JP2001159475A - Low-noise butterfly valve - Google Patents

Low-noise butterfly valve

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JP2001159475A
JP2001159475A JP34257099A JP34257099A JP2001159475A JP 2001159475 A JP2001159475 A JP 2001159475A JP 34257099 A JP34257099 A JP 34257099A JP 34257099 A JP34257099 A JP 34257099A JP 2001159475 A JP2001159475 A JP 2001159475A
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JP
Japan
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valve
inner diameter
center
cavitation
valve seat
Prior art date
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Application number
JP34257099A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Kuki
英次 久木
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Tomoe Technical Research Co Ltd
Original Assignee
Tomoe Technical Research Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cavitation generated in a valve contraction part, resulting in noises to be suppressed in the case of a liquid fluid, to reduce the variation of a Cv value per movement amount of a valve opening for improved controllability, to provide applicability to a fluid containing slurry or foreign matters, to form a structure eliminating unreasonable partial stresses such as high flow velocity energy, foreign matter collision or the like and allowing the use at a high flow velocity, to easily design a sealing structure in existing technology allowing the use at a high temperature, and to decrease manufactur ing cost to a minimum. SOLUTION: In an eccentric butterfly valve, which has a seal face formed between the peripheral face of a valve element 33 and the inner face of a body 31 not to pass through the center of a valve rod during full closing, the inner diameter of the body 31 right after a valve seat 32 is an inner diameter enlarged portion 31A, having an enlarged sectional shape symmetric with the center of a flow passage and the center of a valve stem 34, is located at the inner diameter enlarged portion 31A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工業用バルブの一
つであるバタフライ弁であって、液体(高温液体を含
む)における流量制御用及び圧力制御用バタフライ弁に
関し、特に、弁体中間開度にて発生しやすい、キャビテ
ーションに起因する騒音を抑制すると共に制御性を向上
させることを目的としたバタフライ弁に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a butterfly valve as one of industrial valves, and more particularly to a butterfly valve for controlling a flow rate and a pressure of a liquid (including a high-temperature liquid). The present invention relates to a butterfly valve for suppressing noise caused by cavitation, which is likely to occur at different degrees, and for improving controllability.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、バタフライ弁の絞られた部分
(縮流部)では流速が速くなり、圧力は低くなる。この
圧力低下によって液体中に含まれている微小気泡(気泡
核)の体積が急激に増大してキャビテーション気泡が発
生するが、縮流部を通過して流れが低速になると、圧力
が回復して高くなり、前述のキャビテーション気泡がつ
ぶれる。
2. Description of the Related Art Generally, a flow rate becomes high and a pressure becomes low in a throttled portion (a contraction portion) of a butterfly valve. Due to this pressure drop, the volume of microbubbles (bubble nuclei) contained in the liquid rapidly increases, and cavitation bubbles are generated. However, when the flow speed becomes low after passing through the contraction part, the pressure recovers. And the cavitation bubbles described above collapse.

【0003】このときキャビテーション気泡が気泡核か
ら成長していく(大きな気泡になり、再び小さくなる)
際に、気泡の収縮運動により周囲の圧力が変動するため
騒音が発生する。さらに気泡がつぶれる瞬間に衝撃圧が
発生し、騒音や振動を伴って弁座より下流側のバルブ本
体内面や配管に壊食現象等のダメージを与える、いわゆ
るキャビテーション現象が発生する。
At this time, the cavitation bubbles grow from the bubble nuclei (they become large bubbles and become small again).
At this time, noise is generated because the surrounding pressure fluctuates due to the contraction movement of the bubble. Further, an impact pressure is generated at the moment when the bubble is crushed, and a so-called cavitation phenomenon, which causes damage such as an erosion phenomenon on the inner surface of the valve body and the piping downstream of the valve seat with noise and vibration, occurs.

【0004】特に本体や配管内面近くにて崩壊した気泡
や内面に当たって崩壊した気泡は大きなダメージを与え
る。
[0004] In particular, air bubbles that have collapsed near the inner surface of the main body or the pipe or air bubbles that have collided with the inner surface cause a large damage.

【0005】キャビテーションの発生のしやすさについ
ては、一般に圧力回復係数(FL値)、キャビテーショ
ン初生係数(Kc値)にて評価されている。(FL値、
Kc値が大きい程キャビテーションは発生しにくい) ここで、 ただし、F=圧力回復係数(無次元) P=バルブ入口静圧(kgf/cma) P=バルブ出口静圧(kgf/cma) Pvc=バルブ収縮部静圧(kgf/cma)
[0005] The likelihood of cavitation is generally evaluated by a pressure recovery coefficient (FL value) and a cavitation initiation coefficient (Kc value). (FL value,
Cavitation is less likely to occur as the Kc value increases.) However, F L = pressure recovery coefficient (dimensionless) P 1 = valve inlet static pressure (kgf / cm 2 a) P 2 = valve outlet static pressure (kgf / cm 2 a) P vc = valve constriction static pressure (kgf / cm 2 a)

【0006】また、 ただし、K:キャビテーション初生係数(無次元) P:液体の飽和蒸気圧[0006] Where K c : cavitation initiation coefficient (dimensionless) P v : saturated vapor pressure of liquid

