JP4245187B2 - Control valve - Google Patents

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本発明は、流体を流過させる配管の経路上に配設されるキャビテーションを防止するためのキャビテーションブレーカに関し、特にキャビテーションブレーカが、キャビテーション抑制性を有し且高差圧及び高流速下における流量制御性及び圧力制御性を有する偏心型バタフライ弁と、この偏心型バタフライ弁の下流直後位置に配設されるキャビテーション防止性を有するキャビテーション防止体とから構成される制御弁に関する。   The present invention relates to a cavitation breaker for preventing cavitation disposed on a path of piping through which a fluid flows, and in particular, the cavitation breaker has cavitation suppression and has a high differential pressure and high flow rate control. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control valve including an eccentric butterfly valve having high pressure and pressure controllability, and a cavitation preventing body having cavitation prevention arranged at a position immediately downstream of the eccentric butterfly valve.

流体を流動させる配管の経路上に配設される通常のバルブは、液相流体に使用した場合、該バルブの上流側と下流側との差圧が大きくなると、弁の下流側直後位置の圧力が低下し飽和蒸気圧以下になりやすく、そのためキャビテーションが発生しやすくなる。飽和蒸気圧以下になったベナコントラクタとも呼ばれる圧力低下点の下流域には、キャビテーションが発生し、キャビテーション気泡を発生させると共に弁の下流域でその気泡が崩壊して衝撃圧を発生させることによって騒音や振動を生じさせる上、バルブ本体内面や配管を損傷させることもある。この現象は、特に配管の経路上に配設されるバルブがバタフライ弁やボール弁の場合に、それらの弁を使用した際の圧力回復が大きいことなどもあって、より顕著に発生する。   When a normal valve arranged on a piping path for fluid flow is used as a liquid phase fluid, if the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the valve increases, the pressure immediately after the downstream side of the valve Tends to fall below the saturated vapor pressure, and cavitation is likely to occur. Cavitation occurs in the downstream area of the pressure drop point, also called the bena contractor, which is below the saturated vapor pressure, generating cavitation bubbles, and by collapsing the bubbles in the downstream area of the valve to generate impact pressure. In addition to causing noise and vibration, the inner surface of the valve body and piping may be damaged. This phenomenon occurs more conspicuously, especially when the valves arranged on the piping path are butterfly valves or ball valves, because the pressure recovery when these valves are used is large.

配管の経路上に配設されるバルブには様々なタイプのものが存在するが、一般に流量や圧力を制御する制御弁は、流下させる流体の流れに対して弁によって抵抗を加え、その流量や下流側の圧力を制御し得るように構成されている。流体が弁を通過する際には、弁部で縮流部が発生し、弁直後位置で最も収縮した縮流となることによって、その領域における流速が速くなり、その領域の圧力が低下する。これに加え、例えばバタフライ弁の場合には、弁体の下流側の面付近において渦流が発生し、この渦内部に低圧部が発生することが重なり、キャビテーションの発生しやすい状況ができてしまう。また、弁の上流側と下流側との差圧を大きくする程、即ち高差圧である程、圧力低下点の圧力低下量は大きくなり、キャビテーションの発生抑制や流量特性の制御がより一層困難になる。   There are various types of valves arranged on the piping path. Generally, control valves that control the flow rate and pressure add resistance to the flow of fluid to flow down, and the flow rate and pressure are controlled. The downstream pressure can be controlled. When the fluid passes through the valve, a contracted portion is generated at the valve portion, and the contracted flow contracted most immediately at the position immediately after the valve, thereby increasing the flow velocity in the region and reducing the pressure in the region. In addition to this, for example, in the case of a butterfly valve, a vortex flow is generated near the downstream surface of the valve body, and a low pressure portion is generated inside the vortex, so that a situation in which cavitation is likely to occur is created. In addition, the greater the pressure difference between the upstream side and downstream side of the valve, that is, the higher the differential pressure, the greater the pressure drop at the pressure drop point, making it more difficult to suppress the occurrence of cavitation and control the flow characteristics. become.

キャビテーションは、同一差圧であっても弁種や弁構造によってベナコントラクタにおける圧力低下量が異なり、圧力回復し難い弁の方がキャビテーションは発生し難くなることが知られている。圧力回復は、圧力回復係数と呼ばれる弁固有の値によって規定され、この値が大きい程キャビテーションが発生し難くなる。例えば、その値は、グローブ弁では約0.8、バタフライ弁では約0.65、ボール弁では約0.55であり、バタフライ弁やボール弁に比べ、グローブ弁はキャビテーションが発生し難い。   It is known that cavitation is less likely to occur in a valve that is less likely to recover pressure because the amount of pressure drop in the bena contractor differs depending on the valve type and valve structure even if the pressure difference is the same. Pressure recovery is defined by a valve-specific value called a pressure recovery coefficient, and cavitation is less likely to occur as this value increases. For example, the values are about 0.8 for the globe valve, about 0.65 for the butterfly valve, and about 0.55 for the ball valve, and the globe valve is less prone to cavitation than the butterfly or ball valve.

このようなことから従来、キャビテーションを抑制するのによく採られてきた手段は、圧力回復係数値の高い弁種を選択し、更にその弁種の中でもより高い制御性を得るために設計された圧力回復係数値の高い弁にするというものであった。この他、キャビテーションを抑制するための手段には、例えば、本出願人によって開示された特許文献1の技術が挙げられる。特許文献1の技術は、中心型バタフライ弁における弁体の表面の所定位置に複数のくし歯を設けることによって、流体を細かいジェット流に変え、弁体の下流側に発生するキャビテーションを分散すると共に、キャビテーションの成長を抑制するように構成されている。   For this reason, the means that have been used to suppress cavitation in the past have been designed to select a valve type with a high pressure recovery coefficient and to obtain higher controllability among the valve types. The valve had a high pressure recovery coefficient value. In addition, as a means for suppressing cavitation, for example, the technique of Patent Document 1 disclosed by the present applicant can be cited. In the technique of Patent Document 1, by providing a plurality of comb teeth at predetermined positions on the surface of the valve body in the central butterfly valve, the fluid is changed into a fine jet flow, and the cavitation generated on the downstream side of the valve body is dispersed. It is configured to suppress cavitation growth.

この他、キャビテーションの発生を抑制する手段としては、例えば、特許文献2に開示されているように、ボール弁と多孔板とを併設し、ボール弁での圧力損失に加えて多孔板での圧力損失を付加して圧力損失を分散させることによって、キャビテーションを抑制するというものがあった。特許文献2のバルブは、ボール弁の内部において、弁体の上流側と下流側の両側或いは何れか一方に流体を通過させ得る孔を複数貫穿してなる流体緩衝部を設けることによって耐キャビテーション特性を持たせたものである。   In addition, as a means for suppressing the occurrence of cavitation, for example, as disclosed in Patent Document 2, a ball valve and a porous plate are provided side by side, and in addition to the pressure loss at the ball valve, the pressure at the porous plate There is a technique of suppressing cavitation by adding pressure loss and dispersing pressure loss. The valve of Patent Document 2 is provided with a cavitation resistance characteristic by providing a fluid buffering portion formed by penetrating a plurality of holes through which fluid can pass on either or both of the upstream side and the downstream side of the valve body. It is something that has

他方、制御バルブは、その目的に流量制御があり、その流量制御性はバルブ固有の流量特性によっている。流量特性を表現する手段として弁前後の差圧が一定の時の弁開度に対する流量を%表示した固有流量特性があり、制御特性として代表的なものとしては、小さい弁開度領域で大きな流量の変化が現れるクイックオープン特性や、Cv値と弁開度とが正比例して変化するCvリニア特性、或いは、流量%と弁開度%とが対数比例して変化するイコールパーセンテージ特性などがあり、バルブの構造によって大きく異なる。例えば、通常の中心型バタフライ弁の場合には、弁開度60°以下でイコールパーセンテージ特性を示し、偏心型バタフライ弁では、弁の開き出し時には流量が一時的に多くなるクイックオープン特性が発現して制御可能な範囲が狭くなる傾向があるなどそれぞれ固有の特性があるため、使途に応じて適した特性を有する弁を選択する必要がある。固有流量特性とは、弁前後の差圧が一定とした場合の特性であるが、実際の配管ラインの場合は、渦巻きポンプの吐出圧と流量の関係や二次側の配管状況によって、弁前後の圧力および流量は変化する。このような実際の弁開度に対する流量を表した特性を実効流量特性という。その中でも弁の代表的特性を考える上で渦巻きポンプの特性を用いて代表的な実効流量特性(以下、単に実効流量特性という)を表す場合が多い。   On the other hand, the control valve has a flow control for its purpose, and the flow controllability depends on the flow characteristic specific to the valve. As a means of expressing the flow characteristics, there is an inherent flow characteristic that displays the flow rate relative to the valve opening as a percentage when the differential pressure before and after the valve is constant. A typical control characteristic is a large flow rate in a small valve opening region. There is a quick open characteristic in which the change of Cv appears, a Cv linear characteristic in which the Cv value and the valve opening degree change in direct proportion, or an equal percentage characteristic in which the flow rate% and the valve opening% change logarithmically. Varies greatly depending on the valve structure. For example, in the case of a normal center type butterfly valve, an equal percentage characteristic is exhibited at a valve opening of 60 ° or less, and an eccentric type butterfly valve exhibits a quick open characteristic in which the flow rate temporarily increases when the valve is opened. Therefore, there is a tendency that the controllable range tends to be narrow, and it is necessary to select a valve having a characteristic suitable for the intended use. Inherent flow characteristics are characteristics when the differential pressure before and after the valve is constant, but in the case of an actual piping line, depending on the relationship between the discharge pressure and flow rate of the centrifugal pump and the piping situation on the secondary side, The pressure and flow rate vary. Such a characteristic representing the flow rate with respect to the actual valve opening is referred to as an effective flow rate characteristic. Among them, when considering typical characteristics of the valve, typical effective flow characteristics (hereinafter simply referred to as effective flow characteristics) are often expressed using the characteristics of the centrifugal pump.

Cvリニア特性は、バルブの弁差圧を一定とする条件下において、弁開度%に対してその弁を通過する流体の流量%が正比例する性質であり、固有流量特性において直線的で、実効流量特性において上凸型の曲線的となる。弁開度%に対する流量%を考えた際には、弁開度が小さい範囲において流量が大きく変化してしまう反面、弁開度が大きい範囲においては流量の変化は穏やかで制御性が向上するという傾向がある。このため、Cvリニア特性に優れたバルブは、真のリニア性を必要とする場合、例えば、ダムや貯水池のようなレベル一定の大きなタンクの元弁としての使途に適する。その他、弁の抵抗に比べて配管抵抗が小さい場合に適している。   The Cv linear characteristic is a property in which the flow rate% of the fluid passing through the valve is directly proportional to the valve opening degree% under the condition that the valve differential pressure of the valve is constant. The flow rate characteristic is an upwardly convex curve. When considering the flow rate% relative to the valve opening degree%, the flow rate changes greatly in the range where the valve opening degree is small, but the change in flow rate is gentle and the controllability improves in the range where the valve opening degree is large. Tend. For this reason, when the valve | bulb excellent in Cv linear characteristic requires true linearity, it is suitable for the use as a main valve of a large tank with constant level like a dam or a reservoir, for example. In addition, it is suitable when the pipe resistance is smaller than the resistance of the valve.

