JP2819490B2 - 弁装置 - Google Patents
弁装置Info
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- JP2819490B2 JP2819490B2 JP5067421A JP6742193A JP2819490B2 JP 2819490 B2 JP2819490 B2 JP 2819490B2 JP 5067421 A JP5067421 A JP 5067421A JP 6742193 A JP6742193 A JP 6742193A JP 2819490 B2 JP2819490 B2 JP 2819490B2
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- Japan
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- orifice
- valve
- flow
- fluid
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- Lift Valve (AREA)
- Details Of Valves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弁装置、特にスラリー
流体を高差圧で減圧制御するアングル弁に関するもので
ある。
流体を高差圧で減圧制御するアングル弁に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】石炭液化プラントにおける石炭スラリー
の減圧・制御ラインあるいは化学プラントにおいての各
種触媒を含む固液二相流の減圧・制御ラインには、一般
にアングル弁が用いられている。アングル弁は、流体の
流れ方向を直角に曲げることができることから配管系を
コンパクトに設計できる利点を有している。但し、アン
グル弁は弁下流側で過剰に減圧されると過減圧部で多量
のガスが発生してフラッシュ流体（気液二相流）となり
易い弁であるため、特に高差圧で運転する場合にはトリ
ム部の擦過、摩食が問題となる。また、フラッシュ流体
自体は弁下流側に排出されるので、弁自体の制御性につ
いては影響を与えないが、下界からの刺激に対し敏感
で、旋回流となったり、下流側配管系の固有振動とマッ
チすると振動的な水撃現象を持続的に発生させることが
あり、その結果として下流側配管が激しく振動して異音
を発生する。
の減圧・制御ラインあるいは化学プラントにおいての各
種触媒を含む固液二相流の減圧・制御ラインには、一般
にアングル弁が用いられている。アングル弁は、流体の
流れ方向を直角に曲げることができることから配管系を
コンパクトに設計できる利点を有している。但し、アン
グル弁は弁下流側で過剰に減圧されると過減圧部で多量
のガスが発生してフラッシュ流体（気液二相流）となり
易い弁であるため、特に高差圧で運転する場合にはトリ
ム部の擦過、摩食が問題となる。また、フラッシュ流体
自体は弁下流側に排出されるので、弁自体の制御性につ
いては影響を与えないが、下界からの刺激に対し敏感
で、旋回流となったり、下流側配管系の固有振動とマッ
チすると振動的な水撃現象を持続的に発生させることが
あり、その結果として下流側配管が激しく振動して異音
を発生する。
【０００３】図４はこの種の単座型アングル弁の従来例
を示すもので、１は水平に配管された上流側配管、２は
上流側配管１の下流側開口端の下方に略垂直に配管され
た下流側配管、３，４は上流側配管１と下流側配管２と
の間に接続されたアングル弁およびテールピースであ
る。アングル弁３は、相互に直交し水平方向に開口する
流体流入口５と鉛直下方に開口する流体流出口６を有す
る弁本体７と、流体流出口６に下方からガスケット９を
介して嵌挿されたシートリング８と、弁本体７の上面に
開口する弁軸挿通孔１０にシール部材１１を介して上下
移動自在に嵌挿された弁軸１２と、弁軸１２の下端にホ
ルダ１３を介して取付けられ前記シートリング８の流体
流通孔１４を開閉制御するバルブプラグ１５と、弁軸挿
通孔１０に嵌挿配置されてホルダ１３を摺動自在に案内
保持するガイドブッシュ１６と、弁軸挿通孔１０の上端
