JP2020153466A

JP2020153466A - 給気孔付きスリーブ弁

Info

Publication number: JP2020153466A
Application number: JP2019054135A
Authority: JP
Inventors: 桑原　隆; Takashi Kuwabara; 隆桑原; 圭佑松原; Keisuke Matsubara
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: JP7232680B2

Abstract

【課題】スリーブ弁において、キャビテーションの発生を抑制する。【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、シリンダの流出配管側の端から間隙１６を介した弁箱の内面の弁座１４ｂに、スリーブ弁体の弁座１４ａを接離して前記間隙を開閉するスリーブ弁１０ａである。給気管２０を、弁箱外部からシリンダ内に開口させる。流入口からの流体（水）ｗはシリンダと弁箱の間を通ってスリーブ弁体の先端部と弁箱の内壁の間隙１６を通って流出口側に流れる。このとき、その通り抜けに伴って間隙１６を通った水ｗは負圧になるが、その負圧によって給気管からそれらの中に給気され、その給気の流れは流体と同一方向となって、安定した流れとなる。【選択図】図１

Description

この発明は、ダム等に設置される放流用給気孔付きスリーブ弁に関する。

例えば、ダムにおいては、特定の条件下で、水を水車に介さずに河川へ放流することがある。このとき、使用されるのが放流弁である。この放流弁（スリーブ弁）として、図４に示すように、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側が閉塞された先端コーン状シリンダ１２を同一軸に設け、そのシリンダ１２内にスリーブ弁体１３を同一軸上に移動可能に設けたものがある（特許文献１、図1〜図３等参照）。

このスリーブ弁１０’は、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４の左右）に移動する。
その移動に伴い、上記スリーブ弁体１３がその軸方向に移動し、実線で示す開放状態と、鎖線で示す閉止状態となる。

特開２０１８−１３８７９５号公報特開２００３−９０４５８号公報

この放流弁においては、ダムにもよるが、流入口側と流出口側が高差圧、高流速の水理条件となることが多く、スリーブ弁体１３と弁箱流出口（流出配管２）側内壁間（間隙）１６から流出した水ｗにキャビテーションが発生することがある。

一方、従来から、キャビテーションの抑制として、弁箱外部からその内部に空気を注入することがおこなわれている（特許文献２、段落０００２〜０００５、図１２）。

この発明は、上記従来の弁箱外部からその内部に空気を注入してそのキャビテーションを抑制することに鑑み、スリーブ弁においても上記キャビテーションの発生を抑制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、スリーブ弁において、弁箱外部からその内部のシリンダ下流に通じる給気管を設けた構成を採用したのである。
このように給気管を設ければ、外部から空気が供給されるため、スリーブ弁体先端部と流出口側との間の圧力が負圧から回復し、キャビテーションの発生が抑制される。

具体的には、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、シリンダの流出配管側の端から間隙を介した弁箱の内面の弁座に、スリーブ弁体の弁座を接離して前記間隙を開閉するスリーブ弁であって、弁箱外部からその内部のシリンダ下流に通じる給気管を設けた構成を採用したのである。

上記給気管は、シリンダ内に開口させたり、弁箱内のスリーブ弁体と流出配管の接続部との間に開口させたりし得る。

この発明は、以上のように構成し、シリンダ内やその近くに空気を注入するようにしたので、スリーブ弁体を通過した後のキャビテーションを抑制することができる。

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他の実施形態の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正面図

この発明に係るスリーブ弁の各実施形態を図１〜図３に示し、この各実施形態のインライン型スリーブ弁１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、ダムからの放流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り、従来と同様に、図１、図２に示すように、円筒状弁箱１１の一端に流入配管（流入口）１、他端に流出配管（流出口）２がそれぞれ接続されている。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内に円筒状スリーブ弁体１３を同一軸上に移動可能に設けている。

上記シリンダ１２の流出配管２側の端から流出配管２（流出口）側には間隙１６が形成され、その間隙１６の流出配管２側の弁箱１１の角部が弁箱弁座１４ｂとなっている。この弁箱弁座１４ｂに、上記スリーブ弁体１３の上記同一軸方向（図１左右方向）の移動に伴ってスリーブ弁体１３先端の弁座１４ａが接離する。

弁箱１１内には水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。
この弁軸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（上記同一軸方向）に移動する。この移動に伴い、従来と同様に、スリーブ弁体１３がその軸方向移動し、両弁座１４ａ、１４ｂが離れた実線で示す開放状態と、両弁座１４ａ、１４ｂが接触した（重なった）鎖線で示す閉止状態となる。

この構成のスリーブ弁１０において、一実施形態は、図１に示すように、上記給気管２０をシリンダ１２内に開口させてシリンダ１２に給気孔２０aを有したものであり、他の実施形態は図２に示すように、弁箱１１内のスリーブ弁体１３と流出配管２の接続部との間（弁調整部下流側の胴部）に開口させて弁箱１１の流出口側に給気孔２０aを有したものである。
給気管２０は、弁箱１１の周囲に、１以上複数の任意の数を設けることができ、その周方向の間隔も任意である。給気管２０には開閉弁Ｖを介設し、図２の実施形態（スリーブ弁１０ｂ）はその開閉弁Ｖは逆止弁とすることができる。