【0007】また、従来のバタフライ弁はコンパクトに
配管に設置することができるため、管路を流下する流体
の流量制御に広く用いられている。しかしながら、通常
バタフライ弁はグローブ弁と比較すると、圧力回復係数
(FL値)やキャビテーション初生係数(Kc値)が低
いため、流体条件によりキャビテーションが発生し、配
管等にダメージを与え異常な騒音が発生する問題があっ
た。
[0007] Further, since the conventional butterfly valve can be compactly installed in a pipe, it is widely used for controlling the flow rate of a fluid flowing down a pipe. However, compared to a globe valve, a normal butterfly valve has a lower pressure recovery coefficient (FL value) and a lower cavitation initiation coefficient (Kc value), so cavitation occurs due to fluid conditions, which damages piping and generates abnormal noise. There was a problem to do.

【0008】又、バタフライ弁は、容量係数(Cv値)
が大きいため、コントロール弁として使用する場合に、
配管と同じ呼び径のバルブを使用した場合全閉から全開
の移動量当たりのCv値変化量が大きく制御性が悪いと
いう問題があり、多くの場合配管呼び径より呼び径の小
さいバルブをレデューサ(径の異なる管系に使用するパ
イプ)を介して配管される。
A butterfly valve has a capacity coefficient (Cv value).
When used as a control valve,
When a valve having the same nominal diameter as the pipe is used, there is a problem in that the Cv value change amount per movement amount from fully closed to fully open is large and controllability is poor. In many cases, a valve having a smaller nominal diameter than the nominal diameter of the pipe is reduced ( Pipes used for pipe systems having different diameters).

【0009】一方、制御に用いられるバタフライ弁は、
弁の開度を絞って流量や圧力を調節することが目的であ
り、その目的のために、騒音を伴ったキャビテーション
を我慢して使わざる得ないのが現状である。
On the other hand, the butterfly valve used for control is
The purpose is to adjust the flow rate and pressure by reducing the opening of the valve, and for that purpose, it is necessary to endure the use of cavitation with noise for that purpose.

【0010】従来、騒音とキャビテーションの発生を抑
制する発明として過去に提案された従来例を、図6(特
開昭57−157866号公報参照)及び図7(特開平
4−337167号公報参照)に示す。
FIG. 6 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-157866) and FIG. 7 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-337167) show a conventional example proposed in the past as an invention for suppressing the generation of noise and cavitation. Shown in

【0011】図6において、1は本体(弁本体)2の中
心部に直交する弁棒3によって軸支された全閉状体を示
す弁体であって、該弁体1は、全閉時、弁棒3に垂直の
断面がくの字形をなす弁板(ディスク)1aを有し、本
体2の内面2aと弁板周面とのシール面(図で点線1b
で示されている。)が、弁棒穴を通過する中心形バタフ
ライ弁の弁体を形成しており、上記シール面1bの中心
軸1cと、弁棒孔を通り本体内面2aの垂直軸線2bと
は、15度〜20度の角度で傾斜している。
In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a fully closed valve body which is supported by a valve rod 3 orthogonal to the center of a body (valve body) 2. It has a valve plate (disk) 1a having a V-shaped cross section perpendicular to the valve stem 3, and a sealing surface between the inner surface 2a of the main body 2 and the peripheral surface of the valve plate (dotted line 1b in the figure).
Indicated by ) Forms the valve element of the central butterfly valve passing through the valve stem hole, and the central axis 1c of the sealing surface 1b and the vertical axis 2b of the main body inner surface 2a passing through the valve stem hole are 15 degrees or more. It is inclined at an angle of 20 degrees.

【0012】本体内面(ボア)2a内で密接している長
円形の弁板1aは、二つのほぼ半円形壁部分が上記のよ
うにくの字形に角度的にずれて形成されており、該弁板
1aの半円周に亙って、使用時、流体の流入方向(太い
矢印fで示す。)に向って突設された流入側くし歯状突
起4と、同様に、他の半円周に亙って、弁板1aに対し
て前記くし歯状突起4と反対側の流体の流出方向に向っ
て突出された流出側くし歯突起5とが一体に設けられて
おり、これらの両くし歯状突起4と5は、全閉時、本体
2の内面2aとほぼ平行するように形成され、且つこれ
らのくし歯状突起の端部は、本体2の内面2aに垂直の
面内に位置するように形成されており、これらのくし歯
状突起の長さは、中心のボス方向に向かって短かく形成
されている。
The oblong valve plate 1a which is in close contact with the inner surface (bore) 2a of the main body has two substantially semi-circular wall portions formed so as to be angularly displaced in a U-shape as described above. During use, the inflow side comb-like projection 4 protruding toward the inflow direction of the fluid (indicated by the thick arrow f) over the semicircle of the valve plate 1a, similarly to the other semicircle. Around the circumference, an outflow side comb tooth projection 5 protruding toward the fluid outflow direction on the opposite side to the comb tooth projection 4 with respect to the valve plate 1a is provided integrally. The comb-shaped protrusions 4 and 5 are formed so as to be substantially parallel to the inner surface 2a of the main body 2 when fully closed, and the ends of these comb-shaped protrusions are in a plane perpendicular to the inner surface 2a of the main body 2. These comb-shaped protrusions are formed to be shorter toward the center boss direction.