開口部に嵌挿されシール部材１１を押圧するパッキンホ
ロア１７と、弁本体７の上面に複数個のボルト１８によ
って固定されパッキンホロア１７を押圧固定するパッキ
ンフランジ１９等からなり、前記流体流入口５が上流側
配管１の下流側開口端に接続され、流体流出口６に前記
テールピース４がシートリング８を介して接続されてい
る。テールピース４は、複数個のボルト２０によって弁
本体７の下面に固定されることにより弁本体７と協労し
てシートリング８を挾持しており、中心に貫通形成され
た通路２１の上端開口部がオリフィス２２を介してシー
トリング８の下端開口部に接続され、下端が下流側配管
２の上端開口部に接続されている。このため、被制御流
体２５は図５に示すようにプラグ部Ａとオリフィス部Ｂ
において２段減圧され、これによってバルブプラグ１５
の負担減圧分を減らしてプラグ寿命の長期化を図ってい
る。すなわち、弁下流側ではプラグ部Ａを高速で固体粒
子が通過するためにバルブプラグ１５の特性部外周面お
よび流体流通孔１４の内周面が擦過され、摩耗してしま
う。その結果、流路が本来の設計値よりも拡大するため
に弁開度を降下させて減圧性能を維持しようとする。摩
耗が進み弁開度も下降し尽くしてしまうと弁としての寿
命がつきる。現在までのところ寿命が満足できる程長い
製品は開発されておらず、そのためオリフィス２２を組
み込んで２段減圧構造とし、バルブプラグ１５の負担を
軽減している。オリフィス２２は円板状に形成され、中
心に流通孔２３を有している。このような固定オリフィ
ス２２の設計に際しては、プラント運転条件から常用の
圧力・流量値が知れ、プラグ対オリフィスの負担軽減配
分が設定される。なお、オリフィス２２はテールピース
４の上端開口部に嵌挿されたオリフィスリテーナ２４に
よってシートリング６内に固定されている。
を示すもので、１は水平に配管された上流側配管、２は
上流側配管１の下流側開口端の下方に略垂直に配管され
た下流側配管、３，４は上流側配管１と下流側配管２と
の間に接続されたアングル弁およびテールピースであ
る。アングル弁３は、相互に直交し水平方向に開口する
流体流入口５と鉛直下方に開口する流体流出口６を有す
る弁本体７と、流体流出口６に下方からガスケット９を
介して嵌挿されたシートリング８と、弁本体７の上面に
開口する弁軸挿通孔１０にシール部材１１を介して上下
移動自在に嵌挿された弁軸１２と、弁軸１２の下端にホ
ルダ１３を介して取付けられ前記シートリング８の流体
流通孔１４を開閉制御するバルブプラグ１５と、弁軸挿
通孔１０に嵌挿配置されてホルダ１３を摺動自在に案内
保持するガイドブッシュ１６と、弁軸挿通孔１０の上端
開口部に嵌挿されシール部材１１を押圧するパッキンホ
ロア１７と、弁本体７の上面に複数個のボルト１８によ
って固定されパッキンホロア１７を押圧固定するパッキ
ンフランジ１９等からなり、前記流体流入口５が上流側
配管１の下流側開口端に接続され、流体流出口６に前記
テールピース４がシートリング８を介して接続されてい
る。テールピース４は、複数個のボルト２０によって弁
本体７の下面に固定されることにより弁本体７と協労し
てシートリング８を挾持しており、中心に貫通形成され
た通路２１の上端開口部がオリフィス２２を介してシー
トリング８の下端開口部に接続され、下端が下流側配管
２の上端開口部に接続されている。このため、被制御流
体２５は図５に示すようにプラグ部Ａとオリフィス部Ｂ
において２段減圧され、これによってバルブプラグ１５
の負担減圧分を減らしてプラグ寿命の長期化を図ってい
る。すなわち、弁下流側ではプラグ部Ａを高速で固体粒
子が通過するためにバルブプラグ１５の特性部外周面お
よび流体流通孔１４の内周面が擦過され、摩耗してしま
う。その結果、流路が本来の設計値よりも拡大するため
に弁開度を降下させて減圧性能を維持しようとする。摩
耗が進み弁開度も下降し尽くしてしまうと弁としての寿
命がつきる。現在までのところ寿命が満足できる程長い
製品は開発されておらず、そのためオリフィス２２を組
み込んで２段減圧構造とし、バルブプラグ１５の負担を
軽減している。オリフィス２２は円板状に形成され、中
心に流通孔２３を有している。このような固定オリフィ
ス２２の設計に際しては、プラント運転条件から常用の
