球阀制造技术

本发明专利技术的球阀的目的在于，即使处于非湍流状态下，也确保与湍流状态大致相同的容量系数。将流量特性窗(71)的壁面(71a’)的最下游端设置成阀主体(4)内的流路(3)以及球形阀芯(5)的贯通流路(7)的最窄径部，将从该最窄径部至流量特性窗(71)的壁面(71a’)的最上游端为止的流路的壁面(71a’)设置成向最窄径部倾斜的锥面，使流路从该流量特性窗(71)的最窄径部向贯通流路(7)内急剧扩大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括具有贯通流路的球形阀芯的球阀。
技术介绍
以往，作为用于各种流体的流量控制、例如对空调用的冷热水的流量进行控制的流量控制阀，已知有将具有贯通流路的球形阀芯作为插件(plug)而具备的球阀。图13示出专利文献1所公开的球阀的主要部分。该球阀1(1E)由形成流体2的流路3的阀主体4、配设于该阀主体4的内部的球形阀芯5、以及使该球形阀芯5自阀主体4的外部旋转的阀轴6等构成。球形阀芯5在与阀轴6的轴线正交的方向上具有贯通流路7，并介由前后两个座环8而能够以阀轴6为中心进行旋转地被配设在阀主体4的内部中央，球形阀芯5的外周面形成与座环8接触的球面支承部。流体2从图示左侧(上游侧)流向右侧(下游侧)。球形阀芯5的贯通流路7由与阀轴6的轴线正交的贯通孔构成，将该贯通孔(贯通流路)7的上游侧的开口部71设置为流量特性窗，将下游侧的开口部72设置成直径D的圆形。图14的(a)示出了从贯通流路7的上游侧观察球形阀芯5的图，图14的(b)示出了从贯通流路7的下游侧观察球形阀芯5的图。上游侧的开口部(流量特性窗)71设置成表示规定的流量特性的形状，在本实例中设置成截面形状在球形阀芯5的旋转方向(箭头R方向)上大致呈扇形的形状。又，流量特性窗71的下游侧设置成与圆形的开口部72以相同直径连接的空腔(圆柱状的空腔)。在球形阀芯5的上表面中央处形成凹部9，在该凹部9嵌合固定有阀轴6的下端6a。阀轴6介由O型环11可旋转地插入阀主体4的中央的筒部10，阀轴6的上端6b突出于筒部10的上方。该阀轴6通过手动或者驱动电机等驱动装置进行驱动，由此球形阀芯5以阀轴6为中心沿箭头R方向或其相反方向在大致90゜的角度范围内转动。图13示出将球阀1E设为全开的状态。将球形阀芯5从该状态转动90゜时，上游侧的
开口部71和下游侧的开口部72变为全闭状态。处于全闭和全开的中间开度，则与对于在阀主体4内流动的流体的上游侧的开口部(流量特性窗)71的打开量相对应的量的流体流动。该球阀1E被设置于例如供空调用的冷热水流动的配管的中途，在将该球阀1E设置于该配管时，要选择与必要流量相符的阀门口径(容量系数)。该与必要流量相符的阀门的容量系数的选择被称为定径(sizing)(例如，参照非专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1日本专利特开2003－113948号公报专利文献2日本专利第5113722号公报非专利文献非专利文献1JIS B2005-2-1(第2部：流れ的容量－第1節：取付け状态における流れ的サイジング式)(第2部：流体的容量-第1节：安装状态的流体的定径方式)
技术实现思路
专利技术要解决的课题采用该球阀1E的话，在流体通过流量特性窗71时，沿该流量特性窗71的壁面71a的流动从其壁面71a的最下游端脱离，在紧挨着流量特性窗71的下游处形成最缩流部(图15所示的A部)。根据该最缩流部的流动的形态来决定阀门的容量系数。采用现有的球阀1E的话，流量特性窗71的壁面(流路的壁面)71a为沿着流体的流动方向的平行的平面，最缩流部的流动受到流量特性窗71的壁面71a的摩擦的极大影响。该情况下，流量特性窗71的壁面71a的摩擦(图15所示的B部的摩擦)在流动为非湍流状态(低压差、低温等的低雷诺数流动)的情况下与湍流状态的情况下不同。因此，非湍流状态时的阀门的容量系数的值与湍流状态时的阀门的容量系数有很大不同，需要使用被称为雷诺数系数的固有的系数(FR值)来进行补正。一般，越是非湍流状态，FR值越小。即，非湍流状态下，阀门的容量系数变小了乘以FR值后的部分。另外，专利文献2中，使用表示预先规定的基准压差下的阀开度和流量系数(容量系数)的关系的基准表、以及表示比基准压差低的压差或比基准压差高的压差下的阀开度和流量系数(容量系数)的关系的特性表，计算出流经流量控制阀的管路内的流体的流量。该专利文献2所示的方法中，通过基于特性表来求出阀开度和压差改变时的流量系数
