JPH0219355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はポンプ停止時の水撃を防止する緩閉
式副弁付き急閉逆止め弁に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 揚水中のポンプが停電その他の理由でポンプ駆
動力を急に遮断された場合、通常の逆止め弁では
大きな逆流が生じてから弁が衝撃的に閉鎖される
ため、水撃が発生して危険である。この場合の水
撃を防止するために種々の方法があるが、それら
のうち水撃防止逆止め弁を用いる方法は、簡便な
ことから最も広く用いられている。これには急閉
式と緩閉式の２種類があつて、急閉式は主に中小
口径に、緩閉式は主に大中口径のポンプ設備に用
いられている。

急閉式逆止め弁は、弁箱に弁体を設けるととも
にかかる弁体に対してばね力等による閉鎖力を加
えたもので、ポンプによる揚水が停止した後、管
路の水が逆流を開始し始めた初期段階、即ち未だ
逆流が大きくなる前の弱い段階で弁体を速やかに
閉じて水撃を軽減するものである。逆流が大きく
なつた段階で弁体を急激に閉じることになると水
撃が発生することから、できる限り早い段階で弁
体を閉じることにより、水撃を可及的に小さく抑
えようというものである。

しかしながらこの急閉式逆止め弁の場合には、
弁体を速やかに閉じる必要があるために、弁体に
加える閉鎖力を大きくする必要があり、而して閉
鎖力を大きくすると揚水時の弁抵抗、即ち正流の
際の弁抵抗が大きくなつてしまう問題が生ずる。
更に理想的に閉鎖遅れなく閉鎖できたとしても、
水力学上よく知られているように、圧力ヘツドは
実揚程から逆止め弁が閉鎖される直前の圧力ヘツ
ドを差し引いた分だけ実揚程に加えた値まで上昇
するので、管路の長い場合にはこれによる圧力上
昇はかなり大きい。

一方緩閉式逆止め弁は、主弁体に副弁を設けて
その副弁を緩閉装置と連動させ、ポンプによる揚
水が停止した後管路の水が逆流を開始したとき、
その逆流によつて主弁体を閉じる一方（主弁体に
はばね力等による閉鎖力は加えられていない）、
主弁体の閉鎖による圧力上昇を、そのとき開いた
ままとなつている副弁で緩和させ、その後で水撃
が生じないように副弁を緩やかに閉鎖させるもの
である。

ここで従来の緩閉式逆止め弁は、この方法を実
現させるため、流水口（主通路）を開閉するスイ
ング形主弁体を弁軸に自由に揺動できるように取
り付け、主弁体の一部に設けた比較的大きな口径
の通水穴を開閉する副弁体を弁軸に固定し、弁軸
の一端は弁箱を貫通して弁箱の外に取り付けられ
た大形の油圧ダツシユポツトと連結した構造とな
つている。

しかしながらこの構造では、主弁体が、逆流が
大きくなつてからその逆流により急激に閉じるこ
とから、副弁の口径を大きくしたとしても主弁体
閉鎖時の水撃を完全には防止できず、しかも副弁
の口径を大きくした場合副弁が全閉されるとき、
そこでの水撃が非常に大きくなる問題があり、加
えて副弁が全閉されるまでの逆流量も大きくなつ
てしまう問題がある外、副弁口径が大きいことか
ら、大形の油圧ダツシユポツトを弁箱の外へ設置
することが必要となる。

このためかかる緩閉式逆止め弁は、緩閉機構が
複雑になることと併せて非常に高価なものとな
る。

更に油圧ダツシユポツトを弁箱の外に置くた
め、弁軸が弁箱を貫通する個所における摩擦及び
漏洩が問題となる。即ち漏洩を少なくするためパ
ツキンを強く締めれば、摩擦の増大によつて副弁
の働きが不確実となり、場合によつてはポンプ停
止後も副弁全開のままで、ここから長期間に亘つ
て逆流が生じ、逆止め弁の機能を果たさないこと
になる。

