JPH0792154B2

JPH0792154B2 - ケ−ジバルブ

Info

Publication number: JPH0792154B2
Application number: JP61138218A
Authority: JP
Inventors: 貞一郎明石; 堅治岸田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS62297570A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば原子力発電所等の給水加熱器に設ける
ドレンレベル制御用調節弁等に適用するケージバルブに
係り、特に弁箱の二次側流路部の劣化防止を図ったケー
ジバルブに関する。

（従来の技術）従来、この種のケージバルブとして第６図に示す構成の
ものが知られている。

弁箱１は玉形弁状に構成されており、同一軸線上に一次
側流路２および二次側流路３を有する。この弁箱１の中
央部に弁座４が設けられ、この弁座４の中央部に円形の
弁ポート５が形成されている。一次側流路２内には弁ポ
ート５を囲む円筒状のケージ６が弁座４から起立して設
けられ、このケージ６は弁箱１に装着した蓋体７によっ
て固定されている。ケージ６内にはプラグ８が摺動可能
に挿入され、このプラグ８は蓋体７を貫通して設けた弁
棒９によって弁座４に接離する方向に駆動されるように
なっている。そして、弁棒９を介してプラグ８を駆動す
ることにより、ケージ６に開けた窓孔10の開口量を変
え、これにより一次側流路２から二次側流路３に流れる
流体の流量調節を行なうようになっている。

第７図はケージ６を周方向に展開した形状を示し、第８
図はケージ６の窓孔10の１つを拡大して示している。

図示の如くケージ６の窓孔10はケージ６の周方向に間隔
的に複数設けられており、各窓孔10はそれぞれ弁座４側
（図の下側）に向って断面積が次第に小さくなってい
る。

このようなケージバルブを原子力発電所の給水加熱器に
設けるドレンレベル制御用の調節弁として適用した場合
には、一次側流路２に15kg/cm²abs以上の飽和水が流入
する。この場合、二次側流路３内の圧力が飽和蒸気圧力
よりも高ければ（二次側流路３内も飽和水で満されてい
るならば）飽和水は第６図に矢印ａで示すように整然と
流れ、特に問題を生じることがない。

ところが、二次側流路３内に水が存在しない場合、即ち
飽和蒸気圧力よりも低い状態となっている場合（通常0.
05kg/cm²abs）、弁ポート５から二次側流路３内に噴出
した飽和水が、沸騰して蒸発し、気体となり、いわゆる
フラッシングが発生し、弁箱１の内面を劣化、損傷させ
る等の問題がある。

このようなフラッシングに基づく弁箱１の劣化、特に穿
孔現象の解析結果について第９図および第10図を用いて
説明する。第９図は作用の概略を示し、第10図は作用の
詳細を拡大して示す。

一次側流路２内の圧力が15kg/cm²abs以上、特に25kg/cm
²abs以上で、二次側流路３内の圧力が0.05kg/cm²absの
状態で一次側流路２に飽和水を流し、プラグ８を弁閉状
態から若干引上げてケージバルブを低開度とすると、飽
和水は半円形オリフィス状に開口するケージ６の窓孔10
から弁ポート５を通り、弁箱１の底面に向って噴出す
る。なお、噴出方向を矢印ｂ、噴出する飽和水をｃで示
している。ケージ６の窓孔10は通常、対向位置に形成さ
れているため、噴出する飽和水ｃは図示の如く互いに衝
突し、弁箱１の底部に衝突する。この場合、飽和水ｃが
沸騰および蒸発して気化することによりフラッシングが
生じる。即ち、噴出流中の水は噴出距離に比例して次第
に微細化し、次第に加速されて340〜350m/secの臨界速
度と称する超音速または亜音速の高速流となり、気化さ
れていく。

ところが、全噴出量が全て気体化される以前に弁箱１の
底面に衝突すると、気体速度により加速され強大なエネ
ルギを付加された液体微粒子が弁箱１の底面を繰返して
叩くことになる。この結果、金属組織を疲労破壊に至ら
せ、図示の如く弁箱１の底面に局部的に疲労破壊による
穿孔11を発生させる場合がある。

このように、ケージバルブによっては噴出流に指向性が
強いため、加速され微細化した液体粒子が弁箱１の底部
に衝突することにより、弁箱１の劣化、損傷が生じる可
能性がある。

（発明が解決しようとする問題点）従来ケージバルブにおいては、弁ポートを介して二次側
流路に噴出する液体微粒子が弁箱に衝突し、劣化、破損
を生じる問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、噴出
流の指向性を分散させるとともに、噴出流中の液体微粒
子の加速を減少し、かつ気体化を促進させることによ
り、弁箱の劣化、損傷の発生を防止することができるケ
ージバルブを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明に係るケージバルブは、玉形弁状の弁箱の一次側
流路に弁ポートを囲む円筒状のケージを弁座から起立さ
せて設け、このケージ内に摺動可能に挿入したプラグに
よりケージの窓孔の開口量を変えて流量調節を行なうケ
ージバルブにおいて、弁箱の二次側流路内で弁ポートか
らの流体噴出位置に弁箱内流路断面積を略半減させる補
助ケージを設け、この補助ケージは弁ポートに対向する
位置に耐食性の肉盛部が施され前記弁ポートからの噴出
流を受ける衝突板を有し、かつその衝突板周囲の壁に補
助ケージ中心に対して螺旋状に傾斜した流体通過用の補
助ポートを有するものである。

