JP2023020681A - actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路を開閉するバルブの弁体を動作させるアクチュエータ、より詳しくは、その材質を樹脂製としたアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator for operating a valve body of a valve that opens and closes a flow path, and more particularly to an actuator made of resin.
流体が流れる配管の途中に、配管に接続される流路と堰となる弁座とを備え、この弁座に当接離間する弁体を作動させる開閉弁、例えばダイヤフラムバルブには作動流体によって動作するアクチュエータが用いられている。このアクチュエータとしては、内部がシリンダとなるアクチュエータキャップと、このアクチュエータキャップのシリンダに摺接するピストンと、ピストンを一方向に付勢するバネなどからなる弾性部材と、弾性部材の押圧力に抗う方向にピストンを移動させるための作動流体をシリンダ内に供給する作動流体の供給口を備えたものが汎用されている。シリンダ室を移動するピストンには、Oリング等のシール部材が配設され、弾性部材を配備する空間と作動流体が供給される空間を遮断するようにしている。(例えば、特許文献1参照)。
A flow path connected to the pipe and a valve seat acting as a weir are provided in the middle of the pipe through which the fluid flows. An on-off valve, such as a diaphragm valve, which operates a valve body that contacts and separates from the valve seat, is operated by the working fluid. Actuators are used. The actuator includes an actuator cap whose interior is a cylinder, a piston that slides in contact with the cylinder of the actuator cap, an elastic member such as a spring that biases the piston in one direction, and an elastic member that resists the pressing force of the elastic member. A cylinder having a working fluid supply port for supplying working fluid for moving a piston into a cylinder is widely used. A piston that moves in the cylinder chamber is provided with a sealing member such as an O-ring to isolate a space in which the elastic member is arranged and a space in which the working fluid is supplied. (See
そして、このピストンは、流路を流れる流体の流量が少なく配管径が小径であれば弁座、弁体、しいてはアクチュエータ自体も小型となり、ピストンの外周面にOリングを配設するだけで、軸心を保つことができる。しかし、大流量を流す配管に使用する場合、アクチュエータも大径となり、Oリングの弾性力のみでは、例えば、ピストンを一方向に付勢するバネの傾き等による軸心の傾きや偏芯を正しい位置に保つことが困難となり、ピストンとシリンダが接触し、摩耗したり傷が入ったりすることがある。 If the flow rate of the fluid flowing through the flow passage is small and the pipe diameter is small, the valve seat, the valve body, and the actuator itself can also be made small. , can keep the axis center. However, when used in piping with a large flow rate, the actuator also has a large diameter, and the elastic force of the O-ring alone cannot correct the inclination and eccentricity of the shaft center due to the inclination of the spring that biases the piston in one direction. It becomes difficult to keep in place and the piston and cylinder can come into contact, wear and scratch.
このように、ピストンの軸心を正確に保つことが困難場合には、ピストンにシール部材の他に、ウェアリングを配備し、軸心を保つようにしている。一般にウェアリングは、特許文献2に記載されるように、カット部を有する円環状の修道用の部材で、ピストンの外周面に形成した溝部に係合されて使用される。
In this way, when it is difficult to accurately maintain the axial center of the piston, the piston is provided with a wear ring in addition to the seal member to maintain the axial center. As described in
汎用されているカット部を有するウェアリングは、ピストンの溝部に対し完全に固定されるものではなく、カット部の形状によって、耐荷重が低くなり、耐久性が劣る場合がある。また、市場においてはアクチュエータの軽量化、低廉化が求められ、本発明者等もアクチュエータの各パーツを樹脂製にする設計変更を行うようにしたが、射出成形によってピストンを成形すると外周面に溝部を形成することができず、成形後に溝加工が必要となり低廉化の要請に沿うことができないという問題があった。 A wear ring having a cut portion, which is commonly used, is not completely fixed to the groove portion of the piston, and depending on the shape of the cut portion, the load capacity may be lowered and the durability may be deteriorated. In addition, the market demanded lighter and cheaper actuators, and the inventors of the present invention also changed the design of the actuator by making each part of the actuator made of resin. cannot be formed, grooving is required after molding, and there is a problem that the demand for cost reduction cannot be met.
本発明は、係る点に鑑みなされたもので、汎用されるカット部を有するウェアリングを用いることなく耐久性の高い軸受け部を備え、大口径であっても軸心がずれることのないアクチュエータを提供することを目的とする。また、射出成形により成形したピストンに適したウェアリングに代わる軸受け部を備えたアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and provides an actuator having a highly durable bearing portion without using a wear ring having a cut portion that is commonly used, and having a shaft center that does not shift even if it has a large diameter. intended to provide It is another object of the present invention to provide an actuator having a bearing instead of a wear ring suitable for a piston molded by injection molding.
