JPH06500623A - 流動液相媒体用弁 - 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】 流動液相媒体用弁 本発明は、流動液相媒体用弁に関し、とくに冷凍液体または加熱液体を供給する 冷凍プラントまたは加熱プラントに使用される流動液相媒体用弁に関するもので ある。

冷凍または加熱のために、目的に適合した温度を有する流動液体が冷凍プラント または加熱プラントに供給される。通常、液体は電動モータにより調節されるシ ャントバルブを介して供給される。

電動モータは減速のためにギヤ装置を設けなければならず、これが電動モータの ほがにギヤ装置すなわち他の伝動装置を有しなければならないことを意味するの で、調節電動モータを付属するシャントバルブは高価な方法を提供する。同様に このような既知のプラントは、弁の開度に関して電動モータに必要なパルスを供 給するために複雑な調節機器を必要とする。

従来技術においては、サーモスタットはオン／オフ信号のみ発生するので、前記 電動モータをＩＩ御するために通常のサーモスタットを使用することができなが った。

通常使用されるシャントバルブにおける他の不都合は、正しい弁特性を達成する ために弁内の絞り手段をすべての配管寸法に適合させなければならないことであ る。

したがって、本発明の主目的は実質的に簡単でかつ改良された弁／調節器組立体 すなわち調節／閉止装置を有する弁であって、弁が電磁石と組み合わされたサー モスタットにより制御可能であるところの前記弁／調節器組立体を提供すること である。これは、本発明による弁／調節器組立体が既知の最も簡単な調節機器す なわち弁の作動を行う電磁石にオン／オフ信号を発生するサーモスタットを使用 することを意味する。これはきわめて簡単でかつ安価な方法を示す。

本発明によれば、前記目的は請求の範囲に記載の特徴を示すような弁を設計する ことにより実現される。

適切な実施態様の一例が添付図面に示されており、ここで、 図１〜３は各々異なる位置にある弁本体を示した弁ハウジングの軸方向断面図を 示し、 図１は閉位置にある弁を示し、 図２は閉位置と開位置との間の部分的に開いた中間位置にある弁を示し、 図３は完全開位置にある弁を示し、 図４はそこを液体が流れる中心流れ開口および周縁流れ開口を有する穴あき弁シ ートプレートを示し、図５はやや修正された実施態様の弁の図１〜３に対応する 軸方向断面図を示し、ここで弁ハウジングの縦軸は入口および出口の共通軸に対 しある角度を形成している。

弁本体および弁シートを支持するスピンドルは液相媒体の全体流動方向に対して 鋭角を形成している。その他の点では、この実施態様は前の図面の実施態様と全 く同じ原理に従って設計されかつ同じ符号が使用されており、したがって図５の 実施態様は以下では詳細に説明する必要はない。

種々の図面において、液相媒体の全体流動方向は矢印の頭で示されている。

弁の構造特徴を説明するためにまず図１および図４を参照するが、同じ特徴は直 線配管に装着するのにとくに適した実施態様を示す図５からも明らかである。

符号１は弁ハウジングを示し、弁ハウジング１は弁の入口および出口のための管 状接続部１′および１′を有し、図１〜３に示す前記入口の軸および前記出口の 軸は相互に直角に交差するように配置されているが、前記軸は図５に示す軸とも 対応している。したがって、入口１′の出口１′に対する方向の偏りの程度は本 発明にとって重要ではない。

スリーブ形状ハウジング部分１″は弁スピンドル２のガイドを形成し、弁スピン ドル２は一方の管状接続部１′と共軸であり、符号３は弁の軸を示す。のちに使 用される「軸方向」および「半径方向」のような用語は富ｔ：ｘのｍｓに対する 関係を示す。スピンドル２の周すニＯリング４が全周に伸長し、このＯリング４ はスリーブ部分１″′の内部円周溝内に収容されている。

管状接続部１′の内側端部において、弁ハウジング１に弁のシートを構成する半 径方向に配置された穴あきブレート５が設けられている。このシートプレート５ は周縁において隣接内部ハウジング部分にねじ込んでもよく、またはプレート５ は他の適切な方法でハウジング１に取り付けてもよい。

シートプレート５には複数の軸方向流れ開口が形成され、すなわち大きな中心開 口６とおよび図示の実施態様、図４参照、によればシートプレートの円形周縁と 同軸の円に沿って相互に等間隔に分布された８つの小さな開ロアとが形成されて いる。Ｍ口の形状およびそれらの相互の大きさの関係ならびにそれらの位置は実 質的に本発明の範囲内において変更または修正してもよい。しかしながら、開口 ６，７のうちの１つの開口６を中心に配置しまた開口６をそれが残りの開口の面 積より大きい開口面積を示すような大きさとすることが実際的な方法であるが、 この方法は本発明の効果を達成するための拘束的な前提条件を示すものではない 。周縁間ロアに長円形状を与えて長径が円周方向を向くようにしてもよく、また それらの流動面積はたとえば適応分野、液体の流速などに適合させて増減しても よい。

