JP2687151B2 - 高差圧調節弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蒸気原動所の変圧起動バイパス系統等に用
いられて好適な高差圧調節弁に関する。

［従来の技術］ 事業用ボイラの起動バイパス系統等には高差圧調節弁
が用いられている。この高差圧調節弁は、特に加熱器バ
イパス弁に代表されるように、ボイラの起動時には、
高圧冷水から昇温昇圧過程を経て亜臨界圧若しくは超臨
界圧の蒸気までの広範な超高温高圧流体の流量、圧力を
制御し、更に、ボイラの通常運転時には、ボイラ高圧
側の主蒸気管系統と低圧側のフラッシュタンク又はコン
デンサー側と遮断する止め弁としての機能も同時に要求
され、従って、非常に過酷な使用条件にさらされるもの
である。

旧来の高差圧調節弁は、入口流路及び出口流路並びに
弁室に備えるケーシングと、ケーシングの弁室内に形成
される弁座と、ケーシングに支持され、ケーシングの弁
室内を弁座に対して接離する方向に移動可能とされる弁
体とを有してなり、弁体に設けたシート面を弁座に設け
たシート面に対して切離するように構成されている。

所で、近年の起動バイパス弁におけるような高差圧調
節弁による高圧冷水制御時には、弁体のシート面が弁座
のシート面との間に形成する絞り部の直下において水の
気化現象を生じ、局部的にかなり成長した非常に不安定
な空洞が瞬間的に発生、消滅するため、激しいキャビテ
ーション振動を伴う。

そこで従来、蒸気キャビテーション振動低減のため、
特公昭48−25333号公報に記載の如く、弁体まわりに流
入する流体経路中に、曲がりくねった細い流路を備えた
ケージを設け、このケージの迷路によって流体に高い抵
抗損失を与える装置が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 然しながら、上記従来の装置は、溝を備えた多数の円
板を上下に積層することにて、上記ケージを形成してい
るため以下の問題点がある。

ケージを構成する円板がずれることがあり、これが弁
体（弁棒）に衝合し該弁体の円滑な開閉動を阻害し、弁
体にいわゆるスティックを生じさせるおそれがある。

上記に関連し、ずれた円板が弁体の締切動作に対す
る抵抗となり、弁全閉時の漏れのない確実な締切状態を
得られないおそれがある。

ケージの小孔は上下の円板と円板の間には形成されな
い。このため、小孔の存在が弁体の開閉動方向において
不連続となり、弁体が円板と円板の間のある範囲に位置
する場合には流量変化を生じさせ得ない。即ち、弁体の
開度変化に対する流量特性が不連続となり、流量制御の
ために弁体を移動制御する時、ハンチング現象を生じや
すく、安定した流量制御が困難となる。

本発明は、弁体まわりに流入する流体流線を制御する
小孔を備えたケージを用いてキャビテーション振動を低
減するに際し、弁体の円滑な開閉動作と確実な締切状態
を確保し、且つ安定した流量制御性を確保することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明は、入口流路及び出口流路並
びに弁室を備えるケーシングと、ケーシングの弁室内に
形成される弁座と、ケーシングに支持され、ケーシング
の弁室内を弁座に対して接離する方向に移動可能とされ
る弁体と、ケーシングに支持される状態で弁体の周囲に
同軸的に設けられ、弁体まわりに流入する流体流線を制
御する小孔が形成されたケージとを有してなり、弁体に
設けたシート面を弁座に設けたシート面に対して接離す
るようにした高差圧調節弁において、横断面を扇形とす
る多数の柱状プレートを環状をなすように並置すること
にて前記ケージを形成するとともに、各柱状プレートの
側面に設けた流路部にて前記ケージの小孔を形成し、各
柱状プレートにおける流路部位置の設定によって前記ケ
ージの軸方向のいずれの位置においても小孔が存在する
ように構成するようにしたものである。

請求項２に記載の本発明は、前記柱状プレートの側面
に設けた流路部が、流体を出口流路の側へ案内するよう
に下向きに傾いているようにしたものである。

請求項３に記載の本発明は、前記柱状プレートの側面
に設けた流路部が、流体損失を生じさせる凹凸を備えて
いるようにしたものである。

［作用］ 本発明にあっては、弁ケーシング内に流入する流体は
弁体により閉塞されていないケージの小孔において流体
特性を制御され、弁体のシート面が弁座のシート面との
間に形成する絞り部を経て、出口流路の側に排出され
る。

