阅读说明：本技术 喷嘴挡板机构及阀门*** (Nozzle baffle mechanism and valve positioner ) 是由 井上和久 于 2019-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种喷嘴挡板机构及阀门定位器,以防止喷嘴挡板部的污垢积蓄、堵塞,而不用进行定期维护、吹气等。在挡板(2)的与喷嘴(1)的喷口(1a)相对的位置上设置气流平滑部(21)。气流平滑部(21)具备：顶端部(21a),其突出至喷嘴(1)的喷口(1a)内部的流路中；扩径部(21b),其从顶端部(21a)向挡板(2)的与喷嘴(1)的喷口(1a)相对的表面扩径；以及外缘部(21c),其从扩径部(21b)的外端沿挡板(2)的长度方向平行地延伸。由此,从喷嘴(1)的喷口(1a)喷出的空气的流动方向变化和流路截面变化变缓,形成顺畅的流动,抑制高流速区域的湍流和低流速区域的产生,从而污垢不再积蓄、固化于喷嘴挡板部。(The invention provides a nozzle flapper mechanism and a valve positioner, which can prevent accumulation and blockage of dirt on a nozzle flapper without regular maintenance, air blowing, etc. An airflow smoothing section (21) is provided at a position of the baffle plate (2) facing the nozzle opening (1a) of the nozzle (1). The airflow smoothing unit (21) is provided with: a tip portion (21a) that protrudes into a flow path inside a nozzle (1a) of the nozzle (1); an enlarged diameter portion (21b) that is enlarged in diameter from the tip end portion (21a) to the surface of the baffle (2) that faces the nozzle opening (1a) of the nozzle (1); and an outer edge part (21c) extending in parallel in the longitudinal direction of the baffle (2) from the outer end of the enlarged diameter part (21 b). Thus, the change of the flow direction and the change of the flow path cross section of the air ejected from the ejection opening (1a) of the nozzle (1) are reduced, a smooth flow is formed, the generation of turbulence in a high flow velocity region and a low flow velocity region is suppressed, and the dirt is not accumulated and solidified on the nozzle baffle part.)

喷嘴挡板机构及阀门***

技术领域

本发明涉及将与喷嘴与挡板的间隙对应的喷嘴背压作为空气信号进行输出的喷嘴挡板机构及阀门***。

背景技术

以往，对调节阀设置阀门***，通过该阀门***对调节阀的阀门开度进行控制。

该阀门***具备：运算部，其求出从上位装置送来的阀门开度设定值与从调节阀反馈而来的实际开度值的偏差，并生成与该偏差对应的电信号(MV)作为控制输出；电空转换部，其将该运算部生成的控制输出转换为喷嘴挡板机构的喷嘴背压(Pn)，所述喷嘴挡板机构根据从气压的供给源经由固定节流阀供给的空气而工作；以及导频继电器，其将该电空转换部转换后的喷嘴背压(空气信号)放大并作为输出气压向调节阀的操作器输出(例如，参照专利文献1)。

图7示出了在阀门***中使用的喷嘴挡板机构的主要部分。该喷嘴挡板机构100具备喷出经由固定节流阀3而供给的空气的喷嘴1和以支点P为中心摇动的挡板2。挡板2使摇动端2a靠近喷嘴1的喷口1a来配置。

在该喷嘴挡板机构100中，通过电信号MV驱动未图示的扭矩电动机，以改变挡板2的摇动端2a的位置。由此，喷嘴1与挡板2的间隙(间隔)X发生变化，来自喷嘴1的喷口1a的空气的喷出量发生变化，喷嘴背压Pn发生变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016－94951号公报

专利文献2：日本专利特开2001－99101号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

图8示出了喷嘴挡板机构100的周边部分的纵剖面图。从喷嘴1的喷口1a常喷出空气，在喷嘴1的喷口1a产生因流动方向(90°弯曲)变化和流路截面变化而产生的较强湍流的高流速区域和流动方向变化较小的低流速区域。在图9中示出了图8中用虚线包围的部分(喷嘴挡板部)的示意图。在图9中，将产生于喷嘴1的喷口1a的低流速区域表示为LA。

