JP2840777B2 - 調整弁の特性曲線を変化させる方法およびその調整弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転調整弁、特に球形弁、セグメント弁、
プラグ弁等における調整弁の特性曲線を変化させる方法
およびその調整弁に関する。

〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕

従来、上記の弁に共通する特徴として、閉鎖部材を閉
鎖位置から開放位置へ回転させた時、閉鎖部材の閉鎖面
の一方の縁部から開口が形成され始めるようになってい
る。このような弁は貫通した流れダクトを設けたハウジ
ングと、弁の内部に回転可能に嵌め込まれた閉鎖部材
と、パッキング部材を介してハウジングの外部へ延出し
ている。閉鎖部材を回転させる回転軸とを有している。
独立したシールがハウジングに嵌め込まれているか、シ
ール面がハウジング内に加工されており、このシールま
たはシール面が閉鎖部材の回転シール面と接触するよう
になっている。あるいは、シールと閉鎖部材との間にギ
ャップがあることもあり、その場合、閉鎖状態でギャッ
プを通る流れは、別の全開時の流量に比べてわずかであ
る。

調整に使用する場合、弁の動作は、その弁の内部特性
曲線によって表すことができる。その曲線は、弁の容量
係数Cv（Kv）によって表され、その係数により、弁内の
圧力差および媒体の密度がわかっている時、弁内を流れ
る媒体の流量を計算することができる。

特性曲線は、弁の流量に対する制御信号の効果を表
す。その曲線の形状が、制御に影響する弁の特性であ
る。特性曲線の２つの代表的な形状は、線形と等百分率
形である。線形の場合、弁の開口度と流量との比率は、
一定である。線形の場合、グラフは直線になる。等百分
率形の場合、開口度すなわち信号の標準的変化に伴っ
て、百分率で表された先行の変化に等しい流れ変化が生
じる。流れ／開口度のグラフは、指数曲線である。

特性曲線に基づいた弁の選択は、調整の目的および状
況に応じて行われる。制御能力は、外部制御回路によっ
ても影響される（パイプ装置の場合）。処理コントロー
ラおよび弁の位置制御のフィードバックにより、動作形
態を変化させることも可能であるが、一般的利用性の観
点からすれば、動作形態を弁自体によって容易に変化さ
せることができれば、好都合である。

弁の容量の要素は、予定の作業に対する弁の適正を決
定する。必要容量がその作業の関連条件下における弁の
容量以上である場合、必要な流量が弁を流れないことに
なる。反対に、容量が高すぎる場合、弁の作動が、閉鎖
位置に近いわずかな調整区域内で行われることになる。
そのような場合、弁、アクチュエータおよびコントロー
ラの位置誤差および遊びが、開口度すなわちストローク
に対して高くなり、回路が安定化しない。この問題は非
常に難しいので、弁が必要とするストロークが作動範囲
の一部分であっても、作動範囲全体で作動するように、
アクチュエータ／コントローラのチューニングを行うよ
うにした特別な構造のアクチュエータによって、この問
題を解決する試みが行われている。

調整作業において、作業の状態によって課せられる必
要条件に対応して弁の調整部材を交換することは、従来
から知られている。これは、弁座形の調整弁では特に一
般的である。代表的実施例が、米国特許第3821968号お
よびドイツ公報DE2359717号に記載されている。調整部
材の切り換えは弁を分解しなければ行うことができな
い。

米国特許第2809662号の球形弁／プラグコック内の流
れダクト内に独立的に回転可能な調整ディスクを設けた
構造や、米国特許第3610286号の交換式絞りプレートを
設けた構造もある。

これらの構造の欠点は、それらが複雑である、すなわ
ち高価なことである。変化させるために部品の交換が必
要になった時、パイプ装置内の圧力をゼロまで下げなけ
ればならない。また、立て管の場合、交換中はパイプ内
を空にする必要がある。

