JPS62297570A - ケ−ジバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、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８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　Ｊ３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。−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に聞けた窓孔１
０の開口巾を変え、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９図はケージ６を周方向に展開した形状を示し、第１
０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あり、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、−次側流路２に１５に９／ｃｉａｂｓ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８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
．０５に９／ｃｒｉａ　ｂｓ）　、弁ポート５から二次
側流路３内に噴出した飽和水が、沸臆して蒸発し、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１１図および第１２図を用
いて説明する。第１１図は作用の概略を示し、第１２図
は作用の詳細を拡大して示す。

−次側流路２内の圧力が１５に’ｊ／ｃｉａ　ｂ　ｓ以
上、特に２５ＫＩ／ｃｉａ　ｂ　ｓ以上で、二次側流路
３内の圧力が０．０５に９／Ｃ１１ａｂｓの状態で一次
側流路２に飽和水を流し、プラグ８を弁開状態から若干
引上げてケージバルブを低開度とすると、飽和水は半円
形オリフィス状に間口するケージ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ｍ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。この結末、金属ｌｒＩ械を疲労破壊に
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
を生じる問題が必る。

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１０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
Ｖ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
位置にその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
のため、二段減圧となり、流速は段階的に増すことにな
る。したがって、噴出流は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。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。

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２２Ｊ５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。−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Ｇノた弁棒２９によ
って弁座２４に接離する方向に駆動ぎれるようになって
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１７ｉ１　’　ＩＪた窓孔３
０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に流れる流体の流出調節を行なうようになっ
ている。

なｄ５、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３
１は有底円筒状のもので、間口側端縁部によって弁座２
４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９メ１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２
３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２
５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！ご配置として
いる。また、補助ケージ３１の周壁部、即ち衝突板３１
ａ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。

このような構成によれば、−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２８Ｊ３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３
２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Ｐ。

は−次側流路２２内の圧力、Ｐｌ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−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は易くなり、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。

なお、第５図に示すように補助ケージ３１の衝突板３１
ａ内面、つまり弁ポート２５に対向する而にステライト
その他の硬質かつ高耐食性材料３３を溶接し、肉盛部を
施してもよい。このような構成にすれば、衝突板３１ａ
の表面が強化され、噴出流の衝突に対する衝突板３１ａ
の劣化防止、ひいては耐用寿命を長期化することができ
る。

また、第６図および第７図に示すように、補助ケージ３
１に形成する補助ポート３２をその補助ケージ３１の中
心に対して螺旋状に傾斜させてもよい。

このように補助ポート３２に所定の傾斜角度を持たせれ
ば、補助ケージ３１から二次側流路２３に流出する流体
に旋回流を生じさせることができ、液体微粒子の気体化
をさらに促進することができる。

さらに、図示しないが、補助ケージ３１に設ける補助ポ
ート３２は外周側に向って次第に間口面積を拡大する形
状にしてもよい。このような構成によっても液体微粒子
の気体化を促進させる効果が１ｑられる。

なあ、前記実施例のように、補助ケージを弁座と兼用さ
Ｖ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ｍ２１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
［＋１１１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。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図は第２図の底面図、第４図
（ａ）、（ｂ）は前記実施例の作用説明図、第５図は本
発明の他の実施例を示す断面図、第６図は本発明のさら
に他の実施例を示す側面図、第７図は第６図の底面図、
第８図は従来例を示す縦断面図、第９図は第８図に示す
ケージを周方向に展開して示す図、第１０図はケージの
一部を拡大して示づ゛側面図、第１１図は従来例の作用
を示すｔｉ１断面図、第１２図は第１１図の一部を拡大
して示す図である。 ２１・・・弁箱、２２・・・−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。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第　ｌ　図 第２　図 条　３　図 第４　図 ３１ａ 第　Ｄ　図 薯　７　図 第　６　図 静　！３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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その弁ポートからの
   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。 ２、補助ケージの衝突板の弁ポートに対向する面に耐食
   性の肉盛部が施されている特許請求の範囲第１項記載の
   ケージバルブ。 ３、補助ケージの補助ポートは、その補助ケージの中心
   に対して螺旋状に形成されている特許請求の範囲第１項
   記載のケージバルブ。 ４、補助ケージの補助ポートは、外周側に向って次第に
   開口面積が拡大している特許請求の範囲第１項記載のケ
   ージバルブ。