圧力・流量値が知れ、プラグ対オリフィスの負担軽減配
分が設定される。なお、オリフィス２２はテールピース
４の上端開口部に嵌挿されたオリフィスリテーナ２４に
よってシートリング６内に固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のアング
ル弁において、オリフィス２２を通過する被制御流体２
５は、特に高差圧で運転する場合、過剰に減圧された後
圧力回復する性質があり、このため上記した通り過減圧
部で多量のガスが発生してフラッシュ流体となる。ま
た、オリフィス２２の流通孔２３は１つであるため、被
制御流体２５が通過する際旋回流が発生し、その結果オ
リフィス下流側にも旋回流が発生し、管内壁を叩く。こ
の結果、配管が激しく振動し「バリバリ」という異音を
発生するという問題があった。また旋回流の発生は配管
の抵抗値を増加させるために、予測したＣｖ値（設計
値）が実運転では変化してしまうこともあり、正確な流
体制御ができなくなる。さらに、スラリー流体に旋回流
が発生するとスラリーが流れの外周に集まり管壁を損傷
し、しかもスラリー流体にキャビテーションが発生する
と流速が増加するので、スラリーの衝突エネルギも増加
し、一層管壁の損傷が増大するなどの問題があった。
ル弁において、オリフィス２２を通過する被制御流体２
５は、特に高差圧で運転する場合、過剰に減圧された後
圧力回復する性質があり、このため上記した通り過減圧
部で多量のガスが発生してフラッシュ流体となる。ま
た、オリフィス２２の流通孔２３は１つであるため、被
制御流体２５が通過する際旋回流が発生し、その結果オ
リフィス下流側にも旋回流が発生し、管内壁を叩く。こ
の結果、配管が激しく振動し「バリバリ」という異音を
発生するという問題があった。また旋回流の発生は配管
の抵抗値を増加させるために、予測したＣｖ値（設計
値）が実運転では変化してしまうこともあり、正確な流
体制御ができなくなる。さらに、スラリー流体に旋回流
が発生するとスラリーが流れの外周に集まり管壁を損傷
し、しかもスラリー流体にキャビテーションが発生する
と流速が増加するので、スラリーの衝突エネルギも増加
し、一層管壁の損傷が増大するなどの問題があった。
【０００５】そこで、本発明者等はこの点についてオリ
フィスの構造を種々変更して各種実験を行なった結果、
流通孔を複数個形成し、かつ流通孔の上流側開口部を朝
顔型に形成することにより、流体の流れが安定し、下流
側配管内での旋回流およびキャビテーションの発生を軽
減防止することができることを確認した。
フィスの構造を種々変更して各種実験を行なった結果、
流通孔を複数個形成し、かつ流通孔の上流側開口部を朝
顔型に形成することにより、流体の流れが安定し、下流
側配管内での旋回流およびキャビテーションの発生を軽
減防止することができることを確認した。
【０００６】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点および実験結果に基づいてなされたもので、そ
の目的とするところは、オリフィスを通過する流体の流
れが安定で、旋回流およびキャビテーションの発生を防
止することができ、弁自体および配管の耐久性を向上さ
せると共に、異音の発生が少なく静粛な運転を可能にし
た弁装置を提供することにある。
の問題点および実験結果に基づいてなされたもので、そ
の目的とするところは、オリフィスを通過する流体の流
れが安定で、旋回流およびキャビテーションの発生を防
止することができ、弁自体および配管の耐久性を向上さ
せると共に、異音の発生が少なく静粛な運転を可能にし
た弁装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、弁本体内に配設されたシートリングの流体流
通孔を開閉制御するバルブプラグと、前記弁本体と共に
シートリングを挟持するテールピースと、シートリング
とテールピースとの間に配設されたオリフィスとを備え
た弁装置において、前記オリフィスの流通孔をオリフィ
スの中心を中心とする略同一円周上に複数個形成し、か
つ流通孔の上流側開口部を流通孔直径の５〜１０倍の半
径の丸みをもって朝顔型に形成したものである。
本発明は、弁本体内に配設されたシートリングの流体流
