JPH09217861A - バルブ用のキャビテーション防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビテーションを防止するには、専用のキ
ャビテーション防止用のバタフライ弁を用意する必要が
あり、コスト高となってしまう。さらに、これらのバタ
フライ弁の弁体は、不均衡な流体圧力を受けるので、操
作トルクが大きくなり、シートリングが短期間で損傷、
剥離したり、また、コントロール特性が悪いなどの問題
があった。一方、キャビテーションの発生状況は、配管
ラインごとにそれぞれ異なるため、各配管ラインの条件
に適したキャビテーション防止用のバタフライ弁を用意
することは困難であった。 【解決手段】 弁本体２に形成した貫通路６内に、回動
軸３を介して弁体４を回動自在に設け、弁本体２の一方
又は双方の端面に、固定円板１０を設け、この固定円板
１０の略半周部分の内周面に、櫛歯状に突設した複数の
突起１１を、弁本体２の内周端部位置に設けることによ
って、騒音や損傷などの原因となるキャビテーショの発
生、成長を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バタフライ弁など
のバルブ用のキャビテーション防止装置に関し、特に、
既設のバタフライ弁にも対応でき、しかも、キャビテー
ションを確実に抑えることができるバルブ用のキャビテ
ーション防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、弁が絞り状態にある時、流体が
部分的に狭められるため、弁体の下流側の流速が増加
し、弁体の先端裏側で圧力低下が起こる。そして、この
部分の圧力が略蒸気圧以下になると、キャビテーション
が発生し、このキャビテーションが原因となって、騒
音、振動及び損傷など種々の問題が発生する。

【０００３】この問題の原因となるキャビテーションを
抑制すべく、バタフライ弁には、数々の改良がなされて
おり、弁体に、櫛歯状突起物、櫛歯状溝、整流用リブと
ウイング、多孔プレート、多孔翼体などを設けたり、こ
れに加えてガイド板を取り付けたり、さらに、弁体の形
状を断面「く」の字状に形成したりするなど、主に弁体を
改良したものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら従来のキャビテ
ーション防止用バタフライ弁を用いることによって、流
体の流れを分割し、細かいジェット流に変え、弁体の下
流で発生するキャビテーションを分散すると共にキャビ
テーションの成長を抑制したり、流体の流れる向きを変
えることにより、低圧部の発生を抑制するなどしてキャ
ビテーションによる騒音、振動及び損傷をある程度抑制
している。

【０００５】しかし、これらのバタフライ弁を用いる場
合には、専用のバタフライ弁を用意する必要があるた
め、コスト高となってしまう。さらに、これらのバタフ
ライ弁の弁体は、不均衡な流体圧力を受けるので、操作
トルクが大きくなり、シートリングが短期間で損傷、剥
離したり、また、コントロール特性が悪いなどの問題が
あった。一方、キャビテーションの発生状況は、配管ラ
インごとにそれぞれ異なるため、各配管ラインの条件に
適した構造で、かつ、既設配管ラインに容易に設置で
き、既存のバタフライ弁を用いることのできる安価なキ
ャビテーション防止装置も要望されていた。

【０００６】そこで、本発明は、上記問題を解決し、か
つ、上記要望に応え、各配管ラインの条件に適した安価
で、かつ新規有用なバルブ用のキャビテーション防止装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、弁本体に形成した貫通路内に、回動軸を
介して弁体を回動自在に設け、前記弁本体の一方又は双
方の端面に固定円板を設け、この固定円板の略半周部分
の内周面に櫛歯状に突設した複数の突起を、弁本体の内
周端部位置に設けたので、面間寸法を小さくすることが
可能であり、騒音や損傷などの原因となるキャビテーシ
ョの発生、成長を抑制することができる。

【０００８】また、前記複数の突起を突設した固定円板
の略半周部分を、前記全閉時の弁体を境として、弁本体
端面のノズル側の略半周部分に一致させて、前記固定円
板を上流側の弁本体の端面に固定した場合には、ノズル
側の弁体の上流に複数の突起を位置させることができる
ので、ノズル側の弁体周縁に流れる流量が減少され、ノ
ズル側の弁体周縁を通過する噴流の流速が減速されるの
で、キャビテーションの発生を抑制する。