球の閉鎖面の入口縁部の形状と閉鎖面の出口縁部の形
状とが異なった球形弁も知られている。そのような弁
は、英国特許第1151661号および第1395038号、さらに米
国特許第403781号に記載されている。しかしこの様な従
来の弁は、常に同じ開放方向および同じ閉鎖方向になっ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記事情に鑑みて、弁の閉鎖部材を正逆の両
方向に回転可能とし、弁の流量特性および最大容量を変
化させるようにした調整弁を提供することを目的として
いる。

〔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、特許請求の範囲第
１項ないし第４項に記載の構成を有する。具体的には、
貫通した流れダクト（2,2′）を設けたハウジング
（１）と、このハウジング内部の前記流れダクト内に嵌
め込まれた閉鎖部材（３）を含んでいる調整弁の特性曲
線および／または最大容量を変化させるための方法であ
って、 前記閉鎖部材（３）は、回転体あるいは回転体の一部
として構成されかつ前記ハウジング（１）の外部へ延出
している回転軸（４）によって回転し、 前記閉鎖部材の閉鎖面（７）の前縁部（８）または閉
鎖部材の流れダクト（11）の前縁部（８）の形状が、前
記閉鎖部材の対応する後縁部（９）の形状と異なり、 前記特性曲線は、前記調整弁が閉鎖位置から開放位置
へ回転する時、弁の流れ開口が形成され始める側の閉鎖
部材の閉鎖面の前記前縁部（８）の形状によって決定さ
れ、 弁の開放方向として、前記閉鎖部材（３）の回転を正
逆いずれかの方向に選択して、調整弁の特性曲線および
／または最大容量を変化させるようにしたことを特徴と
している。

また、調整弁の構成上の特徴は、 閉鎖部材の閉鎖面（７）の前縁部（８）または閉鎖部
材の流れダクト（11）の前縁部（８）の形状が、前記閉
鎖部材の対応する後縁部（９）の形状と異なり、 前記閉鎖部材の閉鎖面（７）または前記閉鎖部材の流
れダクト（11）のそれぞれの両縁部（8,9）の形状が、
前記調整弁の所定の異なる特性曲線および／または最大
容量に従って形作られ、前記特性曲線および／または最
大容量を変えるために、調整弁の開放方向として、前記
閉鎖部材（３）の回転を正逆いずれかの方法を選択する
ことを特徴としている。

それ故、本発明に従った方法は、特性曲線および／ま
たは最大容量を変化させるため、いずれの回転方向も弁
の開放方向として選択できることを特徴としている。ま
た本発明による調整弁は、閉鎖部材の閉鎖面すなわち閉
鎖部材の流れ開口の両縁部が、所望の特性曲線および／
または最大容量に従った形状になっていることを特徴と
している。

〔作 用〕

入口側から出口側への、すなわち第１流れダクトから
第２流れダクトへの流れ通路を最初に開く部分である閉
鎖部材内の流れダクトの縁部は、選択された第１動作形
態に対応した形状になっている。アクチュエータの作動
方向を逆にすることにより、第１流れダクトから第２流
れダクトへの流れ通路が、所望の第２動作形態に対応し
た形状になっている第１形態の出口側の縁部で開くよう
に、状態を変えることができる。このようにして、２つ
のそれぞれ異なった特性曲線および／または最大容量を
得ることができる。例えば処理値の変化が必要な時、弁
を加圧パイプ装置内に設置した状態で、変化させること
ができる。

閉鎖部材の閉鎖面の縁部を別々の形状にする、例えば
一方の縁部では等百分率の特性曲線が得られ、他方の縁
部では線形の特性曲線が得られるようにすることができ
る。従って、縁部が別々の形状であることから、２つの
異なったCv区域を得ることができる。

