JP7232680B2 - Sleeve valve with air inlet - Google Patents

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Description

この発明は、ダム等に設置される放流用給気孔付きスリーブ弁に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sleeve valve with a discharge air supply hole installed in a dam or the like.

例えば、ダムにおいては、特定の条件下で、水を水車に介さずに河川へ放流することがある。このとき、使用されるのが放流弁である。この放流弁（スリーブ弁）として、図４に示すように、円筒状弁箱１１の一端に流入配管１、他端に流出配管２がそれぞれ接続され、その弁箱１１内に、流入配管１側が閉塞された先端コーン状シリンダ１２を同一軸に設け、そのシリンダ１２内にスリーブ弁体１３を同一軸上に移動可能に設けたものがある（特許文献１、図1～図３等参照）。 For example, a dam may, under certain conditions, release water into a river without passing it through a water wheel. At this time, a discharge valve is used. As this discharge valve (sleeve valve), as shown in FIG. There is one in which a cone-shaped cylinder 12 with a closed end is provided on the same axis, and a sleeve valve body 13 is provided in the cylinder 12 so as to be movable on the same axis (see Patent Document 1, FIGS. 1 to 3, etc.).

このスリーブ弁１０’は、弁箱１１内に水ｗの流通方向に直交して弁軸１５が挿入されており、この弁軸１５は図示しないハンドルや駆動機によって回転される。
上記弁軸１５にはその径方向（軸周り）のクランク１７ａが固着され、そのクランク１７ａの先端にコンロッド１７ｂが回転自在に連結されてリンク機構１７を構成している。コンロッド１７ｂの先端はスリーブ弁体１３のボス１８に回転自在に連結されている。このため、弁軸１５が回転すると、リンク機構１７を介してスリーブ弁体１３は流通方向前後（図４の左右）に移動する。
その移動に伴い、上記スリーブ弁体１３がその軸方向に移動し、実線で示す開放状態と、鎖線で示す閉止状態となる。 The sleeve valve 10' has a valve shaft 15 inserted in a valve box 11 perpendicular to the flow direction of the water w, and the valve shaft 15 is rotated by a handle or a driver (not shown).
A crank 17a is fixed to the valve shaft 15 in the radial direction (around the shaft). The tip of the connecting rod 17b is rotatably connected to the boss 18 of the sleeve valve element 13. As shown in FIG. Therefore, when the valve shaft 15 rotates, the sleeve valve body 13 moves back and forth in the flow direction (left and right in FIG. 4) via the link mechanism 17 .
Along with this movement, the sleeve valve body 13 moves in its axial direction, resulting in an open state indicated by a solid line and a closed state indicated by a chain line.

特開２０１８－１３８７９５号公報JP 2018-138795 A 特開２００３－９０４５８号公報JP-A-2003-90458

この放流弁においては、ダムにもよるが、流入口側と流出口側が高差圧、高流速の水理条件となることが多く、スリーブ弁体１３と弁箱流出口（流出配管２）側内壁間（間隙）１６から流出した水ｗにキャビテーションが発生することがある。 In this discharge valve, depending on the dam, the inlet side and the outlet side often have hydraulic conditions of high differential pressure and high flow velocity. Cavitation may occur in the water w flowing out from the inner wall space (gap) 16 .

一方、従来から、キャビテーションの抑制として、弁箱外部からその内部に空気を注入することがおこなわれている（特許文献２、段落０００２～０００５、図１２）。 On the other hand, conventionally, in order to suppress cavitation, air is injected into the inside from the outside of the valve body (Patent Document 2, paragraphs 0002 to 0005, FIG. 12).

この発明は、上記従来の弁箱外部からその内部に空気を注入してそのキャビテーションを抑制することに鑑み、スリーブ弁においても上記キャビテーションの発生を抑制することを課題とする。 An object of the present invention is to suppress the occurrence of cavitation in a sleeve valve as well, in view of suppressing cavitation by injecting air from the outside of the conventional valve body into the inside thereof.

