the present invention is not limited to this, and is composed of a plurality of materials. You may form with a composite member.
FIG. 5A shows another embodiment of the valve stem and valve body of the angle valve shown in FIG. The valve stem 26 and the valve element 28c shown in FIG. 5A have the same configuration except that the valve stem 26 and the valve element 28 shown in FIG. 2 are different from the valve element heads 32 and 32a. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and differences are mainly described.

図5(a)に示すように、弁体28cは、弁体頭部32a、混在部34(34a、34b:図4参照)および可溶接部36から構成され、可溶接部36が溶接部38を介して弁ステム26に溶接接合されている。
弁体28cの弁体頭部32aは、WC含有量95%超の超硬材料からなる周縁部46と、強度確保材料からなる芯部50と、周縁部46と芯部50との間に超硬材料および強度確保材料の両材料が混在する混在部48とを有する複合部材からなる。
ここで、弁体頭部32aの周縁部46は、形状は円筒状であり、図2、図4(a)および(b)に示す弁体28の弁体頭部32と形状は異なるが、弁体頭部32と同様な超硬材料を用いて、同様にして円筒状に構成すれば良い。
As shown in FIG. 5A, the valve body 28c is composed of a valve body head portion 32a, a mixed portion 34 (34a, 34b: see FIG. 4), and a weldable portion 36. The weldable portion 36 is a welded portion 38. And is welded to the valve stem 26 via welding.
The valve body head 32a of the valve body 28c includes a peripheral edge portion 46 made of a super hard material having a WC content of more than 95%, a core portion 50 made of a strength securing material, and a gap between the peripheral edge portion 46 and the core portion 50. It consists of a composite member having a mixed portion 48 in which both a hard material and a strength ensuring material are mixed.
Here, the peripheral edge 46 of the valve body head 32a is cylindrical in shape, and the shape is different from the valve body head 32 of the valve body 28 shown in FIGS. 2, 4 (a) and 4 (b). A super hard material similar to that of the valve body head 32 may be used to form a cylindrical shape in the same manner.

芯部50は、弁体頭部32aの中心部分となる弁体頭部本体、したがって、いわば弁体本体を形成する円柱状部材であり、強度確保材料からなり、弁体頭部32aおよび弁体28cの強度を確保する部分である。
ここで、芯部50を形成する強度確保材料は、弁体頭部32aおよび弁体28cの強度を確保できる材料であれば、どのようなものでも良いが、例えば、特許文献1に開示の超微粒子WC−Co(Co含有量5〜12%、TiCおよびTaCの総含有量1〜4%)および従来のWC−Co(Co含有量5〜25%)の超硬材料(以下、両者を総称してWC−Co系超硬材料という)などのように、耐食性や硬さは劣るが、所定の強度を持つ超硬材料も好ましい。このようなWC−Co系超硬材料としては、所定の強度を確保できれば、どのような超硬材料でも良い。
このほか、芯部50を形成する強度確保材料としては、所定の強度を確保できれば、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル、モネル、インコロイ等のニッケル合金も用いることができるし、その他に用いることのできる材料として、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金および化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属なども挙げることができる。
The core portion 50 is a valve body head main body that is a central portion of the valve body head 32a, and thus is a columnar member that forms the valve body main body. This is a portion that ensures the strength of 28c.
Here, the strength ensuring material forming the core portion 50 may be any material as long as it can secure the strength of the valve body head portion 32a and the valve body 28c. Fine carbide WC-Co (Co content 5-12%, TiC and TaC total content 1-4%) and conventional WC-Co (Co content 5-25%) carbide materials (hereinafter collectively referred to as both) And the like, which are inferior in corrosion resistance and hardness, such as a WC-Co-based superhard material), but a superhard material having a predetermined strength is also preferable. As such a WC-Co based cemented carbide material, any cemented carbide material may be used as long as a predetermined strength can be secured.
In addition, as a strength ensuring material for forming the core portion 50, a nickel alloy such as stainless steel, hastelloy, inconel, monel, incoloy, etc. can be used as long as a predetermined strength can be secured, and other materials that can be used. Examples thereof include alloys and compounds such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys, and intermetallic compounds, and metals such as nickel, zirconium, and titanium.

弁体頭部32aの混在部48は、弁体頭部32aの周縁部46と芯部50との間に設けられる部位であって、周縁部46に用いられるWC含有量95%超の超硬材料(以下、WC系超硬材料という)と芯部50に用いられるWC−Co系超硬材料との両超硬材料を混在させた材料から形成される。
ここで、混在部48における両材料の混在状態としては、周縁部46と芯部50とを強度などの所定の機械的性質を維持できるようにつなぐ焼結ができれば、特に制限的ではないが、WC系超硬材料とWC−Co系超硬材料との両材料が傾斜組成となる状態、および両材料が互いに分散する状態とするのが好ましい。
The mixed portion 48 of the valve body head portion 32a is a portion provided between the peripheral edge portion 46 and the core portion 50 of the valve body head portion 32a, and is a carbide having a WC content of more than 95% used in the peripheral edge portion 46. It is formed from a material in which both super hard materials of a material (hereinafter referred to as a WC base super hard material) and a WC-Co base super hard material used for the core portion 50 are mixed.
Here, the mixed state of both materials in the mixed portion 48 is not particularly limited as long as the peripheral portion 46 and the core portion 50 can be sintered so that predetermined mechanical properties such as strength can be maintained. It is preferable that both the WC-based cemented carbide material and the WC-Co-based cemented carbide material have a gradient composition, and the two materials are dispersed in each other.

このように、本発明においては、弁体28cの弁体頭部32aの周縁部46と芯部50との間に混在部48を設けることにより、周縁部46の高い硬度と芯部50の強度を維持しながら周縁部46と芯部50とを繋ぐ(接合する)ことができ、弁体28の表面硬度および強度ならびに耐衝撃性などの機械的性質を良好なものとすることができる。なお、混在部48を設けて、耐衝撃性を向上させるのは、弁の使用目的によっては、頻繁に開閉が繰り返され、弁体と弁座の接触衝撃による欠損/破損を防ぎうるだけの耐衝撃性の付与が求められる場合があるからである。
また、混在部48を設けるのが好ましい理由は、混在部34の場合と同様に、混在部48を設けないと、超硬材料中のWC以外の成分の有無に係わらず、超硬材料と同種あるいは他の金属との接合性が極めて低く、接合に伴う熱負荷や、周辺部46と芯部50との熱膨張係数の相違などの理由により、周辺部46が破壊したり、芯部50との接合強度が低くなり、実使用に耐えることができない虞があるからである。このように、混在部48を設けることにより、これらの問題を一気に解決することが可能となる。
Thus, in the present invention, by providing the mixed portion 48 between the peripheral portion 46 and the core portion 50 of the valve head portion 32a of the valve body 28c, the hardness of the peripheral portion 46 and the strength of the core portion 50 are increased. The peripheral edge portion 46 and the core portion 50 can be connected (joined) while maintaining the above, and the surface hardness and strength of the valve body 28 and mechanical properties such as impact resistance can be improved. It should be noted that the impact resistance is improved by providing the mixed portion 48 depending on the purpose of use of the valve, which is frequently opened and closed repeatedly so as to prevent damage / breakage due to contact impact between the valve body and the valve seat. This is because it may be necessary to impart impact properties.
Also, the reason why it is preferable to provide the mixed portion 48 is the same as that of the cemented carbide material, regardless of the presence or absence of components other than WC in the cemented carbide material, as in the case of the mixed portion 34. Alternatively, the bondability with other metals is extremely low, and the peripheral portion 46 may be destroyed or the core portion 50 may be damaged due to a thermal load accompanying the bonding or a difference in thermal expansion coefficient between the peripheral portion 46 and the core portion 50. This is because there is a possibility that the bonding strength of the steel sheet becomes low and cannot be actually used. Thus, by providing the mixed part 48, it becomes possible to solve these problems at a stretch.

混在部48では、周縁部46と接する側では、WC系超硬材料の割合を100%とし、周縁部46から離れて芯部50に近付くにつれて、少しずつWC系超硬材料の割合を減らすと共にWC−Co系超硬材料の割合を増やし、芯部50と接する側では、WC−Co系超硬材料の割合を100%とするように組成を傾斜させることができるが、本発明は、これに限定されず、周縁部46と接する側におけるWC系超硬材料の割合が50%超であり、芯部50と接する側におけるWC−Co系超硬材料の割合が50%超であり、混在部48内での組成が傾斜していれば、どのような割合であっても良いし、どのように傾斜していても良く、両材料に応じて適切に選択すれば良い。例えば、焼結前の粉末充填の際に、一方の材料から他方の材料に向けて20%ずつ組成割合を5段階変化させて充填させても良い。このようにして組成を傾斜させることにより、十分な強度を有する弁体を得ることができる。
また、このような混在部48の材料組織としては、融点の低い方の物質(芯部50の強度確保材料(例えば、可溶接金属))が超硬材料中の粒界部に拡散・浸透したような組織となっている。
In the mixed portion 48, the ratio of the WC cemented carbide material is set to 100% on the side in contact with the peripheral edge 46, and the ratio of the WC cemented carbide material is gradually decreased as the distance from the peripheral edge 46 approaches the core 50. The ratio of the WC-Co cemented carbide material can be increased and the composition can be inclined so that the ratio of the WC-Co cemented carbide material is 100% on the side in contact with the core portion 50. The ratio of the WC-based cemented carbide material on the side in contact with the peripheral edge 46 is more than 50%, and the ratio of the WC-Co-based cemented carbide material on the side in contact with the core part 50 is more than 50%. As long as the composition in the portion 48 is inclined, the ratio may be any ratio, and it may be inclined in any manner, and may be appropriately selected according to both materials. For example, at the time of powder filling before sintering, the composition ratio may be changed by five steps from one material to the other material in five steps. By tilting the composition in this way, a valve body having sufficient strength can be obtained.
Further, as the material structure of such a mixed portion 48, a substance having a lower melting point (strength ensuring material (for example, weldable metal) of the core portion 50) diffuses and penetrates into the grain boundary portion in the cemented carbide material. It is an organization like this.

また、混在部48では、WC系超硬材料とWC−Co系超硬材料とを均等に混在させ、すなわち、両材料を50%ずつ互いに分散させておくのが好ましく、また、均一に混在、分散させておくのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、両材料がマトリックスと分散との関係の、すなわち一方がマトリックスとなり、他方が分散している分散型複合材料となっていれば良く、両材料をどのような割合で分散させても良いし、どのように分散させても良い。例えば、焼結前の粉末の前処理として、超硬材料でコーティングされたステンレス製容器の中に、所定量、例えば、容器容積の40%に相当する量のWC含有量95%超の超硬材料とWC−Co系超硬材料(または溶接可能材料)との混合物と、所定量、例えば、同30%に相当する量の超硬ボールを投入し、所定速度で所定時間、例えば、毎分100回転の速度で24時間ボールミル混合攪拌しておくことにより、十分な強度を有する弁体を得ることができる。   Moreover, in the mixing part 48, it is preferable to mix the WC-based cemented carbide material and the WC-Co-based cemented carbide material evenly, that is, to disperse both materials by 50% each other. It is preferable to disperse, but the present invention is not limited to this, as long as both materials are in a relationship between matrix and dispersion, that is, a dispersive composite material in which one is a matrix and the other is dispersed. Well, both materials may be dispersed at any ratio, and may be dispersed in any manner. For example, as a pretreatment of powder before sintering, in a stainless steel container coated with a cemented carbide material, a cemented carbide having a WC content exceeding 95% of a predetermined amount, for example, an amount corresponding to 40% of the container volume. A mixture of a material and a WC-Co carbide material (or a weldable material) and a predetermined amount, for example, an amount of carbide balls corresponding to 30% of the same, are charged, and a predetermined speed, for example, every minute. A ball body having sufficient strength can be obtained by ball mill mixing and stirring for 24 hours at a speed of 100 revolutions.

本発明においては、まず、図5(a)に示すように、弁体28cの弁体頭部32aを構成する芯部50の粉末成形体をWC−Co系超硬材料の粉末で形成し、その外側周囲に一体的に覆うように、混在部48の粉末成形体をWC−Co系超硬材料およびWC系超硬材料の各粉末を混在状態(傾斜組成、分散)に合わせて混合して形成し、さらに、その外側周囲に一体的に覆うように、周縁部46の粉末成形体をWC系超硬材料の粉末で形成して、弁体頭部32aの一体化された複合粉末成形体を形成し、これに一体的に続くように、混在部34(34a、34b)の粉末成形体をWC系超硬材料および溶接可能材料の各粉末を混在状態(傾斜組成、分散)に合わせて混合して形成し、さらに、これに一体的に続くように、可溶接部36の粉末成形体を溶接可能材料の粉末で形成して、弁体28cの一体化された複合粉末成形体を形成し、弁体28cの複合粉末成形体を焼結して、適切な寸法および形状に機械加工することにより、図5(a)に示す複合部材からなる弁体28cの焼結体を作製することができる。なお、この際、弁体28cの混在部34は、弁体頭部32aの芯部50と可溶接部36との間に介在するように形成しても良い。   In the present invention, as shown in FIG. 5 (a), first, a powder molded body of the core portion 50 constituting the valve body head portion 32a of the valve body 28c is formed of powder of a WC-Co based superhard material, The powder molded body of the mixed portion 48 is mixed in accordance with the mixed state (gradient composition, dispersion) of the powder of the WC-Co-based cemented carbide material and the WC-based cemented carbide material so as to integrally cover the outer periphery thereof. Further, the powder molded body of the peripheral edge portion 46 is formed of powder of a WC-based superhard material so as to integrally cover the outer periphery thereof, and the composite powder molded body in which the valve body head portion 32a is integrated. The powder molded body of the mixed portion 34 (34a, 34b) is matched to the mixed state (gradient composition, dispersion) of the powders of the WC-based cemented carbide material and the weldable material so as to integrally follow this. The powder of the weldable part 36 is formed so as to be mixed and followed integrally therewith. Forming the form with a weldable material powder to form an integrated composite powder compact of the valve body 28c and sintering the composite powder compact of the valve body 28c to machine to the appropriate size and shape By doing so, a sintered body of the valve body 28c made of the composite member shown in FIG. 5A can be manufactured. At this time, the mixed portion 34 of the valve body 28 c may be formed so as to be interposed between the core portion 50 of the valve body head portion 32 a and the weldable portion 36.

