WO1995006214A1 - Dispositif reglable de robinet-valve a levee verticale commandant un debit constant - Google Patents

Description

明 細 書 可変定流量調節リフト弁装置 技術分野

この発明は、 流体輪送管路に設置する自動絞り調節用流路を備えた直 動型 （パイロッ ト弁装置を持たない） の可変定流量調節リフト弁装置に 関するものであり、 作業流体の状態 （入口流路圧力、 出口流路圧力及び 出口側液面レベルの変化等） から作用力を引き出して作動する定流量調 節リフト弁装置において、 各弁部材の組み合わせを、 弁軸の軸推力がバ ランスする構造に構成して、 弁操作のための動力を極めて軽少にし、 小 型から大型に至るまで、 容易に製作できるようにしたものである。 この 発明はさらに、 土砂 ·塵埃等による目詰まりを自掃作動によって防止す る機能も備えており、 適用される産業分野と仕様範囲が広いという特徴 を有する弁装置である。

なお、 本明細書中の水の言語は液体を総称的に代表するものとする。 背景技術

従来から一般的に、 単なる開閉弁の用途に供する時には、 例えば、 バ タフライ弁、 ゲート弁等の弁装置でも支障はないが、 この種弁装置によ り高圧水など厳しい条件下での流量調節を行つた場合は、 該弁開口の形 状が一般的に不整形なものであるために、 弁開口を通過する流れが激し い偏流や乱流となりやすく、 甚だしい騒音や振動、 衝撃現象を誘発し、 更には弁要部の急激な侵食や破損を引き起こしゃすいと言う問題があつ た。 それに引換え、 リフト弁装置類であれば、 弁開口が整った形伏とな るので、 偏流や乱流は少ないという利点をもっている反面、 配慮を欠く と、 弁部の受圧力の偏差によって、 一旦締めた弁が開きにくい等の問題 が発生して、 使用に耐えないものとなる。 従って、 従来は、 複座型にし て弁部の軸推力を釣り合わせたり、 単座型リフト弁においては、 弁軸と

—体的にしたバランス · ピストン部を設けてこの軸推力を軽減する等、 種々の方法を採用しながら使用されてきた。

しかしながら、 従来のリフト弁装置には、 なお、 幾多の問題点が残つ ている。 前述の通り、 高圧用のものや大型用のものでは、 その軸推力軽 減手段が簡単でなく、 製作費が異常に嵩む難点があり、 しかも圧力変動 の激しい管路内における流量の制御に当たっては、 その対策は容易では ない。 また、 他形式の弁装置も同様ではあるが、 小水量に調節した際の 弁開口の狭まりによる土砂 ·塵埃等の目詰まり事故も難題である。 従って、 この発明は、 これら従来のリフト弁装置の欠点を解決して、 流量制御性能の安定した、 しかも、 弁操作のための動力は極めて小さく て済み、 その流量調節弁と自動絞り弁の自掃作動による目詰まり事故を 防止する機能を備えた、 便利な可変定流量調節リフト弁装置を得ること を目的とする。 発明の開示

この発明は、 自動絞り調節用流路を備えた直動型の可変定流量調節弁 の技術分野に属する弁装置である。 流路の形状が整っていて、 流量調節 の時に激しい乱流や偏流を起こしにくいリフト型弁が適用され、 装置構 造の大要は、 可変の流量調節弁と、 それに対向して、 自動絞り流路用の 滑り弁が組み込まれ、 弁箱内部を、 流れ方向に沿って、 入口流路、 緩流 (中間） 室、 出口流路の三室に区分している。

流量調節弁と滑り弁とは、 流路締め切り寸前に互いに当接一体化し、 軸推力の均衡を保つ構造に構成されてあり、 従って、 該流量調節弁によ る流量設定に当たっては、 その操作の所要動力は極めて小さい。

従って、 液面制御等に適用した場合、 作動用フロート装置等が軽少で 済むと共に、 液面変化に伴うリニア一特性の流量調節を行える。

また、 この発明は、 流量調節弁に後退滑り間隙部を備え、 該流量調節 弁の目詰まりの際は、 流体圧力の変化によって、 弁座から後退する構造 としており、 滑り弁と同様に自動的に自掃作動を行い、 目詰まり事故を 防ぐ機能を有するので、 清浄でない液体を扱う設備用としても好適であ な o 図面の簡単な説明