在该低流速区域LA中，比空气密度高的污垢成分由于其惯性而无法跟随急剧的流动方向变化，而且理论上流速在0附近，因此会积蓄、固化于喷嘴挡板部(喷嘴1的顶端部、挡板2的上平面部)。由此，间隔X实际的值、空气的流动会发生变化，而无法产生正确的空气信号(喷嘴背压Pn)，从而阀门开度的控制性恶化。在污垢的积蓄量大的情况下，喷嘴挡板部会堵塞，导致阀门开度的控制不良。

因为如此，为了防止喷嘴挡板部的污垢积蓄、堵塞，需要定期的维护(去除污垢)。在该情况下(参照图9)，将纸片等***喷嘴1与挡板2之间的间隙(间隔X)，来去除积存的污垢，但因为设置场所的关系，有时也无法容易地进行维护。

另外，为了防止喷嘴挡板部的污垢积蓄、堵塞，考虑定期的进行吹气，但会对喷嘴背压(空气信号)产生影响，因此并非优选。另外，如果污垢、堆积物固着，则无法通过吹气去除。另外，也考虑设置清扫机构，来进行污垢的积蓄防止、去除，但由于机构工作时会对空气的流动产生影响，因此喷嘴背压(空气信号)会发生变化。另外，从设置空间、构造上来看也难以采用。

另外，如专利文献2所示(参照图10)，考虑设为如下的构成：将挡板2收纳于密闭壳体4，将供给气压的气压管路5的供给口5a设置于密闭壳体4，并且以使其开口端6a靠近挡板2并相对的方式配置喷嘴6，将密闭壳体4内部的空气从该喷嘴6的开口端6a排出至密闭壳体4的外部。然而，即使设为像这样的构成，在供给口5a部分中，也会产生由于流路截面积急剧变化而引起的湍流和压力损失、流速变化。另外，在被导入喷嘴6的部分中，也会由于流路截面积急剧变化而产生同样的问题，因此污垢容易积蓄、固化的状况并未改变。

本发明是为了解决像这样的问题而完成的，其目的在于提供一种喷嘴挡板机构及阀门***，能够防止喷嘴挡板部的污垢积蓄、堵塞，而不用进行定期维护、吹气等。

[用于解决问题的技术手段]

为了达成像这样的目的，本发明的喷嘴挡板机构(100)具备：喷嘴(1)，其喷出被供给的空气；以及挡板(2)：其使摇动端(2a)靠近该喷嘴的喷口(1a)而配置，并且构成为将与喷嘴和挡板的间隙(X)对应的喷嘴背压(Pn)作为空气信号进行输出，该喷嘴挡板机构(100)的特征在于，挡板(2)在与喷嘴的喷口相对的位置上具备气流平滑部(21)，该气流平滑部(21)形成从喷嘴的喷口喷出的空气的顺畅的流动，气流平滑部具备：顶端部(21a)，其突出至喷嘴的喷口内部的流路中；扩径部(21b)，其从顶端部向挡板的与喷嘴的喷口相对的表面扩径；以及外缘部(21c)，其从扩径部的外端沿挡板的长度方向平行地延伸，至少顶端部与扩径部的一部分位于面对喷嘴的喷口的区域(S)的内侧。

在本发明中，挡板在与喷嘴的喷口相对的位置上具备气流平滑部，该气流平滑部具备顶端部、扩径部、以及外缘部，顶端部突出至喷嘴的喷口内部的流路中，扩径部从顶端部向与挡板的与喷嘴的喷口相对的表面扩径，外缘部从扩径部的外端沿挡板的长度方向平行地延伸。另外，在气流平滑部中，至少顶端部与扩径部的一部分位于面对喷嘴的喷口的区域的内侧。

在本发明中，通过在该挡板的与喷嘴的喷口相对的位置上设置的气流平滑部，能够形成从喷嘴的喷口喷出的空气的顺畅的流动。因此，喷嘴的喷口的流动方向变化和流路截面变化变缓，并抑制了高流速区域的湍流和低流速区域的产生，因此污垢不会再积蓄、固化于喷嘴挡板部。

此外，在本发明中，在气流平滑部中，可以是顶端部和扩径部(扩径部的全部)位于面对喷嘴的喷口的区域的内侧，也可以是顶端部、扩径部(扩径部的全部)、以及外缘部(外缘部的一部分或全部)位于面对喷嘴的喷口的区域的内侧。另外，也可以将气流平滑部设为与挡板不同的构件，并将该设为不同构件的气流平滑部以能够调整喷嘴的喷口与气流平滑部之间的间隙的方式安装于挡板等。