この時、本発明にあっては、ケージの小孔による流体
の案内作用により一定の方向に円滑に排出されるととも
に、損失作用により流速を減じられて排出されるから、
激しいキャビテーション振動の原因であるごく短周期の
空洞成長現象を生ずることがない。

而して、請求項１に記載の本発明によれば、以下の作
用効果がある。

ケージを構成する各柱状プレートが弁体の移動方向に
沿う縦置き配置されことになり、従来の円板積層型ケー
ジにおけるような弁体の開閉動を阻害するスティック発
生がなく、弁体の円滑な開閉動作を確保できる。

上記に関連し、弁体の締切動作も抵抗なく円滑とな
り、弁全閉時に漏れのない確実な締切状態を確保でき
る。

ケージの小孔が該ケージの軸方向（弁体の開閉動方
向）のいずれの位置にも存在することとなるから、弁体
の開度変化に対する流量特性が連続となる。従って、流
量制御のために、弁体を移動制御する時、ハンチング現
象を生ずることがなく、安定した流量制御が確保でき
る。

又、請求項２に記載の本発明によれば、ケージの小孔
から流出する流体の方向を水平から下向方向に曲げる案
内作用を得ることができる。従って、流体が出口流路の
側に向かう円滑な流れを形成でき、弁各部に生ずる振動
を抑制できる。尚、従来の円板積層型ケージを用いる場
合には、円板間に形成される小孔は略水平に設けられ、
上述の如くの下向き傾斜状に設定され得ない。

又、請求項３に記載の本発明によれば、ケージの小孔
による損失作用を高めることができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る高差圧調節弁を示す
断面図、第２図は第１図の要部を取出して示す模式図、
第３図はケージを示す模式図、第４図は柱状プレートを
示す模式図、第５図は柱状プレートが形成する小孔の配
置状態を示す模式図、第６図は柱状プレートの変形例を
示す模式図、第７図は柱状プレートの他の変形例を示す
模式図である。

高差圧調節弁10は、入口流路11及び出口流路12並びに
弁室13を備えるケーシング14を有している。ケーシング
14には、上弁体ガイド15と下弁体ガイド16が固定配置さ
れている。

下弁体ガイド16は、入口流路11と出口流路12を連絡す
る弁座17を備えている。

上弁体ガイド15と下弁体ガイド16は、弁棒18に一体の
弁体19を摺動可能に支持している。

弁体19は、弁座17に対設するように設けられ、弁座17
を起点として上方に移動し、該弁体19に設けたシート面
20を弁座17に設けたシート面17Aに対して接離するよう
になっている。

下弁体ガイド16における弁体19を摺動可能に支持する
部分には、第２図に示す如く、ケージ21が接着されてい
る。22は下弁体ガイド16の上端部に螺着されるケージ固
定リングである。下弁体ガイド16、ケージ21にはそれぞ
れ多数の小孔23、24が設けられている。

ケージ21の小孔24は、弁体19によって開閉され、その
開き状態下で、入口流路11から環状流路25に流入し、更
に下弁体ガイド16の小孔23を経て弁体19のまわりに流入
しようとする流体流線を制御する。

又、弁体19におけるシート面20の下部には、該シート
面20より弁中心軸側に凹面状をなして縮径され、下方に
突出する状態で、小孔24から流出する流体を、出口流路
12の出側に向けて円滑に案内するための整流面26が形成
されている。

而して、ケージ21は、第２図、第３図に示す如く、横
断面を扇形とする多数の柱状プレート27を環状をなすよ
うに並置することに形成されている。各柱状プレート27
の側面には第４図、第５図に示す如く、溝状流路部28が
設けられ、これによって前記小孔24を形成している。
又、ケージ21は、下部柱状プレート27における流路部28
の位置設定によって、ケージ21の軸方向のいずれの位置
においても小孔24が存在するように構成している。

更に、各柱状プレート27の側面に設けられる流路部28
は、第４図に示す如く、流体を出口流路12の側へ案内す
るように下向きの傾斜角θを与えられている。

尚、上記流路部28の傾斜角θは、弁座17に近い下端側
に位置することとなる流路部28ほど小さく設定されてい
る。例えば第４図において最下部の流路部28はθ１＝30
度、その上の流路部28はθ２＝32.5度とする如くであ
る。この理由は、小孔24から噴出する流体が弁座17のシ
ート面17Aに当たらないようにし、該シート面17Aの損傷
を防止することにある。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例にあっては、ケーシング14に流入する流体
は弁体19により閉塞されていないケージ21の小孔24にお
いて流体流線を制御され、弁体19のシート面20が弁座17
のシート面17との間に形成する絞り部を経て、出口流路
12の側に排出される。