これに対して、イコールパーセンテージ特性の固有流量特性は、弁開度の単位変化量に対する流量変化が、流量に対数比例する特性であり、下凸型に曲線的になるが、実効流量特性では、ほぼ正比例になる。広範な使用シーンにおいて比較的弁の制御性が良く、従来のバタフライ弁の多くは、イコールパーセンテージ特性に近い流量特性を示す。イコールパーセンテージ特性に優れたバルブは、一般に広範な使途に用いられ、配管系に大きな圧力変動が有る場合に適し、最大、最小の流量の間で差圧の変化が3:1以上の場合に適している。
特開昭57−157866号公報 特許昭61−256082号公報
On the other hand, the inherent flow rate characteristic of the equal percentage characteristic is a characteristic in which the flow rate change with respect to the unit change amount of the valve opening is logarithmically proportional to the flow rate, and becomes a downward convex curve, but in the effective flow rate characteristic, Almost directly proportional. The valve controllability is relatively good in a wide range of usage scenes, and many of the conventional butterfly valves exhibit a flow rate characteristic close to an equal percentage characteristic. Valves with excellent equal percentage characteristics are generally used for a wide range of applications, and are suitable when there is a large pressure fluctuation in the piping system, and when the differential pressure change between the maximum and minimum flow rates is 3: 1 or more. ing.
JP-A-57-157866 Japanese Patent No. 61-256082

特許文献1のキャビテーション抑制機能を持ったバタフライ弁によれば、弁開度が小さい領域においては、弁体表面に形成された複数のくし歯によって流体が細かいジェット流に分散することによってキャビテーションを抑制することができるものの、弁開度が大きな領域においては、くし歯の効果が軽減されるため、高差圧や高流速になった条件下ではキャビテーション抑制機能は不十分となるという問題があった。   According to the butterfly valve having a cavitation suppression function of Patent Document 1, in a region where the valve opening is small, cavitation is suppressed by dispersing the fluid into a fine jet flow by a plurality of comb teeth formed on the valve body surface. However, in the region where the valve opening is large, the effect of the comb teeth is reduced, so there is a problem that the cavitation suppression function becomes insufficient under conditions of high differential pressure and high flow velocity. .

また、特許文献2の流体緩衝部を有するバルブにおいては、そのキャビテーション抑制能力は、流体緩衝部の能力によって決まる。ところが、多孔板やオリフィス等の流体緩衝部を複数段設けたとしても、高差圧下においては、十分なキャビテーション抑制効果を得ることができないという問題があり、仮に、流体緩衝部を非常に多くの多段にした場合には設置部の大きさが非常に大きくなってしまうという副次的な問題が生じる。その上、弁としての良好な制御特性が得られる流量範囲が狭くなってしまうという問題もあった。つまり、上記説明のとおり、従来、高差圧下において流量や圧力を高精度に制御可能で且キャビテーションの発生を防止することができる制御弁は皆無であった。   Further, in the valve having the fluid buffer portion of Patent Document 2, the cavitation suppression capability is determined by the capability of the fluid buffer portion. However, even if a plurality of fluid buffer portions such as perforated plates and orifices are provided, there is a problem that a sufficient cavitation suppression effect cannot be obtained under a high differential pressure. In the case of multiple stages, there arises a secondary problem that the size of the installation portion becomes very large. In addition, there is a problem that the flow rate range in which good control characteristics as a valve can be obtained becomes narrow. In other words, as described above, there has been no control valve that can control the flow rate and pressure with high accuracy under high differential pressure and can prevent the occurrence of cavitation.

また、従来の中心型バタフライ弁は、弁開度60°以下の領域で比較的イコールパーセンテージ特性に優れるものの、高開度では制御性が悪化するという問題があり、偏心型バタフライ弁にあっては、低開度の弁開度領域では制御性が悪化するという問題があり、Cvリニア特性に優れた流量特性を示すバタフライ弁は無く、広範な制御性を得られるバタフライ弁は皆無であった。   In addition, the conventional center type butterfly valve is relatively excellent in the equal percentage characteristic in the region of the valve opening of 60 ° or less, but there is a problem that the controllability is deteriorated at a high opening degree. However, there is a problem that the controllability deteriorates in the low valve opening range, there is no butterfly valve that exhibits a flow rate characteristic excellent in Cv linear characteristics, and there is no butterfly valve that can obtain a wide range of controllability.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、どのような弁体であってもその弁体の下流直後位置に配設することでキャビテーションを抑制することが可能なコンパクトなキャビテーション抑制体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of suppressing cavitation even if any valve body is disposed at a position immediately downstream of the valve body. The purpose is to provide a body.

更に、本発明は、キャビテーション防止体の上流直前位置に配設する弁体を、流体解析を用いて、適宜の構造の弁体の適当な弁開度状態において該弁体の下流域に生じる負圧領域を分析し、負圧領域の大きさでキャビテーションが起こる傾向を判断して高度な制御性を有する弁体構造を導き出すことによって、弁体単体であってもキャビテーション抑制能力を有し、且、低開度から高開度に至る広範な弁開度において高精度に流量と圧力とを制御可能で、弁の中間開度における流量特性を使途によって選択できる弁体形状を作出すると共に、前記キャビテーション防止体と該弁体形状の弁体とを組み合わせることによって、シンプルでコンパクトでありながらより一層高度にキャビテーションを防止でき、高差圧及び高流速の条件下であっても高度な制御性を発揮する制御弁を提供せんとするものである。   Further, according to the present invention, the valve body disposed immediately upstream of the cavitation prevention body is negatively generated in the downstream region of the valve body in an appropriate valve opening state of the valve body having an appropriate structure by using fluid analysis. Analyzing the pressure region, determining the tendency of cavitation to occur depending on the size of the negative pressure region, and deriving a valve body structure having a high degree of controllability, so that even a single valve body has cavitation suppression capability, and In addition, the flow rate and pressure can be controlled with high accuracy in a wide range of valve openings from low to high, and the valve body shape can be selected depending on the use of the flow characteristics at the intermediate opening of the valve. By combining the cavitation prevention body and the valve body shaped valve body, the cavitation can be prevented to a higher degree while being simple and compact, under the conditions of high differential pressure and high flow velocity. It is to St. provide a control valve that exhibits a high degree of controllability.

上記課題を解決するために本発明の制御弁において採った手段は、流体を流過させる配管の経路上に配設される略円筒状の弁本体と、弁本体内に配置され流路の開閉をする弁体とを備え、弁体が着座する弁座が弁軸中心に対して流体の流れ方向に偏心した位置にあり、弁軸の中心が流体の流下方向に対して垂直な方向と、流体の流下方向における下流側とに偏心した二重偏心位置にある制御弁において、弁体の上流側の面におけるノズル側のエッジ部周辺に、上流側に向かって丘状に隆起した上流ノズル側隆起部を形成し、該隆起部からオリフィス側のエッジ部に向かう上流側の面を平坦な面に形成し、且、弁体のノズル側の下流側の面、弁軸を中心に、弁座と弁体弁座とが当接するシール面に対して上流方向に5゜乃至20゜傾斜する傾斜面にすると共に、弁体のオリフィス側のエッジ部ノズル側のエッジ部に比べて径方向外向きに膨出させ、弁体が小開度で開いた場合でも弁本体内部との隙間が小さく保たれ、流量を制限し、小開度からも微妙な制御が可能なイコールパーセンテージ特性を実現することができるようにしたことを特徴とする。

In order to solve the above problems, the control valve according to the present invention employs a substantially cylindrical valve body disposed on a piping path through which a fluid flows, and an opening / closing of a flow path disposed in the valve body. And a valve seat on which the valve body is seated is in a position eccentric to the fluid flow direction with respect to the valve shaft center, and the center of the valve shaft is perpendicular to the fluid flow direction; In the control valve in the double eccentric position that is eccentric to the downstream side in the fluid flow direction, the upstream nozzle side that protrudes in a hill shape toward the upstream side around the nozzle edge on the upstream surface of the valve element the ridges are formed, to form the the raised portions on a flat surface on the upstream side of the surface facing the edge portion of the orifice side,且, the downstream surface of the nozzle side of the valve body, around the valve shaft, the valve inclination which the seat and the valve element valve seat is inclined 5 ° to 20 ° in the upstream direction with respect to the contact with the sealing surface While the surface, the edge portion of the orifice side of the valve body is bulged radially outwardly than the edge portion of the nozzle side, small gap between the valve body interior even when the valve body is opened by a small opening degree It is characterized in that it is possible to realize an equal percentage characteristic that is maintained, restricts the flow rate, and allows fine control even from a small opening .

弁体の全開状態における下流直後位置に、所定の深さの孔を等ピッチで複数形成した複数枚の多孔プレートを、流体の流下方向とほぼ並行に適宜の間隔を存して配置したキャビテーション防止体を配設し、多孔プレートの各孔より流体に過流を生成させて、流体をおだやかに且均等に減圧させることにより、低差圧から高差圧下でキャビテーションの発生を防止するようにしたことを特徴とする。   Cavitation prevention by arranging a plurality of perforated plates with a plurality of holes with a predetermined depth at equal pitches in the fully open state of the valve body at appropriate intervals in parallel with the fluid flow direction. The body is arranged to generate an overflow from each hole of the perforated plate, and the fluid is gently and evenly decompressed to prevent the occurrence of cavitation from low to high differential pressure. It is characterized by that.

複数の多孔プレートに形成される孔が、多孔プレートの表裏面からそれぞれ所定の深さの窪み状に形成されていることを特徴とする。   The holes formed in the plurality of perforated plates are each formed in a recess shape having a predetermined depth from the front and back surfaces of the perforated plate.

複数の多孔プレートに形成される孔が、多孔プレートの表裏を貫通して形成されていることを特徴とする。   The holes formed in the plurality of perforated plates are formed so as to penetrate the front and back of the perforated plate.

キャビテーション防止体が、弁体の下流直後位置において、着脱可能に配設されていることを特徴とする。   The cavitation prevention body is detachably disposed at a position immediately downstream of the valve body.

