JPH038433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、事業用ボイラの起動バイパス系統等
に用いて好適な高差圧調節弁に関する。

［従来の技術］ 事業用ボイラの起動バイパス系統等には高差圧
調節弁が用いられている。この高差圧調節弁は、
特に加熱器バイパス弁に代表されるように、ボ
イラの起動時には、高圧冷水から昇温昇圧過程を
経て亜臨界圧もしくは超臨界圧の蒸気迄の広範な
超高温高圧流体の流量、圧力を制御し、さらに、
ボイラの通常運転時には、ボイラ高圧側の主蒸
気管系統と低圧側のフラツシユタンクまたはコン
デンサー側とを遮断する止め弁としての機能も同
時に要求され、したがつて、非常に過酷な使用条
件にさらされるものである。

ところで、従来から長年広範囲に使用されてい
る起動バイパス弁は、一般的に第４図に示すよう
な可変絞り弁であり、流体は弁横の入口流路１か
ら弁室２に流入し、弁室２の内部の絞り部３にお
いて流量、圧力を制御され、噴流化した後、下方
の出口流路４から排出される、いわゆるフローツ
ークローズ型のアングル弁構造とされている。こ
のため、弁ケーシング５は小型簡素で肉厚が薄
く、熱応力的にも好ましい形状であり、またその
流れ方向から耐エロージヨン性も高く、さらに流
体一次圧による確実な弁締め切り性能も同時に有
している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の起動バイパス弁にお
けるような高差圧調節弁による高圧冷水制御時に
は、絞り部の直下において水の気化現象を生じ、
局部的にかなり成長した非常な不安定な空洞が瞬
間的に発生、消滅するため、激しいキヤビテーシ
ヨン振動を伴なう。このため、弁出口配管のサポ
ートを強化したり、防振防音壁により弁を囲つて
使用しているのが現状である。

なお、上記キヤビテーシヨン振動低減のため、
特公昭48−25333号公報に記載されるような曲が
りくねつた細い迷路によつて流体に高い抵抗を与
える装置や、特開昭47−2480号公報に記載される
ような多段減圧オリフイス型制御装置が提案され
ている。しかしながら、これらの装置は、それぞ
れキヤビテーシヨン振動を軽減することは可能で
あるものの、制御部の損失が非常に大きく、流体
そのものが流れにくくなつているため、同量の流
体を制御するためには、弁そのものを大型化する
必要がある。したがつて、弁ケーシングも厚肉化
し、頻繁な温度変化を伴なう起動バイパス弁等に
は熱応力的に好ましくなく、また、その複雑な構
造のため、弁の製作が非常に困難でメンテナンス
も容易でなく、頻繁な起動停止を伴なう起動バイ
パス弁等の高差圧調節弁には不向きである。

本発明は、弁ケーシング形状を小型簡素とする
状態で、制御時の激しい振動発生を大幅に低減
し、かつ弁全閉時にはもれのない確実な締め切り
状態を得ることが可能な高差圧調節弁を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、入口流路および出口流路ならびに弁
室を備えるケーシングと、ケーシングの弁室内に
形成される弁座と、ケーシングに支持され、ケー
シングの弁室内を弁座に対して接離する方向に移
動可能とされる弁体とを有してなり、弁体に設け
たシート面を弁座に対して接離するようにした高
差圧調節弁において、前記弁体の周囲に同軸的に
ケージが設けられ、このケージには流体流線が下
向きの流出角を形成する小孔が穿設され、前記弁
体のシート面上部には、該シート面よりケージ内
面側に張り出る状態で、前記小孔から流出する流
体噴流を下向きに案内する噴流案内面が形成さ
れ、前記弁体のシート面下部には、該シート面よ
り弁中心軸側に凹面状をなす縮径状態で突設さ
れ、前記小孔から流出して上記噴流案内面に案内
された流体を出口流路の出側に向けて案内する整
流面が形成されてなるようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、弁ケーシング内に流入する流
体は弁体により閉塞されていないケージの小孔に
おいて流量を制御されるとともに、噴流案内面の
作用によつて小孔からの噴出方向を水平から下向
き方向に曲げられ、弁体のシート面に当ることが
なく、さらに整流面に沿つて円滑な流れを形成さ
れ、出口流路の側に排出されることとなる。すな
わち、本発明にあつては、ケージの小孔直下にて
水の気化現象を生じても、小孔により拡散されて
いる上、小孔の傾斜角度と弁体の噴流案内面、お
よび整流面により円滑に下方に排出されるため、
激しいキヤビテーシヨン振動の原因であるごく短
周期の空洞成長現象を生ずることがない。これに
より、制御時における激しい振動を大幅に低減す
ることが可能となる。

