JP3942036B2 - グローブバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ケージガイド型のグローブバルブに関するもので、騒音値を低減できる機能を備えたグローブバルブに関するものである。

従来、配管系統で流体の圧力・流量などを制御するバルブとして汎用されているグローブバルブの一部には、弁体の外周を中空円筒状のケージによってガイドしてその弁体を昇降動作させるケージガイド型グローブバルブが知られている。通常、このケージガイド（ケージ）には、配管中を流れる流体の流量確保のために、配管サイズに見合った通過面積を満足する流通孔（ケージ孔）が設けられている。このケージは、弁体を案内することにより、その弁体とバルブシート（弁座）とにより制御する流体の制御性を向上し、ケージの全周に均等な流通孔を設けることにより、流体を安定させてバルブ出口側に導くようにされている。

このような構成のものとして、例えば図２に示されるようなグローブバルブが知られている。このグローブバルブ１Ａは、バルブボディ２の中心線上で流体入口３側から出口４側との仕切壁５を貫通して設けられる流通路６に、同心円で環状の弁座７を備える弁座リング８が嵌合配置されており、この弁座リング８に対して弁体９が、前記中心線上に軸心線を合致させて上下動可能に設けられている。この弁体９は、前記弁座リング８を固定するように、その上部に同心で配置されるケージ３１の内側に嵌合固定されたガイドスリーブ３３で上下摺動可能に支持されており、図示されない弁軸を介して外部から操作され、弁体先端部９ａと弁座７との間隙を調整することで弁開度を設定できるようにされている。そして、前記ケージ３１には、その外周部において全周にわたり所要数の流通孔３２が放射状に設けられている。そのケージ３１における多数の流通孔３２は、弁座リング８に近い範囲で設けられ、弁体９が弁座７から離れて形成される弁体先端部９ａと弁座７との間に形成される流体の流動間隙から流出する流体が直ちに出口側に流動できる構造とされている。

このように構成されるグローブバルブ１Ａにあっては、通常、ケージ３１の周面に設ける流通孔３２について、弁のサイズに見合った通過面積を満足すれば充分とされることから、ケージ３１の上部まで流通孔３２を設けていない。しかしながら、このように構成されるバルブでは、開弁されて流通路６を通過してケージ３１の内部に流体が流れ込んだときに、ケージ３１内部の上方に流体の滞留部分（格子状に線を付した部分）が形成され、ちょうどケージ３１が釣鐘状となって、この内部に静圧部分が生じる。ところが、この静圧部分に流れ込む流体は後続の流体と入れ替わり難いので不安定になり、ケージ３１を振動させて騒音値が大きくなる原因であることが判明した。そのために、弁開度が特定の範囲になると特に騒音値が高まり、不快感を与えることになるという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、弁体をガイドするケージの内側に静圧部分が形成されないようにして、ケージが振動する原因を取除き、流体の流動に伴う騒音値の低減効果を得ることができるケージガイド型のグローブバルブを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるグローブバルブは、
弁体の外周を中空円筒状のケージによってガイドしてその弁体を昇降動させるケージガイド型のグローブバルブにおいて、
バルブボディの流体入口と流体出口とを結ぶ流通路に、上面内縁部を弁座とする弁座リングが嵌設され、前記弁座リングに対向して前記弁体が設けられ、前記ケージの上半部内側には前記弁体を上下摺動可能に支持するガイドスリーブが嵌合固着され、前記ケージの下半部が流通孔形成部とされてその周面に多数の流通孔が所要ピッチで等分配置されかつ多段に設けられ、前記流通孔形成部の内径が前記ガイドスリーブの内径よりも大きく形成されて前記弁体とガイドスリーブ下端と弁座リングとの間に環状空間部が形成され、前記流通孔が前記環状空間部の軸線方向全領域に設けられることによって、前記流通孔形成部内側に静圧発生空間が形成されないようにされていることを特徴とするものである。

本発明によれば、弁体とガイドスリーブ下端と弁座リングとの間に環状空間部が形成され、この環状空間部の軸線方向全領域に多数の流通孔が設けられることによって、前記流通孔形成部内側に静圧発生空間が形成されないようにされているので、ケージの内側に流体の静圧部分が生じず、流体がケージの内側で滞留することなく速やかに出口側流路に流動することになる。したがって、バルブの口径（サイズ）に関わりなく開弁時の流動を円滑に行えるので、ケージを振動させる要因を取除いて、振動による騒音値を著しく低減させることができる。

次に、本発明によるグローブバルブの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に本実施形態のグローブバルブの要部を表わす縦断面図が示されている。

このグローブバルブ１は、バルブボディ２の流体入口３から流体出口４の中間を仕切る仕切り壁５の中央に、流体入口３と流体出口４とを結ぶ軸線に直交して流通路６が形成され、この流通路６には上面内縁部を弁座７とする弁座リング８が嵌設されている。その弁座リング８に対して弁体９は、バルブボディ２中央上面に設けられる弁体挿入部１１からケージ１２をガイドとして挿入されており、図示省略した周知の弁体昇降駆動手段によって上下動するようにスピンドル１９と連結して設けられている。

前記ケージ１２は、バルブボディ２の弁体挿入部１１を閉じるとともに弁体９を操作する弁体昇降駆動手段が取付けられる蓋体１６と前記弁座リング８の鍔部８ａ上面とによって中央軸心と同心で支持固定されており、その下半部の周面には多数の流通孔１３が所要のピッチで等分配置されかつ多段に設けられている。また、このケージ１１の上半部内側にはガイドスリーブ１５が固着され、このガイドスリーブ１５によって前記弁体９が上下摺動可能に支持されている。

