JPWO2007046379A1 - Cage valve - Google Patents

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JPWO2007046379A1
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慎一 福室
英高 加藤
英高 加藤
茂弘 川合
茂弘 川合
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/22Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • F16K3/24Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members
    • F16K3/246Combination of a sliding valve and a lift valve

Abstract

弁体内を上流側と下流側に分割する仕切壁2により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の流量制御窓13を有するケージ7と、このケージ7内を摺動してケージ7の流量制御窓13を開閉する弁プラグ15とを備えたケージ弁において、ケージ7の下端周面にケージ内壁との隙間を有する低開度流量特性部31を設け、簡易な構造で、且つ、小流量から大流量まで幅広い流量において、用いることのできる高レンジアビリティに優れた小型のケージ弁を提供する。A cage 7 that is fixed in one chamber divided by a partition wall 2 that divides the valve body into an upstream side and a downstream side and that has a plurality of flow control windows 13 on the peripheral wall, and that slides inside the cage 7 In the cage valve provided with the valve plug 15 for opening and closing the flow control window 13 of FIG. 7, a low opening flow rate characteristic part 31 having a gap with the inner wall of the cage is provided on the lower peripheral surface of the cage 7, and has a simple structure, and Provided is a small cage valve with excellent high rangeability that can be used in a wide range of flow rates from small to large flow rates.

Description

この発明は、周壁に流量制御窓を有するケージとこのケージ内で昇降動作し流量制御窓の開口面積を制御することにより流体の流量を制御する弁プラグとを備えたケージ弁に関するものである。   The present invention relates to a cage valve including a cage having a flow control window on a peripheral wall and a valve plug that moves up and down in the cage to control the flow rate of the fluid by controlling the opening area of the flow control window.

ケージ弁の流量調節はケージ周壁に複数設けられた流量制御窓の開口面積を変化させることで行っている。この流量制御窓を変化させる機構として、ケージ内部に円筒状または円形パイプ状の弁プラグを装着し、弁プラグを操作器等によって上下に往復動させることにより、弁プラグによって流量制御窓の開口面積を変化させる方法が一般的に用いられている。   The flow rate of the cage valve is adjusted by changing the opening area of a plurality of flow rate control windows provided on the cage peripheral wall. As a mechanism for changing this flow control window, a cylindrical or circular pipe-shaped valve plug is mounted inside the cage, and the valve plug is reciprocated up and down by an operating device, etc., so that the valve plug opens the area of the flow control window. A method of changing the value is generally used.

このような機構を持つケージ弁では、流体圧力を著しく減圧する場合若しくは流速が速い場合、弁の絞り部分で発生する流れの乱れによって異常に高い騒音が発生する、キャビテーションが発生するといったことがあり、弁の性能、耐久性などを著しく低下させることがあった。また、ケージ弁の下部流出口から勢いよく流出した液体が弁下流側の弁内底面に激しく衝突することによっても弁の損傷、振動、騒音、キャビテーションを招く虞があった。   In a cage valve having such a mechanism, when the fluid pressure is significantly reduced or when the flow velocity is high, abnormally high noise may be generated due to turbulence in the throttle portion of the valve, or cavitation may occur. In some cases, the performance and durability of the valve may be significantly reduced. Moreover, there is a possibility that damage, vibration, noise, and cavitation of the valve may be caused by the liquid that vigorously flows out from the lower outlet of the cage valve colliding with the inner bottom surface of the valve on the downstream side of the valve.

このような問題を解決するために、プラグ、ケージに均圧溝を設けたり、隙間流れ防止のピストンリングを装着したり、プラグ下部にデバイダーを装着する対策提案がなされている。
しかしながら、これらの対策は中間開度での対策であり、低開度(0〜15%程度)での振動に対しては効果が小さかった。今まではケージ弁の通常使用範囲を多くの場合中開度程度から使用しており、低開度での問題は実用上深刻な問題とはなっていなかった。
近年、ケージ弁の仕様も低騒音、耐キャビテーション、高差圧仕様、大口径化、耐食材料の使用、高レンジアビリティ、低シートリーク、極低温などの要求が多くなる傾向にあり、特に低開度での制御性についても効果的な対策をとることが迫られてきている。
このようなケージ弁における低開度での制御性を改善することを目的とした先行技術文献として次のものがある。
In order to solve such problems, proposals have been made for providing pressure equalizing grooves in the plug and cage, attaching a piston ring for preventing gap flow, and attaching a divider under the plug.
However, these measures are measures at an intermediate opening, and the effect is small for vibration at a low opening (about 0 to 15%). Until now, the normal use range of cage valves has been used from the middle opening degree in many cases, and the problem at a low opening degree has not been a serious problem in practice.
In recent years, the specifications of cage valves have also tended to increase in demands such as low noise, cavitation resistance, high differential pressure specifications, large diameters, use of corrosion-resistant materials, high rangeability, low seat leakage, and extremely low temperatures. There is an urgent need to take effective measures for controllability at a certain degree.
There are the following as prior art documents aiming at improving the controllability of such a cage valve at a low opening.

特公平7−3263号公報Japanese Patent Publication No.7-3263

特許文献1に開示されたケージ弁の要部断面図を図11に示す。図11に示した断面図は、低開度の状態を示すものである。入口流路101と出口流路102を備えるケーシング103と、ケーシング103内の入口流路101と出口流路102の間に設けられたポート104、114を備えるケージ105と、ケージ105内に挿入され、ケーシング103及びケージ105に対して移動でき、ケージ105の各ポート104、114を開閉する複数のディスク部106、116と、複数のディスク部106、116と連結された弁棒107が設けられている。
そして、弁棒107を開閉操作することにより、複数のディスク部106、116が各ポート104、114の流体通過面積を増減し、入口流路側の流体を連続的に減圧調整できるようにしている。
弁棒107に沿って上側に流れる高抵抗流路120は複数段の高抵抗流路用ポート114を流れる。また、弁棒107の下方に流れる低抵抗流路121は、高抵抗流路用ポート114より少ない段数の低抵抗流路用ポート104を流れるようになっている。
なお、図11に示すものは低開度の状態であるため低抵抗流路用ポート104は閉弁状態にあり低抵抗流路121は形成されていない。
上記構成を採用することにより、入口流路側の流体を、低開度領域では高抵抗流路側に導き、中、高開度領域では高抵抗流路側とともに低抵抗流路側にも導くよう構成されている。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of the main part of the cage valve disclosed in Patent Document 1. The cross-sectional view shown in FIG. 11 shows a low opening state. A casing 103 including an inlet channel 101 and an outlet channel 102; a cage 105 including ports 104 and 114 provided between the inlet channel 101 and the outlet channel 102 in the casing 103; A plurality of disk portions 106, 116 that can move with respect to the casing 103 and the cage 105, open and close the ports 104, 114 of the cage 105, and a valve rod 107 connected to the plurality of disk portions 106, 116. Yes.
Then, by opening and closing the valve rod 107, the plurality of disk portions 106 and 116 increase or decrease the fluid passage area of each port 104 and 114 so that the fluid on the inlet channel side can be continuously decompressed.
The high resistance flow path 120 that flows upward along the valve rod 107 flows through a plurality of stages of high resistance flow path ports 114. Further, the low resistance flow path 121 flowing below the valve rod 107 flows through the low resistance flow path port 104 having a smaller number of stages than the high resistance flow path port 114.
11 shows a low opening state, the low resistance channel port 104 is in a closed state, and the low resistance channel 121 is not formed.
By adopting the above configuration, the fluid on the inlet channel side is guided to the high resistance channel side in the low opening region, and is guided to the low resistance channel side together with the high resistance channel side in the middle and high opening regions. Yes.

従来の特許文献1に記載された弁装置では、弁体中に高抵抗流路120と低抵抗流路121の2系統の流路を設けるために弁体や弁機構(ケージ・プラグ等)が複雑になるとともに弁体も大きくなるという問題があった。   In the conventional valve device described in Patent Document 1, a valve body and a valve mechanism (cage, plug, etc.) are provided in order to provide two channels of a high resistance channel 120 and a low resistance channel 121 in the valve body. There is a problem that the valve body becomes large as it becomes complicated.

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造で、且つ、小流量から大流量まで幅広い流量において、用いることのできる高レンジアビリティに優れた小型のケージ弁を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object is to have a simple structure and a small size excellent in high range ability that can be used in a wide range of flow rates from a small flow rate to a large flow rate. It is to provide a cage valve.

この発明に係るケージ弁は、弁本体内を上流側と下流側に分割する隔壁により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、このケージ内を摺動して前記ケージの窓を開閉する弁プラグとを備えたケージ弁において、前記弁プラグの下端周面にケージ内壁との隙間を有する低開度流量特性部を設けたものである。   The cage valve according to the present invention includes a cage that is fixed in one chamber divided by a partition wall that divides the inside of the valve body into an upstream side and a downstream side, and that has a plurality of windows on a peripheral wall, and slides in the cage. And a valve plug that opens and closes the window of the cage, and a low opening flow rate characteristic portion having a gap with the inner wall of the cage is provided on the peripheral surface of the lower end of the valve plug.

この発明に係るケージ弁は、前記プラグの下端周面の低開度流量特性部とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなるとともに、前記プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられているものである。   In the cage valve according to the present invention, the gap between the low opening flow rate characteristic portion on the lower peripheral surface of the plug and the cage inner wall becomes wider as the opening increases within the range of the low opening, and the plug peripheral surface A seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion.

この発明に係るケージ弁は、弁本体内を上流側と下流側に分割する隔壁により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、このケージ内を摺動して前記ケージの窓を開閉する筒状の弁プラグとを備えたケージ弁において、
前記弁プラグの下端周面に弁プラグ外面と内面とを連通する低開度流量特性部を設けるとともに、前記弁プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられているものである。
The cage valve according to the present invention includes a cage that is fixed in one chamber divided by a partition wall that divides the inside of the valve body into an upstream side and a downstream side, and that has a plurality of windows on a peripheral wall, and slides in the cage. In a cage valve comprising a cylindrical valve plug that opens and closes the cage window,
A low opening flow rate characteristic portion that communicates the outer surface and the inner surface of the valve plug is provided on the lower end peripheral surface of the valve plug, and a seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the valve plug peripheral surface. It is.

この発明によれば、低開度において、流体はケージ内壁とプラグ下端周面の低開度流量特性部との間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上を図ることができる。また、低開度での制御が安定することから、振動が減少し、信頼性が向上し、低応力設計ができると共に、長寿命化につながる。   According to the present invention, at a low opening, the fluid flows through the gap between the cage inner wall and the low opening flow rate characteristic portion of the peripheral surface of the lower end of the plug. It is possible to improve the controllability of the low flow rate at the time. In addition, since the control at a low opening is stabilized, vibration is reduced, reliability is improved, low stress design is possible, and a long life is achieved.

この発明によれば、プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられていることから、全閉時のシールを確実にすることができる。また、弁プラグの下端を加工することにより、簡易な構成で低開度流量特性部を設けることができる。   According to this invention, since the seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the plug peripheral surface, the seal when fully closed can be ensured. Further, by processing the lower end of the valve plug, the low opening flow rate characteristic portion can be provided with a simple configuration.

この発明によれば、プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられていることから、全閉時のシールを確実にすることができる。また、弁プラグの下端に弁プラグ外面と内面とを連通する低開度流量特性部を設けることにより、簡易な構成で低開度流量特性部を設けることができる。   According to this invention, since the seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the plug peripheral surface, the seal when fully closed can be ensured. Moreover, by providing the low opening flow rate characteristic part which connects the valve plug outer surface and the inner surface at the lower end of the valve plug, the low opening flow rate characteristic part can be provided with a simple configuration.

実施の形態1.
図1はこの実施の形態1による弁装置がほぼ全開の状態を示す要部縦断面図である。また、図2−(1)は同弁装置のプラグの断面図及びA部分の拡大図、図2−(2)は比較例である弁装置のプラグの断面図及びB部分の拡大図である。図3(1)、(2)はプラグの寸法を示す図である。図4−(1)は開度5%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。図4−(2)は、図4−(1)E部分の拡大図を示す図である。図5−(1)は開度0%の状態のプラグ及びケージの断面図、図5−(2)は開度10%の状態のプラグ及びケージの断面図及びC部分の拡大図、図5−(3)は開度100%の状態のプラグ及びケージの断面図である。図6は比較例と実施の形態1の0〜100%開度までの流量特性曲線である。図7は比較例と実施の形態1の0〜14%開度までの流量特性曲線である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a state in which the valve device according to the first embodiment is almost fully opened. FIG. 2- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device and an enlarged view of the portion A, and FIG. 2- (2) is a cross-sectional view of the plug of the valve device as a comparative example and an enlarged view of the B portion. . FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the dimensions of the plug. FIG. 4- (1) is a diagram showing a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 5%. FIG. 4- (2) is an enlarged view of part E in FIG. 4- (1). FIG. 5- (1) is a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 0%, FIG. 5- (2) is a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 10%, and an enlarged view of part C. -(3) is a cross-sectional view of the plug and cage in a state of 100% opening. FIG. 6 is a flow characteristic curve up to 0 to 100% opening of the comparative example and the first embodiment. FIG. 7 is a flow characteristic curve up to 0 to 14% opening of the comparative example and the first embodiment.