（課題を解決するための手段） 本発明の逆止め弁はこのような課題を解決する
ために案出されるものであり、その要旨は、 (A) 主弁箱と、 (B) 逆流防止のための一方向性の弁体であつて該
主弁箱内の水の主通路を正流方向に開き逆流方
向に閉じるとともに、付勢手段によつて該主通
路を閉じる方向に付勢される主弁体と、 (C) 該主弁体に形成された開口部に配設された副
弁と、 (D) 前記主弁体の上流側の面において一端側が該
主弁体に固定された揺動可能な受水板とを含
み、且つ該副弁は、 (イ) 該主弁体に取り付けられた副弁箱と、 (ロ) 該副弁箱内の水の副通路を正流方向に開き
逆流方向に閉じる一方向性の副弁体と、 (ハ) 該副弁箱に固定されたシリンダと、 (ニ) 該シリンダ内に摺動可能に嵌合されたピス
トンと、 (ホ) 該ピストンにより該シリンダ内部に形成さ
れた緩衝室と、 (ヘ) 該ピストンと副弁体とを連結し且つ該副弁
体の閉鎖時に先端が前記主弁体の開口よりそ
の上流側に突出させられる副弁軸と、 (ト) 前記緩衝室の内部と外部とを連通させて該
緩衝室内の水をピストンの移動により出入り
させるとともに、その際に流動抵抗を生ぜし
める通路面積の小さい連通路とを備えてお
り、 前記副弁軸の先端に対して前記受水板の自由
端部側が接触させられていて、該副弁軸が正方
向の流れを受けた受水板により前記副弁体を開
く方向に押動されるように成されていることに
ある。

（作用及び発明の効果） 以上のように本発明の逆止め弁は、従来の急閉
式逆止め弁と緩閉式逆止め弁とを組み合せ、その
主弁体を急閉式の弁体として構成するとともに、
これに対して緩閉式の逆止め弁に備えられる副弁
を組み込んだものである。

即ち従来の急閉式の逆止め弁においては単一の
弁体のみが設けられ、これがばね力等にて閉鎖方
向に付勢されており、また緩閉式逆止め弁におい
ては主弁体と副弁体とが設けられ、そしてその主
弁体には閉鎖方向の付勢力は加えられず、これが
管路の逆流によつて閉じられるとともに、そのあ
と副弁がゆつくりと閉じて水撃を緩和するように
構成されていたのであるが、本発明では主弁体を
従来の急閉式の逆止め弁のそれとして、また副弁
を従来の緩閉式の副弁として夫々構成したもので
ある。そしてこれにより、ポンプ停止時の水撃を
完全になくすことが可能となつたのである。

具体的には、本発明の逆止め弁では主弁体が管
路の逆流によつて閉じられるのではなく、ばね力
等の付勢力によつて閉じるが、本発明の逆止め弁
では副弁が設けられているため、従来の急閉式逆
止め弁のそれと異つて、ポンプ停止後慣性によつ
て水の流れが正方向に流れている段階で、即ち逆
流が始まる以前に主弁体を閉じることが可能であ
る（開いたままとなつている副弁を通じて水を一
部通過させることができるから）。従つてその段
階での水撃の発生を完全に防止できる。

本発明の逆止め弁では、従来の緩閉式逆止め弁
と同様、逆流が開始したとき副弁がゆつくりと閉
じることによつて水撃の発生を防止するが、従来
の緩閉式逆止め弁の場合、逆流がある程度大きく
なつてから主弁体が急激に閉じ、その際の圧力上
昇を副弁体がゆつくりと閉じることによつて水撃
を緩和するため、副弁の口径を相当大きくとる必
要がある。これに対して本発明の逆止め弁では、
上記のように主弁体が逆流を始める以前に閉じる
ことができるため、主弁体閉鎖による圧力上昇を
逃がして水撃防止するための副弁の口径は小さく
ても十分効果がある。そしてこのように副弁口径
が小さくて良いために、しかも副弁が閉じる際の
逆流の程度も大きくないから、従来の緩閉式逆止
め弁と異なつて副弁を閉じたときの水撃の発生も
全くないのである。これはまさしく機能が正反対
の急閉式逆止め弁と緩閉式逆止め弁とを組み合せ
て構成したことによりもたらされる効果である。

