JPH07310854A - Method and equipment for reducing cavitation and dynamic unbalance in hydraulic valve - Google Patents

Method and equipment for reducing cavitation and dynamic unbalance in hydraulic valve

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JPH07310854A
JPH07310854A JP9851795A JP9851795A JPH07310854A JP H07310854 A JPH07310854 A JP H07310854A JP 9851795 A JP9851795 A JP 9851795A JP 9851795 A JP9851795 A JP 9851795A JP H07310854 A JPH07310854 A JP H07310854A
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JP
Japan
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bore
fluid
inlet port
control element
passage
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JP9851795A
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Japanese (ja)
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Dennis H Gibson
エイチ ギブソン デニス
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Caterpillar Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

PURPOSE: To prevent damage by cavitation and provide certain work by arranging control elements on the inside of a bore by making 4 their respective axes align with each other and arranging a means to balance force working on the control elements under existence of pressure fluid in the inside of the bore. CONSTITUTION: A fluid control device 70 makes a valve stem arranged on the inside of a bore 74 formed in a main body, that is, in a valve main body 76, that is, a check 72, and it includes a movable control element to control a flow of pressure fluid passing through a fuel injection spray orifice. Additionally, the valve stem 72 includes two end parts 88, 90 separated by an intermediate part 92 contracted in diameter. Consequently, force working on the valve stem 72 is balanced by making cross-section areas of the both end parts 88, 90 equal to each other. In the meantime, fluid vortically flows and stagnation is removed by inclining an inlet passage 78 relative to a vertical axis of the valve stem 72.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に流体制御装置
に関する。より詳細には、本発明は、油圧バルブの耐久
寿命と作動を改善する方法と装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to fluid control systems. More particularly, the present invention relates to methods and apparatus for improving the durable life and operation of hydraulic valves.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルサイクルエンジンの燃料噴射
システムに用いる油圧バルブのような高圧流体制御装置
は、一般的にバルブステム、或いはボア内に配置された
他の流れ制御装置を含んでいる。バルブ入口通路がボア
内に通じており、流体の流れがバルブステム上に直接あ
たるようになっている。この種の流体流れ制御装置では
作動的な困難性を受ける。特に、バルブステムに対して
入口の流れが衝突するために、入口通路に近接するバル
ブの第一端部において、流れよどみ領域が生じ、バルブ
ステムのこの端部において、かなり高い圧力が生じるよ
うになる。バルブが開くと、高速度な比較的均一な局部
の流れが、バルブシートに近接するバルブステムの第二
端部に発生し、この領域において局部的に圧力を低くす
る。この結果生じたバルブステム前後の圧力差によっ
て、バルブステム上に作用する力が、全体として均衡す
るように設計されてバルブを構成するときでさえも、好
ましくない作動特性を導くことになる。更に、例えば燃
料が約103ないし130メガパスカル(MPa)(約
15、000ないし20、000ポンド/平方インチ)
又はそれ以上で噴射されるときのように、特に、高い作
動流体圧力が生じる場合には、特にバルブが開くと、キ
ャビテーションが生じ、通常、穴をあけるようなバルブ
の構成部品に損傷を与える。
BACKGROUND OF THE INVENTION High pressure fluid control devices, such as hydraulic valves used in fuel injection systems for diesel cycle engines, typically include a valve stem, or other flow control device located in the bore. A valve inlet passage opens into the bore to direct fluid flow directly onto the valve stem. This type of fluid flow control device suffers from operational difficulties. In particular, the impingement of the inlet flow on the valve stem creates a flow stagnation region at the first end of the valve proximate the inlet passage, which creates a fairly high pressure at this end of the valve stem. Become. When the valve opens, a high velocity, relatively uniform local flow occurs at the second end of the valve stem proximate the valve seat, locally reducing the pressure in this region. The resulting pressure differential across the valve stem leads to unfavorable actuation characteristics, even when the forces acting on the valve stem are designed to be totally balanced to form a valve. Further, for example, the fuel may be about 103 to 130 megapascals (MPa) (about 15,000 to 20,000 pounds per square inch).
Cavitation occurs, especially when the valve is opened, especially when high working fluid pressures are encountered, such as when injected at or above high pressures, which usually damages the components of the valve that are punctured.

