JPH0791562A - 調整円錐体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】流れを急速かつ正確に調整するために、良く定
められた指数関数流れ特性を有する調整円錐体を提供す
る。 【構成】ほぼ円筒形状の調整円錐体１にして、調整円錐
体の周囲面に、調整円錐体１の長手軸に沿って断面積が
増加するほぼＶ字形の４個の溝２、３が設けられている
調整円錐体に関する。溝２、３の内の２個、すなわち第
一溝２が調整円錐体１の全活動長さにわたって延び、溝
２、３の内の他の２個、すなわち第二溝３が調整円錐体
１の活動長さの半分にわたって延び、そこで第一溝２の
断面積が最大になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁の調整円錐体にし
て、調整円錐体の周囲面に、調整円錐体の長手軸に沿っ
て断面積が増加するほぼＶ字形の溝が設けられている調
整円錐体に関する。

【０００２】

【従来の技術】周囲面に、四角形がＶ字形の溝を備えた
調整器は、先に、例えばドイツ特許明細書ＤＥ１０６２
５０７において知られている。パイプシステム内の流れ
を調整するには、性能目標を達成するために、指数関数
的な流れ特性が必要になることが多い。この流れ特性
は、流量とストローク長さとの間の関係として定義され
る。

【０００３】一端において、出来るだけ一定な流体圧力
を加えられ、他端において、より低い出来るだけ一定な
流体圧力に向かって、例えば、ある圧力タンクから開放
レベル容器に、流体が流されるパイプシステム内の流れ
調整においては、パイプシステム全体における全圧力低
下は、一方における流れ損失によるパイプ内の圧力低下
と、他方における調整円錐体を通ることによる圧力低下
との間に分布されるであろう。この際、調整円錐体を通
るときの圧力低下は、流れの関数であろう。調整円錐体
における圧力低下が流れの関数であるようなシステムに
おける流れ調整においては、表面面積特性は流れ特性よ
りも急峻でなければならない、何故なら、表面面積特性
はまた、流れが増加した場合、調整円錐体における圧力
低下を減少させるための補償を行う必要があるからであ
る。表面面積特性は、調整表面とストローク長さとの間
の関係として定義される。従来の形式の調整円錐体は、
望ましい表面面積 の増加を備えておらず、また、この
ような流れ特性を発揮するＶ溝を備えていない。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、流れを急速、正確に調
整するために、良く定められた指数関数流れ特性を有す
る調整円錐体を実現することである。本発明の他の目的
は、例えば食品工業において、無菌膜と共に使用すると
きに必要な適当に長いストローク長さをもつ調整円錐体
を実現することである。本発明のさらに他の目的は、敏
感な製品に穏やかに作用し、衛生的で清掃容易な調整円
錐体を実現することである。さらに、本発明の調整円錐
体は磨耗され難い。

【０００５】

【目的を達成するための手段】これらの目的は、本発明
に従い、序章に記載したような調整円錐体に、調整円錐
体がほぼ円筒形状であり、溝が偶数個存在し、その内の
半数個の溝、すなわち第一溝が調整円錐体の全活動長さ
にわたって延び、他の半数個の溝、すなわち第二溝が調
整円錐体の活動長さの一部分において延びているという
特徴を与えることにより達成される。本発明の好ましい
実施例は、さらに、従属特許請求の範囲に記載された特
徴を与えられている。

【０００６】

【実施例】図１と図２とに示された好適実施例は共に、
ほぼ円筒形の調整円錐体１を有し、その周囲面に、三角
形または擬三角形断面をもつ４個のほぼＶ字形の溝２、
３が形成されている。溝の内の２個、すなわち第一溝２
が調整円錐体１の全活動長さにわたって延び、他の半数
個の溝、すなわち第二溝３が調整円錐体１の活活動さの
一部分にわたり延びている。両好適実施例において、第
二溝３は調整円錐体１の活動長さの半分にわたり延びて
おり、そこで第一溝２の断面積が最大になっている。調
整円錐体１の活動長さは、調整円錐体１のほぼ円筒形の
部分として定義され、そこで調整円錐体１が弁座と関連
して、前方へ流れる流体を制御している。

