JPH086823B2 - バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、貫通流路のある本体、流路内に回転可能な
状態ではまり通路開口部のないフラップ等の閉鎖部、お
よび必要に応じて閉鎖部とバルブ本体の間にはめられ共
同で作動する密封部とを包含するバルブに関するもので
ある。

（従来の技術） バルブが部分的に開放位置にある場合、バルブ内に圧
力降下が生じ、媒体の流れが管状システム内で詰まる。
圧力降下の結果、障害点すなわちバルブの入口側（上流
側）の圧力はその出口側（下流側）の圧力より高い。フ
ラップ・バルブにおいて、圧力差の降下は閉鎖部すなわ
ちフラップの領域全体に均一に分散しない。フラップの
入口側の面では、入口端と呼ばれる上流側に回転する端
の付近で、軸ピンに直角の中央径の領域内に、いわゆる
淀み点が形成され、この点で流れの速度はゼロである。
淀み点の領域内に、入口圧力より高い圧力ピークがあ
る。後端と呼ばれる下流方向に回転する端に向かって前
記中央径方向にフラップ面の動作が生じると、フラップ
面にかかる圧力が連続的に低下する。圧力低下は流れ速
度の増加による結果であり、この圧力は既に後端の前の
入口圧力に等しい。後端では、圧力がバルブの出口側の
圧力より低い。フラップの出口側の面では、流れがフラ
ップから分離し、圧力の大きさは出口側における名目圧
力に相当する。

上記により形成される圧力分散は、フラップの開放角
度およびフラップの圧力と形状によって決定される。

圧力が不均等に分散した結果、バルブを閉鎖しようと
する動的モーメントが生じる。通常モーメントの最大値
は、フラップの形状に応じてフラップの開放角度の60゜
から80゜の範囲内に達する。開放角度に変化がない場
合、圧力が上昇するとモーメントはほぼ一直線に増加す
る。動的モーメントの影響により、レバー操作で制御で
きるのは小さいフラップ・バルブのみである。バルブに
よりオペレータが危険にさらされることもある。モーメ
ントは調整用途においても有害である。これは、バルブ
の制御適正範囲内でモーメントの影響が最大となり、必
要なモーメントのために作動装置の大きさが増大するた
めである。

従来技術では、フラップを形成することにより動作モ
ーメントが減少することが知られている。解決法として
は、米国特許3,442,489号、3,680,833号、3,770,242
号、4,005,849号、英国特許1,588,703号、西独特許出願
2,359,717号、ソ連国特許明細書773,356号等に記述して
あるように、入口側の淀み点の後方に流れの速度増加を
防止する形状のフラップ面を設けたり、フラップ全体を
成形したりする。他の方法では、米国特許3,677,297
号、3,960,177号、4,036,469号等のように入口端および
後端を成形する。さらに従来技術では、動的モーメント
の最大点を通常の制御領域の外側、たとえば80゜より大
きい開放角度へ移行させることも知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来例はすべて、フラップにより圧力分散を均一
にしようとするもので、これにより動的力はフラップの
方向に向けられ、軸やベアリングばかりでなくフラップ
にも歪が生じる。

本発明の目的は、閉鎖および制御動作時に流路開口部
のない回転可能な円盤状閉鎖部材を有するフラップ・バ
ルブもしくは他のバルブの動的モーメントおよび騒音を
減少させることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、軸ピンによって横断方向に二分割された流
路の一方の領域に、該流路の壁面に固定され流路に交差
する方向へ拡がりを有する１個以上の減衰部材を、閉鎖
位置にある閉鎖部材に対してその下流側に所定の距離を
隔てて配置し、これによって前記流路の一方の領域の断
面積を減少させ、閉鎖部材は、バルブ開放時に前記一方
の領域に位置する側の端面を上流側に回転させるように
なっている、というものである。

