JPH052221U - ブースタパイプ付ガバナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブースタパイプによる二次圧力の補正をガバ
ナの使用現場で容易に調整可能とする。 【構成】 ブースタパイプ１５はその軸線方向に圧力導
入孔１５ｂが貫通し、先端は軸線Ｘ−Ｘの周りに回転対
称形のテーパ面１５ｅが形成されている。このブースタ
パイプ１５はばね１８を挟んでバルブボディ７に螺着さ
れる。ブースタパイプを左右に回動させてばね１８の圧
縮量を変えることで、上下に移動させ、二次圧力の補正
量を調整する。 【効果】 二次側の流れがブースタパイプ１５のテーパ
面１５ｅと栓１７との間で絞られて速くなり、圧力導入
孔１５ｂに導入される圧力が一層低下し、その分二次圧
力がより、完全に補正される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はブースタパイプ付ガバナの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ガバナ（圧力調整器）は図６のような基本構造で、二次圧力を検知し、その二 次圧力の変動をバルブ（調整弁）に伝えるダイヤフラム１と、調整されるべき圧 力を設定するスプリング２と、ガスの流れをその開度によって直接調整するバル ブ３とを有している。１ａはバルブが開の時のダイヤフラムの位置を示す。

【０００３】 ガバナの作動原理は二次圧力の変動をダイヤフラム１が感知してバルブ３を開 閉し、二次圧力を設定圧力に保っている。そして、ガバナは流量の変化に係わら ず二次圧力を設定圧力に保つことが重要な役割であるが、現実には図６のような 簡単な構造のガバナでは、スプリングの影響で安定した設定圧力を保てない。

【０００４】 即ち、流量が大きくなる程バルブ３が大きく開いてスプリング２がのびるため 、スプリング２の作用力が小さくなって、二次圧力が低下する。この様子を図７ の曲線イに示す。

【０００５】 ここで、流量が変化しても二次圧力が変わらないで、図７の点線で示す直線ロ のような正常な二次圧力線の特性を得るために、図８の構造のガバナがあって、 ブースタパイプ付ガバナと呼ばれている。

【０００６】 このブースタパイプ付ガバナは、図８に示すように、ガバナの二次側の流れの 中で下流に向って開口するブースタパイプ４を通して、ダイヤフラム１の下室に 二次側の圧力を導いている。５は、バルブ３のすぐ下流の圧力がダイヤフラム１ の下室に入らないようにする仕切板で、バルブ３とダイヤフラム１とを連結する バルブステム６は、仕切板を貫通して上下に摺動可能である。

【０００７】 こうするとダイヤフラム１の下側にかかる圧力（静圧）はブースタパイプ４の 下端開口にかかる二次側の流れの動圧の影響を受ける。そして静圧と動圧が逆比 例することを考えると、図８のブースタパイプ付ガバナでは、ダイヤフラム１の 下側にかかる静圧が、流量が大きくなる程小さくなる傾向になることがわかる。

【０００８】 こうして、スプリング２の作用力とダイヤフラム１の下側にかかる圧力とが平 衝してバルブ３の開度が定まり、このときの二次圧力は、ブースタパイプを適切 に設計することで図７の直線ロに示す理想的な一定値に近づけることができる。

【０００９】 図９には、上述の原理によるブースタパイプ付ガバナの実際の商品の構造、特 にブースタパイプ付近の詳細構造を示す。 ７はバルブボディ、８はバルブボディ７にボルト９で固着された下部ケース、 １０は下部ケース８にボルド１１で固着された上部ケースで下部ケース８と上部 ケース１０との間に図示されていないダイヤフラムの周縁が気密的に挟まれてい る。下部ケース８には前記仕切板５に相当する仕切板８ａが一体的に形成されて いる。

