JPH073263B2 - 高差圧調節弁 - Google Patents
高差圧調節弁Info
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- JPH073263B2 JPH073263B2 JP4298111A JP29811192A JPH073263B2 JP H073263 B2 JPH073263 B2 JP H073263B2 JP 4298111 A JP4298111 A JP 4298111A JP 29811192 A JP29811192 A JP 29811192A JP H073263 B2 JPH073263 B2 JP H073263B2
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Description
発電用変圧ボイラ等におけるボイラ主給水流量調節弁等
の高差圧調節弁に関する。
イラ主給水流量調節弁等の変圧運転用高差圧調節弁は、
高圧給水ポンプ吐出側とボイラ入口間に配設されボイラ
負荷に見合ったボイラ主給水流量の調節を行なうが、ボ
イラ起動時或いは低負荷運転時にはボイラ側の圧力が非
常に低いため過酷な高差圧低流量条件下で使用され、一
方、高負荷運転時にはボイラ側の圧力がポンプ吐出圧に
近い高圧となるため逆に低差圧条件下で大流量を確保す
る必要がある。従って上記のような変圧運転用高差圧調
節弁においては、低負荷運転時、流体がその最小絞り部
を通過する際に、流体速度の上昇に伴い静圧が流体の飽
和圧力以下に低下するものとなってキャビテーションを
生じ弁構成部品に著しい損傷を与える虞れがある。
防止するため、特公昭60-39911に示される如くの、特
殊子穴形状を有する多孔付きケージ型の抗キャビテーシ
ョンバルブや、特公平2-11786 に示される可変オリフ
ィス内蔵絞り弁、或いは、実公平2-34533 にて示され
る高差圧調節弁が提案されている。
の流量制御は、固定抵抗であるため多数の特殊子穴を弁
棒の移動により断続的に開け締めすることによってなさ
れ、またキャビテーションの発生をケージの子穴出口か
ら離れた位置とすることによりケージそのものの損傷防
止を図ったものであり、一方、前記可変オリフィス内
蔵絞り弁や高差圧調節弁は弁棒の移動に伴い連続的に
形成される多段減圧機構を有する高抵抗弁である。
おいては、入口流路の側に高圧を受けると、弁棒に過大
なスラストを生じ、弁棒に接続されるアクチュエータの
駆動力が膨大となる。そこで、上記、及びの如く
の弁構造を有する実際の製品には弁棒にバランス用バイ
パスホールを設け、弁棒の上下面に作用する圧力を相互
にキャンセルしてスラストの軽減を図っている。このと
き、前記バランスホールを設けたことにより、流体が高
圧側から低圧側へリークすることを防止するため、弁棒
の回りにバランスシールを設けることが必須となる。
には、下記(1) 〜(3) の問題点がある。 (1) 上記抗キャビテーションバルブにおいては、固定
抵抗の子穴を開閉することにより流量制御をするため、
弁棒の移動量に対し流量の増減が不連続となり高精度な
連続制御ができず制御の安定性が得られにくいととも
に、キャビテーションがケージ子穴出口の下流側に発生
するため、同個所近傍に位置するバルブプラグの締切シ
ートにエロージョン損傷を与え易い。
上記(1) の不都合は改善されてはいるが、入口流路から
出口流路へ向かう通路が高抵抗流路の1系統のみである
ため、ボイラの高負荷運転時における低差圧条件下で一
定の流量の確保ができず、大型の低抵抗調節弁を別途並
列配置し、前記高抵抗弁と低抵抗弁を親子弁方式にて運
用しなければならないという不経済性がある。
いては、弁棒スラスト軽減のためのバランスホール及び
バランスシールを設けることに起因する以下の(a) 〜
(c) の不都合がある。