また、局部的な流体の気化現象によるキヤビテ
ーシヨンを生じても、小孔から噴出するように流
体の容積を拘束しない場合には、噴流が物体に直
接当らない構造としておけば、浸食現象の発生は
ほとんど回避できることが各種エロージヨンテス
トの結果によりすでに判明している。したがつ
て、ケージに設けられている小孔の傾斜角度と弁
体に設けられている噴流案内面の作用により、噴
流が直接シート面に当らないようにされている本
発明の構造によれば、シート面が損傷されにく
く、弁全閉時にもれのない確実な締め切り状態を
得ることが可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る高差圧調節弁
１０を示す断面図、第２図は第１図の要部を取出
して示す断面図である。

高差圧調節弁１０は、入口流路１１および出口
流路１２ならびに弁室１３を備えるケーシング１
４を有している。ケーシング１４には、上弁体ガ
イド１５と下弁体ガイド１６が固定配置されてい
る。下弁体ガイド１６は、入口流路１１と出口流
路１２を連絡する弁座１７を備えている。上弁体
ガイド１５と下弁体ガイド１６は、弁棒１８に一
体の弁体１９を摺動可能に支持している。弁体１
９は、弁座１７に対設するように設けられ、弁座
１７を基点として上方に移動し、該弁体１９に設
けたシート面２０を弁座１７に対して接離するよ
うになつている。

下弁体ガイド１６における弁体１９を摺動可能
に支持している部分は、筒状の内ケージ２１とさ
れている。また、上弁体ガイド１５における弁体
１９を摺動可能に支持している部分の下方に連な
る部分は、内ケージ２１の周囲に環状流路２２を
介して同軸配置される筒状の外ケージ２３とされ
ている。

外ケージ２３には、入口流路１１から弁室１３
に流入した流体を環状流路２２に導く多数の小孔
２４が設けられている。小孔２４は、流体の噴出
方向を水平方向とする状態で、内ケージ２１に向
かう流体の流れを整流可能としている。

内ケージ２１にも多数の小孔２５が設けられて
いる。この小孔２５は、弁体１９によつて開閉さ
れ、その開状態下で、環状流路２２に流入した流
体を出口流路１２に導くことを可能としている。
小孔２５は、流体の流線が弁中心軸に対して下向
き勾配の流出角をもつて噴出するような傾斜角度
状態を付与されている。

また、弁体１９におけるシート面２０の上部に
は、該シート面２０より内ケージ２１の内面側に
張り出る状態で、上記小孔２５から流出する噴流
を下向きに案内する噴流案内面２６が形成されて
いる。

また、弁体１９におけるシート面２０の下部に
は、該シート面２０より弁中心軸側に凹面状をな
して縮径され、下方に突出する状態で、小孔２５
から流出して噴流案内面２６に案内された流体
を、出口流路１２の出側に向けて円滑に案内する
ための整流面２７が形成されている。

なお、弁体１９の表面は、全体的に、ステライ
ト等の硬化盛金材で強化されている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例によれば、ケーシング１４の内部に
流入して外ケージ２３の多数の小孔２４によつて
整流された流体は、弁体１９によつて閉塞されて
いない内ケージ２１の小孔２５において流量を制
御されるとともに、噴流案内面２６の作用によつ
て小孔２５からの噴出方向を水平から下向きの出
口流路方向に曲げられ、弁体１９のシート面２０
に当ることがない。この流体は、さらに、弁体１
９におけるシート面２０の下部に設けられている
凹面状の整流面２７に沿つて円滑な流れを形成さ
れ、出口流路１２の出側に向けて排出される。す
なわち、上記実施例にあつては、内ケージ２１に
設けられている小孔２５の直下において水の気化
現象を生じても、小孔２５によつて拡散されてい
る上、小孔２５に設けられている傾斜角度と噴流
案内面２６により、円滑に下方に排出されるた
め、激しいキヤビテーシヨン振動の原因であるご
く短周期の空洞成長現象を生ずることがない。こ
れにより、制御時における厳しい振動を大幅に低
減することが可能である。