此外，在上述说明中，作为一例，由附上了括号的参照符号表示与发明的构成要素对应的附图上的构成要素。

[发明的效果]

如以上所说明的，根据本发明，通过在挡板的与喷嘴的喷口相对的位置上设置的气流平滑部，能够形成从喷嘴的喷口喷出的空气的顺畅的流动，从而喷嘴的喷口的流动方向变化和流路截面变化变缓，抑制高流速区域的湍流和低流速区域的产生，因此在流路急剧变化部分不会产生低流速区域，污垢不再继续、固化于喷嘴挡板部，从而能够防止喷嘴挡板部的污垢积蓄、堵塞，而不用进行定期维护、吹气等。

附图说明

图1A是从上方观察挡板的上平面部的堆积物所得的图。

图1B是从斜向观察挡板的上平面部的堆积物所得的图。

图2A是实施方式1的喷嘴挡板机构的主要部分的纵剖面图。

图2B是示出与实施方式1的喷嘴挡板机构中的喷嘴的喷口对面的区域与气流平滑部的关系的平面图。

图3A是实施方式2的喷嘴挡板机构的主要部分的纵剖面图。

图3B是示出与实施方式2的喷嘴挡板机构中的喷嘴的喷口对面的区域与气流平滑部的关系的平面图。

图4A是实施方式3的喷嘴挡板机构的主要部分的纵剖面图。

图4B是示出与实施方式3的喷嘴挡板机构中的喷嘴的喷口对面的区域与气流平滑部的关系的平面图。

图5A是实施方式4的喷嘴挡板机构的主要部分的纵剖面图。

图5B是示出与实施方式4的喷嘴挡板机构中的喷嘴的喷口对面的区域与气流平滑部的关系的平面图。

图6是实施方式5的喷嘴挡板机构的主要部分的纵剖面图。

图7是示出在阀门***中使用的喷嘴挡板机构的主要部分的图。

图8是喷嘴挡板机构的周边部分的纵剖面图。

图9是图8中用虚线包围的部分(喷嘴挡板部)的示意图。

图10是示出专利文献2所示的喷嘴挡板机构的主要部分的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。首先，在进入实施方式的说明之前，对本发明的着眼点进行说明。

〔着眼点〕

在以往的喷嘴挡板机构100(参照图8，图9)中，在喷嘴1的喷口1a会产生低流速区域LA，因此比空气密度高的污垢成分由于其惯性而无法跟随急剧的流动方向变化，而且理论上流速在0附近，因此会积蓄、固化于喷嘴挡板部(喷嘴1的顶端部、挡板2的上平面部)。

在该情况下，积蓄、固化于挡板2的上平面部的堆积物当堆积到一定程度，形状会趋于稳定，不会再进一步堆积。在堆积进行到该堆积物的形状稳定的情况下，发明者注意到会形成比最初开始使用更顺畅的流动。即，注意到低流速区域消失了。然后，用实验以及实际的产品，确认为堆积物堆积成圆锥状。

图1A示出从上方观察挡板2的上平面部的堆积物所得的图，图1B示出从斜向观察挡板2的上平面部的堆积物所得的图。像这样，挡板2的上平面部的堆积物最终堆积成圆锥状。

因为如此，发明者得到了如下见解：如果将挡板2的与喷嘴1的喷口1a相对的位置的形状设为与圆锥状的堆积物同样的形状，就能形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动，并使低流速区域消失。

以下所示的实施方式1～5是基于像这样的着眼点而完成的，为了区别以往的喷嘴挡板机构100，将实施方式1～5的喷嘴挡板机构100设为100A_1～100A_5，将以往的喷嘴挡板机构100设为100B。

〔实施方式1〕

在图2A中示出了实施方式1的喷嘴挡板机构100(100A_1)的主要部分的纵剖面图。在该喷嘴挡板机构100A_1中，挡板2在与喷嘴1的喷口1a相对的位置上形成有气流平滑部21(21_1)，该气流平滑部21(21_1)形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。

该气流平滑部21_1被设为与图1A、B所示的堆积物同样的形状(圆锥状)，并且具备：顶端部21a，其突出至喷嘴1的喷口1a内部的流路中；扩径部21b，其从顶端部21a向挡板2与喷嘴1的喷口1a相对的表面扩径；以及外缘部21c，其从扩径部21b的外端沿挡板2的长度方向平行地延伸。

