JPS583128Y2 - 緊急遮断兼自動調圧弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は例えば地震等による水道管路破裂などの非常
事態発生時における水道管路の緊急自動遮断機能を有し
て、通常時は二次側圧力の円滑な圧力制御を行なう緊急
遮断兼自動調圧弁装置に関し、その目的は調圧用主弁と
してキャビテーション防止対策を施したスリーブ弁を調
圧用主弁として使用して水道管路の二次側圧力を所定設
定範囲に自動制御するとともに、地震等により二次側管
路が破損したような場合には直ちに調圧用スリーブ弁を
全閉して水道管路が即刻遮断されるようにした毀急遮断
兼自動調圧弁装置を提供することにある。

以下この考案の実施態様を図面に基づいて説明すると、
第１図中符号１は液体圧送管路としての水道管路でその
所定個所に管路調圧用主弁としてのスリーブ弁４が介在
させてあり、もって水道管路１は一次側管路２と二次側
管路３に区分されている。

前記スリーブ弁４は水道管路１の一次側管路２に流入口
側開口端を、二次側管路３に流出口側開口端をそれぞれ
液密状態に接続してなる弁箱５と、この弁箱５内に収設
した固定スリーブ６および可動スリーブ９のそれぞれを
具備してなり、固定スリーブ６と可動スリーブ９は以下
説明する関連構成となっている。

すなわち、固定スリーブ６はブ端面が流水抵抗の小さな
截頭円錐状の閉塞壁Ｉにて一体的に閉塞され他端面が開
口する中空円筒状をなすもので、閉塞壁Ｔを一次側管路
２側に向けて弁箱５内の中実軸心部に収納保持されその
弁箱５の内周壁との間に通水間隙８を形成している。

一方、可動スリーブ９は両端面が開口した貫通円筒状を
なして内径が固定スリーブ６の外径と略同−に、かつ外
径が弁箱５の流出口側周壁の内径と略同−に設定されて
いるもので、一端側周壁には外側開口面積が内側開口面
積よりも大きなテーパ孔からなる多数の通水ノズル孔１
０が穿っである。

そして前記構成の可動スリーブ９ばその通水ノズル孔１
０域側の一端開口面を一次側管路２側に向けた状態で固
定スリーブ６の外周面と弁箱５の流出口側内周面に跨が
りそれぞれの軸線方向に沿って所定範囲往復移動自在に
嵌合されており、総ての通水ノズル孔１０が固定スリー
ブ６に対応適合したときが全閉位置でその全閉位置から
二次側管路３側に向った同図中右側への移動限界点で総
ての通水ノズル孔１０が通水間隙８内に位置したとき全
開状態となるようにしである。

この構成により、そのキャビテーション係数σは０．６
〜１になっている。

すなわち、第６図に示されたスリーブ弁と玉形弁の初生
キャビテーション係数と弁開度との関係を示す比較表に
よれば、玉形弁のキャビテーション係数σが２．３程度
であるのに対し、この考案に用いたスリーブ弁のキャビ
テーション係数σが１と極めて小さくなっていることが
明確である。

なお、この考案に用いたスリーフ゛弁はキャビテーショ
ン係数σが１程度であるが、固定スリーブ側にノズル孔
を設けるとともに、内部に多段減圧構造の二重スリーブ
を設け、可動スリーブ側を無孔構造にすることによって
キャビテーション係数σを０．４５・・・０．６程度に
更に小さくすることも可能である。

また第６図はキャビテーション発生限界となる一次圧、
二次圧の関係を示すスリーブ弁と玉形弁の比較表図で、
同図にて明確なようにスリーブ弁は例えば−次圧６０ｍ
のとき二次圧を１２ｍｆで絞ってもキャビテーションは
発生しないのに対し玉形弁は一次圧６０ｍのとき二次圧
３７ｍ程度が絞り限界である。

１１は弁箱５の外部に設置されて可動スリー７９を駆動
する倒立型のシリンダで、そのピストンロッド１２の先
端部に一端が枢着された第１のリング１３の他端部は弁
箱５の流出口側に一体形成した膨出室５ａの側壁を液密
状態に貫通している回動横軸１４の外端部にこの回動横
軸１４の内端部には第２のリンク１５の基端がそれぞれ
一体的に連結され、このリンク１５の自由端部に一端が
枢着された第３のリンク１６の他端部を可動スリーブ９
に枢着することによってこの可動スリーブ９がシリンダ
１１のピストンロッド１２の昇降運動で軸線方向に往復
移動させられるようになっている。

斯様なスリーブ弁４を介在させた水道管路１において、
その−次側管路２内に導入端を接続させて中途にコック
１８とストレーナ１９を介在させた一次側圧力液体導管
１Ｔの導出端は、両端にスプール戻しスプリング４６，
４７を具有した三位置切換方式の調圧制御用方向切換弁
２３のサプライ孔２４に接続されている。

