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JP2018178988A - Annular valve - Google Patents

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JP2018178988A JP2017191389A JP2017191389A JP2018178988A JP 2018178988 A JP2018178988 A JP 2018178988A JP 2017191389 A JP2017191389 A JP 2017191389A JP 2017191389 A JP2017191389 A JP 2017191389A JP 2018178988 A JP2018178988 A JP 2018178988A
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賢 藤浪
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Hirofumi Himei
宏文 姫井
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Tsukasa Suzuki
司 鈴木
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Kazuhiro Shimizu
和弘 清水
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修二 石原
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Kazuki Takizawa
一樹 滝澤
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Koichi Takemoto
浩一 竹本
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Abstract

【課題】弁体のシール面形状を最適化することにより、シール面の周囲におけるガスの圧損の発生を抑えるとともに、長寿命化された環状弁を提供すること。【解決手段】平板状の弁座10と、開口断面が円弧形状とされ弁座10の中心軸を中心とする同心円上に配列された通過流路11と、同一円上にある通過流路11の間を繋ぐ環状溝13と、排出流路21を有し、弁座10に中間室50を介して対向配置されている平板状の受け板20と、通過流路11の開口断面の円弧形状に対応した円環形状に形成され、中間室50内に配置され、弁座10に接離されることにより通過流路11を開閉する弁体30と、受け板20に支持され、弁体30を弁座10に向けて弾性付勢しているばね部材40とを備え、弁体30の通過流路11に対向するシール面は、トーラス形状、且つ、通過流路11から弁体30に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除した形状であり、受け板20と弁体30との間に段差がない。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an annular valve having a long life while suppressing the occurrence of pressure loss of gas around the sealing surface by optimizing the shape of the sealing surface of the valve body. SOLUTION: A flat plate-shaped valve seat 10, a passing flow path 11 having an arc-shaped opening cross section and arranged on a concentric circle centered on a central axis of the valve seat 10, and a passing flow path 11 on the same circle. A flat plate-shaped receiving plate 20 having an annular groove 13 connecting between the two, and a discharge flow path 21 and being arranged to face the valve seat 10 via an intermediate chamber 50, and an arc shape of the opening cross section of the passage flow path 11. The valve body 30 is formed in a ring shape corresponding to the above, is arranged in the intermediate chamber 50, and is supported by the receiving plate 20 and the valve body 30 that opens and closes the passing flow path 11 by being brought into contact with and separated from the valve seat 10. A spring member 40 elastically urged toward the valve seat 10 is provided, and the sealing surface of the valve body 30 facing the passing flow path 11 has a torus shape and is directed from the passing flow path 11 toward the valve body 30. It has a shape that eliminates the pressure loss element for the inflowing gas, and there is no step between the receiving plate 20 and the valve body 30. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、圧縮機等に用いられる環状弁に関し、詳しくは、弁体のシール面形状を最適化することにより、シール面の周囲におけるガスの圧損の発生を抑えるとともに、長寿命化された環状弁に関する。   The present invention relates to an annular valve used in a compressor or the like, and in detail, by optimizing the seal surface shape of the valve body, the occurrence of pressure loss of gas around the seal surface is suppressed and the life span is extended. On the valve.

従来、圧縮機等においては、環状弁が用いられている。この環状弁は、図7に示すように、開口断面が円弧形状の複数の通過流路111を有する平板状の弁座110と、排出流路121を有し弁座110に中間室150を介して対向配置されている平板状の受け板120と、中間室150内に配置された弁板130とを有して構成されている(特許文献1)。弁板130は、受け板120に対向する側を弁受け(支持プレート)132によって支持されている。この弁板130及び弁受け(支持プレート)132により、弁体が構成されている。この弁体においては、弁受け(支持プレート)132を残して、弁板130のみが交換可能となっている。   Conventionally, in a compressor or the like, an annular valve is used. As shown in FIG. 7, this annular valve has a flat valve seat 110 having a plurality of passage channels 111 whose opening cross section has a circular arc shape, a discharge channel 121, and an intermediate chamber 150 in the valve seat 110. It comprises and comprises the flat-shaped receiving board 120 arrange | positioned facing each other, and the valve plate 130 arrange | positioned in the intermediate chamber 150 (patent document 1). The valve plate 130 is supported by a valve receiver (support plate) 132 on the side facing the receiving plate 120. A valve body is configured by the valve plate 130 and the valve receiver (support plate) 132. In this valve body, only the valve plate 130 is replaceable except for the valve receiver (support plate) 132.

弁板130は、通過流路111の開口断面である円弧形状に対応する円弧形状に形成された複数のシール面131を有している。このシール面131は、複数の円弧形状の突条として形成されている。弁板130は、弁座110に対して接離されることにより、各シール面131を各通過流路111の開口端面に接離させ、通過流路111を開閉する。   The valve plate 130 has a plurality of sealing surfaces 131 formed in an arc shape corresponding to an arc shape which is an opening cross section of the passage channel 111. The seal surface 131 is formed as a plurality of arc-shaped protrusions. The valve plate 130 brings the seal faces 131 into contact with and separates from the opening end faces of the passage channels 111 by opening and closing the valve passages 110, thereby opening and closing the passage channels 111.