たり、流体中の異物による損傷を受け、結果としてリー
クを生じ、バランスシール近傍にエロージョンの発生を
招く。
に硬化処理及び鏡面処理を施す必要があり、製作コスト
が割高になる。
組立てに非常に繊細な作業工程が必要となり、メンテナ
ンス性が悪くメンテナンスコストが割高となる。
弁締切シートにエロージョン損傷を発生することがな
く、別途低抵抗調節弁を併設する必要がなく、また、バ
ランスシールに起因するコスト高やメンテナンス性の悪
化がない、高精度で、かつ長期にわたって安定した流量
制御が得られる高差圧調節弁を提供することを目的とす
る。
らず、弁締切シートにエロージョン損傷を発生すること
がない、コンパクト、高精度で、かつ長期にわたって安
定した流量制御が得られる高差圧調節弁を提供すること
を目的とする。
は、入口流路と出口流路を備えるケーシングと、ケーシ
ング内の入口流路と出口流路の間に設けられ、複数段を
なすポートを備えるケージと、ケージ内に挿入されケー
シング及びケージに対して移動でき、ケージの各ポート
を開閉する複数のディスク部を各ポートに対応して備え
る弁棒とを有し、弁棒に加える開閉操作により、各ディ
スク部による各ポートの流体通過面積を増減し、入口流
路側の流体を連続的に減圧調整して流出せしめる高差圧
調節弁において、高抵抗流路を形成する複数段の高抵抗
流路用ポートと、高抵抗流路用ポートより少ない段数に
て低抵抗流路を形成する低抵抗流路用ポートとをケージ
に設け、高抵抗流路の入側のポートの下流側にてケージ
に設けた高抵抗流路用締切シートを対応するディスク部
により開閉可能とするとともに、低抵抗流路の入側のポ
ートの下流側にてケージに設けた低抵抗流路用締切シー
トを対応するディスク部により開閉可能とし、入口流路
側の流体を、低開度領域では高抵抗流路側に導き、中、
高開度領域では高抵抗流路側とともに低抵抗流路側にも
導くように各ディスク部をケージの各ポートに対して配
設し、入口流路側からケージ内に流入した流体の圧力が
弁棒軸上にて相対している上下の両ディスク部端面に同
時に作用するように各ディスク部を配設してなるように
したものである。
載の本発明において更に、前記ケージの高抵抗流路用ポ
ートを開閉可能とするディスク部にも、高抵抗流路を形
成する高抵抗流路用ポートを設けてなるようにしたもの
である。
口流路を備えるケーシングと、ケーシング内の入口流路
と出口流路の間に設けられ、複数段をなすポートを備え
るケージと、ケージ内に挿入されケーシング及びケージ
に対して移動でき、ケージの各ポートを開閉する複数の
ディスク部を各ポートに対応して備える弁棒とを有し、
弁棒に加える開閉操作により、各ディスク部による各ポ
ートの流体通過面積を増減し、入口流路側の流体を連続
的に減圧調整して流出せしめる高差圧調節弁において、
高抵抗流路を形成する複数段の高抵抗流路用ポートをケ
ージに設けるとともに、前記ケージの高抵抗流路用ポー
トを開閉可能とするディスク部にも、高抵抗流路を形成
する高抵抗流路用ポートを設け、高抵抗流路の入側のポ
ートの下流側にてケージに設けた高抵抗流路用締切シー
トを対応するディスク部により開閉可能とするようにし
たものである。
の作用がある。 弁全閉時、ケージの各ポートは弁棒軸上の対応するデ
ィスク部により閉じられる。このとき、入口流路から流
入してくる流体は、ケージの入口流路側に位置する高抵
抗流路の入側ポート、低抵抗流路の入側ポートのそれぞ
れに対応する各ディスク部の外周面に接し、これにより
封止される。
ポートは対応するディスク部により徐々に連続的に開け
締めされる。従って、弁棒の移動量に対し流量の増減が
連続となり、高精度な連続制御ができ、制御の安定性が
得られる。
開き始めると、低開度領域においては、弁棒の上昇に伴
い高抵抗流路側の各ポートが徐々に開き始め、高差圧流
体はケージの各ポートにより段階的に減圧されるととも