本発明は、キャビテーション防止体を、所定の深さの孔を等ピッチで複数形成してなる複数枚の多孔プレートを互いに適宜の間隔を存して、流下する流体の流れにほぼ平行になるように流路上に配設して構成したことによって、該流体が該多孔プレート間を通過する際に、各多孔プレートに形成された流下方向に対して垂直な方向の各孔が該流体の渦流の抵抗になり、該渦流の運動エネルギを熱エネルギに変換し、該流体を穏やかに且均等に減圧することができ、コンパクトで低コストでありながら、既設の弁に設置することも可能で、弁体の下流直後に配設するだけで、低差圧乃至高差圧下においてキャビテーションの発生を防止することができるという効果がある。   According to the present invention, a plurality of perforated plates formed by forming a plurality of holes having a predetermined depth at an equal pitch so that the cavitation prevention body is substantially parallel to the flow of fluid flowing down at an appropriate interval. When the fluid passes between the perforated plates, each hole in the direction perpendicular to the flow-down direction formed in each perforated plate causes the vortex of the fluid to flow. It becomes resistance, converts the kinetic energy of the vortex flow into thermal energy, can gently and evenly depressurize the fluid, and can be installed on an existing valve while being compact and low cost. There is an effect that cavitation can be prevented from occurring under a low differential pressure or a high differential pressure simply by disposing it immediately after the body.

また、本発明の制御弁は、上流側に本発明の弁体を、その下流直後位置に本発明のキャビテーション防止体を配設し、このキャビテーション防止体の上流直前位置に配設する弁体を、流体解析を用いて、適宜の構造の弁体の適当な弁開度状態において該弁体の下流域に生じる負圧領域を分析し、負圧領域の大きさでキャビテーションが起こる傾向を判断して高度な制御性を有する弁体構造を導き出すことによって、弁体単体であってもキャビテーション抑制能力を有し、且、低開度から高開度に至る広範な弁開度において高精度に流量と圧力とを制御可能で、弁の中間開度における流量特性を使途によって選択できる弁体形状を作出すると共に、該キャビテーション防止体と該弁体形状の弁体とを組み合わせることによって、シンプルでコンパクトでありながらより一層高度にキャビテーションを防止でき、高差圧及び高流速の条件下であっても高度な制御性を発揮することが可能になるという効果がある。   Further, the control valve of the present invention includes the valve body of the present invention on the upstream side, the cavitation prevention body of the present invention on the position immediately downstream thereof, and the valve body disposed on the position immediately upstream of the cavitation prevention body. Using a fluid analysis, analyze the negative pressure region generated in the downstream region of the valve body in an appropriate valve opening state of an appropriate structure, and determine the tendency of cavitation to occur in the size of the negative pressure region. By deriving a valve body structure with high controllability, even a single valve body has the ability to suppress cavitation, and the flow rate is highly accurate over a wide range of valve openings from low to high. By creating a valve body shape that can control the flow characteristics at the intermediate opening of the valve, and by combining the cavitation prevention body and the valve body of the valve body shape, Prevents cavitation more sophisticated, yet extract, there is an effect that it becomes possible to exert a high differential pressure and high flow rate conditions at a high degree of controllability also show.

この発明の実施の形態を、以下に詳細に説明する。この発明の制御弁は、流体を流過させる配管の経路上に配設される、高差圧及び高流速下においてもキャビテーションを防止しつつも流量制御性や圧力制御性を発揮し得るキャビテーション防止構造を有するバタフライ弁であって、弁本体の内部には弁体と、キャビテーションを防止するためのキャビテーション防止体とを併設したことを特徴とするものである。尚、ここで、バタフライ弁の構造は特に限定されないが、好ましくは、制御性の良好な弁体やキャビテーション抑制能力を有する弁体を選択することが好ましい。   Embodiments of the present invention will be described in detail below. The control valve according to the present invention is arranged on a piping path for allowing fluid to flow, and prevents cavitation even under high differential pressure and high flow velocity, and can exhibit flow rate controllability and pressure controllability while preventing cavitation. A butterfly valve having a structure is characterized in that a valve body and a cavitation prevention body for preventing cavitation are provided inside the valve body. Here, the structure of the butterfly valve is not particularly limited, but it is preferable to select a valve body having good controllability and a valve body having cavitation suppression capability.

弁本体は、その内部に流体を流過させることができる流路が形成される円筒状をなす。この弁本体の内部の上流側位置には、該内部の開閉を可能とするように弁棒によって回転可能に軸支される弁体を有する。弁体の全開状態における下流直後位置には、キャビテーションを防止するためのキャビテーション防止体が配設される。   The valve body has a cylindrical shape in which a flow path through which a fluid can flow is formed. The valve body has a valve body that is rotatably supported by a valve rod at an upstream position inside the valve body so that the valve body can be opened and closed. A cavitation prevention body for preventing cavitation is disposed at a position immediately downstream of the valve body in the fully opened state.

キャビテーション防止体は、所定の深さの孔を等ピッチ、好ましくは、多孔プレートに設けられる各孔の孔径をdとするとき、1.5d以上4d以下として複数形成してなる複数枚の多孔プレートを互いに適宜の間隔を存して、該弁本体内を流下する流体の流れにほぼ平行になるように、弁体の下流直後位置に配設してなる。多孔プレート同士の各間隔は、多孔プレートに設けられる各孔の孔径をdとするとき、1d以上3d以下に設定することが好ましい。またこのとき、多孔プレートは、流体の流下方向における長さを20d以上100d以下に設定することが好ましい。   The cavitation prevention body has a plurality of perforated plates formed with a plurality of holes having a predetermined depth of 1.5 d or more and 4 d or less, where d is a hole diameter of each hole provided in the perforated plate, and d is a hole diameter. Are arranged at a position immediately downstream of the valve body so as to be substantially parallel to the flow of fluid flowing down in the valve body with an appropriate interval therebetween. The intervals between the perforated plates are preferably set to 1d or more and 3d or less, where d is the diameter of each hole provided in the perforated plate. At this time, it is preferable that the perforated plate has a length in the fluid flow direction of 20d to 100d.

また、多孔プレートに形成される孔は、該多孔プレートの表裏面に亘って貫通したものであってもよく、或いは、多孔プレートの板面から適当な深さで窪ませて形成したものであってもよい。更に、多孔プレートは必ずしも平板状でなければならないというものではなく、例えば、多孔板の適当な部位が略垂直な方向に曲がったものであってもよい。   The holes formed in the perforated plate may penetrate through the front and back surfaces of the perforated plate, or may be formed by being recessed at an appropriate depth from the plate surface of the perforated plate. May be. Furthermore, the perforated plate does not necessarily have to be flat, and for example, a suitable part of the perforated plate may be bent in a substantially vertical direction.

以上のように構成される多孔プレートを有してなるキャビテーション防止体は、配管の呼び径をDとするとき、弁体の全開状態における該弁体の最も下流に位置する部位から該キャビテーション防止体の上流側端部までの間隔が1D以内となるように配設することが好ましく、この範囲を超えるとキャビテーションの防止効果や騒音の低減効果が低下する。また、弁本体と弁体とを有する弁は、該弁体の下流直後位置に、キャビテーション防止体を着脱可能に配設し得るように構成することが可能であり、この場合、メンテナンスが容易になる上、キャビテーション防止体のみの交換が可能となる。   The cavitation prevention body having the perforated plate configured as described above is such that when the nominal diameter of the pipe is D, the cavitation prevention body starts from the most downstream portion of the valve body in the fully opened state of the valve body. It is preferable to arrange so that the distance to the upstream side end portion is within 1D, and if this range is exceeded, the effect of preventing cavitation and the effect of reducing noise are reduced. Further, a valve having a valve body and a valve body can be configured such that a cavitation prevention body can be detachably disposed immediately downstream of the valve body. In this case, maintenance is easy. In addition, it is possible to replace only the cavitation prevention body.

以上の説明のように、キャビテーション防止体を構成した制御弁においては、流体が多孔プレート間を通過する際には、各多孔プレートに形成された流下方向に対して垂直な方向の各孔が該流体の渦流の抵抗になり、該渦流の運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、該流体を穏やかに且均等に減圧させることによって、低差圧乃至高差圧下においてキャビテーションの発生を防止するように構成される。   As described above, in the control valve that constitutes the cavitation prevention body, when the fluid passes between the perforated plates, each hole formed in each perforated plate in a direction perpendicular to the flow-down direction is the perforated plate. Constructed to prevent the occurrence of cavitation under low to high differential pressure by becoming the resistance of the fluid vortex, converting the kinetic energy of the vortex into thermal energy, and reducing the fluid gently and evenly Is done.

本発明の実施例を、以下に添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例の制御弁(1)は、流体(F)を流過させる配管の経路上に配設される、高差圧及び高流速下においてもキャビテーションを防止しつつも高い流量制御性や圧力制御性を発揮し得るキャビテーション防止構造を有する偏心型バタフライ弁であって、弁本体(2)の内部にキャビテーション抑制能力を有する弁体(3)と、キャビテーションを防止するためのキャビテーション防止体(4)とを併設したことを特徴とするものである。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The control valve (1) of this embodiment is arranged on the piping path through which the fluid (F) flows, and has high flow controllability and pressure while preventing cavitation even under high differential pressure and high flow velocity. An eccentric butterfly valve having an anti-cavitation structure capable of exerting controllability, wherein the valve body (3) has a cavitation-inhibiting ability inside the valve body (2), and an anti-cavitation body for preventing cavitation (4 ).

図1に示すように、制御弁(1)は、略円筒状の弁本体(2)と、この弁本体(2)の内部上流側位置に、該内部の開閉を可能とするように、弁体ボス部(301)に挿通される弁棒(5)によって回転可能に軸支される弁体(3)と、該弁体(3)の開閉軌跡に干渉しない下流直後位置に配設されるキャビテーションを防止するためのキャビテーション防止体(4)とを備える。   As shown in FIG. 1, the control valve (1) includes a substantially cylindrical valve body (2) and a valve body (2) at a position upstream of the valve body (2) so that the valve can be opened and closed. A valve body (3) rotatably supported by a valve rod (5) inserted through the body boss portion (301) and a downstream immediately downstream position that does not interfere with the opening / closing locus of the valve body (3) A cavitation prevention body (4) for preventing cavitation.

