JPS58683A - 同軸軸流用の急閉塞遮断弁 - 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】 本発明性圧縮性流体用急閉鎖ストップバルブに係り、特
に、 一圧力ＰＧの圧縮性流体の人口と、座を備えた圧縮流体
の出口とを有する固定された本体と、−前記の固定本体
に結合された固定部分と、−前記の固定部分との接触を
維持しつつ前記の座の軸に８つて摺動し、閉本位・置で
前記の座に封止的に当接し流体の流出を完全に防止する
可動部分と、 一閉鎖又は開放方向での可動部分の移動を制御し、前記
の可動部分を前記の座に常に当接させようとする力を前
記可動部分に作用させろ手段とからなる圧縮性流体用急
閉鎖ストップノ（ルブに係る。

ン弐発動機中で用いられる公知の急閉鎖）（ルブにおい
ては、可動部分と共働する固定部分は本体の外（ｆｌｌ
ｌＫ配置されており、固定部分の内Ｓ會摺動する可動部
分はパワーサーボモータによシ操作されるが、このよう
なバルブはかさばる。

また、米国特許第３８８７６２２号には、非圧縮性流体
の逢めの、緩閉鎖バルブが記載されており、可動部分が
本体の内部に配置され、流体の圧力がゆつ〈シとかかる
空洞ｔ−固定部分と共に構成している。

本発明のバルブは、公知の急閉鎖バルブの欠点を是正し
得る。即ち、本発明のバルブは可動部分の運動を制御す
べく機能する手段が、空洞内部をきわめて敏速に流体と
等しい圧力ｐｏにし得る第一の手段と、空洞内部を圧力
ＰＯよシも低い圧力Ｐ２にし得る第二の手段とを含み、
この圧力Ｐ２は、可動部分が閉鎖位ｒｔＶＣ，あるとき
に座からの引離しを可能にする九め充分に小さく選択さ
れていることを特徴とする。

固定部分は本体内部にめり、圧縮性流体中に位置してい
るから、バルブが小型化され得る。

また、このバルブはその閉鎖のために圧縮性流体のエネ
ルギーを利用しているから、パワーサーボモータを必要
としない。

本発明のとくに簡単な具体例によれば、前記の第−及び
第二の手段は、一方では空洞の固定部分の壁に穿設され
たオリフィスを、他方ではこの空洞に圧力Ｐ２をかける
ために空洞のオリフィスに着脱自在に接続し得る管路を
含む。

固定部分と可動部分との閣の封止性に維持する問題を単
純化することを可能ならしめゐ変形例によれば、前記の
第一の手段と第二の手段とは空洞の固定部分の壁に設け
られたオリフィスを含み、このオリフィスと第１の補助
弁との間に固定され次結合手段が空洞の内部を圧力ＰＯ
の空間と連通させるぺ〈働き、前記の第二の手段は空洞
の固定部分の壁に穿設され九オリアイスと、このオリフ
ィス及び第２の補助弁を結合する手段と會含み、この第
２の補助弁は圧力Ｐ２の空間と空洞内部とを連通させる
。

前記の変形例の改良によれば、空洞内部を圧力ＰＯの空
間と連通させる第１の補助弁は、可動ヘッドによって塞
ぐことができる圧力ＰＧの流体入口を含んでおり、前記
可動ヘッドは、それが閉じられているときに流体り入晶
鎖を確実におこなう半球形状部分と、第１の補助弁の開
き行程中に前記入口内に移行して前記入口での流体の流
量を増加せしめる絞り部分と、補助弁が完全に開いてい
るときに前記入口内に位置し前記入口での流体の流量を
減少せしめるフレア部分とを含む。

本発明の改良によれば、流体の人口と出自は同軸であり
、このことが弁のへラドロス（ｐｅｒｔｓｓ　ｄｅ↓ ｃｈａｒｇ＠）減少させる。さらに、固定部分と可動部
分から成るデバイスの外壁は流線形状金なし、このこと
が同じくヘッドロスを減少させる。

本発明のとくに簡単な具体例によれば、可動部分をその
座に押当てるように働く力の少くとも一部は、空洞内に
装荷され、その一端が固定部分を押圧し、他端が可！ｌ
Ｅ！Ｉｓ分を押圧するバネによって得られる。