【００１０】 １２はバルブで、ダイヤフラムから図示されていないてこを介して駆動される バルブステム１３の下端に取り付けられ、調整されるべき圧力を設定する図示さ れていないスプリング（これは前記スプリング２に相当する）で常時閉じる方向 に付勢されている。バルブステム１３は仕切板８ａに固着したブッシュ１４に嵌 装され、前記図示されていないダイヤフラムの動きに応じて上下に摺動して、バ ルブ１２を開閉する。

【００１１】 １５は、ブースタパイプで、下端は竹やり先端のように斜めに切断されていて 、切断面１５ａが二次側の下流方向（図９で右方向）を向くようにバルブボディ ７に固着されている。

【００１２】 １６はブースタパイプ１５からの二次側圧力を図示されていないダイヤフラム の下側に連通する通路で、バルブステム１３の軸線の周りを囲んで環状に設けら れた溝１６ａを介してに二次側圧力をダイヤフラムの一側に導く。

【００１３】 １７は雄ねじを刻設した栓で。ブースタパイプ１５を図示のようにバルブボデ ィ１５に螺着し固定した後で、バルブボディに螺着固定する。なお、栓１７の雄 じと、この雄ねじと螺合するバルブボディ７の雌ねじは気密を保つねじになって いる。

【００１４】 この図９に示すブースタパイプ付きガバナは、二次側の設定圧力を前記スプリ ング２に相当する図示されていないスプリングの圧縮量を調整することで加減で きるようになっており、設定圧力が或る程度以上違う場合には、ブースタパイプ １５の長さを変えて、最良の調圧特性が得られるように、ガバナを製造する段階 において、工場で適宜の長さのブースタパイプを選択して組み付けていた。

【００１５】 上記図９の従来技術では、同じ口径のガバナを製造する場合でも、設定圧力が 或程度以上違う場合には、ブースタパイプ１５の長さを替える必要があるため、 ガバナを製造する工場では各種の長さのブースタパイプを在庫管理する必要があ ってコスト高を招いていた。

【００１６】 又、ガバナを使う現場で、使用者が設定圧力を変更する場合、設定用スプリン グの圧縮量を調整することは簡単にできるが、ブースタパイプ１５を適切な長さ のものに付け替えることは、先ず不可能であった。

【００１７】 それは長さの違う各種のブースタパイプをガバナの使用現場に常時ストックす ることか不可能であるばかりでなく、ガバナの使用者がブースタパイプの先端の 斜めの切断面１５ａを正しく流れの下流側に向けてバルブボディに螺着すること が、ガバナを配管に取り付けた状態では、感に頼る作業になるため、この面から も不可能であるためであった。

【００１８】 そこで本願出願人は、設定圧の違いに応じて長さの違うブースタパイプを必要 とせず、しかもその向きを気にする必要のないブースタパイプ付ガバナを平成３ 年５月付で出願の実願平３−３０９６３号で提案した。

【００１９】 このブースタパイプ付ガバナは図１０に示すように圧力導入孔１５ｂを軸線方 向に貫通したブースタパイプ１５の先端を、軸線Ｘ−Ｘに直角な面１５ｃとなす とともに、このブースタパイプ１５をばね１６を挟んでバルブボディ７に螺着し 、ブースターパイプ１５を回動させてばね１８の圧縮量を加減することでブース タパイプ１５の先端の面１５ｃの位置を二次側流路内で変更可能に構成したもの である。

【００２０】 そしてブースタパイプを右又は左に回動させると、ブースタパイプがバルブボ ディとのねじ結合でバルブボディ内に進退し、ばね１８の圧縮量が変わる。こう して、ブースタパイプの先端開口面１５ｃの位置が二次側流路内で変わる。

【００２１】 このとき、ブースタパイプの先端面１５ｃは軸線Ｘ−Ｘと直角であるため、回 動させてどの角度位置で止めても、先端面１５ｃの向きが流れの方向に対して変 わることがない。