（作用）補助ケージの衝突板を弁ポートに対向する位置に設けた
ので、弁ポートから噴出する流体は衝突板に衝突するこ
とによって分散し、噴出流の指向性が分散されることに
なる。これにより、噴出流中の液体微粒子が直接、弁箱
に衝突することが避けられる。

また、弁箱の二次側流路内に流路断面積をほぼ半減させ
る補助ケージを設けたので、噴出流は補助ケージによっ
て制限される空間内で一旦減圧し、その後補助ポートか
ら流出して二次側流路内でさらに減圧することなる。こ
のような噴出流の二段減圧によって流速も減少すること
になり、噴出流の持つ速度エネルギが減少するととも
に、噴出流の速度低減によって、微細化した液体の加速
も制限される。

さらに、補助ケージ内に噴出した噴出流体は補助ポート
から二次側流路に流出する際に分散流となる。このた
め、流体通路が段階的に拡大することになり、流体中の
液体微粒子の気体化を促進する作用が行なわれることに
なる。

また、補助ケージの衝突板部分では、耐食性材料を溶接
肉盛りして衝突板部分の底面を盛り上げ、噴出流の指向
性を分散させると共に、高耐食性材料によって侵食の進
行速度をできるだけ遅くすることができる。

さらにまた、衝突板周囲の壁の流体通過用の補助ポート
は壁に対して一定の傾斜角度を有して弁本体に噴出流が
直角に当たらないようにすると共に、補助ポートの長さ
を含んだ弁本体の内側の壁までの噴出流の飛距離が長く
なり、これによって流体中の液体微粒子が気体化し、弁
本体内壁への液体微粒子の直撃の機会を減らし、補助ポ
ート出口回りの旋回流により、流体が撹拌され流体中の
液体微粒子の気体化の一層の促進が図れる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を参照して説
明する。

第１図に示すように、弁箱21は玉形弁状に構成されてお
り、同一軸線上に一次側流路22および二次側流路23を有
する。この弁箱21の中央部に弁座24が設けられ、この弁
座24の中央部に円形の弁ポート25が形成されている。一
次側流路22内には弁ポート25を囲む円筒状のケージ26が
弁座24から起立して設けられ、このケージ26は弁箱21に
装着した蓋体27によって固定されている。ケージ26内に
はプラグ28が摺動可能に挿入され、このプラグ28は蓋体
27を貫通して設けた弁棒29によって弁座24に接離する方
向に駆動されるようになっている。そして、弁棒29を介
してプラグ28を駆動することにより、ケージ26に開けた
窓孔30の開口量を変え、これにより一次側流路22から二
次側流路23に流れる流体の流量調節を行なうようになっ
ている。

なお、ケージ26の窓孔30はケージ26の周方向に間隔的に
複数設けられており、各窓孔30はそれぞれ弁座24側（図
の下側）に向って断面積が次第に小さくなっている。

このものにおいて、二次側流路23内に弁箱１の劣化防止
用の補助ケージ31を設けている。この補助ケージ31は有
底円筒状のもので、開口側端縁部によって弁座24を兼ね
た構成としている。そして、その弁座24を構成する開口
側端縁部を弁箱21に係止した状態で補助ケージ31を二次
側流路23内で弁ポート25からの流体噴出位置に固定して
いる。補助ケージ31の内容積は弁箱21によって形成され
る流路断面積をほぼ半減させる値に設定している。そし
て、この補助ケージ31の底板部31aは、弁ポート25に対
向する配置となり、この部分を弁ポート25からの噴出流
を受ける衝突板として肉厚を十分大きくするとともに弁
箱21の底部から十分離間させた配置としている。また、
補助ケージ31の周壁部、即ち衝突板31aの周囲の壁に
は、流体通過用の補助ポート32を多数穿設している。

そして、第２図に示すように補助ケージ31の衝突板31a
内面、つまり弁ポート25に対向する面には、ステライト
その他の硬質かつ高耐食性材料33を溶接し、肉盛部を施
している。

また、第３図および第４図に示すように、補助ケージ31
に形成する補助ポート32を、その補助ケージ31の中心に
対して螺旋状となるように、周壁に対して一定角度傾斜
させている。