本発明の他の改良によれば、空洞は２つの室を含み、第
一の室は可動部分内に位置し、第二の室は空洞のオリス
イスを含み、これら２つの室は可ＩＩＪＪ部分が開放位
置にあるときは固定部分の部材によって互いに遮断され
てお砂、可動部分が摺動する際に開放位置と閉鎖位置と
の間の位置で解放さにより閉鎖行程の最終段階で制動さ
れる。つまり、光填行程中に空洞の容積の急激な増加が
生じ、これが空洞の内圧を瞬間的に下げ、可動部分の閉
鎖効果を一時的に減少させるか、消失させるか又は逆転
させることになる。

本発明の他の改良によれば、可動部分の軸はその先端に
、弁の内部本体の底部と一体的なシリンダと共に行程終
端のダシュポットを形成するピストンを備えている。

添付図面に示した特定の非限定具体例に基き本発明をよ
り詳細に以下に説明する。

第１図に示すバルブは本体１と同軸の人口２及び出口３
を有する本体１を含む。入口２には流入側管路４が接続
されており、出口３には流出ｌＩｌ管路５が接続されて
いる。これら両側の管路は本体１と同軸である。

バルブはさらに本体ｌの内側に配置され、数個のリプ７
により本体ｌと結合された固定部分６をも言む。

固定部分６は本体ｌと同軸で直径Ｄ２のシリンダ８と直
径Ｄ１のシリンダ９とを含み、シリンダ９はシリンダ８
を包囲している。

これら２つの７リンダ８及び９はリング形状の底部１Ｇ
により互いに連結される。

バルブはまたその側壁により封止用薄膜を内装したシリ
ンダ１４３規定する弁１３を支持す゛る案内軸１２を含
む。

軸１２はシリンダ８内を摺動し、シリンダ１４はシリン
ダ会の外周に宿って摺動する。

固定部分６と可動部分１１とから成るデバイスはシリン
ダ８及び９と、固定部分６の底部ｌＯと弁１３の内壁と
によって規定された内部空洞１５を形成する。この空洞
１！Ｉはシリンダ９内に穿設されたオリフィス２７によ
り固定部分の外部と連通ずる。

リング形状をなす内部リプ１６は弁１３の壁と一体をな
し、空洞１５を２つの室１７及び１８に分割する。

開放位置では、シリンダ８はリプ１６と共働し、室１７
を室１８から分離する。

室１７内にはｌ乃至数本のバネ１９が装着され、そ１の
一熾は底部１０を押圧し、他端はリプ１６を押圧す為。

閉鎖位置では（ｌＩＸ２図参照）弁１３は出口３に固着
され±直径Ｄ３の座２０に当接する。

固定部分６は弁１３に対向する面上に流線形状のキャッ
プ２１を含み、これに開口２２が穿設されている。

可動の管路２３は空洞１５を圧力Ｐ２の空間と連通させ
る。

この管路２３はサーボモータのピストン２４により駆動
される。ピストン２４の一ヒ方に位＋ｆｔｔ、する空間
２５内に加圧流体が、噴射され、管路２３を空洞１５の
オリフィス２７に押し付ける。この流体圧力が消失する
と、ピストン２４の下側に装着されたバネ２６によ多管
路２３はオリフィス２７から遠ざかる。管路２３に沿っ
て配置された大気圧金下廻わる圧力の吸出管２８は圧縮
性流体が外部に漏れるのを防ぐ。