プた二次側管路３内に導入端が接続されて中途部に手動
用コック２１とストレーナ２２を具有した二次側圧力液
体導管２０の導出端は調圧制御用方向切換弁２３の第１
パイロツト孔２５に接続させである。

更に、二次側圧力液体導管２０のストレーナ２２よりも
下流側中途部からは設定圧力封入管２６が分岐しており
、その先端開口部は調圧制御用方向切換弁２３の第２パ
イロツト孔３０に接続している。

前記設定圧力封入管２６は、二次側圧力液体導管２０と
の分岐部から第２のパイロット孔３０に向う途中に介在
させた圧力設定器２７を具備し、この圧力設定器２γは
逆止弁２γａと減圧弁２７ｂおよびエアダンパー２７ｃ
のそれぞれから構成され、かつ逆止弁２７ａと減圧弁２
７ｂとの間には、封入圧力放出弁２９を有する封入圧力
放出管２８が接続させである。

一方、シリンダ１１内におけるピストン１２ａを境界と
した上側室１１ａは第１流出入管３５を介して遮断用方
向切換弁３８の第２ポート３９に、ピストン下側室１１
ｂは第２流出入管３６を介して遮断用方向切換弁３８の
第１ポート４０にそれぞれ接続している。

そして、前記遮断用方向切換弁３Ｂの第３ポート４２は
第１連結管４５を介して調圧制御用方向切換弁２３の第
１シリンダ孔３２に、第４ポート４１は第２連結管４４
を介して制御用方向切換弁２３の第２シリンダ孔３１に
それぞれ接続させである。

斯様な遮断用方向切換弁３８は、一端にスプールロック
部４８を、他端にスプールと連動させた切換レバー４γ
を有したロックタイプ構成のもので、その切換レバー４
１は第２図に示すごとくシリンダ１１のピストンロッド
１２の所定位置に突設した突起４９と関連応動関係に保
持されている。

そして平常時における二次側管路３内の圧力が制御用方
向切換弁２３による設定範囲の下限値（通常時における
最大流量時）に達した際、スリーブ弁４の開度ば、例え
ば８０％になるように設定してあり、上記通常時におけ
る制御用方向切換弁２３による設定範囲の下限値より二
次側管路３内の圧力が低下した時、該低下に伴なうスリ
ーブ弁４の開度８０％を越えた開弁動作に関連して前記
遮断用方向切換弁３８がスリーブ弁４を全閉状態にすべ
く切り換わる。

また、調圧制御用方向切換弁２３における第１、第２の
エキゾースト孔３３，３４のそれぞれは、返送管３１を
介して水道管路１の二次側管路３内に接続している。

つぎに、この考案の作動を説明すると、１ず手動用コッ
ク１Ｂ、２１のそれぞれを全開にして封入圧力放出弁２
９を全閉にすることで、−次側圧力液体導管１１に導入
した一次側圧力水は制御用方向切換弁２３のサプライ孔
２４に向い、二次側圧力液体導管２０に導入した二次側
圧力水は制御用方向切換弁２３の第１のパイロット孔２
５および設定圧力封入管２６のそれぞれに向う。

このとき、圧力設定器２Ｔの圧力計（図示せず）を見な
がら減圧弁２７ｂの開度調整を行なうことによって、こ
の減圧弁２γｂよりも下流の設定圧力封入管２６に導入
した二次側圧力水を所定の圧力値に設定する。

（この圧力値が調圧すべき二次側圧力の設定圧力となる
。

）斯かる圧力設定後において、二次側圧力水が所定設定
範囲にあると、制御用方向切換弁２３の第１、第２の両
パイロット孔２５，３０に作用する圧力が均衡圧となる
ことから、制御用方向切換弁２３は第１図に示す中立位
置にあって二次側圧力水はシリンダ１１内に流出入せず
、従ってスリーブ弁４は所定開度位置で静止した状態に
あり、二次側管路３の圧力水の使用量（流速）が変らな
い限り、水道管路１の二次側管路３内の圧力は常に所定
設定範囲を保持して一定である。

然るに斯様な状態から二次側管路３徊の圧力水の使用量
が減少することにより二次側管路３内の圧力が所定設定
範囲を越えると、制御用方向切換弁２３における第１の
パイロット孔２５に対し図中左方向に作用する二次側圧
力が、第２のパイロット孔３０に対し図中右方向に作用
する設定圧力に打ち勝つため、制御用方向切換弁２３は
第２図Ａに示す閉弁位置に切り換わり、これによってサ
プライ孔２４と第２のシリンダ孔３１．第１のエキゾー
スト孔３３と第１のシリンダ孔３２が互いに連通ずる。