図1において、弁本体1は隔壁である仕切壁2により内部が上流側流路3と下流側流路4に仕切られている。弁本体1の上端開口部29を閉鎖する上蓋5と仕切壁2との間には円筒状のケージ7が設けられている。上蓋5はボルト27により弁本体1に固定されている。図示されていないが、上蓋5とケージ7の間にはガスケットが、ケージ7と弁本体1の間にはガスケットがそれぞれ嵌装されている。   In FIG. 1, the valve body 1 is partitioned into an upstream flow path 3 and a downstream flow path 4 by a partition wall 2 that is a partition wall. A cylindrical cage 7 is provided between the upper lid 5 that closes the upper end opening 29 of the valve body 1 and the partition wall 2. The upper lid 5 is fixed to the valve body 1 with bolts 27. Although not shown, a gasket is fitted between the upper lid 5 and the cage 7, and a gasket is fitted between the cage 7 and the valve body 1.

ケージ7は、上側ケージ7aと下側ケージ部7bとに分割可能に設けられている。また、下側ケージ部7bの上側外周及び仕切壁2に設けられた孔には螺旋が設けられており、下側ケージ部7bが仕切壁2に着脱自在に螺着されている。
下側ケージ部7bと上側ケージ部7aとは、下側ケージ部7bに設けた嵌合溝34と上側ケージ部7aに設けた突起35を噛み合わせることにより回動不可能に固定されている。
また、本実施の形態1では、上側ケージ部7aを更に上下に2分割可能とし、上側ケージ部7aの上部に設けた突起37と下部に設けた嵌合溝36を噛み合わせることにより、回動不可能に固定している。
The cage 7 is provided so as to be divided into an upper cage 7a and a lower cage portion 7b. In addition, a spiral is provided in the hole provided in the upper outer periphery of the lower cage portion 7b and the partition wall 2, and the lower cage portion 7b is detachably screwed to the partition wall 2.
The lower cage portion 7b and the upper cage portion 7a are fixed so as not to rotate by engaging the fitting groove 34 provided in the lower cage portion 7b and the protrusion 35 provided in the upper cage portion 7a.
Further, in the first embodiment, the upper cage portion 7a can be further divided into two parts in the vertical direction, and the projection 37 provided on the upper portion of the upper cage portion 7a and the fitting groove 36 provided on the lower portion are engaged with each other to rotate. It is impossible to fix.

ケージ7は、仕切壁2の中央に開設された通孔にガスケット10を介して嵌め込まれ、弁本体1の上端開口部29と仕切壁2の間に固定されている。
上側ケージ部7aの周壁には下流側流路4とケージ内部とを連通させる複数個の円形の流量制御窓13が開設されている。また、下側ケージ部7bの周壁及び下部には上流側流路3とケージ内部とを連通させる複数個の円形の開口33が開設されている。
The cage 7 is fitted into a through hole formed in the center of the partition wall 2 via a gasket 10 and is fixed between the upper end opening 29 of the valve body 1 and the partition wall 2.
A plurality of circular flow rate control windows 13 are provided in the peripheral wall of the upper cage portion 7a to connect the downstream flow path 4 and the inside of the cage. In addition, a plurality of circular openings 33 are provided in the peripheral wall and the lower portion of the lower cage portion 7b to communicate the upstream flow path 3 and the cage interior.

ケージ上部7aには、その内周壁面に沿って、弁プラグ15が摺動自在に嵌め込まれている。そして、下側ケージ部7bの内周壁面には、流量制御窓13の下方に位置する弁座14が形成されている。弁プラグ15にシート面19が設けられ、シート面19は弁座14に対向している。弁棒5は、図示しないパッキン等を介し、弁本体1に対し上下方向に移動可能に固定されており、弁プラグ15と弁棒18とは、溶接等の手段により一体化されており、弁本体1に対し上下方向に移動可能となっている。   A valve plug 15 is slidably fitted into the cage upper portion 7a along the inner peripheral wall surface thereof. And the valve seat 14 located under the flow control window 13 is formed in the inner peripheral wall surface of the lower cage part 7b. A seat surface 19 is provided on the valve plug 15, and the seat surface 19 faces the valve seat 14. The valve stem 5 is fixed so as to be movable in the vertical direction with respect to the valve main body 1 via a packing or the like (not shown). The valve plug 15 and the valve stem 18 are integrated by means such as welding. The main body 1 is movable in the vertical direction.

図2−(1)に示すように、弁プラグ15には、ケージ7の下端周面にケージ内壁との隙間を有するための低開度流量特性部31が設けられている。
弁プラグ15の周面の低開度流量特性部31の上端に若干の長さのストレート部39を介してシート面19が設けられており、弁プラグ15の下端周面の低開度流量特性部31とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなるように、低開度流量特性部31は、ケージ7と摺動する弁プラグ15の外周面に対して、非常に小さな角度をなし形成されている。
即ち、低開度流量特性部31の最下端部の外周径に対し、低開度流量特性部31の最上端部の外周径が若干大きくなるように、低開度流量特性部31の外周面は、弁プラグ15とケージ7の接触面と平行ではなく、若干の角度をなすように設けられているのである。
なお、ストレート部39は低開度流量特性部31の寸法安定性を確保するために設けたものであって、必ずしも必要ではなく、ストレート部39を介さずに低開度流量特性部31の上端にシート面19を設けてもよい。
As shown in FIG. 2-(1), the valve plug 15 is provided with a low opening flow rate characteristic portion 31 for providing a gap with the inner wall of the cage on the lower peripheral surface of the cage 7.
A seat surface 19 is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion 31 on the peripheral surface of the valve plug 15 via a straight portion 39 having a slight length, and the low opening flow rate characteristic on the lower peripheral surface of the valve plug 15 is provided. The low opening flow rate characteristic portion 31 is in relation to the outer peripheral surface of the valve plug 15 that slides with the cage 7 so that the gap between the portion 31 and the inner wall of the cage becomes wider as the opening increases within the range of the low opening. It is formed at a very small angle.
That is, the outer peripheral surface of the low opening flow rate characteristic unit 31 is set so that the outer peripheral diameter of the uppermost end portion of the low opening degree flow characteristic unit 31 is slightly larger than the outer peripheral diameter of the lower end flow rate characteristic unit 31. Is not parallel to the contact surface between the valve plug 15 and the cage 7, but is provided at a slight angle.
The straight portion 39 is provided to ensure the dimensional stability of the low opening flow rate characteristic unit 31 and is not necessarily required. The upper end of the low opening flow rate characteristic unit 31 is not necessarily provided via the straight portion 39. A sheet surface 19 may be provided.

図3に本実施の形態1のプラグの寸法の一例を表したものを示す。
弁プラグ15のケージ7と摺動する外周面の外径が267mmに対し、低開度流量特性部31の最下端部の外周径は260.5mm、また、低開度流量特性部31の最上端部の外周径は264mmとなっている。低開度流量特性部31は低開度において、極少量の流体を流すためのもので、ケージ7の内周面と弁プラグ15の低開度流量特性部31との間隙は、最大でも弁プラグ15の径に対し、数%のオーダの長さにする。これによって、流体は弁プラグ15とケージ7の内周面とのクリアランス間隙、及び、ケージ7の内周面と弁プラグ15の低開度流量特性部31との最狭間隙で二重に紋られることになる。更に好ましくは、図4(1)及び(2)に示すように、開度5%前後での、ケージ7の内周面と弁プラグ15の低開度流量特性部31との最狭間隙a−aでの流路面積が弁プラグ15とケージ7の内周面とのクリアランス間隙b−bの面積以下となるように設計する。このように設計すると、低開度流量特性部31にて高いRb(調整可能な最大流量Cvmaxと最小流量Cvminとの比Cvmax/Cvmin)を実現できるので、ケージ7の最下端の流量制御窓13の位置をケージのシート部近傍に配置でき、低開度におけるケージ内周面7と弁プラグ15のクリアランス間際で隙間流れが生じるのを大幅に防ぐことができ、この隙間流れによって引き起こされる振動発生も大幅に抑えることが可能となる。
また、弁プラグ15シート面19から低開度流量特性部31の下端までの長さは、弁プラグ15が最大開度から最小開度まで移動する距離の20%程度の長さとするのが好ましい。
これにより、高いレンジアビリティが実現でき、低開度での制御性の向上と高開度でのCv値確保の両立が可能となる。
なお、ストレート部39は弁プラグ15の低開度流量特性部31の上端とシート面19との間に1〜2mm程度の長さを有すればよい。
但し、この具体的な寸法は、あくまで一例を示したもので、最大流量、差圧、流体の種類等に応じ、適宜設定するものである。
FIG. 3 shows an example of the dimensions of the plug according to the first embodiment.
The outer diameter of the outer peripheral surface of the valve plug 15 sliding with the cage 7 is 267 mm, whereas the outer diameter of the lowermost end of the low opening flow rate characteristic portion 31 is 260.5 mm, and the outermost diameter of the low opening flow rate characteristic portion 31 is The outer peripheral diameter of the upper end is 264 mm. The low opening flow rate characteristic part 31 is for flowing a very small amount of fluid at a low opening degree, and the gap between the inner peripheral surface of the cage 7 and the low opening flow rate characteristic part 31 of the valve plug 15 is at most a valve. The length of the plug 15 is on the order of several percent. As a result, the fluid is doubled in the clearance gap between the valve plug 15 and the inner peripheral surface of the cage 7 and the narrowest gap between the inner peripheral surface of the cage 7 and the low opening flow rate characteristic portion 31 of the valve plug 15. Will be. More preferably, as shown in FIGS. 4 (1) and (2), the narrowest gap a between the inner peripheral surface of the cage 7 and the low opening flow rate characteristic portion 31 of the valve plug 15 when the opening degree is around 5%. The flow path area at −a is designed to be equal to or less than the clearance gap b−b between the valve plug 15 and the inner peripheral surface of the cage 7. If designed in this way, a high Rb (ratio Cvmax / Cvmin between the adjustable maximum flow rate Cvmax and the minimum flow rate Cvmin) can be realized in the low opening flow rate characteristic unit 31, and therefore the flow rate control window 13 at the lowest end of the cage 7. Can be disposed in the vicinity of the seat portion of the cage, and it is possible to greatly prevent a gap flow from being generated just before the clearance between the cage inner peripheral surface 7 and the valve plug 15 at a low opening, and generation of vibrations caused by this gap flow Can be greatly reduced.
Further, the length from the seat surface 19 of the valve plug 15 to the lower end of the low opening flow rate characteristic portion 31 is preferably about 20% of the distance that the valve plug 15 moves from the maximum opening to the minimum opening. .
As a result, high rangeability can be realized, and both improvement in controllability at a low opening and securing of a Cv value at a high opening can be achieved.
The straight portion 39 may have a length of about 1 to 2 mm between the upper end of the low opening flow rate characteristic portion 31 of the valve plug 15 and the seat surface 19.
However, these specific dimensions are merely examples, and are appropriately set according to the maximum flow rate, differential pressure, fluid type, and the like.

次に動作について説明する。図5−(1)は開度0%の状態のプラグ及びケージの断面図、図5−(2)は低開度の状態のプラグ及びケージの断面図及びC部分の拡大図、図5−(3)は開度100%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す。
図5−(1)の開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸18を上方に操作すると、弁プラグ15により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグ15のシート面19が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ15が上方へと移動する。
Next, the operation will be described. 5- (1) is a cross-sectional view of the plug and cage in the state of 0% opening, FIG. 5- (2) is a cross-sectional view of the plug and cage in the state of low opening, and an enlarged view of part C, FIG. (3) shows a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 100%.
When the valve shaft 18 is operated upward by an operation unit (not shown) or manually from the state of 0% opening in FIG. 5-(1), the flow control window 13 is closed by the valve plug 15, and the seat surface of the valve plug 15 The valve plug 15 gradually moves upward from a state in which 19 is seated on the valve seat 14 and is in close contact therewith.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部31が徐々に連通し、弁プラグ15によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。図5−(2)は、流量制御窓13と低開度流量特性部31が連通し、低開度の状態を示すものである。図5−(2)の拡大図Cに示すように、最下端の流量制御窓13のみ低開度流量特性部31と連通し、低開度流量特性部31とケージ7の内壁との間に形成される非常に細い流路を介し、流路抵抗が大きい状態で、上流側流路3から下流側流路4へと流体が流れるようになる。   Then, the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 31 are gradually communicated, and the flow control window 13 that has been closed by the valve plug 15 is opened. FIG. 5- (2) shows a low opening state when the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 31 communicate with each other. As shown in the enlarged view C of FIG. 5-2, only the flow control window 13 at the lowermost end communicates with the low opening flow rate characteristic unit 31, and between the low opening flow rate characteristic unit 31 and the inner wall of the cage 7. The fluid flows from the upstream flow path 3 to the downstream flow path 4 in a state where the flow resistance is large through the formed very thin flow path.