【0003】燃料噴射システムの構成において、燃料が
燃焼室に噴射される前に、うず室において燃料にうず巻
き運動を与えることが知られている。例えば、米国特許
第3、450、353号及び同第4、192、466号
に記載されている。燃料がうず状に流れることによっ
て、燃焼室に噴射される間、燃料はより均一な流れとな
る。
In the construction of fuel injection systems, it is known to impart a whirling motion to the fuel in the vortex chamber before the fuel is injected into the combustion chamber. For example, U.S. Pat. Nos. 3,450,353 and 4,192,466 are described. The vortex flow of the fuel results in a more uniform flow of fuel during injection into the combustion chamber.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明における流体制
御装置は、高圧流体にキャビテーションが起きることに
よる損傷が実質的に起きる危険性なく、確実な作動を行
うことができる。
The fluid control device according to the present invention can perform a reliable operation without substantially damaging the high-pressure fluid due to cavitation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】より詳細には、流体制御
装置は、貫通ボアと入口ポートを有する主本体を含んで
いる。前記ボアは、ボア中心軸線を有しており、前記入
口ポートは、該入口ポートと前記ボアとが交差する点
で、入口ポート中心軸線を有している。入口ポート中心
軸線は、所定の線と一致しており、この所定の線とボア
中心軸線とは交差しない。制御要素は、ボア内に配置さ
れており、ボア中心軸線とほぼ一致する制御要素中心軸
線を含んでおり、更にボア内の加圧流体の存在のもとに
制御要素に作用する力をほぼ均衡にさせる手段を含んで
いる。ボア中心軸線上への所定の線の投影は直角ではな
い内角を形成するのが好ましい。この角度は、鋭角から
なる。本発明の第一の他の態様に関して、入口ポート
は、接線方向の成分と縦方向の成分を有する通路に沿っ
てボア内に入る。第二の他の態様において、入口ポート
は、加圧された流体における渦巻き状の流体の流れを出
口ポートの方向に誘起する通路に沿ってボア内に入る。
更に、第三の実施例において、入口ポートは、加圧流体
のキャビテーションをほぼ防ぐ通路に沿ってボア内に入
る。
More particularly, a fluid control system includes a main body having a through bore and an inlet port. The bore has a bore center axis and the inlet port has an inlet port center axis at the intersection of the inlet port and the bore. The inlet port center axis coincides with the predetermined line, and the predetermined line does not intersect with the bore center axis. The control element is located within the bore and includes a control element centerline axis that is substantially coincident with the bore centerline axis and further provides a substantially balanced force exerted on the control element in the presence of the pressurized fluid within the bore. It includes the means to The projection of a given line on the bore center axis preferably forms an interior angle that is not a right angle. This angle consists of an acute angle. With respect to the first other aspect of the invention, the inlet port enters the bore along a passage having a tangential component and a longitudinal component. In a second alternative aspect, the inlet port enters the bore along a passageway that induces a swirling fluid flow in the pressurized fluid towards the outlet port.
Further, in the third embodiment, the inlet port enters the bore along a passage that substantially prevents cavitation of the pressurized fluid.

【0006】制御要素は、第一端部と第二端部とを有す
るバルブステムを備えており、均衡手段は、ほぼ有効断
面積が等しい第一端部表面と第二端部表面をそれぞれ前
記第一端部と前記第二端部とにおいて有しているのが好
ましい。本発明の他の態様において、加圧流体の流れを
制御する流体バルブは、貫通ボアと、入口ポートと出口
ポートを備えたバルブ本体を含んでいる。ボアは、ボア
中心軸線を有しており、入口ポートは、該入口ポートと
ボアとの交差する点において入口中心軸線を有してい
る。ボア中心軸線と、入口ポート中心軸線と一致する線
は、交差しておらず、ボア中心軸線上への線の投影は鋭
角を形成して、加圧流体の渦巻き状の流れがボア内にお
いて入口ポートと出口ポートとの間に誘起されるように
なっている。バルブステムは、ボア内に配置されてお
り、ボア中心軸線とほぼ一致するバルブステム中心軸線
を有する。バルブステム上に作用する力をほぼ均衡にさ
せるように加圧流体に応答する手段が設けられている。
更に、本発明の他の態様において、圧力が均衡している
流体を制御する装置を作動させる方法は、前記入口通路
が前記ボアと前記出口通路に流体連通するように該制御
要素を位置させる段階と、制御要素の縦方向の軸線から
ずれた通路に沿って入口通路からボア内に流体を導い
て、流体が渦巻き状に制御要素のまわりを流れて出口通
路に流れるようにする段階とからなる。
The control element includes a valve stem having a first end and a second end, and the balancing means includes a first end surface and a second end surface having substantially equal effective cross-sectional areas, respectively. It is preferable to have the first end portion and the second end portion. In another aspect of the invention, a fluid valve that controls the flow of pressurized fluid includes a throughbore and a valve body with an inlet port and an outlet port. The bore has a bore center axis and the inlet port has an inlet center axis at the intersection of the inlet port and the bore. The bore center axis and the line that coincides with the inlet port center axis do not intersect, and the projection of the line on the bore center axis forms an acute angle so that the swirling flow of the pressurized fluid enters the bore. It is designed to be induced between the port and the outlet port. The valve stem is disposed within the bore and has a valve stem centerline axis that is substantially coincident with the bore centerline axis. Means are provided for responding to the pressurized fluid to approximately balance the forces acting on the valve stem.
Further, in another aspect of the invention, a method of operating a device for controlling a pressure balanced fluid comprises the step of positioning the control element such that the inlet passage is in fluid communication with the bore and the outlet passage. Directing fluid from the inlet passage into the bore along a passage offset from the longitudinal axis of the control element, causing the fluid to spirally flow around the control element to the outlet passage. .