図1及び3を参照して、弁本体(2)は、円筒形状の流路を貫設してなり、弁本体(2)の上流側開口部にはゴム等の弾性密封材からなるシートリング(203)が取り外し可能に装着され、流路(204)の実質的な径を設定しつつ、弁体(3)周縁の弁体弁座(302)が当接して流路(204)を閉塞し得る弁座(205)をなしている。シートリング(203)は、弁本体(2)の流路の上流側の開口部に環状をなすシートリング固定体(206)によって着脱可能に固定される。尚、本実施例の制御弁(1)は、流量や圧力の制御を目的としているため、弁座(205)径は配管呼び径より小さく設定するのが好ましく、弁座(205)径の大きさは配管呼び径の80%程度とするのが最適である。   1 and 3, the valve body (2) is formed by penetrating a cylindrical channel, and the upstream side opening of the valve body (2) is a seat ring made of an elastic sealing material such as rubber. (203) is detachably mounted, and the valve body valve seat (302) at the periphery of the valve body (3) contacts and closes the flow path (204) while setting the substantial diameter of the flow path (204). It has a seat (205) that can be used. The seat ring (203) is detachably fixed by an annular seat ring fixing body (206) in an opening on the upstream side of the flow path of the valve body (2). Since the control valve (1) of this embodiment is intended for control of flow rate and pressure, the valve seat (205) diameter is preferably set smaller than the nominal pipe diameter, and the valve seat (205) diameter is large. It is optimal that the length is about 80% of the nominal diameter of the pipe.

弁本体(2)は、上流側外周面から直径方向外方に弁棒軸支部(213)(215)が延出している。一方の弁棒軸支部(213)の半径方向外側の上端には、弁棒(5)の軸方向に直交する平面を有し、弁棒(5)を駆動するアクチュエータ等を取り付けるための取付板部(208)が形成される。   In the valve main body (2), valve stem shaft support portions (213) and (215) extend outward in the diameter direction from the upstream outer peripheral surface. A mounting plate for attaching an actuator or the like for driving the valve stem (5) at the upper end in the radial direction of one of the valve stem support portions (213) having a plane perpendicular to the axial direction of the valve stem (5). A portion (208) is formed.

弁本体(2)内部は、全閉位置の弁体(3)のノズル側の背面位置から弁棒(5)のほぼ中心位置にかけて下流側に向かって内径が拡大して流路(204)が拡開し、該弁棒(5)のほぼ中心位置から弁体(3)の半径程の下流位置までほぼ一定の内径に形成される。更に、弁本体(2)内部の流路(204)は、この下流位置から、弁棒(5)の中心から弁体(3)の外周縁までの相当距離の該弁棒(5)中心位置からの下流位置までにかけて、穏やかに内径が縮小して流路(204)が窄まるように形成される。そして、弁本体(2)内部は、弁棒(5)の中心から弁体(3)の外周縁までの相当距離の該弁棒(5)中心位置からの下流位置から、弁本体(2)の下流側端部までにかけて、内径が一定に形成され、キャビテーション防止体(4)を着脱可能に装着するためのキャビテーション防止体装着空間(210)が形成される。尚、弁本体(2)内部の弁体(3)の全閉位置におけるオリフィス側の弁体(3)の下流直後部位には、半径方向内側に凸設した逆転防止部(211)が形成され、弁体(3)の逆転を防止するようになっている。   Inside the valve body (2), the inner diameter increases toward the downstream side from the back side position on the nozzle side of the valve body (3) in the fully closed position to the center position of the valve rod (5), and the flow path (204) is formed. The valve rod (5) is formed to have a substantially constant inner diameter from a substantially central position of the valve stem (5) to a downstream position about the radius of the valve body (3). Furthermore, the flow path (204) inside the valve body (2) is located at the central position of the valve stem (5) from the downstream position to the valve rod (5) from the center to the outer periphery of the valve body (3). From the first to the downstream position, the inner diameter is gently reduced and the flow path (204) is narrowed. Then, the inside of the valve body (2) is from a downstream position from the center position of the valve stem (5) at a considerable distance from the center of the valve stem (5) to the outer peripheral edge of the valve body (3). The cavitation prevention body mounting space (210) for detachably mounting the cavitation prevention body (4) is formed up to the downstream end portion. An anti-reverse portion (211) projecting radially inward is formed at a position immediately downstream of the valve body (3) on the orifice side at the fully closed position of the valve body (3) inside the valve body (2). The reverse rotation of the valve body (3) is prevented.

弁本体(2)の内部の下流側領域に形成されるキャビテーション防止体装着空間(210)には、該キャビテーション防止体装着空間(210)の内径とほぼ同等の外径を有する外形が略円筒状をなすキャビテーション防止体(4)が、弁本体(2)の下流側から挿着され、その下流側端面から固定用螺子(212)で弁本体(2)に対して固着される。   In the cavitation prevention body mounting space (210) formed in the downstream region inside the valve body (2), the outer shape having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the cavitation prevention body mounting space (210) is substantially cylindrical. The cavitation prevention body (4) is inserted from the downstream side of the valve main body (2), and is fixed to the valve main body (2) from the downstream end face thereof with a fixing screw (212).

図1及び4乃至6を参照して、キャビテーション防止体(4)は、キャビテーション防止体装着空間(210)の内径とほぼ同等の外径を有し、且、所定の長さを有する円筒状をなす円筒形枠体(401)と、この円筒形枠体(401)の内部に互いに平行に多数配設される多孔プレート(402)とからなっている。多孔プレート(402)は、板面方向に多数の孔(403)を貫穿して成る金属製のパンチングプレートを、高さ方向に向かって昇降する階段状に適宜に折り曲げて構成されるものである。   1 and 4 to 6, the cavitation prevention body (4) has a cylindrical shape having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the cavitation prevention body mounting space (210) and having a predetermined length. A cylindrical frame (401) is formed, and a plurality of perforated plates (402) disposed in parallel with each other inside the cylindrical frame (401). The perforated plate (402) is configured by appropriately bending a metal punching plate formed by penetrating a large number of holes (403) in the plate surface direction into a stepped shape that moves up and down in the height direction. .

各多孔プレート(402)をなすパンチングプレートは、適宜のサイズ、例えば厚さ1.5mm、幅84mmで、適当な長さの金属板に、直径3mmの貫通孔(403)を縦方向には5mmピッチで、横方向には互いに60°ずらして5mmピッチで多数穿孔してなる。各多孔プレート(402)の適宜に折り曲げてなる階段状の部分は、パンチングプレートを高さ方向部分は30mmピッチに、水平方向部分は5mmピッチに折り曲げて形成される。尚、多孔プレート(402)は、パンチングプレートに穿設する孔(403)の孔径をdとするとき、流体(F)の流下方向における長さを20d以上100d以下に設定することが好ましい。また、このとき、孔(403)同士のピッチは1.5d乃至4d程度にすることが好ましく、多孔プレート(402)同士の間隔は、制御の目標値によって適宜の値に設定することができるが、d乃至3dに設定することが適切であり、この範囲を超えると制御特性が低下する。   The punching plate forming each porous plate (402) has an appropriate size, for example, a thickness of 1.5 mm, a width of 84 mm, and a metal plate having an appropriate length, and a through hole (403) having a diameter of 3 mm is 5 mm in the vertical direction. A large number of holes are perforated at a pitch of 5 mm with a pitch of 60 ° in the lateral direction. The stepped portion formed by appropriately folding each porous plate (402) is formed by bending the punching plate at a height portion of 30 mm and the horizontal portion at a pitch of 5 mm. In the perforated plate (402), when the hole diameter of the hole (403) drilled in the punching plate is d, the length of the fluid (F) in the flow-down direction is preferably set to 20d to 100d. At this time, the pitch between the holes (403) is preferably about 1.5d to 4d, and the interval between the perforated plates (402) can be set to an appropriate value depending on the control target value. , D to 3d are appropriate, and if this range is exceeded, the control characteristics deteriorate.

このように階段状に形成した各多孔プレート(402)は、円筒形枠体(401)の水平な直径方向に対して、互いに平行に重ねたとき、それらの上下方向の形状が該円筒形枠体(401)の内径に一致するように形成される。キャビテーション防止体(4)は、上記説明の如くに互いに平行に重ねて構成した複数の多孔プレート(402)を円筒形枠体(401)内に収容し、各多孔プレート(402)が弁本体(2)内を流過する流体(F)の流れにほぼ平行となるように構成される。   When the perforated plates (402) thus formed in a staircase shape are stacked in parallel with each other with respect to the horizontal diameter direction of the cylindrical frame (401), the shape in the vertical direction thereof is the cylindrical frame. It is formed to match the inner diameter of the body (401). The cavitation prevention body (4) accommodates a plurality of perforated plates (402) arranged in parallel with each other as described above in a cylindrical frame (401), and each perforated plate (402) is a valve main body (402). 2) It is comprised so that it may become substantially parallel to the flow of the fluid (F) which flows through the inside.

キャビテーション防止体(4)は、全開時における弁体(3)に干渉しない位置における該弁体(3)の下流直後位置に、好ましくは、配管の呼び径の大きさをDとするとき、全開時における弁体(3)の下流側端部の直後位置から距離1Dまでの範囲内にキャビテーション防止体(4)の上流側の端部が位置するように、弁本体(2)内に形成されるキャビテーション防止体装着空間(210)を設定すると共に、キャビテーション防止体(4)をこのキャビテーション防止体装着空間(210)の内部に装着する。   The cavitation prevention body (4) should be fully open at a position immediately downstream of the valve body (3) at a position where it does not interfere with the valve body (3) when fully opened, preferably when the nominal diameter of the pipe is D. The valve body (2) is formed in the valve body (2) so that the upstream end of the cavitation prevention body (4) is located within the range from the position immediately after the downstream end of the valve body (3) to the distance 1D. The cavitation prevention body mounting space (210) is set, and the cavitation prevention body (4) is mounted inside the cavitation prevention body mounting space (210).

上記説明したように構成されるキャビテーション防止体(4)によれば、弁本体(2)内を流過する流体(F)が、円筒形枠体(401)内に配設された多孔プレート(402)間を通過する際に、各多孔プレート(402)に形成された流下方向に対して垂直な方向の各貫通孔(403)が該流体(F)の渦流の抵抗になり、該渦流の運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、流体(F)を穏やかに且均等に減圧させることによって、低差圧乃至高差圧下においてキャビテーションの発生を防止することができる。   According to the anti-cavitation body (4) configured as described above, the perforated plate (F) flowing through the valve body (2) is disposed in the cylindrical frame (401). 402), each through hole (403) formed in each perforated plate (402) in a direction perpendicular to the flow-down direction becomes resistance of the vortex of the fluid (F), and By converting kinetic energy into heat energy and reducing the pressure of the fluid (F) gently and evenly, the occurrence of cavitation can be prevented under low or high differential pressure.

