CN110557960A - 闸阀 - Google Patents
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Abstract
本发明的闸阀具备:阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种适于在使用阀体(阀片)开闭流道的操作基础上使阀体进行滑动操作的钟摆式或直线运动式等的闸阀。特别是,本发明涉及一种如下的闸阀:该闸阀用于在真空装置等中将连接具有不同压力的两个空间的流道及连接进行不同工序的两个空间的流道阻断(关闭),并且开放该阻断状态(将两个空间相连)。
本申请基于2018年4月2日在日本申请的专利申请2018-071148号要求优先权,并且在此援引其内容。
背景技术
在真空装置等中设置有闸阀,该闸阀用于将腔室与管道之间、管道与管道之间、或者管道与泵等之间等不同真空度的两个空间之间阻断,并且将被阻断的两个空间相连。作为这种闸阀,已知有各种形式的阀。
例如,已知有如下的结构:通过使阀片滑动而将阀片插入到流道的阀开闭位置,并且使该阀片工作以阻断流道(闭阀操作),或者使上述阀片工作以连接流道(开阀操作),进而通过使阀片滑动而使阀片从流道退避至阀箱内的退避位置。作为具有这种结构的阀,已知有钟摆式、直线运动式或门式等。
钟摆式闸阀具有如下的结构:即,在该钟摆式闸阀中配置有:阀箱,形成有构造流道的第一开口部及第二开口部且具有中空部;支撑体,在中空部中固定设置在旋转轴上,并且在平行于与旋转轴垂直的表面的方向上扩展;以及固定设置在该支撑体上的阀体(在密封环板设置于开口部的结构的情况下为阀片)。该闸阀通过使上述旋转轴旋转而使上述阀体转动,并且使上述阀体插入到开口部(流道)的阀开闭位置,或者使上述阀体退避至未形成开口部的退避位置。
作为现有的上述钟摆式闸阀,已知有如下的结构:即,在外壳的中空部内设置有:能够在旋转轴上转动的阀片;配置在外壳的开口部的可滑动密封环板;以及用于使上述密封环板在与外壳一体形成的凸缘上滑动的致动器。该闸阀通过使上述密封环板抵接并推压到上述阀片而关闭流道,或者通过使上述密封环板远离上述阀片而开放流道(例如参照专利文献1)。
该钟摆式闸阀的致动器具有沿密封环板的滑动方向按直列方式配置有螺栓、环状室(缸体)、活塞和弹簧的结构。因此,在关闭流道时,弹簧中产生的恢复力经由活塞、缸体及螺栓传递到密封环板。
作为这种钟摆式闸阀,公开有气密阻断流道且耐磨性优异、容易维护的阀(例如参照专利文献2)。在该闸阀中,外侧阀体部通过臂连接到驱动装置,并且外侧阀体部沿开口轴纵向移动。因此,伴随闸阀的面积大型化,借助动力传递装置促使臂进行纵向移动的启动装置需要较大的驱动力。
另外,在将专利文献2所公开的结构应用到大型闸阀的情况下,除增加应压迫的O型圈的体积以外,向远处与旋转轴隔开的位置上配置有O型圈。因此,针对必要的力矩荷载,必须将旋转轴设计成刚体,这会成为闸阀的重量增加的一个原因。
因此,专利文献2所公开的结构虽然对小型闸阀有效,但不适合大型闸阀。
在上述闸阀中,例如已知有为了驱动阀体,如专利文献1及专利文献2那样使用压缩空气,或者如专利文献3所记载的那样使用电动致动器。
另外,虽然是阀类型不同的技术,但要求如下的安全性高的阀:该阀如专利文献4所记载那样的常闭(normally closed)阀,即在驱动电力供给或压缩空气供给等消失时,能够自动关闭流道,从而处于阀闭位置。
该常闭是指在进行阀阻断操作时不供给用于驱动阀体等的驱动电力或者没有压缩空气(压空)作用的状态等下,当阀处于打开状态时自动成为关闭状态,并且当阀处于关闭状态时维持流道关闭状态。
专利文献1:日本专利第3655715号公报
专利文献2:日本专利公开2013-32840号公报
专利文献3:日本专利公开2014-027706号公报
专利文献4:日本专利公开2013-190028号公报
然而,在专利文献1及专利文献2所记载的滑动阀中,未实施这种常闭化。
另外,在专利文献1所记载的进行压空驱动的闸阀中,可以考虑使用弹簧部件来设为常闭化结构。在该情况下,由于设为常闭化的弹簧部件的作用力,在停止操作等时,驱动部或阀体等的可动部本身有可能与其他部件抵接。近年来,要求闸阀的开闭操作的迅速化以及由闸阀关闭的面积的大型化。伴随此,作为颗粒发生原因的冲击发生的防止不够充分这一问题日益突显。为了解决该问题,也想到设置减振器等机械机构。
然而,在设置闸阀的装置及制造生产线等中,根据各个装置及生产线来设定闸阀的设置姿势。因此,通常在制造闸阀时无法确定设置姿势。因此,在设计闸阀时事先与所有设置姿势相应地设置减振器是不现实的。其理由是闸阀根据其设置姿势改变在开闭操作时的操作方向。这是因为根据操作方向的改变,随开闭操作产生的冲击量有变动。然而,为了吸收该冲击而利用机械机构来应对,这是因为针对有可能的闸阀的设置姿势,只存在根据能够想到的冲击材准备多种减振器等的不切实际的方法。
另外,在专利文献1及专利文献2所记载的滑动阀采用的是使用压空的驱动控制方式。然而,要求改变该方式而采用使用电动马达的驱动控制方式。此外,如专利文献2所记载,在使用弹簧部件设为能够进行常闭的结构的情况下,导致电动马达驱动所需的电力增加。然而,产生想要降低驱动电力的要求。
同时,为了能够进行大面积的阻断操作,闸阀本身大型化,因此为了驱动重量增加的阀体等的可动部,需要增加驱动部的输出。同时,由于包含驱动部,表现出各个部件的体积也变大的倾向。然而,由于在电动马达驱动所需的电力增加,因此具有降低该电力并且实现构造闸阀的各个部件的空间节省化及小型化的要求。
此外,在专利文献3所记载的技术中使用二次电源进行驱动,但对这种驱动方式来说,如果比较阀门使用期限和可维持二次电源可靠性的期限,则二次电源及电动致动器有可能导致大型化、重量化及成本增高。因此,产生想要实现如下结构的要求:该结构不使用二次电源,用机械方式提高可靠性,并且能够利用单个阀门进行常闭。
发明内容
本发明是鉴于这种现有的实际情况而提出的,其目的是提供一种具有常闭结构的闸阀,该闸阀能够防止因冲击发生导致的颗粒发生,降低驱动电力,实现部件的省空间化,并且进行可靠性高的阻断操作,实现可动阀部的轻量化。
本发明的第一方式的闸阀具备:
阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;
中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;
旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和
旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器。
所述中立阀体具有连接于所述位置切换部的中立阀部和以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接的可动阀部。
所述可动阀部具有:第一可动阀部,设置于所述可动阀部的外周且设置有紧贴于所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的密封部,并且以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接;和第二可动阀部,相对于所述第一可动阀部能够沿所述流道方向滑动。
所述闸阀具备内置于所述阀箱中的多个第一施力部、配设在所述第一可动阀部与所述第二可动阀部之间的第二施力部以及第三施力部。
所述第三施力部使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接,并且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力。
多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能。
所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动。
所述闸阀具有非压缩性流体驱动装置,所述非压缩性流体驱动装置利用非压缩性流体来驱动多个所述第一施力部。
所述旋转装置在断电时使所述中立阀体处于所述阀关闭位置,并且能够依次进行所述旋转轴的旋转操作和所述第一施力部的关闭操作。
由此,本发明解决了上述问题。
本发明的第二方式的闸阀具备:
阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;
中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;
旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和
旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器。
所述中立阀体具有连接于所述位置切换部的中立阀部和以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接的可动阀部。
所述可动阀部具有:第一可动阀部,设置于所述可动阀部的外周且设置有紧贴于所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的密封部,并且以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接;和第二可动阀部,相对于所述第一可动阀部能够沿所述流道方向滑动。
所述闸阀具备内置于所述阀箱中的多个第一施力部、配设在所述第一可动阀部与所述第二可动阀部之间的第二施力部。
多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能;以及使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力的功能。
所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动。
所述闸阀具有非压缩性流体驱动装置,所述非压缩性流体驱动装置利用非压缩性流体来驱动多个所述第一施力部。
所述旋转装置在断电时使所述中立阀体处于所述阀关闭位置,并且能够依次进行所述旋转轴的旋转操作和所述第一施力部的关闭操作。
由此,本发明解决了上述问题。
另外,所述旋转装置可具有:断电施力装置,在断电时通过作用力使所述中立阀体处于所述阀关闭位置;和旋转切换装置,用于切换由所述电动致动器及所述断电施力装置引起的所述旋转轴的旋转。
另外,所述旋转装置可具有复位装置,所述复位装置在断电恢复时使所述断电施力装置处于复位状态。
另外,在所述旋转轴上可设置有对所述中立阀体的配重。
本发明的第一方式的闸阀具备:
阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;
中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;
旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和
旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器。
所述中立阀体具有连接于所述位置切换部的中立阀部和以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接的可动阀部。
所述可动阀部具有:第一可动阀部,设置于所述可动阀部的外周且设置有紧贴于所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的密封部,并且以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接;和第二可动阀部,相对于所述第一可动阀部能够沿所述流道方向滑动。
所述闸阀具备内置于所述阀箱中的多个第一施力部、配设在所述第一可动阀部与所述第二可动阀部之间的第二施力部以及第三施力部。
所述第三施力部使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接,并且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力。
多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能。
所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动。
所述闸阀具有非压缩性流体驱动装置,所述非压缩性流体驱动装置利用非压缩性流体来驱动多个所述第一施力部。
所述旋转装置在断电时使所述中立阀体处于所述阀关闭位置。所述旋转装置能够依次进行所述旋转轴的旋转操作和所述第一施力部的关闭操作。
由此,在平常的通电时(供给驱动电力时),旋转装置的电动致动器驱动中立阀体旋转。同时,在不平常的断电时(阻断驱动电力的供给时),旋转装置能够驱动中立阀体旋转。由此,能够构造可常闭闸阀。