在该气流平滑部21_1中，顶端部21a、扩径部21b、以及外缘部21c位于与喷嘴1的喷口1a对面的区域S的内侧。即，如图2B所示，顶端部21a位于与喷嘴1的喷口1a对面的区域S的中央部，扩径部21b以包围该顶端部21a的周围位于区域S内，外缘部21c以包围该扩径部21b的周围的方式位于区域S内。此外，在该例中，顶端部21a被设为圆形。

在该喷嘴挡板机构100A_1中，通过设置在挡板2的与喷嘴1的喷口1a相对的位置上的气流平滑部21_1，能够形成从喷嘴1的喷口1a的喷出的空气的顺畅的流动。因此，喷嘴1的喷口1a的流动方向变化和流路截面变化变缓，并抑制了高流速区域的湍流和低流速区域的产生，因此污垢不会再积蓄、固化于喷嘴挡板部。

由此，能够防止喷嘴挡板部的污垢积蓄、堵塞，而不用进行定期维护、吹气等。另外，不会对喷嘴挡板的基本功能产生影响，不需要吹气、清扫机构等新的构造、部件，通过加工形状的小变更就能完成，因此对成本的影响也最小。

〔实施方式2〕

在图3A中示出了实施方式2的喷嘴挡板机构100(100A_2)的主要部分的纵剖面图。在该喷嘴挡板机构100A_2中，喷嘴1的喷口1a随着靠向挡板2而扩径。另外，挡板2在与喷嘴1的喷口1a相对的位置上形成有气流平滑部21(21_2)，该气流平滑部21(21_2)形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。此外，在图3A中，1a1表示喷口1a的内缘，1a2表示喷口1a的外缘。

该气流平滑部21_2被设为与图1A、B所示的堆积物同样的形状(圆锥状)，并且具备：顶端部21a，其突出至喷嘴1的喷口1a内部的流路中；扩径部21b，其从顶端部21a向挡板2与喷嘴1的喷口1a相对的表面扩径；以及外缘部21c，其从扩径部21b的外端沿挡板2的长度方向平行地延伸。

在该气流平滑部21_2中，顶端部21a、扩径部21b、以及外缘部21c位于与喷嘴1的喷口1a对面的区域S的内侧。即，如图3B所示，顶端部21a位于面对喷嘴1的喷口1a的区域S的中央部，扩径部21b以包围该顶端部21a的周围的方式位于区域S内，外缘部21c以包围该扩径部21b的周围的方式位于区域S内。此外，在该例中，顶端部21a被设为尖的形状。

在该喷嘴挡板机构100A_2中，也与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1同样地，通过设置在挡板2的与喷嘴1的喷口1a相对的位置上的气流平滑部21_2，能够形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。在该情况下，由于喷嘴1的喷口1a随着靠向挡板2而扩径，因此能够形成更顺畅的空气的流动。因此，喷嘴1的喷口1a的流动方向变化和流路截面变化变缓，并抑制了高流速区域的湍流和低流速区域的产生，因此污垢不再积蓄、固化于喷嘴挡板部，从而能够得到与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1同样的效果。

〔实施方式3〕

在图4A中示出了实施方式3的喷嘴挡板机构100(100A_3)的主要部分的纵剖面图。在该喷嘴挡板机构100A_3中，喷嘴1的喷口1a随着靠向挡板2而扩径，并且喷口1a的内缘1a1与外缘1a2以R形状相连。另外，挡板2在与喷嘴1的喷口1a相对的位置上形成有气流平滑部21(21_3)，该气流平滑部21(21_3)形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。

该气流平滑部21_3具备：顶端部21a，其突出至喷嘴1的喷口1a内部的流路中；扩径部21b，其从顶端部21a向挡板2与喷嘴1的喷口1a相对的表面扩径；外缘部21c，其从扩径部21b的外端沿挡板2的长度方向平行地延伸，顶端部21a与外缘部21c被设为以任意的曲面相连的放样形状。

在该气流平滑部21_3中，顶端部21a与扩径部21b位于与喷嘴1的喷口1a对面的区域S的内侧。即，如图4B所示，顶端部21a位于面对喷嘴1的喷口1a的区域S的中央部，扩径部21b以包围该顶端部21a的周围的方式位于区域S内。此外，在该例中，顶端部21a被设为圆形。另外，包围扩径部21b的周围的外缘部21c不位于区域S内。