また、局部的な流体の気化現象によるキヤビテ
ーシヨンを生じても、小孔２５から噴出するよう
に流体の容積を拘束しない場合には、噴流が物体
に直接当らない構造としておけば、浸食現象の発
生はほとんど回避できることが各種エロージヨン
テストの結果によりすでに判明している。したが
つて、内ケージ２１に設けられている小孔２５の
傾斜角度と弁体１９に設けられている噴流案内面
２６の作用により、噴流が直接シート面２０に当
らないようにされている上記実施例の構造によれ
ば、シート面２０が損傷されにくく、弁全閉時に
もれのない確実な締め切り状態を得ることが可能
となる。

なお、弁体１９はステライト等の硬化盛金材で
表面を強化されているため、小孔２５からの噴流
が沿つて流れる噴流案内面２６や整流面２７が容
易に浸食されることはない。

第３図は本発明の効果を示す線図である。第３
図は、横軸に、差圧指数√△1（P1：入口
側流体圧力、△Ｐ：入口側流体圧力と出口側流体
圧力の差）をとり、縦軸に、流量Ｑ、騒音レベル
Ｎ、振動レベルＶ（Vx：ｘ方向振動レベル、
Vy：ｙ方向振動レベル、Vz：ｚ方向振動レベ
ル）をとつたものである。実線は本発明による結
果を示し、破線は従来例の結果を示す。この第３
図によれば、特に高圧冷水制御中の弁中間開度に
おいて、同一差圧条件での流量をほとんど減ずる
ことなく、騒音および振動を大幅に低減可能であ
ることが認められる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、入口流路および出口
流路ならびに弁室を備えるケーシングと、ケーシ
ングの弁室内に形成される弁座と、ケーシングに
支持され、ケーシングの弁室内を弁座に対して接
離する方向に移動可能とされる弁体とを有してな
り、弁体に設けたシート面を弁座に対して接離す
るようにした高差圧調節弁において、前記弁体の
周囲に同軸的にケージが設けられ、このケージに
は流体流線が下向きの流出角を形成する小孔が穿
設され、前記弁体のシート面上部には、該シート
面よりケージ内面側に張り出る状態で、前記小孔
から流出する流体噴流を下向きに案内する噴流案
内面が形成され、前記弁体のシート面下部には、
該シート面より弁中心軸側に凹面状をなす縮径状
態で突設され、前記小孔から流出して上記噴流案
内面に案内された流体を出口流路の出側に向けて
案内する整流面が形成されてなるようにしたもの
である。

したがつて、弁ケーシング形状を小型簡素とす
る状態で、制御時の厳しい振動を大幅に低減し、
かつ全閉時にはもれのない確実な締め切り状態を
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る高差圧調節弁
を示す断面図、第２図は第１図の要部を取出して
示す断面図、第３図は本発明の効果を示す線図、
第４図は従来の調節弁を示す断面図である。 １０……高差圧調節弁、１４……ケーシング、
１７……弁座、１９……弁体、２０……シート
面、２１……内ケージ、２５……小孔、２６……
噴流案内面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入口流路および出口流路ならびに弁室を備え
   るケーシングと、ケーシングの弁室内に形成され
   る弁座と、ケーシングに支持され、ケーシングの
   弁室内を弁座に対して接離する方向に移動可能と
   される弁体とを有してなり、弁体に設けたシート
   面を弁座に対して接離するようにした高差圧調節
   弁において、前記弁体の周囲に同軸的にケージが
   設けられ、このケージには流体流線が下向きの流
   出角を形成する小孔が穿設され、前記弁体のシー
   ト面上部には、該シート面よりケージ内面側に張
   り出る状態で、前記小孔から流出する流体噴流を
   下向きに案内する噴流案内面が形成され、前記弁
   体のシート面下部には、該シート面より弁中心軸
   側に凹面状をなす縮径状態で突設され、前記小孔
   から流出して上記噴流案内面に案内された流体を
   出口流路の出側に向けて案内する整流面が形成さ
   れることを特徴とする高差圧調節弁。