JP2005321011A - 弁体の開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単な標準型の弁に適用できるものでありながら、確実にウォータハンマーの発生を抑制できるようにした弁体の開閉装置を提供する。
【解決手段】 弁体を開閉する出力軸２に設けるセクタウォームホイールからなる出力歯車３と、この出力歯車３に動力を伝達するウォームによってなる入力歯車４とを有し、この入力歯車４から出力歯車３への動力伝達系がギャ比の小さい主動力伝達系１２と、主動力伝達系１２のギャ比回よりも大きいギャ比を有する補助動力伝達系１４とを備えており、弁の開度領域に応じて、主動力伝達系１２と補助動力伝達系１４との両者の使用を各別に選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は弁体の開閉装置に関し、特に、ウォータハンマーの発生を抑制できるようにした弁体の開閉装置に関する。

従来より、弁体の開閉装置として、たとえば図２に示すものがある。この弁体の開閉装置は、たとえば、バタフライ弁の弁体（図示省略）を開閉する出力軸５０、詳しくは、前記図示されていない弁体を取付けている弁棒に連結される出力軸５０と、この出力軸５０に同時回転可能に取付けられたウォームホイールによってなる出力歯車５１と、この出力歯車５１と噛み合うウォームによってなる入力歯車５２と、この入力歯車５２を同時回転可能に取付けた入力軸５３とを備えている（たとえば、非特許文献１参照）。

前記構成の弁体の開閉装置によれば、入力軸５３に取付けた操作ハンドル５４を正逆方向に回転させることで、出力軸５０が正逆方向に回転し、出力軸５０に連結した弁棒および該弁棒に取付けられている弁体を弁開方向または弁閉方向に回転させて、たとえばバタフライ弁を開放または遮断する。

日本水道協会発行「水道用バルブハンドブック」 昭和６２年４月１日発行、Ｐ．７４、図−５．５（ｃ）

ところで、前記非特許文献１の弁体の開閉装置（以下の説明では、従来の弁体の開閉装置という）で開閉される弁（たとえばバタフライ弁）は、弁体の小開度域では、弁棒および弁体が少し回転するだけで水の通過断面積が急激に変化する。つまり、弁開度に対する水の流量変化率が大きい流量特性を示す。したがって、弁体が小開度域から全閉される場合は、水の通過断面積が急激に縮小される状態を呈して急閉されることになる。このため、一次側配管内の圧力が急上昇してウォータハンマーを発生させ、一次側配管およびこれに連通する配管系に様々な悪影響をおよぼす。

そこで、従来の弁体の開閉装置によってバタフライ弁を弁閉する場合、作業者は、弁体が全開位置から小開度域まで閉じられたならば、この小開度域から全閉位置にかけて、操作ハンドル５４の回転を落として出力軸５０および弁体をできるだけ緩やかに回転させることで、水の通過断面積の急激な変化を避けて、ウォータハンマーの発生を抑制するようにコントロールしている。

ところが、作業者の習癖などによって、小開度域から全閉位置にかけて操作ハンドル５４の回転を落とすコントロールがなされないと、ウォータハンマーを発生させる問題がある。

一方、親弁と子弁の複合構造の弁体を備えたバタフライ弁がある。この種のバタフライ弁では、親弁を小開度域から全閉位置にかけて急激に弁閉しても、子弁を弁開しておけば弁開している子弁によって水の通過が許容されるので、一次側配管内の圧力急上昇を避けて、ウォータハンマーの発生を抑制することができる。また、弁箱内部における弁体の両側、つまり一次側の弁箱内部と二次側の弁箱内部とをバイパス通路で互いに連通させ、このバイパス通路に仕切弁を設けた構造のバタフライ弁がある。この種のバタフライ弁では、弁体の全閉時に予め前記仕切弁を開放して、バイパス通路を開通しておけば、弁体を小開度域から全閉位置にかけて急激に弁閉しても、バイパス通路によって水の通過が許容されるので、一次側配管内の圧力急上昇を避けて、ウォータハンマーの発生を抑制することができる。しかし、親弁と子弁の複合構造の弁体を備えたバタフライ弁およびバイパス通路に仕切弁を設けた構造のバタフライ弁の両者は、ともに部品点数が多く、かつ構造が複雑である問題を有している。