更にまた、主弁体に副弁が組み付けられること
によつて、かかる副弁より水を逃しつつ主弁体を
閉じることができるため、これを閉鎖方向に付勢
するための力を従来の急閉式逆止め弁のそれより
も弱くすることができ、而してその付勢力を弱く
することができれば、揚水時の弁抵抗も小さくな
る。

更にまた本発明によればシリンダ、ピストン及
び緩衝室等から成る緩衝機構を主弁箱内に配し得
るため、主弁箱を貫通して弁軸を外部に延び出さ
せて緩衝装置と連動させて成る従来の緩閉式逆止
め弁と異なつて構造簡素且つコストも安価とな
り、加えて弁軸の貫通部分における摩擦の問題や
漏洩の問題も生じない。

本発明の逆止め弁は、この他、受水板を備え、
管路内の正方向の流れを受水板で受けてかかる受
水板により副弁を開くようにしている点で従来の
逆止め弁にない特長を有している。

即ち本発明の逆止め弁では、管路内を正方向に
水が流れているとき受水板がこの流れを受けて副
弁の弁軸先端、つまり副弁体を開方向に押動す
る。

副弁が本来の機能を発揮するためには、逆流開
始時に開いた状態にあることが必要であり、その
ために副弁体をばねにより常時開方向に付勢する
ことが行われているが、このようにすると揚程が
大きいときには良いが、揚程が小さいときにはポ
ンプ停止により主弁体が閉じた後、逆流により副
弁体がばねの付勢力に打ち勝つて閉じることがで
きず、副弁が開いたままとなつて逆流方向の漏れ
が生ずる。

これに対して本発明では、管路内の正方向の流
れを利用して受水板により副弁体を強制的に開く
ようにしているため、上記のようにこれを開方向
に付勢するためのばねは不用である。従つて逆流
を開始したときに確実に副弁体を閉鎖することが
できる。むしろ本発明においては副弁体を閉方向
に付勢することが可能であり、このようにすれば
逆流時に副弁をより確実に閉鎖し得て、逆止め弁
としての本来の機能が損なわれるのを完全に防止
できる。

（実施例） 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説
明する。

第１図は本発明の緩閉式副弁付き急閉逆止め弁
の第１実施例を主弁体の背面側（下流側）から見
た図、第２図は同図の縦断面図である。１は２本
の取付片２を備えたスイング形主弁体であり、取
付片２の基部はフランジ間はさみ込み形主弁箱３
の側壁に貫通挿入された主弁軸４に緩く嵌合され
ている。主弁体の外周の形状は、ほぼトンネル断
面形にして、主弁の開口面積及び全開時の弁開き
角を大きく取れるようにしてある。主弁体１の中
央より先端寄りに、緩閉式副弁装置を内蔵した副
弁箱５が主弁体１の背面側に取り付けられてい
る。緩閉式副弁装置については後に詳述する。６
はポンプが揚水していて主弁体１が開いている場
合、水流による力を受ける受水板で、主弁体１の
正面側（上流側）の主弁軸近くへ一端７を固定
し、その他端は主弁体１から引き離して副弁軸８
の先端へ軽く触れさせてある。受水板６は小口径
の逆止め弁では全体を厚さの薄い板ばねとし、主
弁体１に取り付けた固定端の近くで折り曲げてあ
る。大口径の逆止め弁では、主弁体１への固定端
７と受水板６とを蝶番で連結し、更に揚水停止中
に受水板６が副弁軸８の先端から離れないよう
に、主弁体１に受水板６の止め金等を設ける。

受水板６の作用は、ポンプが揚水して主弁体１
が開いている場合、第２図の矢印に沿つた水の流
れにより、受水板６は主弁体１の方へ押されるの
で、それに接している副弁軸８が押し上げられ、
副弁９が全開される。