【0013】弁作動時、図6(a)に示す全閉状体から
弁体1が矢印に示す時計方向に回動すると、弁体1の開
度に応じて流量が変化して流量制御が行われるようにな
っている。そしてこの際、本体2の内面2aと、弁棒3
よりも下流側に位置する弁体1の周縁部とが形成する開
口部であるノズル流れ部(ノズル側)及び同様に本体2
の内面2aと、弁棒3よりも上流側に位置する弁体1の
周縁部とが形成する開口部であるオリフィス流れ部(オ
リフィス側)を通過する流体は、該部に設けられた複数
個の各くし歯状突起4,5の間に形成された、図(a)
の2b線による断面図である図(b)に示す流体を導く
断面台形(梯形)状通路6から流体を細かいジェット流
に変え、弁体の下流側に発生するキャビテーションを分
散すると共に、キャビテーションの成長を抑制してい
る。同図(b)において、6aは傾斜した入口、7は弁
棒穴、8はボス部を示す。
During valve operation, when the valve element 1 rotates clockwise as indicated by an arrow from the fully closed state shown in FIG. 6A, the flow rate changes in accordance with the degree of opening of the valve element 1 and flow control is performed. It has become. At this time, the inner surface 2a of the main body 2 and the valve stem 3
A nozzle flow portion (nozzle side) which is an opening formed by the peripheral portion of the valve element 1 located further downstream than the main body 2
The fluid passing through the orifice flow portion (orifice side), which is an opening formed by the inner surface 2a of the valve member and the peripheral portion of the valve element 1 located on the upstream side of the valve rod 3, is provided by a plurality of fluids provided in the portion. (A) formed between each of the interdigital protrusions 4 and 5 of FIG.
The fluid is changed into a fine jet flow from a trapezoidal (trapezoidal) passage 6 for guiding the fluid shown in FIG. 2B, which is a sectional view taken along line 2b of FIG. 2B, and the cavitation generated downstream of the valve element is dispersed and the cavitation is reduced. It is suppressing growth. 6B, reference numeral 6a denotes an inclined inlet, 7 denotes a valve stem hole, and 8 denotes a boss.

【0014】また、図7では、弁体12の両側から弁軸
13が嵌入して回動自在に支承し、該弁体12が閉より
開方向へ回動するとき上流側へ向う半周側12Aの下流
側の外周縁近くの表面へ、弁軸13の両支承部16を繋
ぐ全半周に亘って切れ目なく突設したほぼ等肉の突条1
4を具え、該突条14には弁体12の表面中心12Cを
指向して逆放射状に収歛する複数の貫通穴15を設けた
キャビテーション抑止機能を具えたバタフライ弁であ
る。
In FIG. 7, a valve shaft 13 is fitted from both sides of the valve body 12 and rotatably supported. When the valve body 12 rotates from the closed state to the open direction, the half-peripheral side 12A which faces toward the upstream side. Of approximately the same thickness is provided on the surface near the outer peripheral edge on the downstream side of the shaft 1 over the entire half circumference connecting both bearings 16 of the valve shaft 13.
4 is a butterfly valve having a cavitation suppressing function in which a plurality of through-holes 15 are provided on the protruding ridges 14 so as to be directed toward the surface center 12 </ b> C of the valve element 12 and converge in a reverse radial manner.

【0015】また、図8は、本発明と目的は異なるが、
弁構造の一部が類似している従来例(特公昭52−33
330号公報参照)で、(a)は縦断面図,(b)は図
(a)のII−II線断面図である。このものは、ケーシン
グ本体21とケーシングフランジ22とによって弁本体
を構成し、弁体(円板)23からずれた位置に取付けら
れた弁棒(片寄りトラニオン)24によって支持される
ようにした偏心形バタフライ弁の弁座部に、弾性着座リ
ング25が内壁凹部26内に埋め込むようにして取付け
られており、該弁座の後流側のケーシング本体21の凹
所2a,2bが設けられている。該凹所2a,2bは、
同図(b)に示すように、片寄りトラニオン24の両側
軸承部の中間位置で深さが最大で、両側軸受部のところ
で凹所が無くなるように形成されている。そしてこのも
のは、弁体(円板)23の回転に際して流路断面積が殆
んど同じ割合で生ずるように配置されており、これによ
って該円板23に加えられる流体トルクを、該円板を開
放運動の期間中に円筒形ボアと垂直に置いたときに発生
するトルクの値に比べて低減されるようになっているこ
とを目的としている。
FIG. 8 is different from the present invention in purpose.
A conventional example in which a part of the valve structure is similar (Japanese Patent Publication No. 52-33)
No. 330), (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a sectional view taken along line II-II in FIG. (A). In this embodiment, a valve body is constituted by a casing body 21 and a casing flange 22, and the valve body (disc) 23 is supported by a valve stem (sideward trunnion) 24 attached to a position shifted from the valve body (disc) 23. An elastic seating ring 25 is mounted on the valve seat of the butterfly valve so as to be embedded in the inner wall recess 26, and recesses 2a and 2b of the casing body 21 on the downstream side of the valve seat are provided. . The recesses 2a, 2b
As shown in FIG. 6B, the offset trunnion 24 is formed so that the depth is maximum at an intermediate position between the bearings on both sides of the trunnion 24 and the recess is eliminated at the bearings on both sides. This is arranged so that the cross-sectional area of the flow passage is generated at almost the same ratio when the valve element (disk) 23 rotates, whereby the fluid torque applied to the disk 23 is reduced. Is intended to be reduced as compared to the value of the torque generated when the rod is placed perpendicular to the cylindrical bore during the opening movement.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記図6及び図7に示
したものは、いずれも本体または弁体側に突起物や流路
を確保する溝、流路を分断する穴や付加物などを設け、
流れを分流して高速縮流部と低速流れ部の速度差を少な
くし、キャビテーションを抑制し、Cv値を小さくし制
御性を向上させている。これらは騒音防止及び制御性の
向上の効果はあるが、いずれも以下のような共通した問
題点を持っている。
In each of the arrangements shown in FIGS. 6 and 7, a projection or a groove for securing a flow path, a hole for separating the flow path, an additional material, etc. are provided on the main body or the valve body side. ,
The flow is divided to reduce the speed difference between the high-speed contraction section and the low-speed flow section, suppress cavitation, reduce the Cv value, and improve controllability. These have the effect of preventing noise and improving controllability, but all have the following common problems.

