企画・開発グループより 新しい自動弁のご提案 日本バルブコントロールズ


   
◆ 分流・混合用
 コントロールバルブ


目的

ボールタイプ3方弁の短所を克服した3方弁の試作機製作。

具体的には...
ボールタイプ3方弁の短所 
析出物の付着   → ・シール性が低下し漏れの原因に 
    ・操作トルクが大幅にUP 
    ・シートへダメージを与え、短寿命
  3方弁カット図


解決案

 「付着に強い材質」、「析出物の影響を受けにく構造」の2点に着目し、Z型バルブを利用した3方弁を製作しようと思います。

Z型バルブを選択した理由
 ●付着に強い材質の選択  
  →  PPS樹脂製弁体
     :付着に強い
     
 ●析出物の影響を受けにくい構造
  →  バタフライバルブ
     :中間開度では弁体とシートが接触しない為、 例え弁体に析出物が付着してもシートへのダメージがボールバルブに比べ少ない。

 Zカット図

Z型バルブの紹介
タイプ 3ピース構造のバタフライバルブ
材質 シート※ NBR、EPDM、etc
弁体 PPS樹脂
接続部※ ステンレス、PVC、耐熱PVC
サイズ 15A、20A、25A、32A、40A、50A
※部の材質は選択可能

詳細は
→Zシリーズ バタフライバルブ パンフレット
Zシリーズバタフライバルブ



構造

バルブ部

Z型を2台使用し、3方弁を製作します。下図参照

片側のブロックを外したZ型を接続ブロック(灰色部)の両側に取り付ける。

※今回は材質がPVCのソケットタイプで作成しましたが、材質、接続形式は色々選択できます。









操作部
 弁体部が2か所ありますが、リンク機構を採用し操作部を1つにまとめました。
 また操作機の出力トルクそのままで、2か所の弁体を動かせます。


 仕組み  
 バタフライバルブの操作トルク特性を生かします。
 ●特性 
  閉状態  :弁体とシートが接触する為、操作トルク大。 

  中間状態:弁体とシートが非接触の為、操作トルク小。
 


 今回作成した3方弁は、2個の弁体の向きが常に90°ずれて います。
 これは、片側の弁体が閉付近(操作トルク大)の時、他方は弁体が開状態(操作トルク小)と真逆の動きになります。
 ということは、この3方弁の作動トルクは最大で「操作トルク大」+「操作トルク小」という関係のみとなります。よって、この3方弁の操作トルクはZ型単体と比べても大きく変わらないので、操作機はZ型単体と同じものが使用できます。
 

写真は電動ですが、手動、エアー操作機の搭載も可能です



圧損が少ない
 Cv値データを測定したところ、中間位置での圧力損失が少ない結果となりました。
3方弁 Cv値特性
※ボールタイプ3方弁は中間位置での圧損が大きく、
Cv値%が50%以下になります。

コストパフォーマンス
  新規に作成した部品は、接続ブロック、リンク機構部のみの作成でした。
量産移行できれば、Z型を2台購入するより安く提供できるかと思います。
※電動、エアー操作機を搭載する場合に限ります

配線(エアーの場合は配管)作業が
                1系統でOK

 操作機が1台の為、配線作業が1系統のみで済みます。

まとめ
 今回の挑戦では良い結果が得られたと思います。
 量産時には、リンク機構部についてはもう少し詰める必要があると思いますが、特に大きな問題ではないと思います。また、接続ブロックは、切削加工では値段が厳しいので、型を作れればと思います。
その為にはある程度の引き合いがほしいところです。




・井水等、析出物の多い流体を使用する場所。
・3方弁の代わりとして、バタフライバルブ2台使用している場所。


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