１０は２重巻ねじりコイルばねであつて、主弁
軸４に外嵌され、その端部を主弁箱３の側壁と主
弁体１に係止し、主弁軸４の中央を境に対称的に
配置され、主弁体１を閉鎖方向に付勢するように
取り付けられている。緩閉式副弁付きの逆止め弁
は、急閉式逆止め弁に比べ、主弁の閉鎖力はかな
り小さくて良く、更にねじりコイルばね１０を２
重巻にすることによりばね定数を小さくして、揚
水時の主弁体１の開き角度を大きくすることによ
り弁の損失ヘツドを小さくすることができる。ま
たコイルばね１０を２重巻にすることにより、そ
の端部の主弁体１へ係止する部分と主弁箱３の側
壁へ係止する部分とが、コイルの軸方向に対して
互いに接近させることができるので、コイルばね
１０に捩りを加えてから両部分をしばることによ
り主弁軸４への取付けが容易となる。また逆止め
弁を取り付けた給水管路が長く、その口径も大き
く、逆止め弁の取付管が垂直で上方へ流れる場
合、緩閉式副弁を取り付けることにより、主弁体
１の付勢力は主弁体１の自重程度の僅かの値でも
水撃を防ぐことができるので、この場合には捩り
コイルばね１０を省略することができる。即ち主
弁体１の自重を以て付勢力と成すこともできる。

第３図に緩閉式副弁装置の縦断面図を詳細に示
す。５は副弁箱でその内部に副弁体９、副弁軸
８、閉鎖ばね１１が収められている。副弁箱５の
基底部１２は主弁体１へねじ込みによつて固定さ
れる。大口径の場合には、基底部１２はフランジ
形とし、主弁体１へボルト締めにする。基底部１
２の内側に通水穴１３、基底部１２のすぐ上側
で、副弁体９が収容される部分の側壁に側穴１４
を設ける。副弁体９が上昇して開弁した場合、主
弁体１が開いている間は少量の流体が通水穴１
３、側穴１４を通つて下から上へ流れ、ポンプの
電源を遮断して主弁体１が閉鎖した後は、多量の
流体が側穴１４、通水穴１３を通つて上から下へ
逆流する。

副弁箱５の上部にはシリンダ１５が取り付けら
れ、シリンダ底１６には軸穴１７があいており、
副弁軸８が軸穴１７を通つてシリンダ１５内のピ
ストン１８に取り付けられている。

ピストン１８の外周は漏れ止めのためのパツキ
ン１９が装着される。パツキン１９はゴム又はテ
フロン等で作られ、できるだけ摩擦が少なくて漏
れを完全に止めることが必要である。一般に副弁
口径は小さいので、パツキン１９も小さくなるた
め、通常ピストン１８とパツキン１９は一体で作
られる。軸穴１７と副弁軸８との隙間は、副弁体
９が全開した状態では大きくなるように、副弁軸
８を細くし、副弁体９が降下して閉鎖されるよう
に伴なつて隙間が小さくなり、全閉状態でほぼ零
となるように漸次太くする。また副弁軸８の軸径
を緩やかに変化させる代りに、円周上の一部を削
り取つても良い。

閉鎖ばね１１は、副弁体９とシリンダ底１６の
間に収められたばね力の弱い押しばねである。副
弁体９の開弁中、即ち副弁体９及びピストン１８
が上の方へ押し上げられていた状態から、ポンプ
の揚水が止まつて主弁体１が閉鎖されると、直ち
に逆流が生じ、それは副弁箱３の周囲から側穴１
４、通水穴１３を通つて下の方へ流される。この
逆流水によつて、副弁体９は下の方へ引つ張られ
閉鎖を開始するが、ポンプの実揚程が小さい場
合、またはパツキン１９の摩擦が大きい場合に
は、副弁体９の閉鎖行程が不確実となり、時には
副弁体９が全閉しないことも予測される。そこで
主弁体１の閉鎖後、副弁体９を必ず閉鎖させるた
め、パツキン１９の摩擦に打ち勝つ程度のばね力
の弱い閉鎖ばね１１を装着させるが、ポンプ実揚
程が大きく、パツキン１９の摩擦が小さい場合に
は不用である。

