JPS5930950B2 - 消音手段を有するロ−タリ−制御バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、消音手段を含むロータリー制御バルブに関す
る。

米国特許、３．４４３，７９３，３．５５８，１００、
及び３．６１２，１．０２には、従来のロータリー制御
バルブに比べて独特な利点を有するロータＩＪ−制御要
素を持ついくつかのバルブが記載されている。

しかし、これら特許のバルブには消音手段は含まれてい
ない。

消音手段を持つ制御バルブは、特許や技術文献で周知の
通りである。

たとえば、消音手段を有するバルブは、次の米国特許に
記載されている。

３．６６５，９６５ ３．８１３，０７９＆６９３，
６５９ ３．８８０，３９９３．７０４，７２６
３．９４１，３５０３．７２２，８５４ ３．９７８
，８９１ａ７７３，０８５ ３．９９０，４７５３．
７７６．２７８ しかし、周知のバルブは、バルブが全開位置にあるとき
でも、消音手段が常にバルブを通って流れる流体の流れ
の通路内にあるという共通の特性を持っている。

結果として、消音手段は常にバルブを通る流体の流れに
干渉する。

本発明によれば、容器を規定するケーシングを有するロ
ータリー制御バルブが提供されている。

ケーシングは、主軸と流体流路を通って容器と連結する
２つの離れた流路口とを持っている。

流れ制御部材は容器内に回転可能に配置している。

該部材は、軸方向ボアの形を決めており、それによって
実用の際には、ボアの両側の開口端は、制御部材が全開
位置にあるとき、ケーシングの流路口と合致し、又、制
御部材の壁は一般に部材のボアの両開口端から円周方向
に反対向きに延在する一対の細長いオリフィススロット
を持っている。

各スロットは収束する壁によって形を決められている。

制御部材は又、オリフィススロットの後端とボアの隣接
端との間にスロットのない閉鎖部分を持っている。

該閉鎖部分は、制御部材の流路閉鎖位置において流路口
を閉鎖する働らきをする。

本発明の改良は、該制御部材が、ボアの壁をとり囲む消
音チャンバを持っており、この消音チャンバ内に消音部
材が配置している点にある。

消音手段は、バルブの流路を通る流体の流れに消音効果
を及ぼす。

この効果は流路がオリフィススロットによって絞られた
場合にのみ現われる。

１つの実施例においては、消音手段は数多のボールを含
んでいる。

好適にはバルブは、夫々の間に消音チャンバを構成する
円管及び外管から成るスプールを持っている。

外管の壁は数多のスロットを持っている。円管の壁は、
好適には孔を持っておらず、又、スプールの管は偏心載
置されている。

消音チャンバ及びオリフィススロットは、ボールで満た
されている。

他の実施例においては、消音手段は、互い違いになって
旋回する複数の通路の流体流様式をリブの間に作り出す
ため、数多の角度を持って離れた径方向及び長手方向に
延在するリブを含んでいる。

好適には数多の孔は使用する際、該ボアと該消音チャン
バとの間に流体連絡を成す。

本発明のすべての実施例において、該流路を通しての流
体流は、流路がオリフィススロットによって絞られてい
るとき以外は何ら支障を受けない。

本発明の実施の仕方は、特定の実施例を図示する図面に
関連して記述される。

以下の記述において、図についての記述を容易にするた
め、同一部品を表示するのにはすべて同一番号を使用す
る。

類似の部品については、時々プライム符号ｒをつけた同
一の番号による表示を使用する。

第１〜９図において、低騒音のロータリー制御バルブを
一般に９で示す。

それは、夫々係合するフランジ１０ｃと１０ｄを有する
２つの半球部分１０ａと１０ｂから構成される中空のケ
ーシング１０を含んでいる。

ケーシング１０は、一般に球形の内容器１１の形を規定
しており、該内容器は、ケーシング１０の直径方向に反
対側の同軸に合致する円形の入口及び出口流路口４０−
４０と連絡している。

