JP2019027565A - スリーブ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブ弁体のシリンダ内面への片当たりを軽減する。【解決手段】筒状弁箱１１の一端に流入配管１、他端に流出配管２がそれぞれ接続され、その弁箱内に、流入配管側が閉塞されたシリンダ１２を同一軸に設け、そのシリンダ内に周壁が多孔１３ｃのスリーブ弁体１３を弁軸１５の回転によってリンク機構１７を介して同一軸上に移動可能に設け、弁箱とスリーブ弁体との摺動面が弁座１４ａ、１４ｂとなっているインライン型スリーブ弁１０である。弁軸１５を弁箱の配管方向中心線ｃからリンク機構１７の折れ曲がり点ａ側にずらす（オフセットする）。中心線ｃとコンロッドの軸心がなすスラスト角θが小さくなるので、片当たりが軽減され、スリーブ弁の円滑な開閉作用を得ることができる。また、クランクの回転エリアを大きくとることができ、クランクの回転（作動）角度を拡大できるため、スリーブ弁体の移動長さの拡大を図ることができて、より精密な流量制御を行うことができる。【選択図】図１

Description

この発明は、配管の途中又は末端に取り付け、スリーブ弁体によって流量制御又は圧力制御を行うスリーブ弁に関する。

この種のスリーブ弁としては、例えば、図６〜図８に示す、円筒状弁箱１１の一端に流入配管１、他端に流出配管２がそれぞれ接続され、その弁箱１１内に、流入配管１側が閉塞されたシリンダ１２を同一軸に設け、そのシリンダ１２内に周壁一部が多孔（複数の弁孔）１３ｃを有するスリーブ弁体１３を同一軸上に移動可能に設けたものがある（特許文献１段落０００２〜同０００４、図５等参照）。

その弁箱１１内に水ｗの流通方向に直交して弁軸１５が挿入されており、この弁軸１５は図示しないハンドルや駆動機によって回転される。
上記スリーブ弁体１３は円筒状であって、前側がシリンダ１２に嵌って摺動するガイド部１３ａと後側がその外周部に多数の弁孔１３ｃが螺旋状に配列された多孔部１３ｂとなっている。そのガイド部１３ａは多孔部１３ｂより大径となってその境が下り勾配の段差となってその下り勾配の段差がスリーブ弁体１３の弁座１４ａとなる。この弁座１４ａは、図８に示すように、スリーブ弁体１３の移動により同一傾斜面の弁箱弁座１４ｂに当接することによって、このスリーブ弁１０を閉弁する。

上記弁軸１５にはその径方向（軸周り）のクランク１７ａが固着され、そのクランク１７ａの先端にコンロッド１７ｂが回転自在に連結されてリンク機構１７を構成している。コンロッド１７ｂの先端はスリーブ弁体１３のボス１８に回転自在に連結されている。このため、弁軸１５が回転すると、リンク機構１７を介してスリーブ弁体１３は流通方向前後（図６の左右）に移動する。
その移動に伴い、上記スリーブ弁体１３の各弁孔１３ｃがスリーブ弁体１３の軸方向移動で順々に開閉され、両弁座１４ａ、１４ｂが当接していない開弁時（図７の状態）、流入配管１からの水ｗが、弁箱１１内周面とシリンダ１２の外周面との間隙１６からその弁孔１３ｃを通ってスリーブ弁体１３内に流れ込んで流出配管２に流通する。

このスリーブ弁１０は、図７、図８に示すように、弁軸１５を回転させてリンク機構１７を介してシリンダ１２と弁箱１１の間隙１６にスリーブ弁体１３の弁孔１３ｃを臨ませると、その弁孔１３ｃを通って、流入配管１からの水ｗがスリーブ弁体１３内に流入し、流出配管２に流通する。このとき、弁軸１５の回転でもってスリーブ弁体１３の軸方向の位置を調整して前記間隙１６の臨む弁孔１３ｃの数を調整することによって流量制御又は圧力制御を行う。

