JPS603214B2 - 自動制御の弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は堰の出口に設ける自動制御の弁装簿に関し、こ
とに下流流域の水位によりあらわされる流量が上流流域
の水位が変化しても一定となるように作動する自動制御
の弁装置に関する。

弁を通過する流量割合はその制御横断面積に比例すると
共に上流側と下流側との差圧の平方根に比例（ヘッドロ
スに比例）するので、一定の流量を得るためにはこの流
れの制御横断面積を差圧の平方根に逆比例するようにす
ることが必要である。

本発明の目的は、制御横断面積が差圧に自動的に適合す
る弁であって、しかも作動に当っては上流水位によって
課せられる負荷に由来する圧力からェネルギを得るのみ
である弁装置を提供しようとするにある。

すなわち本発明は、堰の出口に設けられ上流流域から来
る流れを一定の流量に調節する自動制御の弁装置におい
て、両端部が開放し移動の関数となる力関係でばね装置
から懸吊した垂直管状シャツ夕を包含し、その中空の下
部部分を下流流域に部分的に浸潰させかつこれを前記上
流流域と蓮適するノズルに取付けた水平の座に対向して
位置させた一定面積のものとし、この下部部分を、全体
的にこれよりも大きい横断面積を有しかつ下方に向うに
つれ増大する横断面積とした中空の上部部分に接続して
前記シャツ夕の見掛けの重量が前記上流流域の水位の変
化の関数として変化して前記シャツ夕に前記一定流量に
対応する開放位置を与えるようにしたことを特徴とする
自動制御の弁装置にある。

以下本発明を添付図面に例示したその好適な実施例につ
いて詳述する。

図面にはまず水位１０の上流側の流域１が示してある。

この上流側の流域１から下流側の水流３に向けて一定流
量割合の水を排出することが要求される。上流側の流域
１はノズル２内で終るダクトを介して下流側の水流３と
連適する。ノズル２はその端部に、弁座として作用する
水平の座４をそなえており、これをこえた所に偏向板５
が設置されている。座４と協動する弁部材である藤対称
の垂直鞠付管状シャツ夕６は座４に対向してその上方に
配置してある。

ばね装置７によって支持部材１６から豚吊されたこのシ
ャツ夕６はふたつの開放機部を包含する。一方の端部は
頂端部８であり、他方は底端部１８である。下流流域内
に部分的に浸糟せしめたシャツ夕の中空の下部部分９は
一定の横断面積を有するもので、座４の上方に配置して
ある。

上方に露出する上部部分１２はその底部を底面１７で閉
じられている。この底面は大きな横断面積を有し、中央
オリフィス１４を包含する。・シャツ夕の底面１７およ
び頂端部８は上部部分１２を形成する周壁によって接続
されている。このシャツ夕の作用は次に述べるとおりで
ある。

シャツ夕６が座４から離れる方に移動すると、上流流域
の水と下流流域の水との間に水の流れを生ぜしめる。シ
ャツ夕の中の水位１５は上流流域の水位１０から供聯合
ダクトのヘッドロスを引いたものに等しくなる。それゆ
えこの水位は偏向板５に垂直な正味の負荷日に対応する
こととなる。ばね装置７は、シャツ夕の位置の関数とな
る可変の垂直方向の力を与える。

これが平衡した時、この力はシャツ夕の見掛けの重量に
対応する。すなわちシャツタ本来の重量と一定の横断面
積を有する下部部分の上方延長部分により構成された仮
定円筒体（点線で示してある）とシャツ夕の周壁との間
に存在する水の重量に等しい圧力との和に対応するので
ある。本発明によれば、シャツ夕の上部部分１２は、一
定の横断面積を有する下端部よりも大きな可変の横断面
積を有する。

この上部部分は、上流の水位の関数としてシャツ夕の見
掛けの重量がシャツ外こ安定な位置を自動的に与える。
この位置では座４の上方の関口が一定の排出に対応する
。弁は摩擦または機械的な摩耗ないこ水力的に自己心決
め作用により案内され、これによって負荷の変化に対し
非常に鋭敏になっている。さらにオリフィス１４はシャ
ツ夕の下部部分および上部部分間の水の交換を遅くする
隔膜のように作用する。本発明弁装置の作用をさらに説
明すると次のとおりである。

