JP4641856B2 - Butterfly valve with water filling function - Google Patents
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Description
本発明は、充水機能を備えたバタフライ弁に関し、配管への充水時に定流量で流体を供給するバルブの技術に係るものである。 The present invention relates to a butterfly valve having a filling function, and relates to a technology of a valve that supplies a fluid at a constant flow rate when filling a pipe.
従来、配管の敷設時における初期充水時および再充水時においては、急激な充水によって満管状態にするとウォーターハンマー等によって配管が破損することがあるので、配管の途中に設けたバタフライ弁を小開度に開栓して小流量で下流側の管路に充水していた。 Conventionally, at the time of initial filling and refilling when laying pipes, the pipe may be damaged by a water hammer or the like when the pipe is full due to sudden filling, so a butterfly valve provided in the middle of the pipe Was opened to a small opening, and the downstream pipe was filled with a small flow rate.
しかしながら、一般的なバタフライ弁は小開度における流量制御が困難であり、定流量供給することができず、充水開始から満管状態になるまでの必要時間を予め算出することは困難であった。 However, a general butterfly valve is difficult to control the flow rate at a small opening, cannot supply a constant flow rate, and it is difficult to calculate in advance the time required from the start of filling to the full pipe state. It was.
この対策として、図5に示すように、バタフライ弁1を備えた主管2に充水用の副管3を設け、副管3の途中に副管弁4を設けたものがある。上記副管3の一端はバタフライ弁1の上流側の主管2に接続され、副管3の他端はバタフライ弁1の下流側の主管2に接続されている。
As a countermeasure against this, as shown in FIG. 5, a
これによると、充水時においては、バタフライ弁1を閉栓し、副管弁4を開栓することにより、主管2内の流体は、バタフライ弁1の上流側から副管3を通ってバタフライ弁1の下流側へ流れ、下流側の管路に小流量で充水される。尚、通常、規格等により、副管3の口径は主管2の口径の1/5に設定されており、したがって、副管3の流路断面積が主管2の流路断面積の1/25になっている。
According to this, at the time of water filling, the
しかしながら上記のように副管3と副管弁4とを設けたものでは、配管設置に要するスペースが大きくなるといった問題があった。このような問題の対策として、図6〜図10に示すような充水機能付きバタフライ弁10を用いることが考えられる。
However, in the case where the
すなわち、図6〜図8に示すように、上流側の配管20と下流側の配管21との間に接続された弁箱11の内部には、弁体12が弁棒13の上下方向の軸心13a周りに回転自在に配置されている。弁箱11の内周面には、円環状をなす弁箱シール14が配置されており、弁体12は全閉位置Sにおいて周縁部が弁箱シール14に摺接する。弁体12は弁棒13を介した左右一対の弁体片12a、12bの各々にディスクテール部15a,15bを設けており、これら一対のディスクテール部15a,15bは開栓操作時の弁体12の回転方向A(図9参照)における背面側に配置している。
That is, as shown in FIGS. 6 to 8, the
両ディスクテール部15a,15bはそれぞれ、弁体12の周縁部の板面から立ち上がっており、弁箱シール14に摺接する球面状に湾曲した外周面を有している。両ディスクテール部15a,15bにはそれぞれ通水孔17を形成しており、各通水孔17は一端がディスクテール部15a,15bの外周面に開口し、他端がディスクテール部15a,15bの裏面、つまり開栓操作時の弁体12の背面側に開口している。
Both disc tail portions 15 a and 15 b rise from the plate surface at the peripheral edge of the
図9に示すように、開栓操作時に下流側に回動する弁体片12aに設けた一方のディスクテール部15aにおいて通水孔17は弁体12の背面側の開口が流入口17aをなし、ディスクテール部15aの外周面側の開口が排出口17bをなす。また、開栓操作時に上流側に回動する弁体片12bに設けた他方のディスクテール部15bにおいて通水孔17はディスクテール部15bの外周面側の開口が流入口17cをなし、弁体12の背面側の開口が排出口17dをなす。また、通水孔17はその開口形状が弁体12の周方向に沿った長円形をなしている。尚、両通水孔17の総開口面積は、上記図5で示した副管3の流路断面積と同じになるように設定されており、すなわち、バタフライ弁10に接続された配管20,21の流路断面積の1/25になっている。
As shown in FIG. 9, in one
上記弁棒13の回転は、減速機とハンドル或いはモーター等で構成される開閉操作機で行われる。
これによると、充水時の操作の始めにおいて弁体12は図6に示すような全閉状態にあり、急激な充水によって配管が破損することを防止するためにバタフライ弁10を小開度に開栓して小流量で下流側配管に充水する。すなわち、図9に示すように、開栓操作によって弁体12を小開度(約15〜20%)に開栓し、ディスクテール部15a,15bの外周面を弁箱シール14に摺接させる状態において通水孔17を全開状態となす。
The rotation of the