在该喷嘴挡板机构100A_3中，也与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1同样地，通过设置在挡板2的与喷嘴1的喷口1a相对的位置上的气流平滑部21_3，能够形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。在该情况下，由于喷嘴1的喷口1a随着靠向挡板2而扩径，并且喷口1a的内缘1a1与外缘1a2以R形状相连，因此能形成更顺畅的空气的流动。因此，喷嘴1的喷口1a的流动方向变化和流路截面变化变缓，并抑制了高流速区域的湍流和低流速区域的产生，因此污垢不再积蓄、固化于喷嘴挡板部，从而能够得到与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1同样的效果。

〔实施方式4〕

在图5A中示出了实施方式4的喷嘴挡板机构100(100A_4)的主要部分的纵剖面图。在该喷嘴挡板机构100A_4中，喷嘴1的喷口1a随着靠向挡板2而扩径，并且喷口1a的内缘1a1与外缘1a2以喇叭口形状相连。另外，挡板2在与喷嘴1的喷口1a相对的位置上形成有气流平滑部21(21_4)，该气流平滑部21(21_4)形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。

该气流平滑部21_4具备：顶端部21a，其突出至喷嘴1的喷口1a内部的流路中；扩径部21b，其从顶端部21a向挡板2与喷嘴1的喷口1a相对的表6面扩径；外缘部21c，其从扩径部21b的外端沿挡板2的长度方向平行地延伸，顶端部21a与外缘部21c被设为以曲面相连的放样形状。

在该气流平滑部21_4中，顶端部21a、扩径部21b、以及外缘部21c位于与喷嘴1的喷口1a对面的区域S的内侧。即，如图5B所示，顶端部21a位于面对喷嘴1的喷口1a的区域S的中央部，扩径部21b以包围该顶端部21a的周围的方式位于区域S内，外缘部21c以包围该扩径部21b的周围的方式位于区域S内。此外，在该例中，顶端部21a被设为圆形。

在该喷嘴挡板机构100A_4中，也与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1同样地，通过设置在挡板2的与喷嘴1的喷口1a相对的位置上的气流平滑部21_4，能够形成从喷嘴1的喷口1a喷出的空气的顺畅的流动。在该情况下，由于喷嘴1的喷口1a随着靠向挡板2而扩径，并且喷口1a的内缘1a1与外缘1a2以喇叭口形状相连，因此能形成更顺畅的空气的流动。因此，喷嘴1的喷口1a的流动方向变化和流路截面变化变缓，并抑制了高流速区域的湍流和低流速区域的产生，因此污垢不再积蓄、固化于喷嘴挡板部，从而能够得到与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1同样的效果。

〔实施方式5〕

在图6中示出实施方式5的喷嘴挡板机构100(100A_5)的主要部分的纵剖面图。在该喷嘴挡板机构100A_5中，气流平滑部21(21_5)被设为与挡板2不同的构件，并将该被设为不同构件的气流平滑部21_5以能够调整喷嘴1的喷口1a与气流平滑部21_5之间的间隙的方式安装于挡板2。

具体来说，在气流平滑部21_5的下部设置胴部21d作为气流平滑构件21'，并将该气流平滑构件21'的胴部21d在喷嘴1的轴线方向进退自如地螺纹嵌合于挡板2。其他的构成与实施方式1的喷嘴挡板机构100A_1相同。

此外，在上述实施方式中，在气流平滑部21中，可以是顶端部21a与扩径部21b的一部分位于面对喷嘴1的喷口1a的区域S的内侧，也可以是顶端部21a、扩径部21b(扩径部21b的全部)、以及外缘部21c的一部分位于面对喷嘴1的喷口1a的区域S的内侧。

另外，在上述实施方式中，以被组装在阀门***的喷嘴挡板机构为例进行了说明，但并非限定于阀门***，能够在整个空气控制装置(压力流量控制)中使用。

〔实施方式的扩展〕

以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。能够在本发明的技术构思范围内对本发明的构成、详细进行本领域技术人员能够理解的各种变更。

符号说明

1…喷嘴、1a…喷口、2…挡板、2a…摇动端、21(21_1～21_5)…气流平滑部、21a…顶端部、21b…扩径部、21c…外缘部、21'…气流平滑构件、X…间隙、Pn…喷嘴背压、S…領域、100(100A_1～100A_5)…喷嘴挡板机构、200…阀门***。