弁板130は、ばね部材140により、弁受け(支持プレート)132を介して、弁座110に向けて弾性付勢されている。ばね部材140は、圧縮コイルバネであって、受け板120と弁受け(支持プレート)132との間に配置されている。この環状弁の自然状態においては、弁板130が、ばね部材140による付勢力によって、各シール面131を各通過流路111の開口端面に押接させ、通過流路111を閉塞している。   The valve plate 130 is elastically biased toward the valve seat 110 by the spring member 140 via the valve receiver (support plate) 132. The spring member 140 is a compression coil spring and is disposed between the receiving plate 120 and the valve receiver (support plate) 132. In the natural state of the annular valve, the valve plate 130 presses each seal surface 131 against the opening end face of each passage 111 by the biasing force of the spring member 140, thereby closing the passage 111.

特許第2591824号公報Patent No. 2591824 gazette

前述した環状弁において、通過流路111内のガスの圧力が高まり、ばね部材140による付勢力を上回ると、各シール面131がガスの圧力によって押圧され、弁板130は、ばね部材140による付勢力に抗して、弁座110から離間する。このとき、通過流路111内のガスは、通過流路111の開口端面からシール面131の周囲に流入し、受け板120の排出流路121に向かって流れる。排出流路121に向かって流れたガスは、排出流路121を経て、環状弁の外方に排出される。   In the annular valve described above, when the pressure of the gas in the passage 111 increases and exceeds the biasing force of the spring member 140, each sealing surface 131 is pressed by the pressure of the gas, and the valve plate 130 It is separated from the valve seat 110 against the force. At this time, the gas in the passage channel 111 flows from the opening end surface of the passage channel 111 to the periphery of the seal surface 131 and flows toward the discharge channel 121 of the receiving plate 120. The gas flowing toward the discharge flow passage 121 passes through the discharge flow passage 121 and is discharged to the outside of the annular valve.

このようにして通過流路111から排出流路121に向かって流れるガスに対しては、環状弁内の流路抵抗により圧損が発生する。また、シール面131が複数の円弧形状の突条として形成されているので、シール面131同士を繋いでいる部分(シール面131同士の間の部分)において、圧損が発生する。また、シール面131そのものが、ガスに対する圧損要素(角状の稜線部など)を有しているので、このシール面131の周囲においてガスに圧損が発生する。シール面131が角状の稜線部を有しているのは、シール面131と弁座110とを面接触させるためである。さらに、弁板130と弁受け(支持プレート)132との間の境界線が段差になっており、この段差において圧損が発生するとと
もに、弁板130の背後で気流の剥離が発生し、圧損が発生する。
Thus, with respect to the gas flowing from the passage passage 111 to the discharge passage 121, pressure loss occurs due to the passage resistance in the annular valve. Further, since the seal surface 131 is formed as a plurality of arc-shaped protrusions, a pressure loss occurs at a portion connecting the seal surfaces 131 (a portion between the seal surfaces 131). In addition, since the seal surface 131 itself has a pressure loss element (such as an angular ridge portion) with respect to gas, pressure loss occurs in the gas around the seal surface 131. The sealing surface 131 has a square ridge portion to bring the sealing surface 131 and the valve seat 110 into surface contact. Furthermore, the boundary between the valve plate 130 and the valve receiver (support plate) 132 is a step, and a pressure loss occurs at this step, and separation of the air flow occurs behind the valve plate 130, causing a pressure loss. Occur.

このような圧損は、環状弁におけるエネルギーロスであり、ガスの圧力を上げている動力源(ポンプなど)への負担を著しく増大させる要因となる。近年の省エネルギーの観点からは、このような環状弁におけるエネルギーロスを減少させることが強く要請されている。また、このような圧損は、弁体の動きを不安定化させ、弁板130、ばね部材140及び受け板120の摩耗を促進し、環状弁の短寿命化を招来する。   Such pressure loss is an energy loss in the annular valve, and causes a significant increase in the load on a power source (such as a pump) that raises the pressure of the gas. From the viewpoint of energy saving in recent years, it is strongly demanded to reduce energy loss in such an annular valve. Moreover, such pressure loss destabilizes the movement of the valve body, accelerates the wear of the valve plate 130, the spring member 140 and the receiving plate 120, and shortens the life of the annular valve.

しかし、従来の環状弁においては、弁板のシール面の周囲におけるガスの圧損の発生が十分に抑えられておらず、エネルギーロスを減少させることができない。   However, in the conventional annular valve, the occurrence of pressure loss of gas around the sealing surface of the valve plate is not sufficiently suppressed, and energy loss can not be reduced.