流路口４０−４０は、その間に長手方向の軸４０ｂを有
する流路４０ａを定めている。

ゴ般に１３で表示する流体流制御要素は、貫通する一定
面積のオリフィスを構成する軸線ボア１４ａを有する球
１４を含んでいる。

ボア１４ａは、長手方向中心軸線１４ｅ（第２図）を持
っている。

ボアの壁１４ｂは、数多の角度を持って離れた径方向に
延在する孔１４ｃを持っている。

外の円筒形チャンバは完全に壁１４ｂを取り巻いており
、径方向の孔１４ｃを通してボア１４ａと流体連絡して
いる。

制御部材のボア１４ａの断面積は、流路口４〇−４０の
各々の断面積に実質的に等しい。

球１４は、容器１１の内側に回転可能に裁置されており
、バルブの有効オリフィス面積を変える。

球１４がその全開位置に回転すると（第１図）、ボア１
４ａの両開口端は円形の流路口４０−４０と合致し、ボ
ア１４ａの長手軸線１４ｅ（第２図）は、バルブケーシ
ング１０を通る流路４０ａの軸線４０ｂと一致する。

球１４の本体内において、一対の一般に三角形のオリフ
ィススロット４４（第２図）がボア１４ａの両開口端か
ら一般に円周方向に且つ反対向きに延在している。

各オリフィススロット４４は、ボア１４ａの軸１４ｅに
対して鋭角で内方に傾斜し、且つ収束して後端４６（第
５図）を形成している一対の壁によって構成されている
。

後端４６の周辺及び後にある球１４の残りのスロットの
ついていない部分は、閉鎖部分４７（第９図）の形を定
めており、球１４が流路閉鎖位置にあるとき、流路口４
０−４０の内側の一対の一般的シール４７ａに対して密
封する。

球１４には、一対の反対向きに延在する同軸線の円柱形
トラニオン２２−２２ （第３図）があり、そのいずれ
かは回転棒であってもよい。

トラニオン２２−２２は、球１４の径方向反対の点にお
いて同軸線の開口１６−１６に適切に載置されており、
ケーシング１０の径方向反対の点において同軸線の管状
ボス１２−１２を通って球１４から外方に突き出してい
る。

トラニオン２２とボス１２の共有軸線は、球１４のため
の回転軸線１６ａを規定している。

軸線１６ａは、容器１１の主軸線１１ａと一致している
。

主軸線１１ａは、ボア１４ａの長手軸線１４ｅ（第２図
）に対して鋭角に配置している。

この鋭角は、又、流路軸線４０ｂ（第１図）と容器１１
の主軸線１１ａとのなす角に対応する。

平面展開図において（第５図）、各スロット４４は、細
長い一般的に三角形状をなしている。

一般に、両オリフィススロット４４の角度的長さは９０
°に等しいか、又はそれより犬であり得るこれらの角度
的長さは好適には約１８０°から約２７０°の範囲であ
る。

各スロット４４に対するそのような角度的長さは、全開
、金閉両位置の間で、２７０°以上までの角度を持って
、球１４が回転するのを許容する。

これは、球１４を通してバルブの有効オリフィス面積を
変えるための大きな範囲を提供する。

従って、バルブ９の流路４０ａを通る流体の流れを除徐
に且つ正確に絞ることが可能になる。

第１〜９図に示すバルブの実施例において、球の円筒形
チャンバ１４ｄと各オリフィススロット４４は、消音手
段で満たされている。

一つの実施例においては、そのような消音手段は適切な
径のボール４４ａ（第６図）であり、図示のような横ピ
ン４４ｅによってチャンバ１４ｄ内に保持されている。

バルブ９が第１図に示すように全開のとき、ボア１４ａ
は、流路４０ａから全流量が流れるのを許容する。

流体は、チャンバ１４ｄ（第１図）とスロット４４に孔
１４ｃを通って満たされ、且つ圧力をかける。

ボア１４ａは、各日４０−４０と同一の断面積を持って
いるので、ボア１４ａを通る流体流の圧力降下は無視で
き、従って、バルブ９を通って流れる流体からは、感知
する程の騒音は発生しない。

