JP2006046409A

JP2006046409A - 逆止弁

Info

Publication number: JP2006046409A
Application number: JP2004225746A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sato; 秀明佐藤
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】逆止弁において、スラリを流す場合に、スラリの固形成分でボールが固着し、逆止弁が閉塞することを防止する。
【解決手段】ボール２６が着座して塞ぐ流入路３６の開口３８より、低い位置にポケット部５０を形成し、沈降したスラリの固形成分をここにためる。また、流出路４０は、ボール２６の上方からずらして配置し、ボール２６上に固形成分が沈降しないようにする。さらに、ボールガイド３０に迂回路４６を設け、流出路４０から沈降してきた固形成分がボール２６の周囲を通らずに、ポケット部５０に達するようにしている。これらにより、ポンプの運転を停止したときにスラリ固形成分がボールの周囲に堆積して、ボールを固着させてしまうことを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の順方向の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁に関し、特にその構造に関する。

逆止弁は流体を送る設備などの様々な箇所で用いられている。特に、往復動ポンプにおいては、流体がポンプに向かう吸入管と、ポンプから送り出される吐出管のそれぞれに設けられ、ピストンやダイアフラムなどの往復動要素の往復運動によっても、流体が一方向の流れとなるように制御している。

逆止弁は、ハウジング内に、移動を許容するように弁体を収め、弁体の移動によって流路を開放したり、閉止したりする。弁体は、球形のものがよく使われ、流路の開口部に着座しているとき、この開口部より流路に向かう向きの流体の流れを阻止する。流路を通ってこの開口部を通って出ようとする流れに対しては、弁体がこの流れにより押されて開口部を開き、流体の流れを許容する。従来の逆止弁の構造が下記非特許文献１に記載されている。

ポンプ概論編纂委員会著、「ポンプ概論」、第５版、日本工業出版株式会社、昭和５９年７月３１日、ｐ．１４４

往復動ポンプにおいて、取扱い流体がスラリ、すなわち液体に粉体または粒状の固体成分が混ざった懸濁液である場合、ポンプの運転が中止されると、流体の流れが停止して、スラリの固形成分が沈殿する。逆止弁、特にその弁体付近に固体成分が溜まると、次に運転しようとしたときに、この弁体の動きを阻害し、始動ができなくなる場合がある。

本発明は、スラリを流す場合であっても、弁体の固着防止に有利な逆止弁を提供する。

本発明の逆止弁は、弁体を内部の空間に収容するハウジングの、弁体が着座して塞ぐ流路の開口より上流側に、前記内部の空間が延びている。スラリを取り扱う場合に、この延びた部分に、固体成分が沈降、堆積し、弁体の周辺に堆積するのを防止することができる。

本発明の他の態様の逆止弁は、下から上へとスラリが流れる流路に設置され、上流側すなわち下側からの流れを通す流路が設けられ、この流路の開口に弁体が落下して着座することにより逆流が阻止されるバルブシートを有し、バルブシートの上面には前記の開口より低い位置に沈降したスラリ固体成分を受ける底部が設けられている。

本発明のさらに他の態様の逆止弁は、弁体が上下に移動して流路の開放、閉止を行うタイプのものであって、弁体の下方の移動の限界を規定するバルブシートを有し、バルブシートには流路が設けられ、この流路の開口に弁体が着座して、これを塞いで逆流を阻止している。このバルブシートの上面には、弁体の上下移動の軸線から水平方向にずれた位置であって、弁体の着座する開口より低い位置にポケット底面が形成されている。スラリを取り扱う場合に、ポケット底面にスラリの固体成分が沈降、堆積し、弁体の周辺に堆積するのを防止することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１には、往復動ポンプ１０の概略構成が示されている。ポンプケーシング１２には、プランジャ１４が挿入されており、これらによりポンプ室１６が画定されている。ポンプ室１６には、吸込管１８、吐出管２０が接続されており、それぞれ逆止弁２２，２４が設けられている。プランジャ１４が往復運動することで、ポンプ室１６の容積が増減する。ポンプ室１６の容積が増加しているときには、吸込側の逆止弁２２が開放し、吸込管１８から取扱い流体がポンプ室１６に流れ込む。このとき、吐出側の逆止弁２４は閉止しており、取扱い流体が吐出管２０から流出することはない。ポンプ室１６の容積が減少しているときには、吸込側の逆止弁２２が閉止し、吐出側の逆止弁２４が開放して、吐出管２０へ取扱い流体が送り出される。