通孔を開閉制御するバルブプラグと、前記弁本体と共に
シートリングを挟持するテールピースと、シートリング
とテールピースとの間に配設されたオリフィスとを備え
た弁装置において、前記オリフィスの流通孔をオリフィ
スの中心を中心とする略同一円周上に複数個形成し、か
つ流通孔の上流側開口部を流通孔直径の５〜１０倍の半
径の丸みをもって朝顔型に形成したものである。
【０００８】
【作用】本発明において、オリフィスの各流通孔を通過
する流体は渦流となって通過するが、相互に牽制し合う
と共に、管壁に沿ってスムーズに移動するため、１つの
大きな旋回流となることがない。流通孔の朝顔型開口部
は、流通孔に流入する流体の縮流程度を緩和する。した
がって、縮流部の流速は低く抑えられ、キャビテーショ
ンの発生程度を低下させる。
する流体は渦流となって通過するが、相互に牽制し合う
と共に、管壁に沿ってスムーズに移動するため、１つの
大きな旋回流となることがない。流通孔の朝顔型開口部
は、流通孔に流入する流体の縮流程度を緩和する。した
がって、縮流部の流速は低く抑えられ、キャビテーショ
ンの発生程度を低下させる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）はオリフィスの断
面図および平面図、図２は本発明に係る弁装置のトリム
部の断面図である。なお、図中図４および図５に示した
従来装置と同一構成部材のものに対しては同一符号をも
って示し、その説明を省略する。これらの図において、
本実施例はオリフィス２２に複数個、例えば４つの流通
孔２３を形成し、かつ各流通孔２３の上流側（シートリ
ング側）開口部を、流通孔２３の直径の５〜１０倍の半
径ｒの丸みをもって朝顔型（ラッパ型）に形成したもの
である。流通孔２３は、オリフィス２２の中心を中心と
する外周寄りの同心円上でかつ略９０°の間隔を隔てて
形成されている。その他の構成は従来装置と同様であ
る。
詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）はオリフィスの断
面図および平面図、図２は本発明に係る弁装置のトリム
部の断面図である。なお、図中図４および図５に示した
従来装置と同一構成部材のものに対しては同一符号をも
って示し、その説明を省略する。これらの図において、
本実施例はオリフィス２２に複数個、例えば４つの流通
孔２３を形成し、かつ各流通孔２３の上流側（シートリ
ング側）開口部を、流通孔２３の直径の５〜１０倍の半
径ｒの丸みをもって朝顔型（ラッパ型）に形成したもの
である。流通孔２３は、オリフィス２２の中心を中心と
する外周寄りの同心円上でかつ略９０°の間隔を隔てて
形成されている。その他の構成は従来装置と同様であ
る。
【００１０】このような構成において、オリフィス２２
の各流通孔２３を通過する流体の流れは渦流となり、ま
た流通孔２３から出てきた噴流は流路中心からずれてい
るため管壁に沿った流れとなる。したがって、流体の流
れが安定で、１つの大きな旋回流となることがない。
の各流通孔２３を通過する流体の流れは渦流となり、ま
た流通孔２３から出てきた噴流は流路中心からずれてい
るため管壁に沿った流れとなる。したがって、流体の流
れが安定で、１つの大きな旋回流となることがない。
【００１１】図３は上流側流体圧Ｐ１（＝８Ｋｇｆ／ｃ
ｍ２）を一定にした場合における三種類のタイプのオリ
フィスのキャビテーション初生点（キャビテーションが
発生する点）を測定した結果を示す図である。図におい
て、曲線Ｉは流通孔が１つの従来オリフィス（タイプ
Ａ）におけるキャビテーション初生点、曲線ＩＩは流通
孔が１つでシートリング側開口部を朝顔型に形成したオ
リフィス（タイプＢ）におけるキャビテーション初生
点、曲線ＩＩＩは本発明オリフィス（タイプＣ）におけ
るキャビテーション初生点、横軸は弁開度（％）、縦軸
はキャビテーション係数（σ）である。この図から明ら
かなように、流通孔が１つで上流側開口部を朝顔型に形
成したタイプＢのオリフィスにおいてはストレートな流
通孔からなるタイプＡのオリフィスのキャビテーション
係数σA に比べてキャビテーション係数σB を小さく
（σB ＜σA ）をすることができる。言い換えれば、キ
ャビテーションが発生しない領域を拡大することができ