そこで、本発明は、弁体のシール面形状を最適化することにより、シール面の周囲におけるガスの圧損の発生を抑えるとともに、長寿命化された環状弁を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide an annular valve with a long life as well as suppressing pressure loss of gas around the seal surface by optimizing the seal surface shape of the valve body.

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。   Other objects of the present invention will become apparent from the following description.

前記課題は、以下の各発明によって解決される。   The problems are solved by the following inventions.

1.
平板状の弁座と、
開口断面が円弧形状とされ、前記弁座の中心軸を中心とする同心円上に配列された通過流路と、
同一円上にある前記通過流路の間を繋ぐ環状溝と、
排出流路を有し、前記弁座に中間室を介して対向配置されている平板状の受け板と、
前記通過流路の開口断面の円弧形状に対応した円環形状に形成され、前記中間室内に配置され、前記弁座に接離されることにより前記通過流路を開閉する弁体と、
前記受け板に支持され、前記弁体を前記弁座に向けて弾性付勢しているばね部材とを備え、
前記弁体の前記通過流路に対向するシール面は、トーラス形状、且つ、前記通過流路から前記弁体に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除した形状であり、
前記受け板と前記弁体との間に段差がないことを特徴とする環状弁。
2.
前記弁体の前記通過流路に対向するシール面は、該弁体の外周側と内周側とで同一の縦断面形状を有していることを特徴とする請求項1記載の環状弁。
3.
前記弁座の前記シール面に対向する面が、周囲に対して滑らかな凸トーラス形状、且つ、前記通過流路から前記弁体に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除した形状であることを特徴とする請求項1又は2記載の環状弁。
1.
A flat valve seat,
An open cross-section having an arc shape, and a passage flow passage arranged concentrically with the central axis of the valve seat as a center;
An annular groove connecting the passage channels on the same circle;
A flat plate-like receiving plate having a discharge flow path and disposed opposite to the valve seat via an intermediate chamber;
A valve body which is formed in an annular shape corresponding to the arc shape of the opening cross section of the passage, is disposed in the intermediate chamber, and opens and closes the passage by coming in and out of contact with the valve seat;
A spring member supported by the receiving plate and resiliently urging the valve body toward the valve seat;
The sealing surface of the valve body opposed to the passage flow path has a torus shape and a shape in which a pressure loss element for the gas flowing from the passage flow path toward the valve body is eliminated.
There is no level | step difference between the said receiving plate and the said valve body, The annular valve characterized by the above-mentioned.
2.
The annular valve according to claim 1, wherein the sealing surface of the valve body opposed to the passage has the same longitudinal sectional shape on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the valve body.
3.
The surface of the valve seat that faces the sealing surface has a convex torus shape that is smooth with respect to the periphery, and a shape that eliminates pressure loss elements for the gas that has flowed from the passage toward the valve body. The annular valve according to claim 1 or 2, characterized in that:

本発明によれば、弁体のシール面形状を最適化することにより、シール面の周囲におけるガスの圧損の発生を抑えるとともに、長寿命化された環状弁を提供することができる。   According to the present invention, by optimizing the seal surface shape of the valve body, it is possible to suppress the occurrence of pressure loss of gas around the seal surface and provide an annular valve with a long life.

本発明の環状弁の構成を示す分解斜視図An exploded perspective view showing the configuration of the annular valve of the present invention 弁座の流出側を示す斜視図A perspective view showing the outflow side of the valve seat 図1の環状弁の使用状態を示す断面図Sectional drawing which shows the use condition of the annular valve of FIG. 図1の環状弁の要部を示す拡大断面図An enlarged sectional view showing the main part of the ring valve of FIG. 1 図1の環状弁及び従来の環状弁におけるシール面の周囲でのガスの流れを示す断面図1 is a cross sectional view showing the flow of gas around the sealing surface of the annular valve of FIG. 1 and a conventional annular valve 図1の環状弁及び従来の環状弁におけるシール面の周囲での抵抗係数を示すグラフGraph showing the coefficient of resistance around the sealing surface of the annular valve of FIG. 1 and the conventional annular valve 従来の環状弁の構成を示す断面図Cross-sectional view showing the configuration of a conventional annular valve

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の環状弁の構成を示す分解斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the annular valve of the present invention.

この環状弁1は、図1に示すように、弁座10と、受け板20と、これら弁座10及び受け板20の間に配置された弁体30とを有して構成される。   As shown in FIG. 1, the annular valve 1 includes a valve seat 10, a receiving plate 20, and a valve body 30 disposed between the valve seat 10 and the receiving plate 20.

弁座10は、金属材料等により外縁が円形である平板状(円盤状)に形成され、複数の通過流路11を有している。各通過流路11は、弁座10の表面側(図1中の上方)(以下、「流入側」という。)から、裏面側(図1中の下方)(以下、「流出側」という。)に貫通した透孔である。各通過流路11は、開口断面が円弧形状とされ、弁座10の中心軸を中心とする同心円上に配列されている。   The valve seat 10 is formed of a metal material or the like in a flat plate shape (disk shape) whose outer edge is circular, and has a plurality of passage channels 11. Each passage 11 is referred to as a back side (downward in FIG. 1) (hereinafter, “outflow side”) from the front side (upper side in FIG. 1) (hereinafter referred to as “inflow side”) of the valve seat 10. Through holes). Each of the passage channels 11 has an opening cross section in an arc shape, and is arranged concentrically with the central axis of the valve seat 10 as a center.