このようにして、絞りのない全開位置においてバルブ９
は、その中を流れる流体の圧力降下を実際上越さない。

これは、本発明の大きな一つの利点である。

バルブの全閉位置に８いて（第９図）、球の閉鎖部分４
７は、流路口４０−４０をおおい、球１４の本体を通過
する流れは起らない。

全開と、全閉との間のバルブ１１の部分開放位置におい
ては、流路口４ Ｌｌ−４０（第３図）に開いたオリフ
ィススロット４４の部分を通して少なくとも部分的な流
れが生ずる。

第４図に示すような球のある位置において、流体は一部
ボア１４ａを通して、又一部オリフイススロット４４の
開放部分を通して流れる。

更に、バルブの一部開放位置において、チャンバ１４ｄ
とオリフィススロット４４内の消音ボール４４ａ（第３
図）は、その間を流れる流体を直流ではなく、旋回する
多通路流にする。

従って、流体は入口４０から関連のオリフィススロット
４４へ流れ、そして、そこからチャンバ１４ｄへと流れ
る。

流体の一部は多孔１４ｃを通って流れ、一方、残りの流
体はチャンバ１４ｄを通って流れる。

両方の流体は合体して、直径方向反対の出口４０に面す
る直径方向反対のスロット４４から出てゆく。

流体の通路は矢印によって図示しである。従って、ボー
ル４４ａと多孔１４ｃとは球の絞り部分において高い圧
力降下を発生し、それによって、他の場合には、球１４
が絞りの部分開放位置へ回転するときにバルブから発生
する騒音を削減する。

ボール４４ａは球状（第１図）であってよい。

非球状ボール４４’ａ（第８図）を使うこともできる。

第１０及び１１図に示す制御バルブ９ａの実施例におい
て、チャンバ１４ｄの容積は、いくつかの角度を持って
はなれた径方向及び長手方向に延在するリブ６０によっ
て分割されており、各々は】つ又はそれ以上の個数の開
口６１をその中に持っている。

この実施例も第１図に示す実施例と大筋において類似し
ている。

開口６１は、矢印６３で示すようにリブ６０の間で、遠
回りでない旋回する流体流様式を作り出すように互い違
いになっている。

第１０図、１１図には示されていないけれども、オリフ
ィススロット４４も又、ボール４４ａで満たされており
、付加的な消音効果が得られる。

他の主要な点においてはすべて第１０図、１１図に示す
実施例のバルブは、第１図のものと同様である。

第１２〜１３図に示す制御バルブ９ｂの実施例に友いて
、ボア１４ａの壁１４ｂは中実で孔は明いていない。

若しそうでなければ、その構造は第１０〜１１図に示す
バルブの実施例と同様になってしまう。

第１２〜１３図の実施例のバルブにおいて、オリフィス
スロット４４が口４０−４０と反対向きにあるとき、矢
印６４と６５に示すように、流体はリブ６０の開口６１
の間だけチャンバ１４ｄを通って、１つのオリフィスス
ロット４４から、径方向反対のオリフィススロット４４
へ流レル。

従って、リブの開口６１を適切に並列させて、球１４の
本体にリブを設けたバルブ実施例９ａと９ｂにおいて、
遠回りでない流体流様式が作り出される。

その流れは、隣接する対をなすリブ同志の間に形成され
る第１のチャンバ６０ａから、第２のその様なチャンバ
６０ｂへ、そして第２のそのようなチャンバから他のそ
のようなチャンバ等等へと行なわれる。