こうして得られた焼結弁体28cの可溶接部36を弁ステム26に溶接することにより、両者間を溶接部38を介して容易かつ堅固に接合することができる。本発明においては、弁体28cと弁ステム26とは溶接により接合されているので、図3に示す弁ステム202と弁体206とは、銀ろう208を介してろう付けにより接合される従来のアングル弁200の場合ように、低い耐食性のために、流体との接触による腐食の進行や、接合強度の低下や、寿命短縮などを招くことがない。
上述した例では、芯部50に強度確保材料としてWC−Co系超硬材料を用い、周縁部46にWC系超硬材料を用いた場合の混在部48の形成について述べたが、本発明は、これに限定されず、芯部50に用いる強度確保材料としてWC−Co系超硬材料以外の上述した強度確保材料を用いた場合も、WC−Co系超硬材料を他の強度確保材料に変えるだけで、同様にして混在部48を形成することができるのは言うまでもない。
本発明に用いられる弁体28cおよびこれを用いる弁10は、基本的に以上のように構成される。
By welding the weldable portion 36 of the sintered valve body 28 c thus obtained to the valve stem 26, the two can be easily and firmly joined via the welded portion 38. In the present invention, the valve body 28c and the valve stem 26 are joined by welding. Therefore, the valve stem 202 and the valve body 206 shown in FIG. As in the case of the angle valve 200, because of low corrosion resistance, there is no progress of corrosion due to contact with a fluid, reduction in bonding strength, shortening of service life, or the like.
In the example described above, the formation of the mixed portion 48 in the case where the core portion 50 is made of a WC-Co based cemented carbide material as the strength securing material and the peripheral portion 46 is made of a WC based cemented carbide material has been described. However, the present invention is not limited to this, and when the above-described strength securing material other than the WC-Co based cemented carbide material is used as the strength securing material used for the core portion 50, the WC-Co based cemented carbide material is used as another strength securing material. It goes without saying that the mixed portion 48 can be formed in the same manner only by changing.
The valve body 28c used in the present invention and the valve 10 using the same are basically configured as described above.

なお、図5(a)に示す例では、弁体28cを、周縁部46、混在部48および芯部50を有する複合部材からなる弁体頭部32aと、混在部34と、可溶接部36とで構成したが、本発明はこれに限定されず、芯部50を構成する強度確保材料としてステンレス等の溶接可能材料や溶接可能な金属材料を用いることができる場合には、図5(b)および(c)に示すように、弁体28cにおいて、混在部34および可溶接部36を形成せず、弁体頭部32b、32c自体を弁体28d、28eとして用いても良い。
すなわち、上述したように、芯部50を構成する強度確保材料として、WC−Co系超硬材料の代わりにステンレス等の溶接可能材料を用い、芯部50を、その頂部に円板部50aを持ち、断面T字状の円柱状部材として形成して、弁体頭部32bの一体化された複合粉末成形体を形成した後、混在部34の粉末成形体および可溶接部36の粉末成形体を形成することなく、弁体頭部32bの複合粉末成形体を焼結して、適切な寸法および形状に機械加工することにより、図5(b)に示す複合部材からなる弁体28dの焼結体を作製することができる。なお、図示例では、円板部50aの直径を、周縁部46の外径に略等しく形成するのが好ましい。
In the example shown in FIG. 5A, the valve body 28 c includes a valve body head portion 32 a made of a composite member having a peripheral edge portion 46, a mixed portion 48 and a core portion 50, a mixed portion 34, and a weldable portion 36. However, the present invention is not limited to this, and in the case where a weldable material such as stainless steel or a weldable metal material can be used as the strength ensuring material constituting the core portion 50, FIG. ) And (c), the valve body heads 32b and 32c themselves may be used as the valve bodies 28d and 28e without forming the mixed portion 34 and the weldable portion 36 in the valve body 28c.
That is, as described above, a weldable material such as stainless steel is used instead of the WC-Co-based cemented carbide material as the strength ensuring material constituting the core portion 50, and the core portion 50 and the disk portion 50a on the top portion thereof. And formed as a cylindrical member having a T-shaped cross section to form a composite powder molded body in which the valve body head portion 32b is integrated, and then a powder molded body of the mixed portion 34 and a powder molded body of the weldable portion 36 The composite powder molded body of the valve body head portion 32b is sintered and machined to an appropriate size and shape, so that the valve body 28d made of the composite member shown in FIG. A knot can be produced. In the illustrated example, it is preferable that the diameter of the disk portion 50 a is formed to be approximately equal to the outer diameter of the peripheral edge portion 46.

このように、芯部50が溶接可能材料で形成されている弁体頭部32b自体を弁体28dとして形成することにより、弁ステム26を弁体頭部32bの芯部50の円板部50aに直接溶接して、弁ステム26と芯部50の円板部50aとの間に溶接部38を形成し、弁ステム26と、芯部50、したがって弁体28dとを接合することもできる。
なお、図5(b)のように、芯部50を断面「T字型」となるように構成する理由は、芯部50(円板部50a)と弁ステム26との溶接は外周部でのみ可能なことからである。このような構成の場合、芯部50(円板部50a)と弁ステム26とを結合する方法として、拡散接合も十分に適用可能である。
さらに、図5(c)に示す弁体28eのように、弁体頭部32cの芯部50の頭部の円板部50a(可溶接部側)にねじ部50bを設け、弁ステム26側にねじ穴26aを設け、芯部50のねじ部50bを弁ステム26のねじ穴26aに螺合させてねじ止めするように構成しても良い。
Thus, by forming the valve body head portion 32b itself, in which the core portion 50 is formed of a weldable material, as the valve body 28d, the valve stem 26 is made to be the disc portion 50a of the core portion 50 of the valve body head portion 32b. Can be directly welded to form a welded portion 38 between the valve stem 26 and the disc portion 50a of the core portion 50, and the valve stem 26 and the core portion 50, and thus the valve body 28d can be joined.
As shown in FIG. 5B, the reason why the core portion 50 is configured to have a “T-shaped” cross section is that the welding between the core portion 50 (disk portion 50a) and the valve stem 26 is performed on the outer peripheral portion. Because it is only possible. In the case of such a configuration, diffusion bonding can also be sufficiently applied as a method of coupling the core portion 50 (disk portion 50a) and the valve stem 26.
Further, as in the valve body 28e shown in FIG. 5C, a threaded portion 50b is provided on the disk portion 50a (weldable portion side) of the head portion of the core portion 50 of the valve body head portion 32c, and the valve stem 26 side It is also possible to provide a screw hole 26a, and screw the screw part 50b of the core part 50 into the screw hole 26a of the valve stem 26 to be screwed.

次に、図2、図6(a)および(b)に示すトリム装置30の弁座22および22aについて説明する。
図2および図6(a)に示す本発明のアングル弁10においては、上述したように、トリム装置30の弁座22は、リング状の内縁部40、混在部42および外縁部44から構成される。
これらの図に示すように、トリム装置30の弁座22の内縁部40は、弁座22の最も内側に形成されるリング状の部材であって、トリム装置30の弁体28の弁体頭部32と同様に、流体、特に固体粒子を含む流体や、気相、液相および固相の3相流体などによる磨耗が発生しやすい部位であって、本発明の特徴とする部分であり、本発明では、WC含有量95%超のWC系超硬材料によって形成される。
Next, the valve seats 22 and 22a of the trim device 30 shown in FIG. 2, FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) will be described.
In the angle valve 10 of the present invention shown in FIGS. 2 and 6A, as described above, the valve seat 22 of the trim device 30 includes the ring-shaped inner edge portion 40, the mixed portion 42, and the outer edge portion 44. The
As shown in these drawings, the inner edge 40 of the valve seat 22 of the trim device 30 is a ring-shaped member formed on the innermost side of the valve seat 22, and the valve body head of the valve body 28 of the trim device 30. Similarly to the part 32, it is a part that is easily worn by a fluid, particularly a fluid containing solid particles, a gas phase, a liquid phase, and a solid phase three-phase fluid, and is a feature of the present invention. In the present invention, the WC-based cemented carbide material having a WC content exceeding 95% is formed.

このため、本発明のアングル弁10においては、たとえ、弁座22の内縁部40が、固体粒子を含む流体と接触しても、磨耗や腐食が発生したり、進行したりせず、高い耐摩耗性、耐食性および耐久性を維持することができる。これに対し、図3に示す従来のアングル弁200においては、トリム装置204の弁座210は、WC含有量95%以下のWC−Co系超硬材料から形成されているため、磨耗や腐食が発生し、また進行して、破損に至ることがあることは上述した通りである。
ここで、弁座22の内縁部40に用いられるWC系超硬材料としては、トリム装置30の弁体28に用いられるWC系超硬材料と同様なものを用いれば良い。
For this reason, in the angle valve 10 of the present invention, even if the inner edge portion 40 of the valve seat 22 comes into contact with a fluid containing solid particles, wear and corrosion do not occur or progress, and high resistance is obtained. Abrasion, corrosion resistance and durability can be maintained. On the other hand, in the conventional angle valve 200 shown in FIG. 3, the valve seat 210 of the trim device 204 is made of a WC-Co carbide material having a WC content of 95% or less. As described above, it may occur, progress, and lead to breakage.
Here, as the WC cemented carbide material used for the inner edge portion 40 of the valve seat 22, the same WC cemented carbide material used for the valve body 28 of the trim device 30 may be used.

外縁部44は、弁座22の最も外側に形成され、弁座22の本体をなすリング状の部材であって、強度確保材料からなり、弁座22の強度を確保する部分である。
ここで、外縁部44を形成する強度確保材料は、弁座22の強度を確保できる材料であれば、どのようなものでも良いが、例えばステンレス等の金属材料であるのが好ましい。
このほか、外縁部44を形成する強度確保材料としては、所定の強度を確保できれば、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル、モネル、インコロイ等のニッケル合金を用いることができるし、その他に用いることのできる材料として、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金および化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属なども挙げることができる。
The outer edge portion 44 is a ring-shaped member that is formed on the outermost side of the valve seat 22 and forms the main body of the valve seat 22, and is a portion that is made of a strength securing material and secures the strength of the valve seat 22.
Here, the strength ensuring material forming the outer edge portion 44 may be any material as long as the strength of the valve seat 22 can be secured, but is preferably a metal material such as stainless steel.
In addition, as a strength securing material for forming the outer edge portion 44, a nickel alloy such as stainless steel, hastelloy, inconel, monel, incoloy, etc. can be used as long as a predetermined strength can be secured, and other materials that can be used. Examples thereof include alloys and compounds such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys, and intermetallic compounds, and metals such as nickel, zirconium, and titanium.

弁座22の混在部42は、弁座22の内縁部40と外縁部44との間に設けられる部位であって、内縁部40に用いられるWC系超硬材料と外縁部44に用いられる強度確保材料との両材料を混在させた材料から形成される。
ここで、混在部42における両材料の混在状態としては、内縁部40と外縁部44とを強度などの所定の機械的性質を維持できるようにつなぐ焼結ができれば、特に制限的ではないが、WC系超硬材料と強度確保材料との両材料が傾斜組成となる状態、および両材料が互いに分散する状態とするのが好ましい。
The mixed portion 42 of the valve seat 22 is a portion provided between the inner edge portion 40 and the outer edge portion 44 of the valve seat 22, and is a strength used for the WC-based cemented carbide material used for the inner edge portion 40 and the outer edge portion 44. It is formed from a material obtained by mixing both materials with the securing material.
Here, the mixed state of the two materials in the mixed portion 42 is not particularly limited as long as the inner edge portion 40 and the outer edge portion 44 can be sintered so as to maintain predetermined mechanical properties such as strength. It is preferable that both the WC-based cemented carbide material and the strength ensuring material have a gradient composition and that both materials are dispersed with each other.

このように、本発明においては、弁座22の内縁部40と外縁部44との間に混在部42を設けることにより、内縁部40の高い硬度と外縁部44の強度を維持しながら内縁部40と外縁部44とを繋ぐ(接合する)ことができ、弁座22の内周表面硬度および強度ならびに耐衝撃性などの機械的性質を良好なものとすることができる。なお、混在部42を設けて、耐衝撃性を向上させるのは、弁の使用目的によっては、頻繁に開閉が繰り返され、弁体と弁座の接触衝撃による欠損/破損を防ぎうるだけの耐衝撃性の付与が求められる場合があるが、混在部の存在により、衝撃吸収・緩和効果が望めるからである。
また、混在部42を設けるのが好ましい理由は、混在部48の場合と同様に、混在部42を設けないと、超硬材料中のWC以外の成分の有無に係わらず、超硬材料と同種あるいは他の金属との接合性が極めて低く、接合に伴う熱負荷や、内縁部40と外縁部44との熱膨張係数の相違などの理由により、内縁部40が破壊したり、外縁部44との接合強度が低くなり、実使用に耐えることができない虞があるからである。このように、混在部42を設けることにより、これらの問題を一気に解決することが可能となる。
Thus, in the present invention, by providing the mixed portion 42 between the inner edge portion 40 and the outer edge portion 44 of the valve seat 22, the inner edge portion is maintained while maintaining the high hardness of the inner edge portion 40 and the strength of the outer edge portion 44. 40 and the outer edge portion 44 can be connected (joined), and the inner peripheral surface hardness and strength of the valve seat 22 and mechanical properties such as impact resistance can be improved. It should be noted that the provision of the mixed portion 42 to improve the impact resistance is such that the opening / closing is frequently repeated depending on the purpose of use of the valve, and the damage / breakage due to the contact impact between the valve body and the valve seat can be prevented. This is because it is sometimes required to impart impact properties, but the presence of the mixed portion can provide an impact absorption / relaxation effect.
Further, the reason why it is preferable to provide the mixed portion 42 is the same as that of the cemented carbide material, regardless of the presence or absence of components other than WC in the cemented carbide material, as in the case of the mixed portion 48. Alternatively, the bondability with other metals is extremely low, and the inner edge portion 40 may be destroyed or the outer edge portion 44 may be damaged due to a thermal load accompanying the bonding or a difference in thermal expansion coefficient between the inner edge portion 40 and the outer edge portion 44. This is because there is a possibility that the bonding strength of the resin becomes low and cannot be actually used. Thus, by providing the mixing unit 42, it is possible to solve these problems at once.