図2は、弁座の流出側を示す斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view showing the outflow side of the valve seat.

弁座10の流出側では、図2に示すように、同一円上にある通過流路11の間を繋ぐ環状溝13が形成されており、全体として、弁座10の中心軸を中心とする同心円上に異なる径の環状溝13が形成された状態となっている。流出側から見ると、これら環状溝13の底部に各通過流路11が開口している状態となっている。したがって、環状溝13の流出側に臨む縁部が、各通過流路11の開口端となる。   On the outflow side of the valve seat 10, as shown in FIG. 2, an annular groove 13 connecting between the passage channels 11 on the same circle is formed, and as a whole, centered on the central axis of the valve seat 10. Annular grooves 13 having different diameters are formed concentrically. When viewed from the outflow side, each passage 11 is open at the bottom of the annular groove 13. Therefore, the edge facing the outflow side of the annular groove 13 is the open end of each passage 11.

この環状弁1は、図1に示すように、金属材料等により外縁が円形である平板状(円盤状)に形成された受け板20を有している。受け板20の外径は、弁座10の外径にほぼ等しい。受け板20には、複数の排出流路21が形成されている。各排出流路21は、受け板20の表面側(図1中の上方)(以下、「流入側」という。)から、裏面側(図1中の下方)(以下、「流出側」という。)に貫通した透孔である。各排出流路21は、開口断面が円弧形状とされ、受け板20の中心軸を中心とする同心円上に配列されている。   As shown in FIG. 1, the annular valve 1 has a receiving plate 20 formed of a metal material or the like into a flat plate (disk shape) whose outer edge is circular. The outer diameter of the receiving plate 20 is approximately equal to the outer diameter of the valve seat 10. In the receiving plate 20, a plurality of discharge flow paths 21 are formed. Each discharge passage 21 is referred to as a back side (downward in FIG. 1) (hereinafter, “outflow side”) from the surface side (upper side in FIG. 1) (hereinafter referred to as “inflow side”) of the receiving plate 20. Through holes). Each discharge passage 21 has an opening cross section in an arc shape, and is arranged on a concentric circle centered on the central axis of the receiving plate 20.

なお、排出流路21は、この実施形態では開口断面が円弧形状とされているが、これに限られず、後述するばね部材40の取付け及び支持が可能であれば、いかなる形状であってもよい。   In addition, although the discharge flow path 21 is made into circular-arc-shaped opening cross section in this embodiment, it is not restricted to this, as long as attachment and support of the spring member 40 mentioned later are possible, it may be any shape. .

図3は、図1の環状弁1の使用状態を示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a use state of the annular valve 1 of FIG.

この環状弁1は、図3に示すように、ガス(液体蒸気を含んでもよい)の流路となる円筒部材100の内部に嵌装された状態で使用される、弁座10は、外周面が円筒部材100の内周面に密接する状態となされて、円筒部材100の内部に設置される。受け板20は、弁座10に所定の距離を隔てて対向配置される。これら弁座10及び受け板20に挟まれ円筒部材100の内周面に囲まれた空間は、中間室50となる。したがって、弁座10及び受け板20は、中間室50を介して、互いに対向して設置される。   As shown in FIG. 3, the annular valve 1 is used in a state of being fitted to the inside of a cylindrical member 100 serving as a flow path for gas (which may contain liquid vapor). The valve seat 10 has an outer peripheral surface Is placed in close contact with the inner peripheral surface of the cylindrical member 100 and installed inside the cylindrical member 100. The receiving plate 20 is disposed opposite to the valve seat 10 at a predetermined distance. A space surrounded by the valve seat 10 and the receiving plate 20 and surrounded by the inner peripheral surface of the cylindrical member 100 is an intermediate chamber 50. Therefore, the valve seat 10 and the receiving plate 20 are installed facing each other via the intermediate chamber 50.