【0007】本発明の流体制御装置は、性能に不利益に
悪影響を及ぼす局部的な圧力差を最低にすることによっ
て、確実に作動することができる。また、本発明は、局
部的に高圧になった領域内においてキャビテーションの
発生を最低にすることによって、穴があくといったよう
な損傷が減少する。
The fluid control system of the present invention can be reliably operated by minimizing the local pressure differential which adversely affects performance. The present invention also minimizes cavitation in areas of locally high pressure, thereby reducing damage such as puncture.

【0008】[0008]

【実施例】最初に、図1と図2を参照すると、ディーゼ
ルサイクルエンジンのための燃料噴射システムのよう
な、例えば高圧流体搬送システムにおいて用いられる先
行技術の流体制御装置10が、主本体、即ちバルブ本体
16内に形成されているボア14内に配置されたバルブ
ステム12をなす制御要素を含んでいる。入口通路18
は、バルブ本体16を通って延びており、合流点20で
ボア14内に入る。入口通路18は、バルブステム12
の縦方向の軸線24と直角をなして交わる線22と一致
する縦方向の軸線を含んでいる。図1を詳細に参照する
と、加圧流体が入口通路18からボア14に流れ、入っ
てきた流れがバルブステム12の縮径セクション26上
に直接当たり、領域28内の圧力がほぼ入口の圧力にま
で増大し、このために、領域28内によどみ領域を形成
することになる。更に、流れが縮径された領域26のま
わりにおいて二つの方向に分離して進むので、流れ部分
が衝突する領域28からバルブステム12の反対側上の
領域30において、別のよどみ領域が形成される。更
に、バルブステム12が開いて流体が出口32に通じる
ようになると、高圧の流体の流れがボア14内にあるた
めに、比較的均一な高速度の流体の流れが、バルブシー
ト36に近接したバルブ周辺領域34内に形成される。
その結果、領域28と30内の比較的高圧流体と領域3
6内の低圧流体とによって差圧が生じる。流体制御装置
10が均衡のとれた作動となるように構成され、バルブ
ステム12上の第一端部と第二端部にかかる垂直力の大
きさが等しくて、方向において対向するようになってい
るときでさえ、この差圧によって作動的な困難性が起き
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring initially to FIGS. 1 and 2, a prior art fluid control system 10 used in, for example, a high pressure fluid delivery system, such as a fuel injection system for a diesel cycle engine, has a main body, namely, It includes a control element that forms a valve stem 12 located within a bore 14 formed in a valve body 16. Entrance passage 18
Extends through the valve body 16 and enters the bore 14 at the confluence 20. The inlet passage 18 includes the valve stem 12
A vertical axis 24 that coincides with a line 22 that intersects the vertical axis 24 at a right angle. Referring in detail to FIG. 1, pressurized fluid flows from the inlet passage 18 into the bore 14 and the incoming flow impinges directly on the reduced diameter section 26 of the valve stem 12 such that the pressure in region 28 is approximately at the inlet pressure. , Which will form a stagnation region within region 28. Further, as the flow proceeds in two separate directions about the reduced diameter region 26, another stagnation region is formed in the region 30 on the opposite side of the valve stem 12 from the region 28 where the flow portion impinges. It Further, as the valve stem 12 opens to allow fluid to pass to the outlet 32, a relatively uniform high velocity fluid flow is proximate the valve seat 36 due to the high pressure fluid flow within the bore 14. It is formed in the valve peripheral region 34.
As a result, the relatively high pressure fluid in regions 28 and 30 and the region 3
A low pressure fluid in 6 creates a differential pressure. The fluid control device 10 is configured for balanced operation such that the magnitudes of the normal forces on the first and second ends of the valve stem 12 are equal and opposite in direction. This differential pressure causes operational difficulties even when there is.