混在部42では、内縁部40と接する側では、WC系超硬材料の割合を100%とし、内縁部40から離れて外縁部44に近付くにつれて、少しずつWC系超硬材料の割合を減らすと共に強度確保材料の割合を増やし、外縁部44と接する側では、強度確保材料の割合を100%とするように組成を傾斜させることができるが、本発明は、これに限定されず、内縁部40と接する側におけるWC系超硬材料の割合が50%超であり、外縁部44と接する側における強度確保材料の割合が50%超であり、混在部42内での組成が傾斜していれば、どのような割合であっても良いし、どのように傾斜していても良く、両材料に応じて適切に選択すれば良い。例えば、焼結前の粉末充填の際に、一方の材料から他方の材料に向けて25%ずつ組成割合を4段階変化させて充填させても良い。このようにして組成を傾斜させることにより、十分な強度を有する弁座を得ることができる。
また、このような混在部42の材料組織としては、融点の低い方の物質(外縁部44の強度確保材料(例えば、可溶接金属))が超硬材料中の粒界部に拡散・浸透したような組織となっている。
In the mixed part 42, the ratio of the WC cemented carbide material is set to 100% on the side in contact with the inner edge part 40, and the ratio of the WC cemented carbide material is gradually decreased as the distance from the inner edge part 40 approaches the outer edge part 44. The ratio of the strength ensuring material is increased and the composition can be inclined so that the ratio of the strength ensuring material is 100% on the side in contact with the outer edge portion 44. However, the present invention is not limited to this, and the inner edge portion 40 is not limited thereto. If the ratio of the WC cemented carbide material on the side in contact with the outer edge 44 is more than 50%, the ratio of the strength securing material on the side in contact with the outer edge 44 is more than 50%, and the composition in the mixed portion 42 is inclined. Any ratio may be used, and any inclination may be used, and it may be selected appropriately according to both materials. For example, at the time of powder filling before sintering, the composition ratio may be changed in four steps by 25% from one material to the other material. By tilting the composition in this way, a valve seat having sufficient strength can be obtained.
In addition, as the material structure of such a mixed portion 42, a substance having a lower melting point (strength ensuring material (for example, weldable metal) of the outer edge portion 44) diffuses and penetrates into the grain boundary portion in the cemented carbide material. It is an organization like this.

また、混在部42では、WC系超硬材料と強度確保材料とを均等に混在させ、すなわち、両材料を50%ずつ互いに分散させておくのが好ましく、また、均一に混在、分散させておくのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、両材料がマトリックスと分散との関係の、すなわち一方がマトリックスとなり、他方が分散している分散型複合材料となっていれば良く、両材料をどのような割合で分散させても良いし、どのように分散させても良い。
例えば、焼結前の粉末の前処理として、超硬材料でコーティングされたステンレス製容器の中に、所定量、例えば、容器容積の40%に相当する量のWC含有量95%超の超硬材料とWC−Co系超硬材料(または溶接可能材料)との混合物と、所定量、例えば、同30%に相当する量の超硬ボールを投入し、所定速度で所定時間、例えば、毎分100回転の速度で24時間ボールミル混合攪拌しておくことにより、十分な強度を有する弁座を得ることができる。
In the mixing unit 42, it is preferable that the WC-based cemented carbide material and the strength ensuring material are mixed evenly, that is, it is preferable that both materials be dispersed by 50% each other, and mixed and dispersed uniformly. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that both materials have a relationship between a matrix and a dispersion, that is, a dispersion type composite material in which one is a matrix and the other is dispersed. May be dispersed at any ratio, and may be dispersed in any manner.
For example, as a pretreatment of powder before sintering, in a stainless steel container coated with a cemented carbide material, a cemented carbide having a WC content exceeding 95% of a predetermined amount, for example, an amount corresponding to 40% of the container volume. A mixture of a material and a WC-Co carbide material (or a weldable material) and a predetermined amount, for example, an amount of carbide ball corresponding to 30% of the same, are charged, and a predetermined speed, for example, every minute. By mixing and stirring the ball mill for 24 hours at a speed of 100 revolutions, a valve seat having sufficient strength can be obtained.

本発明においては、まず、図6(a)に示すように、弁座22を構成する内縁部40の粉末成形体をWC系超硬材料の粉末でリング状に形成し、その外周面を一体的に覆うように、混在部42の粉末成形体をWC系超硬材料および強度確保材料の各粉末を混在状態(傾斜組成、分散)に合わせて混合してリング状に形成し、さらに、その外周面を一体的に覆うように、外縁部44の粉末成形体を強度確保材料の粉末でリング状に形成して、弁座22の一体化された複合粉末成形体を形成し、弁座22の複合粉末成形体を焼結して、適切な寸法および形状に機械加工することにより、図6(a)に示す複合部材からなる弁座22の焼結体を作製することができる。   In the present invention, first, as shown in FIG. 6A, the powder molded body of the inner edge portion 40 constituting the valve seat 22 is formed into a ring shape with the powder of the WC-based superhard material, and the outer peripheral surface thereof is integrated. So that the powder compact of the mixed portion 42 is mixed in accordance with the mixed state (gradient composition, dispersion) of the powder of the mixed portion 42 so as to form a ring shape. The powder molded body of the outer edge portion 44 is formed in a ring shape with powder of a strength ensuring material so as to integrally cover the outer peripheral surface, thereby forming a composite powder molded body in which the valve seat 22 is integrated, and the valve seat 22 is formed. The sintered compact of the valve seat 22 made of the composite member shown in FIG. 6A can be manufactured by sintering the composite powder compact of this and machining it into an appropriate size and shape.

上述した例では、流体が通過するリング状の弁座22の貫通孔の内周面を形成する内縁部40のみをWC系超硬材料で形成しているが、流体は、リング状の内縁部40の内周面だけではなく、弁座22の上縁部にも接触するので、図6(b)に示すように、弁座22aの上縁部52も、WC系超硬材料で形成してもよい。
このようにすることにより、弁座22aにおいては、内縁部40および上縁部52を含む、流体と接触する流体接触部を、WC系超硬材料で形成することができ、弁座22aの磨耗を防止することができる。
本発明に用いられる弁座22,22aおよびこれを用いる弁10は、基本的に以上のように構成される。
In the above-described example, only the inner edge portion 40 that forms the inner peripheral surface of the through hole of the ring-shaped valve seat 22 through which the fluid passes is formed of a WC-based cemented carbide material. The upper edge 52 of the valve seat 22a is also made of a WC-based cemented carbide material, as shown in FIG. 6B. May be.
By doing in this way, in the valve seat 22a, the fluid contact part including the inner edge part 40 and the upper edge part 52 that comes into contact with the fluid can be formed of the WC-based super hard material, and the valve seat 22a is worn. Can be prevented.
The valve seats 22 and 22a used in the present invention and the valve 10 using the same are basically configured as described above.

上述した実施例は、本発明の種々の実施形態をアングル弁に適用した実施例であるが、本発明は上記実施例に限定される訳ではなく、種々のタイプの弁に適用可能である。
図7(a)および(b)は、それぞれ本発明が適用される偏心形回転弁の一実施例の要部の正面から見た断面図および上面から見た断面図である。
これらの図に示すように、偏心形回転弁60は、鋳型等からなる弁本体62と、弁本体62内で直管状に伸びる流路64と、流路64の中途部に形成された弁室66と、流路64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(弁ステム)68と、弁軸68に保持された弁体(弁プラグ)70とを備えている。
The above-described examples are examples in which various embodiments of the present invention are applied to an angle valve. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and can be applied to various types of valves.
FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view seen from the front and a top view, respectively, of the main part of an embodiment of the eccentric rotary valve to which the present invention is applied.
As shown in these drawings, the eccentric rotary valve 60 includes a valve main body 62 made of a mold or the like, a flow path 64 extending in a straight tube shape in the valve main body 62, and a valve chamber formed in the middle of the flow path 64. 66, a pair of upper and lower valve shafts (valve stems) 68 centering on an axis orthogonal to the fluid flow direction of the flow path 64, and a valve body (valve plug) 70 held by the valve shaft 68. ing.

弁本体62の一方の側(図7(a)の弁室66よりも図示左側)には保持部(リテーナ)72と弁座(シートリング)74とが設けられている。また、流路64は、実質的に保持部72と弁座74と弁室66とによって形成されている。
また、弁本体62は、一方の側に流路64に連通する開口部65aを、他方の側に(図7(a)の弁室66よりも図示右側)に流路64に連通する開口部65bを有する。また、弁本体62には、開口部65aに配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部62aと、開口部65bに配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部62bが形成されている。
なお、弁本体62に保持部72によって保持される弁座74と一対の弁軸68に保持された弁体70とは、トリム装置76を構成する。
なお、偏心形回転弁60においては、開口部65aおよび開口部65bのいずれが上流側となる配置して用いることができるが、スラリーなどの摩耗性流体を通過させる場合には、開口部65aを上流側に配置して用いる場合には、摩耗性流体が弁本体62の内壁面にぶつかり、その内壁面を摩耗するので、例えば、支持部72などを高硬度にすることにより、逆に、開口部65bを上流側に配置して用いるのが良い。すなわち、偏心形回転弁60は、標準的な用途の場合には、開口部65a(弁座74)が上流側、開口部65b(弁体70)が下流側となるように配置されるのが良いが、耐摩耗性用途の場合は、本体内面を守るため、開口部65b(弁体70)が上流側、開口部65a(弁座74)が下流側となるように配置されるのが好ましい。
A holding portion (retainer) 72 and a valve seat (seat ring) 74 are provided on one side of the valve main body 62 (on the left side of the valve chamber 66 in FIG. 7A). The flow path 64 is substantially formed by the holding portion 72, the valve seat 74, and the valve chamber 66.
The valve body 62 has an opening 65a communicating with the flow path 64 on one side, and an opening communicating with the flow path 64 on the other side (right side of the valve chamber 66 in FIG. 7A). 65b. In addition, the valve main body 62 has a pipe connection flange 62a for connecting a pipe (not shown) to the opening 65a, and a pipe connection for connecting a pipe (not shown) to the opening 65b. The flange portion 62b is formed.
The valve seat 74 held by the holding portion 72 in the valve main body 62 and the valve body 70 held by the pair of valve shafts 68 constitute a trim device 76.
In the eccentric rotary valve 60, any one of the opening 65a and the opening 65b can be disposed on the upstream side. However, when an abrasive fluid such as slurry is allowed to pass, the opening 65a is not provided. In the case where it is used on the upstream side, the abrasive fluid hits the inner wall surface of the valve main body 62 and wears the inner wall surface. It is preferable to use the portion 65b by arranging it on the upstream side. That is, in the case of a standard application, the eccentric rotary valve 60 is arranged such that the opening 65a (valve seat 74) is on the upstream side and the opening 65b (valve element 70) is on the downstream side. In the case of wear-resistant applications, it is preferable to arrange the opening 65b (valve element 70) on the upstream side and the opening 65a (valve seat 74) on the downstream side in order to protect the inner surface of the main body. .

弁軸68は、ここでは、流路64を挟むように2本に分割されており、各一端が弁本体62を貫通して弁本体62または駆動部(図示せず)に保持されている。
弁体70は、流路64の流体の流れを開閉する弁体本体70aと、この弁体頭部70aを弁軸68に固定するための平面視略扇形状のフランジ70bとによって断面略コ字形状に形成されている。
このような構成において、偏心形回転弁60では、トリム装置76の弁体70が、弁軸68によって回転され、弁体70の弁体頭部70aが弁座74に位置している時、開口部65aと開口部65bとの間の流路64内の流体の流れを防止すると共に、弁体70が、弁軸68によって回転され、弁体70の弁体本体70aが弁座74から離れて位置し、流路64を開いている時、開口部65aと開口部65bとの間の流路64内に流体を流すよう構成され、弁本体62の流路64の内部を、例えば硬質の固体粒子を含んだ流体が流れる。こうして、トリム装置76は、偏心形回転弁60を通過する流体の流れを制御し、偏心形回転弁60前後の流体の圧力を調節する。
Here, the valve shaft 68 is divided into two so as to sandwich the flow path 64, and each one end penetrates the valve main body 62 and is held by the valve main body 62 or a drive unit (not shown).
The valve body 70 has a substantially U-shaped cross section by a valve body main body 70 a that opens and closes the flow of fluid in the flow path 64 and a flange 70 b that is substantially fan-shaped in plan view for fixing the valve body head portion 70 a to the valve shaft 68. It is formed into a shape.
In this configuration, in the eccentric rotary valve 60, when the valve body 70 of the trim device 76 is rotated by the valve shaft 68 and the valve body head portion 70a of the valve body 70 is positioned on the valve seat 74, the opening is opened. The flow of the fluid in the flow path 64 between the portion 65a and the opening 65b is prevented, and the valve body 70 is rotated by the valve shaft 68 so that the valve body 70a of the valve body 70 is separated from the valve seat 74. When the flow path 64 is positioned, the fluid is caused to flow in the flow path 64 between the opening 65a and the opening 65b, and the inside of the flow path 64 of the valve body 62 is, for example, a hard solid. A fluid containing particles flows. Thus, the trim device 76 controls the flow of the fluid passing through the eccentric rotary valve 60 and adjusts the pressure of the fluid before and after the eccentric rotary valve 60.