第 1図は、 この発明に係る一実施例の可変定流量調節リフ 卜弁装置の 断面を示す図であり、 第 2図は、 この発明に係る他の一実施例の断面を 示す図である。 第 3図は、 液面制御用として適用した該弁装置の断面を 示す図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説明するために、 図面に従ってこれを記述する。 第 1図において、 入口流路3、 出口流路 eを有する弁箱 1 と、 弁箱蓋 2 からなる弁箱内には、 流量調節弁弁座 3とそれに対応する流量調節弁 7 との間に、 流量調節弁開口 bが形成され、 滑り弁閉鎖面部 4とそれに対 応する滑り弁 1 0との間には、 滑り弁開口 dが形成されている。 そして 弁開口 bと弁開口 dとに挟まれるように緩流室 cが構成されている。 従って、 弁箱 1の中は、 流量調節弁と自動滑り弁とによって、 流れ方 向に向かって、 入口流路→緩流室 出口流路、 の三つの流路部に区切ら れ、 流量調節弁開口 bと滑り弁開口 dとによって、 絞られる形状に構成 されている。 また、 シール部材 1 4を介して、 滑り弁端面部 1 1 と弁箱蓋 2との間 に包容形成された袋室 f を、 連通路 1 7によって入口流路 aに連通させ ると共に、 釣り合いばね 1 3を介装することによって、 滑り弁開口 dに 自動絞り調節流路を構成させてある。 流量調節弁 7は流量調節弁ばね 9 によって弁軸段付部 6 q側に押し付けられ、 後退滑り間隙 gを保って、 弁軸 6に水密且つ滑動自在に嵌装されている。

流量調節弁 7と滑り弁端面部 1 】 との受圧面積の関係は、 基本的には ほぼ均等であり、 滑り弁端面部 1 1の側がやや大き目に形成されており 、 該弁 7をほぼ締め切って、 流量が零に近づいた時点で、 流量調節弁ボ ス部 8と滑り弁ボス部 1 2とが当接する構造に形成されている。 そして 、 当接と同時に、 該両弁の相対応する両受圧面に作用する入口圧力同志 がほぼ均衡する。 従って、 流量調節作動中における弁軸に掛かる作用力 の僅少さと相まって、 弁開閉の全行程にわたって、 弁操作のための動力 は極めて小さくてよい。

第 1図によって、 その作用を観察する。 流量調節弁 7が全開の状態に なっている時、 入口流路 aから出口流路 eへの流れは、 入口流路3→流 量調節弁開口 b—緩流室 c→滑り弁開口 d→出口流路 eの順に流れてレ、 る。 この状態において、 釣り合いばね 1 3の弁開口 dを開く方向への力 は、 滑り弁端面部 1 1の前後の受圧面に働く袋室 f 即ち入口流路 aと緩 流室 cとの圧力の差に均衡させてあるが、 この圧力の差は勿論、 流量調 節弁開口 bの流路抵抗に起因するものである。

次に、 流量調節のために、 流量調節弁 7を弁座 3に近づけると、 該弁 開口 bの抵抗が増加するに従って、 緩流室 cの圧力が低下し、 釣り合い ばね 1 3による均衡が破れて、 滑り弁 1 0が滑り弁閉鎖面部 4に近づき 、 その調節流量に見合うだけの自動絞り調節流路となって安定す 。 こ の状態にある時、 流量調節弁 7の下流向き即ち、 図面において上向きに 作用する偏圧力は、 流量調節弁開口 bにおける僅かな流路抵抗分であり 、 弁軸 6への作用力は軽微である。

更に、 流量調節弁 7が締め切り寸前乃至締め切りの時は、 緩流室 cの 内圧力は出口圧力近くまで下がり、 流量調節弁ボス部 8と滑り弁ボス部 1 2とが当接して、 前述の通り、 軸推力が均衡する。 従って、 これらの 作用によって、 全工程を通して弁軸操作のための動力は軽少である。 本発明の弁装置において、 小水量まで調節した際に、 流量調節弁開口 bが狭小となつたために、 土砂 ·塵埃等の目詰まり現象が発生した場合 は、 そのために瞬時に緩流室 cの内圧力が低下し、 滑り弁 1 0が下降し て、 これが後退滑り間隙 gの範囲内で、 該調節弁 7を押し下げて該弁開 口 bを拡げ、 目詰まりを洗い流し除去する。 滑り弁開口 dに目詰まり現 象が発生した場合は、 そのために瞬時に緩流室 cの内圧が高まって、 該 弁 1 0を押し上げ、 該弁開口 dを拡げてこれを洗い流し除去する。

流量調節弁 7を開閉操作する方法は種々あるが、 その一実施例として 第 1図に示したものにおいては、 弁軸ねじ部 6 sと軸受 2 0を螺合させ てハンドル 1 8により該弁 7を操作する内ネジ式の構造を示した。

5 wはシール部材 1 4にダイヤフラムを適用した場合、 該部材が高圧 力等により隔壁部材 5に圧着するのを防ぐための支持板の例を示したも のである。 ¹

なお、 弁軸 6を弁箱蓋 2の反対側に装着して、 滑り弁 1 0に嵌装しな い構造に構成しても、 本発明の弁装置としての作動には何ら差し支えは ない。

第 2図には、 本発明に係る他の一実施例を示した。 本実施例において は、 流量調節弁 7が弁座 3より下流側に位置しているが、 その他可変定 流量調節機能に関する各部材の構造構成は、 第 1図の実施例と略同様で あり、 流量調節弁開口 bと滑り弁開口 dとに挟まれるように緩流室 cが 構成されている。 その定流量調節弁としての作用効果は、 第 1図の実施 例のものと略同様である。