【0009】図3は、入口通路42から、主本体46か
ら出口通路48に延びるボア44を通って入口通路42
から流れる加圧流体の流れを規制する、別の種類の先行
技術の流体制御装置40を示している。この場合、制御
要素、すなわちバルブステム50は、軸線方向に可動で
あり、バルブステム50の縮径された直径部分54によ
って形成された環状通路52を介して出口通路48と流
体連通する入口通路42を選択的に配置することができ
る。図1と図2の装置に関して述べたように、入口通路
42は、バルブ50の縦方向の軸線58とほぼ直角に交
わる線56と一致する縦方向の軸線を含んでいる。図3
における流体制御装置40の作動中に、特に、バルブス
テム50が右方向に動き、図3に示した位置にあるとき
に、ボア44と入口通路42との合流点60における流
れ断面積はかなり小さい。従って、流れ速度はかなり早
く、キャビテーションを形成するようになる。図3に示
すようにバルブステム50が更に右方向に向かって軸線
方向に動く状態で、合流点60における流れ通路の領域
が大きくなるにつれて、点60において流れ通路を横切
る流体の圧力変化が小さくなり、この点における流れ速
度が遅くなる。この圧力の回復によって、以前は低圧で
領域内に生じた気泡をつぶし、バルブステム50とボア
44を形成する壁68に穴をあける原因となるエネルギ
ーを解放する。
FIG. 3 illustrates the inlet passage 42 through the bore 44 extending from the main body 46 to the outlet passage 48 from the inlet passage 42.
5 illustrates another type of prior art fluid control device 40 that regulates the flow of pressurized fluid flowing from. In this case, the control element or valve stem 50 is axially movable and the inlet passage 42 is in fluid communication with the outlet passage 48 via an annular passage 52 formed by the reduced diameter portion 54 of the valve stem 50. Can be selectively arranged. As described with respect to the apparatus of FIGS. 1 and 2, the inlet passage 42 includes a longitudinal axis that coincides with a line 56 that intersects the longitudinal axis 58 of the valve 50 at substantially right angles. Figure 3
During operation of the fluid control device 40 in FIG. 3, the flow cross-sectional area at the confluence 60 of the bore 44 and the inlet passage 42 is quite small, especially when the valve stem 50 moves to the right and is in the position shown in FIG. . Therefore, the flow velocity is rather high and cavitation is formed. With the valve stem 50 moving axially further to the right as shown in FIG. 3, as the area of the flow passage at the confluence 60 increases, the pressure change of the fluid across the flow passage at the point 60 decreases. , The flow velocity at this point becomes slower. This recovery of pressure collapses bubbles previously created in the region at low pressure, releasing energy that causes the wall 68 forming valve stem 50 and bore 44 to be punctured.