更に弁プラグ15を上方へと操作すると、より多くの流量制御窓13が開弁した状態となり、低開度流量特性部31を介さずとも流体が流れることのできる流路が確立され、流路抵抗が小さくなり、大流量が流れるようになる。最終的には、図5−(3)に示す100%開度に達すると、大多数の流量制御窓13が開弁した状態となる。
図6は比較例と実施の形態1の0〜100%開度までの流量特性曲線を示す。また、図7は比較例と実施の形態1の0〜14%開度までの流量特性曲線を示す。
When the valve plug 15 is further operated upward, more flow rate control windows 13 are opened, and a flow path is established through which a fluid can flow without going through the low opening flow rate characteristic unit 31. The resistance becomes smaller and a large flow rate flows. Eventually, when the 100% opening shown in FIG. 5- (3) is reached, the majority of the flow control windows 13 are opened.
FIG. 6 shows flow rate characteristic curves from 0 to 100% of the comparative example and the first embodiment. Moreover, FIG. 7 shows the flow rate characteristic curve to 0-14% opening degree of a comparative example and Embodiment 1. FIG.

ここで比較例の弁装置について説明する。図2−(2)に比較例である弁装置のプラグの断面図及び拡大図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、比較例の弁プラグ115には実施の形態1の低開度流量特性部31が存在せず、シート面119が弁プラグ最下端部に設けられている。弁棒18、ケージ7等他の部分は実施の形態1と全て同じように設けられている。
Here, the valve device of the comparative example will be described. FIG. 2- (2) shows a sectional view and an enlarged view of a plug of a valve device as a comparative example.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug. The valve plug 115 of the comparative example does not have the low opening flow rate characteristic portion 31 of the first embodiment, and the seat surface 119. Is provided at the lowermost end of the valve plug. Other parts such as the valve stem 18 and the cage 7 are all provided in the same manner as in the first embodiment.

比較例の弁装置の動作について説明する。弁プラグ115のシート面119と、ケージ7の弁座14が接触した状態から離れた状態になり、最下端の流量制御窓13が開弁した状態となると、実施の形態1の弁装置のように低開度流量特性部31が設けられていないため、実施の形態1の弁装置に比べ低開度領域において流量が一気に増す。更に開度を大きくし、高開度領域になると、弁プラグ15、115の操作量と流量の増加量の関係は、実施の形態1の弁装置と比較例の弁装置ともあまり変わりがなくなる。   The operation of the valve device of the comparative example will be described. When the seat surface 119 of the valve plug 115 and the valve seat 14 of the cage 7 are separated from each other and the flow control window 13 at the lowermost end is opened, the valve device of the first embodiment is used. Since no low opening flow rate characteristic unit 31 is provided, the flow rate increases rapidly in the low opening range as compared with the valve device of the first embodiment. When the opening degree is further increased and a high opening degree region is reached, the relationship between the operation amount of the valve plugs 15 and 115 and the increase amount of the flow rate does not change much between the valve device of the first embodiment and the valve device of the comparative example.

上述した理由により、図6、7に示すように、高開度領域においては、実施の形態1の弁装置と比較例の弁装置の勾配がほぼ同じ傾きとなる。そして、低開度領域において、実施の形態1の弁装置が比較例の弁装置に比べ、同じ操作量であっても流量が一気に増加しない。実施の形態1は、低開度において、流体はケージ内壁とプラグ下端周面の低開度流量特性部31との間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上を図ることができる。
また、低開度での制御が安定し、振動が減少することから、信頼性が向上すると共に、振動の減少により、低応力設計ができる。更には、長寿命化を図ることもできる。
特に本実施の形態1によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。
実施の形態1では、流量制御窓13及び開口33を円形とする例を示したが、流量制御窓13及び開口33の形状は円形に限られるものではなく、楕円、長方形等の形状としてもよい。
また、ケージ7を三分割に設ける例を示したが、分割不可能に設けても良いし、更に複数個に分割可能に設けてもよい。
また、ケージ7と弁本体1とを螺着する例を示したが、螺着することなく他の固定手段で弁本体にケージ7を固定するようにしてもよい。
またケージ7の内壁と摺動する弁プラグ15の外周との接触断面の形状を円形にする例を示したが、ケージ7と弁プラグ15が密着した状態で摺動可能であれば、その形状は楕円等、別の形状であってもよい。
また、流れ方向について、弁プラグ15の下方から上方に向かって流れる例を示したが、逆の流れ、即ち、弁プラグ15の上方から下方に向かって流れるように流れ方向を設定してもよい。
For the reasons described above, as shown in FIGS. 6 and 7, the gradients of the valve device of the first embodiment and the valve device of the comparative example are substantially the same in the high opening region. In the low opening region, the flow rate does not increase at a stretch even when the valve device of the first embodiment is the same operation amount as the valve device of the comparative example. In the first embodiment, at a low opening, the fluid flows through a gap between the cage inner wall and the low opening flow rate characteristic portion 31 on the peripheral surface of the lower end of the plug. The controllability of the low flow rate at the time of opening can be improved.
In addition, since the control at a low opening is stabilized and vibration is reduced, reliability is improved, and low stress design can be performed by reducing the vibration. Furthermore, the lifetime can be extended.
In particular, according to the first embodiment, as shown in FIG. 7, a remarkable effect can be obtained in the flow characteristic at the beginning of opening where the opening degree is about 0% to 14%.
In the first embodiment, an example in which the flow control window 13 and the opening 33 are circular has been shown, but the shape of the flow control window 13 and the opening 33 is not limited to a circle, and may be an ellipse, a rectangle, or the like. .
Moreover, although the example which provides the cage 7 in three divisions was shown, it may be provided so that it cannot be divided, or may be provided so as to be further divided into a plurality.
Moreover, although the example in which the cage 7 and the valve body 1 are screwed is shown, the cage 7 may be fixed to the valve body by other fixing means without being screwed.
In addition, an example in which the shape of the contact cross section between the inner wall of the cage 7 and the outer periphery of the valve plug 15 that slides is shown as a circle. May be another shape, such as an ellipse.
Moreover, although the example which flows toward the upper direction from the downward direction of the valve plug 15 was shown about the flow direction, you may set a reverse flow, ie, a flow direction so that it may flow toward the downward direction from the upper direction of the valve plug 15. .

実施の形態2.
図8(1)に本願実施の形態2である弁装置のプラグの断面図、図8(2)は図8(1)のE部分の拡大図、図8(3)は図8(1)を下方向から見た図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、実施の形態2の弁プラグ315の低開度流量特性部332と実施の形態1の低開度流量特性部31との形状が異なっているが、弁棒18、ケージ7等他の部分は全て実施の形態1の弁装置と同じように設けられている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to the second embodiment of the present application, FIG. 8 (2) is an enlarged view of portion E of FIG. 8 (1), and FIG. 8 (3) is FIG. The figure which looked at from the downward direction is shown.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug, and the low opening flow rate characteristic unit 332 of the valve plug 315 of the second embodiment and the low opening flow rate characteristic unit of the first embodiment. The other parts such as the valve stem 18 and the cage 7 are provided in the same manner as the valve device of the first embodiment, although the shape is different from that of the valve 31.

図8(1)、(2)、(3)に示すように、実施の形態2の弁装置の低開度流量特性部332は、弁プラグ315の下端部、シート面319の下方に設けられている。
シート面319の下方の弁プラグ315の外径は、ケージ外周と接触する径より小さいものの、ほぼ一定の値で、実施の形態1のように勾配が形成されておらず、弁軸318と平行にストレートになっている。そして、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部が設けられ、低開度流量特性部332が形成されている。低開度流量特性部332である切り欠き部は、弁プラグ315の外周面から内周面まで貫通している。
As shown in FIGS. 8 (1), (2), and (3), the low opening flow rate characteristic portion 332 of the valve device of the second embodiment is provided at the lower end portion of the valve plug 315 and below the seat surface 319. ing.
Although the outer diameter of the valve plug 315 below the seat surface 319 is smaller than the diameter in contact with the outer periphery of the cage, it has a substantially constant value and is not formed with a gradient as in the first embodiment, and is parallel to the valve shaft 318. It is straight. And the notch part is provided in the substantially triangular shape in the position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided, and the low opening flow rate characteristic part 332 is formed. The notch which is the low opening flow rate characteristic portion 332 penetrates from the outer peripheral surface of the valve plug 315 to the inner peripheral surface.

次に動作について説明する。開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸318を上方に操作すると、弁プラグ315により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグのシート面319が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ315が上方へと移動する。   Next, the operation will be described. When the valve shaft 318 is operated upward by an operation unit (not shown) or manually from the state where the opening degree is 0%, the flow control window 13 is closed by the valve plug 315 and the seat surface 319 of the valve plug is seated on the valve seat 14. The valve plug 315 gradually moves upward from the close contact state.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部332が徐々に連通し、弁プラグ315によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。実施の形態2によれば、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部を設けている。よって、低開度において、低開度流量特性部332である略三角形状の切り欠き部の頂点が、最初に流量制御窓13と連通するので、急激に流量が増加することなく、プラグ下端内周面と外周面とを連通することにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上が図ることができる。実施の形態1と同様に本実施の形態2によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。
なお、実施の形態2では切り欠き部の形状を略三角形とした例を示したが、切り欠き部の形状は、略長方形、半円、台形等、低開度において急激に流量が増加することなく、弁プラグ315下端の内周面と外周面とを連通させることのできる形状を採用することができる。
Then, the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic portion 332 are gradually communicated, and the flow control window 13 closed by the valve plug 315 is opened. According to the second embodiment, the notch is provided in a substantially triangular shape at a position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided. Therefore, at the low opening, the apex of the substantially triangular cutout portion, which is the low opening flow rate characteristic portion 332, communicates with the flow control window 13 first, so that the flow rate does not increase rapidly, and the inside of the lower end of the plug By connecting the peripheral surface and the outer peripheral surface, it is possible to improve the controllability of the low flow rate at the time of the low opening without involving a complicated configuration and an increase in size. Similar to the first embodiment, according to the second embodiment, as shown in FIG. 7, a remarkable effect can be obtained in the flow characteristic at the beginning of opening where the opening degree is about 0% to 14%.
In the second embodiment, an example in which the shape of the notch is approximately triangular has been shown. However, the shape of the notch is substantially rectangular, semicircular, trapezoidal, etc., and the flow rate increases rapidly at a low opening. Instead, it is possible to adopt a shape that allows the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the lower end of the valve plug 315 to communicate with each other.

実施の形態3.
図9(1)に本願実施の形態3である弁装置のプラグの断面図、図9(2)は図9(1)のF部分の拡大図、図9(3)は図9(1)を下方向から見た図、図9(4)に実施の形態3のプラグの側面図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、実施の形態3の弁プラグ415の低開度流量特性部432と実施の形態1の低開度流量特性部31との形状が異なっているが、弁棒18、ケージ7等他の部分は全て実施の形態1の弁装置と同一に設けられている。
Embodiment 3 FIG.
9 (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 9 (2) is an enlarged view of a portion F in FIG. 9 (1), and FIG. 9 (3) is FIG. 9 (1). FIG. 9 (4) shows a side view of the plug according to the third embodiment.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug, and the low opening flow rate characteristic unit 432 of the valve plug 415 of the third embodiment and the low opening flow rate characteristic unit of the first embodiment. Although the shape of the valve 31 is different from that of the valve 31, all other parts such as the valve rod 18 and the cage 7 are provided in the same manner as the valve device of the first embodiment.

図9(1)、(2)、(3)、(4)に示すように、実施の形態3の弁装置の低開度流量特性部432は、弁プラグ415の下端部、シート面419の下方に設けられている。
シート面419の下方の弁プラグ415の外径は、ケージ外周と接触する径より小さいものの、ほぼ一定の値で、実施の形態1のように勾配が形成されておらず、弁軸418と平行にストレートになっている。そして、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略長方形状に切り欠き部が設けられ、低開度流量特性部432が形成されている。低開度流量特性部432である切り欠き部は、弁プラグ415の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ415の下端になるほど、切り欠き部の深さが深くなるように設けられている。
As shown in FIGS. 9 (1), (2), (3), and (4), the low opening flow rate characteristic portion 432 of the valve device of the third embodiment has a lower end portion of the valve plug 415 and a seat surface 419. It is provided below.
Although the outer diameter of the valve plug 415 below the seat surface 419 is smaller than the diameter in contact with the outer periphery of the cage, it is a substantially constant value and is not formed with a gradient as in the first embodiment, and is parallel to the valve shaft 418. It is straight. A notch portion is provided in a substantially rectangular shape at a position corresponding to the location where the flow rate control window 13 of the cage 7 is provided, and a low opening flow rate characteristic portion 432 is formed. The notch portion which is the low opening flow rate characteristic portion 432 is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 415 and is provided so that the depth of the notch portion becomes deeper toward the lower end of the valve plug 415. ing.

