JP2016031133A

JP2016031133A - 弁装置

Info

Publication number: JP2016031133A
Application number: JP2014154994A
Authority: JP
Inventors: 栄治三橋; Eiji Mihashi
Original assignee: Dresser Japan Ltd
Current assignee: Dresser Japan Ltd
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-03-07

Abstract

【課題】キャビテーションの発生を良好に防止でき、しかも、金属積層造形法を用いて容易に実現可能となる等、実用性に優れた弁装置の提供。
【解決手段】弁座２とこの弁座２に設けた流通孔を開閉自在に塞ぐ弁体３とから成り流路４の途中部に設けられる弁機構と、弁体３と弁座２との間の流通間隙を通過する流体を減圧する減圧機構とを備えた弁装置であって、減圧機構は、流路４を開放した際に生じる弁体３と弁座２との流通間隙を囲うように設けられた筒体５に流体通過孔６を貫通状態に設けて構成し、この流体通過孔６の孔形状は、縮流部と、隣接する上流側の縮流部より径大な圧力回復部とを交互に繰り返し設けた構成とし、圧力回復部には、隣接する上流側の縮流部を通過した流体が衝突する圧力回復板を夫々設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、弁装置に関するものである。

従来から、高圧流体のための減圧調整弁が種々提案されており、例えば、特許文献１には、キャビテーションの発生を防止することを目的としたものが開示されている。

しかしながら、減圧調整弁におけるキャビテーションの問題は現在でも解決されておらず、更なる改良が要望されているのが現状である。

特開平１１−２４８０３３号公報

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、キャビテーションの発生を良好に防止でき、しかも、金属積層造形法を用いて容易に実現可能で、更に、金属積層造形法による円形断面上部に生じるだれも抑制可能となる等、極めて実用性に優れた弁装置を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

弁座２とこの弁座２に設けた流通孔を開閉自在に塞ぐ弁体３とから成り流路４の途中部に設けられる弁機構と、前記弁体３を前記弁座２から離脱させ前記流路４を開放した際、この弁体３と弁座２との間の流通間隙を通過する流体を減圧する減圧機構とを備えた弁装置であって、前記減圧機構は、前記流路４を開放した際に生じる前記弁体３と前記弁座２との流通間隙を囲うように設けられた筒体５に、流体が通過する多数の流体通過孔６を貫通状態に設けて構成し、この流体通過孔６の孔形状は、縮流部７と、隣接する上流側の前記縮流部７より径大な圧力回復部８とを交互に繰り返し設けた構成とし、前記圧力回復部８には、前記隣接する上流側の縮流部７を通過した流体が衝突する圧力回復板９を夫々設けたことを特徴とする弁装置に係るものである。

また、前記圧力回復板９には、前記流体の通過を許容する通過許容孔10を設けたことを特徴とする請求項１記載の弁装置に係るものである。

また、前記縮流部７及び前記圧力回復部８の径は前記流体通過孔６の下流側ほど径大となるように設定したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記流体通過孔６の前記縮流部７及び前記圧力回復部８の断面形状は円形状若しくは楕円形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記圧力回復板９の上部には前記圧力回復部８の上側内面と連結する上側連結部11を設け、前記圧力回復板９の下部には前記圧力回復部８の下側内面と連結する下側連結部12を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記上側連結部11及び前記下側連結部12の前記圧力回復部８にして上側内面及び下側内面との連結端側を幅広に形成したことを特徴とする請求項５記載の弁装置に係るものである。

また、前記流体通過孔６は夫々、前記縮流部７及び前記圧力回復部８を３組以上有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記筒体５は厚さが１０ｍｍ〜６０ｍｍで金属製であり積層造形法を用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記流体通過孔６は、上流側入口及び下流側出口が前記筒体５の周面に螺旋状に配列されるように夫々並設したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記流体通過孔６の下流側出口には多数の孔を有するメッシュ部材13を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

また、前記流体通過孔６の下流側出口から放出される流体の前記流路４の壁面への衝突を防止するガイド部材14を前記筒体５の周面に設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弁装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、キャビテーションの発生を良好に防止でき、しかも、金属積層造形法を用いて容易に実現可能で、更に、金属積層造形法による円形断面上部に生じるだれも抑制可能となる等、極めて実用性に優れた弁装置となる。

本実施例の説明断面図である。本実施例の流体通過孔の説明垂直断面図である。本実施例の流体通過孔の説明水平断面図である。本実施例の圧力回復板の説明正面図である。別例１の要部の説明垂直断面図である。別例２の要部の概略説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

弁体３を弁座２から離脱させて流路４を開放すると、弁座２の流通孔を通過した流体は、筒体５の流体通過孔６を通過して流路の出口から放出される。

この際、高圧流体であっても、流体通過孔６の縮流部７と圧力回復部８とを繰り返し通過させることで、流速及び圧力を精度良くコントロールして減圧することができ、流体が高速流により飽和圧力以下となるようなことを防止してキャビテーションの発生を確実に防止することが可能となる。