ここで、本発明の偏心形回転弁60においては、トリム装置76の弁座74および/または弁体70は、その一部または全部が、WCの含有量が95%超のWC系超硬材料よりなる焼結部材により構成されている。その結果、流体の通過に伴う弁座74および/または弁体70の摩耗を防止することができる。
なお、ここでは、図示しないが、図7に示す弁体70は、図1〜5(c)に示す弁体28〜28eとその形状は異なるが、弁体本体70aを、図2〜5(c)に示す弁体28〜28eに相当するものとして、WC系超硬材料よりなる弁体頭部、混在部および可溶接部で構成し、弁体本体70aの可溶接部にフランジ70bを溶接するようにしても良いし、または、弁体本体70aをWC系超硬材料よりなる弁体頭部とし、フランジ70bを可溶接部とし、弁体本体70aとフランジ70bとの間に混在部を形成し、フランジ70bを弁軸68に溶接するようにしても良いし、弁体本体70a自体もしくはその弁体頭部を、WC系超硬材料よりなる周縁部、混在部および芯部で構成しても良い。
また、図7に示す弁座74は、図1〜5(c)に示す弁座22とその形状は異なるが、弁座74を、WC系超硬材料よりなる内縁部、混在部および外縁部で構成しても良い。
Here, in the eccentric rotary valve 60 of the present invention, a part or all of the valve seat 74 and / or the valve body 70 of the trim device 76 is a WC-based cemented carbide material having a WC content exceeding 95%. It is comprised by the sintered member which consists of. As a result, it is possible to prevent the valve seat 74 and / or the valve body 70 from being worn due to the passage of fluid.
Although not shown here, the valve body 70 shown in FIG. 7 is different in shape from the valve bodies 28 to 28e shown in FIGS. 1 to 5 (c), but the valve body 70a is shown in FIGS. The valve body 28 to 28e shown in c) includes a valve body head portion, a mixed portion, and a weldable portion made of a WC carbide material, and a flange 70b is welded to the weldable portion of the valve body body 70a. Alternatively, the valve body 70a may be a valve body head made of a WC carbide material, the flange 70b may be a weldable part, and a mixed portion may be provided between the valve body 70a and the flange 70b. The flange 70b may be welded to the valve shaft 68, and the valve body 70a itself or the valve body head may be composed of a peripheral portion, a mixed portion and a core portion made of a WC carbide material. May be.
Further, the valve seat 74 shown in FIG. 7 is different in shape from the valve seat 22 shown in FIGS. 1 to 5 (c), but the valve seat 74 is made of an inner edge portion, a mixed portion and an outer edge portion made of a WC-based super hard material. You may comprise.

また、図8は、本発明が適用される微小流量調節弁の一実施例の要部の断面図である。
同図に示すように、微小流量調節弁80は、図示左右に延びか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82を備えた弁本体84と、流路82の上下にオーバーラップした部分を弁室86としてその弁室86を開閉する弁体88と、弁室86を構成する流路82の上下に跨ると共に実質的に弁体88により開閉される弁座(シート、オリフィス)90とを備えている。
また、弁本体84には、弁体88を先端に設けた弁ステム92を駆動させる駆動部94が設けられている。
また、弁本体84は、流体流入側(図8の弁室86よりも図示左側)に流路82に連通する導入口ポート(開口部)85aを、流体排出側(図8の弁室86よりも図示右側)に流路82に連通する送出口ポート(開口部)85bを有する。また、弁本体84には、導入口ポート85aに上流側配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部84aと、送出口ポート85bに下流側配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部84bが形成されている。
なお、弁本体84に保持される弁座90と弁ステム92の先端に設けられた弁体88とは、トリム装置96を構成する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of one embodiment of a minute flow rate control valve to which the present invention is applied.
As shown in the figure, the micro flow rate adjusting valve 80 includes a valve body 84 having a flow path 82 that extends in the left and right directions in the figure and communicates with the upper and lower sides in the middle in the middle of the figure. A valve body 88 that opens and closes the valve chamber 86 as a valve chamber 86, and a valve seat (seat) that straddles the upper and lower sides of the flow path 82 constituting the valve chamber 86 and that is substantially opened and closed by the valve body 88. , Orifice) 90.
Further, the valve main body 84 is provided with a drive unit 94 for driving a valve stem 92 provided with a valve body 88 at the tip.
Further, the valve body 84 has an inlet port (opening) 85a communicating with the flow path 82 on the fluid inflow side (left side of the valve chamber 86 in FIG. 8), and the fluid discharge side (from the valve chamber 86 in FIG. 8). Also has a delivery port (opening) 85b communicating with the flow path 82 on the right side of the figure. Further, the valve body 84 is connected to a flange portion 84a for pipe connection for connecting an upstream pipe (not shown) to the inlet port 85a, and a downstream pipe (not shown) to the outlet port 85b. A flange portion 84b for connecting a pipe for this purpose is formed.
The valve seat 90 held by the valve main body 84 and the valve body 88 provided at the tip of the valve stem 92 constitute a trim device 96.

このような構成において、微小流量調節弁80では、トリム装置96の弁座90および弁体88は、駆動部94によって上下に駆動される弁ステム92によって弁体88が弁座90に位置している時、導入口ポート85aと送出口ポート85bとの間の流路82内の流体の流れを防止すると共に、弁ステム92によって弁体88が弁座90から離れて位置している時、導入口ポート85aと送出口ポート85bとの間の流路82内に流体を流すよう構成される。こうして、トリム装置96は、微小流量調節弁80を通過する流体の流れを制御し、微小流量調節弁80前後の流体の圧力を調節する。   In such a configuration, in the minute flow rate adjusting valve 80, the valve body 90 and the valve body 88 of the trim device 96 are positioned on the valve seat 90 by the valve stem 92 that is driven up and down by the drive unit 94. When the valve body 88 is positioned away from the valve seat 90 by the valve stem 92, the flow of the fluid in the flow path 82 between the inlet port 85a and the outlet port 85b is prevented. The fluid is configured to flow in the flow path 82 between the mouth port 85a and the outlet port 85b. Thus, the trim device 96 controls the flow of fluid passing through the minute flow rate adjusting valve 80 and adjusts the pressure of the fluid before and after the minute flow rate adjusting valve 80.

ここで、本発明においては、トリム装置96の弁座90および/または弁体88は、その一部または全部が、WC系超硬材料よりなる焼結部材により構成されている。その結果、流体の通過に伴う弁座90および/または弁体88の摩耗を防止することができる。
なお、ここでは、図示しないが、図8に示す弁体88を、図1〜5(c)に示す弁体28と同様に、WC系超硬材料よりなる弁体頭部、混在部および可溶接部で構成し、弁体88の可溶接部に弁ステム92を溶接するようにしても良いし、弁体88の弁体頭部を、WC系超硬材料よりなる周縁部、混在部および芯部で構成しても良い。
また、図8に示す弁座90を、図2および図6に示す弁座22と同様に、WC系超硬材料よりなる内縁部、混在部および外縁部で構成しても良い。
Here, in the present invention, part or all of the valve seat 90 and / or the valve body 88 of the trim device 96 is made of a sintered member made of a WC-based cemented carbide material. As a result, it is possible to prevent the valve seat 90 and / or the valve body 88 from being worn due to the passage of fluid.
In addition, although not shown here, the valve body 88 shown in FIG. 8 is similar to the valve body 28 shown in FIGS. The valve stem 92 may be welded to the weldable portion of the valve body 88, and the valve body head of the valve body 88 may be a peripheral portion, a mixed portion, and You may comprise with a core part.
Further, the valve seat 90 shown in FIG. 8 may be configured by an inner edge portion, a mixed portion, and an outer edge portion made of a WC-based cemented carbide material, similarly to the valve seat 22 shown in FIGS. 2 and 6.

また、図9は、本発明が適用されるアングル弁の他の実施例の断面図である。
なお、図9に示すアングル弁100は、図1に示すアングル弁10と、弁本体の構造が異なり、トリム装置のケージを備えておらず、駆動部ユニットの全体が図示されている点で相違するが、これら以外は、略同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明は省略する。
図9に示すように、アングル弁100は、断面略L字状に連続する流路102を形成する弁本体104と、流路102の中途部に形成された弁室106と、弁本体104に上方で支持され、弁室106に上側から一部が臨むガイド108と、弁本体104に下方側で支持され、ガイド108と対向するように弁室106に下側から一部が臨む弁座(シートリング)110と、弁本体104に連結される駆動部ユニット112と、ガイド108を貫通し、一端が駆動部ユニット112に支持された弁ステム114と、弁ステム114の先端に設けられた、弁室106内に臨む弁体(弁プラグ)116とを備えている。
なお、弁本体104に保持される弁座110と弁ステム1146の先端に設けられた弁体116とは、トリム装置118を構成する。なお、図示例では、このトリム装置118としては、さらに、ガイド18を含んでも良い。
FIG. 9 is a cross-sectional view of another embodiment of the angle valve to which the present invention is applied.
The angle valve 100 shown in FIG. 9 is different from the angle valve 10 shown in FIG. 1 in that the structure of the valve main body is different, the trim device cage is not provided, and the entire drive unit is illustrated. However, except for these, since they have substantially the same configuration, detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 9, the angle valve 100 includes a valve main body 104 that forms a flow path 102 that has a substantially L-shaped cross section, a valve chamber 106 that is formed in the middle of the flow path 102, and a valve main body 104. A guide 108 that is supported above and partly faces the valve chamber 106 from above, and a valve seat that is supported below the valve body 104 and partly faces the valve chamber 106 from below so as to face the guide 108 ( A seat ring) 110, a drive unit 112 connected to the valve body 104, a guide 108 and a valve stem 114 supported at one end by the drive unit 112, and provided at the tip of the valve stem 114. And a valve body (valve plug) 116 facing the valve chamber 106.
The valve seat 110 held by the valve main body 104 and the valve body 116 provided at the tip of the valve stem 1146 constitute a trim device 118. In the illustrated example, the trim device 118 may further include a guide 18.

弁本体104は、L字状流路102の水平流路102aおよびこれに連通する弁室106を形成する弁箱(ボディ)120と、弁箱120の上部に載置され、その間にガイド108を保持する弁蓋(ボンネット)122と、弁箱120の下部を支持し、その間に弁座110を保持する円筒状弁基台124とを有し、弁蓋122とガイド108の鍔部108aとの間およびガイド108の鍔部108aと弁箱120との間、ならびに、弁箱120と弁座110の鍔部110aとの間および弁座110の鍔部110aと弁基台124との間には、それぞれガスケット126が介挿される。円筒状弁基台124の内周には、弁室106に連通するL字状流路102の垂直流路102bを形成するスリーブ128がスリーブ押え130によって取り付けられている。   The valve body 104 is mounted on a valve box (body) 120 that forms a horizontal flow path 102a of the L-shaped flow path 102 and a valve chamber 106 that communicates with the horizontal flow path 102a, and an upper portion of the valve box 120. It has a valve lid (bonnet) 122 to be held and a cylindrical valve base 124 that supports the lower portion of the valve box 120 and holds the valve seat 110 therebetween, and the valve lid 122 and the flange 108a of the guide 108 are And between the flange 108a of the guide 108 and the valve box 120, between the valve box 120 and the flange 110a of the valve seat 110, and between the flange 110a of the valve seat 110 and the valve base 124. The gasket 126 is inserted respectively. A sleeve 128 that forms a vertical flow path 102 b of the L-shaped flow path 102 communicating with the valve chamber 106 is attached to the inner periphery of the cylindrical valve base 124 by a sleeve presser 130.

また、弁本体104は、弁箱120の流体流入側(図9中、弁室106よりも左側)に流路102の水平流路102aに連通する導入口ポート(開口部)105aを、弁基台124の流体排出側(図9中、弁室106よりも下側)に流路102の垂直流路102bに連通する送出口ポート(開口部)105bを有する。また、弁箱120には、導入口ポート105aに上流側配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部120aと、弁基台124には、送出口ポート105bに下流側配管(図示せず)を接続するための配管接続用のフランジ部124aが形成されている。
また、駆動ユニット112は、弁本体104の弁蓋122の上部に取り付けられるヨーク132と、ヨーク132の上部に取り付けられる駆動装置134とを有する。なお、弁ステム114は、弁蓋122に、弁ステム114の一端に連結される弁プラグ116は、ガイド108に上下動可能に支持され、弁ステム114の他端は、箱状のヨーク132に覆われて、駆動装置134に連結されて、上下に駆動される。
Further, the valve main body 104 has an inlet port (opening) 105a communicating with the horizontal flow path 102a of the flow path 102 on the fluid inflow side of the valve box 120 (left side of the valve chamber 106 in FIG. 9). An outlet port (opening) 105b communicating with the vertical flow path 102b of the flow path 102 is provided on the fluid discharge side of the base 124 (lower side than the valve chamber 106 in FIG. 9). The valve box 120 has a pipe connection flange 120a for connecting an upstream pipe (not shown) to the inlet port 105a, and the valve base 124 has a downstream pipe connected to the outlet port 105b. A flange portion 124a for pipe connection for connecting (not shown) is formed.
The drive unit 112 includes a yoke 132 attached to the upper portion of the valve lid 122 of the valve body 104 and a drive device 134 attached to the upper portion of the yoke 132. The valve stem 114 is supported by the valve lid 122 and the valve plug 116 connected to one end of the valve stem 114 is supported by the guide 108 so as to be movable up and down. The other end of the valve stem 114 is supported by the box-shaped yoke 132. It is covered and connected to the driving device 134 and driven up and down.

このような構成において、アングル弁100では、トリム装置118の弁座110および弁体116は、駆動部ユニット112によって上下に駆動される弁ステム114によって弁体116が弁座110に位置している時、導入口ポート105aと送出口ポート105bとの間の流路102内の流体の流れを防止すると共に、弁ステム114によって弁体116が弁座110から離れて位置している時、導入口ポート105aと送出口ポート15bとの間の流路102内に流体を流すよう構成される。こうして、トリム装置118は、アングル弁100を通過する流体の流れを制御し、アングル弁100前後の流体の圧力を調節する。   In such a configuration, in the angle valve 100, the valve body 110 and the valve body 116 of the trim device 118 are positioned on the valve seat 110 by the valve stem 114 that is driven up and down by the drive unit 112. When the valve body 116 is positioned away from the valve seat 110 by the valve stem 114 while preventing the flow of fluid in the flow path 102 between the inlet port 105a and the outlet port 105b, the inlet port A fluid is configured to flow in the flow path 102 between the port 105a and the outlet port 15b. Thus, the trim device 118 controls the flow of the fluid passing through the angle valve 100 and adjusts the pressure of the fluid around the angle valve 100.