同时,所述第三施力部使所述第一可动阀部以能够改变流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接,并且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力。多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动装置驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能。所述第二施力部内置于可动阀部,以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动。
本发明的第二方式的闸阀具备:
阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;
中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;
旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和
旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器。
所述中立阀体具有连接于所述位置切换部的中立阀部和以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接的可动阀部。
所述可动阀部具有:第一可动阀部,设置于所述可动阀部的外周且设置有紧贴于所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的密封部,并且以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接;和第二可动阀部,相对于所述第一可动阀部能够沿所述流道方向滑动。
所述闸阀具备内置于所述阀箱中的多个第一施力部和配设在所述第一可动阀部与所述第二可动阀部之间的第二施力部。
多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能;以及使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力的功能。
所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动。
所述闸阀具有非压缩性流体驱动装置,所述非压缩性流体驱动装置利用非压缩性流体来驱动多个所述第一施力部。
所述旋转装置在断电时使所述中立阀体处于所述阀关闭位置。所述旋转装置能够依次进行所述旋转轴的旋转操作和所述第一施力部的关闭操作。
由此,在平常的供电时,旋转装置的电动致动器驱动中立阀体旋转。同时,在断电时旋转装置能够驱动中立阀体旋转。由此,构造可常闭闸阀。同时,多个第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能。所述第二施力部具有使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部及所述第二可动阀部施力的功能。所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动。
所述旋转装置具有:断电施力装置,在断电时通过作用力使所述中立阀体处于所述阀关闭位置;和旋转切换装置,用于切换由所述电动致动器及所述断电施力装置产生的所述旋转轴的旋转。
由此,在平常的供电时,当电动致动器驱动中立阀体旋转时,电动致动器无需抵抗断电施力装置的作用力而进行驱动。因此,电动致动器只需较小的输出即可。因此,闸阀能够实现小型化、空间节省化及常闭化。
所述旋转装置具有复位装置,所述复位装置在断电恢复时使所述断电施力装置处于复位状态。
由此,成为只需在断电恢复时(从断电状态恢复到通电的状态时)启动复位装置即能成为常闭化并维持安全性的闸阀。
在所述旋转轴上设置有对所述中立阀体的配重。由此,在旋转装置中,能够减小电动致动器及断电施力装置的输出。因此,闸阀能够实现小型化、空间节省化及常闭化。
在本发明的第一方式的闸阀中,多个所述第一施力部可分别在所述阀箱中配设于对所述第一可动阀部发挥作用的位置上且沿所述第一可动阀部设置。
在本发明的第一方式的闸阀中,多个所述第一施力部可以对所述第一可动阀部施加拉力。
在本发明的第一方式的闸阀中,多个所述第一施力部可以对所述第一可动阀部施加压缩力。
在本发明的第一方式的闸阀中,所述第三施力部可以是板簧或螺旋弹簧。
对于本发明的第一方式的闸阀来说,配置在阀箱的中空部内的可动阀部由第一可动阀部和第二可动阀部构造。闸阀具有如下的阀体结构,该阀体结构具备:第一可动阀部;以能够沿轴向滑动密封的状态嵌合到该第一可动阀部的第二可动阀部;和通过第二施力部保持第一可动阀部的中立阀体。
另外,本发明的第一方式的闸阀具备第三施力部,该第三施力部使第一可动阀部以能够改变流道方向上的位置的方式与中立阀部连接,并且朝向所述流道方向上的中央位置对第一可动阀部施力。
此外,本发明的第一方式的闸阀具有第一施力部,该第一施力部设置于阀箱的内部,并且向朝向阀箱内表面的密封面的方向推压第一可动阀部,该第一施力部构造由非压缩性流体驱动装置驱动且能伸缩的升降机构。
根据该结构,能够得到阀体由第一可动阀部及第二可动阀部这两个阀部和第二施力部及第三施力部这两个施力部构造且另一个施力部即第一施力部内置于阀箱中的结构,因此能够与第一施力部的重量相应地实现阀体结构的轻量化。
对于本发明的第一方式的闸阀来说,在从开阀状态改为闭阀状态时第一施力部发挥功能,相反在从闭阀状态改为开阀状态时第三施力部发挥功能。
另外,能够通过由非压缩性流体驱动装置驱动的第一施力部来实现常闭操作。
此外,根据本发明的第二方式的闸阀,能实现第一施力部还兼具第三施力部的功能的结构。由此,能够进一步实现阀体结构的轻量化,因此更优选。
在此,作为非压缩性流体驱动装置,例如可采用能够由油压驱动的装置。
对于现有的闸阀来说,气缸包含在阀体结构中,需要用于对气缸导入压空的供给路,因此阀体结构复杂。与此相对地,本发明的上述方式的第一施力部配置在阀箱的内部,未包含在阀体结构中,并且能够由非压缩性流体驱动装置驱动,因此简化了阀体结构。
另外,对于本发明的上述方式的闸阀来说,通过采用在阀箱内部配置有第一施力部的结构,能够利用阀箱承受应由闸阀压迫的O型圈的反力,因此能够在不考虑O型圈的反力的情况下设计旋转轴及中立阀部的刚体。这带来阀体结构的轻量化。
现有的闸阀使用背压抵消率为75%左右的气缸。与此相对地,本发明的方式通过采用第一施力部得到100%的背压抵消率,该第一施力部构造向朝向密封面的方向推压第一可动阀部的升降机构。
因此,本发明的上述方式的闸阀可提供如下的闸阀:该闸阀能够进行可靠性高的阻断操作,并且谋求可动阀部的轻量化的同时实现100%的背压抵消率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的闸阀结构的与流道正交的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图3是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图4是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图5是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图6是表示图1中的C施力部的主要部分的放大剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图7是表示本发明的实施方式的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图8是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图9是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图10是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图11是表示图1中的C施力部的主要部分的放大剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图12是表示本发明的实施方式的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在背压位置上的情况的图。
图13是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在背压位置上的情况的图。
图14是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在背压位置上的情况的图。
图15是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示阀体配置在背压位置上的情况的图。
图16是表示在本发明的实施方式的变形例中使用的球塞机构的图。
图17是表示本发明的实施方式的变形例中的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图18是表示本发明的实施方式的变形例中的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图19是表示本发明的实施方式的变形例中的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在背压位置上的情况的图。
图20是表示现有的闸阀结构的横剖视图。
图21是表示现有的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置上的情况的图。
图22是表示现有的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置上的情况的图。
图23是用于说明本发明的实施方式的闸阀中的油压驱动装置及第一施力部的示意性结构图。
图24是用于说明本发明的实施方式的闸阀中的第一施力部的配置的立体图。
图25是用于说明本发明的实施方式的闸阀中的第一施力部的配置的立体图。
图26是表示本发明的实施方式的闸阀中的油压驱动装置的油压发生部的剖视图。
图27是表示本发明的实施方式的闸阀中的油压驱动装置的油压发生部的剖视图。
图28是表示本发明的实施方式的闸阀中的油压驱动装置的油压发生部的剖视图
图29是用于说明本发明的实施方式的闸阀中的旋转装置的俯视图。
图30是用于说明本发明的实施方式的闸阀中的旋转装置的主视图。
图31是用于说明本发明的实施方式的闸阀中的旋转装置的旋转轴方向的剖视图。
图32是表示本发明的实施方式的闸阀中的旋转装置的说明图。
图33是表示本发明的实施方式的闸阀中的旋转装置的说明图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的闸阀的实施方式进行说明。
另外,在以下说明中使用的各图中,为了将各结构要素设为图中能够识别的程度的大小,将各结构要素的尺寸及比例适当地设为与实际尺寸及比例不同。
本发明的技术范围并不限定于以下描述的实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种改变。
在本实施方式中,A可动阀部对应本发明的第一可动阀部,B可动阀部对应本发明的第二可动阀部。另外,A施力部对应本发明的第一施力部,B施力部对应本发明的第二施力部,C施力部对应本发明的第三施力部。
<实施方式>
图1是表示本实施方式的闸阀结构的与流道正交的俯视图。
图2是表示本实施方式的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。图2相当于图1中的线段B-O-C。图3~图6是与图2同样表示阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况的图。
图3是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示位于内置于阀箱的A施力部附近的部件结构的图。
图4是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示位于配设在A可动阀部与B可动阀部之间的B施力部附近的部件结构的图。
图5是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示不存在A施力部和B施力部的位置上的A可动阀部和B可动阀部的图。
图6是表示图1中的C施力部的主要部分的放大剖视图,是在图2中沿纸面纵深方向观察C施力部的图。
图7是表示本实施方式的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。图7相当于图1中的线段B-O-C。图8~图11是与图7同样表示阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况的图。