受け板20は、この実施形態においては、中心部分を支持ロッド22aを介して弁座10により支持されている。支持ロッド22aは、受け板20の中心部に基端側を植設(螺入)され、流入側に向けて延在されている。支持ロッド22aの周囲部は、所定の高さ(中間室50の高さ)の突起部24となっている。支持ロッド22aは、先端側を弁座10の中心孔12に挿通される。このとき、突起部24は、弁座10の流出側の中央部分に当
接する。突起部24が弁座10に当接することにより、受け板20の流入側(突起部24の周囲部)と弁座10の流出側との間に、所定の高さ(中間室50の高さ)の空隙が形成される。弁座10の中心孔12に先端側を挿通させた支持ロッド22aは、先端側に形成されたネジ溝にナット22bが螺合されることにより、先端側を弁座10の中心部に締結される。
In this embodiment, the receiving plate 20 is supported at its central portion by the valve seat 10 via the support rod 22a. The support rod 22 a has a proximal end implanted (screwed) in the center of the receiving plate 20 and extends toward the inflow side. The periphery of the support rod 22a is a protrusion 24 of a predetermined height (the height of the intermediate chamber 50). The support rod 22 a is inserted into the center hole 12 of the valve seat 10 at the tip end side. At this time, the projection 24 abuts on the central portion on the outflow side of the valve seat 10. When the projection 24 abuts on the valve seat 10, a predetermined height (height of the intermediate chamber 50) is established between the inflow side of the receiving plate 20 (the periphery of the projection 24) and the outflow side of the valve seat 10. An air gap is formed. The support rod 22a having its tip end inserted into the center hole 12 of the valve seat 10 is fastened to the center portion of the valve seat 10 by screwing a nut 22b into a screw groove formed on the tip end. Ru.

なお、支持ロッド22aは、弁座10の中心孔12に植設し、流出側に向けて延在させてもよい。この場合には、支持ロッド22aは、先端側を受け板20の中心部分に挿通されて受け板20に固定される。この場合にも受け板20は、中心部分を支持ロッド22aを介して弁座10により支持される。   The support rod 22a may be implanted in the center hole 12 of the valve seat 10 and may extend toward the outflow side. In this case, the support rod 22 a is inserted into the central portion of the receiving plate 20 at the tip end side and fixed to the receiving plate 20. Also in this case, the receiving plate 20 is supported at its central portion by the valve seat 10 via the support rod 22a.

また、受け板20は、外周面を円筒部材100の内周面によって位置決めされて支持されてもよい。この場合には、支持ロッド22a及びナット22bを用いる必要はなく、弁座10には中心孔12を設ける必要はない。   Further, the receiving plate 20 may be positioned and supported by the outer peripheral surface of the receiving plate 20 by the inner peripheral surface of the cylindrical member 100. In this case, it is not necessary to use the support rod 22a and the nut 22b, and the valve seat 10 does not need to be provided with the central hole 12.

図1及び図3に示すように、中間室50内には、複数の弁体30が配置されている。弁体30は、通過流路11の開口断面の円弧形状に対応した円環形状、すなわち、弁座10の流出側に形成された複数の環状溝13に対応した円環形状に形成されている。弁体30は、縦断面形状が略半円形状となっており、この半円形状の円弧部を流入側に向け、半円形状の平面部を流出側に向けている。弁体30は、金属又は合成樹脂材料あるいはこれらの複合材料により形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of valve bodies 30 are disposed in the intermediate chamber 50. The valve body 30 is formed in an annular shape corresponding to the arc shape of the opening cross section of the passage 11, ie, an annular shape corresponding to the plurality of annular grooves 13 formed on the outflow side of the valve seat 10 . The valve body 30 has a substantially semicircular longitudinal cross-sectional shape, and the semicircular arc portion is directed to the inflow side, and the semicircular flat portion is directed to the outflow side. The valve body 30 is formed of a metal or a synthetic resin material or a composite material of these.

図4は、図1の環状弁1の要部の構成を示す拡大断面図である。   FIG. 4 is an enlarged sectional view showing the structure of the main part of the annular valve 1 of FIG.

弁体30は、図4に示すように、弁座10に接離され、環状溝13の両縁部に対して接離されることにより、通過流路11を開閉する。弁体30において、環状溝13の両縁部に対して接離されて通過流路11を開閉する部分(図4中の上面部)(流入側)は、シール面31となっている。弁体30のシール面31は、トーラス形状(円環面形状)となっている。シール面31と環状溝13の両縁部とは、面接触ではなく、線接触する。シール面31は、弁体30の外周側と内周側とで同一の縦断面形状を有していることが好ましい。   As shown in FIG. 4, the valve body 30 opens and closes the passage 11 by being in contact with and separated from the valve seat 10 and from and to both edges of the annular groove 13. In the valve body 30, a portion (upper surface portion in FIG. 4) (inflow side) which opens and closes the passage 11 by coming into contact with and separating from both edges of the annular groove 13 is a sealing surface 31. The sealing surface 31 of the valve body 30 has a torus shape (ring surface shape). The sealing surface 31 and the edges of the annular groove 13 are not in surface contact but in line contact. The sealing surface 31 preferably has the same longitudinal sectional shape on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the valve body 30.

また、弁座10の環状溝13の両縁部、すなわち、弁座10のシール面31への当接面13aは、周囲に対して滑らかな凸トーラス形状としてもよい。この場合にも、シール面31と環状溝13の両縁部とは、線接触する。   Further, both edges of the annular groove 13 of the valve seat 10, that is, the contact surface 13a against the sealing surface 31 of the valve seat 10 may have a convex torus shape which is smooth with respect to the periphery. Also in this case, the sealing surface 31 and the two edges of the annular groove 13 are in line contact.

