JPH06508901A - 再循環用バルブ - 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】 再循環用バルブ 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、バルブの下流側に圧送されるべき流体の要求量が最少となった期間に おける遠心ポンプの損傷を防止するために、該ポンプに流体を再循環して戻すの に使用される再循環バルブに関する。

更に詳しくは、本発明は、逆止弁ディスクの開度と流量との間により直線的な関 係を形成するために、該逆止弁ディスクとバルブケーシングの間に二つの角度付 き制御表面を有する再循環バルブに関する。このバルブによれば、逆止弁ディス ク上に異なるサイズのコイル状リングをスナップ係合してバルブのＣｖを変化さ せると共に、同様なリングの使用によって再循環流のＣｖを変化させることが可 能である。第２の角度によって、高い流量の場合（リング無し）と低い流量の場 合（リング付き）の両方に対し、直線的な特性を維持しながら、スナップ係合さ れたリングの間隙を設けることを可能にする。

２、従来技術の説明 遠心ポンプは種々の用途に使用される。出力側装置の要求流量が少ない期間にお けるポンプの過熱を防ぐために、遠心ポンプに流体を戻して再循環させることが 望ましいことが多い。この過熱は、運転中のポンプとポンプ内の静止している流 体との間の熱交換によって生じる。このポンプの過熱は蒸気圧を低下させて流体 のキャビテーシ町ンをもたらし、ポンプのハウジングとインペラを損傷する。

再循環バルブは、この過熱を制御するのにしばしば使用されている。広く使用さ れている再循環バルブの一つは、米国特許第４，０９６，６１１号に開示されて いる変調波制御バルブである。この米国特許第４．０９６，６１１号に開示され ているバルブは、二つの部分からなるバルブケーシング内に介在する円形ディス ク形状の逆止弁部材を具えている。通常時の下流側の流要求量がある間は、バル ブ内の差圧によって、バルブが開いて流れを生じさせると共に、流体の再循環通 路を閉鎖する。逆に、最少の下流側流要求量の期間には、ディスク形状の逆止弁 部材が閉鎖位置に復帰して流体再循環通路を開放し、流体をポンプに再循環させ る。

米国特許第４．２４３，０６４号に開示されている別の再循環バルブは、円形の メインバルブディスクと、接続用バルブステムの両端に設けられた軸方向に移動 するバイパスバルブディスクとを具えている。

通常の流れの期間には、前記接続用バルブステムは開放位置に移動してメイン出 口とバイパス出口の両方に流体を流す。流れが少なくなると、バイパスバルブデ ィスクは環状の座の上に重なり、メイン出口からバイパス出口の方に流体の向き を変え、遠心ポンプを通して再循環させる。

このような再循環バルブを使用すると、逆止弁手段と再循環流量との間の関係が 必ずしも直線的とはならないと言う欠点がある。この直線的関係があれば、再循 環流量が更に正確に制御可能となる。

本発明の一つの目的は、逆止弁ディスクの開度と再循環するべき流体の量との間 に直線的関係が成り立つように、逆止弁ディスクとバルブケーシングとの間に二 つの角度付き制御表面を有する再循環バルブを提供することにある。この二つの 角度付き表面による制御の主たる利点は、リングの有無に無関係に、良好な直線 性を維持可能なことにある。単一体として構成することが経済的に有利である。

二つの表面による制御によって、安価なリングを使用してメインの流れの容量を 変化させ、しかも良好な直線性を維持することが可能となる。

本発明の別の目的は、逆止弁ディスク上に異なるサイズのコイル状リングを設け ることによって、Ｃｖを容易に変化させることが可能な再循環バルブを提供する ことにある。

本発明の付加的な目的は、パルプ内での円筒形ブッシングの位置をプリセットす ることによって、所与の再循環流量を設定可能な再循環用バルブ機構を提供する ことにある。

更に他の目的は、複数のバイパス入口を設けることにより、同じサイズのバイパ スバルブステムに対してより大きいバイパス流れの容量を得ることを可能にする ことにある。この構成の更に別の利点は、バルブが開いてメイン流れの容量が増 加した場合に、上部のバイパス入口ポートがバルブステムを通るもう一つの流路 を提供することにある。

