JP2002502012A - 直線的流量特性を有する流体減圧装置 - Google Patents
直線的流量特性を有する流体減圧装置Info
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Abstract
Description
への変換効率が小さい流体減圧装置、液体の流れについてはキャビテーションを
抑えた低騒音特性を有する流体減圧装置に関する。
する場合に、しばしば流体の減圧が必要となる。流量調節弁や流量調節器などの
流量調節機能をもつ流量抑制装置、及び、ディフューザ、サイレンサその他の背
圧装置などの流量調節機能をもたない流量抑制装置が、この用途に使用されてい
る。特定の用途における流量制御弁、及び/又は他の流量制御装置の目的は、流
量その他のプロセス変数を調節することあるが、流量制御機能に付随して流体の
圧力低下が生じる。
る弁調整器(valve trim)を内蔵している。これらの流量調節弁は弁棒摺動型であ
り、弁の開度に応じて流量が直線的に変化することが望ましい。ディスク積層体
で構成されるかご型弁調節器は、望ましい形態として、2種類のディスクを交互
に重ね合わせて形成されている。この構成によると、一方のディスクであるフロ
ーディスクのみがプレナムディスクのプレナムに連通する流入スロットと流出ス
ロットとを有しているため、積層体内では、1つおきに流入開口を有しない他の
ディスクであるプレナムディスクが存在する。従って従来のディスク積層体では
、流量制御部材がディスク積層体の内側を閉位置から開位置に移動するとき、弁
の開度に応じて流量が実質的に直線状に増加する望ましい流量特性が得られず、
流量が「段階的」変化する。
応じて流量が実質的に直線的に増加するディスク積層型の流体減圧装置が提供さ
れる。
合わせたディスク積層体として構成されている。各フローディスクにはその中心
空洞の回りに複数の流入スロットが形成されている。各プレナムディスクには、
その内部にプレナムが設けられ、ディスク積層体内で各プレナムが隣接するフロ
ーディスクの流入スロットと流出スロットに連通している。また各プレナムディ
スクには、中心空洞の回りに形成されたバイパススロットが設けられている。各
バイパススロットは、隣接するフローディスクの流入スロットに重なっており、
流体が連続的にプレナムに流入してディスク積層体から流出するため、開度の変
化に応じて流量が変化しない「死領域」("dead band" area)の形成が防止される
。
をアーチ形とするとプロセス圧力によって生じる応力を小さくできるが、隣接す
るフローディスクの流入スロットに流体を導く形状であればこれに限らない。バ
イパススロットの寸法(面積)を変えることができるが、なるだけ直線的な流量
変化が得られる最適寸法にすべきである。バイパススロットの寸法が過大である
と、隣接する流入スロットへの流れが増加して、流量の「段階的変化」が再び現
れる。
ィスクの流入スロットの最小開口面積の50%から60%に設計されている。適
用するプロセスによっては、流れの等比率特性などの別の流量特性が要求され、
その場合、流量調節部材の移動範囲の下部では流量が小さく、弁の開度に応じて
流量が著しく増加する。これはフローディスクにおける流入スロットと流出スロ
ットの数を変えることによって達成できる。流れの等比率特性が要求される場合
には、積層体の底部にあるフローディスクでスロット数を少なくし、中間高さで
スロット数を増加させ、積層体の頂部でスロット数を最も多くする。この技術に
よると、異なるプロセス要求に対して必要な面積が得られる。さらにバイパスス
ロットにより、流量の段階的変化が防止されるため、より直線的な流量特性が得
られる。この構成によると、積層体の頂部と底部が明確に定義される。しかし、
バイパススロットは全てのプレナムディスクに全数を設けておくことができ、フ
ローディスクのスロットのように数を増加させる必要はない。過剰のバイパスス
ロットは数に制限がなく、積層体からの流出する流量と関係がない。
設けられ、プレナムディスクの第1組のバイパススロットは、その真上のフロー
ディスクの流入スロットと重なっている。さらに、プレナムディスクの第2組の
バイパススロットは、その真下のフローディスクの流入スロットと重なっている
。この実施形態では、積層体内でディスクの上下の向きと関係なく流量変化をよ
り直線化する利点が得られる。またこれにより、組立過程において積層体を特定
の向きに保つ必要がなく、積層体が上下対称となる。さらに、スロットをプレナ
ムディスクの特定の向きに関係なく配置することができる。これにより、フロー
ディスク又はプレナムディスクの向きに関係なく、常にフローディスクの入口ス
ロットの真下にプレナムディスクのバイパススロットが来るようにすることがで
きる。
たる連続した1つのスロットとし、このバイパススロットが上下に隣接するフロ
ーディスクの各流入スロットと連通している。これにより、流量変化を直線化す
