JPH08109972A - 弁の緩衝装置 - Google Patents

弁の緩衝装置

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JPH08109972A
JPH08109972A JP27014994A JP27014994A JPH08109972A JP H08109972 A JPH08109972 A JP H08109972A JP 27014994 A JP27014994 A JP 27014994A JP 27014994 A JP27014994 A JP 27014994A JP H08109972 A JPH08109972 A JP H08109972A
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JP
Japan
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valve
valve body
separating
separation
valve seat
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JP27014994A
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Kiyoshi Ando
清 安藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体20の弁座衝突時の衝撃を緩和し、分解
清掃が可能とする。 【構成】 弁座に接触する弁体20の先端部を軸垂直面
で切断分離して分離円板70を形成し、この分離円板7
0と弁体20との対向面間に中心部以外では隙間が介在
するように形成し、この分離円板70を中心部で弁体2
0の先端面に取り付けた。また、インサート板80を挾
んで前記隙間を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば発電用蒸気タ
ービンの高中圧タービンに入る再熱蒸気のインターセプ
ト弁など、流体流路を開閉する比較的大形の弁の閉止時
における衝撃を緩和する手段に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の蒸気タービンの再熱蒸気の
インターセプト弁を示す。弁筐11及びボンネット(弁
蓋)13で形成された弁室内に、弁体案内筒15で案内
されるように弁体20があり、弁体20は弁棒40を介
して油圧アクチュエータ60及び圧縮ばね50により昇
降して弁を開閉する。図5(A)に示すように、弁体2
0が下降して弁閉止状態になる時、弁体20の先端(図
では下端)の外円周下部である弁当接部2p(図5
(B))が弁座1bに衝突する時の衝撃を緩和するた
め、図5(B)に示すように、弁体20の先端外円周部
の少し上方の外円周面に狭くて深い円環状のスリット2
sを削成することによって、弁体20の先端外円周部付
近の撓み剛性を弱くし、弁当接部2pが弁座1bに衝突
する時の衝撃応力を緩和している。なお、油圧アクチュ
エータ60内には衝突直前の弁体下降速度を減速する油
緩衝装置であるダシュポットが設けられている。また、
2hは弁体20の上方の空間を均圧させるための均圧孔
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の弁の緩衝手段は
上記のように、油圧アクチュエータ60内のダシュポッ
トで衝突速度を減速し、弁体20のスリット2sによる
先端外円周部付近の弾性変形により衝撃を緩和している
が、弁が大形になり弁体20等の運動質量が大きくなる
と衝撃力も大きくなり、スリット2sを形成する手段で
は衝撃応力を緩和しきれないという問題が生じる。これ
を解消するためにダシュポットで衝突速度をさらに減速
することは、弁開閉速度を低下させるので好ましくな
い。また、スリット2sを形成する手段では使用にとも
ないスリット2s内に酸化物等の異物が詰まるというよ
うな課題があった。
【0004】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、弁開閉速度を低下させることなく、弁体の
弾性撓み変形性能を向上させることにより、弁体衝突時
の衝撃応力を緩和することができ、かつ、分解清掃が可
