JPH11236981A - シリンダバルブ - Google Patents

シリンダバルブ

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JPH11236981A
JPH11236981A JP4004198A JP4004198A JPH11236981A JP H11236981 A JPH11236981 A JP H11236981A JP 4004198 A JP4004198 A JP 4004198A JP 4004198 A JP4004198 A JP 4004198A JP H11236981 A JPH11236981 A JP H11236981A
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JP
Japan
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valve
valve seat
cylinder
peripheral surface
upper member
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Withdrawn
Application number
JP4004198A
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English (en)
Inventor
Yuzuru Monno
譲 門野
Eiji Hori
栄治 堀
Masahiro Kitazawa
正広 北澤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 シリンダ形弁体を急速に閉止しても、水撃現
象が発生しないシリンダバルブを提供する。 【解決手段】 弁座室の内部の中央部分に配設され、環
状のパッキンが嵌着された弁座、及びバルブ本体の内周
に昇降自在に嵌着され、その中間部外周にピストン部分
が形成されたシリンダ形の弁体14を有し、更に弁座の
上方部材を略円錐体形状として該円錐体の頂点から底部
周縁にわたり波状の凹凸面を連続して形成し、弁体を昇
降させて、流体流路を開閉するようにしたシリンダバル
ブにおいて、弁座の上方部材の下端外周面と弁体14の
下端内周面との間隙が3段階に減少するように、上方部
材の外周面を上方から第1ストレート面10A1、第1
傾斜面10B1、第2傾斜面10B2、及び第2ストレ
ート面10A2によって順次形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、配管途中
に設けられて、配管内を流れる流体の流路を開閉するた
めのシリンダバルブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、このようなシリンダバルブと
して、図6に示したように、上端に流体流入口202が
設けられた円筒状のバルブ本体201と、該バルブ本体
201の下流側に接続され且つその底部に流体流出口2
08が形成された筺状の弁座室205と、該弁座室の内
部の中央部分に配設され且つ環状のパッキン212がそ
の上方部材210と下方部材211との間に嵌着された
弁座200Aと、前記バルブ本体201の内周に昇降自
在に嵌着され、且つその中間部外周にピストン部分21
5が形成されたシリンダ形の弁体214とから構成さ
れ、弁体214の下端を弁座室内の弁座の環状のパッキ
ン212に臨ませて配置して、弁体の昇降動によって弁
座室内の流体流路を開閉するように構成したシリンダバ
ルブが使用されている(特公昭62−4772号公報参
照)。
【0003】しかしながら、このようなシリンダバルブ
において、シリンダ形弁体214で急速に閉止作用を行
った場合、バルブ本体に連結した配管中に流れている流
体の速度が急激に止まることになる。従って、この際に
流体の速度エネルギーの逃げ場がなくなり、これが圧力
のエネルギーに変換されてバルブの上流側で異常な圧力
上昇が起きるとともに、大きな衝撃音と振動がともな
う、いわゆる「水撃現象(ウォーターハンマー現象)」
が生じて、バルブ配管、周辺の計器類に多大な悪影響を
及ぼすこととなる。
【0004】すなわち、従来のシリンダバルブでは、図
7に示したように、バルブを開放状態から閉止状態にす
る際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合が小さ
く、弁開度が小さくなった際に流量の減少割合が大きく
なり、急激な流量減少とともに閉止される。この場合、
バルブの閉止に近づいているので、流量の減少にともな
って上昇した流体圧力が下流側に逃げることができず、
しかも閉止状態付近では、急激に流量減少が生じて閉止
するため、上記した水撃現象が生じることになる。
【0005】このため、従来から、図8に示したよう