【0017】(i)流路が細かく分断しているので、ス
ラリーや異物を含んだ流体に使用できない。(異物が詰
まる) (ii)弁体または本体の形状が複雑になるので製作コス
トが高い。 (iii) これらの構造は流路中に突起物や付加物をさらす
ことになるので、高流速の流体の流速エネルギーや異物
衝突に対して強度を確保することが困難である。 (iv)弁体が全閉近くになるとき、非常に狭い流路にな
るために突起物や付加物の効果が小さくなる。 (v)どちらも弁体と弁軸の中心が同一軸でありシール
構造を有する場合は、高温流体に適さない構造である。
(I) Since the flow path is finely divided, it cannot be used for a slurry or a fluid containing foreign matter. (Foreign matter is clogged.) (Ii) The manufacturing cost is high because the shape of the valve body or the main body becomes complicated. (iii) Since these structures expose projections and additional objects in the flow channel, it is difficult to secure the flow velocity energy of the fluid having a high flow velocity and the strength against foreign object collision. (Iv) When the valve element is almost fully closed, the flow path becomes very narrow, so that the effect of the projections and additional objects is reduced. (V) In both cases, when the center of the valve element and the center of the valve shaft are the same axis and have a sealing structure, the structure is not suitable for high-temperature fluid.

【0018】また、図8に示すものは、弁座の後流側の
凹所は、弁体の回転に際して流路断面積が一定になるよ
うに、軸受部で幅を狭くした非円筒形状をなしており、
また、本発明の目的であるキャビテーションや騒音抑制
のためではなく、トルク低減を目的としている。
FIG. 8 shows a non-cylindrical shape in which the width of the recess on the downstream side of the valve seat is reduced by a bearing portion so that the cross-sectional area of the flow path becomes constant when the valve element rotates. Doing
Also, the purpose of the present invention is not to suppress cavitation and noise, but to reduce torque.

【0019】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決し、以下の点を改善することを課題としている。 1)バルブ縮流部で発生するキャビテーションを少なく
し、キャビテーションの抑制によって騒音抑制につなげ
る。(液体流体の場合) 2)弁開度の移動量あたりのCv値変化量を小さくし制
御性を向上させる。 3)スラリーや異物を含む流体にも適用できる構造とす
る。 4)部分的に無理な応力(高流速エネルギー、異物衝突
等)がかからない構造として高流速での使用を可能とす
る。 5)既存の技術によりシール構造を安易に設計でき、高
温時でも使用できる構造にする。 6)製作コストが最低限で実現構造にする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to improve the following points. 1) Cavitation generated in the valve contraction part is reduced, and the suppression of cavitation leads to noise suppression. (Case of liquid fluid) 2) Change amount of Cv value per movement amount of valve opening is reduced to improve controllability. 3) A structure that can be applied to a fluid containing a slurry or a foreign substance. 4) Enables use at a high flow rate as a structure that does not partially apply unreasonable stress (high flow rate energy, foreign matter collision, etc.). 5) The seal structure can be easily designed using existing technology, and the structure can be used even at high temperatures. 6) The structure is realized with minimum production cost.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の採った手段は、全閉時、弁体周面と本体内
面とのシール面が弁棒中心を通らない偏心形バタフライ
弁において、弁座直後以降の本体内径を、流路中心に対
して対称形をなした拡大断面形状を有する内径拡大部と
し、弁軸中心を、上記内径拡大部に位置させたことを特
徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention adopts an eccentric butterfly in which a sealing surface between a valve body peripheral surface and an inner surface of a main body does not pass through the center of a valve stem when fully closed. In the valve, the inner diameter of the main body immediately after the valve seat is an enlarged inner diameter portion having an enlarged sectional shape symmetrical with respect to the center of the flow path, and the center of the valve shaft is located at the enlarged inner diameter portion. I have.