次に動作について説明する。開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸418を上方に操作すると、弁プラグ415により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグのシート面419が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ415が上方へと移動する。   Next, the operation will be described. When the valve shaft 418 is operated upward from the 0% opening degree by an operating unit (not shown) or manually, the flow control window 13 is closed by the valve plug 415 and the seat surface 419 of the valve plug is seated on the valve seat 14. The valve plug 415 gradually moves upward from the close contact state.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部432が徐々に連通し、弁プラグ415によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。実施の形態3によれば、低開度流量特性部432である切り欠き部は、弁プラグ415の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ415の下端になるほど、切り欠き部の深さが深くなるように設けられている。よって、低開度において、切り欠き部の上端部分の深さが浅い部分が、最初に流量制御窓13と連通するので、急激に流量が増加することなく、プラグ下端の低開度流量特性部332とケージ7の内壁面の間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上が図ることができる。実施の形態1と同様に本実施の形態3によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。   Then, the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 432 are gradually communicated, and the flow control window 13 closed by the valve plug 415 is opened. According to the third embodiment, the notch portion which is the low opening flow rate characteristic portion 432 does not penetrate to the inner peripheral surface of the valve plug 415, and the depth of the notch portion becomes closer to the lower end of the valve plug 415. It is provided to be deep. Therefore, since the portion where the depth of the upper end portion of the notch portion is shallow is initially communicated with the flow control window 13 at the low opening, the flow rate characteristic portion at the lower end of the plug does not increase rapidly. By flowing through the gap between 332 and the inner wall surface of the cage 7, it is possible to improve the controllability of the low flow rate at the time of low opening without complicated structure and large size. Similar to the first embodiment, according to the third embodiment, as shown in FIG. 7, a remarkable effect can be obtained in the flow characteristic at the beginning of opening where the opening degree is about 0% to 14%.

実施の形態4.
図10(1)に本願実施の形態4である弁装置のプラグの断面図、図10(2)は図10(1)のG部分の拡大図、図10(3)は図10(1)を下方向から見た図、図10(4)に実施の形態4のプラグの側面図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、実施の形態4の弁プラグ515の低開度流量特性部532と実施の形態1の低開度流量特性部31との形状が異なっているが、弁棒18、ケージ7等他の部分は全て実施の形態1の弁装置と同一に設けられている。
Embodiment 4 FIG.
10 (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 10 (2) is an enlarged view of a portion G in FIG. 10 (1), and FIG. 10 (3) is FIG. FIG. 10 (4) shows a side view of the plug according to the fourth embodiment.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug, and the low opening flow rate characteristic unit 532 of the valve plug 515 of the fourth embodiment and the low opening flow rate characteristic unit of the first embodiment. Although the shape of the valve 31 is different from that of the valve 31, all other parts such as the valve rod 18 and the cage 7 are provided in the same manner as the valve device of the first embodiment.

図10(1)、(2)、(3)、(4)に示すように、実施の形態4の弁装置の低開度流量特性部532は、弁プラグ515の下端部、シート面519の下方に設けられている。
シート面519の下方の弁プラグ515の外径は、ケージ外周と接触する径より小さいものの、ほぼ一定の値で、実施の形態1のように勾配が形成されておらず、弁軸518と平行にストレートになっている。そして、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部が設けられ、低開度流量特性部532が形成されている。低開度流量特性部532である切り欠き部は、弁プラグ515の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ515の下端になるほど、切り欠き部の深さが長くなるように設けられている。
As shown in FIGS. 10 (1), (2), (3), and (4), the low opening flow rate characteristic portion 532 of the valve device of the fourth embodiment has a lower end portion of the valve plug 515 and a seat surface 519. It is provided below.
Although the outer diameter of the valve plug 515 below the seat surface 519 is smaller than the diameter in contact with the outer periphery of the cage, it is a substantially constant value and has no gradient as in the first embodiment, and is parallel to the valve shaft 518. It is straight. And the notch part is provided in the substantially triangular shape in the position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided, and the low opening flow rate characteristic part 532 is formed. The notch portion which is the low opening flow rate characteristic portion 532 is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 515 and is provided so that the depth of the notch portion becomes longer toward the lower end of the valve plug 515. ing.

次に動作について説明する。開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸518を上方に操作すると、弁プラグ515により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグのシート面519が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ515が上方へと移動する。   Next, the operation will be described. When the valve shaft 518 is operated upward from an open state of 0% by an operating unit (not shown) or manually, the flow control window 13 is closed by the valve plug 515 and the seat surface 519 of the valve plug is seated on the valve seat 14. The valve plug 515 gradually moves upward from the close contact state.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部532が徐々に連通し、弁プラグ515によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。実施の形態4によれば、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部を設けられ、且つ、低開度流量特性部532である切り欠き部は、弁プラグ415の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ415の下端になるほど、切り欠き部の深さが長くなるように設けられている。よって、低開度において、切り欠き部の略三角形の頂点であって深さが浅い部分から、最初に流量制御窓13と連通するので、実施の形態2、3に比べてもより、急激に流量が増加することなく、プラグ下端の低開度流量特性部532とケージ7の内周面の間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上が図ることができる。実施の形態1と同様に本実施の形態4によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。
なお、実施の形態3、4では切り欠き部の形状を略三角形、略長方形とした例を示したが、切り欠き部の形状は半円、台形等、低開度において急激に流量が増加することなく、プラグ下端の低開度流量特性部432、532とプラグ外周面との間の間隙を流すことのできる形状を採用することができる。
Then, the flow rate control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 532 are gradually communicated, and the flow rate control window 13 closed by the valve plug 515 is opened. According to the fourth embodiment, a notch that is provided with a notch in a substantially triangular shape at a position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided and that is the low opening flow rate characteristic unit 532. The portion is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 415, and is provided such that the depth of the notch becomes longer toward the lower end of the valve plug 415. Therefore, at a low opening, since it is first communicated with the flow rate control window 13 from the portion of the approximately triangular apex of the notch that is shallow in depth, it is more drastically compared to the second and third embodiments. By flowing through the gap between the low opening flow rate characteristic portion 532 at the lower end of the plug and the inner peripheral surface of the cage 7 without increasing the flow rate, the low flow at the low opening degree is not accompanied by a complicated configuration and an increase in size. The controllability of the flow rate can be improved. As in the first embodiment, according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, a remarkable effect can be obtained in the flow characteristic at the beginning of opening where the opening degree is about 0% to 14%.
In Embodiments 3 and 4, an example in which the shape of the notch is approximately triangular or approximately rectangular has been shown. However, the shape of the notch is semicircular, trapezoidal, etc., and the flow rate increases rapidly at a low opening. Instead, it is possible to adopt a shape that can flow the gap between the low opening flow rate characteristic portions 432 and 532 at the lower end of the plug and the outer peripheral surface of the plug.

以上のように、この発明に係るケージ弁は、小流量から大流量まで幅広い流量を制御する弁に用いるのに適している。   As described above, the cage valve according to the present invention is suitable for use in a valve that controls a wide flow rate from a small flow rate to a large flow rate.

この発明の実施の形態1による弁装置がほぼ全開の状態を示す要部縦断面図である。It is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the state by which the valve apparatus by Embodiment 1 of this invention is substantially fully open. この発明の実施の形態1のプラグの断面図及びA部分の拡大図である。It is sectional drawing of the plug of Embodiment 1 of this invention, and the enlarged view of A part. この発明の比較例である弁装置のプラグの断面図及びB部分の拡大図である。It is sectional drawing of the plug of the valve apparatus which is a comparative example of this invention, and the enlarged view of B part. この発明の実施の形態1のプラグの寸法を示す図である。It is a figure which shows the dimension of the plug of Embodiment 1 of this invention. 図4−(1)はこの発明の実施の形態1において開度5%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。図4−(2)は図4−(1)E部分の拡大図を示す図である。FIG. 4- (1) is a diagram showing a cross-sectional view of the plug and cage in the state of opening 5% in the first embodiment of the present invention. FIG. 4- (2) is an enlarged view of part E of FIG. 4- (1). この発明の実施の形態1において開度0%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the plug and cage of the state of opening degree 0% in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において開度10%の状態のプラグ及びケージの断面図及び、C部分の拡大図を示す図である。It is a figure which shows the sectional view of a plug and a cage in the state of 10% of opening degree in Embodiment 1 of this invention, and the enlarged view of C part. この発明の実施の形態1において開度100%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the plug and cage of the state of 100% of opening degree in Embodiment 1 of this invention. この発明の比較例と実施の形態1の0〜100%開度までの流量特性曲線である。It is a flow characteristic curve to 0-100% opening degree of the comparative example and Embodiment 1 of this invention. この発明の比較例と実施の形態1の0〜14%開度までの流量特性曲線である。It is a flow characteristic curve to 0-14% opening degree of the comparative example and Embodiment 1 of this invention. 図8−(1)は本願実施の形態2である弁装置のプラグの断面図、図8−(2)は図8−(1)のE部分の拡大図、図8−(3)は図8−(1)を下方向から見た図である。FIG. 8- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to the second embodiment of the present application, FIG. 8- (2) is an enlarged view of portion E in FIG. 8- (1), and FIG. It is the figure which looked at 8- (1) from the downward direction. 図9−(1)は本願実施の形態3である弁装置のプラグの断面図、図9−(2)は図9−(1)のF部分の拡大図、図9−(3)は図9−(1)を下方向から見た図、図9−(4)は実施の形態3のプラグの側面図である。9- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 9- (2) is an enlarged view of a portion F in FIG. 9- (1), and FIG. FIG. 9- (1) is a view from below, and FIG. 9- (4) is a side view of the plug according to the third embodiment. 図10−(1)は本願実施の形態4である弁装置のプラグの断面図、図10−(2)は図10−(1)のG部分の拡大図、図10−(3)は図10−(1)を下方向から見た図、図10−(4)は実施の形態4のプラグの側面図である。10- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to the fourth embodiment of the present application, FIG. 10- (2) is an enlarged view of a portion G of FIG. 10- (1), and FIG. 10- (1) is a view as seen from below, and FIG. 10- (4) is a side view of the plug according to the fourth embodiment. 従来例のケージ弁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cage valve of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 弁本体
2 仕切壁
7 ケージ
7A 上側ケージ部
7B 下側ケージ部
13 流量制御窓
15、215、315、415、515 弁プラグ
31、232、332、432、532 低開度流量特性部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve main body 2 Partition wall 7 Cage 7A Upper cage part 7B Lower cage part 13 Flow control window 15,215,315,415,515 Valve plug 31,232,332,432,532 Low opening flow rate characteristic part

この発明は、周壁に流量制御窓を有するケージとこのケージ内で昇降動作し流量制御窓の開口面積を制御することにより流体の流量を制御する弁プラグとを備えたケージ弁に関するものである。  The present invention relates to a cage valve including a cage having a flow control window on a peripheral wall and a valve plug that moves up and down in the cage to control the flow rate of the fluid by controlling the opening area of the flow control window.

ケージ弁の流量調節はケージ周壁に複数設けられた流量制御窓の開口面積を変化させることで行っている。この流量制御窓を変化させる機構として、ケージ内部に円筒状または円形パイプ状の弁プラグを装着し、弁プラグを操作器等によって上下に往復動させることにより、弁プラグによって流量制御窓の開口面積を変化させる方法が一般的に用いられている。  The flow rate of the cage valve is adjusted by changing the opening area of a plurality of flow rate control windows provided on the cage peripheral wall. As a mechanism for changing this flow control window, a cylindrical or circular pipe-shaped valve plug is mounted inside the cage, and the valve plug is reciprocated up and down by an operating device, etc., so that the valve plug opens the area of the flow control window. A method of changing the value is generally used.

このような機構を持つケージ弁では、流体圧力を著しく減圧する場合若しくは流速が速い場合、弁の絞り部分で発生する流れの乱れによって異常に高い騒音が発生する、キャビテーションが発生するといったことがあり、弁の性能、耐久性などを著しく低下させることがあった。また、ケージ弁の下部流出口から勢いよく流出した液体が弁下流側の弁内底面に激しく衝突することによっても弁の損傷、振動、騒音、キャビテーションを招く虞があった。  In a cage valve having such a mechanism, when the fluid pressure is significantly reduced or when the flow velocity is high, abnormally high noise may be generated due to turbulence in the throttle portion of the valve, or cavitation may occur. In some cases, the performance and durability of the valve may be significantly reduced. Moreover, there is a possibility that damage, vibration, noise, and cavitation of the valve may be caused by the liquid that vigorously flows out from the lower outlet of the cage valve colliding with the inner bottom surface of the valve on the downstream side of the valve.