このような構成によれば、一次側流路22に流れ込んだ流
体はケージ27の窓孔30を介してケージ26、プラグ28およ
び補助ケージ31で囲まれた空間に流入して一旦減圧さ
れ、その後補助ケージ31の補助ポート32を介して二次側
流路23に流出し、さらに減圧されることになる。この二
段減圧の様子を第４図（ａ）に示している。A,B,Cはそ
れぞれ一次側流路22、補助ケージ31、二次側流路23の領
域を示し、圧力P₀は一次側流路22内の圧力、P₁は補助ケ
ージ31内の圧力、P₂は二次側流路23内の圧力をそれぞれ
示している。このように流体の減圧が段階的に行なわれ
る結果、噴出流の速度も一時に急激に上昇することが防
止され、第４図（ｂ）に示すように、流速の上昇も段階
的に行なわれ、噴出流の持つ速度エネルギは減少するこ
とになる。したがって、例えば一次側流路22に飽和水を
供給し、低圧の二次側流路23に低開度で流通させた場合
においても、噴出流の速度が減少することにより、微細
化した液体の加速も制限され、二次側流路23内への噴出
流による底面への衝突力は減少できるようになる。

また、補助ポート32から二次側流路23に流出する流体
は、その補助ポート32から二次側流路23への出口部分で
膨張作用を受け易くなり、これにより液体微粒子の気体
化が促進され、金属組織の疲労原因となる液体の弁箱21
の壁面への衝突が抑制される。

さらに、補助ケージ31の底板部である衝突板31aは弁ポ
ート25に対向して、かつ弁箱21の底部から十分に離間し
た配置で噴出流を受けることになる。したがって、二次
側流路23に流出する噴出流の指向性を十分に分散させる
ことができ、弁箱21の局部的な噴出流の集中衝突を回避
することができ、これにより穿孔作用等も確実に防止で
きるようになる。

さらにまた、衝突板31aの内面に硬質かつ高耐食性材料3
3の肉盛部を施した構成としたので、噴出流の指向性を
分散させることができるとともに、衝突板31aの表面が
強化でき、噴出流の衝突に対する衝突板31aの侵食によ
る劣化の速度を遅らせることができ、補助ケージ31の耐
用寿命を長期化することができる。

また、補助ポート32に所定の傾斜角度を持たせて螺旋状
としたので、弁本体に噴出流が直角に当たらないように
することができると共に補助ポート32の長さを含んだ弁
本体の内側の壁までの噴出流の飛距離が長くなり、これ
によって流体中の液体微粒子の気体化が促進され、弁本
体内壁への液体微粒子の直撃の機会を減らし、補助ポー
ト32の出口回りの旋回流によって流体が撹拌され、流体
中の液体微粒子の気体化を一層促進することができる。

なお、前記実施例のように、補助ケージを弁座と兼用さ
せた構成にすれば、補助ケージの交換作業等は定期点検
等の際に従来のケージバルブにおける弁座の交換と同様
の作業で行なえる。即ち、蓋体27を弁箱21から外し、ケ
ージ26およびプラグ28を弁箱21から抜外した後に、補助
ケージ31を弁箱21から取出し、その後逆の操作で新たな
補助ケージを弁箱21内に装着することができる。

〔発明の効果〕以上のように本発明に係るケージバルブによれば、二次
側流路への補助ケージの設置により流体を段階的に減圧
させ、これにより噴出流の液体微粒子の加速を減少する
とともに、気体化を促進させることができ、また弁ポー
トに対向する衝突板の設置により噴出流の指向性を分散
させることができる。

また、補助ケージの衝突板部分では、耐食性材料を溶接
肉盛りして衝突板部分の底面を盛り上げ、噴出流の指向
性を分散させると共に、高耐食性材料によって侵食の進
行速度をできるだけ遅くすることができる。したがっ
て、弁箱を構成する底部の劣化、損傷防止、特に穿孔の
発生防止等を有効に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るケージバルブの一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図に示すケージバルブの補助ケー
ジを示す拡大断面図、第３図は同補助ケージを示す側面
図、第４図は第３図の底面図、第５図（ａ），（ｂ）は
前記実施例の作用説明図、第６図は従来例を示す縦断面
図、第７図は第６図に示すケージを周方向に展開して示
す図、第８図はケージの一部を拡大して示す側面図、第
９図は従来例の作用を示す縦断面図、第10図は第９図の
一部を拡大して示す図である。 21……弁箱、22……一次側流路、23……二次側流路、24
……弁座、25……弁ポート、26……ケージ、30……窓
孔、31……補助ケージ、31a……衝突板、32……補助ポ
ート、33……耐食性材料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−140969（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−140227（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−125655（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−123759（ＪＰ，Ｕ) 実開昭55−94965（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−119577（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】玉形弁状の弁箱の一次側流路に弁ポートを
囲む円筒状のケージを弁座から起立させて設け、このケ
ージ内に摺動可能に挿入したプラグによりケージの窓孔
の開口量を変えて流量調節を行なうケージバルブにおい
て、弁箱の二次側流路内で弁ポートからの流体噴出位置
に弁箱内流路断面積を略半減させる補助ケージを設け、
この補助ケージは弁ポートに対向する位置に耐食性の肉
盛部が施され前記弁ポートからの噴出流を受ける衝突板
を有し、かつその衝突板周囲の壁に補助ケージ中心に対
して螺旋状に傾斜した流体通過用の補助ポートを有する
ことを特徴とするケージバルブ。