According to this, the
弁体12の小開度における通水孔17の全開によって、弁体12を介した弁箱13の内部の上流側領域と下流側領域とはディスクテール部15a,15bの通水孔17を通してのみ連通し、上流側の配管20から弁箱11に流入する水が通水孔17を通して下流側の配管21へ通水される。
When the
このとき、通水孔17を流れる流量は通水孔17の流路断面積等の流路形状に相応して予め定まっているので、定流量で下流側の配管21へ充水することができ、充水開始から満管状態になるまでの必要時間を予め算出することができる。
At this time, since the flow rate flowing through the
尚、上記のように弁体12に一対のディスクテール部15a,15bを備えた充水機能付きバタフライ弁10は下記特許文献1に記載されている。
しかしながら上記の従来形式では、例えば、流体が農業用水等である場合、図10に示すように、水の中に上記通水孔17の幅よりも大きな異物22が含まれていることがあり、このような異物22がディスクテール部15a,15bの各通水孔17の流入口17a,17cに詰ってしまうといった問題がある。
In addition, the
However, in the above conventional format, for example, when the fluid is agricultural water or the like, as shown in FIG. 10,
特に、開栓操作時に上流側に回動する他方のディスクテール部15bの通水孔17の流入口17cに上記のような異物22が詰ると、この状態で異物22が他方のディスクテール部15bの外周面と弁箱11の内周面との間に噛み込んでしまい、弁体12を閉栓操作によって小開度から全閉位置Sに回転させることができなくなるといった問題がある。
本発明は、異物が通水孔に詰るのを防止して、異物が開栓操作時に上流側へ回動するディスクテール部の外周面と弁箱の内周面との間に噛み込むのを防止することができる充水機能付きバタフライ弁を提供することを目的とする。 The present invention prevents the foreign matter from clogging the water passage hole, and prevents the foreign matter from being caught between the outer peripheral surface of the disc tail portion that rotates upstream during the opening operation and the inner peripheral surface of the valve box. An object is to provide a butterfly valve with a water filling function that can be prevented.
上記目的を達成するために、本第1発明は、弁箱内に配置された弁箱シールと、弁棒の軸心周りに回転して全閉位置で弁箱シールに摺接する弁体と、開栓操作時の回転方向における弁体の背面側に設けられた一対のディスクテール部とを有する充水機能付きバタフライ弁であって、
弁棒の軸心が横方向又は斜め横方向に設けられ、
上記一対のディスクテール部は弁箱シールに摺接する球面状に湾曲した外周面を有し、
開栓操作時に全閉位置から下流側の方向にのみ回動する一方のディスクテール部に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔が形成され、
上記通水孔の流入口側にストレーナが設けられ、
弁体を所定開度まで開いた際、一方のディスクテール部の閉栓操作時の回転方向の端部の端面が下向きになるものである。
In order to achieve the above object, the first invention includes a valve box seal disposed in the valve box, a valve body that rotates around the axis of the valve stem and slides in contact with the valve box seal in the fully closed position, A butterfly valve with a water filling function having a pair of disc tail portions provided on the back side of the valve body in the rotation direction during the opening operation,
The shaft center of the valve stem is provided in the lateral direction or diagonally lateral direction,
The pair of disc tail portions have outer circumferential surfaces curved in a spherical shape that are in sliding contact with the valve box seal,
One disc tail portion that rotates only in the downstream direction from the fully closed position during the opening operation is formed with a water passage hole having one end opened on the outer peripheral surface and the other end opened on the back side of the valve body. ,
A strainer is provided on the inlet side of the water hole ,
When the valve body is opened to a predetermined opening degree, the end surface of the end portion in the rotation direction at the time of closing operation of one of the disc tail portions is directed downward .