このような問題を解決するために、プラグ、ケージに均圧溝を設けたり、隙間流れ防止のピストンリングを装着したり、プラグ下部にデバイダーを装着する対策提案がなされている。
しかしながら、これらの対策は中間開度での対策であり、低開度(0〜15%程度)での振動に対しては効果が小さかった。今まではケージ弁の通常使用範囲を多くの場合中開度程度から使用しており、低開度での問題は実用上深刻な問題とはなっていなかった。
近年、ケージ弁の仕様も低騒音、耐キャビテーション、高差圧仕様、大口径化、耐食材料の使用、高レンジアビリティ、低シートリーク、極低温などの要求が多くなる傾向にあり、特に低開度での制御性についても効果的な対策をとることが迫られてきている。
このようなケージ弁における低開度での制御性を改善することを目的とした先行技術文献として次のものがある。
In order to solve such problems, proposals have been made for providing pressure equalizing grooves in the plug and cage, attaching a piston ring for preventing gap flow, and attaching a divider under the plug.
However, these measures are measures at an intermediate opening, and the effect is small for vibration at a low opening (about 0 to 15%). Until now, the normal use range of cage valves has been used from the middle opening degree in many cases, and the problem at a low opening degree has not been a serious problem in practice.
In recent years, the specifications of cage valves have also tended to increase in demands such as low noise, cavitation resistance, high differential pressure specifications, large diameters, use of corrosion-resistant materials, high rangeability, low seat leakage, and extremely low temperatures. There is an urgent need to take effective measures for controllability at a certain degree.
There are the following as prior art documents aiming at improving the controllability of such a cage valve at a low opening.

特公平7−3263号公報Japanese Patent Publication No.7-3263

特許文献1に開示されたケージ弁の要部断面図を図11に示す。図11に示した断面図は、低開度の状態を示すものである。入口流路101と出口流路102を備えるケーシング103と、ケーシング103内の入口流路101と出口流路102の間に設けられたポート104、114を備えるケージ105と、ケージ105内に挿入され、ケーシング103及びケージ105に対して移動でき、ケージ105の各ポート104、114を開閉する複数のディスク部106、116と、複数のディスク部106、116と連結された弁棒107が設けられている。
そして、弁棒107を開閉操作することにより、複数のディスク部106、116が各ポート104、114の流体通過面積を増減し、入口流路側の流体を連続的に減圧調整できるようにしている。
弁棒107に沿って上側に流れる高抵抗流路120は複数段の高抵抗流路用ポート114を流れる。また、弁棒107の下方に流れる低抵抗流路121は、高抵抗流路用ポート114より少ない段数の低抵抗流路用ポート104を流れるようになっている。
なお、図11に示すものは低開度の状態であるため低抵抗流路用ポート104は閉弁状態にあり低抵抗流路121は形成されていない。
上記構成を採用することにより、入口流路側の流体を、低開度領域では高抵抗流路側に導き、中、高開度領域では高抵抗流路側とともに低抵抗流路側にも導くよう構成されている。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of the main part of the cage valve disclosed in Patent Document 1. The cross-sectional view shown in FIG. 11 shows a low opening state. A casing 103 including an inlet channel 101 and an outlet channel 102; a cage 105 including ports 104 and 114 provided between the inlet channel 101 and the outlet channel 102 in the casing 103; A plurality of disk portions 106, 116 that can move with respect to the casing 103 and the cage 105, open and close the ports 104, 114 of the cage 105, and a valve rod 107 connected to the plurality of disk portions 106, 116. Yes.
Then, by opening and closing the valve rod 107, the plurality of disk portions 106 and 116 increase or decrease the fluid passage area of each port 104 and 114 so that the fluid on the inlet channel side can be continuously decompressed.
The high resistance flow path 120 that flows upward along the valve rod 107 flows through a plurality of stages of high resistance flow path ports 114. Further, the low resistance flow path 121 flowing below the valve rod 107 flows through the low resistance flow path port 104 having a smaller number of stages than the high resistance flow path port 114.
11 shows a low opening state, the low resistance channel port 104 is in a closed state, and the low resistance channel 121 is not formed.
By adopting the above configuration, the fluid on the inlet channel side is guided to the high resistance channel side in the low opening region, and is guided to the low resistance channel side together with the high resistance channel side in the middle and high opening regions. Yes.

従来の特許文献1に記載された弁装置では、弁体中に高抵抗流路120と低抵抗流路121の2系統の流路を設けるために弁体や弁機構(ケージ・プラグ等)が複雑になるとともに弁体も大きくなるという問題があった。  In the conventional valve device described in Patent Document 1, a valve body and a valve mechanism (cage, plug, etc.) are provided in order to provide two channels of a high resistance channel 120 and a low resistance channel 121 in the valve body. There is a problem that the valve body becomes large as it becomes complicated.

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造で、且つ、小流量から大流量まで幅広い流量において、用いることのできる高レンジアビリティに優れた小型のケージ弁を提供することにある。  The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object is to have a simple structure and a small size excellent in high range ability that can be used in a wide range of flow rates from a small flow rate to a large flow rate. It is to provide a cage valve.

この発明に係るケージ弁は、弁本体内を上流側と下流側に分割する隔壁により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、このケージ内を摺動して前記ケージの窓を開閉する弁プラグとを備えるとともに、この弁プラグの下端周面にケージ内壁との隙間を有する低開度流量特性部を設けたケージ弁において、前記弁プラグの下端周面の低開度流量特性部とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなるとともに、前記弁プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられ、かつ、前記弁プラグのシート部から前記低開度流量特性部の下端までの長さが、前記弁プラグが最大開度から最小開度まで移動する距離の20%の長さであるものである。  The cage valve according to the present invention includes a cage that is fixed in one chamber divided by a partition wall that divides the inside of the valve body into an upstream side and a downstream side, and that has a plurality of windows on a peripheral wall, and slides in the cage. A valve plug that opens and closes the window of the cage, and a lower opening peripheral surface of the valve plug is provided with a low opening flow rate characteristic portion having a gap with the inner wall of the cage on the lower peripheral surface of the valve plug. The gap between the low opening flow rate characteristic portion and the inner wall of the cage becomes wider as the opening increases within the low opening range, and a seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the valve plug peripheral surface. The length from the seat portion of the valve plug to the lower end of the low opening flow rate characteristic portion is 20% of the distance that the valve plug moves from the maximum opening to the minimum opening It is.

この発明によれば、低開度において、流体はケージ内壁とプラグ下端周面の低開度流量特性部との間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上を図ることができる。また、低開度での制御が安定することから、振動が減少し、信頼性が向上し、低応力設計ができると共に、長寿命化につながる。  According to the present invention, at a low opening, the fluid flows through the gap between the cage inner wall and the low opening flow rate characteristic portion of the peripheral surface of the lower end of the plug. It is possible to improve the controllability of the low flow rate at the time. In addition, since the control at a low opening is stabilized, vibration is reduced, reliability is improved, low stress design is possible, and a long life is achieved.

この発明によれば、プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられていることから、全閉時のシールを確実にすることができる。また、弁プラグの下端を加工することにより、簡易な構成で低開度流量特性部を設けることができる。  According to this invention, since the seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the plug peripheral surface, the seal when fully closed can be ensured. Further, by processing the lower end of the valve plug, the low opening flow rate characteristic portion can be provided with a simple configuration.

実施の形態1.
図1はこの実施の形態1による弁装置がほぼ全開の状態を示す要部縦断面図である。また、図2−(1)は同弁装置のプラグの断面図及びA部分の拡大図、図2−(2)は比較例である弁装置のプラグの断面図及びB部分の拡大図である。図3(1)、(2)はプラグの寸法を示す図である。図4−(1)は開度5%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。図4−(2)は、図4−(1)E部分の拡大図を示す図である。図5−(1)は開度0%の状態のプラグ及びケージの断面図、図5−(2)は開度10%の状態のプラグ及びケージの断面図及びC部分の拡大図、図5−(3)は開度100%の状態のプラグ及びケージの断面図である。図6は比較例と実施の形態1の0〜100%開度までの流量特性曲線である。図7は比較例と実施の形態1の0〜14%開度までの流量特性曲線である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a state in which the valve device according to the first embodiment is almost fully opened. FIG. 2- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device and an enlarged view of the portion A, and FIG. 2- (2) is a cross-sectional view of the plug of the valve device as a comparative example and an enlarged view of the B portion. . FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the dimensions of the plug. FIG. 4- (1) is a diagram showing a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 5%. FIG. 4- (2) is an enlarged view of part E in FIG. 4- (1). FIG. 5- (1) is a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 0%, FIG. 5- (2) is a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 10%, and an enlarged view of part C. -(3) is a cross-sectional view of the plug and cage in a state of 100% opening. FIG. 6 is a flow characteristic curve up to 0 to 100% opening of the comparative example and the first embodiment. FIG. 7 is a flow characteristic curve up to 0 to 14% opening of the comparative example and the first embodiment.

図1において、弁本体1は隔壁である仕切壁2により内部が上流側流路3と下流側流路4に仕切られている。弁本体1の上端開口部29を閉鎖する上蓋5と仕切壁2との間には円筒状のケージ7が設けられている。上蓋5はボルト27により弁本体1に固定されている。図示されていないが、上蓋5とケージ7の間にはガスケットが、ケージ7と弁本体1の間にはガスケットがそれぞれ嵌装されている。  In FIG. 1, the valve body 1 is partitioned into an upstream flow path 3 and a downstream flow path 4 by a partition wall 2 that is a partition wall. A cylindrical cage 7 is provided between the upper lid 5 that closes the upper end opening 29 of the valve body 1 and the partition wall 2. The upper lid 5 is fixed to the valve body 1 with bolts 27. Although not shown, a gasket is fitted between the upper lid 5 and the cage 7, and a gasket is fitted between the cage 7 and the valve body 1.

ケージ7は、上側ケージ7aと下側ケージ部7bとに分割可能に設けられている。また、下側ケージ部7bの上側外周及び仕切壁2に設けられた孔には螺旋が設けられており、下側ケージ部7bが仕切壁2に着脱自在に螺着されている。
下側ケージ部7bと上側ケージ部7aとは、下側ケージ部7bに設けた嵌合溝34と上側ケージ部7aに設けた突起35を噛み合わせることにより回動不可能に固定されている。
また、本実施の形態1では、上側ケージ部7aを更に上下に2分割可能とし、上側ケージ部7aの上部に設けた突起37と下部に設けた嵌合溝36を噛み合わせることにより、回動不可能に固定している。
The cage 7 is provided so as to be divided into an upper cage 7a and a lower cage portion 7b. In addition, a spiral is provided in the hole provided in the upper outer periphery of the lower cage portion 7b and the partition wall 2, and the lower cage portion 7b is detachably screwed to the partition wall 2.
The lower cage portion 7b and the upper cage portion 7a are fixed so as not to rotate by engaging the fitting groove 34 provided in the lower cage portion 7b and the protrusion 35 provided in the upper cage portion 7a.
Further, in the first embodiment, the upper cage portion 7a can be further divided into two parts in the vertical direction, and the projection 37 provided on the upper portion of the upper cage portion 7a and the fitting groove 36 provided on the lower portion are engaged with each other to rotate. It is impossible to fix.

ケージ7は、仕切壁2の中央に開設された通孔にガスケット10を介して嵌め込まれ、弁本体1の上端開口部29と仕切壁2の間に固定されている。
上側ケージ部7aの周壁には下流側流路4とケージ内部とを連通させる複数個の円形の流量制御窓13が開設されている。また、下側ケージ部7bの周壁及び下部には上流側流路3とケージ内部とを連通させる複数個の円形の開口33が開設されている。
The cage 7 is fitted into a through hole formed in the center of the partition wall 2 via a gasket 10 and is fixed between the upper end opening 29 of the valve body 1 and the partition wall 2.
A plurality of circular flow rate control windows 13 are provided in the peripheral wall of the upper cage portion 7a to connect the downstream flow path 4 and the inside of the cage. In addition, a plurality of circular openings 33 are provided in the peripheral wall and the lower portion of the lower cage portion 7b to communicate the upstream flow path 3 and the cage interior.

ケージ上部7aには、その内周壁面に沿って、弁プラグ15が摺動自在に嵌め込まれている。そして、下側ケージ部7bの内周壁面には、流量制御窓13の下方に位置する弁座14が形成されている。弁プラグ15にシート面19が設けられ、シート面19は弁座14に対向している。弁棒5は、図示しないパッキン等を介し、弁本体1に対し上下方向に移動可能に固定されており、弁プラグ15と弁棒18とは、溶接等の手段により一体化されており、弁本体1に対し上下方向に移動可能となっている。  A valve plug 15 is slidably fitted into the cage upper portion 7a along the inner peripheral wall surface thereof. And the valve seat 14 located under the flow control window 13 is formed in the inner peripheral wall surface of the lower cage part 7b. A seat surface 19 is provided on the valve plug 15, and the seat surface 19 faces the valve seat 14. The valve stem 5 is fixed so as to be movable in the vertical direction with respect to the valve main body 1 via a packing or the like (not shown). The valve plug 15 and the valve stem 18 are integrated by means such as welding. The main body 1 is movable in the vertical direction.