（作 用） バルブ開放時に上流側に回転する閉鎖部材の端面の後
方に減衰部材が配置されているので、閉鎖部材に開き方
向の大きな圧力が加わり、バルブの動的モーメントの影
響が低下する。

（実施例） 以下本発明の実施例を、図面を参照しながら説明す
る。

第１および２図で示したフラップ・バルブは円形部分
の流路３のある本体１を包含し、該本体にスピンドルす
なわち軸ピン８により閉鎖部材すなわちフラップ２が固
定されている。軸ピンは流路３の中央に、もしくは中央
線からはずして固定してあり、本体１の両側で支持され
ている。フラップ２は第１および２図に示すように軸ピ
ン８の周面に固定してある。本体１の流路３の内面に、
本体１の一方端から開始して環状拡大部４が作られてお
り、バルブの軸ピン８近くを延びる。拡大部４の底部に
密封リング（密封部材）６が固定され、その断面形状
は、一例として密封溝７の底部に面する側を開放したＵ
字形とされている。密封溝７の他方側は支持リング５に
より形成され、支持リング５は第１および２図に示す方
法で流路３内の拡大部４内に固定される。詳細部は、第
１および２図で示したフラップ・バルブの基本構成が、
たとえばフィンランド特許54,536号に記述してあるもの
に類似している。

流れおよびフラップ２への動作により生じた動的モー
メントを減少させるために本発明を適用した第１および
２図の実施例において、本体の流路３内でフラップ２の
流出側に、有孔状の減衰板９が２個固定されている。言
うまでもなく、１個もしくは複数の減衰板９があっても
よく、互いにおよびフラップ２に対して望ましい関係で
配置してよい。減衰板９は、軸ピン８によって二分割さ
れた流路の一方の領域にフラップ２の動作を妨害しない
ように配置されている。すなわち、フラップ２は、バル
ブ開放時に前記一方の領域に位置する側の端面を上流側
に回転されるようになっており、減衰板９は、閉鎖位置
にあるフラップ２に対してその下流側に所定の距離を隔
てて平行に配置されている。なお、２つの減衰板９の間
の距離は、前記閉鎖位置にあるフラップ２と上流側の減
衰板９との間と同一距離になっている。減衰板９は、流
路３の壁面から内方へ突出し、流路３の断面積を減少さ
せる。また、減衰板９は、第3a図に示すように流路３方
向に見て、軸ピン８に直交する流路の中心線に関して軸
ピン８の方向に対称的な拡がりを有している。言うまで
もなく、減衰板９はフラップ２もしくは互いに対して平
行である必要はないが、互いに対しておよび／またはフ
ラップに対して一定角度を形成するように望ましい対角
位置に設置してもよい。減衰板９はまっすぐな面板であ
る必要もない。

第１および２図の実施例において、減衰板９は流路３
方向から見て第3a図のように円の切片形状に形成され、
流体が自由に流れる部分を規定する縁は直線状となって
いるが、この縁の形状は、第3b、3c図のように、この歯
状、湾曲状でもよい。第１および２図では、減衰板９が
本体１内に機械加工した溝11内に配置され、溶接により
本体に取り付けられるが、言うまでもなく他の方法で板
を固着することも可能である。たとえば、鋳包みにより
バルブ本体１に一体化し、あるいはねじ継手、リベット
等の連結手段によりバルブ本体１に一体化してもよい。

各減衰板９に板を貫通する孔12もしくは開口部があ
り、板全体に分散している。バルブに減衰板９が数個並
行してある場合は、隣接する２個の減衰板９において孔
12もしくは開口部は相互に向かいあわないことが望まし
い。孔12もしくは開口部の全開口面積は、フラップ２か
ら離れた板ほど増加するのが最も適切である。