圧力Ｐ２はバルブ本体１０人口の流体たとえば蒸気の圧
力ＰＯよりも明らかに低く１４ｙされている。

可動部分１１の開放位置では、管路２３は人口２７に押
し轟てられ、したがって空洞ｔｉの内側は圧力Ｐ！とな
る。

弁１３は１乃至数本のバネ１９の力ｆ、と、弁１３に滑
った流体の通過による力ｆ、とを受ける。力ｆ。

及びｆ、は双方共弁１３をその座２０に向って移動させ
るべく作用する。

逆の方向では外径ＤＩ及び内径Ｄ３の仮想リング上に圧
力差ＰＯ−Ｐ２が作用する。合力Ｆは弁１３をその座２
１の方へ押し付けようとする力ｆ。

及び１ｆｔ明らかに上廻わる。

空間２ｓにおいて流体の圧力が消失するとき、管路２３
は入口２７から後退し、圧力ＰＯの流体が空洞ｌｓ内に
流れ込む。最初、リプ１６による空洞Ｉｓの２室への分
割を考慮せずに説明すると、空洞ＩＳの内圧は多少とも
急速にＰ！からＰＯに変り、流体の圧力と空洞の内圧と
の閣の差圧は減少化する傾向を示し、その結果、力ｆ、
及びｆ！の作用で弁１３はその座２０に向かって押し付
けられる。締切りカｆ、は弁の行程の変化にしたがって
その相当量だけ増加することに注目しなければならない
。

行程終端附近では、弁１３の下流側圧力ＰＩは著しく低
下し、これによって弁１３に沼う流体通過による締切り
力ｆ、が増加する。実験的測定によれば、行程終−〇に
おける力ｆ、は行程当初時の５倍も大きいことが明らか
にされている。

このため、機械的耐久性の見地からは行程終端において
弁１３を制動することが有利であって、これはリプ１６
により可能となる。実際このリプは開放位置においてシ
リンダ８を包囲し、この場合のリプとシリンダとの間に
極めて狭いスペースが存在しており、その結果室１８と
室１７とは同じ圧力Ｐ２となる。

管路！３が外されると、圧力ｐｏの流体がオリフィス２
７を通って室１７内に流れ込む。したがって力ｆ、及び
ｆ！の作用を受けて弁１３はその座２゜の方向に動きは
じめる。ある程度行程が進んだ後、リプ１６はシリンダ
８から外れ、室１８を室１７と突発的に通じさせる。

その結果空洞１５内に瞬間的な圧力の低下が生じ１そし
て締切りを誘導する力は減小し、消失もしくは逆方向に
作用しさえする。

コレハ室１７及び１８Ｃ）容積を適正な比率に選択する
ことによって、ｔ＋ダンパが作用し始める行程の比率を
選択することによって得ることができるものである。

圧力ＰＯのかかった流体はオリフィス２７から央に流入
し続け、これが経時的に緩衝効果を減じる。

このようＫして、弁１３の締切シに際して時間の関数と
しての加速値を、弁１３と座２ｏとの接触部位における
変形をおそれることなく、必要な時間内での締切りを実
行するような方法で適切に制御することは可能である。

閉鎖位置にある弁１３（第２図）を開放位置に設定した
い場合、流体圧力を空間２５に送ると管路２３がオリフ
ィス２７に押当たり、空洞１５内の圧力ＰＶｉＰＯから
Ｐ２に変る。そこで外径Ｄ１及び内径Ｄ３の仮想リング
上に圧力差ＰＯ−Ｐが適用される。この差圧による力が
ばねによる力ｆ。

が直１１Ｄ３の仮想リング上に加わる圧力ｐ−ｐｉ（Ｐ
ｉは一般にＰ２よｌ小さいか又は等しい）につりあうと
きに（軸１１の先端に適用される圧力ＰＯによる力を無
視して）、弁１３は座２０から噛れ、弁１３の下流側圧
力が増加し、他方では空洞１５の圧力ＰはＰ２まで減少
し、弁１３はその開放位置に戻り、シリンダ１４はシリ
ンダ９の肩に当接し、軸１１の胴長部がシリンダ８附近
に近づく。

圧力Ｐ２は、弁１３を弁２０から引離し得るよ（） うに充分小さくするがよい。

一方では入口２及び出口３の同軸配置により、他方では
本体１の内壁形状と、一体に動く可動部分く。

１１と固定部分６から成るデバイスの外壁が流線形状を
有していることにより、バルブが開放位置にあるときの
へラドロス祉きわめて減少される。

実際流束方向の１抄はなく、流体通過断面内の断絶本存
在しない。

第３図に示した本発明の他の具体例のパルプは、空洞１
Ｂに圧力ｐｏｐたはＰ２を加える手段と、行程終端にお
ける可動部分の制動手段を除いて、先行する具体例に示
したものと同じエレメントを含んでいる。