また、圧力回復板９を圧力回復部８に設けることで、圧力回復に必要な距離を短くして、それだけ圧力回復部８の形成長さを短くすることが可能となり、所定厚の筒体５に縮流部７と圧力回復部８とを、より多段に設けることが可能となり、流体の流速及び圧力を一層精度良くコントロールできることになる。

また、例えば、前記流体通過孔６の前記縮流部７及び前記圧力回復部８の断面形状を円形状とし、前記圧力回復板９の上部に前記圧力回復部８の上側内面と連結する上側連結部11を設けた場合、金属積層造形法により形成するに際して生じる円形断面上部のだれを、前記上側連結部11の存在により防止することが可能となり、金属積層造形法によるデメリットを解消して良好に形成可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、弁座２とこの弁座２に設けた流通孔を開閉自在に塞ぐ弁体３とから成り流路４の途中部に設けられる弁機構と、前記弁体３を前記弁座２から離脱させ前記流路４を開放した際、この弁体３と弁座２との間の流通間隙を通過する流体を減圧する減圧機構とを備えた弁装置であって、前記減圧機構は、前記流路４を開放した際に生じる前記弁体３と前記弁座２との流通間隙を囲うように設けられた筒体５に、流体が通過する多数の流体通過孔６を貫通状態に設けて構成し、この流体通過孔６の孔形状は、縮流部７と、隣接する上流側の前記縮流部７より径大な圧力回復部８とを交互に繰り返し設けた構成とし、前記圧力回復部８には、前記隣接する上流側の縮流部７を通過した流体が衝突する圧力回復板９を夫々設けたものである。

具体的には、図１に図示したように、本体１に形成される流路４の中央に設けられこの流路４を開閉するグローブ弁機構と、開放したグローブ弁機構を通過する流体を減圧する減圧機構とを備えた減圧調整弁であり、高圧流体が流通するプラント等に用いられるものである。

本体１の流路４の両端には、夫々配管が接続される入口側配管接続部及び出口側配管接続部（図示省略）が設けられている。

また、本体の流路４の中央には、水平環状の弁座２が設けられ、この弁座２に対して弁体３が接離動自在に設けられている。図中符号15は弁軸、16は接続部材、17は接続ボルトである。

弁体３の周囲には、弁体３を弁座２から離脱させた際に生じる流通間隙を囲うように金属製の筒体５が設けられている。具体的には、筒体５の内径に対し弁体３の外径を同一径か若しくは僅かに小さくして、筒体５の内周面を弁体３が摺動するように構成されている。即ち、弁体３と筒体５との間から流体が漏出しない構成としている。従って、弁座２の流通孔を通過した流体は、その殆どが筒体５に貫通形成した流体通過孔６を通過して出口側に向かうことになる。

この筒体５の流体通過孔６を通過する高圧流体は、縮流部７（径小部）と、隣接する上流側の前記縮流部７より径大な圧力回復部８とを交互に繰り返し通過することでキャビテーションを生じることなく減圧される。

本実施例においては、図２，３に図示したように、５つの縮流部７と４つの圧力回復部８とを交互に設けている（縮流部７及び圧力回復部８のペアを４組と、下流側出口となる縮流部７とを設けている）。

また、圧力回復部８には、図４に図示したように、隣接する上流側の縮流部７を通過した流体が衝突する圧力回復板９を夫々設け、圧力回復板９には、前記流体の通過を許容する通過許容孔10を設けている。圧力回復板９は、上流側の縮流部７を向く略円形の板状で、後述する上側連結部11及び下側連結部12と共に、圧力回復板９に衝突した流体を二手に分流する。

また、縮流部７及び圧力回復部８の径は流体通過孔６の下流側ほど径大となるように設定している。即ち、下流側の縮流部７（圧力回復部８）ほど段階的に径大となるように構成されている。

また、流体通過孔６の縮流部７及び圧力回復部８の断面形状は略円形状に設定されている。なお、縮流部７及び圧力回復部８の断面形状は略楕円形状に設定しても良い。また、この場合、圧力回復板９も略楕円形状としても良い。

また、圧力回復板９の上部には圧力回復部８の上側内面と連結する上側連結部11を設け、圧力回復板９の下部には圧力回復部８の下側内面と連結する下側連結部12を設けている。

また、上側連結部11及び下側連結部12の圧力回復部８にして上側内面及び下側内面との連結端側が徐々に幅広となるように形成している。具体的には、上側連結部11及び下側連結部12は、厚さが略均一の板状とし、幅がその連結端において圧力回復部８の上側内面及び下側内面の軸方向長さと同幅となるように形成している。