これによると、充水時、開栓操作によって弁体を小開度に開栓し、両ディスクテール部の外周面を弁箱シールに摺接させる状態において通水孔を全開状態となす。これにより、弁体を介した弁箱内部の上流側領域と下流側領域とは上記通水孔を通してのみ連通し、上流側から弁箱に流入する流体が通水孔を通して下流側へ通水される。 According to this, at the time of filling with water, the valve body is opened to a small opening by the opening operation, and the water passage hole is fully opened in a state where the outer peripheral surfaces of both disc tail portions are in sliding contact with the valve box seal. As a result, the upstream region and the downstream region inside the valve box through the valve body communicate with each other only through the water passage hole, and the fluid flowing into the valve box from the upstream side passes through the water hole to the downstream side. The
このとき、通水孔を流れる流量は通水孔の流路断面積等の流路形状に相応して予め定まっているので、定流量で下流側へ充水することができ、充水開始から満管状態になるまでの必要時間を予め算出することができる。 At this time, since the flow rate flowing through the water passage hole is determined in advance according to the flow channel shape such as the flow channel cross-sectional area of the water flow hole, the water can be charged downstream at a constant flow rate. It is possible to calculate in advance the time required to reach the full pipe state.
また、一方のディスクテール部の通水孔にはストレーナが設けられているため、充水時、流体中の異物は上記ストレーナによって捕捉されて通水孔に入り込むのを阻止され、これにより、異物が一方のディスクテール部の通水孔に詰るのを防止することができる。 In addition, since a strainer is provided in the water passage hole of one disc tail portion, foreign matter in the fluid is prevented from being captured by the strainer and entering the water passage hole when the water is filled. Can be prevented from clogging the water passage hole of one of the disk tail portions.
また、通水孔を一方のディスクテール部のみに形成した場合、異物が他方のディスクテール部の外周面と弁箱の内周面との間に噛み込むのを防止することができ、弁体を閉栓操作によって小開度から全閉位置に確実に回転させることができる。 Further, when the water passage hole is formed only in one disc tail portion, foreign matter can be prevented from being caught between the outer peripheral surface of the other disc tail portion and the inner peripheral surface of the valve box. Can be reliably rotated from a small opening to a fully closed position by a closing operation.
また、充水機能付きバタフライ弁の下流側に設けられた別のバルブ等を閉めて上記バタフライ弁の弁箱内の流れを停止し、この状態で、弁体を所定開度まで開くことにより、一方のディスクテール部の閉栓操作時の回転方向の端部の端面が下向きになるため、上記ストレーナによって捕捉された異物が弁体の下方へ落下する。これにより、上記ストレーナによって捕捉された異物を弁体から容易に取り除くことができる。In addition, by closing another valve or the like provided on the downstream side of the butterfly valve with a water filling function to stop the flow in the valve box of the butterfly valve, in this state, by opening the valve body to a predetermined opening, Since the end surface in the rotational direction at the time of closing operation of one of the disc tail portions faces downward, the foreign matter captured by the strainer falls below the valve body. Thereby, the foreign material captured by the strainer can be easily removed from the valve body.
本第2発明は、弁体を所定開度まで開いた際、一方のディスクテール部の閉栓操作時の回転方向の端部の下方に、ストレーナによって捕捉された異物を排出するドレン抜き装置が設けられているものである。According to the second aspect of the present invention, when the valve body is opened to a predetermined opening, a drain removing device for discharging the foreign matter captured by the strainer is provided below the end portion in the rotational direction during the closing operation of one disc tail portion. It is what has been.