図7乃至11を参照して、以上説明のように構成されるキャビテーション防止体(4)によるキャビテーション防止効果を、流体解析モデルのシミュレーションの結果を用いて示す。ただし、ここで用いた流体解析モデルとしてのキャビテーション防止体(40)は、孔径dの孔(43)を多数貫穿してなる多孔プレート(42)を備えたキャビテーション防止体(40)の中央部の縦断面の斜視状態を表した図7及び、図7のキャビテーション防止体(40)の適当な部位の横断面を表した図8に示すものである。即ち、このモデルのキャビテーション防止体(40)は、長さ30dの円筒形枠体(41)内に、その内径を高さ方向に四等分し互いに適宜の間隔を存して形成される三枚の水平板(44a)(44b)(44c)を有し、それら水平板(44a)(44b)(44c)で画成された円筒形枠体(41)内部の各段の空間内には、奥行き30dで適宜の高さに設定される孔径dの貫通孔(43)が1.2dピッチで多数穿設されてなる多数の多孔プレート(42)が、互いに1.2d間隔で平行に配設されて構成される。   With reference to FIGS. 7 to 11, the cavitation prevention effect of the cavitation prevention body (4) configured as described above will be described using the simulation results of the fluid analysis model. However, the cavitation prevention body (40) as a fluid analysis model used here is a central portion of the cavitation prevention body (40) provided with a perforated plate (42) formed by penetrating a large number of holes (43) having a hole diameter d. FIG. 7 shows a perspective view of a longitudinal section, and FIG. 8 shows a transverse section of an appropriate portion of the cavitation prevention body (40) of FIG. In other words, the cavitation prevention body (40) of this model is formed in a cylindrical frame (41) having a length of 30d, and the inner diameter is divided into four equal parts in the height direction and spaced apart from each other. There are two horizontal plates (44a) (44b) (44c), and in the space of each step inside the cylindrical frame (41) defined by these horizontal plates (44a) (44b) (44c) A plurality of perforated plates (42) each having a through hole (43) having a depth of 30d and an appropriate height set to a height of d at a pitch of 1.2d are arranged in parallel at intervals of 1.2d. Is configured.

図9は、このように設定したキャビテーション防止体(40)の内部に、適当な量の流体(F)を適当な流速及び圧力で通過させ、その際の圧力分布を解析した結果を示すものである。図9に示すように、各多孔プレート(42)間を流過する流体(F)には、減圧領域が見られるものの、各多孔プレート(42)に形成した多数の孔(43)の各孔(43)内の領域は、等圧になっている。   FIG. 9 shows the result of analyzing the pressure distribution at the time when an appropriate amount of fluid (F) is allowed to pass through the anti-cavitation body (40) set as described above at an appropriate flow velocity and pressure. is there. As shown in FIG. 9, the fluid (F) flowing between the perforated plates (42) has a reduced pressure region, but each of the many holes (43) formed in each perforated plate (42). The region in (43) is at equal pressure.

これは、図10に示すように、多孔プレート(42)の表裏面を流過する流体(F)の渦流が孔(43)内領域で干渉によって相殺されるか、孔が抵抗になって、運動エネルギーがなくなるということが確認された。   This is because, as shown in FIG. 10, the vortex of the fluid (F) flowing through the front and back surfaces of the perforated plate (42) is canceled by interference in the region in the hole (43), or the hole becomes a resistance, It was confirmed that kinetic energy was lost.

また、多孔プレート(42)に形成した多数の孔(43)による流体(F)の圧力の穏やかな減圧効果を確認するための、上記モデルのキャビテーション防止体(40)の孔(43)を全て無くし、多孔プレート(42)を単なるプレート(45)にしたキャビテーション抑制体(46)を設定し、キャビテーション防止体(40)との比較シミュレーションを行なった。その結果を図11に示す。図11(A)は、孔無しプレート(45)のキャビテーション抑制体(46)のシミュレーション結果を示したものであり、図11(B)は、多数の孔(43)を形成した多孔プレート(42)のキャビテーション防止体(40)のシミュレーション結果を示したものである。   In addition, all the holes (43) of the anti-cavitation body (40) of the above model are used to confirm the gentle pressure reduction effect of the fluid (F) pressure by the numerous holes (43) formed in the perforated plate (42). The cavitation suppression body (46) in which the perforated plate (42) is simply a plate (45) was set, and a simulation for comparison with the cavitation prevention body (40) was performed. The result is shown in FIG. FIG. 11 (A) shows the simulation result of the cavitation suppressing body (46) of the holeless plate (45), and FIG. 11 (B) shows the porous plate (42) in which a large number of holes (43) are formed. ) Shows a simulation result of the anti-cavitation body (40).

図11(A)及び(B)の比較から明らかなとおり、(A)のキャビテーション抑制体(46)では、流体(F)の流れ方向におけるキャビテーション抑制体(46)の中央部付近が広い範囲で強度に減圧され、そこから下流側端部に亘る広い範囲に減圧領域が形成され、下流側端部直後に再び強い減圧領域が発生している。これに対して、(B)のキャビテーション防止体(40)では、下流側端部付近の狭い領域で、比較的弱い減圧領域が発生するものの(A)のキャビテーション抑制体(46)に比べ、著しく減圧度合いが小さいことが確認された。尚、図9及び11では、流体の色の濃い部分程、強く減圧されていることを示している。   As is clear from the comparison between FIGS. 11 (A) and 11 (B), in the cavitation suppression body (46) of (A), the central portion of the cavitation suppression body (46) in the flow direction of the fluid (F) has a wide range. The pressure is reduced in pressure, and a reduced pressure region is formed in a wide range extending from the downstream end to a strong reduced pressure region immediately after the downstream end. On the other hand, in the cavitation prevention body (40) of (B), although a relatively weak decompression region is generated in a narrow region near the downstream end, it is remarkably different from the cavitation suppression body (46) of (A). It was confirmed that the degree of decompression was small. 9 and 11 show that the darker the fluid color is, the stronger the pressure is reduced.

以上の結果から、流体(F)は、キャビテーション防止体(4)内を流体(F)が流過する際、互いに適当な間隔を存して平行に配設された多数の多孔プレート(402)に形成された多数の孔(403)の各孔(403)において、互いに対向する渦流が干渉によって相殺するか、孔の抵抗により渦の運動エネルギーが熱に変換されることで、キャビテーション防止体(4)内を流過する流体(F)が下流に向かって徐々に減圧され、キャビテーションが抑制乃至防止されるということが理解される。   From the above results, when the fluid (F) flows through the cavitation prevention body (4), the fluid (F) has a number of perforated plates (402) arranged in parallel at appropriate intervals. In each of the holes (403) of the large number of holes (403) formed in the cavitation preventive body (403), the vortex flows facing each other cancel each other out due to interference or the kinetic energy of the vortex is converted into heat by the resistance of the holes. 4) It is understood that the fluid (F) flowing through the inside is gradually depressurized toward the downstream, and cavitation is suppressed or prevented.

尚、多孔プレート(402)の形状は、図12(A)乃至(F)に示すように様々な形態に構成することが可能である。例えば、図12(A)や(B)に示すように、所定の厚さのプレート(402a)(402b)に、その表裏に貫通した円孔(403a)(403b)を等ピッチで多数形成して構成してもよい。或いは、図12(C)に示すように、プレート(402c)の表裏側からそれぞれ凹設した孔(403c)を穿設してもよく、この場合、孔(403c)の穿設位置は、表裏面で必ずしも一致していなくてもよく、例えば、(D)や(F)のように表裏面に形成される孔(403d)(403f)の位置を互い違いにずらして穿設してもよい。また、孔(403c)の形状は、円孔に限らず、例えば、(D)や(E)、(F)に示すように、錐形や半円形状であってもよい。また、(B)に示すように、プレート(402b)の適当な部位を流体(F)の流下方向に対して略垂直な方向に曲がった段部を形成したり、或いは、(E)に示すように、プレート(403e)を流体(F)の流下方向に対して略垂直な方向に波形に曲げて形成してもよい。   Note that the shape of the perforated plate (402) can be configured in various forms as shown in FIGS. For example, as shown in FIGS. 12A and 12B, a large number of circular holes (403a) and (403b) penetrating on the front and back sides of a plate (402a) and (402b) having a predetermined thickness are formed at an equal pitch. May be configured. Alternatively, as shown in FIG. 12C, holes (403c) that are respectively recessed from the front and back sides of the plate (402c) may be drilled. In this case, the drilling position of the hole (403c) For example, the positions of the holes (403d) and (403f) formed in the front and back surfaces may be staggered as shown in (D) and (F). Further, the shape of the hole (403c) is not limited to a circular hole, and may be, for example, a cone shape or a semicircular shape as shown in (D), (E), or (F). Further, as shown in (B), an appropriate portion of the plate (402b) is formed in a step portion bent in a direction substantially perpendicular to the flow-down direction of the fluid (F), or as shown in (E). As described above, the plate (403e) may be formed in a wave shape in a direction substantially perpendicular to the flow-down direction of the fluid (F).

次いで、図1及び2及び13乃至15を参照して、本実施例の弁体(3)の構成について詳細に説明する。本実施例の弁体(3)は、上流側の表面の外周縁部に、弁本体(2)の内部に形成される弁座(205)に着座する弁体弁座(302)を有し、下流側の表面即ち背面には、弁棒(5)を挿通し得この弁体(3)の回転の軸をなして弁本体(2)に回転可能に軸支するための弁体ボス部(301)が形成され、全体として略円板状をなす偏心型バタフライ弁である。   Next, the structure of the valve body (3) of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The valve body (3) of this embodiment has a valve body valve seat (302) seated on a valve seat (205) formed inside the valve body (2) at the outer peripheral edge of the upstream surface. The valve body boss portion for allowing the valve rod (5) to be inserted into the downstream surface, that is, the back surface, is rotatably supported on the valve body (2) with the valve body (3) as the axis of rotation. (301) is formed, and is an eccentric butterfly valve having a substantially disc shape as a whole.

弁座(205)は、弁棒(5)の弁軸中心に対して流体(F)の流れ方向に偏心した位置にあり、これと同様に弁体弁座(302)も弁軸中心に対して偏心した位置にあって、全閉時に弁座(205)に着座する形状になっている。弁軸中心は、流体(F)の流下方向に対して垂直な方向と、流体(F)の流下方向における下流側とに偏心した二重偏心型になっている。   The valve seat (205) is in a position eccentric in the flow direction of the fluid (F) with respect to the valve shaft center of the valve stem (5). Similarly, the valve body valve seat (302) is also positioned with respect to the valve shaft center. And is in a position to be seated on the valve seat (205) when fully closed. The center of the valve shaft is a double eccentric type that is eccentric in the direction perpendicular to the flow direction of the fluid (F) and the downstream side in the flow direction of the fluid (F).

弁体(3)は、弁本体(2)の内部において、該内部の弁座(205)に当接したり、離間したりすることによって開閉を可能とするように、弁体ボス部(301)に挿通される弁棒(5)によって弁本体(2)に対して回転可能に軸支される。弁体(3)の背面に形成される弁体ボス部(301)は、弁体(3)背面の上下それぞれ弁軸方向に延びた略円筒形状をなす上部弁体ボス部(301a)と下部弁体ボス部(301b)とからなる。   The valve body boss portion (301) is formed so that the valve body (3) can be opened and closed by contacting or separating from the valve seat (205) inside the valve body (2). The valve body (2) is rotatably supported by a valve rod (5) inserted through the valve body. The valve body boss portion (301) formed on the back surface of the valve body (3) includes an upper valve body boss portion (301a) having a substantially cylindrical shape extending in the valve axis direction on the upper and lower sides of the valve body (3) and a lower portion. It consists of a valve body boss part (301b).