前記ケージの流通孔１３は、流体の通過面積を満足する数と孔径にて形成されるとともに、その多数の流通孔１３が設けられた部分１２ａはバルブボディ２の流体出口４に通じる空間部２０に対してほぼ全面で対応する範囲に設けられている。そして、その流通孔形成部分１２ａの内径を前記ガイドスリーブ１５の嵌合部分よりやや大きい直径に形成され、ガイドスリーブ１５の下端１５ａが前記流通孔１３の最上段に配された孔に近接する状態に位置付けられている。図中符号１７，１８はガスケットである。

このように構成される本実施形態のグローブバルブ１では、配管に組み込まれて流体を制御する際、流体入口３から流入した流体は弁座リング８の流通路６を通り、弁体９の開弁度に応じて弁座７と弁体先端部９ａとにより形成される間隙ｔを通って弁体９の周面とケージ１２の内面とによって形成される環状空間部２０に流入し、ケージ１２に設けられた多数の流通孔１３を通り抜けてバルブボディ２内の空間部から流体出口４を経て接続されている配管に送り出される。

こうしてバルブボディ２内を流動する流体は、弁体９の開度に応じてケージ１２内の環状空間部２０に流入しても、この環状空間部２０はケージ１２に設けられている多数の流通孔１３が多段（この実施形態では４段）に配されてその環状空間部２０の軸線方向に形成される全領域に配設されているので、内側で停滞することがなく、すべて送り出されることになるので静圧部分が発生しない。したがって、流体の滞留による不安定要素がなくなり、流動が円滑化することでケージ１２に振動を与えることが解消され、外部への騒音伝播が著しく低減されることになる。

そこで、前記図２によって示される構造の従来品のグローブバルブと本実施形態のグローブバルブとの騒音値について比較検証した。この検証を次の実施例によって示す。

検証に際して本実施形態のバルブの仕様は、
定格Ｃｖ値： ３６
バルブシート径： φ４５ｍｍ
弁体揚程： ２５ｍｍ
弁体ガイド径： φ４８ｍｍ
ケージ孔： ５２-φ１２ｍｍ ４段

従来品
定格Ｃｖ値： ３６
バルブシート径： φ４５ｍｍ
弁体揚程： ２５ｍｍ
弁体ガイド径： φ４８ｍｍ
ケージ孔： ２６-φ１２ｍｍ ２段

使用流体：圧縮空気
テスト装置としては、図３にテスト装置の配管図として示されるような配管系統に組み込んで実施した。テストに供したバルブは、自動制御弁とされ、弁構造については本実施形態（図１で表わす）と従来品（図２で表わす）とは前述のものである。なお、騒音の計測には、騒音測定の規定により弁の二次側フランジから１ｍ離れた位置で測定したものである。

テストによって得られたデータは、従来品によるデータを表１に、本実施形態によるデータを表２に、それぞれ示す。

このテストの結果から見て、従来品では、弁開度が４０％までは騒音値が人に異常音として認識されない範囲に留まっているが、弁開度５０％〜６０％の状態で最も高い値を示している。この騒音値の高い状態では、周波数が２２７５〜２４００Ｈｚ、騒音レベルが１２５〜１３６ｄＢであった（図４参照）。なお、弁開度７０％を超える状態になると流量も多くなり異音の発生状態もやや低下するので騒音値の計測は行っていない。

一方、本実施形態のバルブでは、計測された騒音値において従来品による値よりも低い値にとどまり、図４に計測された騒音レベルのグラフによって示されるように、騒音レベルが最大１１０ｄＢ程度に留まって異音を発する状態にはならないことが確認された。

このテスト結果によれば、前述のようにケージの内側に静圧の生じる部分を無くする構成としたことにより、ケージに対して流体圧が不規則に作用することがないので、従来のような振動の発生がなくなり、弁開度の変化によって弁から異音が発することを解消することができたのである。

以上の説明において、ケージとその弁体との間に形成される空間部に流体の滞留部分が形成されないようにする手段としてケージの流通孔を設ける領域を広げるものについて記載したが、このほかに、流通孔の配置箇所を広げることなく、流通孔面積を流動体の通過に充分な面積を確保して前記環状空間部の形成範囲が流通孔形成部、例えば２段に配置するとしてその孔の上限位置までガイドスリーブ端が達するようにしてもよく、こうするとバルブボディの高さ寸法を短くすることができ、軽量化を図ることができる。

本実施形態のグローブバルブの要部を表わす縦断面図 従来のケージガイド型グローブバルブの要部を表わす縦断面図 テスト装置の配管図 計測された騒音レベルのグラフ

符号の説明

１ グローブバルブ
２ バルブボディ
５ 仕切り壁
６ 流通路
７ 弁座
８ 弁座リング
９ 弁体
１２ ケージ
１３ 流通孔
１５ ガイドスリーブ
２０ 環状空間部

Claims (1)

1. 弁体の外周を中空円筒状のケージによってガイドしてその弁体を昇降動させるケージガイド型のグローブバルブにおいて、
   バルブボディの流体入口と流体出口とを結ぶ流通路に、上面内縁部を弁座とする弁座リングが嵌設され、前記弁座リングに対向して前記弁体が設けられ、前記ケージの上半部内側には前記弁体を上下摺動可能に支持するガイドスリーブが嵌合固着され、前記ケージの下半部が流通孔形成部とされてその周面に多数の流通孔が所要ピッチで等分配置されかつ多段に設けられ、前記流通孔形成部の内径が前記ガイドスリーブの内径よりも大きく形成されて前記弁体とガイドスリーブ下端と弁座リングとの間に環状空間部が形成され、前記流通孔が前記環状空間部の軸線方向全領域に設けられることによって、前記流通孔形成部内側に静圧発生空間が形成されないようにされていることを特徴とするグローブバルブ。

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