JP2014047850A

JP2014047850A - バルブの構造

Info

Publication number: JP2014047850A
Application number: JP2012191531A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Shindo; 彰久進藤
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP5893532B2

Abstract

【課題】高圧化でも使用に耐えうるバルブの構造を提供する。
【解決手段】
流入路４と流出路５を開放したバルブ容器１の内部に流路基盤２と偏心円盤３とを収納する。流路基盤２には円弧流路２１と貫通路２３を備える。円弧流路２１は平面視が円弧状であり、円弧流路２１に連通した貫通路２３は、容器の流出路５と連通している。偏心円盤３の平面によって、円弧流路２１の開放面を蓋状に塞ぐ状態で位置する。円盤の回転中心は、円盤の円心とは異なった位置に存在する。
【選択図】図１

Description

本発明はバルブの構造に関するものであり、特に高水圧下で作動が可能なバルブの構造に関するものである。

原子力関連施設では、地下１０００ｍ級の坑道が計画されている。
坑道の掘削中に周囲の地盤に薬液を注入する状況が生じる可能性があるが、その地点では地下水頭は最大で１０Ｍｐａに達する。
そのレベルの水頭に勝って注入を行うためには、１０Ｍｐａ以上の水圧下で開閉することができるバルブが要求される。

特開２０１０−１０６６２２号公報

前記した従来の高圧下でのバルブにあっては、次のような問題点がある。
＜１＞従来のタイプでは１０Ｍｐａでの作動を可能にするために、バルブの駆動系もその圧力に耐える必要があり、大きな動力を必要とした。
＜２＞従来の注入用のバルブは３方弁になっていたが、孔内循環を使用するためにはリターンバルブが必要であり、そのタイプで高圧化に耐えるバルブは存在しなかった。
＜３＞従来はステンレスのバルブを使用していたが、それを１０Ｍｐａ下で使用すると、３分程度で摩耗してしまい使用に耐えない。
＜４＞従来の押しつける形状のバルブでは、固化したセメントが残るとその厚み分だけ押しつけ過ぎてバルブを破壊するケースがあった。

上記のような課題を解決する本発明のバルブの構造は、流入路と流出路を開放したバルブ容器の内部に流路基盤と偏心円盤とを収納し、流路基盤には円弧流路と貫通路を備え、円弧流路は平面視が円弧状であり、円弧流路に連通した貫通路は、容器の流出路と連通し、偏心円盤の平面によって、円弧流路の開放面を蓋状に塞ぐ状態で位置し、円盤の回転中心は、円盤の円心とは異なった位置に存在するように構成したことを特徴としたものである。

本発明のバルブの構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞バルブの開閉度を偏心円盤の回転角度によって行うから、従来のバルブのように固化したセメントが残って、そのために押しつけすぎて破損するといった状況が発生しない。
＜２＞円盤の回転軸の偏心位置次第で回転角度を大きく取ることができるから、微調整を容易に行うことができる。
＜３＞偏心円盤や円弧流路をセラミックで構成しておけば、摩耗の激しい高圧化での注入に使用する場合にも高い耐久性を維持することができる。

本発明のバルブの構造の実施例の断面図。偏心円盤と流体基盤の関係の説明図。流体基盤の一部切欠き説明図。円弧流路の全開状態の説明図。偏心円盤を４５°回転させた状態の説明図。偏心円盤を９０°回転させた状態の説明図。偏心円盤を１３５°回転させた状態の説明図。偏心円盤を１８０°回転させた全閉状態の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明のバルブの構造の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞全体の構成
本発明のバルブの構造は、バルブ容器１の内部に流路基盤２と偏心円盤３とを収納して構成する。
バルブ容器１にはその一部に流入路４を、他の部分に流出路５を開放して構成する。
そして流路基盤２も偏心円盤３もセラミック製の部材である。

＜２＞流路基盤
流路基盤２には円弧流路２１と連結路２２と貫通路２３を形成する。

＜２−１＞円弧流路
流路基盤２には円弧流路２１を形成する。
円弧流路２１は平面視が円弧状の溝である。
溝であるから、一定の幅と深さを備え、底面を備え、その上面は開放した状態の流路である。
また円弧であるから、所定の中心点から同一半径で描いた二つの同心円の一部を溝として形成したものである。
溝状の円弧流路２１の開放面は、バルブ容器１の流入路４に面して開放している。