に、各ポート間にて流れ方向を急変されることも加わ
り、多大な可変圧力損失を受け、その後出口流路から流
出する。従って、高差圧流体は段階的に減圧されて高抵
抗流路を通過するものとなり、高抵抗絞りによりキャビ
テーションの発生がなく、高抵抗流路用締切シートにエ
ロージョン損傷を生ずることがない。また、このとき、
低抵抗流路側のポートはまだ対応するディスク部により
塞がれており、高差圧流体は低抵抗流路側には流入しな
いので、低抵抗絞りによるキャビテーションの発生もな
い。
低下するとともに弁棒が更に上昇し、高開度領域になる
と、低抵抗流路側のポートも開き始め、低差圧流体は低
抵抗流路にも分流し出口側流路へと流出する。このとき
出口側流路から流出する制御流量は、高抵抗流路側を通
過する流量と低抵抗流路側を通過する流量との合計にな
るが、流量は損失係数の平方根に反比例するので(ξ=
2gh/Q2 )、当然のことながら、低抵抗流路側を通過す
る流量の方が圧倒的に多くなり、キャビテーション発生
の虞れのない低差圧流体を低抵抗流路側の少数段のポー
トから出口側流路へ直接多量に流すことが可能になる。
よって、別途低抵抗調節弁を併設する必要がなくなる。
口ポートから流入した高圧流体の圧力は、弁棒軸上にて
相対している上下の両ディスク端面に同時に作用して、
スラストは相互にキャンセルされ、弁棒に過大なスラス
トを発生させないので、過酷な高差圧条件下でもバラン
スホールやバランスシールを用いることなく、通常のア
クチュエータによりスムースな弁棒のポジショニング精
度が得られる。
不連続にならず、弁締切シートにエロージョン損傷を発
生することがなく、別途低抵抗調節弁を併設する必要が
なく、また、バランスシールに起因するコスト高やメン
テナンス性の悪化がない、高精度で、かつ長期にわたっ
て安定した流量制御が得られる高差圧調節弁を得ること
ができる。
の作用がある。 上記の低開度領域において、高差圧流体はケージの
各ポートのみでなく、ディスク部のポートによっても減
圧される。このため、よりコンパクトな高抵抗流路を形
成できる。
の作用がある。 請求項3に記載の本発明は、請求項2に記載の本発明
における低抵抗流路側の構成を削除し、高抵抗流路側の
みにて構成されたものであり、上記、、、の作
用を有する。
締切シートにエロージョン損傷を発生することがない、
コンパクト、高精度で、かつ長期にわたって安定した流
量制御が得られる高差圧調節弁を得ることができる。
の弁全閉状態を示す断面図、図2は低開度領域での弁開
状態を示す断面図、図3は中、高開度領域での弁開状態
を示す断面図、図4は図1の出口流路側からみた側面図
である。
流量調節弁等の変圧運転用高差圧調節弁10のケーシン
グ11には、入口流路12と出口流路13が形成される
とともに、入口流路12と出口流路13の交差部に弁室
14が形成されている。
下に貫通するケージ15を有し、ケージ15をケーシン
グ11に螺着している。ケージ15は複数段をなすポー
ト(後述する高抵抗流路用入口ポート41、高抵抗流路
用出口ポート43、低抵抗流路用ポート51)を有す
る。また、ケージ15は、弁室14の上下において、ケ
ーシング11との間に上ガスケット16、下ガスケット
17を有している。
ーシング11に螺合されるスタッドボルト19により固
定されている。尚、ケーシング11と弁蓋18との間に
はガスケット21が介装されている。
には弁棒22が挿入されている。弁棒22はケーシング
11及びケージ15に対して移動でき、上ディスク2
3、下ディスク24をそれぞれナット25、26により
固定されている。各ナット25、26は弁棒22にピン
止めされている。上ディスク23はケージ15の高抵抗
流路用入口ポート41、高抵抗流路用出口ポート43を
それぞれ開閉するディスク部23A、23Bを各ポート
41、43に対応して備え、下ディスク24はケージ1
5の低抵抗流路用ポート51を開閉するディスク部24