以上のように、本発明によると、異物が一方のディスクテール部の通水孔に詰るのを防止することができる。また、異物が他方のディスクテール部の外周面と弁箱の内周面との間に噛み込むのを防止することができ、弁体を閉栓操作によって小開度から全閉位置に確実に回転させることができる。さらに、ストレーナによって捕捉された異物を弁体から容易に取り除くことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent foreign matter from clogging the water passage hole of one disc tail portion. In addition, foreign matter can be prevented from biting between the outer peripheral surface of the other disk tail and the inner peripheral surface of the valve box, and the valve body is reliably rotated from a small opening to a fully closed position by a plugging operation. Can be made. Furthermore, the foreign matter captured by the strainer can be easily removed from the valve body.
以下、本発明における第1の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。尚、先述した従来のものと同一の部材については、同じ符号を付記して、その説明を省略する。
図1〜図3に示すように、通水孔17は、開栓操作時に下流側へ回動する一方のディスクテール部15aに形成されており、開栓操作時に上流側へ回動する他方のディスクテール部15bには形成されていない。また、上記通水孔17の流入口17a側には、金網や多孔板等から構成される薄板状のストレーナ31が取付けられている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same member as the conventional thing mentioned above, the same code | symbol is attached and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、弁棒13の軸心13aは流れ方向に直交する水平方向(横方向)に設けられ、図2に示すように、弁体12を開度100%(所定開度の一例)まで全開した際、上記一方のディスクテール部15aの閉栓操作時の回転方向Bの端部Eが下向きになるように充水機能付きバタフライ弁32が設置されている。
Further, the
また、下流側の配管21の底部には、ドレン抜き管34とドレン抜き弁35とで構成されるドレン抜き装置36が設けられている。上記ドレン抜き装置36は、弁体12を開度100%まで全開した際の一方のディスクテール部15aの端部Eの下方に配置されている。
In addition, a
以下、上記構成における作用を説明する。
充水時、図1に示すように、開栓操作によって弁体12を小開度(開度約15〜20%)に開栓し、両ディスクテール部15a,15bの外周面を弁箱シール14に摺接させる状態において通水孔17を全開状態となす。これにより、弁体12を介した弁箱11の内部の上流側領域と下流側領域とは上記通水孔17を通してのみ連通し、上流側から弁箱11に流入する水(流体の一例)が通水孔17を通して下流側へ通水される。
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described.
When the water is filled, as shown in FIG. 1, the
このとき、通水孔17を流れる流量は通水孔17の流路断面積等の流路形状に相応して予め定まっているので、定流量で下流側へ充水することができ、充水開始から満管状態になるまでの必要時間を予め算出することができる。
At this time, the flow rate flowing through the
また、一方のディスクテール部15aの通水孔17の流入口17a側にはストレーナ31が設けられているため、充水時、水に含まれる異物22はストレーナ31によって捕捉されて通水孔17に入り込むのを阻止され、これにより、異物が一方のディスクテール部15aの通水孔17に詰るのを防止することができる。
In addition, since the
さらに、上記通水孔17は、開栓操作時に下流側へ回動する一方のディスクテール部15aのみに形成されており、開栓操作時に上流側へ回動する他方のディスクテール部15bには形成されていないため、充水時、異物22が他方のディスクテール部15bの通水孔に詰ることはなく、これにより、異物22が他方のディスクテール部15bの外周面と弁箱11の内周面との間に噛み込むのを防止することができ、弁体12を閉栓操作によって小開度から全閉位置Sに確実に回転させることができる。
Further, the
また、充水機能付きバタフライ弁32の下流側に設けられた別のバルブ(図示せず)を閉めて上記バタフライ弁32の弁箱11内の流れを停止し、この状態で、図2に示すように、弁体12を開度100%まで全開する(又は開度100%付近まで開く)ことにより、一方のディスクテール部15aの端部Eが下向きになるため、上記ストレーナ31によって捕捉された異物22が弁体12の下方へ落下する。その後、ドレン抜き弁35を開くことにより、上記異物22がドレン抜き管34から外部へ排出され、これにより、上記ストレーナ31によって捕捉された異物を弁体12から容易に取り除くことができる。