【0021】また、弁体外径と弁座部の本体内径を、配
管内径Dの0.8倍以下とし、弁座部直後の本体内径を
配管内径とほゞ同じ寸法まで広げる構造を有し、弁体か
ら発生する騒音、キャビテーションを抑制することを特
徴としている。
In addition, the outer diameter of the valve body and the inner diameter of the main body of the valve seat portion are set to be 0.8 times or less of the inner diameter D of the pipe, and the inner diameter of the main body immediately after the valve seat portion is expanded to almost the same size as the inner diameter of the pipe. It is characterized by suppressing noise and cavitation generated from the valve body.

【0022】また、弁座と弁軸を偏心した構造として、
既存の技術で弾性を有するシール機構を持たすことも可
能としたことを特徴としている。
Further, as a structure in which the valve seat and the valve shaft are eccentric,
It is characterized in that it is possible to have an elastic sealing mechanism with existing technology.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、前
項で述べた課題の解決手段の理論的説明(キャビテーシ
ョン)と実測(実験)装置(図3)及びその実験結果を
示したグラフ(図4)及び実施例(図1及び図2)を用
いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the embodiment of the present invention will be described with a theoretical explanation (cavitation) and an actual measurement (experiment) apparatus (FIG. 3) of the means for solving the problems described in the preceding section, and the results of the experiment. This will be described with reference to a graph (FIG. 4) and an example (FIGS. 1 and 2).

【0024】なお、図5は、本発明と比較するために図
示した一般的な偏心形バタフライ弁の流れ方(流れ状
態)を示すもので、弁体と本体の隙間から出た流体は、
管壁の流速ゼロの境界面と弁体裏側の渦による低速部に
挟まれたA部、すなわち縮流部において最も高速になり
圧力が低下する。又、この縮流部では、渦や管壁付近と
の流速の差が大きいために気泡核がキャビテーション気
泡に成長するきっかけとなってしまう。
FIG. 5 shows the flow (flow state) of a general eccentric butterfly valve shown for comparison with the present invention. The fluid flowing out of the gap between the valve body and the main body is shown in FIG.
The portion A, which is sandwiched between the low-speed portion by the vortex on the back side of the valve body and the boundary surface of the pipe wall where the flow velocity is zero, has the highest speed and the pressure decreases. Further, in the contraction portion, the difference in flow velocity between the vortex and the vicinity of the tube wall is large, which causes the bubble nuclei to grow into cavitation bubbles.

【0025】縮流部Aでは圧力が急激に低くなるため
に、気泡が急激に大きくなり、それが十分に持続し、さ
らに気泡が大きくなったところで、圧力が回復し気泡が
つぶれるために激しいキャビテーションの発生原因とな
っている。
In the contraction section A, the pressure rapidly decreases, and the bubbles rapidly increase. The bubbles continue sufficiently. When the bubbles further increase, the pressure is restored and the bubbles collapse. This is the cause of the occurrence.

【0026】又、縮流部Aが管壁に近いことから気泡が
つぶれる際の衝撃も大きくなる。
In addition, since the contraction portion A is close to the tube wall, the impact when the air bubbles are crushed increases.

【0027】キャビテーションの発生原因は、前述した
ように急激に圧力が低下する部分によるものであり、ま
たキャビテーションが激しくなるのは気泡が成長するた
めの時間が必要である。このことからキャビテーション
を抑制するためには、低圧部を生じさせないようにする
ことと、気泡を成長する時間を与えないようにすること
が必要である。
The cause of the cavitation is caused by the portion where the pressure is rapidly reduced as described above, and the cavitation becomes severe requires time for the growth of bubbles. For this reason, in order to suppress cavitation, it is necessary to prevent the generation of a low-pressure portion and not to allow time for growing bubbles.

【0028】そこで、本発明では、図1に示すように、
本体31に形成された弁座32と弁体33との全閉時に
おけるシール面が弁棒34の中心から偏心している偏心
形バタフライ弁であって、上記弁座32直後以降の本体
31の内径を、流路中心に対して対称形をなした(例え
ば断面円形の)拡大断面形状を有する内径拡大部31A
とし、弁軸34の中心が該内径拡大部31Aに位置させ
たことを特徴としている。なお、図1において、35は
配管フランジ、36は配管である。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG.
An eccentric butterfly valve in which a sealing surface of a valve seat 32 and a valve body 33 formed on a main body 31 when fully closed is eccentric from a center of a valve rod 34, and an inner diameter of the main body 31 immediately after the valve seat 32 and thereafter. With an enlarged inner diameter portion 31A having an enlarged cross-sectional shape symmetrical with respect to the center of the flow path (for example, having a circular cross-section).
The center of the valve shaft 34 is located at the inner diameter enlarged portion 31A. In FIG. 1, 35 is a pipe flange, and 36 is a pipe.

【0029】本発明では、配管内径φDに対して弁座部
内径φdの比率を80%以下とし、弁座部直後の本体の
内径拡大部31Aの内径は、配管内径φDまで大きくな
り、弁棒34の軸中心は該内径拡大部31Aに位置して
いる。
In the present invention, the ratio of the inner diameter φd of the valve seat to the inner diameter φD of the pipe is set to 80% or less, and the inner diameter of the enlarged inner diameter portion 31A of the main body immediately after the valve seat increases to the inner diameter φD of the pipe. The axial center of 34 is located at the inner diameter enlarged portion 31A.