空洞１ｓは、固定部分６の壁に穿設された第１オリフイ
ス２７を含んでおり、オリフィス２７はリプ７と本体１
の外側に配置された補助弁３０を有した本体ｌとに穿設
された管路２９に接続されている。この補助弁３０は入
口２の上流側又は下流側で圧力ＰＯの流体を取入れる管
路３１に接続されている。

空洞１５は固定部分６の壁に穿設された第２オリフイス
３２を含んでおり、オリフィス３２はリプ７と、本体ｌ
の外側に配置された補助弁３４を有した本体１とに穿設
され念管路３３に接続されている。この補助弁３４は圧
力Ｐ２の管路と結合される。小断面の管路３Ｓは補助弁
３４の人口と出口との間に分岐される。

補助弁３０は、可動ヘッド３７によって締切り可能な圧
力ＰＯの流体流入口３６を含んでおり、前記可動ヘッド
３７はそれが閉じているときに、入口３６のいわゆる締
切りを確実におこなう半球状部分３８と、補助弁３０の
開いている間に前記入口３６内での流体の流量増加を可
能にするべく前記入口３６内に移行する絞り部分３９と
、補助弁３０が完全に開いているときに前記の入口３６
内にあシ、前記人口３６内への流体の流量を減少させる
友めのフレア部分４ｏとを含む。

従って、弁３０が開くと、弁３４が閉じ、ヘッド３７の
半球状部分３８は入口３６から離れ、そして絞り部分３
９は入口３６内に移行し、それと入口３６の外周との間
に大リング形状の開口を画成し、その結果圧力ｐｏの多
量の流体が空洞１５内に導入される。

弁３０が開いているとき、ヘッド３γのフレア部分４０
は入口内にあり、厚みの薄いリング形状の開口を−成し
、その結果人口３６内を滅された流量で流体が通過する
。このようにして弁３０の開いているときには極めて急
速に移動する弁１３の速度は、弁３０が完全に開いてい
るときは行程の終端で鈍化する。それにもかかわらず弁
の締切り時間は極めて短かく維持され得る。

弁３０を閉じるとヘッド３７の半球形状部分３８は入口
３６に当接し、弁３４を開くと弁１３が開く。弁１ｍが
開くと弁３４が閉じ、流体の流出量の少い管路３５は空
洞を圧力Ｐ２に維持するのに充分となる。

第３図に示された弁は締切りの最終端で可動部分１１の
制動を実行する別の手段４１を備えている。この手段４
１は軸１２のねじが切られ＋ａ長部上に螺合したナツト
４３によって固定されており、ピストン４４を形成する
円形リング４２を含んでいる。この可動りング４２は、
弁の内部本体の底部１０と−゛体の固定円形シリンダ４
５内を一定のコースで移動する。

打揚のどの位置から固定シリンダ４５内で可動１゛ング
４８１を移動させ始めるか、また可動リング４２と固定
シリンダ４！ｉの間の遊隙をどの程度と可動リング４２
と固定シリンダ４５との間に封入され良流体クッション
の圧縮によって前記の如き緩衝効果が生じる念め、弁座
と接触するときの弁の速度を許容最下限度まで減少させ
るのに必要な対抗力を誘発することが可能である。