【００２２】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来技術のうち、図１０に示す後者のものでは、ブースタパイプ１５の先 端面１５ｃに沿って流れる二次側の流れによる静圧（負圧）の変化が、図示され ていないダイヤフラムの下側にかかる圧力を流速（流量）に応じて変える。こう することで、ガバナの二次圧力を、図７の直線ロに示す理想的な一定値としよう とするものである。

【００２３】 ところが、ブースタパイプ１５の先端面１５ｃに沿う二次側の流れの流速が、 期待した程、そのためにガバナの二次圧力を図６の直線ロに示す理想的な一定値 とすることができないと言う問題点が残されてしまった。

【００２４】 そして、ブースタパイプをつけてない図７の曲線イに示す二次圧力を直線ロに 示す理想的な一定値まで補正すべき値の70％程度しか改善できなかった。即ち、 ブースタパイプ１５を取り付けて、その先端面１５ｃをなるべく下方に調節して も、曲線イと直線ロの差の70％程度しか二次圧力を上昇させることができなかっ た。

【００２５】 そこで、本考案は、従来技術の後者に残された、かかる問題点を解消すると共 に、従来技術の前者にみられた前記欠点を解消できる。ブースタパイプ付ガバナ を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案のブースタパイプ付ガバナは、圧力導入孔 （１５ｂ）を軸線Ｘ−Ｘ方向に貫通したブースタパイプ（１５）の先端を、軸線 Ｘ−Ｘの周りに回転対称形のテーパとなすとともに、このブースタパイプ（１５ ）をガバナの二次側流路の流れに対して軸線Ｘ−Ｘが直角に交差するようにばね （１８）を挟んでバルブボディ（７）に螺着し、ブースタパイプ（１５）を回転 させてばね（１８）の圧縮量を加減することでブースタパイプの先端の位置を二 次側流路内で変更可能に構成したことを特徴とする。

【００２７】 ブースタパイプ（１５）の先端のテーパの角度（θ）を20°乃至40°の範囲に 定めると効果的である。

【００２８】

【作用】

ブースタパイプを右又は左に回動させると、ブースタパイプがバルブボディと のねじ結合でバルブボディ内に進退し、ばね（１８）の圧縮量が変わる。こうし て、ブースタパイプの先端開口面の位置が二次側流路内で変更できる。

【００２９】 そのため、ガバナ使用現場で、カバナが配管に配置された状態でも、設定圧力 の変更調整に合わせて、最良の調圧特性が得られるように、ブースタパイプの実 質的な突出長さを簡単に変えることができる。

【００３０】 又、ブースタパイプの先端をテーパにしているため、このテーパ部分とバルブ ボディとの間を流れる二次側の流体は、テーパ部分で絞られて流速が速くなり、 その分ブースタパイプの先端での静圧が低下し、図６の二次圧力を直線ロの一定 値まで十分に補正する。

【００３１】 ブースタパイプの先端は軸線Ｘ−Ｘのまわりに回転対称形であるので、ブース タパイプを回動させてどの角度位置で止めても、流れの方向に対して、先端部分 の形状が変わることがない。

【００３２】

【実施例】

図１、図２の実施例は、図９の従来技術と比較して、ブースタパイプ１５とば ね１８が相異するので、主にこの相異部分について説明する。

【００３３】 ブースタパイプ１５は軸線Ｘ−Ｘにそって貫通した圧力導入孔１５ｂと、軸線 Ｘ−Ｘに直角な先端面１５ｃを有し、基部にはバルブボディ７の雌ねじに螺合す る雄ねじを備えている。又、圧力導入孔１５ｂの先端面１５ｃに近い部分は周知 の四角穴付き頭のボルトのように、四角い穴１５ｄとなっている。

【００３４】 １５ｅはテーパ面で、軸線Ｘ−Ｘの周りに回転対称形に設けた円錐面で、テー パの角度θは30°である。 ブースタパイプ１５の外径はφ１０、圧力導入孔１５ｂの断面円形部分の直径 はφ３、四角い穴１５ｄの対辺距離は３ｍｍ、対角線の長さは４．２ｍｍで、先 端面１５ｃは、直径が４．３ｍｍの円形の中央に四角い穴１５ｄが開口している 。