【0030】図2は、弁座部32のシール部の一例で、
(a)は、金属製シートリング32aを、本体31の側
端部に形成された弁座部32の内径端面の凹所に嵌め込
み、弾性板状部31bを介し弁座押え31aによって押
圧保持されている。また、(b)は、樹脂系のシートリ
ング32bを弁体33の外周縁と接するように弁座押え
31aの凹部に密接して取付けられている。
FIG. 2 shows an example of a seal portion of the valve seat portion 32.
(A) shows a state in which a metal seat ring 32a is fitted into a concave portion of the inner diameter end surface of a valve seat portion 32 formed at a side end portion of a main body 31, and is pressed and held by a valve seat presser 31a via an elastic plate-like portion 31b. ing. 4B, the resin-based seat ring 32b is attached closely to the concave portion of the valve seat retainer 31a so as to contact the outer peripheral edge of the valve body 33.

【0031】図3は、上記のように構成された本発明の
偏心形バタフライ弁の使用時の流れの状態を示す説明図
であって、弁体周縁部と接する弁座部32の内径φdを
小さくしているので、縮流部A部の縮流を緩和し、縮流
部の流速を小さくして圧力低下を少なくすることができ
る。
FIG. 3 is an explanatory view showing a flow state when the eccentric butterfly valve of the present invention configured as described above is used. The inner diameter φd of the valve seat 32 in contact with the peripheral edge of the valve body is shown in FIG. Since the pressure is reduced, the contraction of the contraction portion A can be reduced, and the flow velocity of the contraction portion can be reduced to reduce the pressure drop.

【0032】また、渦の低速部Bと縮流部(高速部)A
の距離が広がるので、それらの速度差を小さくすること
ができ、気泡核が成長し始めるきかっけを少なくする。
その上、発生したキャビテーション気泡が管壁近くで崩
壊する量が少なくなる。
Further, the low-speed portion B and the contraction portion (high-speed portion) A of the vortex
, The difference between the velocities can be reduced, and the chance that the bubble nuclei begin to grow is reduced.
In addition, the amount of generated cavitation bubbles that collapse near the tube wall is reduced.

【0033】上記のようにして以下の効果をもたらす。The following effects are obtained as described above.

【0034】1)縮流部の圧力低下を少なくして、気泡
発生を抑制する。
1) The generation of bubbles is suppressed by reducing the pressure drop in the contraction portion.

【0035】2)縮流部と渦の速度差が小さく、気泡が
成長するきっかけを少なくできる。
2) The speed difference between the contraction part and the vortex is small, and the chance of bubble growth can be reduced.

【0036】3)気泡が発生しても、弁座部直後の内径
が大きいために、圧力の回復が早く気泡が成長する時間
が短くなる。よってキャビテーション気泡の成長が抑制
できる。
3) Even if bubbles are generated, the pressure recovers quickly and the time for the bubbles to grow is short because the inside diameter immediately after the valve seat is large. Therefore, the growth of cavitation bubbles can be suppressed.

【0037】4)キャビテーション気泡が管壁近くで崩
壊する量が少なくなり、配管へのダメージを軽減でき
る。
4) The amount of cavitation bubbles that collapse near the pipe wall is reduced, and damage to the pipe can be reduced.

【0038】図4は、呼び径200Aの配管(内径φ2
00.3)にて弁座部内径をφ150にした場合の本発
明のFL値及びKc値を測定した結果グラフを、縦軸に
FL値、Kc値を、横軸に弁開度(%)をとって示した
もので、実線にて示す。また同グラフに示した破線は、
一般の偏心弁のFL値、Kc値を示す。これらの結果か
らわかるように、本発明のFL値及びKc値が格段に大
きくなっていることがわかる。
FIG. 4 shows a pipe having a nominal diameter of 200 A (inner diameter φ2).
00.3), the result of measuring the FL value and the Kc value of the present invention when the inner diameter of the valve seat portion was set to φ150, the vertical axis represents the FL value and the Kc value, and the horizontal axis represents the valve opening (%). And are indicated by solid lines. The broken line shown in the graph is
9 shows the FL value and Kc value of a general eccentric valve. As can be seen from these results, the FL value and the Kc value of the present invention are significantly increased.

【0039】一般の偏心弁の弁座径(φd)は配管内径
(φD)の95%位に設定されている。この寸法は、弁
体が回転するときに配管と干渉しないために設定された
寸法であり、本発明のようにキャビテーション抑制のこ
とを考慮にいれた寸法ではない。
The valve seat diameter (φd) of a general eccentric valve is set to about 95% of the pipe inner diameter (φD). This dimension is a dimension set so as not to interfere with the pipe when the valve element rotates, and is not a dimension taking into account the suppression of cavitation as in the present invention.

【0040】本発明に記載した試験の内径比は(φd/
φD)は75%であるが、他の実験結果から80%以下
の内径比では効果があり、70%にしても75%の場合
と効果は変わらないことが確認されている。
The inner diameter ratio of the test described in the present invention is (φd /
φD) is 75%, but it is confirmed from other experimental results that an effect is obtained at an inner diameter ratio of 80% or less, and that the effect is not different from the case of 75% even if it is 70%.

