JPS5854298A - 高エネルギ−減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 化や流１制限を加えられることによ転、流路横断面の流
路外周側の一部に多量の流体が流れた場合に、その流体
に高エネルギーの減衰を発生せしめて局部的な高差圧が
生ずるのを防止して装置のキャビテーションやエロージ
ョン及び騒音を防止するための高エネルギー減衰装置に
関する。

一般に工場配管などの流体流路にはその流路内を流動す
る流体の流動を遮断したり任意の流れに制御するための
弁が設けられている。

このような流体流路において弁を遮断状態から開放状態
にして流体を流動せしめようとすると、弁の開放初期に
おいて、流体は弁の開かれた間隙を急速に加速されで流
動するために、この間隙部分に局部的な高差圧が生じ、
その細流部における圧力低下に起因して弁の［１１１に
キャビテーションやエロージョン及び振動や騒音が発生
する。

このような現象は流路開放状態から急激に流路閉止状態
にした場合にも生じ、さらに流体流路の弁部のみに限ら
ず、例えば流体流路の外周側の一部に分岐管などＫよシ
一度に多量の流体が供給されるような場合にも生ずる。

このような現象について例えば弁の直後について第１図
によシ説明すると、流路がわずかに開放される。と内弁
２の直後の部分Ａすなわち弁本体１と内弁２との開放さ
れた間隙から離れ九位置における内弁背面の部分は圧力
も低く且つかなシ乱れ九いわゆる偏流が生じてお夛、ま
た流路壁に近い部分Ｃすなわち液体の流線が定常的に存
在形成される部分では細流によって圧力が急激に低下し
てキャビテーションやエロージョン及び振動や騒音が発
生する。さらに前記部分ＡとＣの間の部分Ｂにおいては
渦流が発生し流体の流れが乱れ前記現象が助長される。

従来、このような現象を回避あるいは軽減するために各
種の対策が実施されてきたが、特公昭５５−８７１３号
のものでは、流体入口と流体出口及びこれら入口と出口
との間に設けられ九弁体装着室とを夫々有する弁本体の
弁体装着室内に、夫々周壁部にオリフィス孔を形成した
複数の互いに径の異なる中空筒状の減圧用ケージを同軸
環状に密嵌合させて該各ケージの対応する位置１’ｌる
オリフィス径どうしを互いに連通させ、連通さ汀たオリ
フィス孔一本一本が多段減圧可能な状態となるように各
減圧用ケージを内装し、その複数の減圧用ケージのオリ
スイス孔内を流体が順次通過することＫよシ高差圧流体
の減圧を可能にし、また前記減圧用ケージのオリフィス
径及び軸長を流体入口側から順次異ならせてオリフィス
孔一段ａｂの差圧を一定とするものである。この方法で
は、第２図に示すように流体入口として弁体装着室内に
内装された中空筒状の減圧用ケージ５０の周壁部に設け
られたオリフィス孔部分５１の小極孔部分５１ａを使用
しているために流体が制限され流量が確保できず、弁口
径に比して流量が大幅に少なくなる欠点を有し、さらに
流路をオリフィス径の差によシ狭くし九夛広くしたシ、
またオリフィスの軸長に変化を与え、小径孔部オリフィ
ス５１Ｍの位置を変化させることによシ流体の流れ方向
を変えて減圧を行なうものであるが、互いに連通され九
多段のオリフィス孔５１ははは流路、と同じ方向に一直
線上に位置しているために流体の流れ方向に大きな変化
が生ぜず流体の持つエネルギー減少は前記作用でしか得
られないという欠点があった。

本発明は上記欠点を解決する九めに１流体流路内に複数
個の孔を有する円板と、その凡夫々に流体抵抗体を装着
し、その組合せによる１段又は多段減圧作用と流体抵抗
体による流体自己エネルギー減衰作用によシ急激な流速
変化ではなく緩慢な流速変化によって減圧させることに
よシ小流量から大流量の全域においてキャビテーション
やエロージョン及び振動や騒音の発生を防止することを
目的とし、さらにキャビテーション発生限界差圧近くま
で流体差圧を設定し、流体の流量を最大限に設定できる
ようにすることを目的とする。

以下、本発明に係る高エネルギー減衰装置の実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。伺、図中において矢
印は流体の流れ方向を示す。ｔＸｓ図は流体流路中に設
置する本発明に係る高エネルギー減衰装置の１実施例の
縦断面図を示す。第４図は第３図中のＡ−Ａ断面拡大図
を示す。第３図中、３は流体流路中に複数個設置される
円板で、該円板３には流路と同方向に複数個の孔５が設
けられている。４は円板３の孔５に嵌合され流体に対抗
する抵抗体であシ、先端部分が行止シの中空−９状６を
なし、該中空筒状部分６の付は根に該円板３の孔５と嵌
合するための７ランク部７）情し、さらに中空筒状部分
６の側壁に円板３に設けられた孔５と導通し流体を中空
筒状部分６の中心に集めるための複数個の導通孔８を有
し、複数個設置された円板３の間に中空筒状の行止シ部
分が上流側になるように装置されておシ、本実施例は円
板３８〜３　ｃ。