図1、図3及び図4に示すように、受け板20は、この受け板20の流入側に設けられた支持孔23において、複数のばね部材40を支持している。各ばね部材40は、支持孔23内に挿入配置されることにより支持されている。各ばね部材40は、各弁体30に対応する位置に配置されている。各ばね部材40は、圧縮コイルバネであって、弁体30の流出側(図1、図3及び図4中の下面部)である平面部と、受け板20とに間に配設されている。各ばね部材40は、弁体30を弁座10に向けて弾性付勢している。   As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the receiving plate 20 supports a plurality of spring members 40 in the support holes 23 provided on the inflow side of the receiving plate 20. Each spring member 40 is supported by being inserted into the support hole 23. Each spring member 40 is disposed at a position corresponding to each valve body 30. Each spring member 40 is a compression coil spring, and is disposed between a flat portion which is the outflow side (the lower surface portion in FIGS. 1, 3 and 4) of the valve body 30, and the receiving plate 20. . Each spring member 40 elastically biases the valve body 30 toward the valve seat 10.

この環状弁1の自然状態においては、各弁体30は、図4(a)に示すように、各ばね部材40による付勢力によって、各シール面31を各環状溝13の両縁部に押接させ、各通過流路11を閉塞している。そして、通過流路11内の高圧ガスなどの圧力が高まり、各ばね部材40による付勢力を上回ると、図4(b)に示すように、各シール面31がガスの圧力によって押圧され、各弁体30は、ばね部材40による付勢力に抗して、弁座10から離間する。このとき、通過流路11内のガスは、通過流路11の開口端面(環状溝13の両縁部)から各シール面31の周囲に流入し、受け板20の排出流路21に向かっ
て流れる。排出流路21に向かって流れたガスは、排出流路21を経て、環状弁1の外方に排出される。
In the natural state of the annular valve 1, as shown in FIG. 4 (a), each valve body 30 pushes each sealing surface 31 against both edges of each annular groove 13 by the biasing force of each spring member 40. They are brought into contact with each other to close each passage 11. Then, when the pressure of high-pressure gas in the passage 11 increases and exceeds the biasing force of the spring members 40, the seal surfaces 31 are pressed by the pressure of the gas as shown in FIG. 4B. The valve body 30 is separated from the valve seat 10 against the biasing force of the spring member 40. At this time, the gas in the passage 11 flows from the opening end surface (both edges of the annular groove 13) of the passage 11 to the periphery of each sealing surface 31 and is directed toward the discharge passage 21 of the receiving plate 20. Flow. The gas flowing toward the discharge flow passage 21 is discharged to the outside of the annular valve 1 through the discharge flow passage 21.

図5は、図1の環状弁及び従来の環状弁におけるシール面の周囲でのガスの流れを示す断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the flow of gas around the sealing surface of the annular valve of FIG. 1 and a conventional annular valve.

弁体30は、図5(a)に示すように、通過流路11から弁体30に向けて流入したガスに対する圧損要素(主として流れの剥離を生じる形状要素)、例えば、角状の稜線部などの少なくとも1つが排除され、このような圧損要素を有しないことにより、シール面31の周囲におけるガスの圧損の発生を抑えている。このため、ガスを送る動力コストを低減することができる。図5においては、シール面31の周囲におけるガスの局所的な速度変化による速度比の大小により、圧損の大小を示している。この実施形態においては、速度比は4以下程度である。   As shown in FIG. 5 (a), the valve body 30 is a pressure loss element (a shape element mainly causing flow separation) to gas flowing into the valve body 30 from the passage flow path 11, for example, a square ridge portion And the like, and the occurrence of pressure loss of gas around the seal surface 31 is suppressed by not having such a pressure loss element. For this reason, the motive cost which sends gas can be reduced. In FIG. 5, the magnitude of the pressure loss is indicated by the magnitude of the velocity ratio due to the local velocity change of the gas around the seal surface 31. In this embodiment, the speed ratio is about 4 or less.

また、弁体30の外周側と内周側とで、シール面31の縦断面形状を同一にすると、通過流路11から弁体30に向けて流入したガスの剥離が生じないので、圧損の発生が抑えられる。   In addition, when the vertical cross-sectional shape of the seal surface 31 is made the same on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the valve body 30, no separation of the gas flowing from the passage passage 11 toward the valve body 30 occurs. Occurrence is suppressed.

特に、弁座10の環状溝13の両縁部、すなわち、弁座10のシール面31への当接面13aを、周囲に対して滑らかな凸トーラス形状とした場合には、シール面31の周囲におけるガスの流れがより円滑になり、ガスの圧損がより小さく抑えられる。   In particular, when both edges of the annular groove 13 of the valve seat 10, that is, the contact surface 13a of the valve seat 10 against the seal surface 31 has a smooth convex torus shape with respect to the periphery, The flow of gas in the surroundings becomes smoother, and the pressure loss of gas can be kept smaller.

また、この環状弁1では、ガスに対する圧損要素の少なくとも1つが排除されていることにより、弁体30の動きが安定し、弁体30、ばね部材40及び受け板20の寿命を長くすることができる。   Further, in the annular valve 1, the movement of the valve body 30 is stabilized by eliminating at least one of the pressure loss elements for gas, and the life of the valve body 30, the spring member 40 and the receiving plate 20 is extended. it can.

従来の環状弁では、図5(b)に示すように、弁板130は、通過流路111から弁板130に向けて流入したガスに対する圧損要素、例えば、角状の稜線部などを有しており、シール面131の周囲において流れの剥離を生じ、ガスの圧損が大きくなっている。   In the conventional annular valve, as shown in FIG. 5 (b), the valve plate 130 has a pressure loss element for the gas flowing in from the passage passage 111 toward the valve plate 130, for example, an angular ridge portion or the like. The flow separation occurs around the sealing surface 131, and the pressure loss of the gas increases.

本発明の環状弁1においては、シール面31の形状は、CFD(数値流体力学:computational fluid dynamics)解析及び風洞実験に基づいて、ガスに対する圧損要素を排除し、ガスの流れに対する有効面積が最大になるように決められている。有効面積を最大化することにより、シール面31の周囲におけるガスの圧損の発生が抑えられる。なお、ガスの流れに対する有効面積は、流路抵抗の大小に相関しており、有効面積を最大化した場合には、同一の有効面積を得るために必要な幾何学的な流路面積は小さくなる。   In the annular valve 1 of the present invention, the shape of the seal surface 31 eliminates pressure loss elements for gas based on CFD (computational fluid dynamics) analysis and wind tunnel experiments, and the effective area for gas flow is maximized. It is decided to become By maximizing the effective area, the occurrence of pressure loss of gas around the sealing surface 31 can be suppressed. The effective area for the gas flow is correlated with the magnitude of the flow path resistance, and when the effective area is maximized, the geometrical flow path area required to obtain the same effective area is small. Become.

図6は、図1の環状弁及び従来の環状弁におけるシール面の周囲での抵抗係数を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing the coefficient of resistance around the sealing surface of the annular valve of FIG. 1 and a conventional annular valve.

図6に示すように、本発明の環状弁1及び従来の環状弁について、バルブリフト(弁体30の移動量)、すなわち、弁体30のシール面31と環状溝13の両縁部との距離と、抵抗係数比(Cd値に相当する値の比較値)との関係を求めた。従来の環状弁におけるバルブリフト2.0mmでの抵抗係数を1.0とすると、従来の環状弁では、バルブリフト1.0mmでは抵抗係数比が約0.65であった。これに対して、本発明の環状弁1では、バルブリフト1.0mmでは抵抗係数比が約0.54で、バルブリフト2.0mmでも抵抗係数比は約0.74程度までしか高くならない。すなわち、本発明の環状弁1においては、バルブリフトを大きくしてガスを通過流路11から排出流路21に向けて多く流しても、従来の環状弁に比較して抵抗係数が大きくならず、シール面31の周囲におけるガスの圧損の発生が抑えられている。   As shown in FIG. 6, with respect to the annular valve 1 of the present invention and the conventional annular valve, the valve lift (the amount of movement of the valve body 30), ie, the sealing surface 31 of the valve body 30 and both edges of the annular groove 13 The relationship between the distance and the resistance coefficient ratio (comparison value of values corresponding to the Cd value) was determined. Assuming that the coefficient of resistance at a valve lift of 2.0 mm in the conventional annular valve is 1.0, in the conventional annular valve, the coefficient of resistance ratio is about 0.65 at a valve lift of 1.0 mm. On the other hand, in the annular valve 1 of the present invention, the resistance coefficient ratio is about 0.54 at a valve lift of 1.0 mm, and the resistance coefficient ratio increases only to about 0.74 even at a valve lift of 2.0 mm. That is, in the annular valve 1 of the present invention, even if the valve lift is increased and more gas flows from the passage passage 11 toward the discharge passage 21, the coefficient of resistance does not increase as compared with the conventional annular valve. The occurrence of pressure loss of gas around the sealing surface 31 is suppressed.

本発明の環状弁1では、図6に示すように、抵抗係数が小さいことにより、シール面31の周囲におけるガスの圧損の発生が抑えられ、また、弁体30の動きが安定し、弁体30、ばね部材40及び受け板20の寿命を長くすることができる。   In the annular valve 1 of the present invention, as shown in FIG. 6, the occurrence of pressure loss of gas around the sealing surface 31 is suppressed by the small resistance coefficient, and the movement of the valve body 30 is stabilized. 30, the life of the spring member 40 and the receiving plate 20 can be extended.