弁棒(5)は、長尺状の丸棒から削り出してなる比較的長い上部弁棒(501)と、比較的短い下部弁棒(502)とからなる。上部弁棒(501)は、その下端部が弁体(3)背面に形成される上部弁体ボス部(301a)に挿通され、固定用ピン(305)で弁体(3)に一体的に固定される。上部弁棒(501)は、その下部から中央部にかけて、弁本体(2)に形成される上部弁棒軸支部(213)に挿通され、上部弁棒軸支部(213)の上端付近においてパッキン(214)でシールされる。下部弁棒(502)は、その上端部が弁体(3)背面に形成される下部弁体ボス部(301b)に挿通され、固定用ピン(306)で弁体(3)に一体的に固定される。下部弁棒(502)は、その上部から下端部にかけて、弁本体(2)に形成される下部弁棒軸支部(215)に挿通され、下部弁棒軸支部(215)の下端からベアリングスペーサ(216)を介して下部カバー体(217)で閉止されつつ、下部弁棒軸支部(215)がシールされる。   The valve stem (5) includes a relatively long upper valve rod (501) cut out from a long round rod and a relatively short lower valve rod (502). The lower end of the upper valve stem (501) is inserted into an upper valve body boss (301a) formed on the back surface of the valve body (3), and is integrally formed with the valve body (3) by a fixing pin (305). Fixed. The upper valve stem (501) is inserted into the upper valve stem shaft support (213) formed in the valve main body (2) from the lower part to the center part, and packing (in the vicinity of the upper end of the upper valve shaft support (213) ( 214). The upper end of the lower valve stem (502) is inserted into a lower valve body boss (301b) formed on the back surface of the valve body (3), and is integrally formed with the valve body (3) by a fixing pin (306). Fixed. The lower valve stem (502) is inserted from the upper part to the lower end part of the lower valve stem shaft support part (215) formed in the valve body (2), and the bearing spacer ( The lower valve stem shaft support portion (215) is sealed while being closed by the lower cover body (217) via 216).

図27に示すように、従来の一般的な二重偏心型バタフライ弁(2001)における弁体弁座(2302)は、配管方向即ち、流体(F)の流れ方向に対して垂直に配置され、弁体(2003)を全閉状態から少し開けた時点で流体(F)が一度に流れ出す。従って、低開度では、微妙な制御がし難いという問題があった。   As shown in FIG. 27, the valve body valve seat (2302) in the conventional general double eccentric butterfly valve (2001) is arranged perpendicular to the piping direction, that is, the flow direction of the fluid (F). When the valve body (2003) is slightly opened from the fully closed state, the fluid (F) flows out at once. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform delicate control at a low opening.

これに対して本実施例の弁体(3)では、図13に示すように、弁体(3)の背面には、弁軸を中心に、弁座(205)と弁体弁座(302)とが当接するシール面に対して時計回りに5°乃至20°の傾きが設けられ、低開度では、全閉時におけるアンバランストルクが低くなると共に、弁閉止トルクの低減を実現した。更に、弁体(3)の上流側の表面におけるノズル側のエッジ部(309)周辺に、上流側に向かって比較的大きく丘状に隆起した上流ノズル側隆起部(310)が形成され、弁体(3)のオリフィス側は肉厚を増加させると共に、オリフィス側のエッジ部(311)はノズル側のエッジ部(309)に比べて径方向外向きに膨らんでいる。これによって、弁体(3)が小開度で開いた場合でも弁本体(2)内部との隙間が小さく保たれ、流れ出る流体(F)の流量を制限し、小開度からも微妙な制御が可能なイコールパーセンテージ特性を実現することができるようになっている。   On the other hand, in the valve body (3) of the present embodiment, as shown in FIG. 13, on the back surface of the valve body (3), the valve seat (205) and the valve body valve seat (302 ) Is inclined clockwise by 5 ° to 20 ° with respect to the sealing surface, and at a low opening, the unbalance torque when fully closed is lowered and the valve closing torque is reduced. Further, an upstream nozzle-side raised portion (310) that is relatively large and bulges toward the upstream side is formed around the nozzle-side edge portion (309) on the upstream surface of the valve body (3). The orifice side of the body (3) increases in thickness, and the orifice side edge (311) swells radially outward as compared to the nozzle side edge (309). As a result, even when the valve element (3) opens at a small opening, the gap between the valve body (2) and the inside of the valve body (2) is kept small, and the flow rate of the fluid (F) flowing out is limited, so that subtle control is possible even from a small opening However, it is possible to realize an equal percentage characteristic.

一般に、制御弁の場合、弁の中間開度で制御するため、中間開度における弁トルクが小さい程、制御性が高くなる。本実施例の弁体(3)においては、低開度から高開度領域までほぼ一様に弁体に作用するダイナミック流体力によってベアリングトルクを殆ど無くすと共に、流体(F)によるトルクが低いレベルに抑制されたことによって、弁トルクを最大で5分の1程度に抑えることが可能になっており、中間開度領域においても著しく制御性の向上がなされている。   In general, in the case of a control valve, control is performed with an intermediate opening of the valve. Therefore, the controllability increases as the valve torque at the intermediate opening decreases. In the valve body (3) of the present embodiment, the bearing fluid is almost eliminated by the dynamic fluid force acting on the valve body almost uniformly from the low opening to the high opening range, and the torque by the fluid (F) is low. As a result, the valve torque can be suppressed to about 1/5 at the maximum, and the controllability is remarkably improved even in the intermediate opening range.

以上のように構成される本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)と、従来の中心型バタフライ弁(3001)の弁体(3003)とをそれぞれモデリングし、弁本体(2)の内部に配設すると共に、それらの弁を同等の開度に開き、適当な量の流体(F)を適当な流速及び圧力でそれぞれの弁本体(2)内部に、紙面左側から右側に向かって通過させ、その際の圧力分布を解析した。それらの結果を図16及び17に示す。   The double eccentric type valve element (3) expressing the equal percentage characteristic of the present embodiment configured as described above and the conventional central type butterfly valve (3001) valve element (3003) are respectively modeled. It is arranged inside the valve body (2), and the valves are opened to the same degree of opening, and an appropriate amount of fluid (F) is placed inside each valve body (2) at an appropriate flow rate and pressure. Passing from the left side to the right side, the pressure distribution at that time was analyzed. The results are shown in FIGS.

図16は、本実施例の弁体(3)の圧力分布を解析した結果を示すものであり、図17は従来の中心型バタフライ弁(3001)における弁体(3003)の圧力分布を解析した結果を示すものである。これらの比較から明らかなとおり、従来の中心型バタフライ弁(3001)の弁体(3003)の背面には、非常に強大な負圧領域が存在するのに対して、本実施例の弁体(3)にあっては、弁体(3)の背面には殆ど負圧領域が無く、弁体(3)の上流側表面のノズル側の一部と、弁体(3)のオリフィス側のエッジ部(311)周辺とにそれぞれ弱小な負圧領域が作出されているだけであることが分かり、キャビテーションは流体(F)中の負圧領域で生成して、成長することから、本実施例の弁体(3)では、キャビテーションの発生が抑制されるということが理解される。尚、図17及び18では、流体の色の濃い部分程、強く減圧されていることを示している。   FIG. 16 shows the result of analyzing the pressure distribution of the valve body (3) of this example, and FIG. 17 shows the pressure distribution of the valve body (3003) in the conventional central butterfly valve (3001). The result is shown. As is clear from these comparisons, on the back surface of the valve body (3003) of the conventional central butterfly valve (3001), there is a very strong negative pressure region, whereas the valve body of this embodiment ( In 3), there is almost no negative pressure area on the back surface of the valve body (3), and a part of the upstream side surface of the valve body (3) on the nozzle side and the edge of the valve body (3) on the orifice side It can be seen that only weak negative pressure regions are created around the part (311), and cavitation is generated and grows in the negative pressure region in the fluid (F). It is understood that the cavitation is suppressed in the valve body (3). In FIGS. 17 and 18, the darker the fluid color is, the stronger the pressure is reduced.

以上のように構成されるイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)と、上記説明のキャビテーション防止体(4)とを組み合わせた図1及び4乃至6に示す本実施例の制御弁(1)をモデリングし、流体解析を用いてシミュレーションを行なった。その結果を図18に示す。図18から明らかなとおり、本実施形態の制御弁(1)の流体解析の結果は、負圧領域が最も小さく、イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)によるキャビテーション抑制効果と、その下流直後位置に配設されるキャビテーション防止体(4)によるキャビテーション防止効果との相乗効果が現れていることが理解される。   The double eccentric type valve body (3) that expresses the equal percentage characteristic configured as described above and the cavitation prevention body (4) described above are combined and shown in FIGS. The control valve (1) was modeled and simulated using fluid analysis. The result is shown in FIG. As is clear from FIG. 18, the result of the fluid analysis of the control valve (1) of the present embodiment is that the negative pressure region is the smallest and the cavitation suppression effect by the double eccentric type valve body (3) that expresses the equal percentage characteristic. It is understood that there is a synergistic effect with the cavitation prevention effect by the cavitation prevention body (4) disposed immediately after the downstream side.

そこで、従来型のバタフライ弁と、従来型のバタフライ制御弁と、本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)を単体で用いた場合と、本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)とキャビテーション防止体(4)とを組み合わせた場合とのそれぞれについて、弁開度を70°に固定した場合における低差圧から高差圧までの差圧に対する騒音特性を測定し、本発明のキャビテーション防止効果や騒音低減化効果を確認し、その結果を図19に示すグラフにまとめた。   Therefore, when the conventional butterfly valve, the conventional butterfly control valve, and the double eccentric type valve element (3) that expresses the equal percentage characteristic of this embodiment are used alone, the equality of this embodiment For each of the combination of the double eccentric type valve body (3) and the cavitation prevention body (4) that express the percentage characteristic, the differential pressure from the low differential pressure to the high differential pressure when the valve opening is fixed at 70 °. The noise characteristics with respect to the differential pressure up to the above were measured, the cavitation prevention effect and the noise reduction effect of the present invention were confirmed, and the results are summarized in the graph shown in FIG.

