JPH0648069B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコンタード型のバルブプラグを有する弁装置に
係り、特に高圧力流体を制御する場合に適用して好適な
弁装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に高圧流体を制御する弁装置にあっては、制御開度
での特性のみならず、弁閉止機能をも重視する必要があ
る。なんとならば、弁閉止機能が不完全で、全閉状態に
おいて流体の極めて僅かではあるが漏洩流れがあると、
高差圧のためこの漏洩流れにワイヤードロウィング現象
と呼ばれる一種のキャビテーションエロージョンが発生
してシートリングとバルブプラグのシート面を局部的に
侵食し、全閉時の流体漏洩量をさらに増加させ、やがて
は弁閉止機能が全く失われ、短期間のうちに使用不能に
陥るからである。そこで、従来はこのような問題を解決
する一つの方法として、第３図に示すようにシートリン
グ１とバルブプラグ２にその軸線方向に離間して２つの
シート部３、４、５、６をそれぞれ設け、弁閉止性能を
向上させるようにしたものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような２つのシート部による方法に
あっては、両シート部のリーク性能を同程度にするとい
う場合に各シート面に負荷される差圧条件が等分され、
最も性能をよく発揮することになるが、現実にこの条件
を実現するには、シートリング１に形成される２つのシ
ート部３、４の間隔と、バルブプラグ２に形成される２
つのシート部５、６の間隔を厳密に等しくする必要があ
り、そのため高い加工精度が要求され、また、加工後の
各シート部のリーク特性の確認試験が必要となるという
欠点があった。

また、仮に確認試験により各シート面のリーク特性に著
しい差が認められた場合には、追加工を行ってシート部
を再調整する必要がある。

したがって、本発明は上記したような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、比較的
簡単な構成で弁閉止機能を向上させ、ワイヤードロウデ
ィング現象と呼ばれるキャビテーションの発生を防止し
得るようにした弁装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、流
体通過孔を有する円筒状のシートリングと、このシート
リング内に摺動自在に配設され前記流体通過孔を開閉制
御するバルブプラグを具備した弁装置において、前記シ
ートリングとバルブプラグにそれぞれ軸線方向に離間し
全閉時に互いに着座する一次側シート部と二次側シート
部を設けると共に、二次側シート部を軸線方向に移動可
能に構成し、前記シートリング，バルブプラグおよび
一，二次側シート部間に形成される空間と二次側シート
部の下流側とを連通させる連通孔を前記バルブプラグ内
に形成すると共に、前記連通孔に圧力調節弁を組み込ん
だものである。

［作用］ 本発明において、シートリングまたはバルブプラグに設
けられた可動自在なシート部は弁閉止時に相手側シート
部との当接によって移動され加工誤差を吸収する。バル
ブプラグ内に組み込まれた圧力調節弁は弁閉止時にシー
トリング、バルブプラグおよび一，二次側シート部間に
形成された空間内の流体圧によって動作し、一定の圧力
に維持する。該空間内の流体の一部は前記圧力調節弁が
開くと、バルブプラグ内に形成された連通孔を通って下
流側に流出する。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る弁装置の一実施例を示す弁閉止時
の要部断面図、第２図は微少開度状態の要部断面図であ
る。これらの図において、１０は内部を隔壁１１によっ
て上流側（一次側）流路１２Ａと、下流側（二次側）流
路１２Ｂに仕切られた篭型の弁本体、１３は隔壁１１の
中央に形成された螺子孔１４にガスケット１５を介して
ねじ込まれた筒状のシートリングで、このシートリング
１３の中央孔は流体通過孔１６を形成し、また該流体通
過孔１６の上下開口端部にはそれぞれ一次側、二次側シ
ート部１７、１８が形成されている。

この場合、一次側シート部１７は前記流体通過孔１６の
下端側内周面に形成されることにより、固定シート部を
形成している。一方、二次側シート部１８は、前記流体
通過孔１６の上端側内周面にシート部材２１を介して上
下動自在に嵌合された筒状の遊動シートリング２０の上
端側開口部内周面に形成されることにより可動シート部
を形成している。

２２は前記シートリング１３の上方にこれと同軸に配設
され、後述するバルブプラグ３０を摺動自在に案内保持
するガイドで、このガイド２２は筒状体に形成されて、
上端部外周面に鍔部２２Ａを一体に有し、この鍔部２２
Ａが前記弁本体１０の上面中央部に開設された開口部２
３にガスケット２４を介して嵌合され、またガイド２２
の下端が前記シートリング１３および浮動シートリング
２０の上端部外周面に嵌合されている。そして、ガイド
２２には径方向に貫通し中心孔２８を弁本体１０の二次
側流路１２Ｂに連通させる流通孔２６が形成されると共
に、内周面には環状溝２９が前記流通孔２６に対応して
形成されている。