ところで、アングル弁100の場合、図9に示すように、トリム装置118の弁体116の弁体頭部116aおよび弁座110の内周面、さらには、スリーブ128の弁座側の内周面などの参照符号Wで示される領域が磨耗する領域である。
しかしながら、本発明においては、トリム装置118の弁座110および/または弁体116は、図1に示すトリム装置30の弁座22および/または弁体28と同様に、その一部または全部が、タングステンカーバイド(WC)の含有量が95%超の超硬材料よりなる焼結部材により構成されている。その結果、流体の通過に伴う弁座110および/または弁体116、さらには、スリーブ128の摩耗を防止することができる。
なお、本発明のアングル弁100の弁ステム114、トリム装置118の弁座110および弁体116は、図1に示すアングル弁10の弁ステム26、トリム装置30の弁座22および弁体28と同様な構成を有するものであるので、その詳細な構成についての説明は省略する。
In the case of the angle valve 100, as shown in FIG. 9, the valve body head 116 a of the valve body 116 of the trim device 118 and the inner peripheral surface of the valve seat 110, and further the inner peripheral surface of the sleeve 128 on the valve seat side. A region indicated by a reference symbol W such as is a region to be worn.
However, in the present invention, the valve seat 110 and / or the valve body 116 of the trim device 118 are partly or entirely, like the valve seat 22 and / or the valve body 28 of the trim device 30 shown in FIG. It is made of a sintered member made of a super hard material having a tungsten carbide (WC) content of more than 95%. As a result, it is possible to prevent the wear of the valve seat 110 and / or the valve body 116 and the sleeve 128 due to the passage of fluid.
The valve stem 114 of the angle valve 100 of the present invention, the valve seat 110 and the valve body 116 of the trim device 118 are the same as the valve stem 26 of the angle valve 10 and the valve seat 22 and the valve body 28 of the trim device 30 shown in FIG. Since it has the same structure, the description about the detailed structure is abbreviate | omitted.

以下に、本発明に係る弁について実施例を挙げて具体的に説明する。
(実施例1)
図9にアングル弁100に用いる弁体のブラストエロージョンテストを以下に示す実験条件で行った。
The valve according to the present invention will be specifically described below with reference to examples.
Example 1
The blast erosion test of the valve body used for the angle valve 100 in FIG. 9 was performed under the following experimental conditions.

サンプルとして、組成がWC96%およびCo4%であり、形状がφ8mm×3mmの焼結弁体サンプルを作製した。
ブラストエロージョンテストは、ブラスト材をノズルから所定噴射条件で弁体サンプルに噴射することを1ショットとして繰り返して複数のショット行い、10ショット後、30ショット後および100ショット後の3種について、それぞれ弁体サンプルの磨耗量(磨耗深さ:μm)を三鷹工器株式会社製 非接触三次元測定器 NH−3SPで計測した。その結果を表1および図10に示す。
なお、テストに用いたブラスト材は、ホワイトアルミナ(98%Al、硬さ:Hv2050)、粒度:#240、粒子径:〜127μmのものであった。
また、1ショットの噴射条件は、ノズル径:0.6mmφ、噴射圧力:0.8 MPaG、粒子速度:110m/sec、噴射時間:80msecON/40msecOFF、ワーク距離:3mm、入射角:90°であった。
As a sample, a sintered valve body sample having a composition of WC 96% and Co 4% and a shape of φ8 mm × 3 mm was produced.
The blast erosion test is performed by repeatedly injecting blast material from a nozzle onto a valve body sample under a predetermined injection condition as one shot, and performing multiple shots. Three types after 10 shots, 30 shots, and 100 shots, respectively The amount of wear of the body sample (wear depth: μm) was measured with a non-contact three-dimensional measuring device NH-3SP manufactured by Mitaka Koki Co., Ltd. The results are shown in Table 1 and FIG.
Incidentally, the blast material used for the test, white alumina (98% Al 2 O 3, Hardness: Hv2050), particle size: # 240, particle size: were of ~127Myuemu.
The injection conditions for one shot were as follows: nozzle diameter: 0.6 mmφ, injection pressure: 0.8 MPaG, particle velocity: 110 m / sec, injection time: 80 msec ON / 40 msec OFF, workpiece distance: 3 mm, incident angle: 90 ° It was.

(実施例2〜4)
弁体サンプルの組成をWC97.5%(Co2.5%)、WC99%(Co1%)およびWC100%に変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラストエロージョンテストを行い、10ショット後、30ショット後および100ショット後の弁体サンプルの磨耗量を計測した。その結果を表1および図10に示す。
(比較例1〜2)
弁体サンプルの組成をWC92%(Co8%)(従来のWC超硬材料製焼結体)およびWC95%(Co5%)に変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラストエロージョンテストを行い、10ショット後、30ショット後および100ショット後の弁体サンプルの磨耗量を計測した。その結果を表1および図10に示す。
(Examples 2 to 4)
A blast erosion test was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition of the valve body sample was changed to WC 97.5% (Co 2.5%), WC 99% (Co 1%) and WC 100%. The amount of wear of the valve body sample after 30 shots and after 100 shots was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.
(Comparative Examples 1-2)
A blast erosion test was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition of the valve body sample was changed to WC 92% (Co 8%) (conventional sintered body made of WC superhard material) and WC 95% (Co 5%). The amount of wear of the valve body sample after 10 shots, 30 shots and 100 shots was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.

表1および図10に示す結果から明らかなように、10ショットおよび30ショットでは、比較例1および2の弁体サンプルにおいても、その磨耗量は、11.7μm以下と少ないものの、100ショットでは、比較例1および2では、それぞれ59μmおよび67.3μmとなるのに対し、実施例1〜4では、それぞれ、43.1μm、27.5μm、20.9μmおよび0.1μm以下であり、比較例1および2に比べ、略2/3程度、略1/2程度、略1/3程度および略1/600以下となっており、実施例1〜4の各弁体サンプルには、顕著な効果があることが分かる。特に、実施例4のWC含有量100%の弁体サンプルでは、比較例1および2に対して、圧倒的に優位な効果が得られることがわかる。
以上から、本発明の効果は明らかである。
As is clear from the results shown in Table 1 and FIG. 10, in the 10 shots and 30 shots, even in the valve body samples of Comparative Examples 1 and 2, the wear amount is as small as 11.7 μm or less, but in 100 shots, In Comparative Examples 1 and 2, they are 59 μm and 67.3 μm, respectively, whereas in Examples 1 to 4, they are 43.1 μm, 27.5 μm, 20.9 μm, and 0.1 μm or less, respectively. Compared with 2 and 2, approximately 2/3, approximately 1/2, approximately 1/3, and approximately 1/600 or less, each valve body sample of Examples 1 to 4 has a remarkable effect. I understand that there is. In particular, it can be seen that the valve body sample of Example 4 with a WC content of 100% has an overwhelmingly superior effect over Comparative Examples 1 and 2.
From the above, the effect of the present invention is clear.

なお、本発明者は、参考例として、SUS316、ステライト溶着、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)被膜3μmおよび焼結ダイヤモンドの組成の弁体サンプル(形状は実施例1と同じ)についても、実施例1と同様に、ブラストエロージョンテストを行い、図示しないが、SUS316およびステライト溶着の場合には比較例1と、DLC被膜3μmの場合には実施例3と、焼結ダイヤモンドの場合には実施例4と同程度の磨耗量となることを確認した。   In addition, as a reference example, the present inventor also applied SUS316, stellite welding, a DLC (diamond-like carbon) coating 3 μm and a valve body sample having the composition of sintered diamond (the shape is the same as that of Example 1) as Example 1. Similarly, a blast erosion test was performed. Although not shown, Comparative Example 1 was used for SUS316 and stellite welding, Example 3 was used for a DLC coating of 3 μm, and Example 4 was used for sintered diamond. It was confirmed that the amount of wear was about the same.

また、WC100%超硬材料の焼結体からなる弁体サンプルと同等のブラストエロージョン特性を有する焼結ダイヤモンドで弁体や弁座を成型する際の困難性について検証した結果を以下に示す。
以下の理由で焼結ダイヤモンドを用いる場合には、製造コストが莫大なものになり、また、形状対応力の乏しく、使用に制限が存在することが分かった。
1)原石の粒を揃えるため、ふるいにかけるが難しかった。
2)製造工程で4000℃、5万気圧での焼結が必要であり、バインダにCoを使用する必要があった。
3)天然ダイヤのパウダで加工することなるが加工が困難で精度が十分にでなかった。すなわち、弁座(シートリング)は加工できるが、弁体(プラグ)の特性部が加工できなかった。
4)大きさに制限があった。例えば、丸棒φ8mmが限界であった。なお、WCベースのダイヤモンド層(例えば、DLC層なども含む)の場合にも、板材では、最大φ70mmで層厚さ1.5mmが限界であり、棒材では、最大φ37mm×9mmので、層厚さ1.0mmが限界であった。
5)金属との接合、連結が困難であった。例えば、焼きばめ、銀ロー付け等ができなかった。このため、WCをベースにCoバインダを利用してダイヤモンドのパウダを積層させる必要があったが、バインダにCoを用いるため、使用温度に制限があった。
6)機械的に脆いため、物理的な衝撃、あるいは熱的衝撃に弱く、簡単に割れてしまう欠点があった。このため、混在する異物を弁座部に噛み込んだ場合に割れたり、急激な温度差によって割れることがあった。
Moreover, the result of having verified about the difficulty at the time of shape | molding a valve body and a valve seat with the sintered diamond which has a blast erosion characteristic equivalent to the valve body sample which consists of a sintered compact of WC100 super hard material is shown below.
When sintered diamond is used for the following reasons, it has been found that the manufacturing cost becomes enormous, and the shape adaptability is poor, and there is a limitation in use.
1) It was difficult to sieve to prepare the rough grains.
2) In the manufacturing process, sintering at 4000 ° C. and 50,000 atmospheres was necessary, and Co was required to be used for the binder.
3) Processing with powder of natural diamond was difficult, but accuracy was not sufficient. That is, the valve seat (seat ring) can be processed, but the characteristic part of the valve body (plug) cannot be processed.
4) The size was limited. For example, a round bar φ8 mm was the limit. In the case of a WC-based diamond layer (including a DLC layer, for example), the maximum thickness of the plate is 70 mm and the maximum thickness is 1.5 mm, and the maximum thickness of the rod is 37 mm × 9 mm. The limit was 1.0 mm.
5) It was difficult to join and connect with metal. For example, shrink fitting, silver brazing, etc. were not possible. For this reason, it was necessary to laminate a diamond powder using a Co binder based on WC. However, since Co was used for the binder, the operating temperature was limited.
6) Since it is mechanically fragile, it is weak against physical or thermal shock and has a drawback of easily cracking. For this reason, when the foreign material which mixes is bitten in the valve seat part, it may crack, or it may be cracked by a rapid temperature difference.

次に、流量調節制御弁としてアングル型調節弁(全体構造図:図9に示すアングル弁100、弁体116の外径φ6.9mm、弁座110の内径φ7mm)を工業プラントとして多結晶シリコン製造ラインに適用した場合のその適用条件および適用結果を検証した結果を以下に示す。
運転条件としては、製造工程で発生した余剰した四塩化珪素を排出するラインで使用した。このラインでは、金属シリコンと塩化水素を200℃〜500℃で反応させ後に冷却し、蒸留し精製された高純度のトリクロロシランを高温で水素を用い還元析出させ、その際、未反応のトリクロロシランと副生した四塩化珪素に分離されるが、蒸留工程の時に余剰した四塩化珪素は系外へ排出された。
1次圧:100〜500KPaG、2次圧:大気開放、温度:50〜100℃であった。流体は、四塩化珪素に高硬度微粒子のスラリーが含まれていた。流体内に存在する高硬度微粒子のスラリーが弁座部を通過する際に摩耗を引き起こした。
このラインに取り付けられている弁は、流量調節制御用途であるため、プロセスの運転条件が変更されない限り、ほぼ一定弁開度で維持されていることが多く、弁体および弁座が流体から受けるダメージは同一の場所となった。
ここで、弁体および弁座の一部が摩耗すると、流体の通過面積が大きくなるため、制御するための弁の弁開度は下がってしまった。また、この場所で摩耗が進み、更に弁開度が下がった。
また、弁体および弁座の摩耗は、流体を閉止する弁座部に到達すると、必要な時に流体を閉止することができず、また、上述した摩耗を繰り返していることから、使用に耐えられないものとなった。
Next, an angle type control valve (overall structure diagram: angle valve 100 shown in FIG. 9, outer diameter φ6.9 mm of valve body 116, inner diameter φ7 mm of valve seat 110) is used as an industrial plant as a flow rate control valve to produce polycrystalline silicon. The results of verifying the application conditions and application results when applied to a line are shown below.
As operating conditions, it was used in a line for discharging excess silicon tetrachloride generated in the manufacturing process. In this line, metallic silicon and hydrogen chloride are reacted at 200 ° C. to 500 ° C. and then cooled, distilled and purified high-purity trichlorosilane is reduced and deposited using hydrogen at a high temperature. At that time, unreacted trichlorosilane is obtained. As a by-product, silicon tetrachloride was separated, but surplus silicon tetrachloride was discharged out of the system during the distillation process.
The primary pressure was 100 to 500 KPaG, the secondary pressure was open to the atmosphere, and the temperature was 50 to 100 ° C. The fluid contained a slurry of high hardness fine particles in silicon tetrachloride. The slurry of high-hardness fine particles present in the fluid caused wear when passing through the valve seat.
Since the valve attached to this line is used for flow rate control, it is often maintained at a substantially constant valve opening unless the operating conditions of the process are changed, and the valve body and valve seat receive from the fluid. Damage was in the same place.
Here, when the valve body and a part of the valve seat are worn, the passage area of the fluid is increased, so that the valve opening degree of the valve for control is decreased. Moreover, wear progressed in this place, and the valve opening degree further decreased.
In addition, when the valve body and the valve seat reach the valve seat portion that closes the fluid, the fluid cannot be closed when necessary, and the above-described wear is repeated, so that it can be used. It became nothing.