流体は一山のリブ６０を通って、遠回りでなく、軸線方
向に回旋する通路内を円周方向へ流れる。

第１４〜１６図は、制御要素１３を構成する好適な方式
を示す。

球１４の中に、その長手軸線が、球１４の直径き一致す
る軸線方向ボア１０を明ける。

一対の環状端部フランジ７４−７４を持つ中空の管７５
でスプール７２を形成する。

管７５の壁にボア７３をつくり、且つたくさんの孔１４
ｃをつくる。

フランジ７４の外側直径は、スプール７２をボア７０へ
強制挿入したとき、きっちり適合するように、ボア７０
の内径よりもわずかに大きくなっている。

その後、フランジ７４の外側の表面は、球１４の形に削
られ、その結果フランジは、容器１１内で（第１図）回
転する球に支障を及ぼさない。

管７５の外側円筒壁とボア７０の円筒壁はそれらの間に
望ましいチャンバ１４ｄを形成し、その中に前述のよう
な消音手段（ボール４４ａ又はリブ６０）が設置される
。

第１０〜１１図、１２〜１３図にも夫々示すようなバル
ブの実施例９ａと９ｂに対して、リブ６０は、管γ５の
外側円筒壁に鋳込み又は溶接される。

スプール７２又はボール４４の上のリブ６０のような消
音手段は、流体をチャンバ内で回旋流体流様式をもつい
くつかの通路へ流す。

流体は又、ボア１４ａとチャンバ１４ｄとの間で多孔１
４ｃを通って流れる。

結果として、流体の流れは不連続な噴流になる。

消音手段と多孔１４ｃは、流体の流れに対して又流れが
バルブの制御部材１３によって絞られるとき消音効果を
及ぼす。

第１７〜１９図に示す制御バルブ９ｃの実施例において
、中空のスプール７２’が、自身の間にチャンバ８３を
形成する一対の偏心して離れているチューブ８１．８２
を使って構成されている。

チャンバ８３の中は、チューバ８１と８２の間の偏心度
により、最小値から最大値まで徐々に増加する。

スプール７２’は、軸方向ボア１４ａを持っている。

外側チューブ８２の壁は、その中を延在するたくさんの
適切な配置のスロット８４（第１９図）を持っている。

スロット８４は、好適には細長く、狭く、長手方向に延
在し、角度は互いにずれている。

内側チューブ８１は、多孔になし得るが、９ｃのバルブ
実施例においては中実になっている。

チューブ８１と８２とは、内方及び軸線方向に延在する
異なる厚さの肩７４ｂ、７４ｃを有する端部フランジ７
４ａによって、互いに偏心して離れた関係に保持されて
いる。

フランジ７４ａは、その内部に軸線方向穴７４ｄを持っ
ている。

球１４の構造は、第１４〜１６図との関連において記述
したものと同様になっている。

まず球１４の直径と一致する軸をもつ軸方向ボア７０が
明けられている。

フランジ７４ａの外直径は、スプール７２’がボア７０
に強制的に挿入されたとき、かたく適合するようにボア
７０の内径よりもやメ大きくなっている。

その後、フランジ７４ａの外面は、球１４の形に合わせ
て削りとられ、その結果、これらフランジは、容器１１
（第１図）内での球の回転を何ら妨げない。

スプール７２’の外チューブ８２とボア７０の円筒形壁
は、その機能については前述したチャンバ１４ｄ’を規
定している。

チャンバ８３には、可変直径のボール４４ａ’が満たさ
れており、それらはチューブ８ｌ−８２（第１７図）の
向かい合う円筒壁によってその中に保持されている。

ロータリー制御バルブ９ｃの実施例において、制御要素
１３がその半開位置にあり、ボア１４ａのどの部分も入
口及び出口４０−４０に向かい合つていず、たジオリフ
イススロット４４だけが口４０−４０に向かい合ってい
るとき、流体は、入口４０から向かい合ったオリフィス
スロット４４により、それからチャンバ１４ｄ’へ入る
。