弁ハウジング１のスピンドル案内スリーブ部分１″にはそれと一体に環状フラン ジ１″′が形成され、環状フランジ１″はスリーブ部分１″と共に弁ハウジング １のカバーを形成し、前記カバーはハウジングの開放を可能にしかつ８において 残りのハウジング本体にねじ込まれ、９はシールを示している。

弁スピンドル２はそれの図示されていない端部において図示されていない電磁石 に接続され、電磁石はサーモスタットにより作動されたときに弁を作動するよう に設けられている。その他方の端部において、弁スピンドル２はねじ込み板状山 形片１０’を有する中空片１ｏからなる第１の弁本体を支持し、ねじ込み板状山 形片１０’はシートプレート５の中心流れ開口６を閉じるためにシートプレート ５とシール当接を形成することを目的としている。この第１の弁本体１０．１０ ’は、のちに詳細に説明するように、スピンドルに対し軸方向に限定された範囲 で移動可能である。ここでは仮に、第１の弁本体１０．１０’は軸方向に制限さ れた円形または円筒形空洞１０′ならびに同軸の案内内孔１０″を有するという だけにとどめておく。

同様に、弁スピンドル２は円筒カップ形状中空片１１により構成される第２の弁 本体を支持し、円筒カップ形状中空片１１は、シートプレート５とシール当接を なす位置にもたらされて周縁流れ開ロアを閉じるように設けられた外向き環状フ ランジ１１′とならびに中心で短い案内スリーブ部分１１′に移行する半径方向 「カップ底部部分」とを有している。第２の弁本体１１．１１’。

１１″の半径方向底部部分内に圧力均衡用に軸方向貫通孔１１ａが形成され、こ れにより第２の弁本体の内側および外側圧力は常に相互に等しくなる。第２の弁 本体に付属する前記圧力均衡の目的はのちに説明する。

第１ならびに第２の弁本体１０．１１の各々に特定の圧縮ばね１２および１３が それぞれ付属されている。第１の弁本体１０用の圧縮ばね１２は、それ自身一端 が山形片の内側にまた他端が弁本体１１の底部片の内側に支持され、第２の弁本 体１１用の圧縮ばね１３はそれ自身一端が環状フランジ１１′にまた他端が弁ハ ウジング１の端部片の内側に支持されている。

符号１４および１５は弁スピンドル２に間隔を設けて固定された２つのリングを 示し、一方または他方の弁本体が弁の閉位置から開位置へ移動されるときに、リ ング１４は第１の弁本体１０のためのキャリヤとして働き、またリング１５は第 ２の弁本体１１のためのキャリヤとして働く。

前述のように、第１の弁本体１０はスピンドル２の領域内に案内内孔１０″を有 する。空洞１０’内の液体を排出するために、内孔１０″の領域においてスピン ドルと弁本体との間に十分な隙間を設けるかまたは図１〜３において点線で示す ように弁本体１ｏの壁を貫通して半径方向内孔１６を形成してもよい。

１１Ｕ１は閉位置にある弁を示し、ここで第１の弁本体１０の山形片１０′はシ ートプレート５とシール当接をなしてシートプレート５の中心流れ開口６を閉じ 、第２の弁本体の環状フランジ１１′も同様にシートプレート５とシール当接を なしてシートプレート５の周縁流れ開ロアを閉じている。

弁が閉じているとき遠心ポンプが液体を供給することなく回転するところの閉回 路系に弁が接続されていると仮定する。

これによりプレート５の開口６および７上に差圧が発生する。前述したように、 第２の弁本体１１はｌｌａの位置において穿孔され、したがって中空片１１内な らびに第２の弁本体１１を構成する前記中空片を包囲する弁ハウジング１内に同 じ圧力が形成される。

もしこのような圧力均衡を形成するために手段がとられなかった場合、第２の弁 本体１１を弁の閉位置がら開位置へ引き上げるとき、中心開口６および周縁間ロ アの両方において閉じる力に打ち勝たなければならないであろう。内孔１１ａに より形成される圧力均衡によりこれは必要ではない。したがって、第２の弁本体 １１が弁の開位置へ引き上げられなければならないとき、図示されていない電磁 石が回路系内の低温／高温液体流れに対する流れ通路内に結合されたサーモスタ ットにより作動され、この電磁石によりスピンドルが作動されるとき、周縁内孔 ７における差圧に打ち勝つだけでよい。周縁内孔７における前記差圧のほかに、 ばね工３の圧縮力にも打ち勝たなければならない。しかしながら、このばねはが なり弱くてもよく、このばねの唯一の役目は第２の弁本体１１の環状フランジ１ １′を介しての第２の弁本体１１とシートプレート５との当接が緩むのを防止す ることである。