图8是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示位于内置于阀箱的A施力部附近的部件结构的图。
图9是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示位于配设在A可动阀部与B可动阀部之间的B施力部附近的部件结构的图。
图10是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示不存在A施力部和B施力部的位置上的A可动阀部和B可动阀部的图。
图11是表示图1中的C施力部的主要部分的放大剖视图,是在图7中沿纸面纵深方向观察C施力部的图。
图12是表示本实施方式的闸阀结构的沿流道的剖视图,是表示阀体配置在背压位置上的情况的图。图12相当于图1中的线段B-O-C。图13~图15是与图12同样表示阀体配置在背压位置上的情况的图。
图13是表示图1中的沿线段A-O的部分的沿流道的放大剖视图,是表示位于内置于阀箱的A施力部附近的部件结构的图。
图14是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示位于配设在A可动阀部与B可动阀部之间的B施力部附近的部件结构的图。
图15是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的沿流道的放大剖视图,是表示不存在A施力部和B施力部的位置上的A可动阀部和B可动阀部的图。
图23是用于说明图2中的油压驱动装置及A施力部的示意性结构图。
图24是用于说明图2中的A施力部的配置的立体图。
图25是用于说明图2中的A施力部的配置的立体图。
图26~图28是表示图2中的油压驱动装置的油压发生部的剖视图。
图29是用于说明本实施方式中的旋转装置及油压驱动装置的一部分的俯视图。
图30是用于本实施方式中的旋转装置及油压驱动装置的一部分的主视图。
图31是用于本实施方式中的旋转装置及油压驱动装置的一部分的旋转轴方向的剖视图。
图32是用于说明本实施方式中的旋转装置的其他例的主视图。
图33是用于说明本实施方式中的旋转装置的其他例的主视图。
[钟摆式闸阀]
如图1~图15所示,本发明的实施方式的闸阀100为钟摆式滑动阀。
闸阀100具备:阀箱10,具有中空部11和隔着中空部11彼此相对设置且成为连通的流道的第一开口部12a及第二开口部12b;和中立阀体5,配置在阀箱10的中空部11内且能够关闭第一开口部12a。
从第一开口部12a朝向第二开口部12b设定有流道H。此外,在以下说明中,将沿该流道H的方向称为流道方向H。
闸阀100起到位置切换部的作用,其在将中立阀体5相对于第一开口部12a设为关闭状态(图7)的阀关闭位置与使中立阀体5从第一开口部12a退避而设为开放状态(图2)的阀开放位置之间进行操作。另外,闸阀100具有旋转轴20,该旋转轴20具有沿流道方向H延伸的轴线。
中立阀体5由中立阀部30及可动阀部40构造,其中,该中立阀部30与所述位置切换部(中立阀体5)连接,该可动阀部40以能够改变流道方向H的位置的方式与中立阀部30连接。
可动阀部40具备A可动阀部60(可动阀框部)和B可动阀部50(可动阀片部)。在A可动阀部60(可动阀框部)设置有第一密封部61,该第一密封部61设置于A可动阀部的外周且与位于第一开口部12a周围的阀箱10的内表面紧贴。B可动阀部50(可动阀片部)相对于A可动阀部60(可动阀框部)能够沿流道方向H滑动。
在阀箱10中内置有多个A施力部70(活塞)。配置在阀箱10内部的A施力部70构造沿朝向密封面的方向推压A可动阀部60的可伸缩升降机构。A施力部70与油压驱动装置(非压缩性流体驱动装置)700连接且通过油压驱动。
由此,A施力部70具有如下的功能:即,该A施力部70能够在流道方向H上朝向第一开口部12a对A可动阀部60施力以使第一密封部61紧贴到位于第一开口部12a周围的阀箱10的内表面。
另外,本发明的实施方式的闸阀具备C施力部,该C施力部将A可动阀部能够改变流道方向上的位置的方式连接到中立阀部,并且朝向所述流道方向上的中央位置对A可动阀部施力。
此外,本发明的实施方式的闸阀在阀箱内部具有构造可伸缩升降机构的A施力部,该A施力部向朝向阀箱内表面10A的密封面的方向推压A可动阀部。
根据该结构,可得到由A可动阀部和B可动阀部这两个可动阀部及一个B施力部构造阀体且另一个A施力部内置于阀箱的结构,因此与A施力部的重量相应地谋求阀体结构的轻量化。对于本发明的实施方式的闸阀来说,当将开阀状态(图2)改为闭阀状态(图7)时A施力部发挥作用,相反当将闭阀状态(图7)改为开阀状态(图2)时C施力部发挥作用。
在A可动阀部60(可动阀框部)与B可动阀部50(可动阀片部)之间配设有B施力部(弹簧)(内置于可动阀部)。B施力部以能够调整A可动阀部60(可动阀框部)和B可动阀部(可动阀片部)的在流道方向H上的厚度尺寸的方式驱动。
在旋转轴20沿以附图标记R1表示的方向(与流道H的方向交叉的方向)旋转的情况下,通过连接部件(未图示)固定于旋转轴20的中立阀部30也伴随该旋转沿方向R1转动。另外,由于可动阀部40只能沿厚度方向滑动地连接于中立阀部30,因此可动阀部40与中立阀部30一体旋转。
通过如此使中立阀部30旋转,可动阀部40以摆动运动从位于未设置流道H的中空部11的退避位置移动至作为与第一开口部12a对应的位置的流道H的阀闭位置。
并且,内置于阀箱10中的A施力部70由配置在阀箱10内部且能够通过由油压驱动装置700供给的油压(加压非压缩性流体)驱动的油压驱动部(固定部)71和能够通过该油压驱动部(固定部)71从固定部71向朝向A可动阀部60的方向伸缩的可动部72构造。另外,A施力部70具有朝向缩退方向对可动部72施力的弹簧73。
另外,在可动部72周围的可动部72前端侧位置上设置有环状的密封部件(O型圈)75。在以通过密封部件75将配置有A可动阀部60侧的真空侧(真空空间)与油压驱动部(固定部)71侧隔离的方式密封可动部72的状态下,可动部72伸缩自如。
由此,A施力部70具有如下的功能:即,利用油压使A施力部70的前端部与A可动阀部60抵接,从而使A可动阀部60朝向第一开口部12a移动。
A施力部70利用使A可动阀部60朝向第一开口部12a移动的功能,使A可动阀部60与阀箱10的内表面抵接,并且将A可动阀部60推压到所述阀箱10的内表面,从而关闭流道H(闭阀操作)。
反之,C施力部90利用使A可动阀部60能够远离第一开口部12a的功能,在从阀箱10的内表面拉开A可动阀部60之后使A可动阀部60退避,从而开放所述流道H(解除操作)。
通过使A可动阀部60与阀箱10的内表面抵接的A施力部70的机械抵接操作和从阀箱10的内表面拉开A可动阀部60的C施力部90的机械分离操作,能够进行闭阀操作和解除操作。
如果在该解除操作之后,使旋转轴20沿以附图标记R2表示的方向旋转(退避操作),则中立阀部30及可动阀部40(即,A可动阀部60和B可动阀部50)也伴随该旋转沿方向R2转动。
此外,以能够调整A可动阀部60和B可动阀部50的在流道方向H上的厚度尺寸的方式驱动的B施力部配设在所述A可动阀部与所述B可动阀部之间。即,B施力部内置于可动阀部。由于存在该B施力部,A可动阀部和所述B可动阀部在一系列操作(闭阀操作、解除操作、退避操作)中联动。
通过该解除操作和退避操作,可动阀部40进行从上述阀开闭位置退避到上述退避位置而成为阀开状态的阀开操作。
如此,本发明的实施方式的闸阀可得到如下的结构:即,由A可动阀部60及B可动阀部50这两个阀部和B施力部80及C施力部90这两个施力部来构造阀体,另一个A施力部内置于阀箱中。即在本发明的实施方式中,与另一个A施力部内置于阀箱的情况相应地能够实现阀体的轻量化。
因此,根据本发明的实施方式,可提供如下的闸阀:该闸阀能够进行可靠性高的阻断操作,并且谋求可动阀部的轻量化的同时能够实现100%的背压抵消率。
[阀箱10]
阀箱10由具有中空部11的框架构造。在框架的图示的上表面上设置有第一开口部12a,在框架的图示的下表面上设置有第二开口部12b。
闸阀100插入到第一开口部12a露出的空间(第一空间)与第二开口部12b露出的空间(第二空间)之间。闸阀100用于阻断(关闭)连接第一开口部12a和第二开口部12b的流道H即连接第一空间和第二空间的流道H,并开放该阻断状态(连接第一空间和第二空间)。
在阀箱10的中空部11中设置有旋转轴20、中立阀部30、构造可动阀部40的A可动阀部60(滑动阀片)和B可动阀部50(对面板)这两个阀部、以及B施力部80(保持弹簧)和C施力部90(辅助弹簧)这两个施力部。在构造阀箱10的框架的内部设置有A施力部(升降机构)。
[旋转轴20]
旋转轴20设置为以与流道H几乎平行的状态延伸且贯通阀箱10并能旋转。旋转轴20能够通过未图示的驱动装置来旋转。
在旋转轴20上固定有连接部件(未图示)。该连接部件例如为大致平板状的部件,通过螺栓等固定到旋转轴20的一端。
[中立阀部30]
中立阀部30配置为沿与旋转轴20的轴线正交的方向延伸,并且包含在与该方向平行的面内。中立阀部30通过连接部件(未图示)固定在旋转轴20上或者未通过连接部件(未图示)直接固定在旋转轴20上。
如图1所示,中立阀部30具有与可动阀部40重叠的圆形部30a和伴随旋转轴20的旋转使圆形部30a旋转的旋转部30b。旋转部30b位于旋转轴20与圆形部30a之间,并且形成为两个杆从旋转轴20朝向圆形部30a延伸的臂形状。由此,圆形部30a有时被称作臂部。
这些旋转轴20及中立阀部30设置为虽然相对于阀箱10转动但在流道H方向上不会有位置变动。
旋转轴20能够选择性地连接到中立阀部30的沿流道方向H的上侧和下侧中的任一侧。或者,旋转轴20能够安装在中立阀体5整体即中立阀体5的两面上。
在本实施方式中,对如下的情况进行说明:即,当闸阀的闭阀时,基于中立阀体5以可动阀部40堵塞第一开口部12a的方式移动的闸阀的配置,进行闸阀的开闭操作。
[可动阀部40、B可动阀部50(可动阀片部:对面板)、A可动阀部60(可动阀框部:滑动阀片)]
可动阀部40为大致圆板状,具有形成为与圆形部30a大致同心圆状的B可动阀部50和以包围该B可动阀部50的周围的方式配置的大致圆环状的A可动阀部60。A可动阀部60以能够沿流道H方向滑动的方式连接在中立阀部30。另外,B可动阀部50能够滑动地嵌合于A可动阀部60。
B可动阀部50和A可动阀部60能够通过B施力部80(保持弹簧)沿以附图标记B1、B2表示的方向(往复方向)滑动的同时移动。在此,用附图标记B1、B2表示的方向为与B可动阀部50及A可动阀部60的表面垂直的方向,并且为与旋转轴20的轴向平行的流道H方向。
另外,在B可动阀部50的外周附近的整个区域中形成有内周曲柄部50c。另外,在A可动阀部60的内周附近的整个区域中形成有外周曲柄部60c。
在本实施方式中,外周曲柄部60c具有与流道H方向平行的滑动面60b。内周曲柄部50c具有与流道H方向平行的滑动面50b。外周曲柄部60c和内周曲柄部50c以滑动面50b、60b彼此能够滑动的方式嵌合。为了能够进行该滑动,由O型圈等形成的第三密封部52(滑动密封垫)配设在外周曲柄部60c与内周曲柄部50c之间。
在与阀箱10的内表面相对(抵接)的A可动阀部60的表面上设置有第一密封部61(阀片密封垫),该第一密封部61与第一开口部12a的形状对应地形成为圆环状且例如由O型圈等形成。
该第一密封部61在闭阀时由可动阀部40覆盖第一开口部12a的状态下与作为第一开口部12a的周缘的阀箱10的阀箱内表面10A接触,并且被A可动阀部60及阀箱10的阀箱内表面10A推压。由此,第一空间切实地与第二空间隔离(确保阻断状态)。
在与阀箱10的阀箱内表面10A相对(抵接)的B可动阀部50的表面上设置有第二密封部51(对面护垫),该第二密封部51与第二开口部12b的形状对应地形成为圆环状且例如由O型圈等形成。
在旋转轴20的阀箱10外侧端部,连接有用于使该旋转轴20驱动(旋转)的旋转轴驱动机构(旋转装置)200(参照图29)。
[旋转轴驱动机构200]
用于使旋转轴20旋转的旋转轴驱动机构(旋转装置)200为电动致动器。
如图29~图31所示,旋转轴驱动机构(旋转装置)200具有连结到旋转轴20的行星齿轮离合器210、连接到行星齿轮离合器210的作为驱动源的电动机220、连接到行星齿轮离合器210的断电施力装置230、旋转切换装置240及复位装置。
旋转轴驱动机构200在断电时(阻断驱动电力的供给时)使中立阀体(阀体)5处于阀关闭位置。
旋转轴驱动机构200为能够依次进行旋转轴20的旋转操作和A施力部70的关闭操作的结构。
断电施力装置230为具备具有作用力的发条弹簧231的弹簧圈式。
断电施力装置230为在断电时释放在平常的通电时卷紧的发条弹簧231的结构。
此时,断电施力装置230利用发条弹簧231的作用力使旋转轴20旋转,从而中立阀体5处于阀关闭位置。
旋转切换装置240为在通电时和断电时能够切换用于驱动旋转轴20旋转的驱动源的连接状态的结构。
具体而言,在平常的通电时(供给驱动电力时),利用电动机220来驱动旋转轴20旋转。