上記課題を達成するために、この発明は、スリーブ弁において、弁箱外部からその内部のシリンダ下流に通じる給気管を設けた構成を採用したのである。
このように給気管を設ければ、外部から空気が供給されるため、スリーブ弁体先端部と流出口側との間の圧力が負圧から回復し、キャビテーションの発生が抑制される。 In order to achieve the above object, the present invention employs a configuration in which a sleeve valve is provided with an air supply pipe leading from the outside of the valve body to the downstream side of the cylinder therein.
By providing the air supply pipe in this manner, air is supplied from the outside, so that the pressure between the tip of the sleeve valve body and the outlet side recovers from the negative pressure, and the occurrence of cavitation is suppressed.

具体的には、筒状弁箱の一端に流入配管、他端に流出配管がそれぞれ接続され、その弁箱内に、流入配管側が閉塞されたシリンダを同一軸に設け、そのシリンダ内にスリーブ弁体を下流側同一軸上に移動可能に設け、シリンダの流出配管側の端から間隙を介した弁箱の内面の弁座に、スリーブ弁体の弁座を接離して前記間隙を開閉するスリーブ弁であって、弁箱外部からその内部のシリンダ下流に通じる給気管を設けた構成を採用したのである。 Specifically, an inflow pipe is connected to one end of a cylindrical valve box, and an outflow pipe is connected to the other end thereof. The sleeve is provided movably on the same axis on the downstream side, and the sleeve opens and closes the gap by contacting and separating the valve seat of the sleeve valve body from the end of the cylinder on the outflow pipe side to the valve seat on the inner surface of the valve body with a gap interposed therebetween. The valve employs a configuration in which an air supply pipe leading from the outside of the valve box to the downstream side of the cylinder inside thereof is provided.

上記給気管は、シリンダ内に開口させたり、弁箱内のスリーブ弁体と流出配管の接続部との間に開口させたりし得る。 The air supply pipe can be opened into the cylinder or can be opened between the sleeve valve body in the valve body and the connection of the outflow pipe.

この発明は、以上のように構成し、シリンダ内やその近くに空気を注入するようにしたので、スリーブ弁体を通過した後のキャビテーションを抑制することができる。 Since the present invention is configured as described above and air is injected into or near the cylinder, cavitation after passing through the sleeve valve body can be suppressed.

この発明に係るスリーブ弁の一実施形態の切断正面図1 is a cutaway front view of one embodiment of a sleeve valve according to the present invention; FIG. 同他の実施形態の切断正面図Cut front view of the other embodiment 同さらに他の実施形態の切断正面図The front view of cutting of the same still another embodiment 従来のスリーブ弁の一例の切断正面図A cutaway front view of an example of a conventional sleeve valve

この発明に係るスリーブ弁の各実施形態を図１～図３に示し、この各実施形態のインライン型スリーブ弁１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、ダムからの放流管の水平又は垂直な配管部等に取り付けられるものであり、従来と同様に、図１、図２に示すように、円筒状弁箱１１の一端に流入配管（流入口）１、他端に流出配管（流出口）２がそれぞれ接続されている。その弁箱１１内に、流入配管１側が閉塞されたシリンダ１２を同一軸に設け、そのシリンダ１２内に円筒状スリーブ弁体１３を同一軸上に移動可能に設けている。 Each embodiment of the sleeve valve according to the present invention is shown in FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, a cylindrical valve body 11 has an inflow pipe (inflow port) 1 at one end and an outflow pipe (outflow port) 2 at the other end. connected to each other. A cylinder 12 closed on the side of the inflow pipe 1 is provided coaxially within the valve box 11, and a cylindrical sleeve valve element 13 is provided movably coaxially within the cylinder 12. As shown in FIG.