チャンバ１４ｄ’から流体は、スロット８４を通って、
チャンバ８３へ流れる。

ボール４４ａ’は、チャンバ８３を通って流れる流体を
直流ではなく、旋回する多通路様式に変える。

流体の一部は、チャンバ８３から直径方向反対向きのス
ロット４４を通って流れ出す。

このスロット４４から流体は、直径方向反対の出口４０
へ流れ込む。

チャンバ８３からの流体の一部は、又小さな穴７４ｄを
通って流れ出す。

第１７図に示すような全閉位置において、球１４は従来
のシール４０ｇによって、入口、出口４０−４０から密
封されている。

このようにして、ボール４４ ａ’と穴７４ｄは、他の
場合には球１４が回転して絞りの半開位置にあるとき、
バルブから発生する騒音を大巾に減少する。

スプール７２’の２つのチューブ８１．８２が偏心載置
され、第１７図に示すような位置にあるとき、バルブか
らの騒音の減少は、チューブが同心載置されている場合
（図示なし）よりも大きい。

ここでも、ロータリーバルブの前記の実施例におけると
同様に、消音手段は、制御要素１３が全開位置にあると
き、それを通って流れる流体の自由な流れを何ら妨げな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にも吉ずく消音手段を採用し
た流れ制御用球状要素であって、その球が、バルブの全
開位置において示された軸線方向の円筒形ボアー七一対
の螺線形の収束する絞りオリフィススロットをもってい
る球状要素を有するロータリー制御バルブの垂直断面図
。 第２図は、第１図に示す球状制御要素の透視図。 第３図は、第１図と同様の図であるが、しかし、球状制
御要素が絞りの半開位置にあり、制御要素の絞りスロッ
トが、バルブの対応する入口、出口に面している様を示
す図。 第４図は、制御要素が丁度閉鎖し始める位置にある、第
１図に示すバルブの端面図。 第５図は、制御要素内のボアの開放端とそれと連携し、
且つそれから延在するスロットを示す平面図。 第６図は、（１）制御要素内の軸線方向ボアの壁にある
多孔、（２）軸線方向ボアの壁を取り囲む消音チャンバ
、（３）連携する絞りオリフィススロットの部分を示す
拡大断面詳細図で、チャンバとスロットには、球状のボ
ールが満たされており、それらは横ピンによってその中
に保持されていも第７図は、第６図の７〜７線における
断面図。 第８図は、第６図に示す実施例において、チャンバとオ
リフィススロットを満たすのに使うボールの別形を示す
図。 第９図は、全閉位置にある球状制御要素を示す、バルブ
の垂直、部分断面図。 第１０図は、ボールの代わりに消音リブを採用した球状
制御要素の別の実施例の垂直断面図で、バルブは全開位
置で示されており、又軸線方向ボアの壁には多孔がつい
ており、ボアが周囲の消音チャンバと連絡するのを許容
している。 第１１図は、第１０図と類似であるが、球状要素がまさ
に閉鎖しようとしている位置にある様を示す図で、リブ
は透視図で示しである。 第１２図は、第１０図に示すバルブを改良したもので、
球状要素が半開位置にある様を示す図。 要素の軸線方向ボアの壁には、多孔はついていない。 第１３図は、第１２図の１３〜１３線における断面図。 第１４〜１６図は、消音手段として使う球状要素を製作
する方法の図解で、第１４図は、消音スプ一ルを受は入
れる前の球状要素の図。 第１５図は、そのような多孔消音スプールの実施例を示
す図。 第１６図は、消音スプールが、球状制御要素のボアの中
へ強制的に挿入されたあとの形を示す図である。 第１７図は、バルブの別の実施例を示す垂直断面図で、
全閉位置を示し、又、消音スプールは、ボールで満たさ
れたチャンバを規定し、又チャンバは、一対の偏心環状
スリーブの間に形成されている様を示し、第１８図は、
第１７図の１８−１８線における球状制御要素の透視図
。 第１９図は、第１７図の１９−１９線における球状制御
要素の別の透視図である。 〔主要部分の符号の説明〕、９，９ａ、９ｂｔ９ｃ・・
・・・・ロータリー制御バルブ、１０・・・・・・ケー
シング、１１・・・・・・容器、４０ａ・・・・・・流
体流路、１１ａ・・・・・・主軸線、４０−４０・・・
・・・流路口、１３・・・・・・流れ制御部材、１４・