逆止弁は、弁体が流体の流れによってハウジング内で移動し、その位置によって流路を開放、閉止を行う。取扱い流体の粉状の固体成分を含んだスラリなどである場合、ポンプの運転を停止すると、固体成分が逆止弁内でも沈殿し、弁体の動きを阻害する場合がある。本実施形態の逆止弁は、スラリの固体成分の沈殿により弁体が動かなくなることを防止する構造を有している。

図２は、本実施形態の逆止弁２２，２４の断面図である。これらの逆止弁２２，２４は、同一のものであり、以降の説明においては、一方の逆止弁２２につき説明する。逆止弁２２は、使用時には図示する向きと同様、すなわち図面の上方を鉛直上方として設置され、取扱い流体は、下から上へと流れる。弁体であるボール２６は、バルブシート２８、ボールガイド３０およびリフト押さえ３２により形成されるハウジング内に、上下方向に移動可能に収容されている。ボール２６は、上下方向の軸線３４に沿って移動可能であり、移動範囲の下限はバルブシート２８で上限はリフト押さえ３２で規定されている。水平方向の動きはボールガイド３０により規制されている。バルブシート２８には上流側（すなわち下側）の配管などの流路につながる流入路３６が、軸線３４と同軸に設けられており、ボール２６を収容する空間に開口している。この開口３８にボールが着座したときに流路が塞がる。リフト押さえ３２には、軸線３４からずれた位置に、軸線３４とほぼ平行に少なくとも一つの流出路４０が設けられている。流出路４０の開口４１は、ボール２６の水平方向の移動範囲の外側に位置するように配置されており、ボール２６が上昇した位置にあっても、これが塞がれることはない。

ボールガイド３０は、周辺円筒４２の内側にガイドリング４４が設けられた構成となっており、ガイドリングの内周の縁がボール２６の動きを規制する。ガイドリング４４には、流出路４０の下方に、軸線３４にほぼ平行に迂回路４６が設けられている。迂回路４６の下方のバルブシート上面には、開口３８の位置より下に位置するポケット底部４８が設けられている。ポケット底部４８は、軸線３４を囲むように円環状に設けてもよく、また、迂回路４６に対応して個別に設けてもよい。ポケット底部４８によりボール２６の周囲より低い位置に空間（以下ポケット部５０と記す）が形成される。

流入路３６から取扱い流体が流れ込もうとすると、ボール２６は、開口３８から離れ、取扱い流体の流れに乗って上に移動し、開口３８を開放する。取扱い流体は、ボール２６とガイドリング４４の間隙および迂回路４６を通って、流出路４０に流れる。この流れと逆の方向の流れは、逆止弁の機能によって阻止される。すなわち、流出路４０側から取扱い流体が流れ込もうとすると、流体の流れがボール２６を開口３８に着座させて、それ以後の流れが阻止される。ポンプ室の容積の増減に合わせてこれが繰り返されて、一方向の流れが形成される。

取扱い流体がスラリである場合、ポンプの運転が停止されると、逆止弁２２内や配管などに残っている固体成分が沈降するが、ボール２６周囲には堆積せず、より低いポケット部５０に沈降する。また、流出路４０から沈降する個体成分は、ボール２６上に沈降せず、迂回流路４６を通ってポケット部５０に沈降し、ここで堆積する。ボールの上に個体成分が沈降しないようにするためには、ボール２６と開口４１を水平面に投影したときに、これが重ならないようにすることが好ましい。ボール２６の周囲にスラリ個体成分が堆積しないので、再度ポンプを運転する際に、ボール２６が固着して運転不能となることを防止される。ポケット部５０に堆積した個体成分は、運転中に流れる流体により巻き上げられて混合される。

ポケット部５０の容積は、次のように決定することができる。逆止弁にスラリ個体成分が沈降する可能性のある部分の容積、すなわち、逆止弁２２内の容積と逆止弁から上方に延びている配管内の容積などの合計の容積をＶとする。逆止弁から上方に延びた配管は、この部分に残留しているスラリの個体成分が沈降して逆止弁に堆積する可能性がある。配管の水平部分は、個体成分は管壁に沈降するので、容積Ｖには入らない。容積Ｖの内、個体成分のみの体積をＶｐ、この個体成分が沈降したときの体積をＶｐ’とする。個体成分が沈降したときには粒子間に隙間があるために、その分体積が大きくなる。個体成分が体積したときの隙間の比率をεとし、スラリの固体成分の体積濃度をＣｖとする。これらの関係は次式となる。