抵抗体４ａ、４ｂを互いに嵌合せしめて一体化すること
によシ構成されている。第５図は本発明に係る高エネル
ギー減衰装置を部分球形内弁型回転弁に取シ付けた状態
の１実施例の縦断面図であり、図中１は弁本体、２は部
分球形内弁、＄１流路と同方向に複数個の孔５を円板３
と同位置に有する円板状の流体遮断用シートリング、１
０はシートリング９と部分球形内弁２とが係合する球面
加工面、１１は本発明に係る高エネルギー減衰装置を弁
本体１に固定するための円板で、円板３と同位置に流体
方向に穿設された複数個の孔５を有している。さらに本
図は部分球形内弁が流路を少し開いた状態を示す。第６
図は第５図に示す実施例の×方向からの側面図でアリ、
流体流路中に複数個設けられた孔５の配置例を示すもの
で、二点鎖線にはシートリング９の内径位置を示し、さ
らに複数個設けられた孔５の開設制限域を示しており、
破線１３は部分球形内弁２の開度位置を示している。第
７図は第５図に示す実施例１おいて部分球形内弁２が流
路を開放状態にした場合の縦断面図を（赤している。向
、本実施例では抵抗体４に７ランク部１を設け、複数個
の−ｆｔ、−５を有する円板３と円板３の間に挟着して
いるが、／７ンジ７によらず、ねじ加工等によシ、孔部
５に固定する方法を採用して本同様の効果が得られる。

次に１本発明による高エネルギー減衰装置の作用を第３
図から第７図によって詳細に説明する。

先ず、第３図及び第４図によ多流体エネルギー減衰作用
を説明すると、第３図において流体を矢印のように流し
た場合、流体は円板３１に複数個設けられたＤ部分の孔
５に入り、Ｅ部分の孔５゛と孔ｓ内の抵抗体４ａの間に
形成される間隙１４に流れ込み、流体は孔５の壁沿いに
流れて流体の流れ方向が変えられエネルギー減衰を生じ
る。続いて流体は抵抗体４ａの中空筒状部分６に開設さ
れた複数−の導通孔８に入るが、この時流体の流れ方向
は急激に変化する、さらに１導通孔８を通過した流体は
中空筒状部分６の中心方向に流れ込み、他方の導通孔８
から流入した流体と１５位置付近で衝突し合流する。こ
の状態の詳細を第４図のＡ−、Ａ断面拡大図に−よシ説
明すると、流体は孔５と抵抗体４ａとの間隙から複数個
の導通孔８ｆこの場合は４個の導通孔を示す）を通過し
て中空筒状部分の中心付近１６に集中し流体同志が衝突
し合いながら合流する。このために、流体つ持つエネル
ギーは、導通孔８に流入する場合の流れ方向の急激な変
化によシ減衰し、さらに導通孔８への集中による縮流の
発生と該縮流同志の衝突によ多流体のエネルギーは相殺
される。また、流体に対抗する抵抗体４ａの中空筒状部
分６内で合流した流体は抵抗体４ａ内を流れＦ部分に流
入する。この時、抵抗体４ａの中空筒状部分６の内径よ
シも孔５の内径の方が大きいので流路は広がりこの部分
に流入した流体もＦ部分に流入したと同時に広がシ、そ
れに伴なって流速が低下し流体のエネルギーが減衰する
。さらにＦ部分からＧ部分を通過する際には、上記のよ
う罠流体は抵抗体４ｂと孔５の間隙に流れ込み、孔５の
壁沿いに流れて流体の流れ方向が変化し、流体のエネル
ギー減衰を生じる。まえ、Ｇ部分からＨ部分を通過する
場合は、前述のＥ部分からＦ部分への作用が生じて流体
のエネルギー減衰を生じせしめる。以下同様にして、円
板３と抵抗体４の組合せを多段構成することにより、目
的量の流体のエネルギー減衰を発生させることが可能で
あり、中空筒状部分６の中心付近１５で作用する流体の
自己エネルギー減衰作用と、多段抵抗機構による緩やか
な流速変化によシキャビテーションやエロージョン及び
振動や騒音を発生させることなく流体のエネルギーを減
衰させるものである。さらに、流体を導入する孔５の径
と長さ、抵抗体番の中空筒状部分６の径と長さ及び該中
空筒状部分６に開設される複数側の導通孔８の径と位置
を、流路の大きさ、流体の流量及び圧力に適した組合せ
にすることによシキャビテーション発生限界差圧近くま
で流体差圧を設定し、多くの流量を得ることが可能であ
る。