【0010】前述の問題を解決するために、本発明は、
よどみ領域を防ぐ制御要素の縦方向の軸線との関係にお
ける入口通路流れ道筋を形成し、これによって局部的差
圧とキャビテーションによる損傷を減少させることにな
る。より詳細には、図4と図5は、前述したように、高
圧流体搬送システムにおいて用いるようになっている、
本発明に関する流体制御装置、すなわち機構70を示し
ている。装置70は、ディーゼルサイクルエンジンのよ
うな、直接噴射型内燃機関に適用される燃料噴射システ
ムにおいて使用可能な燃料噴射器を備えており、この装
置は、主本体、即ちバルブ本体76内に形成されている
ボア74内に配置されたバルブステム、即ちチェック7
2をなし、かつ少なくとも一つの燃料噴射スプレーオリ
フィスを通る加圧流体の流れを制御するように可動な制
御要素を含んでいる。入口通路78は、バルブ本体76
を通って延びており、合流点80でボア74と結合す
る。線82は、入口通路18の縦方向の軸線82と一致
しており、バルブステム72の縦方向の軸線84に対し
てずれている。線82に平行で、バルブステム72の縦
方向の軸線84と交差する線86(このために、縦方向
の軸線84上への線82の投影からなる)が線82から
距離dだけ離れて配置されており、図4を参照するとわ
かるように、バルブステム72の縦方向の軸線84に対
して鋭角θを形成する。装置70の要素に適当な大きさ
が与えられると、dとθの大きさが選択され、当業者に
は公知であるように、以下に述べるような利点を得るこ
とができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides
It creates an inlet passageway in relation to the longitudinal axis of the control element that prevents the stagnation area, which reduces local differential pressure and cavitation damage. More specifically, FIGS. 4 and 5 are adapted for use in a high pressure fluid delivery system, as described above,
1 illustrates a fluid control device or mechanism 70 in accordance with the present invention. The device 70 includes a fuel injector that can be used in a fuel injection system applied to a direct injection internal combustion engine, such as a diesel cycle engine, the device being formed within a main body, or valve body 76. A valve stem located in the bore 74, i.e. check 7
2 and includes a control element movable to control the flow of pressurized fluid through at least one fuel injection spray orifice. The inlet passage 78 is formed by the valve body 76.
Extends through and joins bore 74 at junction 80. The line 82 coincides with the longitudinal axis 82 of the inlet passage 18 and is offset with respect to the longitudinal axis 84 of the valve stem 72. A line 86 parallel to the line 82 and intersecting the longitudinal axis 84 of the valve stem 72 (hence consisting of a projection of the line 82 onto the longitudinal axis 84) is located a distance d from the line 82. As can be seen with reference to FIG. 4, it forms an acute angle θ with the longitudinal axis 84 of the valve stem 72. Given the appropriate dimensions of the elements of device 70, the magnitudes of d and θ can be selected to provide the advantages described below, as known to those skilled in the art.

【0011】バルブステム72は、縮径された中間部分
92によって分離された第一端部88と第二端部90を
含んでいる。端部90が直径において端部88よりもわ
ずかに大きくて、環状シール表面94がバルブシート9
6に対してシールするように設けられるようになってい
ることを除けば、ボア74内の加圧流体に剥き出しにな
った第一端部88と第二端部90の有効断面積はほぼ等
しい。端部88と90の有効な断面積をほぼ等しくさせ
ることによって、バルブステム72上にかけられる垂
直、或いは非局部的流体の力はほぼ均衡がとれており、
これによって低力のアクチュエータを用いてバルブステ
ムの位置を制御することができる。更に、入口通路78
を合流点80においてバルブステム72の縦方向の軸線
84に対して傾斜させ、ずらすことによって、流体の流
れは、軸線方向成分及び接線方向成分を有する通路内に
進み、これにより、流体は、バルブステム72のまわり
の渦巻き状通路内を流れることになる。この渦巻き状の
流れによって、図1と図2の流体制御装置に関して述べ
たよどみが取り除かれ、このために装置の作動に不利益
な影響を及ぼす、局部的な流体の圧力差を最小にするこ
とになる。図6と図7は、図3の装置40のような流体
制御装置、即ち機構100に適用されるような、本発明
の新規な特性を示している。入口通路102とボア10
4が主本体106内に形成されている。出口通路108
は、ボア104と流体連通して配置されており、主本体
106を通って延びている。制御要素、即ちバルブステ
ム110は、ボア104内に配置されており、ボア10
4内に環状通路114を形成する縮径された部分112
によって分けられた端部111及び112を含んでい
る。端部111と112の有効断面積は、等しく、加圧
流体がボア114内に存在するときに、向かい合うほぼ
等しい軸力がバルブステム110上にかけられるように
なる。このように、装置100は、均衡がとられて作動
できるように設計されており、低力のアクチュエータを
装置100に用いることができるようになっている。
The valve stem 72 includes a first end 88 and a second end 90 separated by a reduced diameter intermediate portion 92. The end 90 is slightly larger in diameter than the end 88 and the annular sealing surface 94 is
6 except that the first end portion 88 and the second end portion 90 exposed to the pressurized fluid in the bore 74 have substantially the same effective cross-sectional areas. . By making the effective cross-sectional areas of ends 88 and 90 approximately equal, the vertical or non-local fluid forces exerted on valve stem 72 are approximately balanced.
This allows the position of the valve stem to be controlled using a low force actuator. Further, the entrance passage 78
By sloping and offsetting at a confluence 80 with respect to the longitudinal axis 84 of the valve stem 72, the fluid flow proceeds into a passage having an axial component and a tangential component, which causes the fluid to flow through the valve. It will flow in a spiral passage around the stem 72. This swirling flow eliminates the stagnation described with respect to the fluid control devices of FIGS. 1 and 2, thus minimizing the localized fluid pressure differential, which adversely affects the operation of the device. become. 6 and 7 illustrate novel features of the present invention as applied to a fluid control device or mechanism 100, such as device 40 of FIG. Entrance passage 102 and bore 10
4 is formed in the main body 106. Exit passage 108
Are disposed in fluid communication with bore 104 and extend through main body 106. A control element, or valve stem 110, is located within bore 104 and is located in bore 10
4, a reduced diameter portion 112 forming an annular passage 114 in the
Includes ends 111 and 112 separated by. The effective cross-sectional areas of the ends 111 and 112 are equal so that, when pressurized fluid is present in the bore 114, approximately equal opposing axial forces are exerted on the valve stem 110. Thus, the device 100 is designed to operate in a balanced manner, allowing low force actuators to be used with the device 100.