ε＝（Ｖｐ’−Ｖｐ）／Ｖｐ’よりＶｐ’＝Ｖｐ／（１−ε）
Ｃｖ＝Ｖｐ／ＶよりＶｐ＝ＣｖＶ
Ｖｐ’＝ＣｖＶ／（１−ε）

ポケット部５０の容積がＶｐ’以上であれば、沈降するスラリ個体成分がポケット内に収容されボール２６が埋もれることがない。なお、配管などから沈降する個体成分は、リフト押さえ３２の上面にも堆積するため、ポケット部５０の容積をＶｐ’とした場合には、十分な余裕があることになる。

ポンプ運転の初期のスラリの濃度を安定するために、堆積している個体成分を洗浄する場合には、洗浄ポート５２を設ける。洗浄ポートを開放し、配管の下流側から洗浄液を送り込み、堆積した個体成分を洗浄する。ただし、ボールの固着した閉塞状態を解消するための洗浄は必要はない。

以上、実施形態は、往復動ポンプに用いた逆止弁を例として説明したが、他の用途に用いることも当然可能である。

往復動ポンプの概略構成を示す図である。本実施形態の逆止弁の概略構成を示す図である。

符号の説明

２２，２４逆止弁、２６ボール（弁体）、２８バルブシート、３０ボールガイド（弁体ガイド）、３２リフト押さえ、３４軸線、３６流入路、３８開口、４０流出路、４６迂回路、４８ポケット底部、５０ポケット部。

Claims

流路に設置され、ハウジング内部の空間に移動可能に収容された弁体の移動によって、流路の順方向の流れを許容し、また逆方向の流れを阻止する逆止弁であって、
前記ハウジングは、前記弁体の移動範囲を画定する上流端面と下流端面とを有し、
前記上流端面には、前記流路の上流側に連通し、弁体が着座する上流側開口が設けられ、
ハウジング内部の空間は、前記上流側開口より上流側に延びたポケット部を含む、
逆止弁。
請求項１に記載の逆止弁であって、前記下流端面には、弁体の移動方向からオフセットされた位置に、前記流路の下流側と連通する下流側開口が設けられている、逆止弁。
請求項２に記載の逆止弁であって、前記下流側開口と前記ポケット部を、弁体の移動範囲を迂回して連通する迂回路を有する、逆止弁。
下から上へスラリが流れる流路に設置される逆止弁であって、
弁体と、
上流側の流路と連通する上流側開口を有し、この上流側開口は前記弁体が落下して着座することによって塞がれ逆流が阻止される、バルブシートと、
前記弁体の、前記バルブシートから離れるリフト量を規制するリフト押さえと、
前記弁体の側方の動きを規制する弁体ガイドと、
を有し、
前記バルブシートの上面には、前記上流側開口より低い位置にポケット底部が設けられ、沈降したスラリの個体成分を収容するポケット部が形成される、
逆止弁。
請求項４に記載の逆止弁であって、前記リフト押さえには、前記流路の下流側に連通する開口が設けられ、この開口は、弁体の上方からずらして配置される、逆止弁。
請求項５に記載の逆止弁であって、前記弁体ガイドには、前記リフト押さえの開口から沈降したスラリの個体成分を弁体周囲を迂回して前記ポケット部に導く迂回路が設けられている、逆止弁。
弁体が上下に移動して流路の開放、閉止を行う逆止弁であって、
弁体の下方への移動の限界を規定するバルブシートと、
弁体の上方への移動の限界を規定するリフト押さえと、
弁体の水平面内の動きを規制して、上下方向の動きをガイドする弁体ガイドと、
を有し、
前記バルブシートには流路が設けられ、この流路の開口に弁体が着座して、これを塞いで逆流を阻止し、
前記バルブシートの上面には、弁体の上下移動の軸線から水平方向にずれた位置であって、前記開口よりも低い位置にポケット底面が形成されている、
逆止弁。
請求項７に記載の逆止弁であって、前記リフト押さえには流路が設けられ、この流路の開口は、弁体の上下移動の軸線から水平方向にずれた位置にある、逆止弁。
請求項８に記載の逆止弁であって、前記弁体ガイドには、弁体の上下移動の軸線に平行に流路が設けられ、この流路は、前記リフト押さえの開口の下方に位置し、さらにその下方に前記ポケット底面が位置する、逆止弁。