第１および２図によるバルブを開放すると最初は流れ
が小さく動的モーメントも低い。バルブが開放するにつ
れ、流れが多くなり、淀み点およびフラップを閉じよう
とするモーメントが入口端の側に発生する。フラップの
入口端の後側で、本体内の減衰板９が流れの方向を変化
させ、板９の入口側の面とフラップの後側の面の間に圧
力が集中し、この圧力によりフラップが開放傾向とな
り、従ってフラップの動的モーメントの影響が低下す
る。第4a図では、この様子を従来のバルブで示し、第4b
図では、本発明によるバルブで示す。発明の効果は大き
い。第５図は、測定の結果を示す。

第５図から明らかなように、開放角度が一定の場合、
圧力差ΔＰが増大すると従来の構造では、一点鎖線で表
すように動的モーメントＴが急激に増加するのに対し、
本願発明による構造では、実線で表すようにその増加傾
向は緩やかである。この結果から、開放角度が大きいほ
ど、本構造が効果的に動的モーメントおよび作動装置に
かかる負荷を減少させることがわかる。

本発明の第２の実施例が第６および７図に示してあ
る。この図では、第１および２図によるバルブが、軸ピ
ン８が流路３の中心線に対して中心がずれるように移行
している点を除いて、反転して用いてある。しかしこの
移行は本発明の操作しやすさから見ると、本質的なもの
ではない。

この実施例は、媒体に気泡が入りやすい状況で使用さ
れる。本発明のこの実施例においては、第１および２図
の実施例に対し、軸ピン８によって分割された流路３の
他方の領域、すなわち前記減衰板９を配置した側と反対
側の領域に減衰板10を付加設置している。この減衰板10
は、前記減衰板９と基本的に同一のもので、該減衰板９
と同様の態様で流路３の壁面に固定されている。なお、
この減衰板10は、こゝでは１個を示しているが、その数
は任意である。減衰板10の減衰特性は、後端における流
体速度が高すぎないような方法で決定される。

第６および７図によるバルブが開放されると、最初バ
ルブは第１および２図で示したバルブと同様に動作す
る。開放角度が大きくなると、板10が後端側の流れの増
加を防止するので、対応する圧力が流れる媒体の蒸発圧
力より大きくならない。この方法によりキャビテーショ
ンが起こらず、キャビテーションによる騒音が生じな
い。減衰板10は後端における流れの速度増加および圧力
降下を防止するので、フラップの入口側の圧力分散の不
均一性およびフラップの動的モーメントを増大させな
い。入口端側では減衰板９が第１および２図のバルブに
関する記述と同様の方法で動作する。すなわち動的モー
メントを減少させる。

（発明の効果） 本発明によれば、バルブ開放時に上流側に回転する閉
鎖部材の端面の後方に減衰部材が配置されているので、
閉鎖部材に開き方向の大きな圧力が加わり、バルブの動
的モーメントの影響が低下し、その動作は安定する。