図2−(1)に示すように、弁プラグ15には、ケージ7の下端周面にケージ内壁との隙間を有するための低開度流量特性部31が設けられている。
弁プラグ15の周面の低開度流量特性部31の上端に若干の長さのストレート部39を介してシート面19が設けられており、弁プラグ15の下端周面の低開度流量特性部31とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなるように、低開度流量特性部31は、ケージ7と摺動する弁プラグ15の外周面に対して、非常に小さな角度をなし形成されている。
即ち、低開度流量特性部31の最下端部の外周径に対し、シート面19の最下端、即ち、低開度流量特性部31の最上端部の外周径が若干大きくなるように、低開度流量特性部31の外周面は、弁プラグ15とケージ7の接触面と平行ではなく、若干の角度をなすように設けられているのである。
なお、ストレート部39は低開度流量特性部31の寸法安定性を確保するために設けたものであって、必ずしも必要ではなく、ストレート部39を介さずに低開度流量特性部31の上端にシート面19を設けてもよい。
As shown in FIG. 2-(1), the valve plug 15 is provided with a low opening flow rate characteristic portion 31 for providing a gap with the inner wall of the cage on the lower peripheral surface of the cage 7.
A seat surface 19 is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion 31 on the peripheral surface of the valve plug 15 via a straight portion 39 having a slight length, and the low opening flow rate characteristic on the lower peripheral surface of the valve plug 15 is provided. The low opening flow rate characteristic portion 31 is in relation to the outer peripheral surface of the valve plug 15 that slides with the cage 7 so that the gap between the portion 31 and the inner wall of the cage becomes wider as the opening increases within the range of the low opening. It is formed at a very small angle.
That is, the lower end of the seat opening 19, that is, the outer periphery of the uppermost end of the low opening flow rate characteristic part 31 is slightly larger than the outer peripheral diameter of the lower end flow rate characteristic part 31. The outer peripheral surface of the opening flow rate characteristic portion 31 is not parallel to the contact surface between the valve plug 15 and the cage 7 but is provided at a slight angle.
The straight portion 39 is provided to ensure the dimensional stability of the low opening flow rate characteristic unit 31 and is not necessarily required. The upper end of the low opening flow rate characteristic unit 31 is not necessarily provided via the straight portion 39. A sheet surface 19 may be provided.

図3に本実施の形態1のプラグの寸法の一例を表したものを示す。
弁プラグ15のケージ7と摺動する外周面の外径が267mmに対し、低開度流量特性部31の最下端部の外周径は260.5mm、また、低開度流量特性部31の最上端部の外周径は264mmとなっている。低開度流量特性部31は低開度において、極少量の流体を流すためのもので、ケージ7の内周面と弁プラグ15の低開度流量特性部31との間隙は、最大でも弁プラグ15の径に対し、数%のオーダの長さにする。これによって、流体は弁プラグ15とケージ7の内周面とのクリアランス間隙、及び、ケージ7の内周面と弁プラグ15の低開度流量特性部31との最狭間隙で二重に紋られることになる。更に好ましくは、図4(1)及び(2)に示すように、開度5%前後での、ケージ7の内周面と弁プラグ15の低開度流量特性部31との最狭間隙a−aでの流路面積が弁プラグ15とケージ7の内周面とのクリアランス間隙b−bの面積以下となるように設計する。このように設計すると、低開度流量特性部31にて高いRb(調整可能な最大流量Cvmaxと最小流量Cvminとの比Cvmax/Cvmin)を実現できるので、ケージ7の最下端の流量制御窓13の位置をケージのシート部近傍に配置でき、低開度におけるケージ内周面7と弁プラグ15のクリアランス間際で隙間流れが生じるのを大幅に防ぐことができ、この隙間流れによって引き起こされる振動発生も大幅に抑えることが可能となる。
また、弁プラグ15シート面19から低開度流量特性部31の下端までの長さは、弁プラグ15が最大開度から最小開度まで移動する距離の20%程度の長さとするのが好ましい。
これにより、高いレンジアビリティが実現でき、低開度での制御性の向上と高開度でのCv値確保の両立が可能となる。
なお、ストレート部39は弁プラグ15の低開度流量特性部31の上端とシート面19との間に1〜2mm程度の長さを有すればよい。
但し、この具体的な寸法は、あくまで一例を示したもので、最大流量、差圧、流体の種類等に応じ、適宜設定するものである。
FIG. 3 shows an example of the dimensions of the plug according to the first embodiment.
The outer diameter of the outer peripheral surface of the valve plug 15 sliding with the cage 7 is 267 mm, whereas the outer diameter of the lowermost end of the low opening flow rate characteristic portion 31 is 260.5 mm, and the outermost diameter of the low opening flow rate characteristic portion 31 is The outer peripheral diameter of the upper end is 264 mm. The low opening flow rate characteristic part 31 is for flowing a very small amount of fluid at a low opening degree, and the gap between the inner peripheral surface of the cage 7 and the low opening flow rate characteristic part 31 of the valve plug 15 is at most a valve. The length of the plug 15 is on the order of several percent. As a result, the fluid is doubled in the clearance gap between the valve plug 15 and the inner peripheral surface of the cage 7 and the narrowest gap between the inner peripheral surface of the cage 7 and the low opening flow rate characteristic portion 31 of the valve plug 15. Will be. More preferably, as shown in FIGS. 4 (1) and (2), the narrowest gap a between the inner peripheral surface of the cage 7 and the low opening flow rate characteristic portion 31 of the valve plug 15 when the opening degree is around 5%. The flow path area at −a is designed to be equal to or less than the clearance gap b−b between the valve plug 15 and the inner peripheral surface of the cage 7. If designed in this way, a high Rb (ratio Cvmax / Cvmin between the adjustable maximum flow rate Cvmax and the minimum flow rate Cvmin) can be realized in the low opening flow rate characteristic unit 31, and therefore the flow rate control window 13 at the lowest end of the cage 7. Can be disposed in the vicinity of the seat portion of the cage, and it is possible to greatly prevent a gap flow from being generated just before the clearance between the cage inner peripheral surface 7 and the valve plug 15 at a low opening, and generation of vibrations caused by this gap flow Can be greatly reduced.
Further, the length from the seat surface 19 of the valve plug 15 to the lower end of the low opening flow rate characteristic portion 31 is preferably about 20% of the distance that the valve plug 15 moves from the maximum opening to the minimum opening. .
As a result, high rangeability can be realized, and both improvement in controllability at a low opening and securing of a Cv value at a high opening can be achieved.
The straight portion 39 may have a length of about 1 to 2 mm between the upper end of the low opening flow rate characteristic portion 31 of the valve plug 15 and the seat surface 19.
However, these specific dimensions are merely examples, and are appropriately set according to the maximum flow rate, differential pressure, fluid type, and the like.

次に動作について説明する。図5−(1)は開度0%の状態のプラグ及びケージの断面図、図5−(2)は低開度の状態のプラグ及びケージの断面図及びC部分の拡大図、図5−(3)は開度100%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す。
図5−(1)の開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸18を上方に操作すると、弁プラグ15により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグ15のシート面19が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ15が上方へと移動する。
Next, the operation will be described. 5- (1) is a cross-sectional view of the plug and cage in the state of 0% opening, FIG. 5- (2) is a cross-sectional view of the plug and cage in the state of low opening, and an enlarged view of part C, FIG. (3) shows a cross-sectional view of the plug and cage in a state where the opening degree is 100%.
When the valve shaft 18 is operated upward by an operation unit (not shown) or manually from the state of 0% opening in FIG. 5-(1), the flow control window 13 is closed by the valve plug 15, and the seat surface of the valve plug 15 The valve plug 15 gradually moves upward from a state in which 19 is seated on the valve seat 14 and is in close contact therewith.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部31が徐々に連通し、弁プラグ15によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。図5−(2)は、流量制御窓13と低開度流量特性部31が連通し、低開度の状態を示すものである。図5−(2)の拡大図Cに示すように、最下端の流量制御窓13のみ低開度流量特性部31と連通し、低開度流量特性部31とケージ7の内壁との間に形成される非常に細い流路を介し、流路抵抗が大きい状態で、上流側流路3から下流側流路4へと流体が流れるようになる。  Then, the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 31 are gradually communicated, and the flow control window 13 that has been closed by the valve plug 15 is opened. FIG. 5- (2) shows a low opening state when the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 31 communicate with each other. As shown in the enlarged view C of FIG. 5-2, only the flow control window 13 at the lowermost end communicates with the low opening flow rate characteristic unit 31, and between the low opening flow rate characteristic unit 31 and the inner wall of the cage 7. The fluid flows from the upstream flow path 3 to the downstream flow path 4 in a state where the flow resistance is large through the formed very thin flow path.

更に弁プラグ15を上方へと操作すると、より多くの流量制御窓13が開弁した状態となり、低開度流量特性部31を介さずとも流体が流れることのできる流路が確立され、流路抵抗が小さくなり、大流量が流れるようになる。最終的には、図5−(3)に示す100%開度に達すると、大多数の流量制御窓13が開弁した状態となる。
図6は比較例と実施の形態1の0〜100%開度までの流量特性曲線を示す。また、図7は比較例と実施の形態1の0〜14%開度までの流量特性曲線を示す。
When the valve plug 15 is further operated upward, more flow rate control windows 13 are opened, and a flow path is established through which a fluid can flow without going through the low opening flow rate characteristic unit 31. The resistance becomes smaller and a large flow rate flows. Eventually, when the 100% opening shown in FIG. 5- (3) is reached, the majority of the flow control windows 13 are opened.
FIG. 6 shows flow rate characteristic curves from 0 to 100% of the comparative example and the first embodiment. Moreover, FIG. 7 shows the flow rate characteristic curve to 0-14% opening degree of a comparative example and Embodiment 1. FIG.

ここで比較例の弁装置について説明する。図2−(2)に比較例である弁装置のプラグの断面図及び拡大図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、比較例の弁プラグ115には実施の形態1の低開度流量特性部31が存在せず、シート面119が弁プラグ最下端部に設けられている。弁棒18、ケージ7等他の部分は実施の形態1と全て同じように設けられている。
Here, the valve device of the comparative example will be described. FIG. 2- (2) shows a sectional view and an enlarged view of a plug of a valve device as a comparative example.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug. The valve plug 115 of the comparative example does not have the low opening flow rate characteristic portion 31 of the first embodiment, and the seat surface 119. Is provided at the lowermost end of the valve plug. Other parts such as the valve stem 18 and the cage 7 are all provided in the same manner as in the first embodiment.

比較例の弁装置の動作について説明する。弁プラグ115のシート面119と、ケージ7の弁座14が接触した状態から離れた状態になり、最下端の流量制御窓13が開弁した状態となると、実施の形態1の弁装置のように低開度流量特性部31が設けられていないため、実施の形態1の弁装置に比べ低開度領域において流量が一気に増す。更に開度を大きくし、高開度領域になると、弁プラグ15、115の操作量と流量の増加量の関係は、実施の形態1の弁装置と比較例の弁装置ともあまり変わりがなくなる。  The operation of the valve device of the comparative example will be described. When the seat surface 119 of the valve plug 115 and the valve seat 14 of the cage 7 are separated from each other and the flow control window 13 at the lowermost end is opened, the valve device of the first embodiment is used. Since no low opening flow rate characteristic unit 31 is provided, the flow rate increases rapidly in the low opening range as compared with the valve device of the first embodiment. When the opening degree is further increased and a high opening degree region is reached, the relationship between the operation amount of the valve plugs 15 and 115 and the increase amount of the flow rate does not change much between the valve device of the first embodiment and the valve device of the comparative example.

上述した理由により、図6、7に示すように、高開度領域においては、実施の形態1の弁装置と比較例の弁装置の勾配がほぼ同じ傾きとなる。そして、低開度領域において、実施の形態1の弁装置が比較例の弁装置に比べ、同じ操作量であっても流量が一気に増加しない。実施の形態1は、低開度において、流体はケージ内壁とプラグ下端周面の低開度流量特性部31との間の開隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上を図ることができる。
また、低開度での制御が安定し、振動が減少することから、信頼性が向上すると共に、振動の減少により、低応力設計ができる。更には、長寿命化を図ることもできる。
特に本実施の形態1によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。
実施の形態1では、流量制御窓13及び開口33を円形とする例を示したが、流量制御窓13及び開口33の形状は円形に限られるものではなく、楕円、長方形等の形状としてもよい。
また、ケージ7を三分割に設ける例を示したが、分割不可能に設けても良いし、更に複数個に分割可能に設けてもよい。
また、ケージ7と弁本体1とを螺着する例を示したが、螺着することなく他の固定手段で弁本体にケージ7を固定するようにしてもよい。
またケージ7の内壁と摺動する弁プラグ15の外周との接触断面の形状を円形にする例を示したが、ケージ7と弁プラグ15が密着した状態で摺動可能であれば、その形状は楕円等、別の形状であってもよい。
また、流れ方向について、弁プラグ15の下方から上方に向かって流れる例を示したが、逆の流れ、即ち、弁プラグ15の上方から下方に向かって流れるように流れ方向を設定してもよい。
For the reasons described above, as shown in FIGS. 6 and 7, the gradients of the valve device of the first embodiment and the valve device of the comparative example are substantially the same in the high opening region. In the low opening region, the flow rate does not increase at a stretch even when the valve device of the first embodiment is the same operation amount as the valve device of the comparative example. In the first embodiment, at a low opening, the fluid flows through a gap between the cage inner wall and the low opening flow rate characteristic portion 31 on the peripheral surface of the lower end of the plug, without involving a complicated configuration and an increase in size. The controllability of the low flow rate at the time of low opening can be improved.
In addition, since the control at a low opening is stabilized and vibration is reduced, reliability is improved, and low stress design can be performed by reducing the vibration. Furthermore, the lifetime can be extended.
In particular, according to the first embodiment, as shown in FIG. 7, a remarkable effect can be obtained in the flow characteristic at the beginning of opening where the opening degree is about 0% to 14%.
In the first embodiment, an example in which the flow control window 13 and the opening 33 are circular has been shown, but the shape of the flow control window 13 and the opening 33 is not limited to a circle, and may be an ellipse, a rectangle, or the like. .
Moreover, although the example which provides the cage 7 in three divisions was shown, it may be provided so that it cannot be divided, or may be provided so as to be further divided into a plurality.
Moreover, although the example in which the cage 7 and the valve body 1 are screwed is shown, the cage 7 may be fixed to the valve body by other fixing means without being screwed.
In addition, an example in which the shape of the contact cross section between the inner wall of the cage 7 and the outer periphery of the valve plug 15 that slides is shown as a circle. May be another shape, such as an ellipse.
Moreover, although the example which flows toward the upper direction from the downward direction of the valve plug 15 was shown about the flow direction, you may set a reverse flow, ie, a flow direction so that it may flow toward the downward direction from the upper direction of the valve plug 15. .

