JPH01206170A - バルブ用密閉部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はバルブ用密閉部材に関し、特に該密閉部材が貫
通流路を有するバルブハウジング内に回転可能にはめら
れ、これによって複数の主流路が密閉部材を平行に貫通
して配置され、各主流路が密閉部材に結合して流路開口
を形成するようになっている。

（従来の技術） ドイツ特許明細書簡２，３５９，７１７号にはバルブの
密閉部材に流れ開口を備え、この開口が平行に配置され
た多数の流路からなるバルブが開示されている。

ヨーロッパ特許第１３．６０１号には貫通孔を有する１
つ又は数個の減衰板が密閉部材の開口内にはめられてい
る。この密閉部材は回転体、たとえば球又は円筒で形成
されている。

この減衰板は密閉部材の開位置で流れの方向に平行とな
るように配置されている。バルブは一群開いた位置、即
ち調整位置にあるとき流れの一群は減衰板の複数の孔を
貫通する。減衰板の機能は、バルブが調整位置にあると
きキャビテーションおよびキャビテーションが原因で起
こるノイズおよび摩耗を減することにある。

ドイツ特許公告明細書簡２．３５２．３７０号には、密
閉部材が中空円筒からなることを特徴とするバルブが記
載されている。

この流れ開口はたとえば円筒の対向壁に平行に配置され
た多数の孔からなっている。この円筒内には貫通孔を有
する減衰板がはめられ、この減衰板は密閉部材の開位置
に流れの方向に交差するように配置されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、バルブに減衰板を設けることから流れの
変化に伴うキャビテーションが必然的に生じるので、騒
音や振動の原因となっていた。

このようなことから本発明は材料が局部的に衝撃的な力
を受けることにより損傷する二ローション現象や媒体物
が流れる部分の断面積の急変や流れの向きが変わること
により騒音や振動の原因さらにはバルブ部材の損傷をも
たらすキャビテーションを予防したバルブ用密閉部材を
提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段および作用）本発明に係る
密閉部材は以下の特徴を有する、即ち、少くとも密閉部
材内の主流路のいくつかが、主流路に対して偏心した側
方流路により平行に配置された主流路の１つ又は数個に
接続されている。そのため、主および側方流路の中心軸
線がある距離を置いて互いに異なる面上にある。

複数の流路は互いにずれて接続され、これらの中心軸線
は異なる面上にあり、バルブの閉塞位置たとえば一群開
いた位置にあるとき、流れは異なる面によりその方向を
変更しなければならない、これにより乱れた流れが長手
方向の軸線回りの流路のい（つかに生じる。

より具体的には、本発明は％回転バルブ又は同等物には
められるべきボール、ボールセクター、プラグ又はプラ
グの一群分等でなる密閉部材と、該密閉部材を貫通する
一群の流路に関係し、この流路の入口開口並びに貫流す
る流量は、バルブの入口側でこの開口に対する密閉部材
の位置、即ちバルブの開口度に依存する。

本発明の第１の課題は、−群の流路の三次元形状を正確
に設計することにより、バルブの閉塞過程に生ずる騒音
および最大効率時にバルブ内の流れにより生ずるエロー
ジョンを減じさせるため、流れ閉塞過程に関した流れる
媒体のエネルギー状態に変化（消散）を生じさせること
にある。

本発明はこのことを最小空間での乱流によって達成し、
密閉部材の内側にある一群の流路に消散過程の発生を等
しく分配する。

本発明の第２の課題は、特別な構造上の解決法により作
動の安全性を最大限達成し、最適な機械的構造を達成す
ることであり、そのために複数の流路を備えた密閉部材
が一群品で作られている。

密閉部材内側に形成された一群の乱流流路は多数の主流
路からなり、これらは真直に延びるか、又は肩部な備え
ており、さらに平行に配置される各主流路に対して横向
きの側方流路によって交差している。