【図面の簡単な説明】

本発明は詳細な説明およびそれに添付された図によりさ
らに明らかになる。 第１図は、閉鎖部材の軸ピンの縦方向から見た、閉鎖部
材が部分的に開放された動的モーメント減衰機能のある
フラップ・バルブの断面図である。 第２図は、閉鎖部材が回転してバルブの流路を閉鎖する
位置にある第１図のバルブの断面図を示す。 第３図a,b,cは、バルブ本体にある本発明による減衰部
材（減衰板）の概略形状および設置状態を示す模式図で
ある。 第4a図は、従来のバルブにおける閉鎖部材すなわちフラ
ップの面にかかる圧力の分散を示す説明図である。 第4b図は、本発明によるバルブにおける閉鎖部材すなわ
ちフラップの面にかかる圧力の分散を示す説明図であ
る。 第５図は、従来のフラップ・バルブおよび本発明による
バルブの動的モーメントに関する測定結果を示すグラフ
である。 第６図は、閉鎖部材の軸ピンの縦方向から見た、閉鎖部
材が部分的に開放された動的モーメントおよび騒音減衰
機能のあるフラップ・バルブの断面図である。 第７図は、第６図のバルブの閉鎖部材が回転してバルブ
の流路を閉鎖する位置を示す断面図である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流路（３）のあるバルブ本体（１）、流路
   （３）内に軸ピン（８）を用いて回動可能にはめられた
   通路開口部のないフラップ等の閉鎖部材（２）、および
   必要に応じて閉鎖部材（２）とバルブ本体（１）との間
   にはめられ共同で作動する密封部材（６）とを包含する
   バルブにおいて、軸ピン（８）によって横断方向に二分
   割された流路（３）の一方の領域に、流路（３）の壁面
   に固定され流路に交差する方向へ拡がりを有する１個以
   上の減衰部材（９）を、閉鎖位置にある閉鎖部材（２）
   に対してその下流側に所定の距離を隔てて配置し、これ
   によって流路（３）の一方の領域の断面積を減少させ、
   閉鎖部材（２）は、バルブ開放時に前記一方の領域に位
   置する側の端面を上流側に回転させるようになっている
   ことを特徴とするバルブ。
2. 【請求項２】減衰部材（９）にこれを貫通する孔もしく
   は開口部（12）があることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項に記載したバルブ。
3. 【請求項３】減衰部材（９）が流路の壁面からつき出し
   た板であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
   記載したバルブ。
4. 【請求項４】軸ピン（８）によって二分割された流路
   （３）の他方の領域に、流路（３）の壁面に固定され流
   路に交差する方向へ拡がりを有する１個以上の減衰部材
   （10）を、閉鎖位置にある閉鎖部材（２）に対してその
   上流側に所定の距離を隔てて配置し、この減衰部材（1
   0）は孔もしくは開口部（12）を有する板状とし、閉鎖
   部材（２）は、バルブ開放時に前記他方の領域に位置す
   る側の端面を下流側に回転させるようになっていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載したバル
   ブ。
5. 【請求項５】下流側の減衰部材（９）が、流路（３）方
   向に見て、軸ピン（８）に直交する流路（３）の中心線
   に関して軸ピンの方向に対称的な拡がりを有しているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載したバル
   ブ。
6. 【請求項６】上流側の減衰部材（10）が、流路（３）方
   向に見て、軸ピン（８）に直交する流路（３）の中心線
   に関して軸ピンの方向に対称的な拡がりを有しているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第４項に記載したバル
   ブ。
7. 【請求項７】減衰部材（９）の孔もしくは開口部（12）
   が減衰部材（９）の全体に均等に分散していることを特
   徴とする、特許請求の範囲第２項に記載したバルブ。
8. 【請求項８】減衰部材（９）が２個以上ある場合、それ
   らを平行に配置すると共に、閉鎖位置にある閉鎖部材と
   １番目の減衰部材との間および減衰部材の相互間を同一
   距離に隔てることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載したバルブ。
9. 【請求項９】減衰部材（９）が２個以上ある場合、減衰
   部材の相互間で孔もしくは開口部（12）が流路（３）の
   軸方向に相互に向かい合わないようにし、かつ閉鎖部材
   （２）から離れる後側の減衰部材（９）ほど孔もしくは
   開口部（12）が大きくなることを特徴とする、特許請求
   の範囲第２項に記載したバルブ。
10. 【請求項１０】円形部分の流路（３）内で、減衰部材
    （９）の形状が円の切片状をなし、流体が自由に流れる
    部分を規定する縁の形状が線状、湾曲状もしくはのこ刃
    状であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
    載したバルブ。
11. 【請求項１１】長方形部分の流路（３）内で、減衰部材
    （９）の形状が長方形をなし、流体が自由に流れる部分
    を規定する縁の形状が線状、湾曲状もしくはのこ刃状で
    あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載し
    たバルブ。
12. 【請求項１２】減衰部材が、溶接もしくは鋳包みにより
    バルブ本体（１）に一体化されるか、ねじ継手等の連結
    手段によりバルブ本体（１）に一体化されることを特徴
    とする、特許請求の範囲第１項に記載したバルブ。