るバイパス流を形成することができ、製造過程でディスク向きを考慮する必要が
ない。しかし、前記のように、流入スロットの面積に対するバイパススロットの
面積が流量変化特性の向上に直接関係するため、この技術には厳密な管理が必要
となる。
明により本発明がより理解できるであろう。なおいくつかの図では類似の部材に
類似の符号を使用している。
複数のディスクを積層した弁かご10形式の装置であり、流量制御弁12内に組
み込まれている。流体制御弁12には、流体入口16と、流体出口18と、これ
らを接続する流路20を有する弁箱14が含まれている。
弁かご10の内部に流入して外部に排出される流体の流量を制御する。弁かご1
0は、公知の仕方、例えば、かご保持具26と、これを弁のボンネット部に固定
する取付ボルト28により弁内に保持される。弁かご10外側の一連の溶接ビー
ド30によってディスクの積層状態が保持される。本発明の望ましい実施形態で
は、各ディスクはニッケルメッキされている。ニッケルメッキされた複数のディ
スクは保持容器内で適切な積層荷重と熱を加えて相互に融着される。ディスクが
大型である場合は、組み立てられた積層ディスクを、ボルトその他の機械的結合
手段で強固に保持することができる。
34とからなる複数のディスクを交互に重ね合わせたディスク積層体として構成
されている。フローディスク32は、空洞のディスク中心36と円形のディスク
外周38を有している。複数の流入スロット40が、ディスク中心36からディ
スク外周38に向かって部分的に延びている。複数の流出スロット42が、ディ
スク外周38からディスク中心36に向かって部分的に延びている。
周48との間でほぼ全周にわたって延びる1個又は複数個のプレナムスロット4
4が形成されている。各プレナム44は、空洞のディスク中心側のディスク内周
部50とディスク外周48に達するディスク外周部52の間で延びている。
かう側に複数のバイパススロット54が形成されている。各バイパススロット5
4はディスク内周部50に形成され、ディスク中心46からディスク外周部52
に向かって延びている。
a、フローディスク32b、プレナムディスク34bの4枚のディスクを重ね合
わせたディスク積層体の斜視図が図示されている。図4のディスク積層構造によ
ると、フローディスク32の流入スロット40が隣接するプレナムディスク34
のプレナムスロット44に連通するように、フローディスク32がプレナムディ
スク34に対して位置決めされている。また、プレナムディスク34の各プレナ
ムスロット44が隣接するフローディスク32の多数の流出スロット42に連通
している。こうして、流体は、図4に示すディスク積層体の中心56から、フロ
ーディスク32の流入スロット40に流入し、隣接するプレナムディスク34の
プレナムスロット44を通ってフローディスクの多数の流出スロット42に流れ
る。従って、流体の流路が軸方向に2分割されてプレナムスロット44に流入し
、多数の半径方向流れに変換されて少なくとも1つのフローディスク32の多数
の流出スロット42から分散排出される。
32の流入スロット40とが重なり合っている。例えば図4の例では、プレナム
ディスク34aのバイパススロット54aが隣接するフローディスクの流入スロ
ット40bと重なり合っている。従って、流体は、図4のディスク積層体の中心
部56からバイパススロット54aを通って流入スロット40bに流入し、前記
のとおり、連通するプレナムを通って多数の出口スロットに流れる。
、流れを平滑化して弁調節器10の流量特性を直線化することができる。これに
よって、図2、図3に示すフローディスクとプレナムディスクを重ね合わせて構
成されているがパイパススロット54を有しない従来の弁調節器で生じる流量の
段階的変化を最小限に抑えることができる。
2と同じものである。最上部と最下部のフローディスク32に符号Bを付け、中
間部のフローディスク32に符号Aを付けてある。各プレナムディスク57は図
3に示したプレナムディスク34と類似のもので、バイパススロット54の間に
別の組のバイパススロット58が交互に形成されている点で異なる。便宜上、バ
イパススロット58に符号Bを付けてある。
の下面と重なり合っている。また、別のバイパススロット58は、プレナムディ
スク57の真下のフローディスク32の流入スロット40の上面と重なり合って
いる。便宜上、図では、プレナムディスク57の符号Aを付けたバイパススロッ
ト54が、符号Aを付けたフローディスク32の流入スロット40と重なり合っ
ている。また、符号Bを付けたバイパススロット58が、符号Bを付けたフロー
ディスク32の流入スロット40と重なり合っている。従ってフローディスク3
2の流入スロットの上下にプレナムディスク57のバイパススロットが位置して
いる。これにより、ディスク積層体の製造、組立、及び積層体内でのディスクの
向きの決定が容易となる。
クの全ての流入スロットに重なり合うように、プレナムディスクの全周に延びた
環状のバイパススロットとすることができる。