上記シリンダ１２の流出配管２側の端から流出配管２（流出口）側には間隙１６が形成され、その間隙１６の流出配管２側の弁箱１１の角部が弁箱弁座１４ｂとなっている。この弁箱弁座１４ｂに、上記スリーブ弁体１３の上記同一軸方向（図１左右方向）の移動に伴ってスリーブ弁体１３先端の弁座１４ａが接離する。 A gap 16 is formed from the end of the cylinder 12 on the outflow pipe 2 side to the outflow pipe 2 (outflow port) side, and the corner of the valve box 11 on the outflow pipe 2 side of the gap 16 serves as the valve box valve seat 14b. ing. The valve seat 14a at the tip of the sleeve valve element 13 contacts and separates from the valve body valve seat 14b as the sleeve valve element 13 moves in the same axial direction (horizontal direction in FIG. 1).

弁箱１１内には水ｗの流通方向に直交して弁軸１５が挿入されており、この弁軸１５は図示しないハンドルや駆動機によって回転される。
この弁軸１５にはその径方向（軸周り）のクランク１７ａが固着され、そのクランク１７ａの先端にコンロッド１７ｂが回転自在に連結されてリンク機構１７を構成している。コンロッド１７ｂの先端はスリーブ弁体１３のボス１８に回転自在に連結されている。このため、弁軸１５が回転すると、リンク機構１７を介してスリーブ弁体１３は流通方向前後（上記同一軸方向）に移動する。この移動に伴い、従来と同様に、スリーブ弁体１３がその軸方向移動し、両弁座１４ａ、１４ｂが離れた実線で示す開放状態と、両弁座１４ａ、１４ｂが接触した（重なった）鎖線で示す閉止状態となる。 A valve shaft 15 is inserted in the valve box 11 perpendicularly to the flow direction of the water w, and the valve shaft 15 is rotated by a handle or a driver (not shown).
A crank 17a is fixed to the valve shaft 15 in the radial direction (around the shaft). The tip of the connecting rod 17b is rotatably connected to the boss 18 of the sleeve valve element 13. As shown in FIG. Therefore, when the valve shaft 15 rotates, the sleeve valve body 13 moves back and forth in the direction of flow (in the same axial direction) via the link mechanism 17 . Along with this movement, the sleeve valve body 13 moves in its axial direction as in the conventional art, and the valve seats 14a and 14b come into contact (overlap) with the open state shown by the solid line in which the valve seats 14a and 14b are separated. It becomes a closed state indicated by a dashed line.

この構成のスリーブ弁１０において、一実施形態は、図１に示すように、上記給気管２０をシリンダ１２内に開口させてシリンダ１２に給気孔２０aを有したものであり、他の実施形態は図２に示すように、弁箱１１内のスリーブ弁体１３と流出配管２の接続部との間（弁調整部下流側の胴部）に開口させて弁箱１１の流出口側に給気孔２０aを有したものである。
給気管２０は、弁箱１１の周囲に、１以上複数の任意の数を設けることができ、その周方向の間隔も任意である。給気管２０には開閉弁Ｖを介設し、図２の実施形態（スリーブ弁１０ｂ）はその開閉弁Ｖは逆止弁とすることができる。 In one embodiment of the sleeve valve 10 having this configuration, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, between the sleeve valve body 13 in the valve box 11 and the connecting portion of the outflow pipe 2 (the trunk portion on the downstream side of the valve adjustment section), an air supply hole is opened on the outflow port side of the valve box 11 . 20a.
An arbitrary number of one or more air supply pipes 20 can be provided around the valve box 11, and the intervals between them in the circumferential direction are also arbitrary. An on-off valve V is interposed in the air supply pipe 20, and in the embodiment (sleeve valve 10b) of FIG. 2, the on-off valve V can be a check valve.