る。これは、流通孔２３の丸みは縮流程度に影響を与え
るためで、タイプＢの方が縮流程度が緩和され、したが
って縮流部の流速は低く抑えられるためにキャビテーシ
ョンの発生はタイプＢのほうがタイプＡに比べて遅れる
ことによる。さらに、本発明のように流通孔２３を複数
個形成し上流側開口部２３ａを朝顔型に形成したタイプ
Ｃにいたっては、縮流程度が低い上に、噴流が細分化さ
れているために、オリフィス内壁面の摩擦力の影響を受
け、最高流速がタイプＢよりも抑えられ、またオリフ
ィスから排出される噴流長が短く、弱い複数のジェッ
トが互いに干渉し合う結果、速やかな混合過程となっ
て、強い剪断層に発生するキャビテーション泡がタイプ
Ｃでは生成し難いと考えられる。したがって、タイプＣ
のキャビテーション係数σC はタイプＢのキャビテーシ
ョン係数σB よりさらに小さく（σC ＜σB ）、しかも
弁開度に対して安定した値となり、より一層キャビテー
ションが発生しない領域を拡大することができる。ま
た、流通孔２３を複数個形成すると上記した通り旋回流
の発生をも同時に防止することができるため、理想的な
弁装置を得ることができる。
ｍ２）を一定にした場合における三種類のタイプのオリ
フィスのキャビテーション初生点（キャビテーションが
発生する点）を測定した結果を示す図である。図におい
て、曲線Ｉは流通孔が１つの従来オリフィス（タイプ
Ａ）におけるキャビテーション初生点、曲線ＩＩは流通
孔が１つでシートリング側開口部を朝顔型に形成したオ
リフィス（タイプＢ）におけるキャビテーション初生
点、曲線ＩＩＩは本発明オリフィス（タイプＣ）におけ
るキャビテーション初生点、横軸は弁開度（％）、縦軸
はキャビテーション係数（σ）である。この図から明ら
かなように、流通孔が１つで上流側開口部を朝顔型に形
成したタイプＢのオリフィスにおいてはストレートな流
通孔からなるタイプＡのオリフィスのキャビテーション
係数σA に比べてキャビテーション係数σB を小さく
（σB ＜σA ）をすることができる。言い換えれば、キ
ャビテーションが発生しない領域を拡大することができ
る。これは、流通孔２３の丸みは縮流程度に影響を与え
るためで、タイプＢの方が縮流程度が緩和され、したが
って縮流部の流速は低く抑えられるためにキャビテーシ
ョンの発生はタイプＢのほうがタイプＡに比べて遅れる
ことによる。さらに、本発明のように流通孔２３を複数
個形成し上流側開口部２３ａを朝顔型に形成したタイプ
Ｃにいたっては、縮流程度が低い上に、噴流が細分化さ
れているために、オリフィス内壁面の摩擦力の影響を受
け、最高流速がタイプＢよりも抑えられ、またオリフ
ィスから排出される噴流長が短く、弱い複数のジェッ
トが互いに干渉し合う結果、速やかな混合過程となっ
て、強い剪断層に発生するキャビテーション泡がタイプ
Ｃでは生成し難いと考えられる。したがって、タイプＣ
のキャビテーション係数σC はタイプＢのキャビテーシ
ョン係数σB よりさらに小さく（σC ＜σB ）、しかも
弁開度に対して安定した値となり、より一層キャビテー
ションが発生しない領域を拡大することができる。ま
た、流通孔２３を複数個形成すると上記した通り旋回流
の発生をも同時に防止することができるため、理想的な
弁装置を得ることができる。
【００１２】なお、上記実施例は流通孔２３を４つ設け
た場合について説明したが、本発明はこれに何ら特定さ
れるものではなく、３つ、５つ、６つ等適宜増減するこ
とができる。
た場合について説明したが、本発明はこれに何ら特定さ
れるものではなく、３つ、５つ、６つ等適宜増減するこ
とができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る弁装置
は、オリフィスに複数個の流通孔を形成し、その上流側
開口部を朝顔型に開放させたので、流体の流れが安定
で、旋回流およびキャビテーションの発生を軽減防止す
ることができ、弁装置の耐久性、信頼性を著しく向上さ
せることできる。また、旋回流が発生しなければ、下流
側配管の振動、異音の発生を防止することができ、静粛
な弁装置を提供することができる。
は、オリフィスに複数個の流通孔を形成し、その上流側
開口部を朝顔型に開放させたので、流体の流れが安定
で、旋回流およびキャビテーションの発生を軽減防止す
