JP2009264573A - 空気圧駆動部用バルブポジショナ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のバルブポジショナは駆動部の本体に堅牢に固定するため、コントロールバルブが振動すると、バルブポジショナの内部機構に影響し、損傷を招くことがあった。又、コントロールバルブ内を流れる流体が高温の場合には、接続部分が温度上昇するので、取り付け場所を制限されることもあった。又、高所又は作業が難しい場所に取り付けられることもあり、バルブポジショナの調整や保守作業が困難になったり、危険を伴うこともあった。
【解決手段】バルブに直結している空気圧駆動部の駆動軸に可撓性ワイヤの一端を回動可能に取り付け、他端はバルブポジショナのフィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーに回動可能に取り付けて、駆動部の作動に伴う位置情報をバルブポジショナのフィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーに連動する構造とした空気圧駆動部用バルブポジショナを実現することで上記した課題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、石油精製装置、化学装置、製鐵及び、製紙製造装置などのプロセス産業のオートメーション設備に使われる空気圧駆動部とバルブで構成しているコントロールバルブを制御する方法において、バルブに直結した空気圧駆動部の駆動軸を、入力信号に応じた位置に制御するために用いた可撓性ワイヤをフィードバックとする空気圧駆動部用バルブポジショナに関する。

従来のバルブポジショナには、空気圧駆動部の作動に伴う位置のフィードバックは、駆動軸にクランプで、固定したレバーに対して、伝達ピンを介して、機械的な回転角としてバルブポジショナ内に伝達するレバー・伝達ピン式のようなものがある。また、マイクロプロセッサを搭載した電子式ポジショナには、空気圧駆動部に取付けられた開度検出部とこのポジショナ本体を分離して、電気配線用ケーブルで接続しているものが市販されている。更に下記の特許文献１，２のように弁開度表示装置として、弁の駆動軸から、開度計までワイヤで接続しているものもある。また、下記の特許文献３のように弁開度検出機構として、回転弁の回転軸から、操作ワイヤで接続しているものもある。
実開昭５９−１９５２７５号公報 実開昭５３−０４３５３６号公報 特開２００１−１５３２６０号公報

従来のバルブポジショナは、長期に亘り、継続的なフィードバック機能を維持するため、コントロールバルブの空気圧駆動部との相対的な位置を保持する必要があり、駆動部の本体に堅牢に固定しなくてはならない。そのため、コントロールバルブの振動がバルブポジショナにも伝達し、精緻な構造を持つ、バルブポジショナの内部機構に影響し、精度を損なうことや、共振振動を誘発するなど、バルブポジショナの損傷を招くことがある。

また、コントロールバルブ内を流れる流体が高温の場合には、バルブから熱伝導による接続部分の温度上昇がバルブポジショナに伝導して、使用限界を超えることもあり、使用場所を制限されることもある。

コントロールバルブは、プラントの配管に取り付けられるため、プラントの設計事情により、高所、あるいは作業が難しい場所に取り付けられることがあり、その結果、バルブポジショナの調整や保守作業が困難になったり、危険を伴うこともある。

一方、上記の課題を避けるために、市販されている電子式ポジショナは、開度検出部のみを空気圧駆動部に取り付けて、このポジショナ本体と分離しているが、この開度検出部内の構成電子部品が、上記した振動や高温に曝されるだけでなく、このポジショナ本体と接続する電気配線用ケーブルにノイズが誘導されて誤作動の原因になることもある。

特許文献１、２、３に記載されているような可撓性ワイヤは、弁の弁開度表示装置や弁開度検出機構として使用し、弁の弁開度を表示又は検出するだけのもので、空気圧駆動部の空気圧を制御する事はできない。

本発明は、以上のような課題を解決し、振動の多い場所、高温の場所、高所あるいは作業困難な場所においても使用できる空気圧駆動部用バルブポジショナを実現することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、バルブに直結している空気圧駆動部の駆動軸に可撓性ワイヤの一端を回動可能に取り付け、他端はバルブポジショナのフィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーに回動可能に取り付けて、駆動部の作動に伴う位置情報をバルブポジショナのフィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーに連動する構造としたことを特徴とする。

本発明の空気圧駆動部用バルブポジショナは、コントロールバルブから離して設置することができるので、バルブの振動によるバルブポジショナの損傷が抑えられ、高温による板バネなどへの影響やゴム類の劣化などを防ぐことができるのでバルブポジショナの寿命が長くなり、メンテナンスコストが大幅に軽減できる。