本発明は、このような問題を解決するものであって、その目的とするところは、構造が簡単な標準型の弁に適用できるものでありながら、確実にウォータハンマーの発生を抑制できるようにした弁体の開閉装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る弁体の開閉装置は、弁体を開閉する出力軸に設けられる出力輪と、この出力輪に動力を伝達する入力輪とを有し、この入力輪から前記出力輪への動力伝達系が回転比の小さい主動力伝達系と、それ以外で前記主動力伝達系の回転比よりも大きい回転比を有する少なくとも１つの補助動力伝達系とを備え、主動力伝達系と補助動力伝達系との両者の使用が各別に選択できるように構成されていることを特徴とするものである。

本発明に係る弁体の開閉装置では、主動力伝達系の選択操作による弁体の急速な開閉と、補助動力伝達系の選択操作による弁体の緩慢な開閉を各別に行うことができる。このため、弁体の全開位置から小開度域までの弁閉は、前記主動力伝達系の選択操作によって速やかに行い。小開度域から全閉位置にかけては、前記補助動力伝達系の選択操作によって緩やかに弁閉させて、ウォータハンマーの発生を確実に抑制することができる。

本発明においては、出力輪に噛み合う入力輪と、この入力輪を設けた第１の入力操作軸とによって前記動力伝達系の主動力伝達系を構成し、減速機構と、この減速機構を介して前記第１の入力操作軸を回転させる第２の入力操作軸とによって前記動力伝達系の補助動力伝達系を構成することが好ましい。

このようにすることで、簡単な構造により、全開位置から小開度域までは速やかに弁閉させ、かつ小開度域から全閉位置にかけては、緩やかに弁閉させることができる。

本発明によれば、主動力伝達系と補助動力伝達系の確認がマーキングなどによって容易になされるので、作業者の習癖などに左右されることなく、弁の開度領域に応じて主動力伝達系と補助動力伝達系とを正確に選択して操作することができる。このため、小開度域から全閉位置にかけては、補助動力伝達系の正確な選択操作によって緩やかに弁閉させて、ウォータハンマーの発生を確実に抑制することができる。しかも、構造が簡単な標準型の弁に適用することができる。

図１は本発明の実施形態を示す断面図である。
この図において、本発明に係る弁体の開閉装置１は、たとえば、バタフライ弁の弁体（図示省略）を開閉する出力軸２、詳しくは、前記図示されていない弁体を取付けている弁棒に連結される出力軸２と、出力軸２に同時回転可能に取付けられたセクタウォームホイールによってなる出力歯車３と、出力歯車３と噛み合うウォームによってなる入力歯車４と、入力歯車４を同時回転可能に取付けて出力軸２に直交する第１の入力操作軸５と、第１の入力操作軸５に平行な第２の入力操作軸６とを有し、第１の入力操作軸５に同時回転可能に取付けた大きい平歯車７と第２の入力操作軸６に同時回転可能に取付けられて、前記大きい平歯車７と噛み合う小さい平歯車８とを備え、これらは、着脱可能な蓋９によって施蓋されているギァボックス１０に収容され、第１および第２の入力操作軸５，６は、軸受１１ａ〜１１ｄを介してギァボックス１０およびはギァボックス１０と蓋９に回転自在に軸支されている。

そして、前記出力歯車３に噛み合う入力歯車４と、この入力歯車４を設けた第１の入力操作軸５とによって、ギァ比の小さい主動力伝達系１２を構成し、大きい平歯車７と小さい平歯車８とからなる減速歯車機構１３と、この減速歯車機構１３を介して第１の入力操作軸５を回転させる第２の入力操作軸６とによって、ギァ比の大きい補助動力伝達系１４を構成している。