另外,在不平常的断电时(阻断驱动电力供给时),利用断电施力装置230来驱动旋转轴20旋转。
复位装置具有如下的功能:即,在从断电状态成为通电恢复状态的断电恢复时,使断电时开放作用力的断电施力装置230处于储存有转矩的恢复状态。
此外,这些断电施力装置230、旋转切换装置240和复位装置也可以具有彼此通用的结构。
具体而言,旋转轴驱动机构200具有行星齿轮离合器(行星齿轮式离合器)210。
行星齿轮离合器210为具有驱动齿轮211、太阳齿轮212、多个行星齿轮213、内齿齿轮214、凸缘部215和收纳这些的壳体201的结构。
驱动齿轮211通过电动机220的驱动来旋转。
驱动齿轮211旋转自如地安装在旋转轴20的外周上。
太阳齿轮212与驱动齿轮211一体形成。太阳齿轮212旋转自如地安装在旋转轴20的外周上。
行星齿轮213相对于太阳齿轮212位于旋转轴20的径向外侧。
在旋转轴20的圆周方向上设置有多个行星齿轮213。
多个行星齿轮213均被配置为与太阳齿轮212啮合。
内齿齿轮214旋转自如地安装在旋转轴20的外周上。
内齿齿轮214具有朝向旋转轴20的径向内侧的内周齿214a。
内齿齿轮214通过内周齿214a与各行星齿轮213啮合。
内齿齿轮214的内周齿214a相对于各行星齿轮213位于旋转轴20的径向外侧。
凸缘部215被连接为朝向旋转轴20的外周方向伸出。
凸缘部215与旋转轴20一体旋转。
在凸缘部215上,旋转自如地安装有贯通各行星齿轮213的支撑轴213c的一端。
旋转轴20为行星齿轮离合器210的输出轴。
利用经过旋转轴20的套筒211a来连结太阳齿轮212和驱动齿轮211。
在内齿齿轮214的外周上设置有外周齿214b。
内齿齿轮214被连结为通过外周齿214b与内中继齿轮233啮合。
内中继齿轮233旋转自如地安装在发条轴231c的外周上。
发条轴231c配置在与旋转轴20平行的位置上。
内中继齿轮233与和发条轴231c同轴的外中继齿轮234呈一体。
外中继齿轮234旋转自如地安装在发条轴231c的外周上。
在外中继齿轮234上啮合有小中继齿轮243。
小中继齿轮243旋转自如地安装在制动轴241c的外周上。
制动轴241c配置在与旋转轴20及发条轴231c平行的位置上。
小中继齿轮243与和制动轴241c同轴的大中继齿轮244呈一体。
大中继齿轮244与发条齿轮235啮合。
小发条齿轮235与和发条轴231c同轴的大发条齿轮236呈一体。
小发条齿轮235和大发条齿轮236与发条轴231c一体旋转。
在大发条齿轮236上啮合有制动齿轮245。
制动齿轮245与制动轴241c一体旋转。
在发条轴231c上连接有发条弹簧231。
发条轴231c能够通过开放作用力的发条弹簧231来驱动。
在发条轴231c上设置有卷绕停止部231d,该卷绕停止部231d在卷绕发条弹簧231时,在规定的状态下停止卷绕。
在发条轴231c上设置有传感器250,该传感器250用于检测是否充分卷紧发条弹簧231。
传感器250被连接为能够向励磁操作式制动器241输出检测信号。
在制动轴241c上连接有作为旋转切换装置240的励磁操作式制动器241,该励磁操作式制动器241在断电时释放卷紧的发条弹簧231。
发条弹簧231为转矩储存单元。
发条弹簧231在释放作用力时,通过中继齿轮部使旋转轴20旋转。由此,旋转轴驱动机构200被构造为使中立阀体5处于阀关闭位置。
励磁操作式制动器241在通电时对发条弹簧231发挥制动功能。由此,在通电时,停止发条轴231c的旋转。
励磁操作式制动器241在断电时对发条弹簧231解除制动功能并释放发条弹簧231的作用力。由此,在断电时,发条轴231c旋转自如。
在电动机220上连接有无励磁操作式制动器221。
无励磁操作式制动器221在断电时发挥制动功能来停止电动机220的旋转。
无励磁操作式制动器221在通电时解除制动功能来能够使电动机220旋转驱动。
此外,在电动机220中,除上述结构以外,也可以附带有调整转矩及转数的齿轮单元及控制用电动机单元。
另外,在旋转轴20上设置有限制转动位置的挡块21。
挡块21以旋转轴20能够在阀关闭位置与阀开放位置之间转动的方式限制。
在挡块21上连接有切换阀704,该切换阀704用于检测中立阀体5处于阀关闭位置。当该切换阀704接通(ON)时,如后述,在油压驱动部(固定部)71中由连接的油压驱动装置700供给的油压减少,从而能够沿使A施力部70的可动部72伸长的关闭方向驱动该可动部72。
对于旋转轴驱动机构200来说,在平常的通电时(供给驱动电力的状态),励磁操作式制动器241发挥制动功能来维持该状态。
此外,发条弹簧231维持卷紧状态。
同时,在平常的通电时,无励磁操作式制动器221不发挥制动功能。因此,电动机220的驱动力经由行星齿轮离合器210能够使旋转轴20转动。
具体而言,在旋转轴驱动机构200中,励磁操作式制动器241维持制动轴241c的旋转停止的状态。
在该状态下,维持与制动轴241c一体的制动齿轮245的旋转停止的状态。
因此,与制动齿轮245啮合的大发条齿轮236及与大发条齿轮236和小发条齿轮235一体的发条轴231c均维持旋转停止状态。
同时,与小发条齿轮235啮合的大中继齿轮244、与大中继齿轮244一体的小中继齿轮243、与小中继齿轮243啮合的外中继齿轮234及与外中继齿轮234一体的内中继齿轮233均维持旋转停止状态。
另外同样地,通过外周齿214b与内中继齿轮233啮合的内齿齿轮214维持旋转停止状态。
如果在该状态下使电动机220进行驱动,则在行星齿轮离合器210中,驱动齿轮211被旋转驱动。
于是,与驱动齿轮211一体的太阳齿轮212旋转。
另外,与太阳齿轮212啮合的行星齿轮213旋转。
此时,行星齿轮213绕支撑轴213c旋转。
在行星齿轮213旋转时,内齿齿轮214停止旋转。此时,由于行星齿轮213通过内周齿214a与内齿齿轮214啮合,因此行星齿轮213沿内齿齿轮214的圆周方向旋转移动。
追随沿该内齿齿轮214的圆周方向移动的行星齿轮213,凸缘部215旋转。
由此,与凸缘部215一体的旋转轴20旋转。
在断电时(阻断驱动电力的供给时),在旋转轴驱动机构200中,无励磁操作式制动器221发挥制动功能。由此,处于未驱动电动机220的状态。
由此,驱动齿轮211处于旋转停止状态。同时,与驱动齿轮211一体的太阳齿轮212处于旋转停止状态。
同时,励磁操作式制动器241不发挥制动功能。
由此,制动轴241c处于可旋转状态。
于是,与制动轴241c一体的制动齿轮245处于可旋转状态。
因此,与制动齿轮245啮合的大发条齿轮236处于可旋转状态。另外,与大发条齿轮236一体的小发条齿轮235及发条轴231c处于可旋转状态。
于是,卷紧的发条弹簧231的作用力被释放,以使发条轴231c旋转。
伴随发条轴231c的旋转,与发条轴231c一体的小发条齿轮235旋转。
伴随小发条齿轮235的旋转,与小发条齿轮235啮合的大中继齿轮244和与大中继齿轮244一体的小中继齿轮243均旋转。
此外,与小中继齿轮243啮合的外中继齿轮234和与外中继齿轮234一体的内中继齿轮233均旋转。
由此,通过外周齿214b与内中继齿轮233啮合的内齿齿轮214旋转。
随着内齿齿轮214的旋转,通过内周齿214a与内齿齿轮214啮合的行星齿轮213绕支撑轴213c旋转。
此时,太阳齿轮212停止旋转。因此,与太阳齿轮212啮合的行星齿轮213沿太阳齿轮212的圆周方向移动。
追随沿该太阳齿轮212的圆周方向移动的行星齿轮213,凸缘部215旋转。
由此,与凸缘部215一体的旋转轴20转动。
如此,在断电时,通过在旋转轴驱动机构200中释放卷紧的发条弹簧231,从而旋转轴20转动至阀关闭位置。
追随旋转轴20的转动,与旋转轴20一体的挡块21转动至阀关闭位置。
在旋转轴20及挡块21处于阀关闭位置的情况下,挡块21与切换阀704抵接。于是,切换阀704被接通,A施力部70的可动部72沿伸长的关闭方向被驱动而处于阀关闭状态。
在从断电状态复位时处于可通电状态。
因此,无励磁操作式制动器221处于不发挥制动功能的状态。
因此,电动机220的驱动力能够经由行星齿轮离合器210转动旋转轴20。
在从断电状态复位到平常的通电状态的断电恢复时,在旋转轴驱动机构200中,首先励磁操作式制动器214维持不发挥制动功能的状态。
由此,制动轴241c维持可旋转状态。
于是,与制动轴241c一体的制动齿轮245维持可旋转状态。
因此,与制动齿轮245啮合的大发条齿轮236处于可旋转状态。
另外,与大发条齿轮236一体的小发条齿轮235及发条轴231c处于可旋转状态。
与发条轴231c一体的小发条齿轮235处于可旋转状态。
与小发条齿轮235啮合的大中继齿轮244及与大中继齿轮244一体的小中继齿轮243均处于可旋转状态。
此外,与小中继齿轮243啮合的外中继齿轮234及与外中继齿轮234一体的内中继齿轮233均处于可旋转状态。
通过外周齿214b与内中继齿轮233啮合的内齿齿轮214处于可旋转状态。
如果在该状态下使电动机220进行驱动,则在行星齿轮离合器210中,驱动齿轮211被旋转驱动。
于是,与驱动齿轮211一体的太阳齿轮212旋转。
另外,与太阳齿轮212啮合的行星齿轮213旋转。
此时,行星齿轮213绕支撑轴213c旋转。
在该状态下,由于阀体5的重量,凸缘部215及旋转轴20不会转动。因此,利用驱动齿轮211的旋转,通过太阳齿轮212及行星齿轮213,内齿齿轮214转动。
于是,通过外周齿214b与内齿齿轮214啮合的内中继齿轮233旋转。
伴随内中继齿轮233的旋转,与内中继齿轮233一体的外中继齿轮234旋转。
此外,与外中继齿轮234啮合的小中继齿轮243、与小中继齿轮243一体的大中继齿轮244及与大中继齿轮244啮合的小发条齿轮235均旋转。
伴随小发条齿轮235的旋转,与小发条齿轮235一体的发条轴231c旋转。
通过发条轴231c的旋转,与该发条轴231c连结的发条弹簧231被卷紧。
同时,伴随小发条齿轮235的旋转,与小发条齿轮235一体的大发条齿轮236旋转。伴随大发条齿轮236的旋转,制动轴241c旋转。
在通过充分卷紧发条弹簧231而足以使中立阀体5在断电时处于阀关闭位置的情况下,由传感器250检测该状态并使励磁操作式制动器241发挥制动功能。
通过励磁操作式制动器241的制动功能,来停止制动轴241c的旋转。
由此,与制动轴241c一体的制动齿轮245、与制动齿轮245啮合的大发条齿轮236及与大发条齿轮236一体的发条轴231c均处于旋转停止状态。
由此,发条弹簧231维持充分卷紧状态,并且处于对断电发生的待机状态。
此外,与大发条齿轮236一体的小发条齿轮235处于旋转停止状态。
由此,与小发条齿轮235啮合的大中继齿轮244、与大中继齿轮244一体的小中继齿轮243、与小中继齿轮243啮合的外中继齿轮234及与外中继齿轮234一体的内中继齿轮233均处于旋转停止状态。
另外同样地,通过外周齿214b与内中继齿轮233啮合的内齿齿轮214处于旋转停止状态。
如果在该状态下使电动机220进行驱动,则电动机220的驱动力传递到旋转轴20,能够使中立阀体5转动。
在该通电开始时(断电恢复时),能够不让励磁操作式制动器241发挥功能、而通过电动机220的驱动来进行卷紧发条弹簧231的操作的结构为复位装置。
[B施力部80(保持弹簧)]
B施力部80(保持弹簧)位于A可动阀部与B可动阀部之间,并且局部配置在A可动阀部60和B可动阀部50所重叠的区域。即,B施力部80内置于可动阀部40(A可动阀部60与B可动阀部50之间)。设置B施力部80的部位优选为三处以上并且彼此隔开设置。彼此隔开的B施力部80的配置并不限定于等间隔配置,也可以采用以不等间隔配置多个B施力部80的结构。图1表示从阀体的中心O观察时以相同的角度位置(120度)配设三个B施力部80的结构例。
B施力部80被构造为通过固定于A可动阀部60(可动阀框部:滑动阀片)的螺栓状的导向销81的长轴部来导引(限制)B可动阀部的运动。构造B施力部80的保持弹簧由弹性部件(例如,弹簧或橡胶等)形成。
B施力部80(保持弹簧)以能够调整A可动阀部60和B可动阀部50在流道方向H上的厚度尺寸的方式驱动。由此,B可动阀部50朝向A可动阀部60运动的方向(附图标记B1的方向或附图标记B2的方向)联动。此时,由于B可动阀部50以能够调整在流道方向H上的厚度尺寸的方式驱动,因此在上述的阀闭时,缓解A可动阀部60的第一密封部61与阀箱10的阀箱内表面10A接触时的冲击。
另外,在开阀时或背压时,缓解B可动阀部50的第二密封部51与阀箱10的阀箱内表面10B接触时的冲击。在受到该冲击时,通过B可动阀部50、阀箱内表面10B和第二密封部51来形成密闭空间。为了去除对该密闭空间施加压力的气体,在B可动阀部50上设置有排气孔53。
[导向销81]
导向销81固定设置于A可动阀部60且沿流道方向竖立设置,并且由粗细尺寸均匀的棒状体构造。导向销81贯通B施力部80内,并且与形成在B可动阀部50的孔部50h嵌合。
该导向销81切实地导引B可动阀部50和A可动阀部60的位置限制,使得B可动阀部50和A可动阀部60滑动的方向(用附图标记Q表示的轴)不会偏离附图标记B1、B2所表示的方向,并且,当B可动阀部50和A可动阀部60滑动时也让B可动阀部50和A可动阀部60不改变姿势而进行平行移动。