【0041】上記の測定結果において、キャビテーショ
ン初生係数(Kc値)は、キャビテーションの発生開始
を係数化したもので大きい程、発生しにくい。また、圧
力回復係数(FL値)は、弁通過時の圧力回復の度合い
を係数化したものでFL値が大きい程、圧力回復が小さ
くキャビテーションが発生しにくくなる。以上により、
内径比(φd/φD)が80%以下にてキャビテーショ
ン抑制効果(=騒音の低減)がある。
In the above measurement results, the cavitation initiation coefficient (Kc value) is a value obtained by converting the start of cavitation into a coefficient. Further, the pressure recovery coefficient (FL value) is a value obtained by converting the degree of pressure recovery at the time of passage through the valve into a coefficient. The larger the FL value, the smaller the pressure recovery, and the less likely cavitation occurs. From the above,
When the inner diameter ratio (φd / φD) is 80% or less, there is an effect of suppressing cavitation (= reducing noise).

【0042】次に、偏心構造の利点及び弁座部と弁棒の
位置関係については、弁座部直後で配管径に流路中心に
対して対称形をなした拡大した部分で弁棒位置が存在す
る偏心構造とすることにより下記の効果がある。
Next, regarding the advantage of the eccentric structure and the positional relationship between the valve seat and the valve stem, the position of the valve stem is symmetrical with respect to the center of the flow path in the pipe diameter immediately after the valve seat. The presence of the existing eccentric structure has the following effects.

【0043】1)キャビテーション抑制効果は弁座部に
て絞られた後、少しでも早く拡大することにより最大の
効果が得られる。
1) The maximum effect can be obtained by expanding the cavitation suppressing effect as soon as possible after the throttle is narrowed at the valve seat.

【0044】2)偏心構造であるために既存の技術でツ
ール構造を安易に設計できる。
2) Because of the eccentric structure, the tool structure can be easily designed by the existing technology.

【0045】これに対し、弁座部中心と弁棒中心が同一
の中心弁の場合、シール構造を設けるためには、構造を
複雑にするか、拡大位置を弁座部より下流側後方に位置
することになり内径を拡大してキャビテーションを抑制
する効果が低下することになる。
On the other hand, when the center of the valve seat and the center of the valve stem are the same center valve, in order to provide the seal structure, the structure must be complicated or the enlarged position must be located downstream downstream of the valve seat. As a result, the effect of suppressing the cavitation by increasing the inner diameter decreases.

【0046】また、制御性能の向上については、上記の
ように弁座の径を小さくすることにより、弁容量係数
(Cv値)は同径の一般偏心弁より径の2乗に比例して
小さくなることから全閉から全開の移動量当たりのCv
値変化量が小さくなる。これにより制御性を向上させる
ことができる。
As for the improvement of the control performance, by reducing the diameter of the valve seat as described above, the valve capacity coefficient (Cv value) becomes smaller in proportion to the square of the diameter than that of a general eccentric valve having the same diameter. Cv per moving amount from fully closed to fully open
The value change amount becomes small. Thereby, controllability can be improved.

【0047】なお、他の実施例として、図2に示すもの
以外に、シールのための弁座部のシートリングを設けず
に本体と一体形にしてもよい。
As another embodiment, other than the one shown in FIG. 2, a seat ring of a valve seat portion for sealing may not be provided and may be integrated with the main body.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全閉時、弁体周面と本体内面とのシール面が弁棒中心を
通らない偏心形バタフライ弁において、弁座直後以降の
本体内径を、流路中心に対して対称形をなした拡大断面
形状を有する内径拡大部とし、弁軸中心を、上記内径拡
大部に位置させたことにより、次のような効果を奏する
ことができる。
As described above, according to the present invention,
When the valve is fully closed, the sealing surface between the valve body peripheral surface and the body inner surface does not pass through the center of the valve stem. The following effects can be achieved by forming the inside diameter enlarged portion having a shape and positioning the center of the valve shaft at the inside diameter enlarged portion.

【0049】(i)縦軸にFL値、Kc値を、横軸に弁
開度(%)をとって示した図4の結果から分かるよう
に、本発明はキャビテーションを抑制する効果があり、
それに伴う騒音を低減する効果がある。
(I) As can be seen from the results of FIG. 4 showing the FL value and the Kc value on the vertical axis and the valve opening (%) on the horizontal axis, the present invention has the effect of suppressing cavitation.
This has the effect of reducing the accompanying noise.

【0050】(ii)突起物や付加物が無いため形状がシ
ンプルになり、スラリーや異物を含む流体に使用可能
で、また部分的に無理な応力がかからず、製作コストが
小さくなる。
(Ii) Since there are no protrusions or additional substances, the shape is simplified, and it can be used for a fluid containing a slurry or a foreign substance. In addition, no excessive stress is applied in part and the manufacturing cost is reduced.

