JP7209966B2 - 水用バタフライバルブ - Google Patents
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Description
これに対して、特に、飲料のための水道用としてバタフライバルブを用いる場合には、キャビテーション現象を確実に抑制して管内の破壊・摩耗などによる前記の悪影響を回避しつつ、その弁開度に応じて適正な流量特性を発揮させることが要求されている。
さらに、櫛歯状溝をゴム製シートリングの内周面に形成していることからシートリングの加工が複雑であり、その精度も要求されるという問題も有している。
幅Wは、弁箱1内の流路5中に発生する気泡の直径と同等か、或は発生する気泡の最大直径より一桁大きい程度に設定されている。本実施形態では、バタフライバルブの呼び径が150~400Aにおいて、5~10mm程度に設定される。具体的には、例えば、φ150mmのサイズのバルブでは5mm程度、φ300mmのサイズのバルブでは8mm程度とすればよい。幅Wを任意の大きさに設定することで、整流板20間の開口面積を変えることも可能になっている。
めねじ27よりもさらに内径側には肉盗み部29が形成され、この肉盗み部29により弁体2全体の軽量化が図られる。
本例では、図1のバルブに対して右側から流体が流れるようになっているが、この流れが逆であってもよい。その場合、弁体2のオリフィス側、ノズル側も逆になり、前述の場合と同様の機能を発揮可能となる。
図5は弁体2を回転動作するときの過程の概略断面図を示している。流体は図において右側から左側に流れる。図5(a)においては、弁体2の弁開度0°の状態(全閉状態)を示しており、この場合、シールリング11の弁座部31が弁座4に密着し、流路5がシールされた状態にある。
さらに、流体が整流板20の側面に接触しながら流れることで側面との摩擦による摩擦損失が生じ、この摩擦損失により流速が減じられてキャビテーション発生がより一層抑えられる。
その結果、弁体2の下流側の剥離域では、オリフィス側とノズル側からの流れの激しい衝突を防止して特異渦の発達を防止できる。このように弁体2通過時の圧力損失を減少して剥離域における圧力低下を小さくし、気泡群の発達を防止することで、弁体5の下流域のキャビテーションの発生を確実に抑制でき、騒音や振動も小さくできる。
上記比較品1、比較品2は、本発明のバタフライバルブの供試品1と同じ呼び径の大きさで設けられる。
このグラフより、供試品1は、10°~80°程度までの弁開度の領域において、比較品1、比較品2に比較して弁開度に対するCv値が低くなる傾向にあり、弁開度の増加に伴うCv値の増加も少ない。弁開度に対してCv値の変化が小さいと、流量変化に対して弁開度の変化量が大きくなるため流量制御が容易となる。このことから、供試品1は、10°~80°までの流量制御性が向上し、特に、10°~40°の低開度において、比較品1、比較品2に比べて流量制御性を改善しつつリニア状に流体を流し、キャビテーションを抑制できることが確認された。これに加えて、供試品1は、低開度以降の弁開度において、弁開度の拡大に対するCv値の増加がより大きいリニア状となることで流量を増加できることが確認された。
このバタフライバルブは、弁箱70、弁体71、弁軸3、シールリング73を有し、弁軸3と弁箱70内に形成される弁座74とが偏心されていない中心型のバルブとして構成される。この場合にも、前述の偏心型のバタフライバルブと同様に、ノズル側とオリフィス側のそれぞれに整流板75が平行で列設状態に延伸され、これら複数の整流板75同士の間にスロット状流路76、整流板75の外周面に球面状部からなる弁座対向面77が形成され、これにより前記と同様の機能を発揮する。
図に示すように、オリフィス側に大型の整流板81を設けたときには、流れの干渉をより効果的に抑えることでキャビテーションの抑制機能が向上する。
さらに、図示しないが、前記弁体100と同様に、案内面を設けたり、弁座対向面の弁翼側領域付近に平なカット面を設けるようにしてもよい。
一方、比較品3は、カット面102、案内面105、カット面122の何れも形成していない弁体を設けた比較用のバルブである。供試品2~4、比較品3について、カット面102、案内面105、アール面部110、カット面122の有無以外は同一形状とし、同一口径のバルブの弁開度に対するキャビテーション係数を測定した。
2、100、120 弁体
3 弁軸
4 弁座
5 流路
20、40 整流板
21、42 スロット状流路
22、101、121 球面状部(弁座対向面)
23 頂部
24 テーパ部
102 カット面
105 案内面
110 アール面部
122 カット面
G 隙間
R 弁翼側領域
W 幅
Claims (9)
- 円筒形状の弁箱内に円板状の弁体が弁軸を介して回動自在に設けられた水用バタフライバルブであって、前記弁体の少なくともオリフィス側又はオリフィス側とノズル側の外周から前記弁軸方向と交差する方向に沿って平行に列設状態に延伸された複数の整流板と、複数の前記整流板同士の間に前記弁箱内の流路の水中に含まれる気泡が流下可能なスロット状流路が列設されると共に、前記複数の整流板の外周面には、球面状部の弁座対向面が形成され、前記弁座対向面は、弁閉状態から中間開度状態までの範囲に設けられ、前記弁座対向面と前記弁座の隙間は、弁閉状態から中間開度状態まで一定とした縮流部とし、前記縮流部で増加した水中の気泡が他の気泡同士と干渉しない状態でオリフィス側の下流に設けられた前記整流板の前記スロット状流路を整流させながら流下させるようにしたことを特徴とする水用バタフライバルブ。
- 前記整流板は、前記弁座対向面と、この弁座対向面の頂部から前記弁軸側に向けて形成されたテーパ部とで略三角形状を呈している請求項1項に記載の水用バタフライバルブ。
- 前記スロット状流路の幅は、前記弁箱内の流路中に発生する気泡の直径と同等か、或は発生する気泡の最大直径より一桁大きい程度である請求項1又は請求項2に記載の水用バタフライバルブ。
- それぞれの前記スロット状流路の幅は、略等間隔に設けられている請求項1乃至3の何れか1項に記載の水用バタフライバルブ。
- 前記スロット状流路の幅は、呼び径150~400Aにおいて、5~10mmに設定された請求項1乃至4の何れか1項に記載の水用バタフライバルブ。
- 前記弁座対向面は、前記弁体の閉状態から中間開度状態までの範囲に設けられ、この弁座対向面の弁翼側領域の頂部付近が平にカットされた請求項1乃至5の何れか1項に記載の水用バタフライバルブ。
- 前記弁座対向面は、前記弁体の閉状態から中間開度状態までの範囲に設けられ、この弁座対向面の弁翼頂部から前記弁軸の天地側に向けて略45°方向を中心とする領域の頂部付近がそれぞれ平にカットされた請求項1乃至6の何れか1項に記載の水用バタフライバルブ。
- 前記弁座対向面の先端側が流路方向に対して断面三角形状に形成されて案内面が設けられ、この案内面により流体を前記スロット状流路の方向に案内するようにした請求項1乃至7の何れか1項に記載の水用バタフライバルブ。
- 前記整流板の根本付近の前記スロット状流路にアール面部が設けられた請求項1乃至8の何れか1項に記載の水用バタフライバルブ。
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