【０００９】また、前記複数の突起を突設した固定円板
の略半周部分を、前記全閉時の弁体を境として、弁本体
端面のオリフィス側の略半周部分に一致させて、前記固
定円板を下流側の弁本体の端面に固定した場合には、オ
リフィス側の弁体の下流に複数の突起を位置させること
ができるので、オリフィス側の弁体周縁背面で発生、成
長するキャビテーションを、オリフィス側弁体の下流に
突出させた突起によって分散し、キャビテーションの発
生、成長を抑制する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図に示す１は、ウェハータイ
プのバタフライ弁であって、略中空円筒状に形成した弁
本体２内に、回動軸３を介して回動自在に円板状の弁体
４が軸支され、さらに、弁本体２内周面と弁体４外周縁
との間に弾性材料から成るシートリング５が介在され、
そして、このシートリング５の貫通孔が貫通路６を構成
している。なお、本例のように中心軸タイプのもの以外
に、偏心軸タイプのバタフライ弁にも適用できる。

【００１１】また、１０はこのバタフライ弁１の弁本体
２端面に固定される固定円板で、この固定円板１０の内
周面に、複数の突起１１が櫛歯状に突設されている。

【００１２】固定円板１０は、弁本体２の面間幅に比べ
て薄い円環状に形成され、弁体２の外径と略同径の環状
段部１２が、固定円板１０の弁本体嵌合面１０ａの内周
部分に形成され、さらに、この段部１２の半周部分の内
周面に、複数の突起１１が櫛歯状に突設されている。ま
た、固定円板１０の外周部分には、配管用のボルト貫通
孔１３が、図示しない接続配管のボルト貫通孔と重なり
あう位置に複数設けられている。

【００１３】さらに、これら固定円板１０，１０を弁本
体２に挾圧固定する際に用いる挟圧ネジ１４を挿通する
ネジ貫通孔１５も、固定円板１０の外周部分に複数設け
られている。そして、固定円板１０の配管当接面１０ｂ
には、接続配管（図示省略）のフランジ部端面間をシー
ルするためのＯリング１６を固着する環状溝１７が形成
されている。

【００１４】突起１１は、図２，図５乃至図８に示すよ
うに、固定円板１０の段部１２から起立する後部の長さ
ｈが、固定円板１０を弁本体２に固定した際、全閉時の
弁体４と接触しないように形成され、さらに、弁本体２
の半周部分の内周面両端に突設される突起１１ｅ，１１
ｅ′を除く突起１１ａ，１１ｂ，１１ｂ′，１１ｃ，１
１ｃ′，１１ｄ，１１ｄ′は、上部先端が弁体４の曲面
形状に沿うように、斜めに形成されている。なお、突起
１１ｂ′，１１ｃ′，１１ｄ′，１１ｅ′の形状は、そ
れぞれＡ−Ａ線を対称軸として、突起１１ｂ，１１ｃ，
１１ｄ，１１ｅの形状と対称に形成されている。

【００１５】また、図４に示すように、これらの突起１
１は、固定円板１０に対向して見て、固定円板１０の中
心に向かって突出し、かつ、突出した先端を結んだ軌跡
が、中間開度における弁体４半周部分の外周縁の投影線
と略一致するように形成されている。なお、固定円板１
０の内周面に突設する突起１１の形状は、上述した形状
に限定されることは無く、使用する配管ラインの条件に
よって、適宜形状、例えば流線形、三角形、菱形など、
に形成すれば良く、また、貫通路６内に突出させる長さ
や、突出方向も、条件に応じて適宜形成すれば良い。

【００１６】そして、本実施例では、弁本体２の両端面
に上記固定円板１０を固定しており、固定円板１０を、
上流側の弁本体２端面に固定する場合は、複数の突起１
１を突設した固定円板１０の半周部分を、回動軸３を境
として、弁本体２端面のノズル側の半周部分に一致さ
せ、さらに、下流側の弁本体２端面に固定する場合に
は、複数の突起１１を突設した固定円板１０の半周部分
を、回動軸３を境として、弁本体２端面のオリフィス側
の半周部分に一致させ、そして、一対の固定円板１０，
１０の対向する各ネジ貫通孔１５に挟圧ネジ１４を通
し、この挟圧ネジ１４をナット１４ａで締め付けて、こ
れらの固定円板１０，１０を弁本体２に挟圧固定してい
る。

【００１７】このように固定円板１０，１０を弁本体２
に挾圧固定することによって、ノズル側の弁体４の上流
に複数の突起１１を位置させると共に、オリフィス側の
弁体４の下流に複数の突起１１を位置させることがで
き、さらに、図示しない接続配管を連結する前に、バタ
フライ弁１と固定円板１０の芯出しを行うことができ
る。なお、使用条件によって、上記固定円板１０を弁本
体２端面の片方にのみ固定しても良い。この場合には、
連結する接続配管と弁本体２とで、固定円板１０を挾圧
することによって、これらの間に固定円板１０を介在さ
せる。