特開２０００−９７３５４号公報

上記スリーブ弁における、弁軸１５とクランク１７ａの固定点（弁軸１５の中心点（軸心ｏ））とコンロッド１７ｂのスリーブ弁体１３との連結点ｂは弁箱１１の配管方向中心線ｃ上に位置するため、弁軸１５によるクランク１７ａの回転時、コンロッド１７ｂの軸線と前記中心線ｃにはスラスト角θが生じる。このため、スリーブ弁体１３とコンロッド１７ｂの連結点ｂには、回転力Ｆの分力としてスリーブ弁体１３をシリンダ１２に押し付ける力Ｆ_１が作用する。この力Ｆ_１によって、スリーブ弁体１３はその力Ｆ_１が作用する側（図７、図８において下側）のガイド部１３ａが他の部分（同上側）に比べてシリンダ１２に強く接する片当たりの状態で移動することとなる。
この片当たりが強いと、スリーブ弁体１３の円滑な移動の妨げになるとともに、移動面（摺動面）に焼き付きが生じる恐れがある。これらは、スリーブ弁の円滑な開閉の障害となる。

この発明は、以上の状況に鑑み、上記片当たりを軽減することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、上記弁軸の回転軸心（クランクとの固定点）及びスリーブ弁体とコンロッドとの連結点の何れか一方を上記弁箱の配管方向中心線からスリーブ弁体の径方向にずらしたこととしたのである。
このように構成すると、そのずらし方向によって、上記押し付ける力Ｆ_１を軽減することができる。そのずらし方向及びずらし度合いは、力Ｆ_１の軽減度合いを考慮して適宜に設定する。

この発明の具体的な構成としては、筒状弁箱の一端に流入配管、他端に流出配管がそれぞれ接続され、その弁箱内に、流入配管側が閉塞されたシリンダを同一軸に設け、そのシリンダ内にスリーブ弁体を下流側同一軸上に移動可能に設けたインライン型スリーブ弁において、前記弁箱に横方向から挿入された弁軸と、前記スリーブ弁体とを、弁軸に固定されたクランクとスリーブ弁体に回転自在に連結されたコンロッドとからなるリンク機構により連結し、弁軸の回転に基づき、前記リンク機構によってスリーブ弁体を前記同一軸上に移動させ、かつ、弁軸の回転軸心及びスリーブ弁体とコンロッドとの連結点の何れか一方を弁箱の配管方向中心線からスリーブ弁体の径方向にずらした（オフセットした）構成を採用したのである。

この構成において、上記弁軸の回転軸心を、上記弁箱の配管方向中心線から、上記クランクとコンロッドの連結点の反対側にずらした態様とすれば、スラスト角θを確実に小さくできるから、片当たりも軽減される。また、クランクの回転エリアを大きくとることができるため、クランクの回転（作動）角度を拡大でき、スリーブ弁体の移動長さ（ストローク）の拡大を図ることができて、より精密な流量制御を行うことができる。
このとき、スリーブ弁体の移動長さ（ストローク）が長い場合、コンロッドが弁軸（クランク軸）に接触する恐れが生じるが、コンロッドをクランクとコンロッドの連結点側に凸の弧状とすることによってその接触を回避することができる（図１参照）。

この発明は、以上のように構成し、上記スラスト角θを小さくしたので、片当たりが軽減され、スリーブ弁の円滑な開閉作用を得ることができる。

この発明に係るスリーブ弁の一実施形態の切断正面図 同実施形態の作用説明用切断正面図 同他の実施形態の切断正面図 同実施形態の作用説明用切断正面図 同さらに他の実施形態の切断正面図 従来のスリーブ弁の一例の切断平面図 同従来例の作用説明図 同従来例の作用説明図