図１に示す実施形態のスリーブ弁１０ａは、流入口１からの水ｗはシリンダ１２と弁箱１１の間を通ってスリーブ弁体１３の先端部と弁箱１１の内壁の間隙１６を通って流出口２側に流れる。このとき、その通り抜けに伴って間隙１６を通った水ｗは負圧になるが、その負圧によって給気管２０からそれらの中に給気（空気（ａｉｒ）が吸引）され、その給気の流れは水ｗと同一方向となって、安定した流れとなる。このため、キャビテーションが生じやすいスリーブ弁体１３と弁箱１１の流出口２の間（間隙１６）に円滑に給気されて、シリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内の負圧による弁箱１１内の流出配管２側に生じるキャビテーションは抑制される。

図２に示す実施形態のスリーブ弁１０ｂは、同様に、流入配管（流出口）１からの水ｗはシリンダ１２と弁箱１１の間を通ってスリーブ弁体１３の先端部と弁箱１１の内壁の間隙１６に抜け、流出配管（流出口）２側に流れる。このとき、その通り抜けに伴ってシリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内は負圧になろうとするが、水ｗの弁箱１１内の流通に伴うエジェクター効果によって給気管２０から流出口２近くに給気される。このため、その流出口２側におけるキャビテーションは抑制される。

図３に示す実施形態は、上記両実施形態に対し、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）。スリーブ弁体１３とコンロッド１７ｂとの連結点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。

その固定点（軸心）ｏが連結点ａの反対側にずれていることによって、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る。このため、このスリーブ弁体１３の移動長さの拡大を図り得ることは、弁箱１１を大きく（面間Ｌを長く）することなく、スリーブ弁体１３は弁箱弁座１４ｂから十分に離れ得ることとなる。すなわち、スリーブ弁体１３は大きく後退が可能であって、図３鎖線に示すように、スリーブ弁体１３の流出配管側先端は弁箱弁座１４ｂから十分に離れて流入配管側に退去可能となる。図中、２１はドレイン管（孔）である。

また、スリーブ弁体１３にはその全周螺旋状に弁孔１３ｃを設けている。図１、図２の実施形態においてもこの弁孔１３ｃを設けることができる。
さらに、給気管２０は、図示のようにシリンダ１２内に開口させたり（実線）、弁箱１１内のスリーブ弁体１３と流出配管２の接続部との間に開口させたりする。

この実施形態のスリーブ弁１０ｃは以上の構成であり、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。

また、水ｗの流通に伴って、シリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内は負圧になろうとするが、給気管２０からそれらの中に又は流出口２近くに給気されるため、前記負圧は抑制される。このため、シリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内の負圧による流出口２側に生じるキャビテーションは抑制される。

上記各実施形態は、リンク機構１７によってスリーブ弁体１３を移動させたが、スリーブ弁体１３の弁座１４ａを弁箱弁座１４ｂから離れて流入配管側に退去可能とし得る限りにおいて、歯車機構、ねじ機構、プランジャー機構等によってスリーブ弁体１３を移動するようにすることができる（特許文献２等参照）。
また、図１、図２に示す実施形態においても、弁軸１５を偏心させることができる。
さらに、この発明に係るスリーブ弁１０は、ダムの放流弁に限らず、河川などの取水弁等に採用できる。また、流体ｗは水に限らず、種々の流体（液体）とし得る。
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（流入口）
２流出配管（流出口）
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０’ スリーブ弁
１１弁箱
１２シリンダ
１３スリーブ弁体
１３ｃ弁孔（多孔）
１４ａスリーブ弁体弁座
１４ｂ弁箱弁座
１５弁軸（回転軸）
１６間隙
１７リンク機構
１７ａリンク機構のクランク
１７ｂ同コンロッド
２０給気管
２０a 給気孔
ａクランクとコンロッドの連結点
ｃ弁箱の配管方向中心線
ｏ弁軸の軸心
ｗ水（流体）

Claims

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、前記シリンダ（１２）の流出配管（２）側の端から間隙（１６）を介した弁箱（１１）の内面の弁座（１４ｂ）に、前記スリーブ弁体（１３）の弁座（１４ａ）を接離して前記間隙（１６）を開閉するスリーブ弁（１０）であって、
上記弁箱（１１）外部からその内部の上記シリンダ（１２）下流に通じる給気管（２０）を設けた給気孔付きスリーブ弁。
上記給気管（２０）をシリンダ（１２）内に開口（２０ａ）させた請求項１に記載の給気孔付きスリーブ弁。
上記給気管（２０）を上記弁箱（１１）内のスリーブ弁体（１３）と流出配管（２）の接続部との間に開口（２０ａ）させた請求項１に記載の給気孔付きスリーブ弁。