Aをポート51に対応して備えている。
ディスク部23Bとの間の周方向複数位置には、ケージ
15によって開閉される高抵抗流路用中間ポート42が
設けられている。
ト43の周囲には外ケージ27が配置されている。外ケ
ージ27は、弁蓋28に上端部をノックピンにて固定さ
れ、ケージ15の中間外周つば部に設けてある係合凹部
28Aに下端部の回り止め用爪28Bを係合せしめてい
る(図1(F)参照)。外ケージ27は、多数の整流用
小孔29を開口している。そして、ケーシング11は、
外ケージ27の小孔29の出側に、出口流路13に連な
る高抵抗流路流出部31を形成している。
路用ポート51の下方に、出口流路13に連なる低抵抗
流路流出部32を形成している。
33が装着されている。パッキン33は、パッキンリテ
ーナ34と、パッキンフランジ35によって背面支持さ
れるパッキン押え36との間に挟圧保持されている。ま
た、弁棒22の基端部には、弁開閉アクチュエータ37
が連結可能とされるねじ部22Aが設けられている。
える開閉操作により、上下のディスク23、24の各デ
ィスク部23A、23B、24Aによる各ポート41、
43、51の流体通過面積を増減し、入口流路12側の
流体を連続的に減圧調整し、高抵抗流路流出部31或い
は低抵抗流路流出部32から出口流路13に流出可能と
している。
入口流路12に連なる弁室14と高抵抗流路流出部31
との間に高抵抗流路40を形成しており、ケージ15の
中間部、上端部の2領域のそれぞれにおける周方向の複
数位置に上ディスク23のディスク部23Aによって前
述の如くに開閉される高抵抗流路用入口ポート41(図
1(B)参照)、上ディスク23のディスク部23Bに
よって前述の如くに開閉される高抵抗流路用出口ポート
43(図1(D)参照)を設け、上ディスク23のディ
スク部23Aとディスク部23Bとの間の周方向複数位
置にケージ15によって前述の如くに開閉される高抵抗
流路用中間ポート42(図1(C)参照)を設けてい
る。入口ポート41は弁室14に臨み、出口ポート43
は外ケージ27に臨み、中間ポート42は開き状態で出
口ポート43に連通するように設けられている。尚、上
ディスク23は入口ポート41から流入した流体を中間
ポート42に導く流路44を備えている。
流路12に連なる弁室14と低抵抗流路流出部32との
間に低抵抗流路50を形成しており、ケージ15の下端
部の周方向の複数位置に下ディスク24のディスク部2
4Aによって前述の如くに開閉される低抵抗流路用ポー
ト51(図1(E)参照)を設けている。ポート51は
弁室14に臨み、かつ開き状態で低抵抗流路流出部32
に連通するように設けられている。
抗流路40の中間ポート42の下流側にて、ケージ15
に設けた高抵抗流路用締切シート45を、対応する上デ
ィスク23のディスク部23Bの下端外周部により開閉
可能としている。
抗流路50のポート51の下流側にて、ケージ15に設
けた低抵抗流路用締切シート52を、対応する下ディス
ク24のディスク部24Aの下端外周部により開閉可能
としている。
下端寄り外周部には、減圧用ラビリンス溝53が設けら
れており、ディスク部24Aによるポート51の閉止状
態下でポート51から低抵抗流路流出部32への流体の
リークを完全封止可能としている。
弁棒22に加える開弁操作による低開度領域(図2参
照)で、入口流路12側の流体を弁室14から高抵抗流
路40側に導き、弁棒22に加える開弁操作による
中、高開度領域(図3参照)で、入口流路12側の流体
を弁室14から高抵抗流路40側とともに低抵抗流路5
0側にも導くように各ディスク部23A、23B、24
Aをケージ15の各ポート41、43、51に対して配
設し、かつ上ディスク23のポート42をケージ15に
対して配設している。
流路12側から弁室14を経てケージ15内に流入した