に、この種のシリンダバルブにおいて、弁座300Aの
上方部材310を略円錐体形状として、該円錐体の頂点
から底部周縁にわたり波状の凹凸面が連続して形成し
て、バルブを開放状態から閉止状態にする際に、弁開度
の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になる
にしたがって流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少
とともにバルブが閉止されるようにして、シリンダ形弁
体を急速に閉止しても水撃現象が発生しないように構成
したシリンダバルブが提案なされている(特公昭60−
2377号公報参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示したような構成のシリンダバルブにおいて、従来よ
り、図9に示したように、弁座300Aの上方部材31
0の下端外周面310Aと、弁体314の下端内周面3
14Aとの間隙が、2段階(間隙S’1とS’2)に減
少するように、上方部材310の外周面310Aを傾斜
面に形成、すなわち、上方より、第1ストレート面31
0A1、第1傾斜面310B1及び第2ストレート面3
10A2から構成して、バルブを開放状態から閉止状態
にする際に、弁開度の大きい位置では流量減少割合を大
きくし、閉止になるにしたがって流量減少割合を小さ
く、緩やかな流量減少とともにバルブが閉止されるよう
にして、シリンダ形弁体を急速に閉止しても水撃現象が
発生しないように構成したいわゆる2段階絞り形式のシ
リンダバルブが提案なされている。
【0007】しかしながら、このような2段階絞り形式
のシリンダバルブにおいては、図10及び図11に示し
たように、弁開度6%〜10%の範囲において、流量特
性を示すCV値(弁係数)が開度に比例して減少しない
領域Bが発生する。
【0008】本発明は、このような現状を考慮して、バ
ルブを開放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大き
い位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるにした
がって流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少ととも
にバルブが閉止されるようにして、開度10%以下にお
いても流量が比例して減少するシリンダバルブを提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、上端に流体流入口2が設けられ
た円筒状のバルブ本体1と、該バルブ本体1の下流側に
接続され且つその底部に流体流出口8が形成された筺状
の弁座室5と、該弁座室の内部の中央部分に配設され且
つ環状のパッキン12がその上方部材10と下方部材1
1との間に嵌着された弁座Aと、前記バルブ本体1の内
周に昇降自在に嵌着され、且つその中間部外周にピスト
ン部分15が形成されたシリンダ形の弁体14とから構
成され、前記弁座Aの上方部材10を略円錐体形状とし
て該円錐体の頂点から底部周縁にわたり波状の凹凸面が
連続して形成され、前記弁体の下端を弁座室内の弁座の
環状のパッキンに臨ませて配置して弁体の昇降動によっ
て弁座室内の流体流路を開閉するように構成したシリン
ダバルブにおいて、前記弁座Aの上方部材の下端外周面
と、弁体14の下端内周面との間隙が、3段階に減少す
るように、上方部材の外周面を傾斜面に形成したシリン
ダバルブである。
【0010】そして、このように構成することによっ
て、バルブを開放状態から閉止状態にする際に、弁開度
の大きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になる
にしたがって流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少
とともにバルブが閉止されるようにしている。すなわ
ち、図12及び図13に示したように、従来のシリンダ
バルブのような流量特性を示すCV値(弁係数)が開度
に比例して減少しない領域Bがなくなり、弁開度0〜1
0%の範囲においてCV値を開度にほぼ比例して減少さ
せることができ、より確実に水撃現象が発生しないよう
になっている。
【0011】
【発明の実施の形態】また、本発明のシリンダバルブ
は、前記上方部材の外周面を、上方より第1ストレート
面10A1、第1傾斜面10B1、第2傾斜面10B
2、及び第2ストレート面10A2から構成したことを
特徴とする。
【0012】この場合、弁体14の口径面積と、第1
ストレート面10A1の下端Dと弁体の下端内周面14
Aとの間の間隙S1のすきま面積との面積比Q1が、4
8:1、弁体14の口径面積と、第1傾斜面10B1
の下端Eと弁体の下端内周面14Aとの間の間隙S2の
すきま面積との面積比Q2が、159:1、弁体14