本出願人の1人は、このようなラインに、自ら作製した種々の材質による弁(アングル弁100)を適用した際に各材質の弁の寿命を実測した結果、同ラインでの材質別の寿命は、例えば、ダイヤ粒子複合ニッケルメッキ(CDC)製では、1週間、ステライトNo12製では、3ヶ月、従来WC(WC92%)超硬材料製では、1年であったことを確認していた。
上記3材料およびWC100%の超硬材料製の弁体および弁座を持つ弁を上記運転条件下で一定期間使用の後、その摩耗の程度を比較したところ、WC100%超硬材料製の場合は、従来WC(WC92%)超硬材料製の場合の1/10以下であった。このことにより、WC100%超硬材料製の弁体および弁座を持つ弁の寿命は、少なくとも3年以上であると見積もることができる。
One of the applicants of the present application measured the life of valves of various materials when applying valves (angle valve 100) made of various materials to such a line. For example, it was confirmed that the service life was 1 week for diamond particle composite nickel plating (CDC), 3 months for Stellite No12, and 1 year for conventional WC (WC 92%) carbide material. .
A valve having a valve body and a valve seat made of the above three materials and WC 100% super hard material was used for a certain period under the above operating conditions, and the degree of wear was compared. The conventional WC (WC 92%) cemented carbide material was 1/10 or less. Accordingly, it can be estimated that the life of a valve having a valve body and a valve seat made of WC 100% super hard material is at least 3 years.

ところで、上記各実施例や実施形態では、弁としてアングル弁10、100、偏心型回転弁60、微小流量調節弁80として開示したが、これら以外の弁への適用も可能であることは勿論である。
また、本発明の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体や弁座の表面部が強い圧力受けても、摩耗することを防止することができる。
By the way, in each said Example and embodiment, although it disclosed as the angle valves 10 and 100, the eccentric type | mold rotary valve 60, and the micro flow control valve 80 as a valve, of course, application to valves other than these is also possible. is there.
Further, by using the valve of the present invention, cavitation and flushing, for example, the maximum flow velocity and the minimum pressure at the contracted portion in the valve, a cavity is generated here, and the subsequent flow collapses and the valve body and valve seat Even if the surface portion receives a strong pressure, it can be prevented from being worn.

以上説明したように、本発明の弁は、耐摩耗性、耐食性および耐久性の向上した弁を提供することができる。また、本発明は、弁体および弁座などの部品の強度を維持することができる弁を提供することができる。
また、本発明は、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる弁を提供することができる。
さらに、本発明は、材料コストおよび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弁を提供することができ、
従って、本発明は、石炭液化プラントにおける石炭スラリーの減圧制御ラインや化学プラントにおける各種触媒等の固体粒子を含む固液二相流の減圧・流量調節制御ラインでの使用にも耐えることができる弁を提供でき、本発明の産業上の利用可能性は、極めて高い。
As described above, the valve of the present invention can provide a valve with improved wear resistance, corrosion resistance and durability. Moreover, this invention can provide the valve which can maintain the intensity | strength of components, such as a valve body and a valve seat.
Moreover, this invention can provide the valve which can be welded, without brazing joining of a valve stem and a valve body.
Furthermore, the present invention can provide a valve capable of improving the reliability of the valve performance while suppressing the material cost and the manufacturing cost,
Accordingly, the present invention is a valve that can withstand use in a coal slurry decompression control line in a coal liquefaction plant and a solid-liquid two-phase decompression / flow control control line containing solid particles such as various catalysts in a chemical plant. The industrial applicability of the present invention is extremely high.

本発明の一実施形態に係る弁を適用したアングル弁の一実施例の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of one Example of the angle valve to which the valve which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 図1に示すアングル弁の弁ステム、トリム装置の弁座および弁体の一実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the detailed structure of one Example of the valve stem of the angle valve shown in FIG. 1, the valve seat of a trim apparatus, and a valve body. 従来のアングル弁の弁ステム、トリム装置の弁座および弁体の詳細な構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the detailed structure of the valve stem of the conventional angle valve, the valve seat of a trim apparatus, and a valve body. (a)および(b)は、それぞれ図2に示す弁体の一実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows typically the detailed structure of one Example of the valve body shown in FIG. 2, respectively. (a)、(b)および(c)は、それぞれ図2に示すアングル弁の弁ステムおよび弁体の他の実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図である。(A), (b) and (c) is sectional drawing which shows typically the detailed structure of the valve stem of the angle valve shown in FIG. 2, and the other Example of a valve body, respectively. (a)は、図2に示す弁体の一実施例の詳細な構成を模式的に示す断面図であり、(b)は、(a)に示す弁体の変形例である。(A) is sectional drawing which shows typically the detailed structure of one Example of the valve body shown in FIG. 2, (b) is a modification of the valve body shown to (a). (a)および(b)は、それぞれ本発明が適用される偏心形回転弁の一実施例の要部の正面から見た断面図および上面から見た断面図である。(A) And (b) is sectional drawing seen from the front of the principal part of one Example of the eccentric rotary valve to which this invention is applied, respectively, and sectional drawing seen from the upper surface. 本発明が適用される微小流量調節弁の一実施例の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of one Example of the micro flow control valve to which this invention is applied. 本発明が適用されるアングル弁の他の実施例の断面図である。It is sectional drawing of the other Example of the angle valve to which this invention is applied. 本発明の実施例および比較例の弁体サンプルのショット数に対する磨耗量(磨耗深さ)を示すグラフである。It is a graph which shows the wear amount (wear depth) with respect to the shot number of the valve body sample of the Example of this invention, and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

10、100 アングル弁
12、64、82、102 流路
14、62、84、104 弁本体
16、66、86、106 弁室
22、74、90、110 弁座
26、92、114 弁ステム
28、28a、28b、28c、28d、28e、70、88、116 弁体
30、76、96、118 トリム装置
32、32a、32b、32c、116a 弁体頭部
34、42、48 混在部
36 可溶接部(溶接可能部)
38 溶接部
40 内縁部
44 外縁部
46 周縁部
50 芯部
52 上縁部
60 偏心形回転弁
68 弁軸
80 微小流量調節弁
10, 100 Angle valve 12, 64, 82, 102 Flow path 14, 62, 84, 104 Valve body 16, 66, 86, 106 Valve chamber 22, 74, 90, 110 Valve seat 26, 92, 114 Valve stem 28, 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 70, 88, 116 Valve body 30, 76, 96, 118 Trim device 32, 32a, 32b, 32c, 116a Valve body head 34, 42, 48 Mixed part 36 Weldable part (Weldable part)
38 Welded portion 40 Inner edge portion 44 Outer edge portion 46 Peripheral portion 50 Core portion 52 Upper edge portion 60 Eccentric rotary valve 68 Valve shaft 80 Micro flow rate control valve

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、
前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁体の一部または全部、もしくは、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量97.5%以上の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁体の一部または全部、もしくは、前記弁座の一部または全部をタングステンカーバイド含有量97.5%以上の超硬材料で構成することにより、弁体、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
ここで、前記超硬材料の焼結体のタングステンカーバイド含有量が、100%未満であるのが好ましく、また、97.5%以上、99%以下であるのがより好ましい。
また、前記超硬材料の焼結体は、タングステンカーバイドと、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、B及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むのが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problem, a valve according to a first aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow path communicating the two openings, a valve stem penetrating the valve body, A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings,
The trim device includes a valve seat provided in the flow path of the valve body, and a valve body attached to the valve stem, and the valve body is positioned in the valve seat by the valve stem. And preventing flow of fluid in the flow path between the two openings, and when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, between the two openings. A part of or all of the valve body or part or all of the valve seat is sintered of a super hard material having a tungsten carbide content of 97.5% or more. It consists of a body.
According to the valve of the present aspect, the valve body, the pulling part, or the whole part of the valve body or the part or all of the valve seat is made of a super hard material having a tungsten carbide content of 97.5% or more. Thus, the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve can be improved.
Here, the tungsten carbide content of the sintered body of the super hard material is preferably less than 100%, and more preferably 97.5% or more and 99% or less.
The sintered body of the super hard material preferably contains tungsten carbide and at least one selected from the group consisting of Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B and W.

また、上記課題を解決するために、本発明の第2の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、
前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁体の一部または全部が、タングステンカーバイドと、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、B及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含み、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁体の一部または全部をCo、Ti、Ta、Ni、Cu、C、B及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むタングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料で構成することにより、弁体、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
ここで、前記弁体は、その一部または全部が前記超硬材料の前記焼結体からなる弁体頭部と、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、前記弁体頭部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる。
また、前記弁体頭部は、前記超硬材料の前記焼結体からなる前記部位である周縁部と、強度確保材料からなる芯部と、前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁体などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁体の前記第1混在部は、前記弁体頭部の前記芯部と前記可溶接部との間に介在することが好ましい。
In order to solve the above-described problem, the valve according to the second aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow path communicating with the two openings, and a valve stem penetrating the valve body. And a trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings,
The trim device includes a valve seat provided in the flow path of the valve body, and a valve body attached to the valve stem, and the valve body is positioned in the valve seat by the valve stem. And preventing flow of fluid in the flow path between the two openings, and when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, between the two openings. At least one selected from the group consisting of tungsten carbide and Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B, and W. It is characterized by comprising a sintered body of a super hard material including a seed and having a tungsten carbide content exceeding 95%.
According to the valve of this aspect, the tungsten carbide content exceeds 95% including at least one selected from the group consisting of Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B and W in part or all of the valve body. By using the super hard material, it is possible to improve the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve body and, in turn, the valve.
Wherein said valve body includes a valve body head partially or entirely made of the sintered body before Symbol superhard material, and said valve welding the stem is made of weldable material capable fusible portion Preferably, the composite member includes a first mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the weldable material are mixed between the valve body head and the weldable portion. .
In this case, welding can be further performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body.
In addition, the valve body head includes a peripheral portion which is the portion made of the sintered body of the super hard material, a core portion made of a strength securing material, and the superstructure between the peripheral portion and the core portion. A composite member having a second mixed portion made of a sintered body in which both a hard material and the strength ensuring material are mixed is preferable.
In this case, the strength of parts such as a valve body can be further maintained.
Moreover, it is preferable that the said 1st mixing part of the said valve body is interposed between the said core part of the said valve body head, and the said weldable part.

また、前記弁体は、前記超硬材料の前記焼結体からなる周縁部と、強度確保材料からなる芯部と、前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁体などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁体は、さらに、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、前記芯部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有することが好ましい。
この場合、さらに、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる。
また、前記弁体の前記可溶接部は、前記弁ステムに溶接されていることが好ましい。
また、前記弁座の一部または全部が、前記超硬材料の焼結体よりなることが好ましい。
また、前記弁体の一部または全部、および/または前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量96%以上の超硬材料の焼結体よりなることがより好ましい。
The valve body includes a peripheral portion made of the sintered body of the cemented carbide material, a core portion made of a strength ensuring material, and the cemented carbide material and the strength securing between the peripheral edge portion and the core portion. A composite member having a second mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed is preferable.
In this case, the strength of parts such as a valve body can be further maintained.
The valve body further includes a weldable portion made of a weldable material capable of being welded to the valve stem, and the cemented carbide material and the weldable material between the core portion and the weldable portion. It is preferable to have a first mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed.
In this case, welding can be further performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body.
The weldable part of the valve body is preferably welded to the valve stem.
Moreover, it is preferable that a part or all of the valve seat is made of a sintered body of the cemented carbide material.
More preferably, part or all of the valve body and / or part or all of the valve seat is made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content of 96% or more.

上記課題を解決するために、本発明の第の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイドと、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、B及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含み、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁座の一部または全部をCo、Ti、Ta、Ni、Cu、C、B及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むタングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料で構成することにより、弁座、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
In order to solve the above-described problem, a valve according to a third aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow path communicating the two openings, a valve stem penetrating the valve body, A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings, the trim device comprising a valve seat provided in the flow path of the valve body; A valve body attached to the valve stem, and prevents the flow of fluid in the flow path between the two openings when the valve body is positioned on the valve seat by the valve stem. And when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, a fluid is caused to flow in the flow path between the two openings, and a part of the valve seat or all of the tungsten carbide, Co, Ti, Ta, Ni , Cu, C And at least one selected from the group consisting of B and W, characterized in that it consists of sintered tungsten carbide content greater than 95% of superhard material.
According to the valve of this aspect, a tungsten carbide content exceeding 95% including at least one selected from the group consisting of Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B, and W in part or all of the valve seat. By using the super hard material, it is possible to improve the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve seat and, in turn, the valve.

ここで、前記弁座は、強度確保材料からなる外縁部と、前記超硬材料の焼結体よりなる内縁部と、前記外縁部と前記内縁部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第3混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁座などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁座は、前記内縁部を含み、前記超硬材料の前記焼結体よりなり、前記流体と接触する流体接触部を有し、前記第3混在部は、前記外縁部と前記流体接触面部との間に介在することが好ましい。
また、前記流体接触部は、前記内縁部および前記弁体側の上縁部を有することが好ましい。
また、前記超硬材料の焼結体は、タングステンカーバイドと、Coとを含むのが好ましく、またさらに、TiC及びTaCの少なくとも1種を含むのがより好ましい。
また、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量96%以上の超硬材料の焼結体よりなることがより好ましい。
Here, the valve seat, the superhard material and the strength ensured between the outer edge portion made of a securing strength material, the inner portion made of a sintered body of the superhard material, and said inner edge and said outer edge portion A composite member having a third mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed is preferable.
In this case, the strength of parts such as a valve seat can be further maintained.
Further, the valve seat comprises the inner portion consists of the sintered body of the superhard material, having a fluid contacting portion in contact with said fluid, said third mix section, the said outer edge fluid It is preferable to interpose between the contact surface portion.
Moreover, it is preferable that the said fluid contact part has the said inner edge part and the said valve body side upper edge part.
Further, the sintered body of the superhard material preferably contains tungsten carbide and Co, and more preferably contains at least one of TiC and TaC.
More preferably, part or all of the valve seat is made of a cemented carbide sintered body having a tungsten carbide content of 96% or more.