・・・・・本体、１４ａ・・・・・・軸線ボア開口、１
４ｂ・・・・・・ボアの壁、４４・・・・・・オリフィ
ススロット、４５・・・・・・収束壁、４７・・・・・
・閉鎖部分、４６・・・・・・後端、４０ａ、６０・・
・・・・消音手段、１４ｄ・・・・・・消音チャンバ、
４０ａ・・・・・・流路、４４ａ・・・・・・ボール、
７２’・・・・・・スプール、８１・・・・・・内管、
８２・・・・・・外管、８４・・・・・・スロット、６
０・・・・・・リブ、１４ｃ・・・・・・（多）孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に容器を規定し、流体流路を通して該容器を連
   絡する離れた流路口、及び主軸線を有するケーシング１
   ０と、該容器内に回転可能に配置した流れ制御部材であ
   って、該容器に適合するような形に作られた本体で、該
   本体の外側の壁によって軸線方向ボアの口１４ａを規定
   し、使う場合、制御部材が全開位置にあるとき、ボアの
   両端が該流路口と合致する本体を有する流れ制御部材と
   を含ムロータリー制御バルブであって、該本体の壁は、
   一般に該ボアの壁の両側の開口端から本体の円周方向に
   延在する一対の細長いオリフィススロットを持っており
   、該スロットの夫々は収束する壁によって規定され、該
   本体は該オリフィススロットの後端と、該ボアの隣接端
   との間にスロットのない閉鎖部分を持っており、該閉鎖
   部分は該制御部材の流路閉鎖位置において該流路口を閉
   鎖するように作用するものであり、又、該本体は該ボア
   の壁を取り巻く消音チャンバを有し、この消音チャンバ
   の中に消音手段が収められていることを特徴とするロー
   タリー制御バルブ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のバルブであって、該消
   音手段は、流路がオリフィススロットによって絞られた
   とき、該流路を流れる流体に対して消音効果を生み出す
   ことを特徴とするバルブ。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項記載のバルブであ
   って、該消音手段は、数多のボール（球）４４ａを含ん
   でいることを特徴とするバルブ。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のバルブであって、該流
   水制御部材は、内管８１と外管８２とを有するスプール
   ７２を持っており、肢管は、それらの間に該消音チャン
   バ１４ｄを形成し、又、該外管８２の壁は、数多のスロ
   ット８４を持っていることを特徴とするバルブ。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のバルブであって、肢管
   ８１．８２は偏心載置されており、又、該消音手段は、
   異なる直径のボールであることを特徴とするバルブ。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のバルブであって、該ボ
   ール４４ａが、該消音チャンバ、及び該オリフィススロ
   ット４４を満たしていることを特徴とするバルブ。 ７ 特許請求の範囲第１項記載のバルブであって、該消
   音手段は、いくつかの角度を持って離れた径方向、及び
   長手方向に延在するリブ６０を含んでいることを特徴と
   するバルブ。 ８ 特許請求の範囲第７項記載のバルブであって、該リ
   ブは、互い違いに配置したリブを通しての回旋状の多通
   路流路様式を設定する開口を有していることを特徴とす
   るバルブ。 ９ 特許請求の範囲第１項から第８項のいずれか一つに
   記載のバルブであって、該消音チャンバは、たくさんの
   孔を持っており、使用する際にはこの穴が該ボアと該消
   音チャンバとの間の流体連絡をすることを特徴とするバ
   ルブ。 １０特許請求の範囲第１項から第９項のいずれか一つに
   記載のバルブであって、該流路を通る流体の流れは、流
   路が全開の位置にあるときには、何ら支障を受けないこ
   とを特徴とするバルブ。