故に、−次側圧力水が一次側圧力液体導管１Ｔ→サプラ
イ孔２４→第２のシリンダ孔３１→第２の連結管４４→
遮断用方向切換弁３８の第４ポート４１→第２ポート３
９寸第１流出入管３５を順次通ってシリンダ１１のピス
トン上側室１１ａに流入し、ピストン下側室１１ｂ内の
圧力水は第２流出入管３６→遮断用方向切換弁３８の第
１ポート４０→第３ポート４２→第１の連結管４５→第
１のシリンダ孔３２→第１のエキゾースト孔３３→返送
管３Ｔを順次通って水道管路１の二次側管路３内に流入
する。

（尚、二次側管路３内に流入させずに、ドレンとして大
気に放出しても良い。

）従って、スリーブ弁４は二次側圧力が所定設定範囲に
下がる１で閉方向に移動する。

そして二次側圧力が所定設定範囲に戻ると、制御用方向
切換弁２３は第１図に示す中立位置に復帰し、その各社
２４，３１乃至３４がそれぞれブロックされるためにシ
リンダ１１内への圧力水の流出入が停止し、スリーブ弁
４は所定開度位置で静止する。

一方、水道管路１の二次側圧力が所定設定範囲以下にな
ったときは、調圧制御用方向切換弁２３の第１のパイロ
ット孔２５に図中左方向に作用する二次側圧力が、第２
のパイロット孔３０に図中右方向に作用する設定圧力に
負げるため、制御用方向切換弁２３は、第２図Ｂに示す
如く開弁位置に切り換わり、サプライ孔２４と第１のシ
リンダ孔３２、第２のエキゾースト孔３４と第２のシリ
ンダ一孔３１が互いに連通ずる。

故に、−次側圧力水が、−次側圧力液体導管１１→サプ
ライ孔２４→第１のシリンダ孔３２→第１の連結管４５
→遮断用方向切換弁３８の第３ポート４２→第１ポート
４０→第２流出入管３６を順次通って、シリンダ１１の
ピストン下側室１１ｂに流入し、ピストン上側室１１ａ
内の圧力水は、第１流出入管３５→遮断用方向切換弁３
８の第２ポート３９→第４ボート４１→第２連結管４４
→第２のシリンダ孔３１→第２のエキゾースト孔３４寸
返送管３７を順次通って、水道管路１の二次側管路３内
部に流入する。

従って、スリーブ弁４は、二次側管路３内の圧力が所定
設定範囲に上がる１で開方向に動く。

そして二次側管路３内の圧力が所定設定範囲に戻ると、
方向切換弁４は第１図に示す中立位置に復帰し、その各
社２４，３１乃至３４がそれぞれブロックされるため、
シリンダ１１内への圧力水の流出入が停止し、スリーブ
弁４は所定開度位置で静止する。

即ち、平常時における流量範囲においては遮断用方向切
換弁３８は第１図に示す状態にあり、第１ポート４０と
第３ポート４２、第２ポート３９と第４ポート４１が連
通した状態に切り換わっている。

これにより調圧制御用方向切換弁２３の第１シリンダ孔
３２とシリンダ１１のピストン下側室１１ｂとの間が第
１連結管４５→第３ボート４２→第１ポート４０→第２
流出入管３６を介して連通し、また第２シリンダ孔３１
とピストン上側室１１ａとの間が第２連結管４４→第４
ポート４１→第２ポート３９→第１流出入管３５を介し
て連通し、調圧制御可能状態となっている。

斯かる状態から例えば地震等にて二次側管路３が破損す
ることにより流量が平常時の最大値を越えるのに伴ない
スリーブ弁４が開方向に動いてその開度が８０％以上に
なると、その弁軸と一体作動するシリンダ１１のピスト
ンロッド１２に設けた押圧突起４９が第３図に示すよう
に遮断用方向切換弁３８の切換レバー４７を押圧するた
めこの遮断用方向切換弁３８は第３図に示す如く第１ポ
ート４０と第４ポート４１．第２ポート３９と第３ポー
ト４２が連通した状態に切り換わる。

これにより調圧制御用方向切換弁２３の第１のシリンダ
孔３２とシリンダ１１のピストン上側室１１ａとの間が
第１連結管４５→第３ポート４２→第２ポート３９→第
１流出入管３５を介して連通し、第２シリンダ孔３１と
ピストン下側室１１ｂとの間が第２連結管４４第４ポー
ト４１→第１ポート４０→第２流出入管４４を介して連
通ずる。