の口径面積と、第2傾斜面10B2の下端Fと弁体の下
端内周面14Aとの間の間隙S3のすきま面積との面積
比Q3が、238:1とするのが好ましい。
【0013】また、(1)第1ストレート面10A1の下
端Dから第2ストレート面10A2の下端Gとの距離L
1が、弁体14のストロークLSの18%、(2)第1傾
斜面10B1の下端Eから第2ストレート面10A2の
下端Gとの距離L2が、弁体14のストロークLSの1
2%、(3)第2傾斜面10B2の下端Fから第2ストレ
ート面10A2の下端Gとの距離L3が、弁体14のス
トロークLSの6%とするのが好ましい。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図1は、本発明のシリンダバルブのバ
ルブを開放した状態の縦断面図、図2は、図1のシリン
ダバルブのバルブを閉止した状態の縦断面図、図3は、
弁座Aの平面図、図4は弁座Aの上方部材の斜視図、図
5は、図2のI部拡大図である。
【0015】図1及び図2において、1はシリンダバル
ブのバルブ本体で、その中間部の外周に段部が設けら
れ、上部の内径を小さく、下部の内径を大とした円筒体
形状に構成してある。そして、バルブ本体1の上方に
は、下部内周面をテーパ4形状に形成した流体流入口2
が形成されており、その外周には、配管などのフランジ
に接続するためのフランジ3が一体的に形成されてい
る。
【0016】バルブ本体1の下端にはフランジが設けら
れており、このフランジ1Aと弁座室5の筒状部6の外
周に設けられたフランジ7との間にパッキンを介在させ
て、ボルト9で締結することによって、バルブ本体1の
下端に弁座室5が連結されている。弁座室5は、中間部
が膨出形成された筺体形状であって、上方開口に筒状部
6が連設され、下方に流体流出口8が形成され、該流体
流出口8の外周に配管などのフランジに接続するための
フランジ5Aが形成されている。
【0017】また、弁座室5内には、その中央部分に弁
座Aが配置されており、弁座室5の内周壁と弁座Aとの
間に流体流路を形成するとともに、弁座室5の内周壁と
弁座Aとの間に支持部材をわたして弁座Aを弁座室5に
固定している。弁座Aは、図4及び図5に示したよう
に、円錐体形状で該円錐体の周面にその頂点から底部周
縁にわたり波状の凹凸面10’が連続して形成された上
方部材10と、倒円錐体形状の下方部材11と、上方部
材10と下方部材11の周縁部間に上面を露出して装着
されたパッキン12とから構成されており、上方部材1
0の凹凸面10’の凹部に穿設されたボルト孔10”に
ボルト13を挿通して下方部材11に設けられたネジ孔
11Aに螺合することにより締結されている。
【0018】14はシリンダ形状の弁体であって、弁体
14には、その中間部の外周に断面逆L字形状の環状の
ピストン15が一体的に設けられている。そして、弁体
14は、バルブ本体1の円筒体の小径部内周面1Aおよ
び弁座室5の筒状部6の内周面6Aに添わせるととも
に、ピストン15をバルブ本体1の円筒体の大径部内周
面1Bに添わせた状態で上下方向に摺動自在に嵌合され
ている。また、この状態で、弁体14の下端14Bを弁
座Aのパッキン12に臨ませ、弁体14の上端14Cを
流体流入口2のテーパー面4に臨ませている。なお、1
6はピストン15の摺動面に設けたパッキンである。
【0019】バルブ本体1の下方の大径部1Aと、弁座
室5の筒状部6とそのフランジ7と、弁体14との間に
は、ピストン作動室40が形成されており、その内部に
ピストン15が装着されている。ピストン作動室40
は、ピストン15によって、上方分室17と下方分室1
8とに仕切られており、下方分室18の底部には、圧力
流体を注入・排出するための通路19が設けられるとと
もに、上方分室17の上部の外壁すなわちバルブ本体1
の下方の大径部1の外壁には、圧力流体を注入・排出す
るための開口20が形成されている。
【0020】また、筒状部6には、その内周面から外周
面に連通するように穿設したドレン孔21が設けられる
とともに、筒状部6の内周面にドレン孔21の開口部の
上下にパッキン22、23が装着されている。一方、バ
ルブ本体1の円筒体の中間部外周の段部1Cに、その内
周面から外周面に連通するドレン孔24が穿設されると
ともに、その段部内周面にドレン孔24の開口部の上下
にパッキン25、26が装着されている。なお、27、
28は、ダストシールである。
【0021】バルブ本体1の円筒体の中間部外周の段部
1Cには、ピストン作動室40の上部に設けられた上方
分室17と通じる縦孔1Dに、スリーブ状軸受29を装
着してその内部にパッキン31を介して指示棒30が上
下に摺動自在に挿着されている。指示棒30の下端に設
けられた鍔32が、ピストン15の上面に形成された円
環状の溝33に係止されている。また、指示棒30の外
側には、バルブ本体1の円筒体の中間部外周の段部1C
に設けられた縦孔1Eに、ドック34の中間部が摺動自