[C施力部90(辅助弹簧)]
C施力部90(辅助弹簧)设置在中立阀部30与A可动阀部60之间,使A可动阀部60以在阀箱10的流道方向H上能够改变流道方向上的位置的方式与中立阀部30连接,并且朝向所述流道方向上的中央位置对A可动阀部施力。由此,对于本发明的实施方式来说,当闸阀从闭阀状态(图7)改为开阀(图2)状态时,C施力部90发挥功能。即,C施力部90具有从闭阀状态(图7)促进机械分离操作的结构,该机械分离操作为从阀箱10的内表面拉开A可动阀部60的操作。
C施力部90设置在与圆形部30a重叠的部位(位置限制部65)上,该部位具有位于中立阀部30的外周位置上的圆形部30a并且位于A可动阀部60的外周位置上。
C施力部90从阀体的中心O观察时配置在与B施力部80相同的角度位置上。图1表示配置有三个C施力部90的结构例。
与B施力部80同样,C施力部90也为弹性部件(例如,弹簧、橡胶或板簧等)。
其中,尤其在将板簧作为C施力部90使用(图6、图11)的情况下,在朝向中立阀部30(臂)拉入并保持A可动阀部60的功能α[从闭阀状态(图7)促进机械分离操作的功能]基础上,还具备保持A可动阀部60相对于中立阀部30(臂)的半径方向的位置的功能β,因此优选。
图6是表示闸阀处于开阀状态(图2)时的C施力部90的示意性剖视图。图11是表示闸阀处于闭阀状态(图7)时的C施力部90的示意性剖视图。
如图6和图11所示,利用固定销92、93隔着环状部件92a、92b沿中立阀部30的圆形部30a的圆周方向结合板簧(C施力部90)的靠近两端部的部分。另外,板簧的靠近中央部的部分通过按压(印圧)销91结合到A可动阀部60的位置限制部65。
闸阀处于开阀状态(图2)的板簧通过具有曲部90A来处于高度方向的距离缩小的状态即A可动阀部60相对于中立阀部30(臂)的隔开距离窄小的状态(图6)。
与此相对地,闸阀处于闭阀状态(图7)时的板簧通过消除图6所示的曲部90A来处于高度方向的距离变长的状态即A可动阀部60相对于中立阀部30(臂)的隔开距离扩大的状态(图11)。
如此,通过将由极其简单的结构形成的板簧作为C施力部90来采用,本发明的实施方式的闸阀中的C施力部90能够稳定地得到上述两种功能(功能α和功能β)。
[A施力部70(升降机构)]
A施力部70(升降机构)内置于阀箱,并且被构造为与上述包含A可动阀部及B可动阀部这两个阀部和B施力部及C施力部这两个施力部的阀体独立的结构。
A施力部70利用通过由油压驱动装置700供给油(工作流体、加压非压缩性流体)而作用于油压驱动部(固定部)71的油压,来使可动部72的前端72a朝向可动阀部60伸长。通过该操作,A施力部70沿流道方向H朝向第一开口部12a对A可动阀部60施力。A施力部70具有如下的功能:即,能够通过该可动部72的伸长操作而使第一密封部61与第一开口部12a周围的阀箱内表面10A紧贴。
在内置于阀箱10的多个A施力部70中,能够基本上均同时操作该可动部72的伸长操作。
虽然A施力部70不具有能够使第一密封部61远离第一开口部12a周围的阀箱内表面10A的相反功能,但具有自己(后述的可动部72)返回到初始运动位置(后述的固定部71内的位置)的功能。因此,A施力部70为能够从A施力部70向朝向A可动阀部60的方向伸缩的升降机构。
具有这种结构的多个A施力部70分别在阀箱10中配设于对A可动阀部60发挥作用的位置上,并且沿A可动阀部60设置。
在图1所示的结构例中,设置A施力部70的部位优选为三处以上,并且彼此隔开设置。
彼此隔开的A施力部70的配置并不限定于等间隔配置,也可以采用以不等间隔配置多个A施力部70的结构。图1、图23及图24是表示从阀体的中心O观察时以相同的角度位置(90度)配设四个A施力部70的结构例。
图1所示的结构例中的A施力部70被构造为A施力部70的角度位置与配置有前述的B施力部80和C施力部的角度位置不重叠。
本实施方式中的A施力部70由设置于阀箱10内部的油压驱动部(固定部)71、能够从油压驱动部(固定部)71向朝向A可动阀部60的方向伸缩的可动部72和向缩退方向对可动部72施力的弹簧73(图23)构造。
油压驱动部(固定部)71为与油压驱动装置700连接且能够通过由该油压驱动装置700供给的油压来使可动部72沿上述方向伸缩的结构。
如图23所示,油压驱动装置700具有:油压发生部701,用于产生油压且向油压驱动部(固定部)71供给油压;油压管702,从油压发生部701连接到油压驱动部(固定部)71;电磁阀703,设置于油压管702上且能够以在A可动阀部60的打开操作结束时切断油压供给的方式工作;切换阀704,设置于油压管702上且通过检测旋转轴20的旋转处于关闭位置而切换油压供给;电动机等的驱动部705,用于驱动油压发生部701;控制部(控制器)706,用于控制驱动部705;和电源707,用于供给对驱动部705进行驱动的电力。
另外,如图26~图28所示,油压发生部701为可常闭结构。
在A施力部70中设置有多级密封装置,该多级密封装置在油压驱动时,防止作为工作流体的油(工作油)向配置有A可动阀部60的真空侧泄漏。
油压发生部701在可动部72的伸缩操作时,能将正压或负压的油压供给到油压驱动部(固定部)71,并且在操作结束时,能对油压驱动部71切断油压供给。另外,油压发生部70能够适当控制可动部72与A可动阀部60的抵接状态。
图26~图28是表示油压驱动装置700中的油压发生部701的剖视图。图26表示油压驱动装置700中的油压发生部701的闭阀状态。图27表示油压驱动装置700中的油压发生部701的开闭状态。图28表示油压驱动装置700中的油压发生部701的过压状态。
如图26所示,油压发生部701具备:油压缸体710,用于加压作为非压缩性流体的压力油并供给到油压驱动部(固定部)71;施力部件720,对油压缸体710施力;缸体驱动部730,能够抵抗施力部件720来驱动油压缸体710;和壳体750,用于收纳这些部件。
油压缸体710具有有底筒状的缸体主体711和在缸体主体711的内部能够沿轴线方向相对移动的活塞712。
活塞712具有沿活塞712的轴线贯通内部的油压流道713,油压流道713与油压管702连接。油压流道713能够对油压管702流入或流出作为非压缩性流体的压力油(驱动流体)。
与油压管702连接的活塞712的油压流道713贯通壳体750。活塞712的端部712a被O型圈及密封材密封。活塞712的端部712a安装并固定在壳体750上。
活塞712的与端部712a相反侧的端部712b位于缸体主体711的内部。活塞712与缸体主体711位于同轴上。
缸体主体711的端部711a(第一端)开口。经过缸体主体711的端部711a,活塞712的端部712b插入于缸体主体711的内部。
缸体主体711相对于活塞712能够沿轴线方向相对移动。缸体主体711相对于壳体750能够沿轴线方向相对移动。
缸体主体711的端部711b(第二端)堵塞缸体主体711的内部空间。在缸体主体711的底面(与端部711b相反的面)与活塞712的端部712b的端面之间形成有油压空间714。在油压空间714中填充有作为非压缩性流体的压力油(驱动流体)。
在缸体主体711相对于活塞712沿轴线方向相对移动的情况下,增减油压空间714的容积。伴随该油压空间714的容积的增减,填充到油压空间714中的压力油经由油压流道713向油压管702流入或从油压管702流出。
在缸体主体711的端部711a,凸缘部711c设置于外周位置上。凸缘部711c以向缸体主体711的径向外侧伸出的方式沿圆周方向设置在端部711a上。
在壳体750的内部,在朝向缸体主体711的端部711b的面上抵接有作为施力部件720的内弹簧721的端部721b及外弹簧722的端部722b。
在凸缘部711c的与端部711a相反侧的面上,以靠近缸体主体711的外周面的方式沿圆周方向设置有圆周槽711d。在圆周槽711d中抵接有作为施力部件720的内弹簧721的端部721a。对于凸缘部711c来说,在作为圆周槽711d的外周位置的凸缘部711c的朝向端部711b的面上抵接有外弹簧722的端部722a。
施力部件720具有内弹簧721及外弹簧722。内弹簧721及外弹簧722为螺旋弹簧。内弹簧721及外弹簧722与缸体主体711及活塞712配置为同轴状。内弹簧721具有比缸体主体711的外周面的直径尺寸稍大的内径尺寸。外弹簧722具有比内弹簧721的外径尺寸稍大的内径尺寸。外弹簧722的线径大于内弹簧721的线径。外弹簧722具有比内弹簧721更大的作用力。
内弹簧721及外弹簧722能够对缸体主体711传递朝向伸缩方向的作用力。内弹簧721及外弹簧722均以朝向活塞712的端部712a推压缸体主体711的凸缘部711c的方式施力。
内弹簧721的端部721b及外弹簧722的端部722b与壳体750抵接。由此,施力部件720相对于壳体750对缸体主体711施力。
此外,施力部件720只要能够对缸体主体711施力,则不限于该结构。
在缸体主体711的内周面上的靠近端部711a的位置上,设置有衬套711e及Y型垫711f、711g。缸体主体711的内周面和活塞712的外周面能够滑动地密闭。
在缸体主体711的端部711b的外侧位置上,以同轴状连接有缸体驱动部730的驱动轴731的端部731a。
缸体驱动部730具有:驱动部731,用于使缸体主体711相对于活塞712沿轴线方向相对移动;和驱动传递部,通过电动机等的驱动部705对驱动轴731进行驱动。
驱动轴731以与缸体主体711及活塞712同轴状态配置在壳体750内。驱动轴731能够沿轴向移动。驱动轴731相对于活塞712及壳体750能够沿轴线方向移动。
在驱动轴731的外周面的靠近端部731a的位置上形成有滚珠丝杠731c。
滚珠丝杠731c在驱动轴731的轴向上的长度被设定为当缸体主体711沿轴向移动时,后述的内侧螺纹面732c相对于滚珠丝杠731c的所有范围(结束区域、螺纹形成面)能够维持螺纹结合状态。
在驱动轴731的径向外侧,螺纹驱动齿轮732以同轴状配置在滚珠丝杠731c的外周位置上。驱动轴731通过螺纹驱动齿轮732支撑到壳体750。
在驱动轴731的与端部731a相反侧的端部731b上沿径向突出设置有后述的止回件731h。止回件731h位于设置在壳体750上的滑槽757的内部。止回件731h以驱动轴731不旋转而能够沿轴向移动的方式限制驱动轴731的移动方向。
螺纹驱动齿轮732呈筒状。螺纹驱动齿轮732能够旋转地支撑到壳体750。
在螺纹驱动齿轮732的外周上设置有球轴承732f、732g。球轴承732f、732g以相对于壳体750能够与驱动轴731同轴旋转的方式支撑螺纹驱动齿轮732。
此外,螺纹驱动齿轮732不会相对于壳体750沿轴向移动。
在螺纹驱动齿轮732的内周上形成有内侧螺纹面732c。内侧螺纹面732c与驱动轴731的滚珠丝杠731c螺纹结合。
在螺纹驱动齿轮732旋转的情况下,通过与内侧螺纹面732c螺纹结合的滚珠丝杠731c对驱动轴731作用旋转力。驱动轴731的旋转被止回件731h及滑槽757限制。
因此,驱动轴731沿被滑槽757限制的方向即驱动轴731的轴向移动。
在螺纹驱动齿轮732的外周形成有外侧齿轮732d。外侧齿轮732d在螺纹驱动齿轮732的轴向上形成于夹在球轴承732f及球轴承732g之间的位置上。在螺纹驱动齿轮732中,外侧齿轮732d位于径向的最外侧。
此外,在螺纹驱动齿轮732上可一体连接有形成有内侧螺纹面732c的内螺纹驱动齿轮732a和形成有外侧齿轮732d的外螺纹驱动齿轮732b。
外侧齿轮732d与驱动齿轮733d啮合。驱动齿轮733d具有与驱动轴731的轴线平行的旋转轴线。
驱动齿轮733d旋转自如地支撑在与驱动轴731的轴线平行的旋转轴734上。旋转轴734支撑在与驱动轴731的径向外侧相隔的位置上。
驱动齿轮733d与驱动齿轮733e一体形成,该驱动齿轮733e与驱动齿轮733d位于同轴上。驱动齿轮733e具有直径大于驱动齿轮733d的直径的尺寸。驱动齿轮733e与驱动齿轮733d一体旋转。
驱动齿轮733e与驱动齿轮735啮合。驱动齿轮735具有与驱动轴731的轴线平行的旋转轴线。驱动齿轮735旋转自如地支撑在与驱动轴731的轴线平行的旋转轴736上。旋转轴736在驱动轴731的径向外侧位置的比旋转轴734进一步远离的位置上支撑到壳体750。
驱动齿轮735与驱动齿轮737啮合。驱动齿轮737具有与驱动轴731的轴线平行的旋转轴线。驱动齿轮737固定在与驱动轴731的轴线平行的电动机等的驱动部705的旋转驱动轴705a上。
旋转驱动轴705a配置在驱动轴731的径向外侧位置的比旋转轴736进一步远离的位置上。旋转驱动轴705a以贯通状态能够旋转地安装在壳体750上。
螺纹驱动齿轮732、球轴承732f、732g、内侧螺纹面732c、外侧齿轮732d、驱动齿轮733d、驱动齿轮733e、旋转轴734、驱动齿轮735、旋转轴736及驱动齿轮737构造驱动传递部。