閉鎖部材が、従来の90゜の範囲ではなく、180゜の範
囲内で回転した時、閉鎖部材の両方の縁部は、弁の流れ
特性に影響を与えるように作動することができる。

第２流れダクトは第１流れダクトよりも適当に大きい
から、弁の全開時の容量は、いずれの動作形態について
も同様に高くすることができる。閉鎖部材を90゜以上旋
回させることにより、弁の開放時の容量を低容量にして
いた縁部が、小さい方の流れダクトによって形成された
突起の外側へ旋回し、この場合の弁の自由開口は、少な
くとも小さい方の流れダクトと同じになる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここ
では例としてセグメント弁を使用した。この弁は、第１
流れダクト２および第２流れダクト２′を設けたハウジ
ング１を有している。流れ方向が、矢印Ｃで示されてい
る。図示の実施例では、閉鎖部材が球の一部分３で構成
されており、これに回転軸が連結されて、ハウジングか
ら突出している。回転軸とハウジングとの間には、パッ
キング装置５が嵌められている。ハウジングと閉鎖部材
との間には、閉鎖シール６が嵌められている。流れは、
通常シール６側から入り、閉鎖部材３とシール６との間
の開口度の変化によって調整される絞り点に当たる。

閉鎖部材には、流れダクト2,2′の流れ開口を閉鎖す
る閉鎖面７が設けられている。閉鎖面の縁部８および９
は、それぞれ異なった形状になっている。すなわち、縁
部（前縁部）８は、ほぼＶ字形であるのに対して、縁部
（後縁部）９は、回転軸４と平行である。Ｖ字形縁部８
により、等百分率の特性曲線が得られ、直線状の縁部９
により、線形の特性曲線が得られる。標準形のもので
は、弁は、回転軸４の方向から見て時計回りに回転した
時、閉鎖され、従って、反時計回りに回転した時、開放
する。このため、標準形による閉鎖方向では、閉鎖部材
の縁部８が、入口縁部として先行し、縁部９は、出口縁
部として最後になる。

しかし、本発明によれば、閉鎖方向および開放方向が
可逆的であり、閉鎖方向は反時計回りの回転にすること
もできる。その場合、縁部９が入口縁部として機能す
る。縁部８および９の形状が互いに異なっているので、
閉鎖方向を変えることによって、弁の特性曲線を変える
ことができる。作動方向は、アクチュエータを旋回させ
るだけで、逆転させることができる。弁自体はパイプ装
置から取り外す必要がなく、加圧状態で設置したままに
することができる。

第３図に示すように、閉鎖部材を90゜以上旋回させる
ことにより、弁の開放時の容量を低容量にして縁部が、
小さい方の流れダクトによって形成された突起の外側へ
旋回し、この場合の弁の自由開口は、少なくとも小さい
方の流れダクト２の大きさと同じになる。

第４図には、閉鎖面の縁部の様々な形状が示されてお
り、それらによって様々な特性曲線が得られる。Ｖ字形
の縁部では、Ｖの側部を湾曲させてもよい。Ｖ形の高さ
を変えることができる。先端部は、様々な丸みを付ける
ことができる。これらの様々な形状は、公知である。

第５および第６図は、閉鎖面７のＶ字形縁部８の開口
部を変化させた時に流れ開口が変化する様子を示してい
る。

本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲内において様々な変更を加えることがで
きる。

閉鎖部材の形状は、球の一部分以外にも、球、円錐ま
たは円柱、あるいは円錐または円柱の一部分にすること
もできる。

第７図には、本発明の別の実施例として、閉鎖部材と
して球が使用されている。その場合、球３を貫通する流
れダクト11の２つの縁部８および９を所望の特性曲線に
対応した形状にすることによって、２つの異なった特性
曲線を得ることができる。その場合、入口側の閉鎖面と
して、球の２つの閉鎖面７および７′のいずれを使用す
ることもできる。流れ開口の縁部８および９のいずれ
も、回転方向を逆にすることにより、入口縁部として選
択することができる。

〔発明の効果〕

本発明は弁の閉鎖部材の回転方向を正逆いずれの方向
にも選択可能とし、かつ閉鎖部材の両縁部の形状が互い
に異なっているので、流れ開口を形成する側の閉鎖縁部
の形状により弁の流量特性曲線を変えることができる。