図１に示す実施形態のスリーブ弁１０ａは、流入口１からの水ｗはシリンダ１２と弁箱１１の間を通ってスリーブ弁体１３の先端部と弁箱１１の内壁の間隙１６を通って流出口２側に流れる。このとき、その通り抜けに伴って間隙１６を通った水ｗは負圧になるが、その負圧によって給気管２０からそれらの中に給気（空気（ａｉｒ）が吸引）され、その給気の流れは水ｗと同一方向となって、安定した流れとなる。このため、キャビテーションが生じやすいスリーブ弁体１３と弁箱１１の流出口２の間（間隙１６）に円滑に給気されて、シリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内の負圧による弁箱１１内の流出配管２側に生じるキャビテーションは抑制される。 In the sleeve valve 10a of the embodiment shown in FIG. It flows to the outflow port 2 side. At this time, the water w that has passed through the gap 16 becomes negative pressure as it passes through. The flow becomes the same direction as the water w and becomes a stable flow. For this reason, air is smoothly supplied to the gap 16 between the sleeve valve body 13 and the outflow port 2 of the valve body 11 where cavitation is likely to occur, and the negative pressure inside the cylinder 12 and the sleeve valve body 13 causes the inside of the valve body 11 to Cavitation occurring on the outflow pipe 2 side of is suppressed.

図２に示す実施形態のスリーブ弁１０ｂは、同様に、流入配管（流出口）１からの水ｗはシリンダ１２と弁箱１１の間を通ってスリーブ弁体１３の先端部と弁箱１１の内壁の間隙１６に抜け、流出配管（流出口）２側に流れる。このとき、その通り抜けに伴ってシリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内は負圧になろうとするが、水ｗの弁箱１１内の流通に伴うエジェクター効果によって給気管２０から流出口２近くに給気される。このため、その流出口２側におけるキャビテーションは抑制される。 Similarly, in the sleeve valve 10b of the embodiment shown in FIG. It escapes through the gap 16 of the inner wall and flows to the outflow pipe (outflow port) 2 side. At this time, the inside of the cylinder 12 and the inside of the sleeve valve element 13 tend to become negative pressure as the water passes through, but due to the ejector effect accompanying the flow of the water w inside the valve box 11, the water is supplied from the air supply pipe 20 to the vicinity of the outflow port 2. I'm worried. Therefore, cavitation on the outflow port 2 side is suppressed.

図３に示す実施形態は、上記両実施形態に対し、弁軸１５の軸心ｏが、すなわち、弁軸１５へのクランク１７ａの固定点（回転中心）が、弁箱１１の配管方向中心線ｃから、上記クランク１７ａとコンロッド１７ｂの連結点ａの反対側にずれている（オフセットしている）。スリーブ弁体１３とコンロッド１７ｂとの連結点ｂは従来と同様に、弁箱１１の配管方向中心線ｃ上となっている。 In the embodiment shown in FIG. 3, the axis o of the valve shaft 15, that is, the fixing point (rotational center) of the crank 17a to the valve shaft 15, is the center line of the valve body 11 in the piping direction. c to the opposite side of the connection point a between the crank 17a and the connecting rod 17b (offset). The connection point b between the sleeve valve element 13 and the connecting rod 17b is on the piping direction center line c of the valve body 11, as in the conventional case.

その固定点（軸心）ｏが連結点ａの反対側にずれていることによって、クランク１７ａの回転エリアを大きくとることができるため、クランク１７ａの回転（作動）角度を拡大でき、スリーブ弁体１３の移動長さ（ストローク）の拡大を図ることができる。このため、このスリーブ弁体１３の移動長さの拡大を図り得ることは、弁箱１１を大きく（面間Ｌを長く）することなく、スリーブ弁体１３は弁箱弁座１４ｂから十分に離れ得ることとなる。すなわち、スリーブ弁体１３は大きく後退が可能であって、図３鎖線に示すように、スリーブ弁体１３の流出配管側先端は弁箱弁座１４ｂから十分に離れて流入配管側に退去可能となる。図中、２１はドレイン管（孔）である。 Since the fixing point (axis center) o is shifted to the opposite side of the connecting point a, the rotation area of the crank 17a can be increased, so that the rotation (operating) angle of the crank 17a can be increased, and the sleeve valve body 13 movement length (stroke) can be expanded. Therefore, the movement length of the sleeve valve body 13 can be increased because the sleeve valve body 13 can be sufficiently separated from the valve body valve seat 14b without enlarging the valve body 11 (lengthening the face-to-face distance L). will be obtained. That is, the sleeve valve body 13 can be largely retracted, and as shown by the chain line in FIG. Become. In the figure, 21 is a drain pipe (hole).