【0012】図4と図5の実施例に関して述べたよう
に、入口通路102は、バルブステム110の縦方向の
軸線118に関してずれている線116に一致する、合
流点15において縦方向の軸線を含んでいる。即ち、線
116は、この線116に対して平行であるが、縦方向
の軸線118を通って延びている線120に対して距離
dだけずれている。また、縦方向の軸線118上への縦
方向の軸線116の投影からなる線120は、図6に見
られるように、軸線118に対して鋭角θを形成する。
この構成で、バルブステム110の縦方向の軸線118
に対して入口通路102の縦方向の軸線116を配置す
ることによって、環状通路を通る流体流れがうず巻き状
通路内に生じるようになり、これによって、よどみの領
域がかなり減少したり、取り除かれたりする。このよう
に、かなりの損傷が装置100内の部品に生じる前に、
キャビテーションを起こす流れが環状通路114から出
口通路108に素早く排出される。前述したように、装
置100に寸法が与えられて、所望の結果を得られるよ
うに、dとθの大きさを選択することができる。本明細
書で開示された発明の特徴は、図面に開示された種類の
流体制御装置に限定されるものではなく、この特徴は、
局部的な圧力差、またはキャビテーションが生じる、い
かなる流体の制御装置にも適用することができる。更
に、図4乃至図7に示した入口通路78と102は線状
である必要はなく、よどみの領域を実質的に取り除ける
渦巻き状流れ通路を形成するように構成されることのみ
が必要とされる。このように、入口通路78と102
は、曲線状であるか、或いは異なる形状でもよく、流体
の流れが個々の制御要素、即ちバルブステム84、或い
は110に直接当たらないようにすることのみが要求さ
れる。
As described with respect to the embodiment of FIGS. 4 and 5, the inlet passage 102 has a longitudinal axis at the confluence 15 which coincides with a line 116 offset with respect to the longitudinal axis 118 of the valve stem 110. Contains. That is, the line 116 is parallel to the line 116, but offset by a distance d with respect to a line 120 extending through the longitudinal axis 118. Also, the line 120 consisting of the projection of the longitudinal axis 116 onto the longitudinal axis 118 forms an acute angle θ with the axis 118, as seen in FIG.
With this configuration, the longitudinal axis 118 of the valve stem 110 is
By locating the longitudinal axis 116 of the inlet passage 102 with respect to, the fluid flow through the annular passage is created within the spiral passage, which significantly reduces or eliminates the stagnation area. To do. Thus, before significant damage occurs to the components within device 100,
The cavitational flow is quickly discharged from the annular passage 114 to the outlet passage 108. As mentioned above, the dimensions of d and θ can be selected to provide the device 100 with dimensions and to obtain the desired results. The features of the invention disclosed herein are not limited to fluid control devices of the type disclosed in the drawings, which features include
It can be applied to any fluid control device where a local pressure difference or cavitation occurs. Further, the inlet passages 78 and 102 shown in FIGS. 4-7 need not be linear, but need only be configured to form a spiral flow passage that substantially eliminates the stagnation area. It Thus, the entrance passages 78 and 102
May be curvilinear or of different shapes, only required that the fluid flow does not impinge directly on the individual control elements, i.e. valve stem 84, or 110.