参考例1.
図8(1)に本願参考例1である弁装置のプラグの断面図、図8(2)は図8(1)のE部分の拡大図、図8(3)は図8(1)を下方向から見た図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、参考例1の弁プラグ315の低開度流量特性部332と実施の形態1の低開度流量特性部31との形状が異なっているが、弁棒18、ケージ7等他の部分は全て実施の形態1の弁装置と同じように設けられている。
Reference Example 1
8 (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to Reference Example 1, FIG. 8 (2) is an enlarged view of portion E in FIG. 8 (1), and FIG. 8 (3) is FIG. 8 (1). The figure seen from below is shown.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug, and the low opening flow rate characteristic unit 332 of the valve plug 315 of the reference example 1 and the low opening flow rate characteristic unit 31 of the first embodiment. The other parts such as the valve stem 18 and the cage 7 are all provided in the same manner as the valve device of the first embodiment.

図8(1)、(2)、(3)に示すように、参考例1の弁装置の低開度流量特性部332は、弁プラグ315の下端部、シート面319の下方に設けられている。
シート面319の下方の弁プラグ315の外径は、ケージ外周と接触する径より小さいものの、ほぼ一定の値で、実施の形態1のように勾配が形成されておらず、弁軸318と平行にストレートになっている。そして、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部が設けられ、低開度流量特性部332が形成されている。低開度流量特性部332である切り欠き部は、弁プラグ315の外周面から内周面まで貫通している。
As shown in FIGS. 8 (1), (2), and (3), the low opening flow rate characteristic portion 332 of the valve device of Reference Example 1 is provided below the lower end portion of the valve plug 315 and the seat surface 319. Yes.
Although the outer diameter of the valve plug 315 below the seat surface 319 is smaller than the diameter in contact with the outer periphery of the cage, it has a substantially constant value and is not formed with a gradient as in the first embodiment, and is parallel to the valve shaft 318. It is straight. And the notch part is provided in the substantially triangular shape in the position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided, and the low opening flow rate characteristic part 332 is formed. The notch which is the low opening flow rate characteristic portion 332 penetrates from the outer peripheral surface of the valve plug 315 to the inner peripheral surface.

次に動作について説明する。開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸318を上方に操作すると、弁プラグ315により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグのシート面319が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ315が上方へと移動する。  Next, the operation will be described. When the valve shaft 318 is operated upward by an operation unit (not shown) or manually from the state where the opening degree is 0%, the flow control window 13 is closed by the valve plug 315 and the seat surface 319 of the valve plug is seated on the valve seat 14. The valve plug 315 gradually moves upward from the close contact state.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部332が徐々に連通し、弁プラグ315によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。参考例1によれば、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部を設けている。よって、低開度において、低開度流量特性部332である略三角形状の切り欠き部の頂点が、最初に流量制御窓13と連通するので、急激に流量が増加することなく、プラグ下端内周面と外周面とを連通することにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上が図ることができる。実施の形態1と同様に本参考例1によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。
なお、参考例1では切り欠き部の形状を略三角形とした例を示したが、切り欠き部の形状は、略長方形、半円、台形等、低開度において急激に流量が増加することなく、弁プラグ315下端の内周面と外周面とを連通させることのできる形状を採用することができる。
Then, the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic portion 332 are gradually communicated, and the flow control window 13 closed by the valve plug 315 is opened. According to the reference example 1, the notch is provided in a substantially triangular shape at a position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided. Therefore, at the low opening, the apex of the substantially triangular cutout portion, which is the low opening flow rate characteristic portion 332, communicates with the flow control window 13 first, so that the flow rate does not increase rapidly, and the inside of the lower end of the plug By connecting the peripheral surface and the outer peripheral surface, it is possible to improve the controllability of the low flow rate at the time of the low opening without involving a complicated configuration and an increase in size. As in the first embodiment, according to the first reference example, as shown in FIG. 7, a remarkable effect can be obtained in the flow rate characteristics at the opening degree where the opening degree is about 0% to 14%.
In addition, although the reference example 1 shows an example in which the shape of the notch is substantially triangular, the shape of the notch is substantially rectangular, semicircular, trapezoidal, or the like, and the flow rate does not increase suddenly at a low opening. A shape that allows the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the lower end of the valve plug 315 to communicate with each other can be employed.

参考例2.
図9(1)に本願参考例2である弁装置のプラグの断面図、図9(2)は図9(1)のF部分の拡大図、図9(3)は図9(1)を下方向から見た図、図9(4)に参考例2のプラグの側面図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、参考例2の弁プラグ415の低開度流量特性部432と実施の形態1の低開度流量特性部31との形状が異なっているが、弁棒18、ケージ7等他の部分は全て実施の形態1の弁装置と同一に設けられている。
Reference Example 2
9 (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to Reference Example 2 of the present application, FIG. 9 (2) is an enlarged view of a portion F of FIG. 9 (1), and FIG. 9 (3) is FIG. 9 (1). FIG. 9 (4) shows a side view of the plug of Reference Example 2 as seen from below.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug, and the low opening flow rate characteristic unit 432 of the valve plug 415 of the reference example 2 and the low opening flow rate characteristic unit 31 of the first embodiment. The other parts such as the valve stem 18 and the cage 7 are all provided in the same manner as the valve device of the first embodiment.

図9(1)、(2)、(3)、(4)に示すように、参考例2の弁装置の低開度流量特性部432は、弁プラグ415の下端部、シート面419の下方に設けられている。
シート面419の下方の弁プラグ415の外径は、ケージ外周と接触する径より小さいものの、ほぼ一定の値で、実施の形態1のように勾配が形成されておらず、弁軸418と平行にストレートになっている。そして、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略長方形状に切り欠き部が設けられ、低開度流量特性部432が形成されている。低開度流量特性部432である切り欠き部は、弁プラグ415の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ415の下端になるほど、切り欠き部の深さが深くなるように設けられている。
As shown in FIGS. 9 (1), (2), (3), and (4), the low opening flow rate characteristic portion 432 of the valve device of Reference Example 2 has a lower end portion of the valve plug 415 and a lower portion of the seat surface 419. Is provided.
Although the outer diameter of the valve plug 415 below the seat surface 419 is smaller than the diameter in contact with the outer periphery of the cage, it is a substantially constant value and is not formed with a gradient as in the first embodiment, and is parallel to the valve shaft 418. It is straight. A notch portion is provided in a substantially rectangular shape at a position corresponding to the location where the flow rate control window 13 of the cage 7 is provided, and a low opening flow rate characteristic portion 432 is formed. The notch portion which is the low opening flow rate characteristic portion 432 is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 415 and is provided so that the depth of the notch portion becomes deeper toward the lower end of the valve plug 415. ing.

次に動作について説明する。開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸418を上方に操作すると、弁プラグ415により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグのシート面419が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ415が上方へと移動する。  Next, the operation will be described. When the valve shaft 418 is operated upward from the 0% opening degree by an operating unit (not shown) or manually, the flow control window 13 is closed by the valve plug 415 and the seat surface 419 of the valve plug is seated on the valve seat 14. The valve plug 415 gradually moves upward from the close contact state.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部432が徐々に連通し、弁プラグ415によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。参考例2によれば、低開度流量特性部432である切り欠き部は、弁プラグ415の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ415の下端になるほど、切り欠き部の深さが深くなるように設けられている。よって、低開度において、切り欠き部の上端部分の深さが深くない部分が、最初に流量制御窓13と連通するので、急激に流量が増加することなく、プラグ下端の低開度流量特性部332とケージ7の内壁面の間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上が図ることができる。実施の形態1と同様に本参考例2によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。  Then, the flow control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 432 are gradually communicated, and the flow control window 13 closed by the valve plug 415 is opened. According to Reference Example 2, the notch that is the low opening flow rate characteristic part 432 is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 415, and the depth of the notch becomes closer to the lower end of the valve plug 415. Is provided to be deep. Therefore, since the portion where the depth of the upper end portion of the notch portion is not deep at the low opening degree is communicated with the flow control window 13 first, the low opening flow rate characteristic of the lower end of the plug does not increase rapidly. By flowing through the gap between the portion 332 and the inner wall surface of the cage 7, it is possible to improve the controllability of the low flow rate at the time of low opening without complicated structure and increase in size. As in the first embodiment, according to the present reference example 2, a remarkable effect can be obtained in the flow rate characteristics at the beginning of opening when the opening degree is about 0% to 14% as shown in FIG.

参考例3.
図10(1)に本願参考例3である弁装置のプラグの断面図、図10(2)は図10(1)のG部分の拡大図、図10(3)は図10(1)を下方向から見た図、図10(4)に参考例3のプラグの側面図を示す。
上述した実施の形態1の弁装置との相違点は、弁プラグの形状のみで、参考例3の弁プラグ515の低開度流量特性部532と実施の形態1の低開度流量特性部31との形状が異なっているが、弁棒18、ケージ7等他の部分は全て実施の形態1の弁装置と同一に設けられている。
Reference Example 3.
10 (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to Reference Example 3 of the present application, FIG. 10 (2) is an enlarged view of a portion G of FIG. 10 (1), and FIG. 10 (3) is FIG. FIG. 10 (4) shows a side view of the plug of Reference Example 3 as seen from below.
The difference from the valve device of the first embodiment described above is only the shape of the valve plug, and the low opening flow rate characteristic unit 532 of the valve plug 515 of the reference example 3 and the low opening flow rate characteristic unit 31 of the first embodiment. The other parts such as the valve stem 18 and the cage 7 are all provided in the same manner as the valve device of the first embodiment.

図10(1)、(2)、(3)、(4)に示すように、参考例3の弁装置の低開度流量特性部532は、弁プラグ515の下端部、シート面519の下方に設けられている。
シート面519の下方の弁プラグ515の外径は、ケージ外周と接触する径より小さいものの、ほぼ一定の値で、実施の形態1のように勾配が形成されておらず、弁軸518と平行にストレートになっている。そして、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部が設けられ、低開度流量特性部532が形成されている。低開度流量特性部532である切り欠き部は、弁プラグ515の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ515の下端になるほど、切り欠き部の深さが長くなるように設けられている。
As shown in FIGS. 10 (1), (2), (3), and (4), the low opening flow rate characteristic portion 532 of the valve device of Reference Example 3 is provided at the lower end portion of the valve plug 515 and below the seat surface 519. Is provided.
Although the outer diameter of the valve plug 515 below the seat surface 519 is smaller than the diameter in contact with the outer periphery of the cage, it is a substantially constant value and has no gradient as in the first embodiment, and is parallel to the valve shaft 518. It is straight. And the notch part is provided in the substantially triangular shape in the position corresponding to the location where the flow control window 13 of the cage 7 is provided, and the low opening flow rate characteristic part 532 is formed. The notch portion which is the low opening flow rate characteristic portion 532 is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 515 and is provided so that the depth of the notch portion becomes longer toward the lower end of the valve plug 515. ing.

次に動作について説明する。開度0%の状態から、図示しない操作部もしくは手動により、弁軸518を上方に操作すると、弁プラグ515により流量制御窓13が閉塞し、弁プラグのシート面519が弁座14に着座し密着していた状態から、徐々に弁プラグ515が上方へと移動する。  Next, the operation will be described. When the valve shaft 518 is operated upward from an open state of 0% by an operating unit (not shown) or manually, the flow control window 13 is closed by the valve plug 515 and the seat surface 519 of the valve plug is seated on the valve seat 14. The valve plug 515 gradually moves upward from the close contact state.