次に１第５図、よシ第７図において部分球形内弁型回転
弁に本発明を適用し九場合について説明する。第５図に
おいて部分球形内弁２が流路を少し開いた状態の場合、
流路中の流体は矢印の方向に流れ、開かれた流路の間隙
に集中し細流が形成され、該細流がシートリング９に開
設された流体を導入するための孔５に流入し抵抗体４ａ
を通過し、さらに円板３、抵抗体４ｂを通過して前述し
た第３図、第４図の作用により流体のエネルギーの減衰
を発生せしめる。第６図は、第５図の実施例をＸ方向か
ら見た側面図であるが、第５図の部分球形内弁２の位置
が１３の破線にて示されている。つｉシ、この破線から
判明するように流体はほぼ４個所の流体を通過させる孔
６に分散して流入することになシ局部的な高差圧を生ず
ることなく、小流量域にても効率的なエネルギー減衰作
用が得られ、同時に多くの流量が得られる。１２はシー
トリング９の内径を示しており、流体を通過させる孔５
の設置制限域を示しているが、本図による流体通過孔５
の形状、大きさ、位置及び数を任意に変化させることに
よシ各種の変形が可能であり、例えば、流体通過孔５の
径を小さくして数を増加し、流路を細分化することにょ
多流体のエネルギー減衰作用をよ〕高めることもでき、
多くの流量を得ることができるが、当然のことではある
が、変形はキャビテーション発生限界差圧限界内にて行
ない得るものである。

次に、第７図に示すように部分球形内弁２が流路を開放
状態にした場合、流路内の流体は全て本発明による高エ
ネルギー減衰装置を通過し、前述した自己エネルギー減
衰機構及び多段抵抗機構による作用によシ効率的なエネ
ルギー減衰を実現するものであシ、流路いっばいに流れ
る多量の高差圧流体に対しても本発明は適用可能である
。

さらに、第５図から第７図に示す実施例は内弁回転弁に
ついての適用例を示したが、グローブ弁やゲー・ト弁の
ような内弁上下弁についても適用可能であシ、キャビテ
ーションの発生の可能性のある個所については何れの場
合にも適用可能である。

以上の如く、本発明の高エネルギー減衰装置によれば、
先端が行止〕の中空筒状をなし、該中空筒状部分の側壁
に１複数個の孔を有する抵抗体を設け、流体流路の入口
と出口の間に流路と同方向で複数個の孔を有する複数個
、　　の流路制限円板の間に該抵抗体の中空筒状の行止
シ部分が上流側になるように挟着することＫよシ、１段
又は多段減圧機構を構成させ該円板の孔の径と長さ、抵
抗体の中空筒状部に開設されている導通孔の径と位置を
、流路の大きさ、流体の流量及び圧力に適した組合せに
するととＫよシキャビテーション発生限界差圧近くまで
流体差圧を設定でき、多くの流量を得ることができるう
さらに１流体流路が円板に設けられた流体通過孔によシ
分割されてお９、該分割流路に流体を流して流体を分割
し、その分割された流体に対してエネルギー減衰作用を
適用しているために局部的に高差圧を生ずることがなく
、円板と抵抗体を多段組合せて構成する多段抵抗機構と
抵抗体の中心部で流体同士を衝突させてエネルギー減衰
を行なう自己エネルギー減衰機構との組合せによシ急激
な流速変化と減圧を生ずることなく、緩慢な流速変化と
減圧によシ小流量カラ大流量の全域においてキャビテー
ションの発生を防ぎ、エロージョンの発生並びに振動や
騒音の発生を防止するという特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の弁における流体の流動状況の説明図、第
２図は従来技術による例、第３図は本発明になる。高エ
ネルギー減衰装置の１実施例を示す縦断面図、第４図は
第３図中のＡ−Ａ断面拡大図、第５図は本発明になる高
エネルギー減衰装置を部分球形内弁型回転弁に適用し九
１実施例の縦断面図、第６図は第５図に示す実施例のＸ
方向からの側面図、第７図は第５図に示す実施例におい
て部分球形内弁が流路を開放状態にした場合の縦”断面
図である。 １・・・・・・弁本体　　　　２・・・・・・部分球形
内弁３・・・・・・流路制限円板　３ａ〜３ｂ・・・・
・・円板４・・・・・・抵抗体　　　　４ａ、４ｂ・・
・・・・抵抗体５・・・・・・孔　　　　　　６・・・
・・・中空筒状部７・・・・・・７ランク部　　８・・
・・・・導通孔９・・・・・・シートリング　１０・・
・シートリング球面加工面　　１１・・・・・・固定円
板　　１２・・・・・・シートリング内径指示線　１３
・・・・・・部分球形内弁位置指示線　　１４・・・・
・・間隙　　１５・・・・・・流体合流部　　５０・・
・・・・減圧用ケージ５１・・・・・・オリフィス孔部
　　５１ａ・・・・・・小径孔部Ａ・・・・・・部分球
形内弁直後の部分Ｂ・・・・・・部分Ａと部分Ｃとの間
の部分Ｃ・・・・・・流壁部に近い部分 Ｄ−Ｈ・・・・・・減衰装置小圧分域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端が行止シの中空筒状をなし、該中空筒状部分の側壁
   に、流体を中空筒状部分の中心に集め流体同士を衝突さ
   せ、該流体の持つエネルギーを減少させるための複数個
   の導通孔を有する抵抗体を設け、流体流路の入口と出口
   の間に流路と同方向で複数個の孔を有する複数個の流路
   制限円板の間に該抵抗体の中空筒状の行止９部分が上流
   側になるよう挟着することによシ、１段又は多段減圧機
   構を持つ仁とを特徴とする高エネルギー減衰装置。