ることができ、弁装置の耐久性、信頼性を著しく向上さ
せることできる。また、旋回流が発生しなければ、下流
側配管の振動、異音の発生を防止することができ、静粛
な弁装置を提供することができる。
【図１】（ａ）、（ｂ）はオリフィスの断面図および平
面図である。
面図である。
【図２】本考案に係る弁装置の一実施例を示すトリム部
の断面図である。
の断面図である。
【図３】三種類のオリフィスのキャビテーション初生点
を測定した結果を示す図である。
を測定した結果を示す図である。
【図４】弁装置の従来例を示す断面図である。
【図５】弁装置の要部断面図である。
１ 上流側配管 ２ 下流側配管 ３ 弁装置 ４ テールピース ５ 流体流入口 ６ 流体流出口 ７ 弁本体 ８ シートリング １４ 流体流通孔 １５ バルブプラグ ２２ オリフィス ２３ 流通孔 ２３ａ 上流側開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠ケ谷 達司 千葉県千葉市緑区高津戸町29−３ (72)発明者 大川 幸一 神奈川県高座郡寒川町大曲四丁目１番１ 号 山武ハネウエル株式会社湘南工場内 (72)発明者 奥津 良之 神奈川県高座郡寒川町大曲四丁目１番１ 号 山武ハネウエル株式会社湘南工場内 (56)参考文献 実開 昭57−119170（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16K 47/02 F16L 55/04
Claims (1)
- 【請求項１】 弁本体内に配設されたシートリングの流
体流通孔を開閉制御するバルブプラグと、前記弁本体と
共にシートリングを挟持するテールピースと、シートリ
ングとテールピースとの間に配設されたオリフィスとを
備えた弁装置において、 前記オリフィスの流通孔をオリフィスの中心を中心とす
る略同一円周上に複数個形成し、かつ流通孔の上流側開
口部を流通孔直径の５〜１０倍の半径の丸みをもって朝
顔型に形成したことを特徴とする弁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067421A JP2819490B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067421A JP2819490B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 弁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257687A JPH06257687A (ja) | 1994-09-16 |
| JP2819490B2 true JP2819490B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=13344432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067421A Expired - Fee Related JP2819490B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 弁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819490B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6244297B1 (en) * | 1999-03-23 | 2001-06-12 | Fisher Controls International, Inc. | Fluid pressure reduction device |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5067421A patent/JP2819490B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257687A (ja) | 1994-09-16 |
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