すると、流量制御窓13と低開度流量特性部532が徐々に連通し、弁プラグ515によって閉塞していた流量制御窓13が開弁していく。参考例3によれば、ケージ7の流量制御窓13が設けられている箇所に対応する位置に略三角形状に切り欠き部を設けられ、且つ、低開度流量特性部532である切り欠き部は、弁プラグ415の内周面までは貫通されておらず、弁プラグ415の下端になるほど、切り欠き部の深さが長くなるように設けられている。よって、低開度において、切り欠き部分が略三角形の頂点であり、且つ部分の深さが深くない部分から、最初に流量制御窓13と連通するので、参考例1、2に比べてもより、急激に流量が増加することなく、プラグ下端の低開度流量特性部532とケージ7の内周面の間の間隙を流れることにより、複雑な構成及び大型化を伴うことなく、低開度時の低流量の制御性の向上が図ることができる。実施の形態1と同様に本参考例3によると、図7に示すように開度が0%から14%程度の開きはじめの流量特性において、顕著な効果を得ることができる。
なお、参考例2、3では切り欠き部の形状を略三角形、略長方形とした例を示したが、切り欠き部の形状は半円、台形等、低開度において急激に流量が増加することなく、プラグ下端の低開度流量特性部432、532とプラグ外周面との間の間隙を流すことのできる形状を採用することができる。
Then, the flow rate control window 13 and the low opening flow rate characteristic unit 532 are gradually communicated, and the flow rate control window 13 closed by the valve plug 515 is opened. According to the reference example 3, the notch part which is provided with the notch part in a substantially triangular shape at the position corresponding to the place where the flow rate control window 13 of the cage 7 is provided and is the low opening degree flow characteristic part 532 Is not penetrated to the inner peripheral surface of the valve plug 415, and is provided such that the depth of the notch becomes longer toward the lower end of the valve plug 415. Therefore, at the low opening, the notch portion is a substantially triangular vertex and the portion is not deep, so the first communication with the flow control window 13 is greater than in Reference Examples 1 and 2. By flowing through the gap between the low opening flow rate characteristic portion 532 at the lower end of the plug and the inner peripheral surface of the cage 7 without suddenly increasing the flow rate, the low opening degree is not accompanied by a complicated configuration and an increase in size. The controllability of the low flow rate at the time can be improved. As in the first embodiment, according to the present reference example 3, a remarkable effect can be obtained in the flow rate characteristics at the beginning of opening where the opening degree is about 0% to 14% as shown in FIG.
In Reference Examples 2 and 3, an example in which the shape of the notch portion is a substantially triangular shape and a substantially rectangular shape has been shown. However, the shape of the notch portion is semicircular, trapezoidal, etc., and the flow rate increases rapidly at a low opening. Instead, it is possible to adopt a shape that can flow the gap between the low opening flow rate characteristic portions 432 and 532 at the lower end of the plug and the outer peripheral surface of the plug.

以上のように、この発明に係るケージ弁は、小流量から大流量まで幅広い流量を制御する弁に用いるのに適している。  As described above, the cage valve according to the present invention is suitable for use in a valve that controls a wide flow rate from a small flow rate to a large flow rate.

この発明の実施の形態1による弁装置がほぼ全開の状態を示す要部縦断面図である。It is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the state by which the valve apparatus by Embodiment 1 of this invention is substantially fully open. この発明の実施の形態1のプラグの断面図及びA部分の拡大図である。It is sectional drawing of the plug of Embodiment 1 of this invention, and the enlarged view of A part. この発明の比較例である弁装置のプラグの断面図及びB部分の拡大図である。It is sectional drawing of the plug of the valve apparatus which is a comparative example of this invention, and the enlarged view of B part. この発明の実施の形態1のプラグの寸法を示す図である。It is a figure which shows the dimension of the plug of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において開度5%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。図4−(2)は、図4−(1)E部分の拡大図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the plug and cage of the state of 5% of opening degree in Embodiment 1 of this invention. FIG. 4- (2) is an enlarged view of part E in FIG. 4- (1). この発明の実施の形態1において開度0%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the plug and cage of the state of opening degree 0% in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において開度10%の状態のプラグ及びケージの断面図及び、C部分の拡大図を示す図である。It is a figure which shows the sectional view of a plug and a cage in the state of 10% of opening degree in Embodiment 1 of this invention, and the enlarged view of C part. この発明の実施の形態1において開度100%の状態のプラグ及びケージの断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the plug and cage of the state of 100% of opening degree in Embodiment 1 of this invention. この発明の比較例と実施の形態1の0〜100%開度までの流量特性曲線である。It is a flow characteristic curve to 0-100% opening degree of the comparative example and Embodiment 1 of this invention. この発明の比較例と実施の形態1の0〜14%開度までの流量特性曲線である。It is a flow characteristic curve to 0-14% opening degree of the comparative example and Embodiment 1 of this invention. 図8−(1)は本願参考例1である弁装置のプラグの断面図、図8−(2)は図8−(1)のE部分の拡大図、図8−(3)は図8−(1)を下方向から見た図である。FIG. 8- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to Reference Example 1, FIG. 8- (2) is an enlarged view of portion E in FIG. 8- (1), and FIG. 8- (3) is FIG. -(1) seen from below. 図9−(1)は本願参考例2である弁装置のプラグの断面図、図9−(2)は図9−(1)のF部分の拡大図、図9−(3)は図9−(1)を下方向から見た図、図9−(4)は参考例2のプラグの側面図である。9- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to Reference Example 2 of the present application, FIG. 9- (2) is an enlarged view of portion F of FIG. 9- (1), and FIG. 9- (3) is FIG. FIG. 9- (4) is a side view of the plug of Reference Example 2. FIG. 図10−(1)は本願参考例3である弁装置のプラグの断面図、図10−(2)は図10−(1)のG部分の拡大図、図10−(3)は図10−(1)を下方向から見た図、図10−(4)は参考例3のプラグの側面図である。10- (1) is a cross-sectional view of the plug of the valve device according to Reference Example 3 of the present application, FIG. 10- (2) is an enlarged view of a portion G of FIG. 10- (1), and FIG. FIG. 10- (4) is a side view of the plug of Reference Example 3. FIG. 従来例のケージ弁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cage valve of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 弁本体
2 仕切壁
7 ケージ
7A 上側ケージ部
7B 下側ケージ部
13 流量制御窓
15、215、315、415、515 弁プラグ
31、232、332、432、532 低開度流量特性部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve main body 2 Partition wall 7 Cage 7A Upper cage part 7B Lower cage part 13 Flow control window 15,215,315,415,515 Valve plug 31,232,332,432,532 Low opening flow rate characteristic part

この発明に係るケージ弁は、弁本体内を上流側と下流側に分割する隔壁により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、このケージ内を摺動して前記ケージの窓を開閉する弁プラグとを備えるとともに、この弁プラグの下端周面にケージ内壁との隙間を有する低開度流量特性部を設けたケージ弁において、前記弁プラグの下端周面の低開度流量特性部とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなり、かつ、開度5%前後での、ケージの内周面と弁プラグの低開度流量特性部との最狭間隙での流路面積が弁プラグとケージの内周面とのクリアランス間隙の面積以下であって、前記弁プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられ、かつ、前記弁プラグのシート部から前記低開度流量特性部の下端までの長さが、前記弁プラグが最大開度から最小開度まで移動する距離の20%の長さであるものである。 The cage valve according to the present invention includes a cage that is fixed in one chamber divided by a partition wall that divides the inside of the valve body into an upstream side and a downstream side, and that has a plurality of windows on a peripheral wall, and slides in the cage. A valve plug that opens and closes the window of the cage, and a lower opening peripheral surface of the valve plug is provided with a low opening flow rate characteristic portion having a gap with the inner wall of the cage on the lower peripheral surface of the valve plug. the gap between the low opening flow characteristic portion and the cage inner wall Ri of wider as opening increases within the low opening, and, at around 5% opening, the inner peripheral surface of the cage and the valve plug The flow path area at the narrowest gap with the low opening flow rate characteristic portion is equal to or less than the clearance gap area between the valve plug and the inner circumferential surface of the cage, and the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the valve plug circumferential surface A seat portion, and from the valve plug seat portion Serial length to the lower end of the lower opening flow characteristic portion, the valve plug is one that is 20% of the length of the distance traveled to the minimum opening degree from the maximum opening degree.

図2−(1)と図3−(2)に示すように、弁プラグ15には、ケージ7の下端周面にケージ内壁との隙間を有するための低開度流量特性部31が設けられている。
弁プラグ15の周面の低開度流量特性部31の上端に若干の長さのストレート部39を介してシート面19が設けられており、弁プラグ15の下端周面の低開度流量特性部31とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなるように、低開度流量特性部31は、ケージ7と摺動する弁プラグ15の外周面に対して、非常に小さな角度をなし形成されている。
即ち、低開度流量特性部31の最下端部の外周径に対し、シート面19の最下端、即ち、低開度流量特性部31の最上端部の外周径が若干大きくなるように、低開度流量特性部31の外周面は、弁プラグ15とケージ7の接触面と平行ではなく、若干の角度をなすように設けられているのである。
なお、ストレート部39は低開度流量特性部31の寸法安定性を確保するために設けたものであって、必ずしも必要ではなく、ストレート部39を介さずに低開度流量特性部31の上端にシート面19を設けてもよい。
As shown in FIGS. 2- (1) and 3- (2) , the valve plug 15 is provided with a low opening flow rate characteristic portion 31 for providing a clearance with the inner wall of the cage on the lower peripheral surface of the cage 7. ing.
A seat surface 19 is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion 31 on the peripheral surface of the valve plug 15 via a straight portion 39 having a slight length, and the low opening flow rate characteristic on the lower peripheral surface of the valve plug 15 is provided. The low opening flow rate characteristic portion 31 is in relation to the outer peripheral surface of the valve plug 15 that slides with the cage 7 so that the gap between the portion 31 and the inner wall of the cage becomes wider as the opening increases within the range of the low opening. It is formed at a very small angle.
That is, the lower end of the seat opening 19, that is, the outer periphery of the uppermost end of the low opening flow rate characteristic part 31 is slightly larger than the outer peripheral diameter of the lower end flow rate characteristic part 31. The outer peripheral surface of the opening flow rate characteristic portion 31 is not parallel to the contact surface between the valve plug 15 and the cage 7 but is provided at a slight angle.
The straight portion 39 is provided to ensure the dimensional stability of the low opening flow rate characteristic unit 31 and is not necessarily required. The upper end of the low opening flow rate characteristic unit 31 is not necessarily provided via the straight portion 39. A sheet surface 19 may be provided.

1 弁本体
2 仕切壁
7 ケージ
7A 上側ケージ部
7B 下側ケージ部
13 流量制御窓
15、115、315、415、515 弁プラグ
31、232、432、532 低開度流量特性部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve main body 2 Partition wall 7 Cage 7A Upper cage part 7B Lower cage part 13 Flow control window 15, 115 , 315, 415, 515 Valve plug 31, 232, 432, 532 Low opening flow rate characteristic part

Claims (3)

弁本体内を上流側と下流側に分割する隔壁により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、このケージ内を摺動して前記ケージの窓を開閉する弁プラグとを備えたケージ弁において、
前記弁プラグの下端周面にケージ内壁との隙間を有する低開度流量特性部を設けたことを特徴とするケージ弁。
A cage that is fixed in one chamber divided by a partition wall that divides the inside of the valve body into an upstream side and a downstream side and has a plurality of windows on the peripheral wall, and slides in the cage to open and close the window of the cage In a cage valve with a valve plug,
A cage valve characterized in that a low opening flow rate characteristic portion having a gap with the inner wall of the cage is provided on the lower peripheral surface of the valve plug.
請求項1に記載されたケージ弁において、
前記弁プラグの下端周面の低開度流量特性部とケージ内壁間の隙間が低開度の範囲内で開度が大きくなるにつれて広くなるとともに、前記弁プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられていることを特徴とするケージ弁。
The cage valve according to claim 1, wherein
The gap between the low opening flow rate characteristic portion on the lower peripheral surface of the valve plug and the cage inner wall becomes wider as the opening increases within the low opening range, and the low opening flow characteristic portion on the valve plug peripheral surface A cage valve characterized in that a seat part is provided at the upper end of the cage.
弁本体内を上流側と下流側に分割する隔壁により分割された一方の室内に固定されかつ周壁に複数個の窓を有するケージと、このケージ内を摺動して前記ケージの窓を開閉する筒状の弁プラグとを備えたケージ弁において、
前記弁プラグの下端周面に弁プラグ外面と内面とを連通する低開度流量特性部を設けるとともに、前記弁プラグ周面の低開度流量特性部の上端にシート部が設けられていることを特徴とするケージ弁。
A cage that is fixed in one chamber divided by a partition wall that divides the inside of the valve body into an upstream side and a downstream side and has a plurality of windows on the peripheral wall, and slides in the cage to open and close the window of the cage In a cage valve with a tubular valve plug,
A low opening flow rate characteristic portion that communicates the outer surface and the inner surface of the valve plug is provided on the lower end peripheral surface of the valve plug, and a seat portion is provided at the upper end of the low opening flow rate characteristic portion of the valve plug peripheral surface. Cage valve characterized by.
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