Further, another valve (not shown) provided on the downstream side of the
尚、図4のグラフG1,G2は、弁体12の開度(%)とバタフライ弁10,32の損失係数fvとの関係を示すものである。
ここで、通水孔17から充水する際のバタフライ弁10,32の上流側の配管20内の充水流速をV(m/s)とし、バタフライ弁10,32の上流側の圧力水頭をH(m)とし、重力加速度をg(=9.8m/s2)とすると、上記損失係数fvは下記の式1で求められる。
fv=H×2×g/V2 ・・・式1
このうち、二点鎖線で描いたグラフG1は、図6〜図10に示した従来のバタフライ弁10に関するものであり、両ディスクテール部15a,15bにそれぞれ通水孔17を形成し、これら両通水孔17の総開口面積を配管20,21の流路断面積の1/25に設定したものである。
Graphs G1 and G2 in FIG. 4 show the relationship between the opening degree (%) of the
Here, the filling water flow velocity in the
fv = H × 2 × g / V 2 Formula 1
Among these, the graph G1 drawn by the two-dot chain line relates to the
開度が20%以下の範囲において、ディスクテール部15a,15bの外周面が弁箱シール14に摺接し、さらに、開度15〜20%の範囲において、両通水孔17が全開状態となる。これによると、弁体12の開度が大きくなるに従って、グラフG1が下向きに傾斜し、損失係数fvが低下するが、開度15〜20%の範囲においては、両通水孔17が全開状態となるため、損失係数fvがほぼ一定値となる横這い領域Raが存在する。尚、上記充水時においては、開度20%以下で使用している。
When the opening is in the range of 20% or less, the outer peripheral surfaces of the
また、実線で描いたグラフG2は、図1〜図3に示した本発明のバタフライ弁32に関するものであり、一方のディスクテール部15aのみに通水孔17を形成し、この通水孔17の正味の開口面積(すなわち、通水孔17の開口面積にストレーナ31の開口率を掛けた値)を、上記従来のバタフライ弁10のほぼ1/2、すなわち、配管20,21の流路断面積のほぼ1/50に減らして設定した場合のものである。これにより、グラフG2に存在する横這い領域Rbが従来のグラフG1における横這い領域Raよりも上昇する。このように、第1の実施の形態において、通水孔17の正味の開口面積を変えることによって、横這い領域Rbの損失係数fvを変えることができる。
A graph G2 drawn by a solid line relates to the
このようなことを踏まえて、次に説明する第2の実施の形態においては、一方のディスクテール部15aの通水孔17から充水する際のバタフライ弁32の上流側の配管20内の充水流速V(m/s)と、バタフライ弁32の上流側の圧力水頭H(m)とが設定され、上記設定された充水流速Vと圧力水頭Hとによって適値の損失係数fvaが決定され、上記横這い領域Rbが上記適値の損失係数fvaとなるように、一方のディスクテール部15aの通水孔17の正味の開口面積(=通水孔17の開口面積×ストレーナ31の開口率)が設定されている。
Based on this, in the second embodiment described below, the filling in the
これによると、横這い領域Rbは開度約15〜20%に対応しており、充水時、弁体12を開度約15〜20%内の所定の開度に保って充水することにより、バタフライ弁32の損失係数fvが適値の損失係数fvaとなり、上記設定された充水流速Vで充水される。この際、弁体12の開度が上記所定の開度から僅かにずれて変動した場合であっても、上記開度の変動が横這い領域Rb内(すなわち開度15〜20%内)に含まれていれさえすれば、これに対する損失係数fvの変化が小さくなるため、上記設定された充水流速Vの変動も減少し、充水流量の変動が抑制されて安定する。これにより、充水開始から満管状態になるまでの実際の必要時間と予め算出しておいた時間とのずれを小さくすることができる。
According to this, the side area Rb corresponds to an opening degree of about 15 to 20%, and at the time of filling, the
例えば、バタフライ弁32を水道管路に設置した場合、水道管路の標準的な水理条件として、バタフライ弁32の上流側の圧力水頭Hが100m(=9.8×105Pa)と設定され、充水時の上流側の配管20内の充水流速Vが一般的に安全性を考慮して0.5m/sに設定される。この条件で上記式1から求められる損失係数fvは約8000となり、これが適値の損失係数fvaとなる。
For example, when the
そして、上記のようにバタフライ弁32の一方のディスクテール部15aの通水孔17の正味の開口面積を、上記従来のバタフライ弁10のほぼ1/2、すなわち、配管20,21の流路断面積のほぼ1/50に設定することで、図4のグラフG2に示すように、横這い領域Rbが適値の損失係数fva(=約8000)付近に存在する。
Then, as described above, the net opening area of the