【0051】また、弁体外径と弁座部の本体内径を、配
管内径Dの0.8倍以下とし、弁座部直後の本体内径を
配管内径とほぼ同じ寸法まで広げる構造を有するように
したことにより、弁体が小さくできるので弁開度の移動
量あたりの弁容量係数Cv値変化量を小さくし、弁開度
と流量値の変化をきめ細かくできるので制御性を向上す
ることができる。同様に従来レデューサにて弁呼び径を
小さくしていた条件の時のレデューサが不要になる。ま
た、従来のレデューサでは本発明のような拡大室がとれ
ないのでキャビテーションは低減しない。
The outer diameter of the valve body and the inner diameter of the main body of the valve seat portion are set to be 0.8 times or less of the inner diameter D of the pipe, and the inner diameter of the main body immediately after the valve seat portion is expanded to substantially the same size as the inner diameter of the pipe. As a result, the valve body can be made smaller, so that the amount of change in the valve capacity coefficient Cv per movement amount of the valve opening can be made smaller, and the change in the valve opening and the flow rate can be made finer, so that controllability can be improved. Similarly, a reducer is no longer necessary under the condition that the valve diameter is reduced by the conventional reducer. In addition, the conventional reducer does not have an enlarged chamber as in the present invention, so that cavitation is not reduced.

【0052】また、偏心弁構造のため、既存の技術によ
り弁座部のシール構造を安易に設計できる構造とするこ
とができると共に、キャビテーション抑制効果を最大限
に引き出すことが可能である。
Further, because of the eccentric valve structure, the sealing structure of the valve seat can be designed to be easily designed by the existing technology, and the cavitation suppressing effect can be maximized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態を示す低騒音バタフライ弁の
弁棒に直角方向の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a low-noise butterfly valve according to an embodiment of the present invention, taken in a direction perpendicular to a valve stem.

【図2】(a)(b)は本発明の弁座部におけるシール
部の異なった実施例を示す要部断面図である。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views of essential parts showing different embodiments of a seal portion in a valve seat portion of the present invention.

【図3】本発明のバタフライ弁の作用説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the butterfly valve of the present invention.

【図4】本発明の実験によって導かれた弁開度に対する
FL値及びKc値の結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing results of an FL value and a Kc value with respect to a valve opening degree derived from an experiment of the present invention.

【図5】一般的な偏心形バタフライ弁の流れの状態を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flow state of a general eccentric butterfly valve.

【図6】従来例を示し、(a)は断面図、(b)は図
(a)のb−b線断面図である。
6A and 6B show a conventional example, in which FIG. 6A is a sectional view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line bb in FIG.

【図7】他の従来例を示し、(a)は縦断面図、(b)
は弁体の平面図である。
7A and 7B show another conventional example, in which FIG. 7A is a longitudinal sectional view, and FIG.
FIG. 4 is a plan view of a valve body.

【図8】他の従来例を示し、(a)は縦断面図、(b)
は図(a)のII−II線断面図である。
8A and 8B show another conventional example, in which FIG. 8A is a longitudinal sectional view, and FIG.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 本体 31A 内径拡大部 31a 弁座押え 32 弁座部 32a 金属製シートリング 32b 樹脂製シートリング 33 弁体 34 弁棒 35 配管フランジ 36 配管 φd 弁座部の本体内径 φD 配管内径 31 Body 31A Inner Diameter Enlarged Part 31a Valve Seat Holder 32 Valve Seat 32a Metal Seat Ring 32b Resin Seat Ring 33 Valve Body 34 Valve Rod 35 Piping Flange 36 Piping φd Body Inside Diameter of Valve Seat φD Piping Inner Diameter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 全閉時、弁体周面と本体内面とのシール
面が弁棒中心を通らない偏心形バタフライ弁において、
弁座直後以降の本体内径を、流路中心に対して対称形を
なした拡大断面形状を有する内径拡大部とし、弁軸中心
を、上記内径拡大部に位置させたことを特徴とする低騒
音バタフライ弁。
An eccentric butterfly valve in which a sealing surface between a valve body peripheral surface and a main body inner surface does not pass through the center of a valve stem when fully closed.
A low-noise body characterized in that the inner diameter of the main body immediately after the valve seat is an enlarged-diameter portion having an enlarged cross-sectional shape symmetrical with respect to the center of the flow path, and the center of the valve shaft is located at the enlarged-diameter portion. Butterfly valve.
【請求項2】 弁体外径と弁座部の本体内径を、配管内
径Dの0.8倍以下とし、弁座部直後の本体内径を配管
内径とほゞ同じ寸法まで広げる構造を有し、弁体から発
生する騒音、キャビテーションを抑制することを特徴と
する請求項1記載の低騒音バタフライ弁。
2. A structure in which the outer diameter of the valve body and the inner diameter of the body of the valve seat portion are 0.8 times or less of the inner diameter D of the pipe, and the inner diameter of the main body immediately after the valve seat portion is expanded to substantially the same size as the inner diameter of the pipe. The low-noise butterfly valve according to claim 1, wherein noise and cavitation generated from the valve body are suppressed.
【請求項3】 弁座と弁軸を偏心した構造として、既存
の技術で弾性を有するシール機構を持たすことも可能と
したことを特徴とする請求項1又は2記載の低騒音バタ
フライ弁。
3. The low-noise butterfly valve according to claim 1, wherein an eccentric structure of the valve seat and the valve shaft can be provided with a sealing mechanism having elasticity by an existing technology.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2381043A (en) * 2001-08-30 2003-04-23 Visteon Global Tech Inc Motor vehicle air intake throttle plate with fins to reduce air-rush noise, and a method of optimizing the size and shape of the fins
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