また、可撓性ワイヤを利用しているので、フィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーと駆動部の駆動軸との位置合わせの自由度が増し、バルブポジショナを任意の位置に取り付けることができるので、設置場所に制限が無く、取り付けが楽に出来る。

さらに、バルブポジショナは安全な場所に設置することができるため、バルブポジショナの調整や保守作業が安全にでき、危険を伴うことがなくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例にもとづき、図面を参照し つつ詳細に説明する。

実施例１はリニア用空気圧駆動部に取りつけた場合の実施例である。図１において、ワイヤ４は、空気圧駆動部１０の駆動軸１１に固定されているフィードバック・レバー１２に回動可能なジョイント３でネジ止めした。一方、他端は、バルブポジショナ１のフィードバック・レバー２に回動可能なジョイント３でネジ止めした。ワイヤ４は、可撓性スリーブ６の中をスムーズにスライドできるように形成されている。

空気圧駆動部１０側のスリーブ６の止め金５は、取り付け板８に固定した。バルブポジショナ１側の止め金５は、バルブポジショナ１のブラケット１５に固定した取り付け板７に固定した。

バルブポジショナ１のフィードバック・レバー２が取り付けられたカム軸１６に、カム１７が取り付けられていて、そのカム１７の回転角範囲は４５度に設定されているので、コントロールバルブの駆動軸１１の移動ストローク範囲に応じて、カム１７の回転角範囲が４５度になるように、フィードバック・レバー２のカム軸１６から、ジョイント３を取り付けた取り付け部までの長さを調整した。その具体的な取り付けに当たっては、フィードバック・レバー２の長穴に表示されている駆動軸１１のストローク目盛に合せて、回動可能なジョイント３を取り付けた。

このことにより、空気圧駆動部１０の駆動軸１１が上下の直線方向に動作すると、他端のフィードバック・レバー２のジョイント３の取り付け部は、円弧上に動作し、フィードバック・レバー２に接続されているカム１７を０〜４５度の範囲で回転させる。また、ワイヤ４はスリーブ６の中でスムーズに動作するように、スリーブ６の止め金５の取り付け板７、８の長手方向に設けた長穴で取り付け位置を調整し固定した。

駆動軸１１の直線方向の上下の移動を、フィードバック・レバー２の回転に変換するので、精度を上げるためには、直線性の補正が必要になるが、その調整はカム１７の形状により補正した。

ワイヤ４は空気圧駆動部１０側の引っ張りに対しては、スムーズに動作するが、逆方向のバルブポジショナ１側の引っ張りは、張力が不足していたので、フィードバック・レバー２のジョイント３の取り付け部近傍に張力調整用のスプリング９を取り付けた。

実施例２はフィードバック・レバー式回転弁用空気圧駆動部に取り付けた場合の実施例である。図２において、ワイヤ４は、空気圧駆動部１０の駆動軸１１に固定されているフィードバック・レバー１２に、回動可能なジョイント３でネジ止めした。一方、他端は、バルブポジショナ１のフィードバック・レバー２に回動可能なジョイント３でネジ止めした。

空気圧駆動部１０側のスリーブ６の止め金５は、取り付け板８に固定した。バルブポジショナ１側の止め金５は、取り付け板７に固定した。

バルブポジショナ１のフィードバック・レバー２が取り付けられたカム軸１６に、カム１７が取り付けられていて、そのカム１７の回転角範囲は９０度に設定されているので、コントロールバルブの駆動軸１１の回転角範囲に応じて、カム１７の回転角範囲は９０度になるように、フィードバック・レバー２のカム軸１６から、ジョイント３を取り付けた取り付け部までの長さを調整した。その具体的な取り付けに当たっては、駆動軸１１の回転角範囲とカム１７の回転角範囲と、駆動軸１１の中心からフィードバック・レバー１２上のジョイント３の取り付け部までの長さを考慮して、フィードバック・レバー２とジョイント３の取り付け部の固定位置を決めた。

このことにより、空気圧駆動部１０の駆動軸１１が回動すると、他端のフィードバック・レバー２のジョイント３の取り付け部は、円弧上で動作し、フィードバック・レバー２に接続されているカム１７を０〜９０度の範囲で回転させる。また、ワイヤ４はスリーブ６の中でスムーズに動作するように、スリーブ６の止め金５の取り付け板７、８の長手方向に設けた長穴で取り付け位置を調整し固定した。