【０００７】調整円錐体１はまた、１個の第一溝２と１
個の第二溝３よりなる２個の溝２、３を有して設計され
てもよい。しかし、この設計の調整円錐体１は、好適実
施例の調整円錐体１に比較して、調整弁を通って前方に
流れる流体内に起こる動的力を除去する能力において劣
っている。さらに、調整円錐体１は、３個の第一溝２と
３個の第二溝３とよりなる６個の溝２、３を有して設計
することも出来る。しかし、この設計においては、調整
円錐体１内の通路が狭くなり、例えば果物の肉片を含む
果汁のような、ある種の食品に対しては欠点となる。調
整円錐体１内の追加の溝２、３は、恐らく不適切であ
り、調整円錐体１の製造を困難にしかねない。

【０００８】図１においては、２個の第二溝３が２個の
分離した溝からなっており、一方、図２においては、こ
れらが連結されて、調整円錐体１の長手軸に垂直な１個
の溝を形成している。しかし、後者の場合、前方へ流れ
る流体に前進することを許している面積は依然として三
角形であるから、これもまた機能的には２個の第二溝３
を構成している。生産工学的観点から見れば、第二溝３
を調整円錐体１の長手軸に垂直に置かれた１個の溝で構
成することは、この場合、溝の側面８を凸状に形成する
ことも可能であるから、有利である。

【０００９】４個の溝の底線４、５は直線に設計しても
よいし、また、曲線にしてもよい。また代わりに、ある
溝、例えば第二溝の底線５を直線にし、一方、第一溝の
底線４を曲線にしてもよい。溝２、３の断面積が最大に
なる調整円錐体１の限界面６において、本発明の調整円
錐体は面取りされている。第一Ｖ溝２と、第二Ｖ溝３と
は、それぞれ、直径上に対置され、流体の流れからの動
的力を平衡させている。本発明の調整円錐体１の表面積
特性が図３に図表として示されている。図表の一軸はス
トローク長さをパーセントで表し、第２軸は断面積、す
なわち調整面積Ｑをパーセントで表している。

【００１０】調整円錐体１を図３に示すように、適当な
ストローク長さと、指数関数的流れ特性を達成するため
に要求される急峻な面積特性とを有するように、具体的
に設計し得るようにするには、既に線形に削られている
溝の中で、Ｖ溝２、３の面積が調整円錐体のストローク
長さに応じて２乗変化するような設計を使用する必要が
ある。さらに、第一第二Ｖ溝２、３を、例えば、調整円
錐体の最初の半分のストローク長さにおいては、第一Ｖ
溝だけが開かれ、後の半分のストローク長さにおいて
は、第一Ｖ溝と第二Ｖ溝との両方が開かれるような設計
を使用する必要がある。第一Ｖ溝と第二Ｖ溝とを組み合
わせることにより、面積特性が、ストローク長さの第一
部分においては良好な２乗関係を有し、ストローク長さ
の第二部分においては２個の良好な２乗関係を有し、こ
れらの関係が重なって指数関数的表面積特性を有するよ
うにすることが可能になる。

【００１１】調整円錐体１は、圧力を速度に変換するこ
とにより圧力低下を生じさせ、該速度は渦形成により熱
に変換される。これは、流体が、調整円錐体１のＶ溝
２、３の断面積が最大になる端部に向かって流入し（図
４参照）、Ｖ溝２、３の面積が最小になる所で流出する
ことを前提としている。流体の流れ方向が反対の場合に
は、Ｖ溝２、３はデフューザとして働き、流体の運動エ
ネルギーは、多かれ少なかれ、完全に圧縮エネルギーに
再び変換される。

【００１２】所望の指数関数的流れ特性を得るために、
本発明のＶ溝２、３を、数学的に計算された曲線を備え
るように削ることにより、表面積特性を最終的に調整す
ることが可能である。この曲線形状は、４個のＶ溝２、
３の全てに適用出来るし、あるいは代わりとして、第一
Ｖ溝２にだけ適用することも可能である。実際的な適用
として、“テーラーメイド”の設計を調整円錐体１に与
えるために用いられた数学的計算は、制御弁を制御する
のに使用するこが出来る。制御弁が、流体内容物、ミル
ク、果汁などを充填する計算機ソフトウエア制御の機械
に使用される場合には、数学計算は直接プログラムに入
力され、かくして、高度に正確、迅速な弁制御が達成さ
れる。

【００１３】図３、図４に示すように、フェイズI、す
なわち０〜５０％のストローク長さの範囲においては、
第一溝２だけが活動的である。フェイズIIにおいては、
第二溝が活動され、図３の曲線に示されたような急峻な
表面積特性を与えている。好適実施例においては、スト
ローク長さの０〜８０％だけが制御のために使われる。
残りの２０％、すなわち、フェイズIIIは、制御弁の洗
浄に使用される。特に、本発明の調整円錐体１を、衛生
上の要求が厳しい食品工業において使用する場合には、
調整円錐体１は、ストローク長さよりも短い物理的長さ
を有して設計され、それにより、洗浄の際には、調整円
錐体１全体を弁座から引き出し、調整円錐体１と弁座と
の間の緊密な隙間を回避することが可能となり、同時
に、大きい開口面積が形成され、適切な洗浄流が達成さ
れる。このような例では、調整円錐体１に設けられた面
取り７が積極的な貢献をする。Ｖ字形の溝２、３はまた
非常に洗浄が容易である。

【００１４】本発明の調整円錐体１はまた、固形粒子を
含む液状食品に対して適用される場合には、大きい利点
を享受する。というのは、調整円錐体１と弁座との間に
狭い隙間を形成されていないために、例えば、果物の肉
片が通過することを許容するためである。過去の制御円
錐の設計では、このような状況では、果物肉片がこの領
域に形成された狭い隙間に詰まり勝ちであるから、流れ
の脈動が生じるであろう。酸味のミルク、ヨーグルトな
どのような敏感な食品はまた、本発明の調整円錐体１を
使用して穏やかに処理することが出来る。とういのは、
この場合、液体は剪断されることなく、穏やかな方法で
処理されるからである。今日では、かかる食品に対して
は制御弁が使用されることはなく、代わりに、出来るだ
け穏やかな処理行程を保証するためにポンプが使用され
る。実際の試験の結果、本発明の調整円錐体１は泡を発
生させることが少ないことが判った。さらに、流れを絞
るときの音が静かであり、従って、腐食やキャビテーシ
ョンの危険が少ないために、調整円錐体１の損耗が小さ
いことを予想させる制御弁が得られる。

【００１５】上述の記載から明らかなように、本発明
は、迅速、正確な調整のために使用することが出来、し
かも、従来の調整円錐体に固有の欠点や短所を持たない
調整円錐体を実現している。本発明は、上述した記載や
図面に拘束されると考えるべきではなく、添付した特許
請求の範囲の趣旨、範囲から逸脱することなく、種々の
変形が考えられよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一好適実施例。

【図２】本発明の第二好適実施例。

【図３】指数関数的流れ特性を示す図表。

【図４】種々の運転フェーズをもつ調整円錐体の外観
図。

【符号の説明】

１ 調整円錐体 ２ 第一溝 ３ 第二溝 ４、５ 底線 ７ 面取り ８ 軸に垂直な溝

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁の調整円錐体（１）にして、調整円錐
   体の周囲面に、調整円錐体（１）の長手軸に沿って断面
   積が増加するほぼＶ字形の溝（２、３）が設けられてい
   る調整円錐体において、 調整円錐体（１）がほぼ円筒形状であり、 溝（２、３）が偶数個存在し、その内の半数個の溝、す
   なわち第一溝（２）が調整円錐体（１）の全活動長さに
   わたって延び、他の半数個の溝、すなわち第二溝（３）
   が調整円錐体（１）の活動長さの一部分において延びて
   いることを特徴とする調整円錐体。
2. 【請求項２】 前記溝（２、３）が４個存在することを
   特徴とする請求項１に記載の調整円錐体。
3. 【請求項３】 前記第二溝（３）が調整円錐体（１）の
   活動長さの半分にわたって延び、そこで前記第一溝
   （２）の断面積が最大になっていることを特徴とする請
   求項１に記載の調整円錐体。
4. 【請求項４】 前記２個の第一溝（２）と、２個の第二
   溝（３）とが、それぞれ一直径上に位置していることを
   特徴とする請求項１に記載の調整円錐体。
5. 【請求項５】 前記第一溝（２）の底線（４）が曲線と
   して設計されていることを特徴とする請求項１に記載の
   調整円錐体。
6. 【請求項６】 前記第二溝（３）の底線（５）が曲線と
   して設計されていることを特徴とする請求項１に記載の
   調整円錐体。
7. 【請求項７】 前記第二溝（３）が連結されて、調整円
   錐体（１）の長手軸に垂直な溝を形成していることを特
   徴とする請求項１に記載の調整円錐体。
8. 【請求項８】 前記調整円錐体が、溝（２、３）の断面
   積が最大になる限界面（６）において面取りされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の調整円錐体。