【００１８】そして、弁本体２を挟圧している両固定円
板１０，１０を、対向する２本の接続配管（図示省略）
のフランジ部の間に介在させ、フランジ部に設けられて
いるボルト貫通孔と、固定円板１０，１０に設けられた
配管用のボルト貫通孔１３，１３に、図示しないボルト
を挿通すると共に、弁本体２の外周に設けられた複数の
芯出し用突片７にボルトを当接させ、バタフライ弁１、
固定円板１０，１０及び接続配管の芯出しを行い、各固
定円板１０を弁本体２と接続配管とで挟圧固定して、配
管ラインに固定円板１０，１０を介在させる。

【００１９】ここで、上述した固定円板１０は、バタフ
ライ弁以外にも使用することができ、例えば、ボールバ
ルブやその他のバルブのキャビテーション防止装置とし
て用いることができる。また、流れ方向に制限がないと
共に、バタフライ弁の種類にも制限がないので、種々の
バタフライ弁に適用し、あらゆる条件での使用が可能で
ある。

【００２０】なお、本明細書において、「ノズル側」と
は、弁体４を全閉から全開方向へ回動させる場合、回動
軸３を境として、下流側に向かって回動する弁体４の半
分側（図２において、右側）で、「オリフィス側」と
は、弁体４を全閉から全開方向へ回動させる場合、回動
軸３を境として、上流側に向かって回動する弁体４の半
分側（図２において、左側）である。また、流体は、図
に示す矢印の方向に向かって流れるものとする。

【００２１】上述したバルブ用のキャビテーション防止
装置の作用を説明する。上述したように、バタフライ弁
１と接続配管との間に固定円板１０を挟圧固定したの
で、ノズル側の弁体４上流に突出させた突起１１によっ
て、ノズル側に流れる流体を減速して、ノズル側の弁体
４周縁の通過流量を減少させるので、ノズル側の弁体４
周縁を通過する噴流の流速が減少し、低圧部の発生、渦
内部の圧力低下などが抑制され、キャビテーションの発
生を防止する。

【００２２】また、オリフィス側の弁体４周縁背面で発
生、成長するキャビテーションを、オリフィス側の弁体
４下流に突出させた突起１１によって分散すると共に、
オリフィス側の弁体４周縁を通過する噴流を、貫通路６
の中心方向へ導くことによって、ノズル側の噴流によっ
て生ずる渦や不連続面の発生を抑制して、下流の離れた
位置でのキャビテーションの発生、成長を防止する。

【００２３】さらに、ノズル側の弁体４周縁の通過流量
を減少させているので、弁体４にかかる流体圧が平均化
し、弁体４回動時の操作トルクが減少するので、コント
ロール特性を向上させることができ、かつ、回動軸３を
回動させる駆動源に、駆動力の小さい物を用いることが
でき、さらに、噴流によるシートリング５の部分的な摩
耗や剥離を防止することができる。

【００２４】そして、これらの固定円板１０をバタフラ
イ弁１と接続配管との間に固定しても、対向する接続配
管の面間寸法の変更が小さいので、面間寸法の小さいウ
ェハー形バタフライ弁１の特徴を活かすことができ、か
つ、既設配管ラインの設計変更も容易である。

【００２５】なお、上記の例は、バルブ用のキャビテー
ション防止装置を、バルブとは別の部品として組付ける
場合を説明したが、バルブの弁本体の内周の適宜位置
に、上記と同様のキャビテーション防止装置を一体成形
するようにしても良い。

【００２６】次に、図９乃至図１２を用いて、他の実施
例を説明する。なお、上記実施例の構成部材と同一部材
には、同一符号を用いることとし、また、これらの部材
の詳細な説明は省略する。本実施例のキャビテーション
防止装置は、図１０等に示すように、固定円板１０の配
管当接面１０ｂにサブプレート２０を固定することによ
って、固定円板１０に複数設けた突起１１，１１，・・の
間を、サブプレート２０のサブ突起２１，２１，・・で適
宜塞ぎ、バルブ開度を変更すること無く、接続する配管
ラインの使用条件に適した通過流量を得ることができ
る。

【００２７】図９に示すように、サブプレート２０は、
三日月状に形成した板材の内周部分を櫛歯状に切り欠い
て複数のサブ突起２１を形成し、両端外周部分及び中央
外周部分に長孔２２を形成したものである。各サブ突起
２１は、固定円板１０に設けた突起１１と略同形状で、
固定円板１０の突起１１よりも突出長さが短く形成さ
れ、図１０に示すように、サブプレート２０を固定円板
１０に固定した際、固定円板１０の突起１１の先端部分
が、サブプレート２０のサブ突起２１より突出した状態
で重なり合うように形成されている。また、サブプレー
ト２０の外径は、接続する配管３０の内径よりも小さく
形成されている。

