JPS604397B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧流体の制御に関し、特に流体の流動管路
における圧力降下を得るため使用される弁に関する。

当技術においては、膨張する圧力下の流体が制御弁内に
オリフィスを流過する時所要の圧力降下と共に不快な騒
音が生じること、およびオリフィスを流遇する流体流量
の変動が騒音の生成に著しい影響を有することが公知で
ある。

試みられた解決方法には、流体をオリフィスを流遇する
その流量において再分割し拘束するための種々の装置が
含まれている。低騒音補助装置と呼ばれるこのような装
置は、何時も予期したようには作用せず、従って、絶縁
部、固定抵抗要素、拡散要素、消音要素、およびある場
合には封包要素等の如き外部の仕様変更を含む構成につ
いての論議が必要とされてきた。低騒音補正装置を備え
た弁のコストに加えて、このような仕様変更は経済的な
観点から実施不可能である。更に、入手可能な低騒音補
正装置は、与えられた装置に対して弁の寸法を大きくす
ることを必要とするのが通常であった。外部の仕様変更
は明らかに設計の立場では考えられない余分な空間を必
要とすることになる。本発明は上記およびその他の制約
を軽減し、かつ騒音レベルを大きく低減する弁装置を提
供することを目的とする。

本発明の弁装置は、構成要素として、流路と該流路内の
座部と該座部に関して接近離反方向に運動可能なプラグ
を画成する構造部を含む弁装置において、前記要素の少
なくとも１つに同調された旨穴を設け、該旨穴は前記流
路内の所要の流動方向からある角度で傾斜して配置され
ることを特徴とする。

本発明の各自的および長所については、図面に関して以
下の記述を照合すれば明らかになろう。

本発明の改良点は、貫流路１２が設けられた胴部１０を
有するテスト弁において示されている。流路１２が方向
を変える胸部１０の場所には座りング１６を収受するブ
リッジ１４が存在する。座１６は、貫流路１２を流れる
流体が遮断されるべき時プラグ１８のテーパ状端部を収
受するような形状を呈している。プラグ１８はステム２
０の一端部に位置し、このステムは腕部１０からボンネ
ット２２を貫通して延在している。ボンネット２２はボ
ンネットのフランジ２４および頭付きねじ２６により所
定位暦に保持されている。座保持ケージ２８はボンネッ
ト２２を坐りング１６の間に鉄合されている。貫流路１
２の入口および出口織部には、胴部１０が他のフランジ
または管路内の諸要素に対して取付けられるためのフラ
ンジ３０，３２を有する。フランジ３０，３２に隣接し
て、流路１２は内側のスリーブ３６が鉄合された直線部
を有する。

各スリーブ３６は、その内表面に楕円形状の閉口を提供
する複数個のある角度で配置された丸穴３８を有する。
図示の如く、穴３８は下流側を向き、即ち流路１２を通
る所要の流動方向においてある角度傾斜して配置されて
いる。各穴３８の寸法決定方法、即ち狭い周波数帯域に
わたって音波を無効化するように「同調」ごせる方法に
ついては以下に述べる。第２図には、同様に配置され同
調された座部とプラグとケージにおける旨穴が最もよく
示されている。

プラグ１８はその軸心に向って内方かつ下方に穿孔され
た穴４０を有する。座１６は、傾斜した座部から下方か
つ外方に穿孔された穴４３と交互のその中心に向けて内
方かつ下方に穿孔された穴４２を有する。ケージ２８は
円周方向に離間されて配置されたゥェブ４４を有し、各
ゥェブはその反対側の丸味を帯びた縁部に穿孔された穴
４６，４８の交互列を有している。矢印（第１図）に示
すように、加圧された流体はフランジ３川こおいて弁内
に流入し、またリング１６におけるオリフイスを介して
フランジ３２に達する。

その場合、流体はスリーブ３６、１．’ング１６、プラ
グ１８およびケージ２８の関口を設けた表面上を流過す
るのである。第３図において番号４９で示されるケージ
の変更例においては、下方の端板５２と上方の端板５４
との間に積重ねられた複数の同じディスク５０が含まれ
る。

端板５２は座りング５５と係合し、端板５４の上面はボ
ンネット上の座部に鉄合する環状舌部を有する。端板５
４はプラグ５７が関口位置にある時このプラグに働く作
用力を平衡させるための通気ボート５６を有する。各デ
ィスク５川ま、下垂する外側と内側の脚部５８，６０、
およびその上面における環状の突条６２を有する。脚部
５８，６０および突条６２の高さは、隣接するディスク
間に環状のダクトを画成する如きものであり、また環状
のスクリーン６４が各ダクトに配置されている。更に、
複数個の放射状に配置され内方かつ下方に傾斜した同調
穴６６が各突条６２の外側緑部に穿孔されている。前述
の旨穴は、変更を施さない弁において生成された騒音ス
ペクトルにおける主な音の波長に従って同調される。