この時、上記実施例にあっては、ケージ21の小孔24に
よる流体の案内作用により一定の下向方向に円滑に排出
されるとともに、損失作用により流速を減じられて排出
されるから、激しいキャビテーション振動の原因である
ごく短周期の空洞成長現象を生ずることがない。

而して、上記実施例によれば、以下の作用効果があ
る。

ケージ21を構成する各柱状プレート27が弁体19の移動
方向に沿う縦置き配置されることになり、従来の円板積
層型ケージにおけるような弁体19の開閉動を阻害するス
ティック発生がなく、弁体19の円滑な開閉動作を確保で
きる。

上記に関連し、弁体19の締切動作も抵抗なく円滑と
なり、弁全閉時に漏れのない確実な締切状態を確保でき
る。

ケージ21の小孔24が該ケージ21の軸方向（弁体19の開
閉動方向）のいずれの位置にも存在することになるか
ら、弁体19の開度変化に対する流量特性が連続となる。
従って、流量制御のために、弁体19を移動制御する時、
ハンチング現象を生ずることなく、安定した流量制御が
確保できる。

特に、この実施例においては、弁体19がいかなる開度
にあっても流体の通過面積の増加率が一定となるよう
に、小孔24の位置、形状を設定しているため、極めて安
定した流量特性を得ることとなる。

尚、ケージ21はその軸方向の同一位置にて相互に重な
り合う複数の小孔を有するものであっても良い。

ケージ21の小孔24から流出する流体の方向を水平から
下向方向に曲げる案内作用を得ることができる。従っ
て、流体が出口流路12の側に向かう円滑な流れを形成で
き、弁各部に生ずる振動を抑制できる。

第６図の柱状プレート100は、その側面に設けられる
溝状流路部101に、流体に抵抗損失を生じさせる凹凸を
備えた例である。この柱状プレート100によりケージを
構成する場合には、小孔の流路を曲がりくねらせること
となり、小孔による損失作用を高めることができる。

尚、小孔による損失作用は、流れの方向が変化する流
路の曲がり回数により調節でき、任意の損失度合を持た
せることができる。

第７図は、３個１組の柱状プレート201、202、203に
よりケージを構成し、２個の柱状プレート201、202に複
数の窓部204を設け、この窓部204の組合せにより曲がり
くねった流路の小孔を形成するものである。

尚、本発明の実施において、ケージをケーシングに支
持する構造は、上記実施例のものに限定されない。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、弁体まわりに流入する
流体流線を制御する小孔を備えたケージを用いてキャビ
テーション振動を低減するに際し、弁体の円滑な開閉動
作と確実な締切状態を確保し、且つ安定した流量制御性
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る高差圧調節弁を示す断
面図、第２図は第１図の要部を取出して示す模式図、第
３図はケージを示す模式図、第４図は柱状プレートを示
す模式図、第５図は柱状プレートが形成する小孔の配置
状態を示す模式図、第６図は柱状プレートの変形例を示
す模式図、第７図は柱状プレートの他の変形例を示す模
式図である。 10……高差圧調節弁、 14……ケーシング、 17……弁座、 17A……シート面、 19……弁体、 20……シート面、 21……ケージ、 24……小孔、 27、100、201、202、203……柱状プレート、 28、101……流路部、 204……窓部（流路部）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口流路及び出口流路並びに弁室を備える
   ケーシングと、ケーシングの弁室内に形成される弁座
   と、ケーシングに支持され、ケーシングの弁室内を弁座
   に対して接離する方向に移動可能とされる弁体と、ケー
   シングに支持される状態で弁体の周囲に同軸的に設けら
   れ、弁体まわりに流入する流体流線を制御する小孔が形
   成されたケージとを有してなり、弁体に設けたシート面
   を弁座に設けたシート面に対して接離するようにした高
   差圧調節弁において、横断面を扇形とする多数の柱状プ
   レートを環状をなすように並置することにて前記ケージ
   を形成するとともに、各柱状プレートの側面に設けた流
   路部にて前記ケージの小孔を形成し、各柱状プレートに
   おける流路部位置の設定によって前記ケージの軸方向の
   いずれの位置においても小孔が存在するように構成した
   ことを特徴とする高差圧調節弁。
2. 【請求項２】前記柱状プレートの側面に設けた流路部
   が、流体を出口流路の側へ案内するように下向きに傾い
   ている請求項１記載の高差圧調節弁。
3. 【請求項３】前記柱状プレートの側面に設けた流路部
   が、流体損失を生じさせる凹凸を備えている請求項１記
   載の高差圧調節弁。