次に、緩閉式副弁付き急閉逆止め弁の動作を説
明する。

主弁体１と副弁体９が共に閉鎖状態にあると
き、ポンプが揚水を開始すると、主弁体１は水圧
により２重巻ねじりコイルばね１０の閉鎖方向の
付勢力に打ち勝つて開弁し始める。主弁体１が開
弁すると、ポンプから吐出された水は、主弁体１
の正面側に沿つて第２図の矢印の方向に流れるの
で、主弁体１の正面側に一側を固定した受水板６
の自由端側は、水流に押されて副弁軸８を押し上
げ、副弁軸８に取り付けられている副弁体９及び
ピストン１８を押し上げて副弁が全開する。

一方ポンプの駆動力が遮断されると、ポンプの
揚水量は急速に減少を始めるが、主弁体１には閉
鎖方向に付勢する２重巻ねじりコイルばね１０の
付勢力が加えられていることと、揚水量の一部は
副弁の全開により通水穴１３、側穴１４を通過で
きることから、主弁体１は流量が減じて零となる
前に全閉する。このように主弁体１に閉鎖方向の
付勢力が加えられていれば、副弁口径がかなり小
さくても、逆流開始前に主弁を閉鎖させることが
できる。従つて主弁体１の閉鎖時には逆流は発生
していないから、水撃は全く発生しない。次いで
逆止め弁の下流側の管内圧力が実揚程の圧力ヘツ
ドまで回復すると、管内の水は圧縮されるために
逆流を始めるが、この逆流量を副弁から逃がすこ
とによつて水撃の発生を完全に防ぐことができ
る。

副弁を通過する逆流量は、主弁両側の圧力差が
大きいので、副弁口径が主弁口径に比べて著しく
小さいけれども、それに比較すれば大きい。従つ
て副弁を通る逆流量を急激に減少させると、水撃
により圧力上昇を生ずる。特に副弁体９が全閉す
る際の流量減少割合を小さくする必要がある。副
弁体９が全開して、そのリフトが最大のとき、逆
流量は側穴１４、通水穴１３を通つて逆止め弁の
上流側へ流れる。副弁体９はこの逆流によつて生
ずる流体力及び閉鎖ばね１１のばね力によつて下
降を始める。しかし副弁体９が下降するには、こ
れと連結しているピストン１８も同時に下降しな
ければならないが、それにはピストン１８とシリ
ンダ底１６との間に形成されたＡ室の水が、流出
しなければならない。ピストン１８には周囲には
パツキン１９が装着されていて、ここからの漏れ
はないので、Ａ室の水が流出するには軸穴１７を
通らなければならない。軸穴１７には副弁軸８が
貫通しているので、両者の隙間を通つて水がＡ室
から流出し、それに応じてピストン１８と副弁体
９は緩やかに降下する。即ち、副弁体９が全開し
た際Ａ室へ流入した水が再び流出する際、軸穴１
７と副弁軸８の間の隙間は抵抗となり、副弁体９
の下降運動を緩やかにするので、この水が緩衝液
となる。更にピストン１８が降下するに伴ない、
軸穴１７へ進入する副弁軸８の軸径は次第に太く
なるので、両者の間の隙間はそれに伴なつて小さ
くなり、全閉近くなるとほぼ零となる。従つて副
弁体９の降下は、次第に著しく緩やかになつて遂
には全閉に至る。このため副弁閉鎖時の水撃は全
く発生しない。また副弁軸８は、副弁が開閉する
際には、必ず軸穴１７内を往復するので、軸穴が
ごみ等によつて塞がれる恐れがなくなる。尚副弁
体９に作用する流体力は、全閉近くなると著しく
大きくなるが、上述の副弁軸８と軸穴１７の間の
隙間を、副弁体が閉鎖するに伴ない、漸次小さく
し、全閉時にはこの隙間をほぼ零にしてあるので
全閉時近くの流量減少割合を極めて小さくするこ
とができる。