この実施例２の場合では、駆動軸１１の左右の回転方向の移動は、フィードバック・レバー２の回転に連動して動作するので、直線性の補正は必要ない。

ワイヤ４は空気圧駆動部１０側の引っ張りに対しては、スムーズに動作するが、逆方向のバルブポジショナ１側の引っ張りは、張力が不足していたので、フィードバック・レバー２のジョイント３の取り付け部近傍に張力調整用のスプリング９を取り付けた。

この実施例２の場合では、カム１７の回転角範囲を９０度の場合について説明したが、４５度〜９０度の場合にも同じように実施することができる。

実施例３は、フィードバック・プーリー式回転弁用空気圧駆動部に取り付けた場合の実施例である。図３において、ワイヤ４は、空気圧駆動部１０の駆動軸１１に固定されているフィードバック・プーリー１９に回動可能なジョイント３で、ねじ止めした。一方、他端は、バルブポジショナ１のフィードバック・プーリー１８に、回動可能なジョイント３でネジ止めした。

他の実施例と同様に、空気圧駆動部１０側のスリーブ６の止め金５は、取り付け板８に固定した。バルブポジショナ１側の止め金５は、取り付け板７に固定した。

バルブポジショナ１のフィードバック・プーリー１８が取り付けられたカム軸１６に、カム１７が取り付けられていて、そのカム１７の回転角範囲は９０度に設定されているので、コントロールバルブの駆動軸１１の回転角範囲に応じて、カム１７の回転角範囲は９０度になるように、フィードバック・プーリー１９の径に対して、フィードバック・プーリー１８の径を調整した。その具体的な取り付けに当たっては、駆動軸１１の回転角範囲と、カム１７の回転角範囲と、フィードバック・プーリー１９の径を考慮して、フィードバック・プーリー１８の径を決め、ジョイント３を取り付けた。

このことにより、空気圧駆動部１０の駆動軸１１が回動すると、他端のフィードバック・プーリー１８のジョイント３の取り付け部は、円弧上で動作し、フィードバック・プーリー１８に接続されているカム１７を０〜９０度の範囲で回転させる。また、ワイヤ４はスリーブ６の中でスムーズに動作するように、スリーブ６の止め金５の取り付け板７、８の長手方向に設けた長穴で取り付け位置を調整し固定した。

実施例２と同様に、この実施例３の場合も、駆動軸１１の左右の回転方向の移動は、バルブポジショナ１側のフィードバック・プーリー１８の回転に、連動して動作するので、直線性の補正は必要ない。

他の実施例と同様に、ワイヤ４は空気圧駆動部１０側の引っ張りに対しては、スムーズに動作するが、逆方向のバルブポジショナ１側の引っ張りは、張力が不足していたので、フィードバック・プーリー１８のジョイント３の取り付け部に張力調整用のスプリング９を取り付けた。

この実施例３の場合では、カム１７の回転角範囲を９０度の場合について説明したが、９０度以上の場合にも同じように実施することができる。

本発明の実施例１の説明図 本発明の実施例２の説明図 本発明の実施例３の説明図

符号の説明

１ バルブポジショナ
２ フィードバック・レバー
３ ジョイント
４ ワイヤ
５ 止め金
６ スリーブ
７ 取り付け板
８ 取り付け板
９ スプリング
１０ 空気圧駆動部
１１ 駆動軸
１２ フィードバック・レバー
１３ チューブ
１４ 支持具
１５ ブラケット
１６ カム軸
１７ カム
１８ フィードバック・プーリー
１９ フィードバック・プーリー

Claims (2)

1. 空気圧駆動部とバルブで構成しているコントロールバルブを制御する方法において、バルブに直結している空気圧駆動部の駆動軸に可撓性ワイヤの一端を回動可能に取り付け、他端はバルブポジショナのフィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーに回動可能に取り付けて、駆動部の作動に伴う位置情報をバルブポジショナのフィードバック・レバー又はフィードバック・プーリーに連動する構造としたことを特徴とする空気圧駆動部用バルブポジショナ。
2. 請求項１の可撓性ワイヤのバルブポジショナ側の端部又は取り付け部近傍に張力調整用のスプリングを具備する請求項１の空気圧駆動部用バルブポジショナ。

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