図２は中間位置にある弁を示し、ここで弁スピンドル２は前記電磁石により初期 距離だけ右に移動され、これによりスピンドル２のリング１５がスピンドル２と 一緒に第１の弁本体１０の半径方向外側に配置されている第２の弁本体１１を引 き上げ、したがって環状フランジ１１′とシートプレート５との間のシール係合 が中断され、シートリング５の周縁流れ開ロアは開かれ、−万事径方向内側の第 １の弁本体１０はなおその山形片１０’　により中心流れ開口６を閉じている。

この中間位置において、周縁間ロアは完全に開き、またこのときプレート５の両 側の間の圧力は均衡され、すなわち第１の弁本体１０を弁の開位置に移動するの にむしろ小さい力を必要とするにすぎず、ばね１２の圧縮力を僅かに超える圧縮 力に打ち勝つだけでよい。

軸方向に右へさらに移動させると、スピンドル２のリング１４がそれと共に第１ の弁本体１０を移動させる。

これにより弁の全開が達成される、図３参照。

ここでシートプレート５に関する前の説明を参照する。

さらに、大きい中心流れ開口６および小さい周縁流れ開口は弁内を通過する液体 に対しきわめて良好な流れパターンを与えることがわかることは注目すべきであ る。

本発明による弁が結合されている回路系内に希望の液体温度が達成されたことを 前記サーモスタットが記録したとき、サーモスタットは弁スピンドル２を作動す る前記電磁石にパルスを発生して電磁石への電流が遮断される。

この結果、弁スピンドル２は圧縮ばね１３によりならびに第１および第２の弁本 体１０．１１の両方に吸引圧力を与えるバイパス液体によりシートプレート５に 向かって軸方向に押され、これにより半径方向内側の第１の弁本体１０は閉位置 に移動され、したがってシートプレート５の中心開口６は閉じられる、図２参照 。

次に、弁内の液体流れは周縁間ロアのみを通過する間に絞られるであろう。液体 の流速はこのとき全開流れ面積に対応する流速よりも増加するが配管内の好まし くない衝撃を受けることもなく、１回の作動だけで弁を瞬間的に完全に閉じたり ／開いたりするときにはこのような衝撃が発生するであろう。この絞り効果はき わめて有利なダンピング液体流れを発生させる。

次に、半径方向外側の第２の弁本体１１はその後ゆっくり閉じるが、これは空洞 １０’内の液体がスピンドル２に沿って１０”に設けた円１１部を介して移動さ れなければならないことによるのであり、スピンドル２はこのとき図２に示す位 置よりさらに左に移動することができる。前記のように、空洞１０’から液体を 排出するために第１の弁本体１０の壁を貫通して半径方向内孔１６を形成しても よく、前記内孔１６が図１〜３内に部分代替方法として点線で示されている。半 径方向外側の第２の弁１１が閉じるときの速度を決定するのは空洞１０’′およ び／または半径方向内孔１６の寸法であり、弁スピンドル２は弁が完全に閉止す るまでこの速度で空洞１０′内のいくらかの液体を押し出し、すなわち最終閉止 過程はゆっくりした閉止動きを行い、系内に好ましくない衝撃を与えることはな い。