能な、弁の緩衝装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る弁の緩衝
装置は、弁座に当接する弁体の先端部を軸垂直面で切断
分離して分離円板を形成し、この分離円板と前記弁体と
の対向面間に中心部以外では隙間が介在するように形成
し、この分離円板を中心部で前記弁体の先端面に取り付
けたものである。また、インサート板を挾んで前記隙間
を形成したものである。
【0006】
【作用】この発明における弁体の先端面に中心部で取り
付けられた分離円板は、この分離円板と弁体との対向面
間に中心部以外では隙間が介在するので、分離円板の円
周外縁部が弁座に衝突したとき、この分離円板が中心部
が固定支持された状態で軸方向に弾性撓み変形して衝撃
を緩和する。また、分離円板を取り外せば隙間に付着し
た異物の清掃を容易にすることができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1及び図2は第1実施例を示し、図1は縦断面
図、図2(A)は弁体の縦断面図、図2(B)は弁体の
要部拡大縦断面図である。図1において、11は弁筐、
13はボンネット(弁蓋)であり、弁筐11及びボンネ
ット13により包囲された弁室内に弁体20が弁体案内
筒15に案内されて昇降可能に内装されている。ボンネ
ット13を貫通する弁棒40は油圧アクチュエータ60
の昇降駆動軸に連結され、また、弁棒40を押し下げる
ように圧縮ばね50が装備されている。
【0008】図1及び図2に示すように、この発明によ
る弁体は、従来の弁体の弁座1bに当接する先端部(図
では下端部)が、軸垂直面(図では水平面)で切断分離
されて分離円板70が形成され、この分離円板70を弁
体の先端面の中心部に再び取り付けて全体の弁体を構成
している。分離円板70はインサート板80を挾んで取
付ボルト90により中心部で弁体20の先端面に固着さ
れている。インサート板80の径は分離円板70の径よ
り小さく、図では分離円板70の径の70%程度であ
る。インサート板80の外周縁は丸みをもたせ、インサ
ート板80の厚さは中心付近は一定で径方向外側に緩や
かに薄くなるように形成されている。このインサート板
80を挾んで取り付けることにより、弁体20の先端面
と分離円板70の対向面との間に、図2(B)に示すよ
うに、インサート板80のある箇所では外径方向に広が
る微小なテーパ隙間2cが形成され、インサート板80
の外周縁より外側では隙間2vが形成される。
【0009】なお、図1及び図2において、2gは弁体
20の外周面と弁体案内筒15の内周面との間をシール
するシール材を嵌装する溝、2hは弁体20の図の上部
の空間内の流体(蒸気)を弁開閉にともなって出入させ
るための均圧孔である。7pは分離円板70の弁座1b
に当接する部分である弁当接部を示す。
【0010】次に、図1及び図2に示す実施例の動作に
ついて説明する。図1は、油圧アクチュエータ60の上
室に油圧がかかっているか、油圧アクチュエータ60に
油圧がかけられていない状態で、圧縮ばね50の力によ
り弁棒40を介して弁体20が押し下げられて、分離円
板70が弁座1bに当接した状態で弁閉止状態を示す。
この状態では、Aから入る流体(蒸気)は、弁座1bに
当接している分離円板70で阻止され、また、弁体案内
筒15と弁体20の外周面との間はシール材用溝2gに
嵌装されたシール材により阻止されてこの弁を通過する
ことができない。この弁を開けるときは、油圧アクチュ
エータ60の下室に油圧をかけると、その油圧力は圧縮
ばね50を圧縮して弁棒40を介して弁体20を引き上
げ、分離円板70が弁座1bから離れて蒸気はAからB
へ流通するようになる。
【0011】従来、弁開状態から弁を閉止しようとし
て、弁体20の先端の弁当接部が弁座1bに衝突すると
き大きな衝撃音,振動,衝撃応力等が生じており、この
衝撃応力等を低減させるため、図5について説明したよ
うにスリット2sを形成して弁体20の撓み剛性を低く
して衝撃応力を低減させていた。しかし弁が大形になれ
ば、スリット2sでは十分に衝撃応力を低減させること
ができないという問題があった。この問題を解消するた
め、図1及び図2に示す実施例では、弁体20の先端部
を切断分離して分離円板70を形成し、インサート板8
0を挾んで弁体20に中心部で取り付けたものである。
分離円板70は比較的薄く、中心部では弁体20に固着
されているが、図2(B)に示すように、インサート板