高圧流体の圧力が、弁棒22の軸上にて相対している、
上ディスク23の下端面と下ディスク24の上端面とに
同時に作用するように、各ディスク23、24を配設し
ている。
弁棒22軸上の対応するディスク部23A、23B、2
4Aにより閉じられる。このとき、入口流路12から流
入してくる流体は、ケージ15の入口流路12側に位置
する高抵抗流路40の入側ポート41、低抵抗流路40
の入側ポート51のそれぞれに対応する各ディスク部2
3A、24Aの外周面に接し、これにより封止される。
15の各ポート41、43、51は対応するディスク部
23A、23B、24Aにより徐々に連続的に開け締め
される。従って、弁棒22の移動量に対し流量の増減が
連続となり、高精度な連続制御ができ、制御の安定性が
得られる。
開き始めると、低開度領域においては、弁棒22の上昇
に伴い高抵抗流路40側の各ポート41、42、43が
徐々に開き始め、高差圧流体はケージ15と上ディスク
23の各ポート41〜43により段階的に減圧されると
ともに、各ポート41〜43間にて流れ方向を急変され
ることも加わり、多大な可変圧力損失を受け、その後外
ケージの整流用小孔29により最終段の圧力損失を受け
ながら流れを整えられ、出口流路13から流出する。従
って、高差圧流体は高抵抗流路40を段階的に減圧され
て通過するためキャビテーションの発生がなく、高抵抗
流路用締切シート及びその周辺部材にエロージョン損傷
を生ずることがない。また、このとき、低抵抗流路50
側のポート51はまだ対応するディスク部24Aにより
塞がれており、高差圧流体は低抵抗流路50側には流入
しないので、キャビテーションの発生もなく、低抵抗流
路用締切シート及びその周辺部材にエロージョン損傷を
生ずることがない。
低下するとともに弁棒22が更に上昇し、高開度領域に
なると、低抵抗流路50側のポート51も開き始め、低
差圧流体は低抵抗流路50にも分流し出口側流路13へ
と流出する。このとき出口側流路13から流出する制御
流量は、高抵抗流路40側を通過する流量と低抵抗流路
50側を通過する流量との合計になるが、流量は損失係
数の平方根に反比例するので(ξ= 2gh/Q2 )、当然の
ことながら、低抵抗流路50側を通過する流量の方が圧
倒的に多くなり、キャビテーション発生の虞れのない低
差圧流体を低抵抗流路50側の単段のポート51から出
口側流路13へ直接多量に流すことが可能になる。よっ
て、別途低抵抗調節弁を併設する必要がなくなる。
の入口ポート41から流入した高圧流体の圧力は、弁棒
22軸上にて相対している上下の両ディスク23、24
端面に同時に作用して、スラストは相互にキャンセルさ
れ、弁棒22に過大なスラストを発生させないので、過
酷な高差圧条件下でもバランスホールやバランスシール
を用いることなく、通常のアクチュエータ37によりス
ムースな弁棒22のポジショニング精度が得られる。
不連続にならず、弁締切シートにエロージョン損傷を発
生することがなく、別途低抵抗調節弁を併設する必要が
なく、また、バランスシールに起因するコスト高やメン
テナンス性の悪化がない、高精度で、かつ長期にわたっ
て安定した流量制御が得られる高差圧調節弁を得ること
ができる。
体はケージ15の各ポート41、43のみでなく、上デ
ィスク23のポート42によっても減圧される。このた
め、よりコンパクトな高抵抗流路を形成できる。
形成する低抵抗流路用ポートの段数は、上記実施例の如
くの単段に限らず、高抵抗流路用ポートより少ない段数
であれば良い。
けられる高抵抗流路用締切シートは、高抵抗流路の入側
のポートの下流側であれば、ケージのどの部分に設けら
れても良い。同様に、ケージに設けられる低抵抗流路用
締切シートは低抵抗流路の入側のポートの下流側であれ
ば、ケージのどの部分に設けられても良い。
上記高差圧調節弁10における低抵抗流路50側の構成
を削除し、高抵抗流路40側のみにて構成したものを採