次に、弁体28の可溶接部(または溶接可能部)36は、弁ステム26と接する側に設けられ、弁ステム26と弁体28とを溶接可能とするための部位であって、弁ステム26と同じ材料、もしくは弁ステム26との溶接性に富む材料などの溶接可能材料を使用して形成する。ここで、通常、弁ステム26にステンレス等の金属材料が用いられるため、可溶接部36にも溶接可能材料としてステンレス等の金属材料を用いるのが良い、
なお、弁ステム26に用いられる金属材料としては、耐食性や耐久性に優れ、溶接可能な金属材料であれば、特に制限的ではないが、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)、インコネル(登録商標)、モネル(登録商標)、インコロイ(登録商標)等のニッケル合金のほか、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金や化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属、などを用いることができる。
Next, the weldable part (or weldable part) 36 of the valve body 28 is provided on the side in contact with the valve stem 26 and is a part for enabling the valve stem 26 and the valve body 28 to be welded. It is formed using a weldable material such as the same material as the stem 26 or a material having high weldability with the valve stem 26. Here, since a metal material such as stainless steel is usually used for the valve stem 26, it is preferable to use a metal material such as stainless steel as a weldable material for the weldable portion 36.
The metal material used for the valve stem 26 is not particularly limited as long as it is excellent in corrosion resistance and durability and can be welded. For example, stainless steel, Hastelloy (registered trademark) , Inconel (registered ) Trademarks) , Monel (registered trademark) , nickel alloys such as Incoloy (registered trademark) , alloys and compounds such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys, intermetallic compounds, and nickel Further, metals such as zirconium and titanium can be used.

したがって、弁体28の可溶接部36に用いられる溶接可能材料としても、耐食性や耐久性に優れ、溶接可能な金属材料であれば、特に制限的ではなく、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)、インコネル(登録商標)、モネル(登録商標)、インコロイ(登録商標)等のニッケル合金のほか、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金および化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属などを用いることができる。
このように、本発明においては、弁体28の基端部に可溶接部36を設けることにより、可溶接部36と弁ステム26との間に溶接によって溶接部38を形成して、両者を溶接によって接合することができる。
Accordingly, the weldable material used for the weldable portion 36 of the valve body 28 is not particularly limited as long as it is a metal material that is excellent in corrosion resistance and durability and can be welded. For example, stainless steel, Hastelloy (registered trademark) ) , Inconel (registered trademark) , Monel (registered trademark) , Incoloy (registered trademark) and other nickel alloys, as well as alloys such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys and intermetallic compounds In addition, compounds such as nickel, zirconium, titanium, and the like can be used.
As described above, in the present invention, by providing the weldable portion 36 at the base end portion of the valve body 28, the welded portion 38 is formed by welding between the weldable portion 36 and the valve stem 26. Can be joined by welding.

芯部50は、弁体頭部32aの中心部分となる弁体頭部本体、したがって、いわば弁体本体を形成する円柱状部材であり、強度確保材料からなり、弁体頭部32aおよび弁体28cの強度を確保する部分である。
ここで、芯部50を形成する強度確保材料は、弁体頭部32aおよび弁体28cの強度を確保できる材料であれば、どのようなものでも良いが、例えば、特許文献1に開示の超微粒子WC−Co(Co含有量5〜12%、TiCおよびTaCの総含有量1〜4%)および従来のWC−Co(Co含有量5〜25%)の超硬材料(以下、両者を総称してWC−Co系超硬材料という)などのように、耐食性や硬さは劣るが、所定の強度を持つ超硬材料も好ましい。このようなWC−Co系超硬材料としては、所定の強度を確保できれば、どのような超硬材料でも良い。
このほか、芯部50を形成する強度確保材料としては、所定の強度を確保できれば、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)、インコネル(登録商標)、モネル(登録商標)、インコロイ(登録商標)等のニッケル合金も用いることができるし、その他に用いることのできる材料として、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金および化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属なども挙げることができる。
The core portion 50 is a valve body head main body that is a central portion of the valve body head 32a, and thus is a columnar member that forms the valve body main body. This is a portion that ensures the strength of 28c.
Here, the strength ensuring material forming the core portion 50 may be any material as long as it can secure the strength of the valve body head portion 32a and the valve body 28c. Fine carbide WC-Co (Co content 5-12%, TiC and TaC total content 1-4%) and conventional WC-Co (Co content 5-25%) carbide materials (hereinafter collectively referred to as both) And the like, which are inferior in corrosion resistance and hardness, such as a WC-Co-based superhard material), but a superhard material having a predetermined strength is also preferable. As such a WC-Co based cemented carbide material, any cemented carbide material may be used as long as a predetermined strength can be secured.
In addition, as a strength ensuring material for forming the core portion 50, stainless steel, Hastelloy (registered trademark) , Inconel (registered trademark) , Monel (registered trademark) , Incoloy (registered trademark), etc., can be used as long as a predetermined strength can be secured. Nickel alloys can also be used, and other materials that can be used include alloys and compounds such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys, intermetallic compounds, nickel, zirconium, Mention may also be made of metals such as titanium.

外縁部44は、弁座22の最も外側に形成され、弁座22の本体をなすリング状の部材であって、強度確保材料からなり、弁座22の強度を確保する部分である。
ここで、外縁部44を形成する強度確保材料は、弁座22の強度を確保できる材料であれば、どのようなものでも良いが、例えばステンレス等の金属材料であるのが好ましい。
このほか、外縁部44を形成する強度確保材料としては、所定の強度を確保できれば、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)、インコネル(登録商標)、モネル(登録商標)、インコロイ(登録商標)等のニッケル合金を用いることができるし、その他に用いることのできる材料として、クロム合金、マグネシウム合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、ジルコニウム合金、金属間化合物等の合金および化合物、またニッケル、ジルコニウム、チタン等の金属なども挙げることができる。
The outer edge portion 44 is a ring-shaped member that is formed on the outermost side of the valve seat 22 and forms the main body of the valve seat 22, and is a portion that is made of a strength securing material and secures the strength of the valve seat 22.
Here, the strength ensuring material forming the outer edge portion 44 may be any material as long as the strength of the valve seat 22 can be secured, but is preferably a metal material such as stainless steel.
In addition, as a strength ensuring material for forming the outer edge portion 44, stainless steel, Hastelloy (registered trademark) , Inconel (registered trademark) , Monel (registered trademark) , Incoloy (registered trademark), etc., as long as a predetermined strength can be secured. Nickel alloys can be used, and other materials that can be used include alloys and compounds such as chromium alloys, magnesium alloys, titanium alloys, cobalt alloys, aluminum alloys, zirconium alloys, intermetallic compounds, nickel, zirconium, Mention may also be made of metals such as titanium.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁体の一部または全部、もしくは、前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量97.5%以上の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
発明の弁によれば、弁体の一部または全部、もしくは、前記弁座の一部または全部をタングステンカーバイド含有量97.5%以上の超硬材料で構成することにより、弁体または弁座、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
ここで、前記超硬材料の焼結体のタングステンカーバイド含有量が、100%未満であるのが好ましく、また、97.5%以上、99%以下であるのがより好ましい。
また、前記超硬材料の焼結体は、含有量が97.5%以上のタングステンカーバイド
と、残部として、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、BおよびWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むのが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problem, a valve according to a first aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow path communicating the two openings, a valve stem penetrating the valve body, A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings, the trim device comprising a valve seat provided in the flow path of the valve body; A valve body attached to the valve stem, and prevents the flow of fluid in the flow path between the two openings when the valve body is positioned on the valve seat by the valve stem. And when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, the valve body is configured to flow a fluid into the flow path between the two openings, and a part of the valve body or All or part or all of the valve seat is tungsten carbide. Characterized by comprising the sintering of Yuryou 97.5% or more superhard material.
According to the valve of the present invention, some or all of the valve body, or by constructing part or all of the valve seat in the superhard material over 97.5% tungsten carbide content, the valve body or valve It is possible to improve the wear resistance, corrosion resistance and durability of the seat and , in turn, the valve.
Here, the tungsten carbide content of the sintered body of the super hard material is preferably less than 100%, and more preferably 97.5% or more and 99% or less.
The sintered body of the superhard material is at least selected from the group consisting of tungsten carbide having a content of 97.5% or more, and the balance, Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B, and W. 1 type is preferably included.

また、上記課題を解決するために、本発明の第2の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁体の一部または全部が、含有量が97.5%以上のタングステンカーバイドと、残部として、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、BおよびWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁体の一部または全部を、残部としてCo、Ti、Ta、Ni、Cu、C、BおよびWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むタングステンカーバイド含有量97.5%以上の超硬材料で構成することにより、弁体、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
ここで、前記弁体は、その一部または全部が前記超硬材料の前記焼結体からなる弁体頭部と、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、前記弁体頭部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる。
また、前記弁体頭部は、前記超硬材料の前記焼結体からなる前記部位である周縁部と、強度確保材料からなる芯部と、前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁体などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁体の前記第1混在部は、前記弁体頭部の前記芯部と前記可溶接部との間に介在することが好ましい。
In order to solve the above-described problem, the valve according to the second aspect of the present invention includes a valve body having two openings and a flow path communicating with the two openings, and a valve stem penetrating the valve body. And a trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings, the trim device being a valve provided in the flow path of the valve body. And a fluid flow in the flow path between the two openings when the valve body is positioned on the valve seat by the valve stem. And when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, fluid is allowed to flow in the flow path between the two openings. part or all of the tungsten carbide is more than 97.5% content, residual As to Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, characterized in that at least one consisting of a sintered body of including superhard material selected from the group consisting of B and W.
According to the valve of this aspect, the tungsten carbide content including a part or all of the valve body, with the balance being at least one selected from the group consisting of Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B, and W. By comprising a super hard material of 97.5% or more , it is possible to improve the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve body and, in turn, the valve.
Here, the valve body, a part or all of the valve body head made of the sintered body of the cemented carbide material, and a weldable part made of a weldable material capable of welding to the valve stem, It is preferable that it is a composite member which has the 1st mixed part which consists of a sintered compact in which both the said super hard material and the said weldable material are mixed between the said valve body head and the said weldable part.
In this case, welding can be further performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body.
In addition, the valve body head includes a peripheral portion which is the portion made of the sintered body of the super hard material, a core portion made of a strength securing material, and the superstructure between the peripheral portion and the core portion. Preferably, the composite member includes a second mixed portion made of a sintered body in which both the hard material and the strength ensuring material are mixed.
In this case, the strength of parts such as a valve body can be further maintained.
Moreover, it is preferable that the said 1st mixing part of the said valve body is interposed between the said core part of the said valve body head, and the said weldable part.

また、前記弁体は、前記超硬材料の前記焼結体からなる周縁部と、強度確保材料からなる芯部と、前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁体などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁体は、さらに、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、前記芯部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有することが好ましい。
この場合、さらに、弁ステムと弁体との接合をろう付けすることなく、溶接を行うことができる。
また、前記弁体の前記可溶接部は、前記弁ステムに溶接されていることが好ましい。
また、前記弁座の一部または全部が、前記超硬材料の焼結体よりなることが好ましい。
また、前記弁体の一部または全部、および、前記弁座の一部または全部が、前記超硬材料の焼結体よりなることがより好ましい。
Further, the valve body includes a peripheral portion made of the sintered body of the cemented carbide material, a core portion made of a strength ensuring material, and the cemented carbide material and the strength securing between the peripheral edge portion and the core portion. A composite member having a second mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed is preferable.
In this case, the strength of parts such as a valve body can be further maintained.
The valve body further includes a weldable portion made of a weldable material capable of being welded to the valve stem, and the cemented carbide material and the weldable material between the core portion and the weldable portion. It is preferable to have a first mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed.
In this case, welding can be further performed without brazing the joint between the valve stem and the valve body.
The weldable part of the valve body is preferably welded to the valve stem.
Moreover, it is preferable that a part or all of the valve seat is made of a sintered body of the superhard material.
Also, part or all of the valve body, and a part or all of the previous SL valve seat, it is more preferably made of a sintered body of the superhard material.

また、上記課題を解決するために、本発明の第3の態様の弁は、2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、この弁本体に貫通する弁ステムと、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、前記弁座の一部または全部が、含有量が97.5%以上のタングステンカーバイドと、残部として、Co、Ti、Ta、Ni、Cu、C、BおよびWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする。
本態様の弁によれば、弁座の一部または全部を、残部としてCo、Ti、Ta、Ni、Cu、C、BおよびWよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むタングステンカーバイド含有量97.5%以上の超硬材料で構成することにより、弁座、引いては弁の耐摩耗性、耐食性および耐久性を向上させることができる。
In order to solve the above-described problem, the valve according to the third aspect of the present invention includes a valve main body having two openings and a flow passage communicating the two openings, and a valve stem penetrating the valve main body. And a trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings, wherein the trim device is a valve provided in the flow path of the valve body. And a fluid flow in the flow path between the two openings when the valve body is positioned on the valve seat by the valve stem. And when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, the fluid is allowed to flow in the flow path between the two openings. part or all of the tungsten carbide is more than 97.5% content, residual As to Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, characterized in that at least one consisting of a sintered body of including superhard material selected from the group consisting of B and W.
According to the valve of this aspect, the tungsten carbide content including a part or all of the valve seat with at least one selected from the group consisting of Co, Ti, Ta, Ni, Cu, C, B, and W as the balance. By comprising a super hard material of 97.5% or more , it is possible to improve the wear resistance, corrosion resistance and durability of the valve seat and, in turn, the valve.

ここで、前記弁座は、強度確保材料からなる外縁部と、前記超硬材料の焼結体よりなる内縁部と、前記外縁部と前記内縁部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第3混在部と、を有する複合部材であることが好ましい。
この場合、さらに、弁座などの部品の強度を維持することができる。
また、前記弁座は、前記内縁部を含み、前記超硬材料の前記焼結体よりなり、前記流体と接触する流体接触部を有し、前記第3混在部は、前記外縁部と前記流体接触面部との間に介在することが好ましい。
また、前記流体接触部は、前記内縁部および前記弁体側の上縁部を有することが好ましい。
また、前記超硬材料の焼結体は、タングステンカーバイドと、Coとを含むのが好ましく、またさらに、TiCおよびTaCの少なくとも1種を含むのがより好ましい。
The valve seat includes an outer edge portion made of a strength securing material, an inner edge portion made of a sintered body of the cemented carbide material, and the cemented carbide material and the strength securing between the outer edge portion and the inner edge portion. A composite member having a third mixed portion made of a sintered body in which both materials are mixed is preferable.
In this case, the strength of parts such as a valve seat can be further maintained.
Further, the valve seat comprises the inner portion consists of the sintered body of the superhard material, having a fluid contacting portion in contact with said fluid, said third mix section, the said outer edge fluid It is preferable to interpose between the contact surface portion.
Moreover, it is preferable that the said fluid contact part has the said inner edge part and the said valve body side upper edge part.
Further, the sintered body of the superhard material, and tungsten carbide, preferably includes a Co, or even more preferred arbitrariness that comprises at least one TiC and TaC.