【0013】更に、距離dと角度θは、図4と図5の実
施例、及び図6と図7の実施例において同じである必要
はないことがわかる。本発明の複数の変形例と変更が前
述の点から当業者には明白である。従って、本記載は、
例示的なものとしてのみ構成され、かつ本発明を実施す
るのに最良の形態で当業者に教示する目的で構成されて
いる。この構成の詳細は、本発明の精神から逸脱するこ
ろなく実質的に変更することができ、請求の範囲の範囲
内にある全ての変更例の使用が確保される。
Furthermore, it will be appreciated that the distance d and the angle θ need not be the same in the embodiments of FIGS. 4 and 5 and in the embodiments of FIGS. 6 and 7. Variations and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art in view of the foregoing. Therefore, this description
It is constructed as an example only and is for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of this construction can be changed substantially without departing from the spirit of the invention, ensuring the use of all modifications within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第一のタイプの先行技術の流体制御装置の断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first type prior art fluid control device.

【図2】図1の線2─2にほぼ沿った断面図である。2 is a cross-sectional view taken substantially along line 2-2 of FIG.

【図3】第二のタイプの先行技術の流体制御装置の断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a second type prior art fluid control device.

【図4】本発明に係る流体制御装置の図1に類似した図
である。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 1 of a fluid control device according to the present invention.

【図5】図4の線5─5にほぼ沿った断面図である。5 is a cross-sectional view taken substantially along the line 5-5 of FIG.

【図6】本発明に係る流体制御装置の他の実施例の図3
に類似した図である。
FIG. 6 is a view of another embodiment of the fluid control system according to the present invention.
It is a figure similar to.

【図7】図6の線7─7にほぼ沿った断面図である。7 is a cross-sectional view taken substantially along the line 7-7 in FIG.

【符号】[Code]

70、100 流体制御装置 72 チェック 74、114 ボア 76、106 バルブ本体 78、102 入口通路 80 合流点 82 線 84 縦方向軸線 88、111 第一端部 90、112 第二端部 108 出口通路 110 バルブステム 114 環状通路 70, 100 Fluid control device 72 Check 74, 114 Bore 76, 106 Valve body 78, 102 Inlet passageway 80 Confluence point 82 Line 84 Vertical axis 88, 111 First end portion 90, 112 Second end portion 108 Outlet passageway 110 Valve Stem 114 annular passage