壳体750由筒状的壳体筒751、堵塞壳体筒751的一端的壳体盖752、堵塞壳体筒751的另一端的后壳体753、在壳体筒751的内部(收纳空间755)设置在壳体盖752与后壳体753之间的环754和堵塞后壳体753的另一端的盖部758形成。
壳体筒751具有与缸体主体711、活塞712及驱动轴731同轴状延伸的内部形状。壳体筒751的内部形成收纳空间755。
在收纳空间755的内部收纳有缸体主体711、活塞712、作为施力部件720的内弹簧721及外弹簧722和驱动轴731的端部731a。
收纳空间755具有两个开口。在两个开口中的一个开口上设置有活塞712,由壳体盖752堵塞该开口。
在壳体盖752上连接固定有活塞712。在壳体盖752中贯通有活塞712的端部712a。
在收纳空间755的两个开口中的另一开口上设置有驱动轴731,由后壳体753堵塞该开口。在后壳体753中贯通有驱动轴731。
在收纳空间755的靠近后壳体753的位置上设置有环754。
环754以与驱动轴731同轴的方式配置在驱动轴731的周围。环754的内周与驱动轴731的外周相隔。
环754具有与凸缘部711c的内周即缸体主体711的外周面的直径尺寸相等的内径。另外,环754具有与凸缘部711c的外径尺寸相等的外径。
在环754的与壳体盖752相对的面上,抵接有作为施力部件720的内弹簧721的端部721b及外弹簧722的端部722b。
在环754的与壳体盖752相对的面上,以与圆周槽711d对应的方式沿圆周方向设置有圆周槽754d。
在圆周槽754d上抵接有作为施力部件720的内弹簧721的端部721b。在环754的位于圆周槽754的外周且朝向壳体盖752的面上抵接有外弹簧722的端部722b。
在壳体筒751和后壳体753上设置有比收纳空间755朝向驱动轴731的径向外侧更延伸的驱动系统支撑部751k、753k。驱动系统支撑部751k、753k以对壳体筒751及后壳体753形成圆周方向的一部分的方式形成为凸缘状。
驱动系统支撑部751k和驱动系统支撑部753k彼此接触。在驱动系统支撑部751k与驱动系统支撑部753k之间,夹持有螺纹驱动齿轮732、球轴承732f、732g、内侧螺纹面732c、外侧齿轮732d、驱动齿轮733d、驱动齿轮733e、旋转轴734、驱动齿轮735、旋转轴736及驱动齿轮737。
在驱动系统支撑部751k和驱动系统支撑部753k所相对的面上,形成有与螺纹驱动齿轮732、球轴承732f、732g、内侧螺纹面732c、外侧齿轮732d、驱动齿轮733d、驱动齿轮733e、旋转轴734、驱动齿轮735、旋转轴736及驱动齿轮737对应的凹凸部。凹凸部支撑这些部件。
另外,在驱动系统支撑部751k中贯通有旋转驱动轴705a。在驱动系统支撑部751k上安装有电动机等的驱动部705。
在壳体筒751与外螺纹驱动齿轮732b(螺纹驱动齿轮732)之间设置有球轴承732f。球轴承732f将螺纹驱动齿轮732相对于壳体筒751能够旋转地支撑。
在后壳体753与外螺纹驱动齿轮732b(螺纹驱动齿轮732)之间设置有球轴承732g。球轴承732g将螺纹驱动齿轮732相对于后壳体753能够旋转地支撑。
在后壳体753中形成有后空间756,该后空间756在驱动轴731沿轴向移动时,成为驱动轴731的端部731b的躲避槽。
在作为后空间756与收纳空间755的边界的位置上配置有螺纹驱动齿轮732。即,在作为后空间756与收纳空间755的边界的位置上,以能够沿轴向移动的方式配置有驱动轴731。
在后空间756上以扩径的方式形成有滑槽757。滑槽757位于驱动轴731的径向外侧。滑槽757通过使止回件731h在滑槽757内部滑动,能够限制驱动轴731的旋转,并且实现驱动轴731的轴向移动。
后空间756的端部由盖部758堵塞。
在后空间756的靠近盖部758的位置上,设置有驱动部731的端部731b能够抵接的限位开关760。限位开关760与控制部706连接。
限位开关760在驱动轴731从收纳空间755朝向后空间756移动的情况下,检测驱动轴731的端部731b与限位开关760抵接的信号。此时,限位开关760将驱动轴731的端部731b已到达规定的位置上的信号输出给控制部706。
接收该信号的控制部706输出停止电动机等的驱动部705的驱动的信号。由此,电动机等的驱动部705停止驱动。因此,能够通过限位开关760的设置位置来限制驱动轴731的移动位置。
油压发生部701能够根据控制部706的输出信号来驱动电动机等的驱动部705。
在控制部706输出驱动信号的情况下,电动机等的驱动部705被驱动来使旋转驱动轴705a旋转。伴随旋转驱动轴705a的旋转,安装在旋转驱动轴705a上的驱动齿轮737旋转。驱动齿轮737的旋转被传递到与驱动齿轮737啮合的驱动齿轮735。驱动齿轮735的旋转被传递到与驱动齿轮735啮合的驱动齿轮733e。
驱动齿轮733e的旋转被传递到与驱动齿轮733e一体形成的驱动齿轮733d。驱动齿轮733d的旋转被传递到与驱动齿轮733d啮合的外侧齿轮732d,从而螺纹驱动齿轮732旋转。外侧齿轮732d的旋转被传递到与外侧齿轮732d一体形成的螺纹驱动齿轮732的内侧螺纹面732c。
螺纹驱动齿轮732的内侧螺纹面732c的旋转被传递到与螺纹驱动齿轮732啮合的驱动轴731的滚珠丝杠731c,从而驱动轴731旋转。螺纹驱动齿轮732由球轴承732f、732g支撑。因此,即便螺纹驱动齿轮732旋转,螺纹驱动齿轮732也不会沿轴向移动。
驱动轴731由内侧螺纹面732c支撑,并且止回件731h位于滑槽757的内部,从而限制驱动轴731的移动方向。因此,驱动轴731在螺纹驱动齿轮732旋转的情况下沿轴向移动。
如此,电动机等的驱动部705的旋转驱动力通过驱动传递部被传递到驱动轴731,驱动轴731沿轴向移动。
在驱动轴731沿轴向移动的情况下,与驱动轴731一体连接的缸体主体711也同样沿轴向移动。此时,活塞712因固定在壳体盖752上而不会移动。由此,缸体主体711和活塞712沿轴线方向相对移动。
在此,由于缸体主体711和活塞712相对移动,因此缸体主体711内部的油压空间714的容积发生变化。根据油压空间714的容积变化,作为填充到油压空间714中的非压缩性流体的压力油(驱动流体)向油压流道713流入或从该油压流道713流出。
作为与凸缘部711c抵接的施力部件720的内弹簧721及外弹簧722对缸体主体711赋予作用力。
由于本实施方式的闸阀可设为常闭,因此沿内弹簧721及外弹簧722伸长的方向发生来自施力部件720的作用力。即,发生由施力部件720赋予给缸体主体711的作用力的方向与缸体主体711远离螺纹驱动齿轮732的方向一致。
因此,施力部件720的作用力被赋予给缸体主体711,从而缩减缸体主体711中的油压空间714的容积。
另外,本实施方式的闸阀在常闭即驱动电动机等的驱动部705时能够开放。因此,通过电动机等的驱动部705的驱动来使驱动轴721移动的方向为与施力部件720的作用力的方向相反的方向。
即,通过电动机等的驱动部705的驱动,驱动轴731沿远离活塞712的方向移动。因此,通过电动机等的驱动部705的驱动来使驱动轴731移动,从而增加缸体主体711的油压空间714的容积。
在油压发生部701中未驱动电动机等的驱动部705的情况下,如图26所示,因施力部件720的作用力而缩减油压空间714的容积。由此,作为非压缩性流体的压力油(驱动流体)从油压空间714经由油压流道713向油压管702流入。此时,在A施力部70中油压发挥作用,可动部72的前端72a伸长。
另外,在油压发生部701中驱动电动机等的驱动部705的情况下,如图27所示,因电动机等的驱动部705的驱动力而油压空间714的容积增加。由此,作为非压缩性流体的压力油(驱动流体)经由油压流道713从油压管702向油压空间714流入。此时,在A施力部70中油压发挥作用,可动部72的前端72a缩退。
另外,在油压发生部701中因某种原因而缸体主体711朝向壳体盖752超限运动的情况下,也如图28所示,凸缘部711c与壳体盖752抵接并停止缸体主体711的移动。由此,将油压空间714的减少限制在规定范围内。因此,油压发生部701不会使过剩的压力油(驱动流体)向A施力部70流入。
根据该结构,A施力部70具有通过使可动部72的前端部72a与A可动阀部60的下表面60sb抵接而使A可动阀部60朝向第一开口部12a移动的功能和自己(可动部72)返回到初始运动位置(固定部71内的位置)上的功能这两个功能,并且承担阀体的升降机构的作用。
图2~图5表示可动阀部40(A可动阀部60、B可动阀部50)与阀箱10的任何阀箱内表面10A、10B均未接触的状态。将该状态称作阀体的自由(FREE)状态。图6表示自由状态(图2)下的C施力部的主要部分的放大图,是在图2中从纸面纵深方向观察C施力部的图。
在该阀体的自由状态下,利用上述A施力部70的功能,即利用使A可动阀部60朝向第一开口部12a移动的功能,直至与阀箱10的阀箱内表面10A接触为止使A可动阀部60移动,并且将A可动阀部60推压到所述阀箱内表面10A,从而关闭流道H(闭阀操作)。
图7~图10表示通过上述闭阀操作关闭流道H的状态。将该状态称作没有正压/差压的状态。图11是表示没有正压/差压的状态(图7)下的C施力部的主要部分的放大图,是在图7中沿纸面纵深方向观察C施力部的图。
在该阀体处于没有正压/差压的状态下,利用上述C施力部90的功能,即利用使A可动阀部60以能够改变流道方向上的位置的方式与中立阀部30连接且朝向所述流道方向上的中央位置对A可动阀部施力的功能,从阀箱10的内表面拉开A可动阀部60,以使A可动阀部60退避,从而开放所述流道H(解除操作)。
如此,在本实施方式的闸阀中,由O型圈等形成的第一密封部60(阀片密封垫)和由O型圈等形成的第三密封部52(滑动密封垫)配置在基本上同一个圆筒面上(例如配置为与图3~图5所示的线R重叠),因此能得到约100%的背压抵消率。
另外,在本实施方式的闸阀中的A施力部70内置于阀箱10中,并且与包含A可动阀部60及B可动阀部50这两个阀部和B施力部80及C施力部90这两个施力部的中立阀体5为独立的结构。由此,对于本实施方式的闸阀100来说,能够与A施力部70的重量份相应地谋求阀体结构的轻量化。
另外,由于A施力部70为通过油压驱动装置700且利用非压缩性的油压来使工作流体工作的结构,因此与工作流体使用压空(压缩空气)等的压缩性流体的情况相比较,能够实现空间节省化,同时能够进行切实的阀闭操作。此外,与压空驱动相比较,还可以提供操作方面的安全性。
因此,根据本实施方式的闸阀,能够进行可靠性高的阻断操作,并且能减轻阀体重量,从而能够控制阀体上下移动或阀体旋转移动时所需的驱动力,因此实现阀体结构的简化及轻量化。
图20~图22是表示现有的闸阀501的图,图20表示横剖视图,图21及图22表示纵剖视图。图21表示阀体配置在能够进行退避操作位置上的情况,图22表示阀体配置在阀闭位置上的情况(专利文献4)。
如图20~图22所示,对于现有的闸阀501来说,相当于本实施方式的闸阀100中的A施力部70的环状气缸580包含在阀体结构中,还需要用于对气缸580导入压空的供给路541,阀体结构极其复杂。另外,认为在图20~图22所示的现有例的闸阀结构中,进行具有大面积的闸阀的关闭。在该情况下,在将气缸580形成为环状时,为了满足所要求的高操作准确性及高密封性,所需要的加工精度非常高。因此,在制造这种现有的闸阀时有可能导致成本提高。
与此相对地,本发明的实施方式的A施力部70配置在阀箱10的内部,并且未包含在阀体结构中,因此还能谋求阀体结构的简化。在本实施方式的闸阀100中不需要现有的闸阀501所必需的供给路541。另外,由于作为A施力部70能够使用多个通常形态的圆柱及圆筒状活塞和缸体,因此能够以较低的成本制造满足所要的高操作准确性及高密封性的闸阀。
因此,本发明的实施方式的闸阀采用配置在阀箱的内部且未包含在阀体结构中的A施力部70,从而还能够选择以比现有部件或装置更低的功率驱动的部件或装置作为能够使旋转轴20旋转的驱动装置,因此本发明对能源节省式闸阀的实现作出贡献。
因此,本发明对提供如下的具有常闭结构的闸阀作出贡献:即,该闸阀能够进行可靠性高的阻断操作,并且谋求可动阀部的轻量化的同时,能够实现100%的背压抵消率。
此外,虽然图2表示A施力部70在靠近第二开口部12b的位置上内置于阀箱10(10b)中的结构,但本发明并不限定于该结构。例如,代替靠近第二开口部12b的位置,还可以在靠近第一开口部12a的位置上设置A施力部70。只要A施力部70能够对A可动阀部60发挥作用,则能够自由设定A施力部70的设置位置。
在上述实施方式中表示图2所示的A施力部70对所述A可动阀部60施加压缩力的结构例,并且通过机械抵接操作进行闭阀操作,但本发明并不限定于该结构。
作为具备施加压缩力的功能的A施力部70,除油压以外,例如除上述缸体结构以外,可列举压空机构或电磁机构等。此外,在闸阀100并非大面积等的情况下,压空机构等作为A施力部70特别有效。这是因为,压空机构等能够不依赖于闸阀100的设置姿势,安全地进行开闭操作。
此外,关于A施力部70兼具对所述A可动阀部60施加压缩力的功能和对A可动阀部60施加拉力的功能的结构例,基于后述的图17~图19,将该结构例作为变形例来进行说明。