有する第1ディスクと、プレナムスロットを有する第2ディスクとは異なる形態
のディスクにも適用することができる。例えば、入口流路を有する第1ディスク
と、それに重なり合う出口流路を有する第2ディスクとを、第2ディスクに前記
のようなバイパススロットを設けて重ね合わすことができる。
は当業者が容易にできる改良と解される。
調整器を内蔵した流量制御弁の断面図である。
るフローディスクの平面図である。
るプレナムディスクの平面図である。
合わせた4枚ディスクからなる、図1のディスク積層体の斜視図である。
有するプレナムディスクを使用した実施形態の斜視図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数のディスクをその外周と空洞中心を長手方向軸上で重ね合わせたデ
ィスク積層体として構成され; 前記ディスク積層体が、交互に重ね合わせた第1ディスクと第2ディス
クとを有しており; 前記第1ディスクが、(a)ディスク中心からディスク外周に向かって部 分的に延びる流入スロットと(b)ディスク外周からディスク中心に向かって部分 的に延びる流出スロットとを有しており; 前記第2ディスクが、(c)ディスクを貫通する少なくとも1つのプレナ ムスロットと(d)ディスク中心からディスク外周に向かって部分的に延び、隣接 する第1ディスクの流入スロットと重なり合う位置に位置決めされたバイパスス
ロットとを有しており; 前記積層体内で各ディスクを選択的に位置決めして、ディスク中心から
1つの第1ディスクの流入スロットへ流れる流体が、隣接する第2ディスクのバ
イパススロットを通って1つの第1ディスクの流入スロットに流れ、両側に隣接
する第2ディスクのプレナムスロットを通って少なくとも1つの第1ディスクの
流出スロットに流れるようにし、これにより流体の流路が最初に軸方向流れに2
分割され、プレナムスロット内で多数の半径方向流路となり、少なくとも1つの
第1ディスクの多数の流出スロットから分散排出されるようにしたことを特徴と
する流体減圧装置。 - 【請求項2】 前記バイパススロットが、第2ディスクの両側に隣接する各第1ディス
クの流入スロットに重なり合うように位置決めされていることを特徴とする請求
項1記載の流体減圧装置。 - 【請求項3】 前記バイパススロットがそれぞれ半月形に形成されていることを特徴と
する請求項1記載の流体減圧装置。 - 【請求項4】 複数のディスクをその外周と空洞中心を長手方向軸上で重ね合わせたデ
ィスク積層体として構成され; 前記ディスク積層体が、交互に重ね合わせたフローディスクとプレナム
ディスクとを有しており; 前記フローディスクが、(a)フローディスクの中心からフローディスク の外周に向かって部分的に延びる流入スロットと(b)フローディスクの外周から フローディスクの中心に向かって部分的に延びる流出スロットとを有し; 前記プレナムディスクが、(c)プレナムディスクを貫通する少なくとも 1つのプレナムスロットと(d)プレナムディスク中心からプレナムディスク外周 に向かって部分的に延び、プレナムディスクの両側に隣接するフローディスクの
流入スロットにそれぞれ重なり合う位置に位置決めされたバイパススロットとを
有しており; 前記積層体内で各ディスクを選択的に位置決めして、ディスク中心から
1つのフローディスクの流入スロットへ流れる流体が、隣接するプレナムディス
クのバイパススロットを通って1つのフローディスクの流入スロットに流れ、ま
たそのプレナムディスクの反対側に隣接するフローディスクの流入スロットにも
流れ、両側に隣接するプレナムディスクのプレナムスロットを通って少なくとも
1つのフローディスクの流出スロットに流れるようにし、これにより流体の流路
が最初に軸方向流れに2分割され、プレナムスロット内で多数の半径方向流れと
なり、少なくとも1つのフローディスクの多数の流出スロットから分散排出され
るようにしたことを特徴とする流体減圧装置。 - 【請求項5】 前記バイパススロットがそれぞれ半月形に形成されていることを特徴と
する請求項4記載の流体減圧装置。
Applications Claiming Priority (3)
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| US7283698P | 1998-01-28 | 1998-01-28 | |
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Family Applications (1)
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| JP2000529552A Expired - Lifetime JP4187928B2 (ja) | 1998-01-28 | 1999-01-25 | 直線的流量特性を有する流体減圧装置 |
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