本発明のこれら及びその他の目的並びに特徴は、以下に更に詳細に説明される。

発明の概要 本発明によれば、遠心ポンプを冷却するための低圧再循環用バルブが提供される 。本発明は、入口チャンバと出口チャンバとに分割されたバルブケーシングを具 えている。このケーシングは、遠心ポンプから入口チャンバに流体を導入するた めの入口ボートと、ケーシングから出口チャンバを通じて流体を排出するための 出口ボートとを具えている。中空のパルプステムを有する逆止弁が前記入口・出 口チャンバを分離している。この円筒形の中空バルブステムは、該中空のパルプ ステムからポンプへ流体の方向を変えるための再循環ボートを具えている。逆止 弁が開くと流れが入口チャンバから出口チャンバに向かい、流体の流れが無い場 合には閉じる。スプリングによってこの逆止弁は閉鎖位置の方向に付勢されてい る。パルプステムの一部として形成されている再循環バルブは、逆止弁が閉じて いる場合には再循環ポートを開放し、逆止弁が開いている場合には再循環手段を 閉鎖する。逆止弁ディスクとバルブケーシングとの間の二つの角度付き制御表面 によって、逆止弁の開度と流れとの間により直線的関係がもたらされる。

図面の簡単な説明 前述の概要と次に述べる詳細な説明は、添付の図面を参照することによって更に よく理解できるであろう。本発明を説明する目的で、現在のところ好ましいと思 われる実施例が図面に示されているが、本発明は図示の構成や手段そのものに限 定されるものではないことを理解すべきである。

第１図は、本発明の再循環バルブの一実施例の側断面図である。

第２図は、好適な実施例において逆止弁が開いている場合の二つの角度付き制御 表面、逆止弁の一部及びバルブケーシングに埋め込まれた座の拡大断面図である 。

第２ａ図は、本発明で使用可能な弁座の別の形状を示す。

第３図は、再循環バルブ用の別のブッシング・インサートの側断面図である。

発明の詳細な説明 第１図には本発明にかかる再循環バルブ１０が示されている。この再循環バルブ １０は、それぞれ入口ボート１８と出口ポート２０とに連通ずる入口チャンバ１ ４と出口チャンバ１６を有するバルブ本体１２を具えている。この再循環バルブ は鋳鉄やステンレス等の耐腐食性材料で作られていることが望ましい。入口チャ ンバ１４と出口チャンバ１６とは、逆止弁２４用の弁座を形成する内側を向いた 環状リプ２２によって分離されている。逆止弁２４はバルブ本体１２に軸方向に 取付けられ、下部ボス２６と上部ボス２８によって軸方向に動くようにガイドさ れている。下部ボス２６はパルプ本体１２と一体的に形成され、後に更に詳述す る再循環通路３０を具えたバルブステムガイド２９に連通している。上部ボス２ ８は、バルブ本体１２の上端に取付けられたガイドリング３２によって出口ボー ト２０に担持されている。

逆止弁は、円形ディスク３４と、上部ボス２８内に中心を有する上部ガイドブッ シング３８によって所定位置に保持されているガイドシャフト３６と、下部ボス ２６とバルブステムガイド２９とによってガイドされている中空円筒形のパルプ ステム４２とを具えている。更に、逆止弁２４は、上部ガイドブッシング３日と 逆止弁ディスク３４との間にコイルスプリング４４を組み込んでいる。このコイ ルスプリング４４は、完全開放位置と完全閉鎖位置との間における逆止弁２４の 弾発作動を可能にすると共に、逆止弁２４を閉鎖位置の方に付勢している。完全 開放位置において、逆止弁ディスク３４は、バルブ本体１２の壁面から突出して いる環状リプ２２の中に埋め込まれた弁座インサート４６に対して接触する。こ の弁座インサートはバルブ本体が鋳鉄で作られている場合に使用され、２５％の ガラス繊維を含有するテフロン製の予め成形されたリングである。