(容量系数)，可以算出流量，但将该方法适用于现有的球阀1E中的情况下，流体温度变化较大时，流体的运动粘度改变，在紧挨着流量特性窗71的下游处所形成的最缩流部的流动的形态改变，因此算出的流量和实际的流量的差异变大，难以高精度地计测流量。本专利技术是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于，提供一种即使处于非湍流状态，也能够确保与湍流状态大致相同的容量系数的球阀。解决课题用的手段为了达成这样的目的，本专利技术的球阀包括具有贯通流路的球形阀芯，所述球阀通过使该球形阀芯以阀轴为中心转动，调节流量特性窗对于在阀主体内的流路中流动的流体的打开量，所述球阀的特征在于，将从阀主体内的流路以及球形阀芯的贯通流路之中的最窄径部至规定尺寸上游为止的流路的壁面设为向最窄径部倾斜的锥面。本专利技术中，将从阀主体内的流路以及球形阀芯的贯通流路中的最窄径部至规定尺寸上游为止的流路的壁面设置为向着最窄径部倾斜的锥面。由此，流路的壁面从规定尺寸上游向着最窄径部慢慢变窄，在紧挨着最窄径部的下游处所形成的最缩流部的流动难以受到流路壁面摩擦的影响。该情况下，最缩流部的流动由自最窄径部的流体的剥离方法决定。因此，非湍流状态和湍流状态下最缩流部的流动的形态不变，即使在非湍流状态下，阀门的容量系数也与湍流状态为同样的值。本专利技术中，将从阀主体内的流路以及球形阀芯的贯通流路中的最窄径部至规定尺寸上游为止的流路的壁面设置为向着最窄径部倾斜的锥面，但该锥面也可以形成于球形阀芯的贯通流路的壁面，也可以形成于阀主体内的流路的壁面。例如，可以将球形阀芯的流量特性窗的壁面设置为锥面，也可将设置于阀主体内的保持件的内壁面设置为锥面。专利技术效果根据本专利技术，由于将从阀主体内的流路以及球形阀芯的贯通流路中的最窄径部至规定尺寸上游为止的流路的壁面设置为向着最窄径部倾斜的锥面，因此在紧挨着最窄径部的下游处所形成的最缩流部的流动难以受到流路壁面摩擦的影响，非湍流状态和湍流状态下最缩流部的流动的形态不变，即使在非湍流状态下，也能够确保与湍流状态同样的容量系数。附图说明图1是示出本专利技术所涉及的球阀的一实施方式(实施方式1)的主要部分的图。图2是从上游侧以及下游侧观察该球阀的阀主体的图。图3是示出该球阀的形成于流量特性窗的下游的最缩流部的图。图4是示出该球阀的流量特性窗的壁面的锥角和FR值的关系的图。图5是示出实施方式2的球阀的主要部分的图。图6是放大示出实施方式2的球阀的主要部分的图。图7是示出实施方式3的球阀的主要部分的图。图8是放大示出实施方式3的球阀的主要部分的图。图9是示出实施方式4的球阀的主要部分的图。图10是从上游侧以及下游侧观察实施方式4的球阀的阀主体的图。图11是示出实施方式2的球阀的试验结果的图。图12是示出与实施方式2的球阀对应的现有型的球阀的试验结果的图。图13是示出专利文献1所公开的球阀的主要部分的图。图14是从上游侧以及下游侧观察专利文献1所公开的球阀的球形阀芯的图。图15是示出专利文献1所公开的形成于球阀的流量特性窗的下游的最缩流部的图。图16是示出与实施方式2的球阀对应的现有型的球阀的主要部分的图。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。[实施方式1]图1是示出本专利技术所涉及的球阀的一实施方式(实施方式1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球阀，其包括具有贯通流路的球形阀芯，所述球阀通过使该球形阀芯以阀轴为中心转动，调节流量特性窗对于在阀主体内的流路中流动的流体的打开量，所述球阀的特征在于，将从所述阀主体内的流路以及所述球形阀芯的贯通流路之中的最窄径部至规定尺寸上游为止的流路的壁面设为向所述最窄径部倾斜的锥面。

【技术特征摘要】
2015.03.09 JP 2015-0455331.一种球阀，其包括具有贯通流路的球形阀芯，所述球阀通过使该球形阀芯以阀轴为中心转动，调节流量特性窗对于在阀主体内的流路中流动的流体的打开量，所述球阀的特征在于，将从所述阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：野间口谦雄，古谷元洋，新谷知纪，
申请(专利权)人：阿自倍尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP