(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体及び該バルブ本体内の一体中央ハブと、
再循環流体を通過せしめる該バルブ本体内のバイパス通路と、
該バルブ本体内の入口と、
該バルブ本体内の主出口と、
該バルブ本体内の再循環出口と、
該入口と該出口との間の流体の流れに応答する主バルブ要素と、
該主バルブ要素の動きに応答して、該入口と該再循環出口との間の再循環の流れを調整するバイパスバルブ要素と、
再循環の流れを該バイパスル要素に流し、該ハブを通過しているバイパスバルブシャフトと、
該バルブシャフトの取り囲む該中央ハブに取り付けられたシャフト案内ブッシュと、
出口開口を有し、再循環の流れを該バルブシャフトから流す該シャフト案内ブッシュ内の室と、
流体連通している第一及び第二の開口端部を有する中空の略円筒形のバイパスアダプターであって、該再循環出口に取り付けられており、該第一の開口端部が、該出口開口と流体連通しており、該第２の開口端部が、該再循環出口にあるバイパスアダプターと
を具備する、流体の流れを検出して、再循環流体の流れを提供する自動再循環バルブにおいて、
該バイパスアダプターが、該案内ブッシュ出口を取り囲んでおり、該案内ブッシュ出口に対して密封されており、羽根が、該バイパスアダプタの第二の端部内に配置されていて、再循環の流れが該再循環出口を出る時に、再循環の流れに渦巻き運動を加えるようになっている
ことを特徴とする自動再循環バルブ。
【発明の詳細な説明】
本発明の背景
本発明は自動再循環バルブ、特に遠心ポンプ系の再循環バイパス流を調節する目的をもった再循環バルブに関する。
再循環バルブはしばしば遠心ポンプ系に適用されポンプの過熱を防ぎ、水圧の安定性を維持するのに使用される。ポンプの過熱はポンプによって生じた熱エネルギーがその中を通る流体に伝達されるために起こる。適切な設計をもった系における通常の操作条件（圧送される流体に対する下流の需要量が通常の場合）では、伝達された熱を吸収しこれを運び去るのに十分な量の流体がポンプの中を流れ、従って過熱は防がれる。しかし流れに対する需要量が少ない場合には、流体はゆっくりと流れ、ある場合には澱むことさえあり、ポンプの中に滞在する間に遥かに多量の熱を吸収し、ポンプの中で流体の温度を実質的に上昇させる原因となる。ポンプの内部で流体の温度が上昇すると、その蒸気圧が上昇してキャビテーションを生じ、それによってポンプのインペラおよびハウジングが破損する可能性が生じる。
流速が低い条件では、さらに従来から内部再循環として知られている現象が現れることがある。流速が低い条件では、ポンプの内部で水圧的な異常が生じる。これらの異常は、流速が低い場合にポンプの内部の幾何学的形状が最適でない場合における流体の応答であり、一般にポンプのハウジングの出口の近傍で流体がインペラから流れ出る区域で始まる。内部再循環として知られているこの現象はキャビテションを生じ、これによってポンプのインペラが破損する可能性がある。
再循環バルブはポンプの過熱を防止し、下流において流れに対する需要量が少ない場合、ポンプが十分に流体の流れを維持できるような第２の経路を与えることによって水圧の安定性を保持する。再循環バルブの普通使用される種類の一つは、米国特許４，０９５，６１１号、同４，９４１，５０２号および同５，３３３，６３８号記載のような変調流体バルブである。これらの特許には入口、主出口、再循環出口、主流要素、および溝孔状のオリフィスが付いたバイパス要素をもつバルブが記載されている。このようなバルブはポンプの下流に配置される。流体は入口を通ってポンプからバルブに入り、主出口を通ってバルブから出て行き、下流の需要を満足させる。再循環出口は、主出口において流量の要求が少ない場合流体を流す低圧の貯蔵器またはポンプの入口のような第２の流体の経路に連結されている。
主バルブ要素はバルブの入口と主出口との間の流速を感知する。下流の需要量が通常の場合には、主バルブ要素を横切る圧力差によりバルブ要素が開いて流体が主出口へと流れ、同時にバイパスバルブ要素を閉じ流体が再循環出口へと流れるのを防ぐ。逆に下流の需要量が少ない場合には、主バルブ要素は閉じた（締められた）位置に戻り、それによってバイパス要素が開かれ流体は再循環出口を通って第２の経路へと流れるようにする。さらに主バルブ要素は、締められている場合、ポンプを停めた際のポンプのインペラの逆回転を防ぐチェック・バルブとしての役目もする。
改善された遠心ポンプの設計では、再循環流を増加させることが次第に必要になって来た。再循環流の流速を増加させる要求が増えて来ると、再循環バルブおよび再循環の配管を、キャビテーションおよび速い撹乱流によって生じ得る他の損傷から保護することが必要になる。
従って本発明の目的は改善された再循環バルブを提供することである。
本発明の他の目的は円滑に作動する再循環バルブを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、バイパスを通る流体、またはバイパスまたは再循環の配管の中へ入って来る流体をコントロールし、信頼性の高い動作をさせ且つバイパスのバルブおよび配管が破損しないように保護し得るような再循環バルブを提供することである。
本発明のさらに他の目的、利点、および新規特徴は、下記の説明にその一部が記載されているが、また当業界の専門家にとってはその一部は下記の説明を考察することにより明らかになるか、或いは本発明を実施することによって学びとることができるであろう。本発明の目的および利点は添付請求の範囲に特に指摘された手段および組み合わせによって実現し達成することができる。
本発明の概要
本発明によれば、過熱または水圧による流体の不安定性に起因する破損から遠心ポンプを保護するための改善された自動再循環バルブが提供される。本発明は入口、主出口、再循環出口、入口と主出口との間の流体の流れに応答する主バルブ要素、および入口と再循環出口との間の流体の流れを調節するために主バルブ要素に応答するバイパス要素を有するバルブから成っている。バイパス要素はバイパスのブッシュおよび中を通って再循環流体が流れるバイパスアダプターを含んでいる。該ブッシュは再循環バルブの内部が破損するのを防ぐような設計がなされており、バイパスアダプターは再循環流体の流れを再循環用の配管の方へ向かわせ、且つ再循環流に渦巻き運動を賦与してキャビテーションによる配管の破損を防ぎ、このようにして改善された再循環バルブが得られる。
【図面の簡単な説明】
上記概要および下記の詳細な説明は、添付図面と組み合わせて読めばさらに良く理解されるであろう。本発明を例示する目的で添付図面には好適な具体化例が示されているが、本発明は図示の正確な配置および手段に限定されるものではないことを了解された。
図１は本発明の再循環バルブの断面図であり、主バルブ部材が閉じた位置にあり、バイパス要素が完全に開いた位置にある場合を示している。
図２は本発明の変形した形をもつバイパスアダプターの横方向の断面図である。
図３はバイパスアダプターの平面図であって、該バイパスアダプターに取り付けられた渦巻き形の羽根を示す。
詳細な説明
本明細書に記載された自動再循環バルブは本出願人による従来の米国特許５，３３３，６３８号に記載され、特許請求が行われた自動再循環バルブの変形である。該米国特許は参考のために本明細書に添付されている。
添付図面を参照すれば、図１には本体１２、および該本体１２に取り付けられたボンネット部材１４から成る本発明の変調再循環コントロールバルブ装置１０が示されている。該ボンネット部材１４はネジ止め、ネジ締め、またはボルト止めによる連結を含む任意の適当な方法で本体１２に取り付けられていることができる。この再循環バルブ装置１０は圧送された流体を受取るために遠心ポンプの下流側に連結された入り口１６、流体が下流にあるポンプへの需要に対する供給源へと流れ出る主出口１８、および下流のポンプに対する需要量が少ない場合圧送された流体を低圧の貯蔵器の方へ流すかまたはポンプの入口へと戻す再循環出口２０を有している。この１個の入り口および２個の出口に対してはフーランジによる連結が示されているが、任意の適当なパイプによる連結装置を使用することもできる。
入口１６と主出口１８との間には、下記に説明するように主バルブ要素２８によって分割された下方の主流路２４と上方の主流路２６から成る主流路２２が延びている。バイパス通路３０は下方の主流路２４から延びて再循環出口２０へと至り、下記に示すようにバイパスバルブ要素３２によって下方の主流路２４から分離されている。
再循環流の調節は流路２２の内部にありその中を通る流体の流れに応答して動く主バルブ要素２８、および下方の主流路２４と再循環流路３０との間で主バルブ要素２８の運動に応答して流体の流れをコントロールするように位置したバイパス要素３２を含む内部バルブ要素によって行われる。
主バルブ要素２８は、それが完全に閉じた位置にある場合、弁座４０に対して主バルブ要素２８を密封するための下方の密封面をもった円形のバルブの円板３４を含んでいる。弁座４０は図示の場合にはバルブの本体１２の一部として作られているが、別になった交換可能な弁座要素を用いることもできる。
バイパスバルブ要素３２は、円筒形のシャフト４２を含み、主バルブ要素２８にそれと一緒に動くように取り付けられている。シャフト４２はバルブ装置１０の垂直の中心に沿って下方の主流路２４の内部に挿入されている。シャフト４２は二つの中空の室、即ち壁５０によって分離され相対する端の所で密封された下方のシャフト室４６および上方のシャフト室４８を含んでいる。下方のシャフト室４６は溝孔状のオリフィス５２ａを通じて主流路２４と、また円形の孔５２ｂを通じて再循環通路３０と連絡している。同様に、逆の関係になってはいるが、上方のシャフト室４８は円形の孔５４ｂを通じて主流路２４と、また溝孔状のオリフィス５４ａを通じて再循環通路と連絡している。
本発明に従えば、シャフトの案内のブッシュ５６およびバイパスアダプター５８は、それぞれバイパスバルブを通る流体の流れをコントロールし、この流れを再循環導管（図示せず）へと向けて流す。この導管はバイパスアダプター５８のバイパス出口２０の直径と実質的に等しいかそれよりも大きな内径をもっており、且つ該バイパス出口と同心をなしている。
図１に示すように、シャフトの案内のブッシュ５６はバルブの本体と一体をなして作られた中央のハブ６０の内部に固定されている。このシャフトの案内のブッシュは一般的な円筒形の形をしており、バイパスバルブのシャフト４２を取り囲む中央のバイパス流体室６２およびバイパス出口２０に面した出口開口部６４を有している。上方および下方のブッシュの面６６および６８はそれぞれバイパスバルブのシャフト４２をぴったりと取り囲み、主バルブおよびバイパスバルブの運動を規定している。保持用の環７０およびバネのワッシャー７２はシャフトの案内のブッシュ５６をハブ６０に固定している。
バイパスアダプター５８は保持用のネジ７４によってバイパス出口の内部に固定されている。このアダプター５８も中空の円筒形の形をしており、その内壁はバイパス通路３０の一部をなしている。アダプター５８の内側の端は案内のブッシュの出口６４に対しぴったりとそれを取り囲み密封するような輪郭をもっている。アダプターの前方の端の所には一連の螺旋形の羽根７６が備えられ、バイパス出口を出て行くバイパス流に対し渦巻き運動を与える。流体のこの渦巻き運動は、捕捉された気泡が下流の配管の内面に衝突して破裂することを防ぐことにより、下流の配管をキャビテーションおよび腐食から守っている。好ましくはシャフトの案内のブッシュ５６およびバイパスアダプター５８はそれぞれＡＳＴＭＡ  ５６４  ６３０型およびＡＳＴＭＡ  ２７６  ３１６型のようなステンレス鋼からつくられ、再循環流体流による破損に対して抵抗性がもたされている。
図２および図３は変形した形のバイパスアダプター５８ａを示す。このアダプターの端はバルブ本体の中でブッシュのインサート５６から離れた所にあり、再循環流体を受け取るためにその入口５８ｂは広がっている。羽根７６ａは別のインサートとしてつくられている。図示の具体化例においては、インサートは４個の羽根をもち、その各々はブッシュのインサートの直径を横切ってインサートの内側および外側の端の両方の所に達している。各羽根は螺旋形であり、インサートの出口の所の羽根の縁はインサートの入り口の所の羽根の縁に対し角度的に９０°前進している。これによって羽根の上を通る再循環流体に迅速な渦巻き運動が与えられる。羽根は例えば各羽根の前進端および後尾端においてタック熔接によりインサートの内部に固定されている。
バイパス要素３２の垂直の運動はバイパス要素３２が取り付けられた主バルブ要素２８の運動によってコントロールされる。主バルブ要素２８は、密封面が弁座４０に対して接触した完全に閉じた位置と、上方の主流路２６の中に挿入されボンネット部材１４に取り付けられているボンネットのハブ７８に上面３６が近接するかまたは接触している完全に開いた位置との間を動くことができる。図示のように、ボンネットのハブ７６はボンネット部材１４の一部として作られている。
一端がボンネットのハブ７６に、また他端が主バルブ要素２０に連結された螺旋状のバネ８０は、圧縮されて主バルブ要素２８を完全に閉じた位置へと圧し付けている。
各用途における特定の要求に応えるために、バルブ装置１０の特性および動作を変更することができる。環状のバルブインサート（図示せず）を付加し、バルブの円板３４とバルブの本体１２の内壁との間の流体を流す空間を変えることができる。これによってバルブ要素２８を通過する流体の流速に関しバルブ要素の運動がコントロールされる。インサートは特定の要求に応じた形をとることができ、またシート状の金属のような任意の適当な材料からつくることができる。またバルブ装置１０は、バイパスアダプター５６の出口の直径を変えることにより、再循環通路３０の中の特定の流体の圧力および／または流速に応じて適切な大きさをもつようにすることができる。
以上本発明の特定の具体化例を説明したが、このような説明は本発明を限定するものではなく、下記の請求範囲の範囲内において多くの変更および改変を行い、それを実現できるものとする。
【図１】
0003798811.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003798811.tif 000004