このため、２つの異なった弁の特性曲線を閉鎖方向を
変えるだけで得られるので弁自体をパイプ装置から取り
外す必要がなくなり、しかも加圧状態で設置したまま所
望の流量制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転軸および流れダクトの平面に沿った断面を
示す本発明の閉鎖位置での調整弁の断面図、 第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿って見た一部断面平面
図、 第３図は弁が開放位置にあるときの第２図と同様の一部
断面平面図、 第４図は閉鎖部材の閉鎖面の縁部の４つの異なった形状
を示す図、 第５図は流れ方向から見た弁およびその閉鎖部材の閉鎖
面の様々な位置を示す調整弁の一部側面図、 第６図は第５図のＢ−Ｂ線に沿って見た断面図、 第７図は本発明の別の実施例を示す弁側面図である。 １……ハウジング、２……第１流れダクト ２′……第２流れダクト、３……閉鎖部材 ４……回転軸、７……閉鎖面 ８……前縁部、９……後縁部 11……流れダクト

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通した流れダクト（2,2′）を設けたハ
   ウジング（１）と、このハウジング内部の前記流れダク
   ト内に嵌め込まれた閉鎖部材（３）を含んでいる調整弁
   の特性曲線および／または最大容量を変化させるための
   方法であって、 前記閉鎖部材（３）は、回転体あるいは回転体の一部と
   して構成されかつ前記ハウジング（１）の外部へ延出し
   ている回転軸（４）によって回転し、 前記閉鎖部材の閉鎖面（７）の前縁部（８）または閉鎖
   部材の流れダクト（11）の前縁部（８）の形状が、前記
   閉鎖部材の対応する後縁部（９）の形状と異なり、 前記特性曲線は、前記調整弁が閉鎖位置から開放位置へ
   回転する時、弁の流れ開口が形成され始める側の閉鎖部
   材の閉鎖面の前記前縁部（８）の形状によって決定さ
   れ、 弁の開放方向として、前記閉鎖部材（３）の回転を正逆
   いずれかの方向に選択して、調整弁の特性曲線および／
   または最大容量を変化させるようにしたことを特徴とす
   る方法。
2. 【請求項２】貫通した流れダクト（2,2′）を設けたハ
   ウジング（１）と、このハウジング内部の前記流れダク
   ト内に配置されて回転体あるいは回転体の一部として構
   成された閉鎖部材（３）と、前記ハウジング（１）の外
   部へ延出している回転軸（４）とを含んでいる調整弁で
   あって、 前記閉鎖部材の閉鎖面（７）の前縁部（８）または閉鎖
   部材の流れダクト（11）の前縁部（８）の形状が、前記
   閉鎖部材の対応する後縁部（９）の形状と異なり、 前記閉鎖部材の閉鎖面（７）または前記閉鎖部材の流れ
   ダクト（11）のそれぞれの両縁部（8,9）の形状が、前
   記調整弁の所定の異なる特性曲線および／または最大容
   量に従って形作られ、前記特性曲線および／または最大
   容量を変えるために、調整弁の開放方向として、前記閉
   鎖部材（３）の回転を正逆いずれかの方法を選択するこ
   とを特徴とする調整弁。
3. 【請求項３】閉鎖部材（３）の閉鎖面（７）または閉鎖
   部材の流れダクト（11）の一方の縁部（８）がほぼ等百
   分率の特性曲線に対応した形状になっており、他方の縁
   部（９）がほぼ線形の特性曲線に対応した形状になって
   いることを特徴とする請求項２記載の調整弁。
4. 【請求項４】閉鎖部材（３）の閉鎖面（７）または閉鎖
   部材の流れダクト（11）のそれぞれの両縁部（8,9）
   が、それぞれ異なった容量に対応した形状になっている
   ことを特徴とする請求項２記載の調整弁。