２７は前記弁本体１０の上面開口部２３に嵌合され且つ
不図示ののボルトおよびナットによって固定された上蓋
で、この上蓋２７によって前記ガイド２２を押圧しシー
トリング１３に固定している。

前記バルブプラグ３０はコンタード型バルブプラグ１５
を構成するもので、下端部が前記ガイド２２の中心孔２
８、浮動シートリング２０およびシートリング１３に摺
動自在に嵌合され、弁軸３１によって昇降さることによ
り前記流体通過孔１６を開閉制御するように構成されて
いる。バルブプラグ３０の下端部外周面と中間部外周面
には一次側、二次側シート部３２、３３が前記シートリ
ング１３の一次側、二次側シート部１７、１８に対応し
て形成されている。これらのシート部３２、３３はいず
れもバルブプラグ３０に直接形成されることにより固定
シート部とされ、弁閉止時に前記シートリング１３の一
次側、二次側シート部１７、１８に着座する。一次側シ
ート部３２の下方には略円錐形をなす第１の特性部３５
が形成され、またバルブプラグ３０の中間部で前記二次
側シート部３３の下方部分は下端側が小径となるテーパ
状の第２の特性部３６とされる。またバルブプラグ３０
の内部には圧力調節弁３８を組み込んでなる連通孔３７
が形成されている。連通孔３７は、弁閉止時においてシ
ートリング１３とバルブプラグ３０および一次側、二次
側シート部１７、１８、３２、３３との間に形成される
閉空間４０を、ガイド２２の内周面とバルブプラグ３０
の上端部外周面との間の隙間Ｇおよび流通孔２６を介し
て弁本体１０の下流側流路１２Ｂに連通させるもので、
一端開口部３７ａがバルブプラグ３０の下端部周面で、
前記一次側シート部３２と第２の特性部３６との間の部
分に開口し、他端開口部３７ｂが上端部外周面に開口し
ている。

前記連通孔３７の内部に組み込まれた前記圧力調節弁３
８は前記シートリング１３内、すなわち空間４０内の流
体圧力Ｐ_２を一定圧に保つもので多段型圧力調製弁から
なり、スプリング４１のばね力によって下方に付勢され
ることにより通常該連通孔３７を遮断しており、前記シ
ートリング１３内の流体圧力が一定圧Ｐ_２以上になる
と、動作して連通孔３７を開くように構成されている。

前記遊動シートリング２０は、前記シートリング１３と
ガイド２２の内周面に形成された段差部４５、４６によ
り、上下方向に対してそれぞれΔｄだけ移動可能とされ
ている。Δｄはシート部１７と１８、３２と３３間の寸
法誤差を考慮して設定されるもので、１mm程度とされ
る。

このような構成からなる弁装置において、第１図はバル
ブプラグ３０を降下させて弁を閉止した直後の全閉状態
を示す。この状態において、シートリング１３の一次
側、次側シート部１７、１８にバルブプラグ３０の一次
側、二次側シート部３２、３３がそれぞれ着座し、シー
トリング１３の内部空間４０が閉空間とされる。また、
バルブプラグ３０が降下してくると、その降下終了直前
に二次側シート部３３が遊動シートリング２０の二次側
シート部１８に当接着座し、なおも降下すると遊動シー
トリング２０もバルブプラグ３０と一体的に降下し、一
次側シート部３２が一次側シート部１７に当接着座す
る。したがって、シート部３２、３３のシート部１７、
１８に対する着座が的確かつ確実で、浮動シートリング
２０の下降によりこれらシート部の加工誤差を吸収し、
シート部の加工、調整作業を容易にする。また、シート
部の着座が的確であれば弁閉止機能が向上するので、弁
閉止時の流体の漏洩量を著しく軽減防止することができ
る。

ここで、高圧流体の制御に使用する場合、例えば流体圧
Ｐ_１が１６０kg f/cm²G、圧力調節弁３８が１／２Ｐ_１
（８０kg f/cm²G）で動作するものとする。バルブプラ
グ３０を上昇させて一次側、二次側シート部３２、３３
を一次側、二次側シート部１７、１８から離間させた開
度状態（流体制御状態）においては、弁本体１０の上流
側流路１２Ａに流入した圧力Ｐ_１の高圧流体はシートリ
ング１３の下端開口部より流体通過孔１６内に流入しガ
イド２２の環状溝２９および流通孔２６を経て下流側流
路１２Ｂへと流出される。この時、圧力Ｐ_１の流体がシ
ートリング１３の流体通過孔１６内に流入すると、流体
の圧力は、Ｐ_１からＰ_２（１６０kg f/cm²G→８０kg f/
cm²G）に減圧され、この減圧された流体が二次側シート
部１８と３３の間を通り下流側流路１２Ｂに流入するこ
とで更に減圧（Ｐ_３＝０kg f/cm²G）される。