サンプルとして、組成がWC97.5%およびCo2.5%であり、形状がφ8mm×3mmの焼結弁体サンプルを作製した。
ブラストエロージョンテストは、ブラスト材をノズルから所定噴射条件で弁体サンプルに噴射することを1ショットとして繰り返して複数のショット行い、10ショット後、30ショット後および100ショット後の3種について、それぞれ弁体サンプルの磨耗量(磨耗深さ:μm)を三鷹工器株式会社製 非接触三次元測定器 NH−3SPで計測した。その結果を表1および図10に示す。
なお、テストに用いたブラスト材は、ホワイトアルミナ(98%Al、硬さ:Hv2050)、粒度:#240、粒子径:〜127μmのものであった。
また、1ショットの噴射条件は、ノズル径:0.6mmφ、噴射圧力:0.8 MPaG、粒子速度:110m/sec、噴射時間:80msecON/40msecOFF、ワーク距離:3mm、入射角:90°であった。
As a sample, a sintered valve body sample having a composition of WC 97.5 % and Co 2.5 % and a shape of φ8 mm × 3 mm was produced.
Blast erosion tests that injecting the blast material from the nozzle to the valve body sample at a predetermined injection condition, repeated as one shot performed a plurality of shots, after 10 shots, for the three after 30 shots and after 100 shots, respectively The amount of wear (wear depth: μm) of the valve body sample was measured with a non-contact three-dimensional measuring device NH-3SP manufactured by Mitaka Koki Co., Ltd. The results are shown in Table 1 and FIG.
Incidentally, the blast material used for the test, white alumina (98% Al 2 O 3, Hardness: Hv2050), particle size: # 240, particle size: were of ~127Myuemu.
The injection conditions for one shot were as follows: nozzle diameter: 0.6 mmφ, injection pressure: 0.8 MPaG, particle velocity: 110 m / sec, injection time: 80 msec ON / 40 msec OFF, workpiece distance: 3 mm, incident angle: 90 ° It was.

(実施例2〜3および参考例1
弁体サンプルの組成を、実施例2および3としてそれぞれ、WC99%(Co1%)およびWC100%に、参考例1としてWC96%(Co4%)に変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラストエロージョンテストを行い、10ショット後、30ショット後および100ショット後の弁体サンプルの磨耗量を計測した。その結果を表1および図10に示す。
(比較例1〜2)
弁体サンプルの組成をWC92%(Co8%)(従来のWC超硬材料製焼結体)およびWC95%(Co5%)に変えた以外は、実施例1と同様にして、ブラストエロージョンテストを行い、10ショット後、30ショット後および100ショット後の弁体サンプルの磨耗量を計測した。その結果を表1および図10に示す。
(Examples 2-3 and Reference Example 1 )
Except that the composition of the valve body sample was changed to WC 99% (Co 1 %) and WC 100% as Examples 2 and 3, respectively, and as WC 96% (Co 4%) as Reference Example 1, the same as in Example 1, A blast erosion test was performed, and the amount of wear of the valve body sample after 10 shots, 30 shots and 100 shots was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.
(Comparative Examples 1-2)
A blast erosion test was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition of the valve body sample was changed to WC 92% (Co 8%) (conventional sintered body made of WC superhard material) and WC 95% (Co 5%). The amount of wear of the valve body sample after 10 shots, 30 shots and 100 shots was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.

表1および図10に示す結果から明らかなように、10ショットおよび30ショットでは、比較例1および2の弁体サンプルにおいても、その磨耗量は、11.7μm以下と少ないものの、100ショットでは、比較例1および2では、それぞれ59μmおよび67.3μmとなるのに対し、実施例1〜では、それぞれ、27.5μm、20.9μmおよび0.1μm以下であり、比較例1および2に比べ、略1/2程度、略1/3程度および略1/600以下となっており、実施例1〜の各弁体サンプルには、顕著な効果があることが分かる。特に、実施例のWC含有量100%の弁体サンプルでは、比較例1および2に対して、圧倒的に優位な効果が得られることがわかる。
以上から、本発明の効果は明らかである。
As is clear from the results shown in Table 1 and FIG. 10, in the 10 shots and 30 shots, even in the valve body samples of Comparative Examples 1 and 2, the wear amount is as small as 11.7 μm or less, but in 100 shots, In Comparative examples 1 and 2, whereas the 59μm and 67.3μm, respectively, in example 1-3, it respectively, 2 7.5 [mu] m, or less 20.9μm and 0.1 [mu] m, Comparative example 1 and 2 the ratio base, approximately 1/2 about a substantially 1/3 and has a substantially 1/600 or less, in each valve body samples of examples 1-3, it can be seen that there is a remarkable effect. In particular, it can be seen that the valve body sample of Example 3 having a WC content of 100% has an overwhelmingly superior effect over Comparative Examples 1 and 2.
From the above, the effect of the present invention is clear.

また、WC100%超硬材料の焼結体からなる弁体サンプルと同等のブラストエロージョン特性を有する焼結ダイヤモンドで弁体や弁座を成型する際の困難性について検証した結果を以下に示す。
以下の理由で焼結ダイヤモンドを用いる場合には、製造コストが莫大なものになり、また、形状対応力の乏しく、使用に制限が存在することが分かった。
1)原石の粒を揃えるため、ふるいにかけるが難しかった。
2)製造工程で4000℃、5万気圧での焼結が必要であり、バインダにCoを使用する必要があった。
3)天然ダイヤのパウダで加工することなるが加工が困難で精度が十分にでなかった。すなわち、弁座(シートリング)は加工できるが、弁体(プラグ)の特性部が加工できなかった。
4)大きさに制限があった。例えば、丸棒φ8mmが限界であった。なお、WCベースのダイヤモンド層(例えば、DLC層なども含む)の場合にも、板材では、最大φ70mmで層厚さ1.5mmが限界であり、棒材では、最大φ37mm×9mmので、層厚さ1.0mmが限界であった。
5)金属との接合、連結が困難であった。例えば、焼きばめ、銀ロー付け等ができなかった。このため、WCをベースにCoバインダを利用してダイヤモンドのパウダを積層させる必要があったが、バインダにCoを用いるため、使用温度に制限があった。
6)機械的に脆いため、物理的な衝撃、あるいは熱的衝撃に弱く、簡単に割れてしまう欠点があった。このため、混在する異物を弁座部に噛み込んだ場合に割れたり、急激な温度差によって割れることがあった。
Moreover, the result of having verified about the difficulty at the time of shape | molding a valve body and a valve seat with the sintered diamond which has a blast erosion characteristic equivalent to the valve body sample which consists of a sintered compact of WC100 super hard material is shown below.
When sintered diamond is used for the following reasons, it has been found that the manufacturing cost becomes enormous, and the shape adaptability is poor, and there is a limitation in use.
1) It was difficult to sieve to prepare the rough grains.
2) In the manufacturing process, sintering at 4000 ° C. and 50,000 atmospheres was necessary, and Co was required to be used for the binder.
3) it will be processed in the natural diamond powder, but processing difficult and the accuracy is not high enough above. That is, the valve seat (seat ring) can be processed, but the characteristic part of the valve body (plug) cannot be processed.
4) The size was limited. For example, a round bar φ8 mm was the limit. In the case of a WC-based diamond layer (including a DLC layer, for example), the maximum thickness of the plate is 70 mm and the maximum thickness is 1.5 mm, and the maximum thickness of the rod is 37 mm × 9 mm. The limit was 1.0 mm.
5) It was difficult to join and connect with metal. For example, shrink fitting, silver brazing, etc. were not possible. For this reason, it was necessary to laminate a diamond powder using a Co binder based on WC. However, since Co was used for the binder, the operating temperature was limited.
6) Since it is mechanically fragile, it is weak against physical or thermal shock and has a drawback of easily cracking. For this reason, when the foreign material which mixes is bitten in the valve seat part, it may crack, or it may be cracked by a rapid temperature difference.

Claims (12)

2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、
この弁本体に貫通する弁ステムと、
前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、
前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、
前記弁体の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする弁。
A valve body having two openings and a flow path communicating the two openings;
A valve stem that penetrates the valve body;
A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings,
The trim device includes a valve seat provided in the flow path of the valve body, and a valve body attached to the valve stem, and the valve body is positioned in the valve seat by the valve stem. And preventing flow of fluid in the flow path between the two openings, and when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, between the two openings. Configured to flow fluid in the flow path of
A part or all of the valve body is made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content exceeding 95%.
前記弁体は、
その一部または全部がタングステンカーバイド含有量95%超の前記超硬材料の前記焼結体からなる弁体頭部と、
前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、
前記弁体頭部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有する複合部材であることを特徴とする請求項1に記載の弁。
The valve body is
A valve body head part or all of which is made of the sintered body of the superhard material having a tungsten carbide content of over 95%;
A weldable portion made of a weldable material capable of being welded to the valve stem;
It is a composite member having a first mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the weldable material are mixed between the valve body head and the weldable portion. The valve according to claim 1.
前記弁体頭部は、
タングステンカーバイド含有量95%超の前記超硬材料の前記焼結体からなる前記部位である周縁部と、
強度確保材料からなる芯部と、
前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることを特徴とする請求項2に記載の弁。
The valve head is
A peripheral portion that is the portion made of the sintered body of the superhard material having a tungsten carbide content of over 95%;
A core made of a strength securing material;
The composite member having a second mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the strength ensuring material are mixed between the peripheral edge portion and the core portion. 2. The valve according to 2.
前記弁体の前記第1混在部は、前記弁体頭部の前記芯部と前記可溶接部との間に介在することを特徴とする請求項3に記載の弁。   The valve according to claim 3, wherein the first mixed portion of the valve body is interposed between the core portion of the valve body head and the weldable portion. 前記弁体は、
タングステンカーバイド含有量95%超の前記超硬材料の前記焼結体からなる周縁部と、
強度確保材料からなる芯部と、
前記周縁部と前記芯部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第2混在部と、を有する複合部材であることを特徴とする請求項1に記載の弁。
The valve body is
A peripheral portion made of the sintered body of the superhard material having a tungsten carbide content of over 95%;
A core made of a strength securing material;
The composite member having a second mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the strength ensuring material are mixed between the peripheral edge portion and the core portion. The valve according to 1.
前記弁体は、さらに、前記弁ステムとの溶接が可能な溶接可能材料からなる可溶接部と、
前記芯部と前記可溶接部との間に前記超硬材料および前記溶接可能材料の両材料が混在する焼結体からなる第1混在部と、を有することを特徴とする請求項5に記載の弁。
The valve body further includes a weldable portion made of a weldable material capable of being welded to the valve stem,
The first mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the weldable material are mixed is provided between the core portion and the weldable portion. Valve.
前記弁体の前記可溶接部は、前記弁ステムに溶接されていることを特徴とする請求項2〜4および6のいずれかに記載の弁。   The valve according to claim 2, wherein the weldable portion of the valve body is welded to the valve stem. 前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の弁。   The valve according to any one of claims 1 to 7, wherein a part or all of the valve seat is made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content exceeding 95%. 2つの開口部および前記2つの開口部を連通する流路を有する弁本体と、
この弁本体に貫通する弁ステムと、
前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを制御するトリム装置と、を備える弁であって、
前記トリム装置は、前記弁本体の前記流路内に設けられた弁座と、前記弁ステムに取り付けられた弁体とを具え、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座に位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内の流体の流れを防止すると共に、前記弁ステムによって前記弁体が前記弁座から離れて位置している時、前記2つの開口部の間の前記流路内に流体を流すよう構成され、
前記弁座の一部または全部が、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなることを特徴とする弁。
A valve body having two openings and a flow path communicating the two openings;
A valve stem that penetrates the valve body;
A trim device that controls the flow of fluid in the flow path between the two openings,
The trim device includes a valve seat provided in the flow path of the valve body, and a valve body attached to the valve stem, and the valve body is positioned in the valve seat by the valve stem. And preventing flow of fluid in the flow path between the two openings, and when the valve body is positioned away from the valve seat by the valve stem, between the two openings. Configured to flow fluid in the flow path of
A part or all of the valve seat is made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content exceeding 95%.
前記弁座は、
強度確保材料からなる外縁部と、
タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の焼結体よりなる内縁部と、
前記外縁部と前記内縁部との間に前記超硬材料および前記強度確保材料の両材料が混在する焼結体からなる第3混在部と、を有する複合部材であることを特徴とする請求項8または9に記載の弁。
The valve seat is
An outer edge made of a strength securing material;
An inner edge made of a sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content of over 95%;
The composite member having a third mixed portion made of a sintered body in which both the cemented carbide material and the strength securing material are mixed between the outer edge portion and the inner edge portion. The valve according to 8 or 9.
前記弁座は、前記内縁部を含み、タングステンカーバイド含有量95%超の超硬材料の前記焼結体よりなり、前記流体と接触する流体接触部を有し、
前記第3混在部は、前記外縁部と前記流体接触面部との間に介在することを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の弁。
The valve seat includes the inner edge portion, is made of the sintered body of a super hard material having a tungsten carbide content of more than 95%, and has a fluid contact portion that comes into contact with the fluid,
The valve according to any one of claims 8 to 10, wherein the third mixed portion is interposed between the outer edge portion and the fluid contact surface portion.
前記流体接触部は、前記内縁部および前記弁体側の上縁部を有することを特徴とする請求項11に記載の弁。   The valve according to claim 11, wherein the fluid contact portion includes the inner edge portion and an upper edge portion on the valve body side.
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