該インサートはステンレス類のパルプ本体の場合には不必要である。

弁座４６とディスク３４は、逆止弁ディスク３４が閉鎖した場合にシールとして 機能し、出口チャンバ１６から入口チャンバ１４への流体の流れを阻止する。逆 止弁ディスク３４に接触する弁座面４８は、対応する逆止弁ディスク面５０に対 して２＠の角度をなしている。この角度は、逆止弁ディスク３４の全周に沿って 弁座４６と逆止弁ディスク３４との間の均一な接触点を提供し、閉鎖時の逆止弁 ２４の着座状態を改善する。逆止弁２４が開放位置にある場合の弁座４６と逆止 弁ディスク３４との間の関係が第２図に示されている。

座の材料の弾性に応じて他の角度を使用することも可能である。第２ａ図は、弁 座インサー）４６Ａと、閉鎖位置で逆止弁ディスクに接触する着座表面４８Ａの 別の形状を示す、ここにおいて、弁座インサートは逆Ｖ字型に面取りされ、各面 取り表面は水平面に対して３°の角度をなしていることが好ましい。

第２図は、バルブ本体１２と逆止弁２４との間に二つの区域かからなる間隙を形 成している出口チャンバ１６の二つの角度付き制御表面を示し、これは実質的に 垂直な第１表面５２とこれに当接する第２の傾斜表面５４とからなる。該第１表 面５２はバルブ本体１２と逆止弁ディスク３４との間に非傾斜間隙を形成する。

この非傾斜間隙は、初期流れが生じると直ちに逆止弁を弁座から上昇させる。

その後、第２表面の角度が、流れの増大に伴うディスクの上昇を制御する。この 表面５４は比較的小さい浅い角度の部分５４ａと急な角度の第２１１１斜部分５ ４ｂとを含む。下流側の要求が増加するにつれて、逆止弁を通過する流体の流量 も増加する。前記傾斜間隙は、その二段になった傾斜部分の機能によって、流量 の増加に従うディスク３４の上昇をより均一に即ちより直線的関係で行うことを 可能にする。別の例では、前記浅い角度の部分５４ａの代わりに、図示しない小 さい円弧を設けて逆止弁ディスクに更に均一な運動をさせるようにしてもよい。

もう一つの別の例では、第２図に破線で示すように、半径Ｒの一つの円弧を二つ の傾斜部分に置き換えている。

この傾斜間隙の大きさは、逆止弁ディスク３４の周囲に円形リング５６を設ける ことによって設定し且つ必要に応じて変更することが可能である。リング５６の 大きさによって、流体の通過するバルブハウジングとディスクの間の間隙の面積 が限定され、バルブ１０のＣｖが制御される。

第１図と第３図に示す再循環通路３０は、入口チャンバ１４から再循環ボート５ ８まで達している。バルブステム４２は中空であり、バルブステム入口ポー）６ ２．６４と複数の出口孔６６とを具えている。逆上弁が着座した時、流体はバル ブステムを通じて流れ、孔６６から再循環通路３０内に排出される。第１図に示 すように、バルブステムガイドは、バルブステム４２に係合している下部ボスに 圧入されている円筒形の上部・下部ステムブッシング６８．７０を具えている。

バルブステム４２を出て再循環通路３０に流入する際に流体が通過する前記孔の 開閉を、上部ステムブッシング６８の下端がバルブステムの位置に関連して決定 する。再循環ボート５８は交換可能なオリフィスリング７２を具え、その開口の 直径が再循環流のＣｖを制御する。

第３図は、下部ボス内に設置されたブッシングインサート７４゜７６の別の形状 を示し、これらのインサートは圧力によって変形してボスの環状凹部７８．７８ 内に入り込んで所定の位置に固定される。