在に挿通されており、ドック34の上方が内側方向に屈
曲されて、上方屈曲端34Aが指示棒30の上端に連結
されるとともに、ドック34の下方が外側に屈曲され
て、下方屈曲端34Bが、上下に配置したリミットスイ
ッチ35、36の間に位置して、指示棒30の上下動に
ともなってそれぞれ接触してリミットスイッチを入切す
るようになっている。
【0022】このように構成されるシリンダバルブで
は、圧力流体を通路19を介して、ピストン作動室40
の下方分室18内に注入すると、ピストン15が押し上
げられて弁体14が上方に移動して、弁体14の下端1
4Bが弁座Aのパッキン12から離間した状態となり、
ピストン作動室40の上方分室17内の圧力流体が、開
口20から排出されて、シリンダバルブは開放状態とな
る。この状態で、上流側の配管から流体流入口2を介し
て流入した流体は、シリンダ形の弁体14の内部を介し
て、弁座Aと弁座室5の内周壁との間に形成された流体
通路42を通って、弁座室5の下方の流体流出口8か
ら、シリンダバルブの下流側に接続された配管へと排出
されるようになっている。この状態が図1の状態であ
る。
【0023】一方、圧力流体を開口20を介して、ピス
トン作動室40の上方分室17内に注入すると、ピスト
ン15が押し下げられて弁体14が下方に移動して、弁
体14の下端14Bが弁座Aのパッキン12に密接した
状態となり、ピストン作動室40の下方分室18内の圧
力流体が、通路19から排出されて、シリンダバルブは
閉止状態となる。この状態で、上流側の配管から流体流
入口2を介して流入した流体は、弁座室5内への流入が
阻止された状態となる。この状態が図2の状態である。
【0024】ところで、本発明のシリンダバルブでは、
弁座Aを、図3及び図4に示したように、円錐体形状で
該円錐体の周面にその頂点から底部周縁にわたり波状の
凹凸面10’が連続して形成された上方部材10により
形成したので、バルブを開放状態から閉止状態にする際
に、内部流体が弁座Aの表面の凹凸面10’の凹部を流
れることとなり、弁開度の大きい位置では流量減少割合
を大きく、閉止になるにしたがって流量減少割合を小さ
く、緩やかな流量減少とともにバルブが閉止されるの
で、シリンダ形弁体を急速に閉止しても水撃現象が発生
しないようになっている。
【0025】しかしながら、これだけでは、図10及び
図11に示したように、どうしてもバルブの閉止状態直
前において、流量が比例して減少しない領域があるの
で、本発明では、図5に示したように、弁座Aの上方部
材の下端外周面10−1と、弁体14の下端内周面14
Aとの間隙が、3段階に減少するように、上方部材の外
周面を傾斜面に形成してある。すなわち、上方部材の外
周面を、上方より第1ストレート面10A1、第1傾斜
面10B1、第2傾斜面10B2、及び第2ストレート
面10A2から構成している。
【0026】この場合、弁体14の口径面積(π/4・
2)と、第1ストレート面10A1の下端Dと弁体の
下端内周面14Aとの間の間隙S1のすきま面積(π/4
・(ソ2−ス2))との面積比Q1が、48:1、弁体
14の口径面積と、第1傾斜面10B1の下端Eと弁体
の下端内周面14Aとの間の間隙S2のすきま面積(π
/4・(ソ2−シ2))との面積比Q2が、159:1、
弁体14の口径面積と、第2傾斜面10B2の下端Fと
弁体の下端内周面14Aとの間の間隙S3のすきま面積
(π/4・(ソ2−セ2))との面積比Q3が、238:1
とするのが好ましい。
【0027】また、(1)第1ストレート面10A1の下
端Dから第2ストレート面10A2の下端Gとの距離L
1が、弁体14のストロークLSの18%、(2)第1傾
斜面10B1の下端Eから第2ストレート面10A2の
下端Gとの距離L2が、弁体14のストロークLSの1
2%、(3)第2傾斜面10B2の下端Fから第2ストレ
ート面10A2の下端Gとの距離L3が、弁体14のス
トロークLSの6%とするのが好ましい。
【0028】このように構成することによって、バルブ
を開放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大きい位
置では流量減少割合を大きくし、閉止になるにしたがっ
て流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少とともにバ
ルブが閉止されるようになっており、シリンダ形弁体を
急速に閉止してもより確実に水撃現象が発生しないよう
になっており、図11に示した従来のシリンダバルブの
ような流量特性を示すCV値(弁係数)が開度に比例し
て減少しない領域Bがなくなり、弁開度0〜10%の範
囲においてCV値を開度にほぼ比例して減少させること
ができ、より確実に水撃現象が発生しないようになって
いる。
【0029】図12及び図13はこの事実を説明するも