また、スリーブ弁体１３にはその全周螺旋状に弁孔１３ｃを設けている。図１、図２の実施形態においてもこの弁孔１３ｃを設けることができる。
さらに、給気管２０は、図示のようにシリンダ１２内に開口させたり（実線）、弁箱１１内のスリーブ弁体１３と流出配管２の接続部との間に開口させたりする。 Further, the sleeve valve body 13 is provided with a valve hole 13c in a helical shape all around. This valve hole 13c can also be provided in the embodiments of FIGS.
Further, the air supply pipe 20 is opened inside the cylinder 12 as shown (solid line) or between the sleeve valve body 13 inside the valve box 11 and the connecting portion of the outflow pipe 2 .

この実施形態のスリーブ弁１０ｃは以上の構成であり、弁軸１５を回転させてリンク機構１７を介してシリンダ１２と弁箱１１の間隙１６にスリーブ弁体１３の弁孔１３ｃを臨ませると、その弁孔１３ｃを通って、流入配管１からの水ｗがスリーブ弁体１３内に流入し、流出配管２に流通する。このとき、弁軸１５の回転でもってスリーブ弁体１３の軸方向の位置を調整して前記間隙１６の臨む弁孔１３ｃの数を調整することによって流量制御又は圧力制御を行う。 The sleeve valve 10c of this embodiment has the above configuration. When the valve shaft 15 is rotated to bring the valve hole 13c of the sleeve valve body 13 into the gap 16 between the cylinder 12 and the valve body 11 via the link mechanism 17, Water w from the inflow pipe 1 flows into the sleeve valve body 13 through the valve hole 13 c and flows through the outflow pipe 2 . At this time, the axial position of the sleeve valve element 13 is adjusted by rotating the valve shaft 15 to adjust the number of valve holes 13c facing the gap 16, thereby controlling the flow rate or pressure.

また、水ｗの流通に伴って、シリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内は負圧になろうとするが、給気管２０からそれらの中に又は流出口２近くに給気されるため、前記負圧は抑制される。このため、シリンダ１２内及びスリーブ弁体１３内の負圧による流出口２側に生じるキャビテーションは抑制される。 In addition, as the water w flows, the inside of the cylinder 12 and the inside of the sleeve valve element 13 tend to become negative pressure, but since the air is supplied from the air supply pipe 20 into them or near the outflow port 2, the negative pressure Pressure is suppressed. Therefore, the cavitation that occurs on the outflow port 2 side due to the negative pressure inside the cylinder 12 and inside the sleeve valve body 13 is suppressed.

上記各実施形態は、リンク機構１７によってスリーブ弁体１３を移動させたが、スリーブ弁体１３の弁座１４ａを弁箱弁座１４ｂから離れて流入配管側に退去可能とし得る限りにおいて、歯車機構、ねじ機構、プランジャー機構等によってスリーブ弁体１３を移動するようにすることができる（特許文献２等参照）。
また、図１、図２に示す実施形態においても、弁軸１５を偏心させることができる。
さらに、この発明に係るスリーブ弁１０は、ダムの放流弁に限らず、河川などの取水弁等に採用できる。また、流体ｗは水に限らず、種々の流体（液体）とし得る。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 In each of the above-described embodiments, the sleeve valve body 13 is moved by the link mechanism 17. However, as long as the valve seat 14a of the sleeve valve body 13 can be separated from the valve body valve seat 14b and retracted toward the inflow pipe, the gear mechanism can be used. , a screw mechanism, a plunger mechanism, or the like (see Patent Document 2, etc.).
Also in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the valve stem 15 can be eccentric.
Furthermore, the sleeve valve 10 according to the present invention can be used not only as a discharge valve for dams but also as a water intake valve for rivers and the like. Further, the fluid w is not limited to water, and may be various fluids (liquids).
In this way, the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of equivalence to the scope of claims.