また、筒体５は厚さが１０ｍｍ〜６０ｍｍで金属製であり積層造形法（光学造形方式、粉末焼結積層造形方式、熱溶解積層方式、インクジェット方式等）を用いて形成されている。上記厚さの範囲に、運用条件に応じて１.５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の微細な縮流部７及び圧力回復部８を少なくとも２組以上有する構成とすることが出来るが、特に弁体３を弁座２から離脱させた直後の比較的厳しい高差圧条件下においては、２.５ｍｍ〜７.５ｍｍ程度の微細な縮流部７及び圧力回復部８を３組以上有する構成とすると、キャビテーションを発生させることなく、縮流部付近の流速及び圧力を一層精度良くコントロールでき、かつ必要な流量を効率良く確保する事ができる。

流体通過孔６は、上流側入口及び下流側出口が前記筒体５の周面に螺旋状に配列されるように夫々並設している。また、流体通過孔６は長手方向に直線状若しくは螺旋状に形成する。また、上流側入口及び下流側出口の径は１.５ｍｍ〜８ｍｍ程度に設定することが出来るが、上記の理由から、特に２.５ｍｍ〜４.５ｍｍ程度に設定し、例えば上流側入口から出口側に向かって０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度ずつ径を大きくするのが好ましい。なお、縮流部７及び圧力回復部８が例えば２〜３組程度でかつ上流側入口及び下流側出口の径を１.５ｍｍ〜８ｍｍ程度とすると（即ち、上流側入口の径が小さ過ぎたり、下流側出口の径が大き過ぎたり、隣接する流体通過孔６の径の差が大きくなり過ぎたりすると）、高差圧の殆どが１組目の縮流部７で減圧されてしまい、場合によっては１組目の圧力回復部で流体の飽和蒸気圧力を下回り、キャビテーションが発生するため好ましくない。

また、図５に図示した別例１のように、流体通過孔６の下流側出口に多数の孔を有するメッシュ部材13を設けても良い。この場合、一層良好にキャビテーションの発生等を防止できることになる。

また、図６に図示した別例２のように、流体通過孔６の下流側出口から放出される流体の流路４（本体１）の壁面への衝突を防止するガイド部材14を前記筒体５の周面に設けても良い。この場合、流体通過孔６を通過する流体（及び気泡）の本体１の壁面への衝突を阻止して本体１の壁面の破損等を良好に防止できることになる。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

２弁座
３弁体
４流路
５筒体
６流体通過孔
７縮流部
８圧力回復部
９圧力回復板
10 通過許容孔
11 上側連結部
12 下側連結部
13 メッシュ部材
14 ガイド部材

Claims

弁座とこの弁座に設けた流通孔を開閉自在に塞ぐ弁体とから成り流路の途中部に設けられる弁機構と、前記弁体を前記弁座から離脱させ前記流路を開放した際、この弁体と弁座との間の流通間隙を通過する流体を減圧する減圧機構とを備えた弁装置であって、前記減圧機構は、前記流路を開放した際に生じる前記弁体と前記弁座との流通間隙を囲うように設けられた筒体に、流体が通過する多数の流体通過孔を貫通状態に設けて構成し、この流体通過孔の孔形状は、縮流部と、隣接する上流側の前記縮流部より径大な圧力回復部とを交互に繰り返し設けた構成とし、前記圧力回復部には、前記隣接する上流側の縮流部を通過した流体が衝突する圧力回復板を夫々設けたことを特徴とする弁装置。
前記圧力回復板には、前記流体の通過を許容する通過許容孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の弁装置。
前記縮流部及び前記圧力回復部の径は前記流体通過孔の下流側ほど径大となるように設定したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の弁装置。
前記流体通過孔の前記縮流部及び前記圧力回復部の断面形状は円形状若しくは楕円形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁装置。
前記圧力回復板の上部には前記圧力回復部の上側内面と連結する上側連結部を設け、前記圧力回復板の下部には前記圧力回復部の下側内面と連結する下側連結部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁装置。
前記上側連結部及び前記下側連結部の前記圧力回復部にして上側内面及び下側内面との連結端側を幅広に形成したことを特徴とする請求項５記載の弁装置。
前記流体通過孔は夫々、前記縮流部及び前記圧力回復部を３組以上有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の弁装置。
前記筒体は厚さが１０ｍｍ〜６０ｍｍで金属製であり積層造形法を用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の弁装置。
前記流体通過孔は、上流側入口及び下流側出口が前記筒体の周面に螺旋状に配列されるように夫々並設したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の弁装置。
前記流体通過孔の下流側出口には多数の孔を有するメッシュ部材を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の弁装置。
前記流体通過孔の下流側出口から放出される流体の前記流路の壁面への衝突を防止するガイド部材を前記筒体の周面に設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弁装置。