このような弁は、空気テスト管に紙付けられ、マイクロ
フオンを側に置き、種々の流量で運転状態に置く間生成
した騒音を記録することができる。主音の周波数を記録
した後、周波数スペクトル分析装置（Ｎｉｃｏｌｅｔ
４４飴ＦＦＴ）およびディジタル・プロッタを用いて、
弁内の１つ以上の要素の表面には旨穴が設けられる。こ
の穴の長さは、主管の波長（＾／４）の四分の一である
。弁のいくつかのサイズについて異なる圧力および流量
（Ｃｖ）の試験条件の下で記録が一旦完了すれば、主音
の周波数は将来における装置の場合にも予側することが
可能である。２インチ（５０．８側）の弁の場合には、
主音は８２５０ヘルツ（Ｈｚ）の周波数を有する。

この周波数における騒音を無効化するためには、旨穴約
１０．４１４側（０．４１０インチ）の深さを有する。
隣接する穴は、この縁部が穴計の１．５〜１．７５倍の
距離に離間され、この直径は深さの半分を越えてはなら
ない。効果を最大化するため、穴はできるだけ大きくか
つできるだけの頻度で離間に配置される。後者の場合に
おいてもし穴が小さすぎるならば、交差モードが生じ、
またもし大きすぎるならば、音波は所要の角度よりも大
きな角度で反射させられる。第１図乃至第３図に示した
１つ以上の面において同調穴を有する形式の弁の比較テ
ストでは、逓滅するＡで加重した騒音レベル（ｄＢＡ）
が、穴の数および場所が増加するに伴って達成される、
即ち１つ以上の要素において穴数が増加する時最良の結
果が得られるように穴を設けることができることが示さ
れる。ケージ４９（第３図）をケージ２８（第２図こよ
び第３図）と代替する時に最も低い騒音レベルに達する
。異なる角度で配置された穴３８を設けたスリーブ３６
もまた第１図に示した形式の弁においてテストされた。

ケージ、座部、プラグのいずれにおいても穴は設けられ
ていなかった。６０ｏの傾斜角度で配置された穴の場合
に最良の結果が得られた。

流量が大きい場合、騒音レベルは無孔スリーブの場合に
得られた騒レベルからがＢＡだけ減少した。穴が３０乃
至４５ｏの角度で配置される場合には、騒音レベルは７
ｄＢＡ以上も減少した。穴が９００に配置された場合に
は、騒音レベルは乱流の発生と流速の減少の対価として
約＆旧Ａだけ減少した。以上の点において、父旧Ａ低下
する毎に音響ェネルギは５０％減少することを示すこと
に注目されたい。主音に加えて、弁により発生される騒
音のスペクトルはいくつかのピーク周波数をする。

当業者においては、これら１つ以上の周波数に対しいく
つかの穴を同調させ、主音に対して残りの穴を同調させ
ることによって騒音を更に減少させることができること
は判るであろう。この変更については第４図に示すが、
これにおいては同調した穴３８ａ，３８ｂ，３８ｃが異
なる深さを有している。当業者は、個々のスリーブ３６
に異なる箇所において異なる深さの穴を設けることが可
能であることが判るであろう。第５図に示した球形弁に
おいては、ダッシュを付した同じ番号が第１図に示した
テスト弁の各部分及び特徴に対応する部分及び特徴を示
している。

同調穴３８′が突起するピンを有する砂型を用いて腕部
１０′内に形成され、また無論第４図に示す如く深さが
異なっていてもよい。第６図に示した構成においては、
変更された球形弁７川ま内側と外側のフランジ７６，７
８に対して取り付けられた延長部７２，７４を有する。

各延長部は、これが球形弁７川こ対して取り付けられる
１対のフランジおよび流動管路７９における同様なフラ
ンジの間で短い長さの管を含んでいる。この構成におい
ては、流路は球形弁７０の構成部のみにより画成される
のではなく延長部７２，７４および隣接する管路７９の
部分によっても画成される。第７図においては、各延長
部は無孔ライナー８０および弁装置内の流動方向におい
てある角度で配置された穴３８″が設けられたスリーブ
３６″を含んでいる。使用においては、ライナー６０お
よびスリーブ３６″は第６図の破線により示されるよう
に延長部７２，７４内に存在する。ライナー８０はスリ
ーブ３６″と延長部の穴間の緊密な舷合状態の故に省略
することも可能であることは明らかであろう。第６図お
よび第７図に示されたタイプの構成の種々の流速におけ
る比較テストにおいては、６０度の角度で配置された旨
穴の場合に最良の結果が得られた。