80の周辺部ではテーパ隙間2cがあり、インサート板
80の外側では隙間2vがあるので、分離円板70の弁
当接部が弁座1bに衝突すれば、分離円板70は中心部
を固定中心として、半径の約60%以上の梁長さの円板
として弾性撓み変形をし、衝突時の衝撃応力を低減す
る。図5に示す従来の弾性撓み変形の梁長さは半径の約
30%であるので、撓み変形のエネルギーはほぼ梁長さ
の2乗として、従来の4倍のエネルギーを吸収するの
で、衝撃応力を格段に低減させることができる。
【0012】図3は第2実施例を示す。この第2実施例
では、弁体20の先端面に第1分離円板71及び第2分
離円板72を第1インサート板81及び第2インサート
板82を挾んで取付ボルト90で中心部で固着した構成
となっている。インサート板81及び82は、分離円板
71及び72より径が小さく、外円周縁に丸みをもた
せ、半径方向外方に僅かに薄肉となるように形成されて
いる。分離円板71及び72の外円周縁も丸みをもた
せ、その弁座1bに当接する部分は、弁体20が下降し
てきた時、第1分離円板71も第2分離円板72も弁座
1bに同時に当接するように形成されている。したがっ
て、第1分離円板71の径より第2分離円板72の径が
大きくなっている。これに応じて、第1インサート板8
1の径より第2インサート板82の径が大きく形成され
ている。また、分離円板71及び72の厚さは、中心が
固定で外円周部が弁座1bに当接して押し上げられる弾
性撓み変形に対する剛性が、第1分離円板71も第2分
離円板72もほぼ等しくなるように、各分離円板71及
び72の半径,各インサート板81及び82の半径及び
テーパ形状等を考慮して決定し形成されている。
【0013】図3に示す第2実施例では、第1分離円板
71及び第2分離円板72の2枚の分離円板を設けて弁
座1bに同時に当接するようにしたので、1枚の分離円
板70を設けた第1実施例に比べて、負担する衝撃荷重
は0.7倍に低減する。一般に、分離円板70をn枚設
けると、衝撃荷重は1/(√n)になる。衝撃荷重の負
担が減ると各分離円板70の厚さを減らして弾性撓み変
形を大きくすることができ、衝撃応力はさらに減少させ
ることができる。
【0014】また、図3(B)において、分離円板71
及び72の外円周縁部の弁座1bに当接する部分の断面
の曲率半径をRp、その部分に対する弁座1bの断面の
曲率半径をRbとすれば、曲率の和、(1/Rp)+
(1/Rb)=(1/Rt)が第1分離円板71につい
ても第2分離円板72についても同じ値になるように形
成されている。上式を変形すれば、Rt=Rp・Rb/
(Rp+Rb)であり、このRtが同じ値になるように
形成されている。また、Rtがなるべく大きくなるよう
に、すなわち、曲率の和の値(1/Rt)がなるべく小
さくなるように形成されている。
【0015】分離円板70と弁座1bとの当接部に生じ
る応力は、当接面積が広いと当然小さくなるので、当接
部の曲率(1/R)は小さい(曲率半径Rは大きい)方
が応力が小さくなる。したがって、上記のように、第1
分離円板71及び第2分離円板72について、Rt=R
p・Rb/(Rp+Rb)をほぼ同じ値になるようにす
ることによって両分離円板71及び72の負担する衝撃
荷重がほぼ同一になり、また、曲率半径Rはなるべく大
きな値になるようにすることによって、衝撃応力が小さ
くなる。
【0016】次に、図4に示す第3実施例について説明
する。この実施例においては、分離円板70をインサー
ト板なしで弁体20の先端面に取付ボルト90で直接固
着する構造となっている。弁体20の先端面又は分離円
板70のそれに対向する面のいずれかの面を、中心から
径方向30%程度から外方へ緩やかな斜面に削成されて
おり、弁体20の先端面と分離円板70のそれに対向す
る面とは、中心部は密着し、外径方へ緩やかに広がる隙
間が形成されている。
【0017】図4に示す実施例においても、分離円板7
0の外周下縁部が弁座1bに衝突したとき、中心部を固
定した分離円板70の中心部を中心とした軸方向の弾性
撓み変形により、衝撃応力が低減される。なお、図4で
は分離円板70は1枚のみを示したが、2枚以上の分離
円板を、各分離円板が同時に弁座1bに当接するよう
に、かつ、中心部以外では隙間をもたせるように形成し
て、重ねて中心部を取付ボルト90て取り付けてもよ
い。
【0018】図4においては、弁体20にあけていた均