从作为图1中的沿线段A-O的剖视图的图3可知,图2所示的A施力部70在图1中配设在A可动阀部60的下方(纸面内侧)。即,如图23及图24所示,本实施方式表示A施力部70以90度间距配设在四处的结构例。虽然该结构例表示等间隔配置四个A施力部70的情况,但本发明并不限定于该结构,A施力部70的个数可以是三个以上的多个,A施力部70的间隔还可以是不等间隔。
另外,虽然在本实施方式中将销状的缸体作为局部配设于阀箱10的内部且作为A施力部70发挥功能的部件来公开,但本发明并不限定于该部件。例如,代替销状的缸体,也可以将环状的缸体用作A施力部70。
[阀体在能够进行退避操作位置(FREE)的状态]
下面,基于图1~图6对阀体的自由状态进行说明。
图1是表示本发明的实施方式的闸阀结构的横剖视图,图2是纵剖视图。图3是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的放大图,图4是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的放大图,图5是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的放大图。另外,图6是表示图2中的C施力部的主要部分的放大图。
中立阀体5的自由状态为中立阀体5与阀箱10的内表面(位于第一开口部12a周围的阀箱10的内表面及位于第二开口部12b周围的阀箱10的内表面)不接触的状态。
A施力部70(升降机构)由配置在阀箱10内部的固定部71和能够利用油压从固定部71向朝向A可动阀部60的方向伸缩的可动部72构造,并且处于可动部72与固定部71一同也配置在阀箱10内部的状态。即,呈与中立阀体5独立的结构的A施力部70(升降机构)处于与中立阀体5不接触的状态。
换言之,A施力部70(升降机构)内置于阀箱10中,并且呈与包含A可动阀部60及B可动阀部50这两个阀部和B施力部80的中立阀体5独立的结构。
该A施力部70由与油压驱动装置700连接且配置在阀箱10内部的固定部71和能够从固定部71向朝向A可动阀部60的方向伸缩的可动部72构造。
根据该结构,A施力部70具有通过使可动部72的前端部72a与A可动阀部60的下表面60sb抵接而使A可动阀部60朝向第一开口部12a移动的功能和相反地能够使A可动阀部60远离第一开口部12a的功能这两个功能,并且承担阀体的升降机构的作用。
如图3所示,通过构造A施力部70的可动部72的前端部72a与A可动阀部60的下表面60sb抵接(箭头F1),从而构造中立阀体5的A可动阀部60朝向阀箱10的内表面(第一开口部12a周围的阀箱10的阀箱内表面10A)移动(箭头F2)。根据该移动,第一密封部61(阀片密封垫)与阀箱10的阀箱内表面10A接触的状态即为闭阀位置的状态(闭阀状态)。
由于B可动阀部50和A可动阀部60能够通过保持弹簧(B施力部80)沿以附图标记B1、B2(图2)表示的方向(往复方向)经由第三密封部52滑动的同时移动,因此在该移动时B可动阀部50也向与A可动阀部60相同的方向移动。
[阀体在阀闭位置(没有正压或差压)的状态]
下面,基于图7~图10对阀体在阀闭位置的状态进行说明。
图7是表示本发明的实施方式的闸阀结构的纵剖视图。图8是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的放大图,图9是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的放大图,图10是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的放大图。
中立阀体5在阀闭位置的状态是指中立阀体5与阀箱10的一个内表面(第一开口部12a周围的阀箱内表面10A)接触且与另一个内表面(位于第二开口部12b周围的阀箱10的内表面)不接触的状态。
A施力部70(升降机构)利用油压使可动部72从配置在阀箱10内部的固定部71向朝向A可动阀部60的方向延伸而使可动部72的前端部72a与A可动阀部60的下表面60sb抵接。由此,通过使A可动阀部60朝向第一开口部12a移动,从而将设置于A可动阀部60的上表面60sa上的第一密封部61设为与阀箱10的第一开口部12a周围的阀箱内表面10A接触的状态。
[阀体在背压位置的状态]
下面,基于图12~图15对阀体在背压位置的状态进行说明。
图12是表示本发明的实施方式的闸阀结构的纵剖视图。图13是表示图1中的沿线段A-O的主要部分的放大图,图14是表示图1中的沿线段B-O的主要部分的放大图,图15是表示图1中的沿线段C-O的主要部分的放大图。
中立阀体5在背压位置的状态是指中立阀体5保持与阀箱10的一个内表面(第一开口部12a周围的阀箱内表面10A)接触的状态的同时还与另一个内表面(位于第二开口部12b周围的阀箱10的内表面)接触的状态。背压是指从闭阀状态向开阀状态的方向对阀体施加压力。
在中立阀体5受到背压的情况下,位于构造阀体的A可动阀部60与B可动阀部50之间的B施力部80发挥功能。即,由于B可动阀部50和A可动阀部60能够通过B施力部80沿以附图标记B1、B2(图12)表示的方向(往复方向)经由第三密封部52滑动的同时移动,因此在中立阀体5受到背压的情况下,B可动阀部50相对于A可动阀部60朝向附图标记B2的方向移动。
由此,B可动阀部50将与阀箱10的另一个内表面(第二开口部12b周围的阀箱内表面10B)碰撞。为了缓解该碰撞的冲击,B可动阀部50在与第二开口部12b周围的阀箱内表面10B相对的部位具备第二密封部51。如此,由阀箱10的阀箱内表面10B(内侧主体)承受中立阀体5所受到的力(沿附图标记B2的方向受到的力)的机构为背压抵消机构。
第二密封部51优选使用弹性体。在B可动阀部50与阀箱10的阀箱内表面10B碰撞的情况下,需要有防止碰撞瞬间产生的垃圾或因阀箱10的阀箱内表面10B(内侧主体)以毫米为单位变形而引起微小滑动时产生的垃圾的对策。如果第二密封部51为弹性体,则由于弹性体在碰撞时变形,因此能够防止产生任何垃圾。
在本实施方式的闸阀中,作为为了能够进行常闭而使旋转轴20转动的结构,未设置发生随弹簧等产生的作用力的结构。因此,未设置抵抗该作用力而使旋转轴20转动的结构。因此,能够削减电动机的输出及发条弹簧的作用力。由此,可提供一种能够实现低成本化、小型化及空间节省化的闸阀。
同时,在阀关闭时,能够依次进行旋转轴20的关闭转动和B可动阀部50的关闭状态。此外,在关闭断电阀时,能够依次进行旋转轴20的关闭转动和B可动阀部50的关闭状态。由此,在断电时也无需准备二次电源等,能够设为可常闭闸阀结构。同时,可提供一种提高断电时的安全性的闸阀。
此外,在通电复位时,只需进行利用电动机的复位操作,即能卷紧发条弹簧的同时,复位到平常的通电状态。因此,可提供一种能够进行更安全的常闭的结构的闸阀。
<实施方式的变形例>
图17~图19是表示本发明的实施方式的变形例中的闸阀结构的纵剖视图。图17是表示在阀体配置在能够进行退避操作位置(FREE)上的情况下与图3相应的沿线段A-O的主要部分的放大图。图18是表示在阀体配置在阀闭位置(没有正压或差压)上的情况下与图8相应的沿线段A-O的主要部分的放大图。图19是表示在阀体配置在背压位置上的情况下与图13相应的沿线段A-O的主要部分的放大图。
图17~图19中的A施力部70表示兼具对所述A可动阀部60施加压缩力的功能和对A可动阀部60施加拉力的功能的结构例。
为了兼具该两个功能,变形例的A施力部70由配置在阀箱10内部的固定部71和能够从固定部71向朝向A可动阀部60的方向伸缩的可动部72构造,并且在可动部72的侧面埋设有如图16所示的球塞。
在可动部72处于以配置在靠近油压驱动部(固定部)71的位置上的方式缩退的状态的情况下,该球塞位于比环状的密封部件(O型圈)75更靠可动部72的前端的位置。
此外,优选在如该部分那样的利用油压的直线导入部中的密封部件上,设置进行双重密封等的漏油缓冲空间。特别是,在该部分为直接面对真空部的结构的情况下,能够降低真空槽内发生油污染的概率,因此特别推荐。另外,为了降低真空及大气环境和周围的油污染的发生可能性,工作油优选使用蒸气压力低的油。工作油的蒸气压力根据所要求的真空度等来决定,但一般选择约10-3pa以下。
在此,“柱塞(プランジャ)”为用于定位并固定工件的机械要素零件,柱塞具备柱塞主体、内置于柱塞主体的弹簧及位于弹簧前端的前端部件(球或销)。柱塞具有如下的机构:该机构在荷载施加到前端部件的情况下,前端部件埋入到柱塞主体的内部,并且在解除荷载的情况下前端部件利用弹簧力返回到原来的位置。
特别是,球塞为由位于弹簧前端的球操作的柱塞,不仅通过从上下方向施加的荷载,还通过横向施加的荷载来埋入球,因此适合滑动机构的定位。
将球塞72B设置于可动部72的侧面,并且在A可动阀部60的与可动部72的前端部抵接的部位65A配置作为可动部72的前端部和球塞72B的接收方的凹部65e。根据该结构,变形例的A施力部70能够兼具对所述A可动阀部60施加随油压产生的压缩力的功能和对A可动阀部60施加拉力的功能。
但是,在内置于A施力部70的压缩螺旋弹簧(弹簧)73(图23)以被压缩的状态停止的情况下,与该弹簧73的变位量相应的排斥力与缸体的活塞面上的油压的力相等。即,由于弹簧73的排斥力转变为油压,因此弹簧73的排斥力经由油压发生部701被传递到驱动部705。即,如果驱动部705不发挥与弹簧73的排斥力同等的力,则无法保持平衡状态即停止状态。然而,在本实施方式的结构中,能够利用电磁阀703来阻断油压回路。即,即便处于受到弹簧73的排斥力的状况,若阻断电磁阀703,则也保持停止状态且驱动部705没有必要发生力。其结果,能防止驱动部705的温度上升。
另外,该变形例的闸阀采用如下的结构:即,该结构与在A可动阀部60与作为A施力部70的一部分的可动部72之间设置有球塞72B的结构同样地,在中立阀部30与作为A可动阀部60的一部分的位置限制部65之间也设置有球塞65B。由此,不需要上述实施方式中的C施力部90。
因此,变形例的闸阀与上述实施方式的闸阀相比能够进行可靠性高的阻断操作,并且进一步减轻阀体重量,因此能够进一步抑制阀体上下移动或阀体旋转移动时所需的驱动力。因此,提高常闭效果,并且容易实现阀体结构的简化及轻量化。
对于该变形例中的闸阀来说,在B可动阀部50与作为A可动阀部60的一部分且位于与B可动阀部50重叠的位置上的部位67之间,配置有由与上述实施方式相同的结构形成的B施力部80。因此,在该变形例的闸阀中也能够通过B施力部80来得到阀体上下移动或阀体旋转移动时所需的驱动力。
即,变形例的闸阀通过采用设置有球塞的结构,能够从阀体结构中排除在上述实施方式的闸阀所必需的C施力部90。因此,根据变形例,带来如下的闸阀:该闸阀能够进一步抑制阀体上下移动或阀体旋转移动时所需的驱动力,并且能够谋求阀体结构的简化及轻量化。
此外,虽然在该变形例中公开了设置有两个球塞72B、65B的结构,但并不一定需要两个球塞一同组装。即,上述实施方式的闸阀也可以采用设置有两个球塞72B、65B的结构中的任一种。
另外,在多个A施力部70配置于阀箱10内部的情况下,作为A施力部70,例如也可以采用交错配置上述实施方式所示的“对A可动阀部施加压缩力的结构(第一结构)”和上述变形例所示的“兼具对A可动阀部施加压缩力的结构的功能和对A可动阀部60施加拉力的功能的结构(第二结构)”而成的结构。或者,也可以采用在两个第一结构之间配置有多个第二结构的结构或在两个第二结构之间配置有多个第一结构的结构。
此外,也可以采用如下的例子。
<实施方式的其他变形例>
图32是表示本实施方式中的旋转机构的其他例的说明图。
[旋转轴驱动机构200]
本变形例与上述实施方式的不同点在于行星齿轮离合器,对除此以外的与上述实施方式对应的结构使用相同的附图标记,并省略其说明。
与上述实施方式同样,本变形例中的旋转轴驱动机构(旋转装置)200也为用于使旋转轴20旋转的电动致动器。
旋转轴驱动机构(旋转装置)200是发条轴231c和制动轴241c为一根联合轴205c的结构。
联合轴205c与旋转轴20平行配置。联合轴205c被配置为与上述实施方式中的发条轴231c对应。
在联合轴205c上连接有发条弹簧231和励磁操作式制动器241。
发条弹簧231和励磁操作式制动器241在联合轴205c的轴线方向上位于不同位置且与联合轴205c连接。
另外,在电动机220与驱动齿轮211之间配置有中继齿轮209。
大中继齿轮244及小中继齿轮243旋转自如地安装在旋转轴20上。
在本例中,旋转轴驱动机构200能够实现进一步的空间节省化。
此外,在本例中,在旋转轴20上设置有中立阀体5的配重(平衡器)CW,能够降低电动机220及发条弹簧231所需的转矩。
配重(平衡器)CW设置在旋转轴20上的与中立阀体5轴对称的位置上。此外,该配重CW还可以设置在切换阀704的操作开关21上。
此外,在图32中附图标记32表示安装配重(平衡器)的部位。
另外,在本例中能够取得与上述实施方式同等的效果。
<实施方式的其他变形例>
图33是表示本实施方式的旋转机构的其他例的说明图。