本発明の第１の課題を達成するためには、−群の流路は
流れが閉塞されるとき、乱流又は渦巻き流が複数流路の
中心軸線の回りに生ずるように製作されている。

たとえば、側方流路の全部又はいくつかの中心線は十分
に離れ、かつ異なった面上に位置し、側方流路を通して
起こる流れの移動量は主流路に関連した乱流を生じるよ
うに前記中心線および接続される主流路の各中心線のそ
れぞれの面から離れている。

このバルブで起こる閉塞過程において、媒体の圧力に基
づく位置エネルギーは、それ故前記乱流の影響によって
効率良く熱に変換され、さらに流量の速度を最小化する
。

乱流の利点はキャビテーションが渦巻き流の中間に起こ
ることである。これはキャビテーションにより生じる摩
耗を減少させるので密閉部材に適用される。

バルブ調整の特性曲線がいわゆる線形又はイクイッパー
センチュアル（ｅｑｕｉｐｅｒｃｅｎｔｕａｌ）である
とにかかわらず、主流路と側方流路の数および相互比率
によってこの特性曲線に影響を与えることが可能である
。

この乱流の効果は、主流路の流量に対する側方流路の流
量の比率による。そして一般に、この効果は密閉部材が
開かれているときより低くなる。乱流を伴う一群の流路
は、分離カートリッジによって成し遂げられこのカート
リッジは正確に密閉部材に適合され、密閉部材内には一
群の流路が形成されるとともにこのカートリッジ用開口
を備える。

他の方法として、乱流を伴う一群の流路は直接一体構造
の密閉部材に配置されてもよい、側方流路における乱流
の効果は意義あるやり方で成し遂げられる。

一体構造の密閉部材において、複数の流路は上述のやり
方で一群品内にたとえば穴明け、又は鋳造により形成さ
れるが、その結果乱流の効果は生じない。

通常の球形バルブにおいて、バルブが開かれているとき
、シールが密閉部材の開口で支持されていない状態とな
ることに問題がある。

本発明に基づくこの解決法では、流路間に配置された密
閉部材の外面が密閉部材の閉塞位置におけるシール用の
支持面として作用するように形造られている。即ち、密
閉部材が移動するとき、シールはこの面に接触して滑べ
る状態にある。この構造はシールと密閉部材のいかなる
流れをも妨げる。そして流れ開口の縁で高い表面圧力が
形成されることをなくす。

通常の密閉部材による解決法の場合、前記圧力はシール
の押し合いおよび不均一ながたがた揺れる調整移動が生
じるが、本発明ではこのようなことが防止される。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

球形バルブの球形密閉部材１が第２〜第６図に示され、
この密閉部材１には回転軸２が設けられている。

密閉部材１はバルブハウジング９内に回転可能にはめ込
まれており、貫通流路即ち入口側流路３と出口側流路４
の壁部に接続されている（第２〜第４図には流れ方向を
矢印Ａで示している）。

ハウジング９と密閉部材１間には環状シールｉｏ、　１
１が設けられている。

第１図は主流路５を示し、これには肩部６と主流路を貫
通する２つの側方流路７′、７″が設けられている。乱
流は流れ線ａによって示されている。肩部６は主流路内
を流れるための抵抗を生じさせ、側方流路の流れを増加
する。

密閉部材１には、互いに分離する複数の主流路５が、例
えば穴明は又は鋳造により形成されている。バルブが十
分量いたとき（第４図参照）、これらの主流路５はハウ
ジング９の流路に対して平行である。またバルブが閉じ
た位置にあるとき（第２図参照）、これら主流路は流路
に対して直交する。開いた位置では、主流路５はハウジ
ング内の流路の大部分の面積に及ぶ。

これらの流路５′は、閉位置での入口側により密接して
配置されており、たとえば寸法の異なる数個のドリルを
用いることにより段階的に作られた孔であってもよい。

また、バルブの開位置では入口側に配置された流路部分
は外側に配置された流路部分よりも大きな直径を有し、
肩部６は２つの直径間に設けられている。

バルブの閉位置で出口端４により密接して置かれる複数
の流路５″では、最も大きな直径を有する部分の長さを
より大きくすることができる。それ放出口端４に最も密
接して置かれた流路５″゛では適切により大きな直径が
全長にわたって使用されることになる。

主流路５に付加して密閉部材ｌは側方流路７を設けてお
り、この流路７は主流路５を横断し、平行に配置された
主流路５に交差する。各側方流路７の横断面積は主流路
の最大径に対応する横断面積よりも小さい、各側方流路
の全部又はいくつかは主流路５が側方流路と接続された
中心線からはずれて十分に遠ざかった異なる面に配置さ
れている。

側方流路の各外筒面はその接続される主流路の外筒面に
接線的に接触できる。側方流路は主流路に対して閉位置
の出口面の方向から鋳造やドリル加工によって製造でき
る。側方流路の突出部は主流路の中心軸線を貫通し、側
方流路の軸線に平行となる面において、側方流路から主
流路に到達する前記面における流れの投影が１５０″又
はそれ以下にその方向を変えるよう角度とすることがで
きる。

この各側方流路は密閉部材ｌの閉位置において、出口側
から入口側に延びてはいない、これにより密閉部材ｌは
パイプ系における流れを閉じることになる。

このようにして、主流路５と側方流路７は密閉部材１内
で一方を他方の上に配置した数個の格子状の３次元ネッ
トワークで形成される。

一方を他方の上に配置したこのネットワークは互いに完
全に分離されるか、互いに一群分が重なって配置される
複数の流路を通って互いに連通させてもよい。

いかなる場合にも、平行であって一方が他方の上に配置
される数個の主流路があり、また側方流路がある。

本発明は上述した実施例のみに限定されるものでなく特
許請求の範囲内で種々の変更がありうる。

閉位置における出口側に配置される複数の側方流路７の
各端部はまた閉じられていてもよい、これは、たとえば
密閉部材にはめ込まれ複数の孔を備えた分離カートリッ
ジを用いることにより、あるいは他の方法において流路
の各端部を閉じることにより達成される。

閉じられた密閉面８は、側方流路７が閉じた位置で入口
側３へ開かれるように出口側のみに配置してもよい。

主流路における肩部６は絶対に必要なものではない。主
および側方流路は密閉部材の回転軸に垂直である各面に
配置してもよいし、またこの面に対して斜めに配置して
もよい。

球形の密閉部材の代りに、他の回転体たとえば円筒、円
錐、あるいは同等物の一群を用いてもよい。

本発明の原理は、ディスクの側面に横方向の孔からなる
格子状の一群の流路が設けられるようなバタフライ弁に
適用できる。

主流路の１つの径に面して一方を他方の上に２つ又はそ
れ以上の側路な適合させることが可能である。流路の円
形横断部分の代りにその形状部分、たとえば槽内部分を
用いることが可能であり、また側方流路は矩形状であっ
てもよい。

しかしながら、乱流による減衰が円形部分で最も効率良
（起こる。流路のいくつかは乱流から自由であって、そ
の場合流路の部分は任意にたとえばある他の部分に乱流
を形成する機構を強めるように接続された流路を選んで
もよい。

一体構造の密閉部材は外側面管に複数の主流路を有し、
この外側面は密閉部材が移動するときシール状態ですべ
り接触するようになっている。

（発明の効果） 本発明はパルプ用密閉部材内に平行に配置される複数の
主流路を設け、この主流路に対してその中心軸線がずれ
た位置で主流路に連続する側方流路を設けて、これら流
路間を流れる媒体物に乱流を生じさせるので、流れの急
変やうず巻等による局部的に衝撃的な力や高い圧力を減
衰させてエロージョンやキャビテーションの影響を防ぐ
ことができる。