ので、 テストバルブ: JIS 10K 呼び径 100mm 流体: 水 流量: 1.2〜3 m3/hr テスト装置配管長さ: 20m 本発明を施したシリンダバルブは、従来のシリンダバル
ブに比較して弁開度0〜10%の範囲においてCV値は
開度にほぼ比例して減少している。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るシリ
ンダバルブによれば、弁座Aの上方部材の下端外周面
と、弁体14の下端内周面との間隙が、3段階に減少す
るように、上方部材の外周面を傾斜面に形成したので、
バルブを開放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大
きい位置では流量減少割合を大きく、閉止になるにした
がって流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少ととも
にバルブが閉止されるようになっている。すなわち、従
来のシリンダバルブのような流量特性を示すCV値(弁
係数)が開度に比例して減少しない領域がなくなり、弁
開度0〜10%の範囲においてCV値を開度にほぼ比例
して減少させることができ、より確実に水撃現象が発生
しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリンダバルブのバルブを開放した状
態の縦断面図である。
【図2】図1のシリンダバルブのバルブを閉止した状態
の縦断面図である。
【図3】弁座Aの平面図である。
【図4】弁座Aの上方部材の斜視図である。
【図5】図2のI部拡大図である。
【図6】従来のシリンダバルブのバルブの縦断面図であ
る。
【図7】従来のシリンダバルブの開度−流量特性を示す
グラフである。
【図8】従来の別のシリンダバルブのバルブの縦断面図
である。
【図9】従来の別のシリンダバルブのバルブの縦断面図
である。
【図10】図9に示した従来のシリンダバルブの開度−
流量特性を示すグラフである。
【図11】図10のII部を拡大したシリンダバルブの
開度−流量特性を示すグラフである。
【図12】本発明のシリンダバルブの開度−流量特性を
示すグラフである。
【図13】図12のIII部を拡大したシリンダバルブ
の開度−流量特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1・・・バルブ本体 2・・・流体流入口 5・・・弁座室 10・・・上方部材 10A1・・・第1ストレート面 10A2・・・第2ストレート面 10B1・・・第1傾斜面 10B2・・・第2傾斜面 11・・・下方部材 14・・・弁体 15・・・ピストン部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北澤 正広 大阪府八尾市安中町五丁目5番5号 日本 バルカー工業株式会社八尾工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上端に流体流入口2が設けられた円筒状
    のバルブ本体1と、該バルブ本体1の下流側に接続され
    且つその底部に流体流出口8が形成された筺状の弁座室
    5と、該弁座室の内部の中央部分に配設され且つ環状の
    パッキン12がその上方部材10と下方部材11との間
    に嵌着された弁座Aと、前記バルブ本体1の内周に昇降
    自在に嵌着され、且つその中間部外周にピストン部分1
    5が形成されたシリンダ形の弁体14とから構成され、 前記弁座Aの上方部材10を略円錐体形状として該円錐
    体の頂点から底部周縁にわたり波状の凹凸面が連続して
    形成され、前記弁体の下端を弁座室内の弁座の環状のパ
    ッキンに臨ませて配置して弁体の昇降動によって弁座室
    内の流体流路を開閉するように構成したシリンダバルブ
    において、 前記弁座Aの上方部材の下端外周面と、弁体14の下端
    内周面との間隙が、3段階に減少するように、上方部材
    の外周面を傾斜面に形成して、 バルブを開放状態から閉止状態にする際に、弁開度の大
    きい位置では流量減少割合を大きくし、閉止になるにし
    たがって流量減少割合を小さく、緩やかな流量減少とと
    もにバルブが閉止されるようにして、シリンダ形弁体を
    急速に閉止してもより確実に水撃現象が発生しないよう
    に構成したことを特徴とするシリンダバルブ。
  2. 【請求項2】 前記上方部材の外周面を、上方より第1
    ストレート面、第1傾斜面、第2傾斜面、及び第2スト
    レート面から構成したことを特徴とする請求項1に記載
    のシリンダバルブ。
JP4004198A 1998-02-23 1998-02-23 シリンダバルブ Withdrawn JPH11236981A (ja)

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