１ 流入配管（流入口）
２ 流出配管（流出口）
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０’ スリーブ弁
１１ 弁箱
１２ シリンダ
１３ スリーブ弁体
１３ｃ 弁孔（多孔）
１４ａ スリーブ弁体弁座
１４ｂ 弁箱弁座
１５ 弁軸（回転軸）
１６ 間隙
１７ リンク機構
１７ａ リンク機構のクランク
１７ｂ 同コンロッド
２０ 給気管
２０a 給気孔
ａ クランクとコンロッドの連結点
ｃ 弁箱の配管方向中心線
ｏ 弁軸の軸心
ｗ 水（流体） 1 Inflow pipe (inlet)
2 outflow pipe (outflow port)
10a, 10b, 10c, 10' sleeve valve 11 valve box 12 cylinder 13 sleeve valve body 13c valve hole (porous)
14a sleeve valve body valve seat 14b valve body valve seat 15 valve shaft (rotating shaft)
16 Gap 17 Link mechanism 17a Link mechanism crank 17b Connecting rod 20 Air supply pipe 20a Air supply hole a Connection point between crank and connecting rod c Piping direction center line of valve box o Valve shaft axis w Water (fluid)

Claims (3)

筒状弁箱（１１）の一端に流入配管（１）、他端に流出配管（２）がそれぞれ接続され、その弁箱（１１）内に、流入配管（１）側が閉塞されたシリンダ（１２）を同一軸に設け、そのシリンダ（１２）内にスリーブ弁体（１３）を下流側同一軸上に移動可能に設け、前記シリンダ（１２）の流出配管（２）側の端から間隙（１６）を介した弁箱（１１）の内面の弁座（１４ｂ）に、前記スリーブ弁体（１３）の弁座（１４ａ）を接離して前記間隙（１６）を開閉するスリーブ弁（１０）であって、
上記弁箱（１１）外部からその内部の上記シリンダ（１２）下流に通じる給気管（２０）を設けた給気孔付きスリーブ弁。 An inflow pipe (1) is connected to one end of a cylindrical valve box (11), and an outflow pipe (2) is connected to the other end. ) are provided on the same axis, and a sleeve valve body (13) is provided in the cylinder (12) so as to be movable on the downstream side on the same axis, and a gap (16 ) to open and close the gap (16) by bringing the valve seat (14a) of the sleeve valve body (13) into and out of contact with the valve seat (14b) on the inner surface of the valve body (11) via There is
A sleeve valve with an air supply hole provided with an air supply pipe (20) leading from the outside of the valve box (11) to the downstream of the cylinder (12) inside thereof. 上記給気管（２０）をシリンダ（１２）内に開口（２０ａ）させた請求項１に記載の給気孔付きスリーブ弁。 2. A sleeve valve with an air supply hole according to claim 1, wherein the air supply pipe (20) is opened (20a) in the cylinder (12). 上記給気管（２０）を上記弁箱（１１）内のスリーブ弁体（１３）と流出配管（２）の接続部との間に開口（２０ａ）させた請求項１に記載の給気孔付きスリーブ弁。 2. The sleeve with an air supply hole according to claim 1, wherein the air supply pipe (20) is opened (20a) between the sleeve valve body (13) in the valve box (11) and the connecting portion of the outflow pipe (2). valve.
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