用することもできる。この場合には、必要により、高負
荷運転時における低差圧条件下で一定の流量を確保する
ための低抵抗調節弁を並列配置し、本発明のこの高差圧
調節弁と低抵抗調節弁を親子弁方式にて運用するものと
なる。然るに、本発明のこの高差圧調節弁によれば、上
記高差圧調節弁10における上述、、、の作用
を得ることができる。
高差圧調節弁において、高抵抗流路40は上下の高抵抗
流路40A、40Bに分割され、それら上下の高抵抗流
路40、40Bがケージに設けた上下2個の入側ポート
のそれぞれを起点として上下に分岐形成されるものであ
っても良い。
減が不連続にならず、弁締切シートにエロージョン損傷
を発生することがなく、別途低抵抗調節弁を併設する必
要がなく、また、バランスシールに起因するコスト高や
メンテナンス性の圧下がない、高精度で、かつ長期にわ
たって安定した流量制御が得られる高差圧調節弁を得る
ことができる。
続にならず、弁締切シートにエロージョン損傷を発生す
ることがない、コンパクト、高精度で、かつ長期にわた
って安定した流量制御が得られる高差圧調節弁を得るこ
とができる。
弁全閉状態を示す断面図である。
ある。
図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 入口流路と出口流路を備えるケーシング
と、 ケーシング内の入口流路と出口流路の間に設けられ、複
数段をなすポートを備えるケージと、 ケージ内に挿入されケーシング及びケージに対して移動
でき、ケージの各ポートを開閉する複数のディスク部を
各ポートに対応して備える弁棒とを有し、 弁棒に加える開閉操作により、各ディスク部による各ポ
ートの流体通過面積を増減し、入口流路側の流体を連続
的に減圧調整して流出せしめる高差圧調節弁において、 高抵抗流路を形成する複数段の高抵抗流路用ポートと、
高抵抗流路用ポートより少ない段数にて低抵抗流路を形
成する低抵抗流路用ポートとをケージに設け、 高抵抗流路の入側のポートの下流側にてケージに設けた
高抵抗流路用締切シートを対応するディスク部により開
閉可能とするとともに、低抵抗流路の入側のポートの下
流側にてケージに設けた低抵抗流路用締切シートを対応
するディスク部により開閉可能とし、 入口流路側の流体を、低開度領域では高抵抗流路側に導
き、中、高開度領域では高抵抗流路側とともに低抵抗流
路側にも導くように各ディスク部をケージの各ポートに
対して配設し、 入口流路側からケージ内に流入した流体の圧力が弁棒軸
上にて相対している上下の両ディスク部端面に同時に作
用するように各ディスク部を配設してなることを特徴と
する高差圧調節弁。 - 【請求項2】 前記ケージの高抵抗流路用ポートを開閉
可能とするディスク部にも、高抵抗流路を形成する高抵
抗流路用ポートを設けてなる請求項1記載の高差圧調節
弁。 - 【請求項3】 入口流路と出口流路を備えるケーシング
と、 ケーシング内の入口流路と出口流路の間に設けられ、複
数段をなすポートを備えるケージと、 ケージ内に挿入されケーシング及びケージに対して移動
でき、ケージの各ポートを開閉する複数のディスク部を
各ポートに対応して備える弁棒とを有し、 弁棒に加える開閉操作により、各ディスク部による各ポ
ートの流体通過面積を増減し、入口流路側の流体を連続
的に減圧調整して流出せしめる高差圧調節弁において、 高抵抗流路を形成する複数段の高抵抗流路用ポートをケ
ージに設けるとともに、前記ケージの高抵抗流路用ポー
トを開閉可能とするディスク部にも、高抵抗流路を形成
する高抵抗流路用ポートを設け、 高抵抗流路の入側のポートの下流側にてケージに設けた
高抵抗流路用締切シートを対応するディスク部により開
閉可能とすることを特徴とする高差圧調節弁。
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