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．入口および出口を有する弁ハウジング（１）ならびにシート本体（５）を含 み、シート本体（５）はシート本体（５）の中心領域内に液体のための少なくと も１つの流れ開口（６）を有し、スピンドル（２）の軸方向移動位置に応じて流 れ開口（６）を閉じたり／開いたりするために、弁スピンドル（２）上に配置さ れた、好ましくはばね（１２）の力が付加された弁本体（１０，１０′）がこの 流れ開口（６）と協働するところの流動液相媒体用弁において、 前記流れ開口（６）が配置されている前記中心領域の半径方向外側において、シ ート本体（５）に液体のための１つ以上の他の流れ開口（７）が形成されている ことと、 前記他の流れ開口を閉じたり／開いたりするためにスピンドル（２）上に第２の 弁本体（１１）が配置され、前記第２の弁本体（１１）に好ましくはばね（１３ ）の力が付加されまた前記第２の弁本体（１１）が第１の弁本体（１０）を多少 とも包囲する実質的に中空の弁本体（１１）により構成されていることと、第１ の弁本体（１０）および第２の弁本体（１１）がスピンドル（２）上に相互に相 対的に移動可能に配置され、スピンドル（２）に各々の弁本体（１０，１１）の ためのキャリヤ手段（１４，１５）が設けられていることと、を特徴とする流動 液相媒体用弁。
2. ２．前記第１の弁本体（１０）に少なくとも１つの絞り開口（１０′′′，１６ ）を介して弁ハウジング（１）の内部と液連通をなす空洞（１０′′）が形成さ れ、前記空洞（１０′′）内にスピンドル（２）がその自由端部分を突出させ、 前記スピンドル（２）の空洞（１０′′）内への侵入深さの大きさが、スピンド ル（２）が弁の開位置から閉位置へ移動されるときに前記侵入深さが増加するよ うに開位置と閉位置との間で変化し、スピンドル（２）は最後に記載の方向への 移動の間前記絞り開口（１０′′′、１６）を介して液体を空洞（１０′′）か ら外へ排出し、同時に弁の完全な閉位置の方向へのその移動の完了過程の間にス ピンドル（２）をダンピング制動させることを特徴とする請求項１記載の弁。
3. ３．前記第２の弁本体（１１）が実質的に前記第１の弁本体（１０）を同軸に包 囲するカップの形状を有しているとともに、前記第１の弁本体（１０）がそれを 介してスピンドル（２）に沿って摺動ずるところの中心支持スリーブ部分（１１ ′′）及び前記第１の弁本体（１０）がそれを介してシート本体（５）とシール 当接しかつスピンドルに沿った１つの軸方向移動位置において前記他の液体流れ 開口（７）を閉じるフランジ環状クロージャ部分（１１′）を含み、前記第２の 弁本体（１１）を形成する中空片の壁に穿孔（１１ａ）が設けられ、これにより 弁本体（１１）の内部と外部との間に等しい圧力が維持されることを特徴とする 請求項１または２記載の弁。
4. ４．シート本体（５）が、プレート形状を有するとともに前記第１の弁本体（１ ０）と協働するための大きな中心液体流れ開口（６）及び共軸円に沿って配置さ れかつ好ましくは等間隔に分布された複数の他の小さい液体流れ開口（７）を含 み、前記他の開口（７）が前記第２の弁本体（１１）と協働するためのものであ ることを特徴とする請求項１，２または３記載の弁。
5. ５．前記第１の弁本体（１０）にこの弁本体（１０）を閉位置の方向に押し付け るように設けられた圧縮ばね（１２）が付属され、前記圧縮ばね（１２）はその 一端において弁本体（１０）の閉じる側の端部における肩部のようなものに当接 して支持されまたその他端部において第２の弁本体（１１）の閉じる側の端部と は反対側に配置された前記第２の弁本体（１１）の半径方向内側部分に当接して 支持されていることを特徴とする前出請求項の１つ以上に記載の弁。
6. ６．前記第２の弁本体（１１）に前記弁本体（１１）を閉位置の方向に押し付け るように設けられた好ましくは弱い圧縮ばね（１３）が付属され、前記ばね（１ ３）はその一端においてこの弁本体の閉じる側の端部における肩部、環状フラン ジのようなものに当接して支持されまたその他端部において弁ハウジング（１） の半径方向を向く壁（１′′′′）の内面に当接して支持されていることを特徴 とする請求項５に記載の弁。
7. ７．スピンドル（２）のキャリヤ手段（１４，１５）の各々がスピンドル上の前 記第１の弁本体（１０）の支持部分の両側に１つずつ配置された固定リングの形 状を有し、前記固定リングが前記支持部分の軸方向縦長さを超える相互間隔を有 していることを特徴とする前出請求項のいずれかに記載の弁。
8. ８．前記第１の弁本体（１０）の閉位置から開位置への移動の間に前記第１の弁 本体（１０）と協働するための前記固定リング（１４，１５）の１つ（１４）が スピンドル（２）の端部に装着されて前記空洞（１０′′）の内部に配置されて いることを特徴とする請求項２および７に記載の弁。
9. ９．たとえば弁の開位置に対応する位置にスピンドル（２）を保持するように設 けられた電磁石が弁スピンドル（２）に付属され、前記電磁石にサーモスタット が付属され、サーモスタットは流動液体のための配管系内に組み込まれかつ電磁 石を作動するように設けられ、すなわちたとえば冷凍プラントまたは加熱プラン トに組み込まれた前記配管系内を流動する液体が所定温度に達したとき電磁石に 電気を流したりまたは電磁石の電流回路を遮断したりするように設けられたサー モスタットが付属されていることを特徴とする前出請求項のいずれかに記載の弁 。