【００３５】 １８はばねで、図２に示す形状で、ばねに替えて他の弾性部材でもよく、又ば ねと座金の組合せとしてもよい。ブースタパイプ１５は、このばね１８を挟んで バルブボディ７に螺着される。ばね１８はその圧縮代が大きな形に定められ、ブ ースタパイプ１５を回動させて、進退させることにより、ばね１８の圧縮量を変 え、ブースタパイプ１５の先端面１５ｃの位置を二次側流路内で上下に移動出来 る。

【００３６】 このように移動するには栓１７を外し、図４に示すように、上端に四角部分１ ９ａを有する棒状の工具１９を栓１７を外した穴に貫通して、四角部分１９ａを ブースタパイプ１５の四角い穴１５ｄに嵌入した状態で、工具１９のハンドル１ ９ｂを左右に回動させて、ブースタパイプ１５を軸線Ｘ−Ｘ方向に進退させる。

【００３７】 工具１９の棒状部分には、目盛り１９ｃが目盛ってあるため、この目盛りとバ ルブボディ７の下面７ａとを見て、ばね１８の圧縮量、つまりブースタパイプの 進退量を知ることができ、予め判っている最適の位置へブースタパイプ１５の先 端面１５ｃを移動することができる。

【００３８】 ブースタパイプの軸線Ｘ−Ｘを含む図１の紙面に直角なＡ−Ａ断面における二 次側流路の形状は、ブースタパイプのない状態で、図３（ａ）の形状となるが、 或一定の流量のときにおける図３（ａ）の軸線Ｘ−Ｘ上の位置における流速分布 は、図３（ｂ）のようになる。

【００３９】 この図３（ｂ）のイ、ロは図３（ａ）のＸ−Ｘ線上の位置イ、ロと対応してい る。このブースタパイプのない状態での流速分布は、バルブボディ７、バルブ１ ２及び二次側流路等の形状や流量によって変わるが、形状が図１の実施例で、或 一定の流量のときの流速分布は図３に示すように、イの位置で最大となり、ロの 位置で最小となり、両位置の間で単調に変化している。

【００４０】 従って、イからロの位置の間で、どの位置にブースタパイプ１５の先端面１５ ｃを位置させるかによって、二次側設定圧力に見合った、補正用の圧力をダイヤ フラムの一側に導くことができる。

【００４１】 ガバナ使用現場での、設定圧力の変更は、このようにして先ずスプリングの調 整をしたあと、ブースタパイプ１５の進退量を適切な位置に調節し、栓１７を螺 着することで完了する。

【００４２】 又、特に図２に矢印Ｆに示すように、二次側流路の流れが、バルブボディ７の 底面７ｂ、栓１７の上面１７ｂと、ブースタパイプ１５の下端のテーパ面１５ｅ と下端面１５ｃとの間で一時的に絞られ、この部分の流速が図３（ｂ）に示す流 速よりも更に大きくなる。

【００４３】 従って、圧力導入孔１５ｂを通じて、図示されていないダイヤフラムの下面に 導入される圧力が、図９の従来技術よりも、低い値となり、その分二次圧力が補 正されて上昇し、図６の直線ロに示すような理想的な一定値となる。

【００４４】 なお、テーパの角度θを０°にすれば従来技術の後者と同じに、圧力導入孔１ ５ｂにかかる圧力は図９のものと同じになってしまう。角度θを次第に大きくす ると先端面１５ｃに面する流れによる負圧が大きくなり、角度θが６０°程度で は再び流速による負圧が従来技術による図９の場合と同程度になった。

【００４５】 図５に、テーパの角度θを変えたときの負圧係数の変化を示す。この場合負圧 係数は、本願の図１、図２の実施例で角度θを変えたときの先端面１５ｃの流速 による負圧と図９の従来技術における先端面１５ｃの負圧との比である。

【００４６】 この図５より明らかなように、テーパの角度θを10°乃至50°の範囲にすると 、大きな負圧をダイヤフラムに導くことができ、二次圧力を流量変化によらず一 定に保つことができた。

【００４７】 なお、上記実施例ではテーパ面１５ｅは、円錐面としたので、図２ではその断 面が直線であらわされているが、この実施例のように母線が図２のような直線と なる円錐面に限ることなく、ほぼ円錐面となっておればよい。

【００４８】 例えば、図２の断面にあらわされるテーパ面１５ｅが直線でなく、わずかに曲 がった曲線であってもよい。要するにブースタパイプ１５の先端と、栓１７の上 面１７ｂとの隙間を通過する二次側の流れが、この部分で絞れるようになればよ い。

【００４９】

【考案の効果】

本考案のブースタパイプ付きガバナは上述のように構成されているので、カバ ナの製造・調整の専門技術者ではない、普通のガバナ使用者が、設定圧力の変更 のときに容易にブースタパイプを調節して適切な位置に変えることができる。

【００５０】 また、工場で生産する場合において、従来のように長さの違う多数のブースタ パイプを在庫管理する必要がなくコストダウンが可能になる。 さらにまた、ブースタパイプの先端をテーパに形成したので、二次側の流れが 、この部分で絞られ、流速が一段と速くなるため、流速に応じて取り出す負圧が 大きくなるため、二次圧力を補正（上昇）して一定値にすることができ、ガバナ 特性の改善に役立つ。

【提出日】平成３年６月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】 ところが、ブースタパイプ１５の先端面１５ｃに沿う二次側の流 れの流速が、期待した程得られず、そのためにガバナの二次圧力を図６の直線ロ に示す理想的な一定値とすることができないと言う問題点が残されてしまった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の破砕断面図。

【図２】本考案の実施例に用いるばね縦断面拡大図。

【図３】（ａ）は二次側流路の断面形状、（ｂ）は２次
側流路の流速分布を示す線図。

【図４】本考案の実施例におけるブースタパイプの調節
方法を説明する要部縦断面図。

【図５】ブースタパイプのテーパの角度と負圧係数との
関係を示す線図。

【図６】一般的なガバナの基本構造の説明図。

【図７】ガバナの調圧特性を説明する線図。

【図８】ブースタパイプ付ガバナの基本構造の説明図。

【図９】ブースタパイプ付ガバナの従来技術の破砕断面
図。

【図10】ブースタパイプ付ガバナの他の従来技術の破砕
断面図。

【符号の説明】

７ バルブボディ １５ ブースタパイプ １５ｂ 圧力導入孔 １５ｅ テーパ面 １８ ばね θ テーパの角度

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年６月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 伊藤 千尋 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70号 愛知時計電機株式会社内 (72)考案者 平井 完治 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70号 愛知時計電機株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力導入孔（１５ｂ）を軸線Ｘ−Ｘ方向
   に貫通したブースタパイプ（１５）の先端を、軸線Ｘ−
   Ｘの周りに回転対称形のテーパとなすとともに、このブ
   ースタパイプ（１５）をガバナの二次側流路の流れに対
   して軸線Ｘ−Ｘが直角に交差するようにばね（１８）を
   挟んでバルブボディ（７）に螺着し、ブースタパイプ
   （１５）を回転させてばね（１８）の圧縮量を加減する
   ことでブースタパイプの先端の位置を二次側流路内で変
   更可能に構成したことを特徴とするブースタパイプ付ガ
   バナ。
2. 【請求項２】 ブースタパイプ（１５）の先端のテーパ
   の角度（θ）を10°乃至50°の範囲に定めた請求項１の
   ブースタパイプ付ガバナ。