作用 遠心ポンプから出た流体は入口ボート１８を通じて再循環バルブＩＯに入り、入 口チャンバＩ４とバルブステム４２を流体で満たす。

下流側の要求量が少ない期間には、入口チャンバ１４内の流体圧は出口チャンバ ２０の流体圧に近くなり、スプリング４４によって逆止弁２４を閉鎖位置に維持 する。その結果、バルブ１０に入る流体はステム入口ボート６２を通じてバルブ ステムの方に向けられ、次いでバイパスエレメント６０を通過する。逆止弁２４ が閉じているので、バルブステム４２の孔６６は再循環通路３０への開口と整合 し、それによってバイパス６０を通じて流体の流れが形成される。

バルブ１０の下流側の要求量が多くなると、入口チャンバ１４と出口チャンバ１ ６との間に差圧が生じ、入口チャンバ１４の流体圧が出口チャンバ１６のそれよ り大きくなる。この差圧がスプリング４４による予圧を超過すると、逆止弁２４ が軸方向に移動してその完全開放位置を占める。逆止弁２４がその完全開放位置 まで軸方向に移動すると、バルブステムが動いて孔６６を再循環通路３０との整 合位置から上昇させ、バイパスエレメント６０を通る流体の流れを減少させて実 質的に消失させる。バルブステム４２に入った′流体は、バルブステムの出口ボ ート６３を通って出て行く代わりに、逆止弁ディスク３４を通過して流れる。

逆止弁２４の開放によって逆止弁ディスク３４が弁座４６から離れ、両者間のシ ールが破れて流体が出口チャンバ１６を通って出口ボート２０に流れることが可 能になる。流れの初期において、逆止弁２４は非傾斜間隙の垂直表面５２の最上 部まで移動する。流れの要求量が増大するにつれて、逆止弁２４は完全開放位置 の方に移動を続ける。逆止弁の上昇速度は、傾斜表面５４と該表面５４と逆止弁 との間の傾斜間隙とによって制御され、流量と逆止弁ディスクの運動との間に直 線的関係が形成される。

下流側の要求量が減少すると、出口チャンバ１６内の流体圧が再び大きくなり、 それと入口チャンバ１４との差圧が減少する。差圧の力がスプリング４４によっ て生じている力よりも小さくなると、スプリング４４は逆止弁２４を完全閉鎖位 置に復帰させ、再びバルブディスク３４を弁座４６に対して押し付けて両者間を シールする。

バルブステムの孔６６は再循環通路３０と再び整合し、流体はバルブステム４２ を通じて再びバイパス通路６０に向かい、遠心ポンプを通って再循環する。

当業者であれば、本発明の広範な概念から逸脱することなく前述の実施例を改変 できることが判るであろう。従って、本発明は開示された特別な実施例に限定さ れるべきでな（、請求の範囲に定義されたような発明の範囲と要旨に含まれるす べての改変をも包含するするものであることを認識すべきである。