圧孔2h(図1他)が分離円板70を設けたことにより
漏れが生じるおそれがある場合を考慮して、弁体20に
均圧孔2hをあける代わりに、弁筐11に均圧孔11h
を、ボンネット(弁蓋)13に均圧孔13hをあけて、
均圧孔11hと13hとを、均圧弁32を有する均圧管
路31により接続した構成となっている。均圧弁32は
常時開で特別に必要な場合に閉めるだけであるので、設
けなくてもよい。この均圧孔11h及び13hをあけて
均圧管路31で接続する均圧手段は、第1,第2実施例
にも適用可能である。
【0019】なお、この発明による弁は、弁体20の先
端面に分離円板70及びインサート板80を取付ボルト
90で着設した構成であるので、弁の開放検査などの際
に、取付ボルト90をねじ戻すことにより分離円板70
及びインサート板80を簡単に取り外すことができ、隙
間に存在する酸化物などの異物を容易に清掃して除去す
ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、弁体
の先端面に中心部で取り付けて設けた分離円板は、中心
部以外では弁体の先端面との間に隙間があるので、この
分離円板が弁座に衝突した時、従来のスリットに比べて
格段に大きな弾性撓み変形が生じて衝撃力を吸収し、衝
撃応力を格段に低減させることができる。また、従来の
ものではスリット内に生成付着した酸化物などの異物を
清掃除去することが困難であったが、この発明による弁
の分離円板は取り外し可能であり、簡単に異物を清掃除
去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例による弁の縦断面図であ
る。
【図2】図1に示す弁の弁体の(A)は縦断面図、
(B)は要部縦断面図である。
【図3】この発明の第2実施例による弁の弁体の(A)
は縦断面図、(B)は要部縦断面図である。
【図4】この発明の第3実施例による弁の縦断面図であ
る。
【図5】従来の弁を示し、(A)は縦断面図、(B)は
弁体の縦断面図である。
【符号の説明】
11:弁筐、 1b:弁座、13:ボンネット(弁
蓋)、 15:弁体案内筒、11h,13h,2h:均
圧孔、20:弁体、2v:隙間、 2c:テーパ隙間、
31:均圧管路、40:弁棒、 50:圧縮ばね、6
0:油圧アクチュエータ、70,71,72:分離円
板、80,81,82:インサート板、90:取付ボル
ト。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁座に当接する弁体の先端部を軸垂直面
    で切断分離して分離円板を形成し、この分離円板と前記
    弁体との対向面間に中心部以外では隙間が介在するよう
    に形成し、この分離円板を中心部で前記弁体の先端面に
    取り付けたことを特徴とする弁の緩衝装置。
  2. 【請求項2】 弁座に当接する弁体の先端部を軸垂直面
    で切断分離して形成した分離円板と、この分離円板の径
    より小さい径で円周外縁に丸みをもち半径方向外方へゆ
    るやかに薄肉としたインサート板とからなり、このイン
    サート板を挾んで前記分離円板を中心部で前記弁体の先
    端面に取り付けたことを特徴とする弁の緩衝装置。
  3. 【請求項3】 弁座に当接する弁体の先端部を軸垂直面
    で切断分離して前記弁座に当接する円周外縁に丸みをも
    たせるように形成した複数個の分離円板と、これらの分
    離円板の間又は前記弁体との間に挿入するように前記分
    離円板の径より小さい径で円周外縁に丸みをもち半径方
    向外方へゆるやかに薄肉とした複数個のインサート板と
    からなり、前記複数個の分離円板は中心部を固定支持し
    た撓み剛性がほぼ等しくなるように前記各分離円板及び
    各インサート板の外径に対応して厚さを決定し、前記各
    分離円板が前記弁座に同時に接触するように前記各イン
    サート板を挾んで中心部で前記弁体の先端面に取り付け
    たことを特徴とする弁の緩衝装置。
  4. 【請求項4】 前記各分離円板の前記弁座に当接する部
    分の各曲率と前記弁座の当接部の曲率との和の値がほぼ
    等しくなり、かつ、なるべく小さくなるようにしたこと
    を特徴とする請求項3記載の弁の緩衝装置。
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