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ボア中心軸線を有する貫通ボアと、入口
ポートとを有し、前記入口ポートは、該入口ポートと前
記ボアとが交差する点において、前記ボア中心軸線と交
差しない所定の線と一致する入口ポート中心軸線を有す
る主本体と、 制御要素中心軸線が前記ボア軸線とほぼ一致するように
前記ボア内に配置された制御要素とを備え、該制御要素
は、前記ボア内における加圧流体の存在のもとに前記制
御要素上に作用する力をほぼ均衡させる手段を有するこ
とを特徴とする流体制御装置。
1. A through bore having a bore center axis and an inlet port, wherein the inlet port is a predetermined line that does not intersect the bore center axis at a point where the inlet port and the bore intersect. A main body having a coincident inlet port central axis and a control element disposed in the bore such that a central axis of the control element substantially coincides with the bore axis, wherein the control element is under pressure within the bore. A fluid control device comprising means for substantially balancing the forces acting on said control element in the presence of fluid.
【請求項2】 前記ボアの中心軸線上への前記所定の線
の投影は、直角以外の内角を形成することを特徴とする
請求項1に記載の流体制御装置。
2. The fluid control device of claim 1, wherein the projection of the predetermined line on the central axis of the bore forms an interior angle other than a right angle.
【請求項3】 前記内角は、鋭角からなることを特徴と
する請求項2に記載の流体制御装置。
3. The fluid control device according to claim 2, wherein the interior angle is an acute angle.
【請求項4】 前記入口ポートは、接線方向の成分と縦
方向の成分とを有する通路に沿って前記ボア内に入るこ
とを特徴とする請求項1に記載の流体制御装置。
4. The fluid control device of claim 1, wherein the inlet port enters into the bore along a passage having a tangential component and a longitudinal component.
【請求項5】 前記入口ポートは、出力ポートに向かう
加圧流体に渦巻き状の流体の流れを誘起する通路に沿っ
て前記ボア内に入ることを特徴とする請求項1に記載の
流体制御装置。
5. The fluid control device of claim 1, wherein the inlet port enters the bore along a passage that induces a swirling fluid flow in the pressurized fluid toward the output port. .
【請求項6】 前記入口ポートは、加圧された流体のキ
ャビテーションをほぼ防ぐ通路に沿って前記ボア内に入
ることを特徴とする請求項1に記載の流体の制御装置。
6. The fluid control device of claim 1, wherein the inlet port enters the bore along a passage that substantially prevents cavitation of pressurized fluid.
【請求項7】 前記制御要素は、第一端部と第二端部と
を有するバルブステムを備えており、前記均衡手段は、
前記第一端部と前記第二端部とにおいて、ほぼ等しい有
効断面積を有する第一端部表面と第二端部表面をそれぞ
れ備えていることを特徴とする請求項1に記載の流体制
御装置。
7. The control element comprises a valve stem having a first end and a second end, the balancing means comprising:
The fluid control according to claim 1, wherein each of the first end portion and the second end portion has a first end surface and a second end surface having substantially the same effective area. apparatus.
【請求項8】 ボア中心軸線を有する貫通ボアと、入口
ポート中心軸線を前記ボアと交差する点において有する
入口ポートと、出口ポートとを有するバルブ本体を備
え、前記ボア中央軸線と、前記入口ポート中心軸線と一
致する所定の線とは交差しておらず、前記ボア中心軸線
上への前記所定の線の投影は、加圧流体の渦巻き状の流
れが前記入口ポートと前記出口ポートとの間で前記ボア
において誘起されるような鋭角を形成し、 バルブチェック中心軸線が前記ボア中心軸線とほぼ一致
するように前記ボア内に配置されたバルブチェックを備
え、該バルブチェックは、これに作用する力をほぼ均衡
させるように前記加圧流体に応答する手段を備えている
ことを特徴とする、加圧された流体の流れを制御する流
体バルブ。
8. A valve body having a through bore having a bore center axis, an inlet port having an inlet port center axis at a point intersecting the bore, and an outlet port, the bore center axis and the inlet port. The projection of the predetermined line on the central axis of the bore does not intersect with the predetermined line that coincides with the central axis, and the spiral flow of the pressurized fluid is between the inlet port and the outlet port. Forming a sharp angle as induced in the bore at, the valve check being provided in the bore so that the central axis of the valve check substantially coincides with the central axis of the bore, the valve check acting on this A fluid valve for controlling the flow of pressurized fluid, characterized in that it comprises means for responding to said pressurized fluid so as to approximately balance the forces.
【請求項9】 前記入口ポートを通る加圧流体のほぼ全
ての流れを前記ボア内の渦巻き状の流れに向けて、キャ
ビテーションを大幅に避けることができるようになって
いることを特徴とする請求項8に記載の流体バルブ。
9. The cavitation can be largely avoided by directing substantially all flow of the pressurized fluid through the inlet port to a spiral flow in the bore. Item 8. The fluid valve according to Item 8.
【請求項10】 前記流体バルブは、オリフィスを含む
燃料噴射器内に配置されており、更に前記オリフィスを
通る前記加圧された燃料の前記流れを制御するように可
動であることを特徴とする請求項8に記載の燃料バル
ブ。
10. The fluid valve is disposed within a fuel injector that includes an orifice and is moveable to control the flow of the pressurized fuel through the orifice. The fuel valve according to claim 8.
【請求項11】 入口通路と、ボアと、該ボア内の制御
要素と、出口通路とを備えており、前記制御要素は加圧
された流体が作用する表面を有し、対向する方向にほぼ
等しい、互いに向き合う力を生じさせて圧力を均衡させ
るようになっている流体制御装置を作動する方法におい
て、 前記入口通路が前記ボアと前記出口通路に流体連通する
ように該制御要素を位置させ、 前記制御要素の縦方向の軸線からずれた通路に沿って前
記入口通路から前記ボアに流体を導いて、流体が前記制
御要素のまわりで渦巻き状に流れ、前記出口通路に流れ
こむようにする、 段階とからなる方法。
11. An inlet passageway, a bore, a control element within the bore, and an outlet passageway, the control element having a surface on which a pressurized fluid acts, the control element being generally in opposite directions. A method of operating a fluid control device adapted to generate equal and opposing forces to balance pressure, wherein the control element is positioned such that the inlet passage is in fluid communication with the bore and the outlet passage, Directing fluid from the inlet passage to the bore along a passage offset from the longitudinal axis of the control element such that the fluid spirals around the control element and into the outlet passage. The method consisting of and.
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