これにより、弁体12が開度約15〜20%内の所定の開度から僅かにずれて変動した場合であっても、上記開度の変動が横這い領域Rb内(すなわち開度15〜20%内)に含まれていれさえすれば、これに対する損失係数fv(=約8000)の変化が小さくなるため、上記設定された充水流速V(=0.5m/s)の変動も減少し、充水流量の変動が抑制されて安定する。
As a result, even when the
尚、上記実施の形態では、通水孔17の正味の開口面積を配管20,21の流路断面積のほぼ1/50に設定しているが、これ以外の数値に設定してもよい。また、水道管路の標準的な水理条件として、充水流速Vを約0.5m/s、圧力水頭Hを約100mに設定し、これら両数値に基づいて適値の損失係数fvaを約8000に決定しているが、これらの数値は一例であり、これらに限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the net opening area of the
また、上記実施の形態では、弁体12を全開した際、一方のディスクテール部15aの端部Eが下向きになるように、弁棒13の軸心13aを流れ方向に直交する水平方向(横方向)に設けたが、斜め横方向に設けてもよい。
In the above embodiment, when the
また、上記実施の形態では、図3に示すように、通水孔17を一方のディスクテール部15aに1個形成しているが、複数個形成してもよい。また、通水孔17を長円形にしているが、これ以外の形状、例えば正円形や多角形にしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG. 3, although the one
また、上記実施の形態では、通水孔17とストレーナ31とを一方のディスクテール部15aのみに設けているが、他方のディスクテール部15bにも設けてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
11 弁箱
12 弁体
13 弁棒
13a 軸心
14 弁箱シール
15a 一方のディスクテール部
15b 他方のディスクテール部
17 通水孔
31 ストレーナ
32 充水機能付きバタフライ弁
A 開栓操作時の回転方向
B 閉栓操作時の回転方向
E 一方のディスクテール部の端部
S 全閉位置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
弁棒の軸心が横方向又は斜め横方向に設けられ、
上記一対のディスクテール部は弁箱シールに摺接する球面状に湾曲した外周面を有し、
開栓操作時に全閉位置から下流側の方向にのみ回動する一方のディスクテール部に、一端が外周面に開口するとともに他端が弁体の上記背面側に開口する通水孔が形成され、
上記通水孔の流入口側にストレーナが設けられ、
弁体を所定開度まで開いた際、一方のディスクテール部の閉栓操作時の回転方向の端部の端面が下向きになることを特徴とする充水機能付きバタフライ弁。 A valve box seal placed in the valve box, a valve body that rotates around the shaft center of the valve stem and slides in contact with the valve box seal in the fully closed position, and on the back side of the valve body in the rotational direction during the opening operation A butterfly valve with a water filling function having a pair of disc tail portions provided,
The shaft center of the valve stem is provided in the lateral direction or diagonally lateral direction,
The pair of disc tail portions have outer circumferential surfaces curved in a spherical shape that are in sliding contact with the valve box seal,
One disc tail portion that rotates only in the downstream direction from the fully closed position during the opening operation is formed with a water passage hole having one end opened on the outer peripheral surface and the other end opened on the back side of the valve body. ,
A strainer is provided on the inlet side of the water hole ,
A butterfly valve with a water filling function, characterized in that when the valve body is opened to a predetermined opening degree, the end surface of the end portion in the rotational direction at the time of plugging operation of one of the disc tail portions faces downward .
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