この発明に係わるスリーブ弁の一実施形態を図１、図２に示し、この実施形態のインライン型スリーブ弁１０は、河川からの取水管の水平又は垂直な配管部等に取り付けられるものである。
このスリーブ弁１０は、図１に示すように、従来と同様に、円筒状弁箱１１の一端に流入配管１、他端に流出配管２がそれぞれ接続され、その弁箱１１内に、流入配管１側が閉塞されたシリンダ１２を同一軸に設け、そのシリンダ１２内に周壁一部が多孔（複数の弁孔）１３ｃのスリーブ弁体１３を同一軸上に移動可能に設けている。なお、切断平面は、図６とほぼ同一となる。

弁箱１１とシリンダ１２は鋳造品や両者を溶接した等の一体物であり、そのシリンダ１２の先端（流入配管１側）は流線形に形成されて水の抵抗を減らしている。弁箱１１内に水ｗの流通方向に直交して弁軸１５が挿入されており、この弁軸１５は図示しないハンドルや駆動機によって回転される。

上記スリーブ弁体１３は円筒状であって、前側がシリンダ１２に嵌って摺動するガイド部１３ａと後側がその外周部に多数の弁孔１３ｃが螺旋状に配列された多孔部１３ｂとなっている。そのガイド部１３ａは多孔部１３ｂより大径となってその境が下り勾配の段差となってその下り勾配の段差がスリーブ弁体１３の弁座１４ａとなる。この弁座１４ａは、図２に示すように、スリーブ弁体１３の移動により同一傾斜面の弁箱弁座１４ｂに当接することによって、このスリーブ弁１０を閉弁する。

上記弁孔１３ｃはスリーブ弁体１３の軸心に向かって縮径する円錐台状をしており（図６〜図８参照）、この円錐台状であることによって、円筒状孔（ストレート孔）に比べてキャビテーション抑制効果が高い。

上記弁軸１５にはその径方向（軸周り）のクランク１７ａが固着され、そのクランク１７ａの先端にコンロッド１７ｂが回転自在に連結されてリンク機構１７を構成している。コンロッド１７ｂの先端はスリーブ弁体１３のボス１８に回転自在に連結されている。このため、弁軸１５が回転すると、リンク機構１７を介してスリーブ弁体１３は流通方向前後（図１の左右）に移動する。
その移動に伴い、上記スリーブ弁体１３の各弁孔１３ｃがスリーブ弁体１３の軸方向移動で順々に開閉され、両弁座１４ａ、１４ｂが当接していない開弁時（図１の状態）、流入配管１からの水ｗが、弁箱１１内周面とシリンダ１２の外周面との間隙１６からその弁孔１３ｃを通ってスリーブ弁体１３内に流れ込んで流出配管２に流通する。

以上の構成は従来と同様であり、この実施形態の特徴は、弁軸１５の軸心ｏが、すなわち、弁軸１５へのクランク１７ａの固定点（回転中心）が、弁箱１１の配管方向中心線ｃから、上記クランク１７ａとコンロッド１７ｂの連結点ａの反対側にずれている（オフセットしている）とともに、コンロッド１７ｂがそのクランク１７ａとコンロッド１７ｂの連結点ａ側に凸の弧状となっている点である。スリーブ弁体１３とコンロッド１７ｂとの連結転ｂは従来と同様に、弁箱１１の配管方向中心線ｃ上となっている。

そのずれている点によって、スラスト角θが小さくなって、上記分力Ｆ_１も小さくなって、片当たりも軽減される。
また、クランク１７ａの回転エリアを大きくとることができるため、クランク１７ａの回転（作動）角度を拡大でき、スリーブ弁体１３の移動長さ（ストローク）の拡大を図ることができて、より精密な流量制御を行うことができる。
さらに、コンロッド１７ｂが弧状となっているため、スリーブ弁体１３の移動長さ（ストローク）を長くしても、コンロッド１７ｂが弁軸１５（クランク１７ａの支持ボス）に接触する恐れがない。