[旋转轴驱动机构200]
本变形例与上述实施方式的不同点在于断电施力装置,对除此以外的与上述实施方式对应的结构使用相同的附图标记,并省略其说明。
本变形例中的旋转轴驱动机构(旋转装置)200也是用于使旋转轴20旋转的电动致动器。旋转轴驱动机构(旋转装置)200具有连接到旋转轴20的撞针式断电施力装置230、旋转切换装置及复位装置。
在旋转轴驱动机构(旋转装置)200中,在旋转轴20上连接有电动机220。
另外,在旋转轴20上设置有朝向旋转轴20的径向外侧突出的撞针22。
断电施力装置230具有该撞针22、弧状齿轮(扇形齿轮,sector gear)273、卷紧齿轮237和作为复位装置的卷紧电动机(带图示)。
撞针22与图29~图31所示的挡块21同样地从旋转轴20朝向径向外侧突出。
撞针22在旋转轴20中连接在与电动机220不同的轴向位置上。
在撞针22的前端设置有沿旋转轴20的轴向突出的突出部22a。
突出部22a与撞针22一体地绕旋转轴20旋转。
弧状齿轮(扇形齿轮,sector gear)273转动自如地安装在旋转轴20上。
弧状齿轮273在旋转轴20的轴向上安装在与撞针22相邻的位置上。
弧状齿轮273在旋转轴20的圆周方向上的一部分上具有弧状齿部273a。
弧状齿轮273在比旋转轴20的径向上的弧状齿部273a更靠内侧具有抵接槽273d。
抵接槽273d形成在朝向旋转轴20的径向的面上。
抵接槽273d呈在旋转轴20的圆周方向上凹陷的形状。
抵接槽273d配置在能够与撞针22的突出部22a抵接的位置上。
抵接槽273d在旋转轴20的径向上设置在与突出部22a对应的位置上。
如后述,弧状齿部273a在旋转轴20的圆周方向上沿圆周方向设置在如下的范围内:即,该范围为在平常的通电情况下,阀体5在阀开位置与阀闭位置之间进行摆动操作时,撞针22的突出部22a与弧状齿轮273的抵接槽273d不抵接的范围。
卷紧齿轮237安装在发条轴231c上。
卷紧齿轮237在发条轴231c的轴向上安装在与弧状齿轮273的弧状齿部273a对应的位置上。
卷紧齿轮237与弧状齿轮273的弧状齿部273a啮合。
在发条轴231c上连接有卷紧电动机(未图示)。
卷紧电动机能够通过使发条轴231c转动而卷起发条弹簧231。
在卷紧齿轮237与弧状齿轮273的弧状齿部273a啮合的状态下,卷紧齿轮237和弧状齿轮273彼此能够传递旋转。
另外,在卷紧齿轮237与弧状齿轮273的弧状齿部273a不啮合的状态即卷紧齿轮237处于与弧状齿轮273的缺齿部对应的位置上的状态时,卷紧齿轮237和弧状齿轮273空转,彼此不会传递旋转。
即,弧状齿轮(扇形齿轮,sector gear)273在弧状齿部273a与卷紧齿轮237啮合的状态下,与卷紧齿轮237同步旋转。
在弧状齿轮273绕旋转轴20转动,从而弧状齿部273a脱离卷紧齿轮237的情况下,弧状齿轮273和卷紧齿轮237彼此不连接。
在本例中,在平常的通电时,如图33所示,发条弹簧231通过卷紧电动机(未图示)来维持卷紧状态。
此时,由于阀体5在阀开位置与阀闭位置之间进行摆动操作,因此弧状齿轮273在旋转轴20的圆周方向上位于与撞针22的突出部22a不抵接的范围内。
同时,弧状齿轮273的弧状齿部273a和卷紧齿轮237处于啮合状态。
在该情况下,撞针22的突出部22a不会与弧状齿轮273的任何部分抵接。
因此,弧状齿轮273及卷紧齿轮237不会对旋转轴20的转动带来影响。
与此相对地,在断电时,无励磁操作式制动器221发挥功能而不驱动电动机220。
同时,励磁操作式制动器241不发挥功能。
由此,释放卷紧的发条弹簧231的作用力。
此外,由于弧状齿轮273旋转自如地安装在旋转轴20上,因此在阻断其驱动电力的供给的初始状态下,弧状齿轮273的转动不会对旋转轴20带来影响。
在释放发条弹簧231的作用力的情况下,通过发条弹簧231的作用力,如图33中的箭头RZ1所示那样,发条轴231c转动。
由此,如图33中的箭头RZ1所示,卷紧齿轮237与发条轴231c一体地转动。
通过卷紧齿轮237的转动,如图33中的箭头RZ2所示那样,与卷紧齿轮237啮合的弧状齿轮273转动。
此时,弧状齿轮273绕旋转轴20转动与弧状齿部273a对应的角度。
于是,如图33中的箭头RZ2所示,以成为与弧状齿部273a相同的角度的方式,抵接槽273d绕旋转轴20一体转动。
通过弧状齿轮273的转动,成为撞针22的突出部22a与抵接槽273d抵接的状态。此外,在弧状齿轮273转动时,抵接槽273d向旋转轴20的圆周方向按压撞针22的突出部22a。
由此,如图33中的箭头RZ3所示,撞针22绕旋转轴20转动规定角度。
追随撞针22的转动,如图33中的箭头RZ3所示,旋转轴20转动规定角度。
如此,旋转轴驱动机构(旋转装置)200通过卷紧齿轮237、弧状齿轮273及撞针22使旋转轴20转动规定角度。由此,旋转轴驱动机构(旋转装置)200在断电时直至中立阀体5处于阀关闭位置为止能够转动。
即,旋转轴驱动机构(旋转装置)200实现可常闭结构。
在此,在励磁操作式制动器241上也可以设置缓解装置。缓解装置具有如下的功能:即,在弧状齿轮273开始转动时,不会使抵接槽273d与撞针22的突出部22a强烈抵接。缓解装置具有直至弧状齿轮273与撞针22抵接为止限制发条弹簧231的作用力的功能。
作为缓解装置,可以考虑将插入到卷紧电动机的端子之间的再生阻抗用作卷紧电动机中的驱动轴的制动力的结构。
此时,在旋转轴20的圆周方向上可根据撞针22的角度位置和弧状齿轮273的角度位置这两个角度来改变卷紧电动机中的再生阻抗的阻抗值。
通过控制再生阻抗的阻抗值,将对卷紧电动机的制动力控制在理想值。由此,能够使缓解装置中的缓解功能最佳化。
此外,作为缓解装置,可采用除此以外的结构等。
另外,在本例中,在从断电状态复位的断电恢复时,旋转轴驱动机构(旋转装置)200通过驱动卷紧电动机来直至弧状齿轮273与撞针22不抵接的位置为止使弧状齿轮273转动。
此外,通过使弧状齿轮273转动,使弧状齿轮273的缺齿部处于与卷紧齿轮237对应的位置。在该状态下,通过卷紧电动机,使卷紧齿轮237空转。在该状态下,通过卷紧电动机,卷紧发条弹簧231。
此外,旋转轴驱动机构(旋转装置)200在完成发条弹簧231的卷紧之后使励磁操作式制动器241发挥功能而转移到平常的通电时的闸阀100的操作。
在此,在完成发条弹簧231的卷紧之后,处于无励磁操作式制动器221的制动功能不发挥作用的状态。
或者,旋转轴驱动机构(旋转装置)200在断电恢复时不会使励磁操作式制动器241操作,能够维持对卷紧电动机通电的状态。由此,旋转轴驱动机构(旋转装置)200也可以实现保持卷紧齿轮237的停止状态的结构,即实现保持阀体5通常可操作的状态的结构。
在本例中能够取得与上述各例同等的效果。
本发明能够适当组合上述各实施方式及各例中的结构来实施。
产业上的可利用性
本发明能够广泛地应用于在真空装置等中切换以下两个状态的用途的闸阀中:该两个状态分别为将连接真空度、温度或气体气氛等性质不同的两个空间的流道阻断的状态;和开放该阻断状态的状态。并且通过将油压回路设为闭合回路,从而在任何设置姿势下也能够维持安全而切实的操作状态。
附图标记说明
5…中立阀体(阀体)
10、10a、10b…阀箱
10A、10B…阀箱内表面
11…中空部
12a…第一开口部
12b…第二开口部
20…旋转轴
30…中立阀部(臂)
30a…圆形部
30b…旋转部(臂)
40…可动阀部
50…B可动阀部(第二可动阀部、可动阀片部:对面板)
51…第二密封部(对面护垫)
52…第三密封部(滑动密封垫)
60…A可动阀部(第一可动阀部、可动阀框部:滑动阀片)
61…第一密封部(阀片密封垫)
65…位置限制部
65B…球塞
70…A施力部(第一施力部、升降机构)
71…固定部
72…可动部
72B…球塞
80…B施力部(第二施力部、保持弹簧)
81…保持弹簧用(导向)销
90…C施力部(第三施力部、辅助弹簧)
91…辅助弹簧用(按压)销
100…闸阀
200…旋转轴驱动机构(旋转装置)
700…油压驱动装置(非压缩性流体驱动装置)
701…油压发生部
702…油压管
703…电磁阀
704…切换阀
705…驱动部
706…控制部(控制器)
707…电源
Claims (5)
1.一种闸阀,具备:
阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;
中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;
旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和
旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器,
所述中立阀体具有连接于所述位置切换部的中立阀部和以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接的可动阀部,
所述可动阀部具有:第一可动阀部,设置于所述可动阀部的外周且设置有紧贴于所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的密封部,并且以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接;和第二可动阀部,相对于所述第一可动阀部能够沿所述流道方向滑动,
所述闸阀具备内置于所述阀箱中的多个第一施力部、配设在所述第一可动阀部与所述第二可动阀部之间的第二施力部以及第三施力部,
所述第三施力部使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接,并且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力,
多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能,
所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动,
所述闸阀具有非压缩性流体驱动装置,所述非压缩性流体驱动装置利用非压缩性流体来驱动多个所述第一施力部,
所述旋转装置在断电时使所述中立阀体处于所述阀关闭位置,并且能够依次进行所述旋转轴的旋转操作和所述第一施力部的关闭操作。
2.一种闸阀,具备:
阀箱,具有中空部和第一开口部及第二开口部,所述第一开口部及第二开口部隔着所述中空部彼此相对设置且成为连通的流道;
中立阀体,配置在所述阀箱的所述中空部内且能关闭所述第一开口部;
旋转轴,作为位置切换部发挥功能且具有沿流道方向延伸的轴线,所述位置切换部在使所述中立阀体相对于所述第一开口部处于关闭状态的阀关闭位置与使所述中立阀体处于从所述第一开口部退避的开放状态的阀开放位置之间操作所述中立阀体;和
旋转装置,具备用于使所述旋转轴旋转的电动致动器,
所述中立阀体具有连接于所述位置切换部的中立阀部和以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接的可动阀部,
所述可动阀部具有:第一可动阀部,设置于所述可动阀部的外周且设置有紧贴于所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的密封部,并且以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接;和第二可动阀部,相对于所述第一可动阀部能够沿所述流道方向滑动,
所述闸阀具备内置于所述阀箱中的多个第一施力部和配设在所述第一可动阀部与所述第二可动阀部之间的第二施力部,
多个所述第一施力部具有能够由非压缩性流体驱动且通过在所述流道方向上朝向所述第一开口部对所述第一可动阀部施力而将所述密封部紧贴在所述第一开口部的周围的阀箱内表面上的功能;以及使所述第一可动阀部以能够改变所述流道方向上的位置的方式与所述中立阀部连接且朝向所述流道方向上的中央位置对所述第一可动阀部施力的功能,
所述第二施力部以能够调整所述第一可动阀部与所述第二可动阀部的在所述流道方向上的厚度尺寸的方式驱动,
所述闸阀具有非压缩性流体驱动装置,所述非压缩性流体驱动装置利用非压缩性流体来驱动多个所述第一施力部,
所述旋转装置在断电时使所述中立阀体处于所述阀关闭位置,并且能够依次进行所述旋转轴的旋转操作和所述第一施力部的关闭操作。
3.根据权利要求1或2所述的闸阀,其中,
所述旋转装置具有:断电施力装置,在断电时通过作用力使所述中立阀体处于所述阀关闭位置;和旋转切换装置,用于切换由所述电动致动器及所述断电施力装置引起的所述旋转轴的旋转。
4.根据权利要求3所述的闸阀,其中,
所述旋转装置具有复位装置,所述复位装置在断电恢复时使所述断电施力装置处于复位状态。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的闸阀,其中,
在所述旋转轴上设置有对所述中立阀体的配重。
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