本実施例においては、 弁軸支持部材 1 5に支持された弁軸 6には、 流 量調節弁 7が後退滑り間隙 gを保ちながら、 釣り合いばね 1 3によって 止めナツ ト 1 6側に押し付けられて組み込まれている。

また、 流量調節弁 7と滑り弁端面部 1 1 との受圧面積の関係は、 基本 的にはほぼ均等で、 流量調節弁 7の側がやや大きめに形成されている。 これにより、 流量調節弁 7の締め切り直前では、 流量調節弁ボス部 8と 滑り弁ボス部 1 2が当接して、 軸推力を均衡させ、 また、 流量調節弁 7 に目詰まり現象が発生した時は、 瞬時に緩流室 cの内圧が低下して、 該 弁 7を押し上げ、 該弁開口 bを拡げて目詰まりを洗い流し除去する。 なお、 第 2図においては、 流量調節弁 7を開閉操作する方法の他の一 実施例として、 弁軸 6を、 キー溝 6 kによる回り止め付きとした、 弁軸 ねじ部 6 sとハンドル 1 8との螺合構造を備え、 ハンドル 1 8の回動に より流量調節弁 7を開閉操作する外ねじ式の構造を示した。

第 3図には、 第 1図の実施例のものを、 液面制御用に使用するために 、 フロート 2 1を弁軸 6の駆動用付加外力として、 連結したものを示し た。 その定流量調節弁としての作動は、 第 1図のものとほぼ同様である が、 本実施例では、 流量が液面レベルの変化に従ってリニア一特性的に 増減するので、 入口流路の圧力が高くても、 その吐き出し流動は極めて 穏当であり、 過大配水が起こらない利点もある。

なお、 本実施例においては、 フロート 2 1を弁軸 6に直結する構造を 示したが、 このフロート 2 1 と弁軸 6との連結の方法にはこの他にも、 連接部を介したり、 梃子を介したりする等、 従来技術を適用した種々の 方法があることは勿論である。

以上、 第 1図〜第 3図に各種実施例を示したが、 本発明の実施に当つ ては、 弁軸を横向きにしたり、 シール部材に◦リング、 オイルシール、 ダイヤフラム、 ベロフラムを適用する等、 本発明の趣旨の範囲内で種々 設計変更が可能であり、 上記の実施例に限定されるものではない。 産業上の利用可能性

この発明は、 調節流路での激しい乱流や偏流が発生しにくいリフト弁 構造の利点を生かしつつ、 直動型の弁装置を軸推力がバランスする構造 に構成させて、 弁操作の動力を極めて軽少になるように改良し、 大型化 や高圧化にも適するように、 従来の弁装置の課題を大幅に解決したもの である。 従って、 その優れた定流量特性と共に、 動力源としてフロート の浮力や弱電力のソーラー · システムをも適用できる等、 その弁操作の ための動力の選択の幅が拡がる。 更に、 弁開口部の目詰まり事故の防止 効果により、 例えば、 土砂 ·塵埃等の混入が懸念される農業用水、 土木 用水の分野にも適用できる等、 各種産業の流量調節弁装置に使用して、 大きな成果を挙げ得るものである。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 弁装置の上流側 （入口側） に設けた流量調節弁部に対応して、 その 下流側 （出口側） に自動絞り調節作動を行う滑り弁部を設け、 その中間 に、 緩流室 （c) を形成させた可変定流量調節リフト弁装置において、 弁箱 （1 ) の隔壁部材 （5) に滑り弁 （1 0) をシ—ル部材 （1 4) を介して密封的且つ滑動自在に嵌装して、 該滑り弁 （1 0) とこれに対 峙する滑り弁閉鎖面部 （4) との間に滑り弁開口 （d) を形成させ、 滑 り弁端面部 （1 1) と流量調節弁 （7) との間には、 弁軸 （6) と平行 に、 該弁開口 （d) を常に所定の力で開く方向に作用する釣り合いばね (1 3) を介装すると共に、 滑り弁端面部 （1 1) と弁箱蓋 （2) との 間に包容形成させた袋室 （f ) を連通路 （〗 7) により入口流路 （a) に連通して、 該弁開口 （d) に自動絞り調節流路を構成させたこと。 また、 流量調節弁 （7) と滑り弁端面部 （1 1) の受圧面積をほぼ均 等にすると共に、 流量調節弁 （7) の締め切り寸前の時点で、 流量調節 弁ボス部 （8) と滑り弁ボス部 （1 2) とが当接する構造に構成させた 更に、 流量調節弁 （7) については、 該緩流室 （c) の内圧力の変化 によって流量調節弁弁座 （3) から後退することを許容する構造に構成 させたこと。

以上の構造に構成されたことを特徴とする可変定流量調節リフト弁装 £ο

2. 弁軸の駆動力源としてフロートを連結したことを特徴とする請求の 範囲第 1項記載の可変定流量調節リフト弁装置。