また、密閉部材の外側面がバルブの閉位置における密閉
シールの支持面となるので、シールと密閉部分間での流
れを防ぐとともにシール支持面に形成した流れ開口で高
い圧力が生じないのでシール部分での押し合いや不均一
な振動を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は密閉部材内の１つの流路を示し、この流路を横
切る２つの側方流路を有する流路の透視図、 第２図は本発明に係る実施例において、バルブの閉位置
で上部から見たバルブの断面図、第３図は第２図に示す
バルブの調整位置におけるバルブの断面図、 第４図は第２図に示すバルブの開位置におけるバルブの
断面図、 第５図は第２図の矢印Ｖの方向からみた密閉部材の外形
図、 第６図は第２図の矢印■の方向からみた密閉部材の外形
図、 第７図は第２図の矢印■の方向からみた密閉部材の外形
図である。 １・・・密閉部材　　　　　２・・・回転軸３．４・・
・貫通流路 ５．５’　、５″′、５″・・・主流路７・・・側方流
路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）貫通流路（３、４）を備えるバルブハウジング内
   に密閉部材（１）が回転可能にはめ込まれ、該密閉部材
   を貫通する数個の主流路 （５）が平行に配置されており、この主流路が密閉部材
   内で流路開口を形成して連結するバルブ用密閉部材にお
   いて、 前記密閉部材（１）内の主流路（５″）の 少くともいくつかは、平行に配置された他の主流路（５
   ′、５″′）の１つ又はいくつかに主流路に関して偏心
   した位置の側方流路 （７）によって接続され、前記主および側方流路の各中
   心軸線が互いにある距離を置いて異なる面上にあること
   を特徴とするバルブ用密閉部材。 （２）複数の主流路および側方流路の横断面がそれぞれ
   流路の中心軸線に関して対称であることを特徴とする請
   求項１記載の密閉部材。 （３）少くとも側方流路（７）のいくつかが円形横断面
   を有していることを特徴とする請求項２記載の密閉部材
   。 （４）少くとも側方流路（７）のいくつかが矩形横断面
   を有していることを特徴とする請求項２記載の密閉部材
   。 （５）少くとも主流路（５）のいくつかが円形横断面を
   有していることを特徴とする請求項 ２記載の密閉部材。 （６）側方流路の中心軸線に平行となる主流路（５）の
   中心軸線面上に投影する側方流路 （７）の中心軸線が、前記中心軸線面で閉塞する位置に
   逆方向流れが生じるように主流路（５）の中心軸線を角
   度をなし、側方流路から主流路に到達するときその方向
   を１５０°未満で角度変化することを特徴とする請求項 １〜５のいずれかに記載の密閉部材。 （７）少くとも主流路の横断面に平行に配置された主流
   路（５′、５″）のいくつかが、流れの方向においてよ
   り小さくなっていることを特徴とする請求項１〜６のい
   ずれかに記載の密閉部材。 （８）側方流路（７）がこれに面して配置された全ての
   主流路（５）を貫通していることを特徴とする請求項１
   〜７のいずれかに記載の密閉部材。 （９）側方流路（７）の各端部の１つが密閉部材の閉塞
   位置においてバルブハウジングの貫通流路の１端に連通
   していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記
   載の密閉部材。 （１０）側方流路（７）の各端部の１つが密閉部材の閉
   塞位置においてバルブハウジングの貫通流路の出口端（
   ４）と連通していることを特徴とする請求項９記載の密
   閉部材。 （１１）少くとも側方流路（７）のいくつかが、主流路
   に交差し、側方流路の接線と主流路の接線と同一平面上
   にあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記
   載の密閉部材。 （１２）主および側方流路系（５、７）を有する密閉部
   材が１つの部材で形成されていることを特徴とする請求
   項１〜１１のいずれかに記載の密閉部材。 （１３）主および側方流路系（５、６）が密閉部材を貫
   通する開口内にはめ込まれた分離カートリッジで作られ
   ていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記
   載の密閉部材。 （１４）密閉シールに対して滑る部分に関して、前記密
   閉部材が回転しているとき、密閉部材の外側面が密閉シ
   ールのための連続した支持面を形成し、この支持面に一
   群の主流路（５）によって媒体の流れ用の複数の孔を形
   成していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか
   に記載の密閉部材。