このような構成であれば、ギァ比の小さい主動力伝達系１２における第１の入力操作軸５に取付けた操作ハンドル（図示省略）を正逆方向に回転させると、出力軸２が正逆方向に早く回転し、この出力軸２に連結した弁棒および該弁棒に取付けられている弁体（ともに図示せず）を弁開方向または弁閉方向に速やかに回転させることができる。一方、ギァ比の大きい補助動力伝達系１４における第２の入力操作軸６に取付けた操作ハンドル（図示省略）を正逆方向に回転させると、第１の入力操作軸５が低速で逆回転し、この逆回転に伴って出力軸２に連結した弁棒および該弁棒に取付けられている弁体（ともに図示せず）を弁閉方向または弁開方向に緩やかに回転させることができる。

したがって、たとえばバタフライ弁の弁体を全開位置から小開度域まで弁閉させる場合には、ギァ比の小さい主動力伝達系１２における第１の入力操作軸５の選択操作によって速やかに行い、前記弁体を小開度域から全閉位置にかけて弁閉させる場合には、ギァ比の大きい補助動力伝達系１４における第２の入力操作軸６の選択操作によって緩やかに弁閉させることで、ウォータハンマーの発生を確実に抑制することができる。

本発明に係る弁体の開閉装置１によれば、ギァ比の小さい主動力伝達系１２とギァ比の大きい補助動力伝達系１４の確認がマーキングなどによって容易になされるので、作業者の習癖などに左右されることなく、弁の開度領域に応じて主動力伝達系１２と補助動力伝達系１４とを正確に選択して操作することができる。このため、小開度域から全閉位置にかけては、補助動力伝達系１４の正確な選択操作によって緩やかに弁閉させて、ウォータハンマーの発生を確実に抑制することが可能である。しかも、構造が簡単な標準型の弁に適用することができる。

なお、前記実施形態では、歯車を使用した動力伝達構造で説明しているが、小型で軸トルクが小さく、しかも出力軸２と第１および第２の入力操作軸５，６が互いに平行な構造の弁体の開閉装置１であれば、前記実施形態で説明した歯車を使用した動力伝達構造のみに限定されるものではなく、摩擦車を使用した動力伝達構造またはタイミングプーリとタイミングベルトを使用した動力伝達構造であってもよい。さらに、クラッチを用いて第１および第２の入力操作軸５，６を切換えるようにした構造であってもよい。

本発明の実施形態を示す断面図である。 従来例の概略構成図である。

符号の説明

１ 弁体の開閉装置
２ 出力軸
３ 出力歯車（出力輪）
４ 入力歯車（入力輪）
５ 第１の入力操作軸
６ 第２の入力操作軸
１２ 主動力伝達系
１３ 歯車減速機構（減速機構）
１４ 補助動力伝達系

Claims (2)

1. 弁体を開閉する出力軸に設けられる出力輪と、この出力輪に動力を伝達する入力輪とを有し、この入力輪から前記出力輪への動力伝達系が回転比の小さい主動力伝達系と、それ以外で前記主動力伝達系の回転比よりも大きい回転比を有する少なくとも１つの補助動力伝達系とを備え、主動力伝達系と補助動力伝達系との両者の使用が各別に選択できるように構成されていることを特徴とする弁体の開閉装置。
2. 請求項１に記載の弁体の開閉装置において、
   出力輪に噛み合う入力輪と、この入力輪を設けた第１の入力操作軸とによって前記動力伝達系の主動力伝達系が構成されているとともに、減速機構と、この減速機構を介して前記第１の入力操作軸を回転させる第２の入力操作軸とによって前記動力伝達系の補助動力伝達系が構成されていることを特徴とする弁体の開閉装置。
   

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