【００２８】そして、サブプレート２０は、両端の突起
１１ｅ，１１ｅ′及び中心の突起１１ａの各根元付近の
配管当接面１０ｂより突設した係止ネジ２３に、サブプ
レート２０の長孔２２を合わせ、各係止ネジ２３にナッ
ト２４を螺合して締め付け固定される。なお、装着する
配管ラインに応じて、図１１に示すようにバタフライ弁
１の上流側端面に固定した固定円板１０の配管当接面１
０ｂに、サブプレート２０を固定するほか、バタフライ
弁１の上流及び下流側端面に固定した固定円板１０，１
０両方の配管当接面１０ｂ，１０ｂ、若しくは、下流側
一方の配管当接面１０ｂにサブプレート２０を固定する
ことによって、通過流量の調節を行なうことができる。

【００２９】固定円板１０に対して、長孔２２の長さに
応じた回動角度内で、任意位置にサブプレート２０を固
定することができるので、図１０に示すように、固定円
板１０の突起１１，１１，・・と、サブプレート２０のサ
ブ突起２１，２１，・・とを重ね合わせたり、図１２に示
すように、固定円板１０の突起１１，１１，・・間をサブ
突起２１，２１，・・が覆うように、互いの突起１１，２
１をずらして固定することができる。

【００３０】このように固定円板１０の複数の突起１
１，１１，・・間の間隔を調整することによって、配管ラ
インの使用条件に適するように通過流量を微調整するこ
とができ、この結果、キャビテーションの発生が抑制さ
れ、騒音や弁・配管の損傷などを防止することができ
る。そして、通過流量の微調整が可能となるため、既設
バルブの開度を示す目盛のうちの１つと、目標流量とを
一致させることができる。また、このサブプレート２０
は、固定円板１０の配管接続面１０ｂに固定されるが、
配管３０内に収まるように形成されているため、対向す
る接続配管の面間寸法を大きくすることなく、サブプレ
ート２０を固定円板１０に固定することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳細に説明した本発明は、既設の
配管ラインに組み込むことができるので、組み込む配管
ラインの条件に合わせて、突起の形状、突出長さ、方向
が異なる種々の固定円板を選定することができ、様々な
原因によって発生するキャビテーションを抑制すること
ができ、そのため、騒音の低下やパイプ及びバルブのエ
ロージョン防止が可能となった。また、本発明のバルブ
用のキャビテーション装置を構成する固定円板は、弁本
体の両端面に固定することができると共に、種々の弁に
固定することができるので、汎用性があり、大量生産が
可能となるので、安価に提供することができる。

【００３２】また、弁体にかかる流体圧を平均化するの
で、操作時のアンバランストルクを低減すると共に、コ
ントロール特性を向上させることができ、かつ、弁本体
内の磨耗、損傷を減少させ、メンテナンスコストを抑え
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の使用状態を示す正面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＺ−Ｚ断面図である。

【図４】上記実施例における固定円板の背面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】図４のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】図４のＥ−Ｅ断面図である。

【図９】本発明の他の実施例のキャビテーション防止装
置に用いるサブプレートを示す正面図である。

【図１０】上記実施例のサブプレートを固定円板に固定
した状態の一例を示す概略正面図である。

【図１１】上記例の使用状態を示す水平断面図である。

【図１２】上記実施例のサブプレートを固定円板に固定
した状態の他の例を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１ バタフライ弁 ２ 弁本体 ３ 回動軸 ４ 弁体 ６ 貫通路 １０ 固定円板 １１ 突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体に形成した貫通路内に、回動軸を介
   して弁体を回動自在に設け、前記弁本体の一方又は双方
   の端面に固定円板を設け、この固定円板の略半周部分の
   内周面に櫛歯状に突設した複数の突起を、弁本体の内周
   端部位置に設けたことを特徴とするバルブ用のキャビテ
   ーション防止装置。
2. 【請求項２】 前記複数の突起を突設した固定円板の略
   半周部分を、前記全閉時の弁体を境として、弁本体端面
   のノズル側の略半周部分に一致させて、前記固定円板を
   上流側の弁本体の端面に固定した請求項１記載のバルブ
   用のキャビテーション防止装置。
3. 【請求項３】 前記複数の突起を突設した固定円板の略
   半周部分を、前記全閉時の弁体を境として、弁本体端面
   のオリフィス側の略半周部分に一致させて、前記固定円
   板を下流側の弁本体の端面に固定した請求項１又は２記
   載のバルブ用のキャビテーション防止装置。