10:弁座
11:通過流路
12:中心孔
13:環状溝
13a:当接面
14:壁部
20:受け板
21:排出流路
22a:支持ロッド
22b:ナット
23:支持孔
24:突起部
30:弁体
31:シール面
40:ばね部材
50:中間室
100:円筒部材
10: valve seat 11: passage 12: central hole 13: annular groove 13a: contact surface 14: wall 20: receiving plate 21: discharge channel 22a: support rod 22b: nut 23: support hole 24: projection 30: Valve body 31: Sealing surface 40: Spring member 50: Intermediate chamber 100: Cylindrical member

1.
平板状の弁座と、
開口断面が円弧形状とされ、前記弁座の中心軸を中心とする同心円上に配列された通過流路と、
同一円上にある前記通過流路の間を繋ぐ環状溝と、
排出流路を有し、前記弁座に中間室を介して対向配置されている平板状の受け板と、
前記通過流路の開口断面の円弧形状に対応した円環形状に形成され、前記中間室内に配置され、前記弁座に接離されることにより前記通過流路を開閉する弁体と、
前記受け板に支持され、前記弁体を前記弁座に向けて弾性付勢しているばね部材とを備え、
前記弁体の前記通過流路に対向するシール面は、前記通過流路から前記弁体に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除したトーラス形状であり、
前記弁座の前記シール面に対向する面が、前記通過流路から前記弁体に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除したトーラス形状であることを特徴とする環状弁。
2.
前記弁体の前記通過流路に対向するシール面は、該弁体の外周側と内周側とで同一の縦断面形状を有していることを特徴とする請求項1記載の環状弁。
1.
A flat valve seat,
An open cross-section having an arc shape, and a passage flow passage arranged concentrically with the central axis of the valve seat as a center;
An annular groove connecting the passage channels on the same circle;
A flat plate-like receiving plate having a discharge flow path and disposed opposite to the valve seat via an intermediate chamber;
A valve body which is formed in an annular shape corresponding to the arc shape of the opening cross section of the passage, is disposed in the intermediate chamber, and opens and closes the passage by coming in and out of contact with the valve seat;
A spring member supported by the receiving plate and resiliently urging the valve body toward the valve seat;
Sealing surface facing the passage channel of the valve body is a torus which eliminated the pressure loss element for gas flowing toward the valve body before Symbol passage channel,
An annular valve characterized in that a surface of the valve seat facing the sealing surface has a torus shape in which a pressure loss element for gas flowing in from the passage to the valve body is eliminated .
2.
The annular valve according to claim 1, wherein the sealing surface of the valve body opposed to the passage has the same longitudinal sectional shape on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the valve body.

Claims (3)

平板状の弁座と、
開口断面が円弧形状とされ、前記弁座の中心軸を中心とする同心円上に配列された通過流路と、
同一円上にある前記通過流路の間を繋ぐ環状溝と、
排出流路を有し、前記弁座に中間室を介して対向配置されている平板状の受け板と、
前記通過流路の開口断面の円弧形状に対応した円環形状に形成され、前記中間室内に配置され、前記弁座に接離されることにより前記通過流路を開閉する弁体と、
前記受け板に支持され、前記弁体を前記弁座に向けて弾性付勢しているばね部材とを備え、
前記弁体の前記通過流路に対向するシール面は、トーラス形状、且つ、前記通過流路から前記弁体に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除した形状であり、
前記受け板と前記弁体との間に段差がないことを特徴とする環状弁。
A flat valve seat,
An open cross-section having an arc shape, and a passage flow passage arranged concentrically with the central axis of the valve seat as a center;
An annular groove connecting the passage channels on the same circle;
A flat plate-like receiving plate having a discharge flow path and disposed opposite to the valve seat via an intermediate chamber;
A valve body which is formed in an annular shape corresponding to the arc shape of the opening cross section of the passage, is disposed in the intermediate chamber, and opens and closes the passage by coming in and out of contact with the valve seat;
A spring member supported by the receiving plate and resiliently urging the valve body toward the valve seat;
The sealing surface of the valve body opposed to the passage flow path has a torus shape and a shape in which a pressure loss element for the gas flowing from the passage flow path toward the valve body is eliminated.
There is no level | step difference between the said receiving plate and the said valve body, The annular valve characterized by the above-mentioned.
前記弁体の前記通過流路に対向するシール面は、該弁体の外周側と内周側とで同一の縦断面形状を有していることを特徴とする請求項1記載の環状弁。   The annular valve according to claim 1, wherein the sealing surface of the valve body opposed to the passage has the same longitudinal sectional shape on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the valve body. 前記弁座の前記シール面に対向する面が、周囲に対して滑らかな凸トーラス形状、且つ、前記通過流路から前記弁体に向けて流入したガスに対する圧損要素を排除した形状であることを特徴とする請求項1又は2記載の環状弁。   The surface of the valve seat that faces the sealing surface has a convex torus shape that is smooth with respect to the periphery, and a shape that eliminates pressure loss elements for the gas that has flowed from the passage toward the valve body. The annular valve according to claim 1 or 2, characterized in that:
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