これにより、−次側圧力水は、−次側圧力液体導管１７
−→制御用方向切換弁２３のサプライ孔２４→第１シリ
ンダ孔３２→第１の連結管４５→遮断用方向切換弁３８
の第３ポート４２→第２ポート３９→第１流出入管３５
を順次通ってシリンダ１１のピストン上側室１１ａに流
入し、ピストン下側室１ｉｂ内の圧力水は、第２流出入
管３６→遮断用方向切換弁３８の第１ポート４０→第４
ポート４１→第２連結管４４→制御用方向切換弁２３（
７）１２のシリンダ孔３１→第２のエキゾースト孔３４
→返送管３Ｔを順次通って、水道管路１の二次側管路３
内部に流入する。

従って、スリーブ弁４は、全開状態になるオで閉方向に
動き、−次側管路２と二次側管路３との間を遮断する。

以上この考案によれば調圧用主弁としてキャビテーショ
ン防止対策を施したスリーブ弁を、またパイロット弁と
して三位置切換方式の方向切換弁を用いたことから夜間
等の如く一次側圧力が高い状態でスリーブ弁を小開度に
絞ってもキャビテーションが発生せず、効果的な減圧を
行なうことができ、二次側圧力の微量制御も可能となり
二次側圧力を所定設定範囲に確実に自動制御できる。

捷た、この種装置は水道管路の特に大口径本管路に設置
するものであるが、その調圧用主弁がスリーブ弁で、従
来の如きピストン弁体とシリンダとの間のゴムパツキン
或いはディスク状弁体を支承するダイヤフラム等を設げ
ていないため、メンテナンス及び維持管理が容易である
。

更に、二次側圧力が所定設定範囲にある場合は調圧制御
用方向切換弁が中立位置にあって、シリンダ内への圧力
水の流出入は行なわれないから、スリーブ弁は所定開度
位置で確実に静止し、・・ンチングを起こすことがない
。

捷た、例えば地震等で二次側管路が破損した場合、スリ
ーブ弁の所定開度以上の開弁動作に関連して遮断用方向
切換弁が切り換わりスリーブ弁を全閉するため、緊急遮
断機能を有し、安全性が高い。

しかも調圧制御及び遮断のための信号検出として従来の
ようなオリアイスを全く設ける必要がないので、作動が
確実で、構造も簡単である。

またオリフィス差圧を検出してその差圧信号にて遮断す
るタイプの場合、最低差圧がある程度の値にならないと
作動が困難であるが、本考案の場合そのようなことがな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係わる緊急遮断兼自動調
圧弁装置の概略的構成説明図、第２図Ａ。 Ｂは同装置における方向切換弁の作動説明図、第３図は
同装置における緊急遮断用方向切換弁とシリングの関連
構成説明図、第４図は液体流量と弁開度の関係を示す表
図、第５図は調圧制御用方向切換弁の変形例図、第６図
はこの考案に用いたスリーブ弁と玉形弁の初生キャビテ
ーション係数と弁開度の比較表図、第１図はキャビテー
ション発生限界となる一次圧と二次圧の関係を示すスリ
ーブ弁と玉形弁の比較表図である。 １・・・液体圧送管路、３・−・二次側管路、１１・−
シリンダ、１１ａ、１１ｂ・・・ピストン両側室、１γ
・・・−次側圧力液体導管、２０・・・二次側圧力液体
導管、２３・・・三位置切換方式の方向切換弁、３８・
・・遮断用方向切換弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液体圧送管路に介在される調圧用スリーブ弁と、液体圧
   送管路の一次側圧力液体をピストン両側室に選択的に流
   入させることにより作動してスリーブ弁を開方向又は閉
   方向に駆動させるシリンダと、液体圧送管路の二次側圧
   力と圧力設定器の設定圧力との差に応じて切換作動し二
   次側圧力が所定設定範囲にあるときは中立位置にあって
   シリンダのピストン両側室と一次側圧力液体導管との間
   を遮断して前記スリーブ弁を所定開度位置に停止保持さ
   せ、二次側圧力が所定設定範囲を外れたときシリンダの
   ピストン両側室のいずれかと一次側圧力液体導管との間
   を択一的に連通して二次側圧力が所定設定範囲以上の時
   にはスリーブ弁を閉弁する位置に、二次側圧力が所定設
   定範囲以下の時にはスリーブ弁を開弁する位置に切り換
   わる三位置切換方式の方向切換弁と、二次側管路の圧力
   が前記方向切換弁による設定範囲の下限値より低下した
   時の該低下に伴なうスリーブ弁の所定開度以上の開弁動
   作に関連して切り換えられて該スリーブ弁を全閉状態に
   すべく一次側圧力液体導管とシリンダのピストン両側室
   のいずれか一方との間を連通ずる遮断用方向切換弁とを
   具備してなる緊急遮断兼自動調圧弁装置。