＜２−２＞貫通路
流路基盤２には、その表裏を貫通する貫通路２３を開設する。
この貫通路２３は、円弧流路２１の円弧の円心位置に付近に設置する。
貫通路２３と円弧流路２１とは、連結路２２で連通している。
連結路２２も一定の幅と深さを備え、底面を備え、その上面は開放した状態の流路である。
この貫通路２３は、バルブ容器１の流出路５と連通している。

＜３＞偏心円盤
偏心円盤３は、少なくとも片面が平面の正円の円盤である。
そして偏心円盤３は、その円心ではない位置に、平面と直交する方向に回転軸３１を設ける。
偏心円盤３の円の半径は、円弧流路２１の中心線の円弧の半径、あるいは円弧流路２１の外側の円弧の半径とほぼ等しく構成する。

＜４＞流路と偏心円盤
前記したように円弧流路２１は上面を開放した溝である。
そこで偏心円盤３は、その面によって、円弧流路２１の開放面を蓋状に塞ぐことができる状態で位置させる。
偏心円盤３において、円弧流路２１を塞ぐ面は、偏心回転軸３１を備えた面とは反対の面である。

＜５＞円盤の回転と流路の開放
前記したように偏心円盤３の回転中心は、円盤の円心とは異なった位置に存在し、かつ偏心円盤３の円の半径は、円弧流路２１の中心線の円弧の半径とほぼ等しく構成してある。
そのために偏心円盤３の平面部で円弧流路２１の上面を塞いだ場合に、偏心した回転軸３１を中心にした偏心円盤３の回転によって、円弧流路２１の上面の一部が開放されたり、全部が閉鎖されたりする現象が生じる。
以下、偏心円盤３の回転と円弧流路２１の開放状態との関係を説明する。

＜５−１＞全開状態（図４）
偏心円盤３を偏心軸を中心に回転してある位置に来た場合に、円弧流路２１の上面のほぼ全体を開放した状態を呈することができる。
図の実施例では円弧流路２１の全体にわたってその溝幅の半分を開放した状態を示しているが、偏心円盤３の直径次第では円弧流路２１の全体にわたってその上面を開放する状態を呈することもできる。
この状態を、偏心回転軸３１の回転０°として以下の説明をする。

＜５−２＞偏心円盤の回転（図５、６、７）
偏心円盤３の回転軸３１を回転することによって、円弧流路２１の開放上面が徐々に閉鎖してゆく。
図５では回転軸３１を４５°回転させた状態、図６では回転軸３１を９０°回転させた状態、図７では１３５°回転させた状態を示す。

＜５−３＞全閉状態（図８）
回転軸３１を１８０°回転させると、円弧流路２１の上面のすべてを、偏心円盤３の平面によって完全に閉鎖することができる。

＜６＞バルブとしての機能
上記の偏心円盤３と円弧流路２１の開放状態の関係であきらかなように、偏心回転軸３１の回転によって、円弧流路２１の全開から全閉鎖の状態を形成することができる。
全部開放の場合（図４）には、図１の流入路４からバルブ容器１内に流入してくる流体は、円弧流路２１、連結路２２、貫通路２３を通って流出路５からバルブ容器１外へ流出してゆく。
全部閉鎖の場合（図８）には、流入路４からの流体は流出路５への流出ができず、流体の移動を阻止することができる。
全部開放と全部閉鎖の中間では（図５〜７）、回転軸３１の回転角度によって流入路４からの流体の円弧流路２１への流入を制限することができるから、微妙な量の流体の流出の調整を行うことができる。
以上のようにバルブとしての機能を達成することができる。

１：バルブ容器
２：流路基盤
２１：円弧流路
２２：連結路
２３：貫通路
３：偏心円盤
３１：偏心回転軸

Claims

流入路と流出路を開放したバルブ容器の内部に流路基盤と偏心円盤とを収納し、
流路基盤には円弧流路と貫通路を備え、
円弧流路は平面視が円弧状であり、
円弧流路に連通した貫通路は、容器の流出路と連通し、
偏心円盤の回転により、円弧流路の開閉度を変更して流体の流量調整を行うように構成したことを特徴とするバルブの構造。
請求項１記載のバルブの構造において、
流路基盤と偏心円盤とをセラミックで構成したことを特徴とするバルブの構造。