上記実施形態は、スリーブ弁体１３が多数の弁孔１３ｃを有するものであったが、図３、図４に示すように、弁孔１３ｃを有しないスリーブ弁体１３とし得る。この実施形態のスリーブ弁１０は、同様に、弁軸１５が回転すると、リンク機構１７を介してスリーブ弁体１３は流通方向前後（同図の左右）に移動する。
その移動に伴い、スリーブ弁体１３先端の弁座１４ａと弁箱弁座１４ｂとの間隙度合いで流量制御又は圧力制御を行い、両弁座１４ａ、１４ｂの当接によって閉弁する（図３、図４参照）。

上記各実施形態は、弁軸１５をずらしたが、上記片当たりが軽減できれば、弁軸１５の軸心ｏ（クランク１７ａの固定点）及びスリーブ弁体１３とコンロッド１７ｂとの連結点ｂの何れかを弁箱１１の配管方向中心線ｃからずらした（オフセットした）ものとすることができる。その態様は８通りあって、上記実施形態以外に、例えば、図５に示すように、弁軸１５は中心軸ｃ上とし、連結点ｂを連結点ａ側にずれている態様（図１において下側）としたり、上記実施形態とは異なり、連結点ｂを中心軸ｃ上とし、弁軸１５を連結点ａ側にずれている態様（図１において下側）としたり、弁軸１５及び連結点ｂを共に連結点ａ側にずれている態様としたり、弁軸１５及び連結点ｂを共に連結点ａの反対側（図１において上側）にずれている態様としたり等とすることができる。その各態様は、分力Ｆ_１の大きさやクランク１７ａの回転エリアの大小等を考慮して適宜に選択する。

このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 流入配管
２ 流出配管
１０ スリーブ弁
１１ 弁箱
１２ シリンダ
１３ スリーブ弁体
１３ａ スリーブ弁体のガイド部
１３ｂ 同多孔部
１３ｃ 弁孔（多孔）
１４ａ スリーブ弁体側弁座
１４ｂ 弁箱側弁座
１５ 弁軸
１６ 間隙
１７ リンク機構
１７ａ クランク
１７ｂ コンロッド
１８ ボス
ａ クランクとコンロッドの連結点
ｂ スリーブ弁体とコンロッドとの連結点
ｃ 弁箱の配管方向中心線
ｏ 弁軸の回転軸心（クランクの弁軸への固定点）
θ スラスト角
ｗ 水（流体）

Claims (3)

1. 筒状弁箱（１１）の一端に流入配管（１）、他端に流出配管（２）がそれぞれ接続され、その弁箱（１１）内に、流入配管（１）側が閉塞されたシリンダ（１２）を同一軸に設け、そのシリンダ（１２）内にスリーブ弁体（１３）を下流側同一軸上に移動可能に設けたインライン型スリーブ弁（１０）であって、
   上記弁箱（１１）に横方向から挿入された弁軸（１５）と、上記スリーブ弁体（１３）とを、前記弁軸（１５）に固定されたクランク（１７ａ）と前記スリーブ弁体（１３）に回転自在に連結されたコンロッド（１７ｂ）とからなるリンク機構（１７）により連結し、前記弁軸（１５）の回転に基づき、前記リンク機構（１７）によって前記スリーブ弁体（１３）を上記同一軸上に移動させ、
   かつ、上記弁軸（１５）の回転軸心（ｏ）及び前記スリーブ弁体（１３）とコンロッド（１７ｂ）との連結点（ｂ）の何れか一方を、上記弁箱（１１）の配管方向中心線（ｃ）からスリーブ弁体（１３）の径方向にずらしたことを特徴とするスリーブ弁。
2. 上記弁軸（１５）の回転軸心（ｏ）を、上記弁箱（１１）の配管方向中心線（ｃ）から、上記クランク（１７ａ）とコンロッド（１７ｂ）の連結点（ａ）の反対側にずらしたことを特徴とする請求項１に記載のスリーブ弁。
3. 上記コンロッド（１７ｂ）を、上記記クランク（１７ａ）とコンロッド（１７ｂ）の連結点（ａ）側に凸の弧状としたことを特徴とする請求項２に記載のスリーブ弁。

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