第３図の具体例では、単一の制動手段もしくはリプ１６
の存在によって得られる、すでに説明したダンピング効
果と共同する制動手段４１を用いることも可能である。

組み立ての観点からすれば、内部本体の中ヤツプ２１は
リング４２の取付けを可能ならしめるため、底部１０に
嵌合されなければならない。

この処置はキャップ２１の焼きばめによる接合か、固定
ネジを用いた機械ばめかによって行うことができよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバルブの開放位置をあられす説明
図、第２図は第１図に示され九バルブの閉鎖位置をあら
れす説明図、第３図は本発明のパルプの変形具体例の説
明図である。 １・・・固定本体、２・・・入口、３・・・出口、４・
・・流入Ｉ＠管路、ト・・流出側管路、６・・・固定部
分、７・・・リプ、８．ト・・シリンダ、１２・・・案
内軸、１３・・・弁、１９．２６・・・バネ、２３・・
・管路、２４・・・ピストン、２８・・・吸出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）−圧力ＰＯの流体の入口と座を備えた流体の出口
   とを有し九固定本体と、 □固定本体に結合された固定部分と、 □前記の固定部分との接触を維持しつつ前記の座の軸に
   沿って摺動し、閉鎖位置で前記の座に封止的に当接し、
   流体の流出を完全に防止する可動部分と、 □閉鎖又は開放方向での可動部分の移動を制御し、前記
   の可動部分を前記の座に常に当接させようとする力を前
   記可動部分に作用させる手段とからなシ、 前記の固定部分が本イ本内部に配置されて加圧流体中に
   位置しておシ、この固定部分は前記の可動部分と共に空
   洞を形成しておシ、更に１可動部分の運動を制御すべく
   機能する手段が、空洞内部をきわめて敏速に流体と等し
   い圧力ＰＯＫし得る第一の手段と、空洞内部を圧力ＰＯ
   よりも低い圧力Ｐ２にし得る第二の手段とを含み、この
   圧力Ｐ２は、閉鎖位置にある可動部分の前記座からの引
   離しを可能にすべく充分に小さい値に選択されて−るこ
   とを特徴とすゐ圧縮性流体用の急閉鎖ストップパルプ。 （２）前記の第−及び第二の手段が、一方では空洞の固
   定部分の一壁に穿設されたオリアイスを、他方ではこの
   空洞に圧力Ｐ２をかけるために空洞のオリフィスと着脱
   自在に接続し得ゐ管路を含むことを特徴とする４１１ｉ
   ＦＦ請求の範囲第１項に記載のストップパルプ。 （３）前記の第一の手段が空洞の固定部分の壁に設けら
   れたオリフィスを含み、このオリフィスと第１の補助弁
   との間の固定結合手段線空洞の内部を圧力ＰＯの空間と
   連通せしむべく機能してｊｉＰり、更に、前記の第二の
   手段は空洞の固定部分の壁に穿設され九オリフィスと、
   このオリフィスと第２の補助弁とをつなぐ手段とを含み
   、この第２の補助弁は空洞内部と圧力Ｐ２の空間とを連
   通せしむべく機能することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のストップバルブ。 （４）吐出量の小さい管路が第２の補助弁の入口と出口
   との間で分岐されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載のストップパルプ。 （６）　　空洞内部を圧力ｐｏの空間と連通せしめる第
   １の補助弁は可動ヘッドによシ閉塞可能な圧力ＰＯの流
   体の入口を含んでおり、前記可動ヘッドは、前記補助弁
   が閉じているときに流体の入口のいわゆる締切りを確保
   する半球形状部分と、補助弁の開き行程中に前記入口内
   に移行して前記入口での流体の流量を増加せしめる絞り
   部分と、補助弁が完全に開いているときに前記せしめる
   フレア部分とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項又は第３項に記載のストップバルブ。 （６）流体の入口及び出口が同軸であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の
   ストップパルプ。 （７）固定部分と可動部分とから成るデバイスの外壁が
   沈着形状をなすことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第６項のいずれかに記載のストップバルブ。 （８）可動部分をその座に当接せしむべく作用する力の
   少くと本一部は、その一端が固定部分に当接し、他端が
   可動部分に当接するバネ機構によって得られることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに
   記載のストップパルプ。 （９）前記のバネ機構が空洞内に装着されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項に記載のストップバル
   ブ。 （ト）空洞が２つの室を含み、第一の室は可動部分内に
   位置し、第二の室は空洞のオリフィスを含み、これら２
   つの室は可動部分が開放位置にあるときは、固定部分の
   部材によって互いに遮断されてお９、可動部分が摺動す
   る際にｎ＃位↓ 置と閉鎖位置の閣の位置で解Ｉ放され開口により連通す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の
   いずれかに記載のストップバルブ。 αｐ　可動部分の軸はその先端にバルブの内部本体の底
   部と一体的なシリンダと共に行程終端のダンパを形成す
   るピスト／を備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第１０項のいずれかに記載のストップバル
   ブ。