ＦＩＧ、１ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年１２月２Ｆ日

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．冷却水を遠心ポンプに再循環させるための再循環バルブであって、 遠心ポンプ手段に接続された第１チャンバと、流体出口に接続された第２チャン バと、前記遠心ポンプから前記第１チャンバまで流体を導入するための第１ポー トと、前記第２チャンバを通じて流体をケーシングの外に排出するための第２ポ ートと、前記第１チャンバから前記遠心ポンプに流体を指向させるための再循環 ポートとを有するバルブケーシングと、 前記バルブ内のＣｖを変更するための手段と、前記第１チャンバ内の流体圧が第 ２チャンバ内の流体圧を超えた場合に開き、第２チャンバ内の流体圧が第１チャ ンバ内の流体圧に近づくと閉じるように構成された、実質的に円形のディスクを 具え前記第１及び第２チャンバの間に設直された逆止弁手段と、前記循環ポート を通る流体の流量を制御するための手段と、開放位置と閉鎖位置との間を前記逆 止弁手段の動きに応じて可動の、前記逆止弁手段に接続され前記第１チャンバを 通じて延在するスライド可能な中空のバルブステムと、前記逆止弁を通過する流 体の流れに対して前記逆止弁の位置とリフトとを制御するための構造的手段と、 前記逆止弁手段と連携するように接続され、逆止弁手段が開いた場合に流れを妨 害し、逆止弁手段が閉じた場合に流れを許容するように構成された、前記再循環 ポートを通る第１チャンバからの流体の流れを制御するための再循環バルブ手段 とを具えた再循環バルブ。
2. ２．更に、前記逆止弁手段を閉鎖位置の方に付勢する手段を具えている請求項１ に記載の再循環バルブ。
3. ３．前記付勢手段がコイルスプリングである請求項２に記載の再循環バルブ。
4. ４．前記構造的制御手段が、前記第２チャンバのバルブケーシングに設けられた 二つの角度付き制御表面を有する請求項１に記載の再循環バルブ。
5. ５．前記二つの角度付き制御表面が、逆止弁ディスクと第２チャンバのバルブケ ーシングとの間に非傾斜間隙と傾斜間隙とを具え、該傾斜間隙は、前記非傾斜間 隙に対して第１傾斜を形成する第１部分と前記非傾斜間隙に対して前記第１傾斜 よりも急な第２傾斜を形成する第２部分とを有している請求項４に記載の再循環 バルブ。
6. ６．前記構造的制御手段が、セグメント第２チャンバのバルブケーシングに円弧 部分を有している請求項１に記載の再循環バルブ。
7. ７．前記逆止弁手段が、固定手段によって所定位置に保持されている請求項１に 記載の再循環バルブ。
8. ８．閉鎖位置にある時に、前記逆止弁ディスクがバルブケーシングに埋め込まれ た座に当接し、該座は改善された着座を行うための手段を具えている請求項１に 記載の再循環バルブ。
9. ９．前記着座改善手段は、前記バルブディスクの対応面に対して二つの傾斜角度 をなして接触する前記座の面である請求項８に記載の再循環バルブ。
10. １０．再循環バルブ内の流体のＣｖを変化させるための前記手段が、逆止弁ディ スクに埋め込まれた交換可能な螺旋状リングである請求項１に記載の再循環バル ブ。
11. １１．前記螺旋状リングが前記傾斜間隙の幅を制御する請求項１０に記載の再循 環バルブ。
12. １２．前記再循環ポートを通る流体の流量を制御するための前記手段が、バルブ ケーシングとバルブステムとの間に設置された円筒状のプッシングである請求項 １に記載の再循環バルブ。
13. １３．前記再循環ポートを通る流体の流量を制御するための前記手段が、更に、 前記再循環ポートに取付けられた調節可能なオリフィスを含んでいる請求項１に 記載の再循環バルブ。
14. １４．流体の流量を制御するための前記手段が、更に、前記ブッシング同士の間 の間隙の位置又は大きさを制御する、前記円筒状プッシングの位置を変更する手 段を含んでいる請求項１２に記載の再循環バルブ。
15. １５．前記バルブステムが、前記再循環ポートを通って前記第１チャンバから流 体を流す複数の孔を有する請求項１に記載の再循環バルブ。
16. １６．前記バルブステムが、前記逆止弁手段が閉じた時に前記孔と整合して流体 の通路を形成する複数のスロットを含んでいる請求項１に記載の再循環バルブ。
17. １７．逆止弁の位置とリフトとを制御するための前記構造的手段が、前記逆止弁 ディスクとバルブケーシングとの間に非傾斜間隙と傾斜間隙とを形成する二つの 制御表面を有する請求項１５に記載の再循環バルブ。
18. １８．再循環バルブ内の流体のＣｖを変化させるための前記手段が、逆止弁ディ スクに埋め込まれた交換可能な螺旋状リングを具え、前記傾斜間隙の幅を変更可 能にしている請求項１７に記載の再循環バルブ。
19. １９．閉鎖位置にある時に、前記逆止弁ディスクがバルブケーシングに埋め込ま れた座に当接し、該座は改善された着座手段を提供し、該着座手段は前記座の一 つの面を含み、該面は前記逆止弁ディスクに接触し、逆止弁ディスクの対応する 面に対して２°の角度をなしている請求項１８に記載の再循環バルブ。