シャツ夕６の上部部分１２は内蓬Ｄ，がその全長にわた
って円筒形の下部部分９の内蓬Ｄ２より大きいものであ
る。

このため、シャツ夕６内にある水の重量は、シャツ夕の
底面における水圧によりシャツ夕に印加される上向きの
力よりも大となる。この上向きの力はシャツ夕６の下部
部分９の横断面積（汀／４・Ｄ≧）と底面１７に印加さ
れる水圧との積に等しいものである。

この上向きの力はまた下部部分９の横断面積に等しい横
断面積の水の円柱（下は下部部分９の底部で、上はシャ
ツ夕６の水位１５）の重量と等しいものである。この結
果シャツ夕６内の水の重量は上向きの静水圧よりも若干
大きくなる。この差が、上部部分１２（直径Ｄ，）と下
部部分９から上方に引いた点線（直径Ｄ２）との間の環
状の部分にある水の重量に相当する。平衡状態において
はばね装置７はこの差の分の重量とシャツ夕６自体の重
量との和にバランスする。上部部分１２の下拡がりの形
状およびばね装置７のステイフネスとは下部部分９の底
端部１８と座４との間のすき間が所望の値の流量を得る
ように形成されるように選定される。

上部部分１２の横断面積を上方に向うにつれ減少せしめ
るが、下部部分９の横断面積より常に大きくせしめるこ
とにより、これが達成できる。今上流側の水位１０が上
昇したとすると、シャツ夕６の底面１７に加わる水圧が
増大し、このためまず水の流量が増大しようとする。

しかしこれと同時に水がシャツ夕６の中央オリフイス１
４を通って上方に行き、シャツ夕６内の水位１５を高め
、この結果シャツ夕６内の余分な水の重量〔上部部分１
２の内径と下部部分９の内径との差の部分（Ｄ，一Ｄ２
）〕が増える。この結果シャツ夕６はばね装置７が引張
られて増大した力と平衡する位贋まで下る。この位鷹が
新たな平衡位置で、この位置では下部部分９と座４との
間のすき間が減少し、従って水の流量が以前と同じにな
る。これを更に説明すると次のとおりである。

すなわち、上流の水位がたとえば図示の下方水位日，か
ら△日だけ上昇したとすると、余分な水の重量は点線ハ
ッチで示す環状の部分１１だけ増加する。この増加は上
部部分１２のこのレベルの直径増大率を大きくしてある
ので、比較的大きいものである。従って水の重量増大が
大きく、ばね装置７の長さの変化が大きく、このため下
部部分９の底端部１８と座４とのすき間の減り方が大き
く、流量は一定化される。上流側の水位が上方の水位日
２から上述と同じ△日だけ増大したとすると、シャツタ
内の水の重量の増加分は符号１１′で示すように比較的
僅かとなり、従って、すでに狭くなっているすき間から
の変化分も僅かなものとなり、流量は一定に雑持される
のである。

以上本発明を添付図面に例示したその好適な実施例につ
いて詳述したが、本発明はこの特定の実施例に限定され
るものではなく、本発明の精神を逸脱しないで幾多の変
化変形がなし得ることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適な１実施例の縦断面図である。 １……上流側の流域、２……ノズル、４……座、５……
偏向板、６・・・・・・シャツ夕、７…”・‘まね袋贋
、８・・・・・・頂端部、９・・…・下部部分、１２・
・・・・・上部部分、１４・・・・・・オリフィス、１
６・・…・支持部村、１７・・・・・・底面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 堰の出口に設けられ上流流域から来る流れを一定の
   流量に調節する自動制御の弁装置において、両端部８，
   １８が開放し移動の関数となる力関係でばね装置７から
   懸吊した垂直管状シヤツタ６を包含し、その中空の下部
   部分９を下流流域３に部分的に浸漬させかつこれを前記
   上流流域１と連通するノズル２に取付けた水平の座４に
   対向して位置させた一定の横断面積のものとし、この下
   部部分９を、全体的にこれよりも大きい横断面積を有し
   かつ下方に向うにつれ増大する横断面積とした中空の上
   部部分１２に接続して前記シヤツタの見掛けの重量が前
   記上流流域の水位１０の変化の関数として変化して前記
   シヤツタに前記一定流量に対応する開放位置を与えるよ
   うにしたことを特徴とする自動制御の弁装置。