第４図は緩閉式副弁装置の第２実施例を詳細に
示す。シリンダ１５は、第３図とは逆にシリンダ
底１６を上にして、副弁箱５を装着するので、ピ
ストン１８とシリンダ底１６との間のＡ室は、ピ
ストン１８の上側にある。副弁体９が押し上げら
れ副弁が全開する場合、副弁軸８を介して副弁体
９と連結したピストン１８は同時に押し上げら
れ、Ａ室の水はピストン１８に設けられた小穴２
０を通つて外へ押し出される。ポンプ駆動力が遮
断され、主弁体１が閉鎖されて逆流が開始する
と、逆流による流体力及びＡ室へ設けられた閉鎖
ばね１１のばね力により、副弁体９及びピストン
１８は下方へ押し下げられる。しかしこの両者の
力によつて下方、即ち閉鎖方向へ動くには、小穴
２０を通つて水がＡ室へ流入しなければならな
い。水が小穴２０を通るには大きな抵抗があるの
で、ピストン１８及び副弁体９は緩やかに下降
し、水撃を発生することなく全閉される。副弁体
９が閉鎖するとき、副弁体９に作用する流体力は
非常に大きいので、ピストン１８の面積を副弁体
９の面積より大きくしないと、Ａ室内に空洞現象
が生じて、副弁体９が衝撃的に閉鎖される危険が
ある点に注意する必要がある。また小穴２０は、
ピストン１８へ設ける代りに、シリンダ底１６へ
設けることもできる。

第５図は緩閉式リフト形副弁装置をフランジ形
急閉式リフト弁に装着した、第３実施例を示す。

２１はリフト形主弁体、２２はリフト形主弁
軸、２３は主弁軸支え、２４は主弁箱、２５は圧
縮コイルばねである。副弁体９の開閉機構は、第
１図、第２図のスイング形主弁の場合と同様であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の緩閉式副弁付き
急閉逆止め弁を主弁体の背面側から見た図、第２
図は第１図の縦断面図、第３図は第１図及び第２
図の緩閉式副弁装置の詳細縦断面図、第４図は本
発明の他の実施例に係る緩閉式副弁装置の縦断面
図、第５図は本発明の更に他の実施例の緩閉式副
弁付き急閉逆止め弁の縦断面図である。 １：主弁体、３：主弁箱、６：受水板、５：副
弁箱、８：副弁軸、９：副弁体、１０：２重巻捩
りコイルばね、１１：閉鎖ばね、１８：ピスト
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) 主弁箱と、 (B) 逆流防止のための一方向性の弁体であつて該
   主弁箱内の水の主通路を正流方向に開き逆流方
   向に閉じるとともに、付勢手段によつて該主通
   路を閉じる方向に付勢される主弁体と、 (C) 該主弁体に形成された開口部に配設された副
   弁と、 (D) 前記主弁体の上流側の面において一端側が該
   主弁体に固定された揺動可能な受水板とを含
   み、且つ該副弁は、 (イ) 該主弁体に取り付けられた副弁箱と、 (ロ) 該副弁箱内の水の副通路を正流方向に開き
   逆流方向に閉じる一方向性の副弁体と、 (ハ) 該副弁箱に固定されたシリンダと、 (ニ) 該シリンダ内に摺動可能に嵌合されたピス
   トンと、 (ホ) 該ピストンにより該シリンダ内部に形成さ
   れた緩衝室と、 (ヘ) 該ピストンと副弁体とを連結し且つ該副弁
   体の閉鎖時に先端が前記主弁体の開口よりそ
   の上流側に突出させられる副弁軸と、 (ト) 前記緩衝室の内部と外部とを連通させて該
   緩衝室内の水をピストンの移動により出入り
   させるとともに、その際に流動抵抗を生ぜし
   める通路面積の小さい連通路とを備えてお
   り、 前記副弁軸の先端に対して前記受水板の自由
   端部側が接触させられていて、該副弁軸が正方
   向の流れを受けた受水板により前記副弁体を開
   く方向に押動されるように成されていることを
   特徴とする緩閉式副弁付き急閉逆止め弁。