図19から明らかなとおり、本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)を単体で用いた場合であっても、従来型の弁と比べて著しく騒音低減効果が発現されることが確認された。つまり、このイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)は、低開度から高開度に至る広範な弁開度において高精度に流量制御を行なうことができる上、低差圧から高差圧に至る広範な差圧下においてキャビテーションを防止することができるということが示された。更に、本実施例の弁体(3)と本実施例のキャビテーション防止体(4)とを併用することによって、そのキャビテーション防止効果や騒音低減効果が一層著しく発現するということが言える。   As is clear from FIG. 19, even when the double eccentric type valve element (3) that expresses the equal percentage characteristic of the present embodiment is used alone, the noise reduction effect is significantly higher than that of the conventional type valve. It was confirmed that it was expressed. In other words, the double eccentric type valve element (3) that expresses the equal percentage characteristic can control the flow rate with high accuracy in a wide range of valve openings ranging from a low opening degree to a high opening degree. It was shown that cavitation can be prevented under a wide range of differential pressures from pressure to high differential pressure. Further, it can be said that the combined use of the valve body (3) of the present embodiment and the cavitation prevention body (4) of the present embodiment exhibits the cavitation prevention effect and the noise reduction effect more remarkably.

尚、実施例1の弁体(3)の弁開度%に対するCv値%の測定値を図23に示す。その結果から、本実施例の弁体(3)は、近似的にイコールパーセンテージ特性を発現することが分かり、このことから、本実施例の弁体(3)は、イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型をなすものであると言える。以上において本実施例の弁体(3)としては、イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(3)を例に説明したが、本発明の弁体はこれに限定されるものではない。以下に、弁体に関する別の実施例を示す。   In addition, the measured value of Cv value% with respect to valve opening% of the valve body (3) of Example 1 is shown in FIG. From the results, it can be seen that the valve body (3) of the present example approximately expresses the equal percentage characteristic. From this, the valve body (3) of the present example exhibits the equal percentage characteristic. It can be said that it is a double eccentric type. In the above description, the double eccentric type valve element (3) exhibiting the equal percentage characteristic has been described as an example of the valve element (3) of the present embodiment. However, the valve element of the present invention is not limited to this. Absent. Hereinafter, another embodiment relating to the valve body will be described.

以下、本発明の制御弁における弁本体の内部に配設される弁体(1003)の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。尚、実施例1と同様の構成についての説明は概説にとどめるものとする。   Hereinafter, an embodiment of a valve body (1003) disposed inside a valve body in a control valve of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the description of the same configuration as that of the first embodiment is only an overview.

図20乃至22を参照して、本実施例における別の形態の弁体(1003)は、上流側の表面の外周縁部に、弁本体の内部に形成される弁座に着座する弁体弁座(1302)を有する。弁体(1003)の下流側の表面即ち背面には、弁棒(1005)を挿通し得この弁体(1003)の回転の軸をなして弁本体に回転可能に軸支するための弁体ボス部(1301)が形成され、全体として略円板状をなしている。この弁体(1003)は、弁軸中心が流体(F)の流下方向に対して垂直な方向と、流体(F)の流下方向における下流側とに偏心した二重偏心位置にあり、弁座は弁棒(1005)の弁軸中心に対して流体の流れ方向に偏心した位置にあり、これと同様に弁体弁座(1302)も弁軸中心に対して偏心した位置にあって、全閉時に弁座に着座する形状になっている二重偏心型バタフライ弁である。   Referring to FIGS. 20 to 22, another form of valve body (1003) in the present embodiment is a valve body valve seated on a valve seat formed inside the valve body at the outer peripheral edge of the upstream surface. It has a seat (1302). A valve body (1003) can be inserted into the downstream surface of the valve body (1003), i.e., the back surface, and a valve body for pivotally supporting the valve body with an axis of rotation of the valve body (1003). A boss portion (1301) is formed and has a substantially disc shape as a whole. This valve body (1003) is in a double eccentric position where the center of the valve shaft is eccentric to the direction perpendicular to the flow direction of the fluid (F) and the downstream side in the flow direction of the fluid (F). Is in a position that is eccentric in the fluid flow direction with respect to the valve shaft center of the valve stem (1005), and in the same way, the valve body valve seat (1302) is also in an eccentric position with respect to the valve shaft center. This is a double eccentric butterfly valve shaped to be seated on the valve seat when closed.

弁体(1003)は、弁本体の内部において、該内部の弁座に当接したり、離間したりすることによって開閉を可能とするように、弁体ボス部(1301)に挿通される弁棒(1005)によって弁本体に対して回転可能に軸支される。弁体(1003)の背面に形成される弁体ボス部(1301)は、弁体(1003)背面の上下それぞれ弁軸方向に延びた略円筒形状をなす上部弁体ボス部(1301a)と下部弁体ボス部(1301b)とからなる。   The valve body (1003) is a valve stem inserted into the valve body boss portion (1301) so that the valve body (1003) can be opened and closed by abutting or separating from the valve seat inside the valve body. (1005) is rotatably supported with respect to the valve body. The valve body boss portion (1301) formed on the back surface of the valve body (1003) includes an upper valve body boss portion (1301a) formed in a substantially cylindrical shape extending in the valve axis direction on the upper and lower sides of the valve body (1003) and a lower portion. It consists of a valve body boss part (1301b).

弁体(1003)の背面には、弁軸を中心に、弁座と弁体弁座(1302)とが当接するシール面に対して時計回りに5°乃至20°の傾きが設けられ、低開度では、全閉時におけるアンバランストルクが低くなると共に、弁閉止トルクの低減を実現した。更に、弁体(1003)の上流側の表面におけるノズル側のエッジ部(1309)周辺とオリフィス側のエッジ部(1311)周辺とに、上流側に向かって丘状に隆起した上流ノズル側隆起部(1310)と上流オリフィス側隆起部(1312)とが形成される。上流ノズル側隆起部(1310)の隆起の大きさは、比較的小さく設定し、そのかわりに上流オリフィス側隆起部(1312)の隆起を高めに設定する。また、弁体(1003)の下流側の面のオリフィス側のエッジ部(1313)周辺には、下流側に向かって丘状に隆起したように形成される下流オリフィス側隆起部(1314)を有し、オリフィス側のエッジ部(1313)はノズル側のエッジ部(1315)に比べて肉厚に膨らんでいる。これによって、低中開度での流量特性を変化させて制御できるように構成され、弁体(1003)が小開度で開いた場合でも弁本体内部との隙間が小さく保たれ、流れ出る流体(F)の流量を制限し、小開度からも微妙な制御が可能なCvリニアパーセンテージ特性を実現することができるように構成することもできる。   The back surface of the valve body (1003) is provided with an inclination of 5 ° to 20 ° clockwise with respect to the seal surface where the valve seat and the valve body valve seat (1302) abut on the valve shaft. At the opening, the unbalance torque when fully closed is reduced and the valve closing torque is reduced. Further, the upstream nozzle-side raised portion that protrudes in a hill shape toward the upstream side around the nozzle-side edge portion (1309) and the orifice-side edge portion (1311) around the upstream surface of the valve body (1003) (1310) and the upstream orifice side raised portion (1312) are formed. The size of the bulge of the upstream nozzle side bulge (1310) is set to be relatively small, and the bulge of the upstream orifice side bulge (1312) is set to be high instead. In addition, a downstream orifice-side raised portion (1314) is formed around the orifice-side edge portion (1313) of the downstream surface of the valve body (1003) so as to rise in a hill shape toward the downstream side. However, the edge portion (1313) on the orifice side swells thicker than the edge portion (1315) on the nozzle side. As a result, it is configured to be able to control by changing the flow characteristics at the low and middle opening, and even when the valve body (1003) is opened at a small opening, the gap between the inside of the valve body is kept small and the fluid flowing out ( The flow rate of F) can be limited so that a Cv linear percentage characteristic that can be finely controlled even from a small opening can be realized.

以上のように構成される実施例2のCvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(1003)の弁開度%に対するCv値%の測定値を図24に示す。その結果から、本実施例の弁体は、近似的にCvリニアパーセンテージ特性を発現することが確認された。   FIG. 24 shows the measured value of the Cv value% with respect to the valve opening% of the double eccentric type valve element (1003) exhibiting the Cv linear percentage characteristic of Example 2 configured as described above. From the result, it was confirmed that the valve body of the present example approximately expresses the Cv linear percentage characteristic.

尚、Cvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(1003)をキャビテーション防止体を併設せずに単体で用いて、弁開度を20°から90°の範囲で差圧とトルクを測定し、差圧に対するトルク即ちトルク/差圧を係数化して弁開度に対する値として図25に示すグラフにまとめ、トルク係数の大きさを図26に示す従来弁のトルク係数と比較した。図25は、開動過程と閉動過程とが殆ど同じグラフであることから、Cvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(1003)においては、ベアリングトルクが殆ど無い上、流体(F)によるトルクが小さいことが分かる。これに対して図26の従来弁の開動過程と閉動過程とのグラフは互いに異なっている。これらの結果から、Cvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体(1003)は、トルク係数が小さく制御性が高いことが確認された。   In addition, the double eccentric type valve body (1003) that expresses the Cv linear percentage characteristic is used alone without a cavitation prevention body, and the differential pressure and torque can be adjusted within a valve opening range of 20 ° to 90 °. Measured, the torque for the differential pressure, that is, the torque / differential pressure was converted into a coefficient and summarized as a value for the valve opening in the graph shown in FIG. In FIG. 25, since the opening process and the closing process are almost the same graph, the double eccentric type valve body (1003) that expresses the Cv linear percentage characteristic has almost no bearing torque and fluid (F ) Shows that the torque is small. On the other hand, the graphs of the opening process and the closing process of the conventional valve in FIG. 26 are different from each other. From these results, it was confirmed that the double eccentric type valve body (1003) that expresses the Cv linear percentage characteristic has a small torque coefficient and high controllability.

イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体と、キャビテーション防止体とを併設してなる本実施例の制御弁の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the control valve of a present Example which combines the double eccentric type valve body which expresses an equal percentage characteristic, and a cavitation prevention body side by side 同制御弁の縦断面図Vertical sectional view of the control valve 同制御弁の背面図Rear view of the control valve 本実施例のキャビテーション防止体の正面図Front view of the cavitation prevention body of the present embodiment (A)同キャビテーション防止体を構成する多孔プレートを板面方向から見た図、(B)同多孔プレートを端面方向から見た図(A) The figure which looked at the porous plate which comprises the same cavitation prevention body from the plate surface direction, (B) The figure which looked at the porous plate from the end surface direction 同多孔プレートの積層構造を示す図Diagram showing the laminated structure of the same porous plate 流体解析モデルとしてのキャビテーション防止体の構造を示す斜視縦断面図Perspective longitudinal sectional view showing the structure of a cavitation prevention body as a fluid analysis model 流体解析モデルとしてのキャビテーション防止体の構造を示す部分横断面図Partial cross-sectional view showing the structure of a cavitation prevention body as a fluid analysis model 流体解析モデルとしてのキャビテーション防止体の流体解析結果を示す流体の圧力分布図Fluid pressure distribution diagram showing fluid analysis result of cavitation prevention body as fluid analysis model 多孔プレートの表裏面に発生する渦流の様子を模式的に示す図The figure which shows the state of the vortex which occurs on the front and back of the perforated plate (A)孔無しプレートのキャビテーション抑制体のシミュレーション結果を示す図、(B)多数の孔を形成した多孔プレートのキャビテーション防止体のシミュレーション結果を示す図。(A) The figure which shows the simulation result of the cavitation suppression body of a plate without a hole, The figure which shows the simulation result of the cavitation prevention body of the perforated plate which formed many holes (B). (A)〜(F)多孔プレートの変形例の主要な構造を示す断面図(A)-(F) Sectional drawing which shows the main structures of the modification of a perforated plate 本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の構造を示す平面図The top view which shows the structure of the double eccentric type valve body which expresses the equal percentage characteristic of a present Example 同イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の構造を示す背面図Rear view showing the structure of a double eccentric valve body that expresses the equal percentage characteristics 同イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の構造を示す縦断面図Longitudinal sectional view showing the structure of a double eccentric valve body that expresses the equal percentage characteristics 同イコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の圧力分布を解析した結果を示す図The figure which shows the result of having analyzed the pressure distribution of the double eccentric type valve body which expresses the equal percentage characteristic 従来の中心型バタフライ弁の弁体の圧力分布を解析した結果を示す図The figure which shows the result of having analyzed the pressure distribution of the valve body of the conventional center type butterfly valve 本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体とキャビテーション防止体とを組み合わせてなる本実施例の制御弁の圧力分布を解析した結果を示す図The figure which shows the result of having analyzed the pressure distribution of the control valve of a present Example which combines the double eccentric type valve body which expresses the equal percentage characteristic of a present Example, and a cavitation prevention body. 各弁の騒音特性を測定した結果を示すグラフGraph showing the results of measuring the noise characteristics of each valve 本実施例のCvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の構造を示す平面図The top view which shows the structure of the double eccentric type valve body which expresses the Cv linear percentage characteristic of a present Example 同Cvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の構造を示す背面図Rear view showing the structure of a double eccentric valve body that exhibits the Cv linear percentage characteristic 同Cvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の構造を示す縦断面図Longitudinal sectional view showing the structure of a double eccentric valve body that exhibits the Cv linear percentage characteristic 本実施例のイコールパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の弁開度%に対するCv%の値を示すグラフThe graph which shows the value of Cv% with respect to the valve opening% of the double eccentric type valve body which expresses the equal percentage characteristic of a present Example. 本実施例のCvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の弁開度%に対するCv%の値を示すグラフThe graph which shows the value of Cv% with respect to the valve opening% of the double eccentric type valve body which expresses the Cv linear percentage characteristic of a present Example. 本実施例のCvリニアパーセンテージ特性を発現する二重偏心型の弁体の弁開度%に対するトルク/差圧の係数値を示すグラフThe graph which shows the coefficient value of the torque / differential pressure with respect to the valve opening% of the double eccentric type valve body which expresses the Cv linear percentage characteristic of a present Example 従来弁の弁開度%に対するトルク/差圧の係数値を示すグラフGraph showing coefficient value of torque / differential pressure against valve opening% of conventional valve 従来の一般的な二重偏心型バタフライ弁の構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional common double eccentric butterfly valve

符号の説明Explanation of symbols

1 制御弁
2 弁本体
201 配管用フランジ
202 配管用フランジ
203 シートリング
204 流路
205 弁座
206 シートリング固定体
207 弁棒軸支部
208 取付板部
209 ボルト穴
210 キャビテーション防止体装着空間
211 逆転防止部
212 固定用螺子
213 上部弁棒軸支部
214 パッキン
215 下部弁棒軸支部
216 ベアリングスペーサ
217 下部カバー体
3 弁体
301 弁体ボス部
301a 上部弁体ボス部
301b 下部弁体ボス部
302 弁体弁座
303 円筒形状部
304 円筒形状部
305 固定用ピン
306 固定用ピン
309 ノズル側のエッジ部
310 上流ノズル側隆起部
311 オリフィス側のエッジ部
4 キャビテーション防止体
40 キャビテーション防止体
41 円筒形枠体
42 多孔プレート
43 孔
44a 水平板
44b 水平板
44c 水平板
45 プレート
46 キャビテーション抑制体
401 円筒形枠体
402 多孔プレート
402a プレート
402b プレート
402c プレート
403 孔
403a 円孔
403b 円孔
403c 孔
403d 孔
403e 孔
403f 孔
5 弁棒
501 上部弁棒
502 下部弁棒
1003 弁体
1301 弁体ボス部
1301a 上部弁体ボス部
1301b 下部弁体ボス部
1302 弁体弁座
1303 円筒形状部
1304 円筒形状部
1309 ノズル側のエッジ部
1310 上流ノズル側隆起部
1311 オリフィス側のエッジ部
1312 上流オリフィス側隆起部
1313 オリフィス側のエッジ部
1314 下流オリフィス側隆起部
1315 ノズル側のエッジ部
1005 弁棒
2001 従来の二重偏心型バタフライ弁
2302 弁体弁座
3001 従来の中心型バタフライ弁
3003 弁体
F 流体
1 Control valve 2 Valve body
201 Flange for piping
202 Piping flange
203 Seat ring
204 flow path
205 Valve seat
206 Seat ring fixing
207 Valve stem support
208 Mounting plate
209 Bolt hole
210 Cavitation prevention body wearing space
211 Reverse prevention part
212 Fixing screw
213 Upper valve stem shaft support
214 Packing
215 Lower valve stem support
216 Bearing spacer
217 Lower cover body 3 Valve body
301 Valve boss
301a Upper valve body boss
301b Lower valve boss
302 Valve seat
303 Cylindrical part
304 Cylindrical part
305 Pin for fixing
306 Pin for fixing
309 Nozzle edge
310 Upstream nozzle ridge
311 Orifice edge 4 Cavitation prevention body
40 Anti-cavitation body
41 Cylindrical frame
42 perforated plate
43 holes
44a horizontal plate
44b horizontal plate
44c horizontal plate
45 plates
46 Cavitation suppressor
401 Cylindrical frame
402 perforated plate
402a plate
402b plate
402c plate
403 holes
403a round hole
403b round hole
403c hole
403d hole
403e hole
403f Hole 5 Valve stem
501 Upper valve stem
502 Lower valve stem
1003 Disc
1301 Disc boss
1301a Upper valve boss
1301b Lower valve boss
1302 Valve seat
1303 Cylindrical part
1304 Cylindrical part
1309 Nozzle edge
1310 Upstream nozzle side ridge
1311 Orifice edge
1312 Uplift on the orifice side
1313 Orifice edge
1314 Downstream orifice-side ridge
1315 Nozzle edge
1005 Valve stem
2001 Conventional double eccentric butterfly valve
2302 Valve seat
3001 Conventional central butterfly valve
3003 Valve body F Fluid

Claims (5)

流体を流過させる配管の経路上に配設される略円筒状の弁本体と、弁本体内に配置され流路の開閉をする弁体とを備え、弁体が着座する弁座が弁軸中心に対して流体の流れ方向に偏心した位置にあり、弁軸の中心が流体の流下方向に対して垂直な方向と、流体の流下方向における下流側とに偏心した二重偏心位置にある制御弁において、弁体の上流側の面におけるノズル側のエッジ部周辺に、上流側に向かって丘状に隆起した上流ノズル側隆起部を形成し、該隆起部からオリフィス側のエッジ部に向かう上流側の面を平坦な面に形成し、且、弁体のノズル側の下流側の面、弁軸を中心に、弁座と弁体弁座とが当接するシール面に対して上流方向に5゜乃至20゜傾斜する傾斜面にすると共に、弁体のオリフィス側のエッジ部ノズル側のエッジ部に比べて径方向外向きに膨出させ、弁体が小開度で開いた場合でも弁本体内部との隙間が小さく保たれ、流量を制限し、小開度からも微妙な制御が可能なイコールパーセンテージ特性を実現することができるようにしたことを特徴とする制御弁。 A valve body having a substantially cylindrical valve body disposed on a piping path through which fluid flows and a valve body disposed in the valve body for opening and closing a flow path, and the valve seat on which the valve body is seated is a valve shaft Control that is eccentric in the fluid flow direction with respect to the center, and that the center of the valve shaft is in a double eccentric position that is eccentric to the direction perpendicular to the fluid flow direction and the downstream side in the fluid flow direction In the valve, an upstream nozzle-side raised portion that is raised in a hill shape toward the upstream side is formed around the nozzle-side edge portion on the upstream surface of the valve body, and the upstream side from the raised portion toward the edge portion on the orifice side the surface on the side is formed on a flat surface,且, the downstream surface of the nozzle side of the valve body, around the valve shaft, and the valve seat and the valve element valve seat in the upstream direction with respect to the contact with the sealing surface while the 5 ° to the inclined surfaces of 20 ° slope, d the nozzle side edge portion of the orifice side of the valve body It is bulged radially outwardly as compared to di-section, a gap between the valve body interior even when the valve body is opened by a small opening degree is kept small to limit the flow rate, delicate control from small opening degree A control valve characterized in that a possible equal percentage characteristic can be realized . 弁体の全開状態における下流直後位置に、所定の深さの孔を等ピッチで複数形成した複数枚の多孔プレートを、流体の流下方向とほぼ並行に適宜の間隔を存して配置したキャビテーション防止体を配設し、多孔プレートの各孔より流体に過流を生成させて、流体をおだやかに且均等に減圧させることにより、低差圧から高差圧下でキャビテーションの発生を防止するようにしたことを特徴とする請求項1記載の制御弁。   Cavitation prevention by arranging a plurality of perforated plates with a plurality of holes with a predetermined depth at equal pitches in the fully open state of the valve body at appropriate intervals in parallel with the fluid flow direction. The body is arranged to generate an overflow from each hole of the perforated plate, and the fluid is gently and evenly decompressed to prevent the occurrence of cavitation from low to high differential pressure. The control valve according to claim 1. 複数の多孔プレートに形成される孔が、多孔プレートの表裏面からそれぞれ所定の深さの窪み状に形成されていることを特徴とする請求項2記載の制御弁。   3. The control valve according to claim 2, wherein the holes formed in the plurality of perforated plates are each formed in a recessed shape having a predetermined depth from the front and back surfaces of the perforated plate. 複数の多孔プレートに形成される孔が、多孔プレートの表裏を貫通して形成されていることを特徴とする請求項2記載の制御弁。   The control valve according to claim 2, wherein the holes formed in the plurality of perforated plates are formed so as to penetrate the front and back of the perforated plate. キャビテーション防止体が、弁体の下流直後位置において、着脱可能に配設されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の制御弁。   The control valve according to any one of claims 2 to 4, wherein the cavitation preventing body is detachably disposed at a position immediately downstream of the valve body.
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