つまり、本発明は２つのシート部によって制御開度時に
２段減圧するものである。

次に、この状態よりバルブプラグ３０を徐々に降下させ
てゆき、二次側シート部３３が二次側シート部１８に当
接着座すると、シートリング１３の流体通過孔１６と下
流側流路１２Ｂとの連通を断たれるため、シートリング
１３内の流体圧内Ｐ_２は、一時的にＰ_１（＝１６０kg f
/cm²G）と同じ圧力にまで上昇する。そして、この直後
に一次側シート部３２が一次側シート部１７に着座して
弁閉止状態になると、シートリング１３内の圧力Ｐ_２に
よって圧力調節弁３８が動作して前述した通り連通孔３
７を開く。したがって、シートリング１３内の流体の一
部は該連通孔２７、ガイド２２とバルブプラグ３０との
隙間Ｇ、環状溝２９および流通孔２６を経て下流側流路
１２Ｂへと流出し、シートリング１３内の圧力Ｐ_２を８
０kg f/cm²Gまで降下させる。そして、Ｐ_２＝８０kg f/
cm²Gになると、圧力調節弁３８のスプリング４１と圧力
Ｐ_２とがバランスするため、該調節弁３８が復帰して連
通孔２７を閉鎖し、これ以降はこの状態、すなわちＰ_１
＝１６０kg f/cm²G、Ｐ_２＝８０kg f/cm²G、Ｐ_３＝０kg
f/cm²Gを保持する。この結果、シート部１７、３２
と、シート部１８、３３に略等しい差圧（＝８０kg f/c
m²G）を負荷させることができ、また上述したように浮
動シートリング２０を設けることで、シート部の弁閉止
機能を向上させることができることから、両シール部に
よる流体の漏洩量を同程度でしかも極く僅かな量とする
ことができるため、キャビテーションによるシート面の
浸蝕が軽減され、シートリーク性能を長期間に亙って安
定に維持することができる。

なお、上記実施例はシートリング１３に設けられる二次
側シート部１８を可動シート部としたが、本発明はこれ
に特定されるものではなく、４つのうちのいずれか１つ
が可動形シート部を構成するものであればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る弁装置は、シートリン
グとバルブプラグにそれぞれつのシート部を設けて、そ
のうちのいずれか１つのシート部をバルブプラグの軸線
方向に移動可能に構成したので、シート部の加工誤差を
吸収することができて、シート部同士を確実に着座させ
ることができ、弁閉止機能を向上させる。したがって、
シート部の加工、調整作業が容易で、弁閉止時の流体漏
洩によるキャビテーションを抑制防止でき、弁装置の信
頼性、耐久性を向上させる。

また、本発明はバルブプラグ内に圧力調節弁を組み込ん
でなる連通孔を形成し、この連通孔によってシートリン
グの内部空間と下流側流路とを連通させ、圧力調節弁に
より差圧の等分化を図るように構成したので、第１と第
２のシート部に負荷される差圧を略等しくすることがで
き、リーク性能を略同一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る弁装置の一実施例を示す弁閉止直
後の状態を示す断面図、第２図は微少開度状態の要部断
面図、第３図は従来の弁装置のシートリングとバルブプ
ラグの断面図である。 １０……弁本体、１１……隔壁、１２Ａ……上流側流
路、１２Ｂ……下流側流路、１３……シートリング、１
６……流体通過孔、１７……一次側シート部、１８……
二次側シート部、２０……浮動シートリング、２２……
ガイド、２６……流通孔、３０……バルブプラグ、３２
……一次側シート部、３３……二次側シート部、３７…
…連通孔、３８……圧力調節弁、４０……空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−35918（ＪＰ，Ａ) 実公 昭35−8594（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭55−26610（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体通過孔を有する円筒状のシートリング
   と、このシートリング内に摺動自在に配設され前記流体
   通過孔を開閉制御するバルブプラグを具備した弁装置に
   おいて、 前記シートリングとバルブプラグにそれぞれ軸線方向に
   離間し全閉時に互いに着座する一次側シート部と二次側
   シート部を設けると共に、二次側シート部を軸線方向に
   移動可能に構成し、 前記シートリング，バルブプラグおよび一，二次側シー
   ト部間に形成される空間と二次側シート部の下流側とを
   連通させる連通孔を前記バルブプラグ内に形成すると共
   に、前記連通孔に圧力調節弁を組み込んだことを特徴と
   する弁装置。