流速が大きい場合には、騒音レベルは無孔スリーブの場
合に得たレベルから父旧 Ａ以上も減少した。４８隻の
角度で配置された穴の場合には、約８．母ＢＡの減少が
達成された。

３０ｏの角度においては、約７．母ＢＡの減少が得られ
た。

９０ｏの角度で配置された穴の場合には、約６．幻ＢＡ
の減少が得られたが、ここで再び乱流が生じ、その結果
流速が減少した。

本弁における通常の運転範囲における比較的小さな流速
においては、現在の目標である８幻ＢＡに近づき更にこ
れより低い騒音レベルが達成されたのである。要約する
と、以上のデータは、全てのテストにおいて６０ｏの角
度で配置された旨穴の場合に最良の結果が得られたこと
を示している。

約３０乃至９０ｏに近い角度において傾斜して配置され
た旨穴によって貴重な騒音レベルの減少が達成されたの
である。第１図、第５図および第６図に示した構成は全
て補助装置の上流側および下流側の位置における同調さ
れた旨穴を有し、このことは丁度流路を流れる流れが音
速以下である時と同様である。

充分に形成されたチョーク流が存在する場合には、補助
装置において生じる騒音の比較的大きな割合が流れの方
向に伝播される。このため、ある構成においては、補助
装置の下流側のある場所においてのみ同調した穴を設け
れば充分であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御弁の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示したケージおよびプラグを示す拡大図、第３図は
ケージおよびプラグの変更例を示す類似図、第４図は第
１図に示されたスリーブの変更例を示す断面図、第５図
は本発明の教示内容に従って変更された球形弁を示す断
面図、第６図は入口側と出口側に取り付けられた短い延
長部を有する未変更の球形弁を示す立面図、および第７
図はライナーおよびスリーブがその通常の位置から部分
的に取り出した状態の第６図に示す延長部の１つを示す
拡大図である。 １０・・・胴部、１２・・・流路、１４・・・ブリッジ
、１６，５５…座りング、１８，５７…プラグ、２０…
ステム、２２…ボンネット、２４，３０，３２…フラン
ジ、２８，４９…ケージ、３６…スリーブ、３８，４０
，４２，４３，４６，４８，６６…穴、４４…ウエブ、
５０…ディスク、５２，５４…端板、５６・・・通気ボ
ート、５８，６０…脚部、６２・・・突条、６４・・・
スクリーン。 ＦＩＧ．１ＦＩＧ．Ｚ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ・● ＦｉＧ・５ ＦＩＧ．６ ｆｉＧ．７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構成要素として、流路と該流路内の座部と該座部に
   関して接近離反方向に運動可能なプラグを画成する構造
   部を含む弁装置において、前記要素の少なくとも１つに
   同調された盲穴を設け、該盲穴は前記流路内の所要の流
   動方向からある角度で傾斜して配置されることを特徴と
   する弁装置。 ２ 前記プラグを包囲する座部保持ケージを更に設け、
   該ケージは前記盲穴を設けた表面を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の弁装置。 ３ 前記ケージが各々がその反面に環状の突条を有する
   複数個の重ねられたデイイスクを含み、環状スクリーン
   が各突条と隣接するデイスク間に設けられ、前記ケージ
   の盲穴は前記突条の下方に径方向に配置されることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の弁装置。 ４ 前記構造部が、弁体と該弁体から下流側の短い長さ
   の管を含む流動管路を含み、前記盲穴は前記の管内に配
   置されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   弁装置。 ５ 前記盲穴はまた前記座部および（または）前記プラ
   グにも設けられることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の弁装置。 ６ 前記弁体は入口および出口を有し、前記管は該出口
   に取り付けられることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の弁装置。 ７ 前記管内にはスリーブが設けられ、前記盲穴は前記
   スリーブ内の貫通孔であることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項記載の弁装置。 ８ 前記盲穴が設けられた別の管が前記入口に取り付け
   られることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の弁
   装置。 ９ 前記盲穴の深さが前記装置に対する騒音のスペクト
   ルにおける１つ以上の周波数と関連することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の
   弁装置。 １０ 前記盲穴が前記弁装置に対する騒音スペクトルに
   おける１つ以上の周波数と同調させられ、盲穴の深さが
   前記周波数の波長の四分の一であることを特長とする特
   許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の弁装
   置。 １１ 前記盲穴が流体の流動方向から約３０°の角度か
   ら９０°の角度の範囲内で傾斜し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
   の弁装置。 １２ 前記盲穴が流体の流動方向から約６０°の角度で
   傾斜し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弁装置。