上記課題を解決するためになされた本発明に係るアクチュエータは、
流路と弁座を備えたボディに配設され、前記弁座と当接し流路内を流れる流体の流れを連通遮断する弁体を動作させるアクチュエータであって、
内部がシリンダとなるアクチュエータキャップと、
前記シリンダと摺動体を介して摺接するピストンと、
該ピストンと連結され、前記弁体と係合するステムと、
前記ピストンを一方に押圧付勢する弾性部材と、
該弾性部材の押圧に抗う方向に、作動流体を供給するための作動流体供給口と、を備え
前記ピストンの外周面には、周状突起を形成し、
前記摺動体は、その内面に前記周状突起に嵌合する溝部を備えるとともに、前記ピストン外周面の周方向に複数配設するようにしている。
An actuator according to the present invention, which has been made to solve the above problems,
An actuator that operates a valve body disposed in a body that includes a flow path and a valve seat, and that contacts the valve seat to block communication of a fluid flowing through the flow path,
an actuator cap with a cylinder inside;
a piston in sliding contact with the cylinder via a sliding body;
a stem coupled to the piston and engaged with the valve body;
an elastic member that presses and biases the piston in one direction;
a working fluid supply port for supplying working fluid in a direction against the pressing force of the elastic member, wherein a circumferential projection is formed on the outer peripheral surface of the piston,
The sliding body has a groove on its inner surface for fitting into the circumferential projection, and a plurality of grooves are arranged in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the piston.
本発明のアクチュエータは、内周面に溝部を形成した複数の摺動体を、ピストン外周面の周状突起に対し嵌合することで取り付けを容易にし、かつ、耐久性を向上させることができる。 The actuator of the present invention can be easily attached and improved in durability by fitting a plurality of sliding bodies having grooves on the inner peripheral surface to the circumferential protrusions on the outer peripheral surface of the piston.
この場合において、前記ピストンは、軸方向に二分割の射出成形により成形した樹脂製とすることができる。軸方向に二分割の射出成形とすることで外周面の周状突起を容易に形成することができる。 In this case, the piston may be made of a resin that is divided into two parts in the axial direction by injection molding. Circumferential projections on the outer peripheral surface can be easily formed by injection molding in which the cylinder is divided into two parts in the axial direction.
さらに、この場合において、アクチュエータキャップ及びステムを樹脂製とから構成することができる。 Furthermore, in this case, the actuator cap and stem can be made of resin.
本発明のアクチュエータによれば、耐久性の高い軸受け部を備え、また、射出成形により成形したピストンに適した摺動体を備え、大口径であっても軸心がずれることのないアクチュエータを提供することができる。 According to the actuator of the present invention, it is provided with a highly durable bearing portion, a sliding body suitable for a piston molded by injection molding, and an actuator that does not shift its axis even if it has a large diameter. be able to.
以下、本発明に係るアクチュエータの好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。この実施例に記載されている構成部品の形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、便宜的に図面上での方向によって部材等の方向を上下左右と指称することがあるが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 A preferred embodiment of an actuator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Unless otherwise specified, the shape of the component parts described in this embodiment, their relative arrangement, etc. are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. For the sake of convenience, the directions of members and the like may be referred to as up, down, left, and right depending on the direction on the drawings, but these do not limit the scope of the present invention.
<実施形態1>
図に本発明に係るアクチュエータを示す。図1~図2は、本発明のアクチュエータ1をダイヤフラム弁に取り付けた断面正面図を示し、図1は、開弁状態を、図2は閉弁状態を示す。
<
The figure shows an actuator according to the present invention. 1 and 2 show cross-sectional front views of an
このアクチュエータ1は、流入流路71、流出流路72及び堰からなる弁座70を備えたボディ7に配設され、弁座70と当接離間し流路内を流れる流体の流れを連通遮断する弁体6を備えたバルブV、例えば、図に示すようなダイヤフラムバルブを作動させるもので、内部がシリンダ30となるアクチュエータキャップ3と、シリンダ30と摺動体20を介して摺接するピストン2と、ピストン2と連結され、弁体6と係合するステム4と、ピストン2を一方に押圧付勢する弾性部材5と、この弾性部材5の押圧に抗う方向に、作動流体を供給するための作動流体供給口30Aとを備えている
The
そして、ピストン2の外周面には、周状突起2aを形成し、外周面20bと内周面20cとが平行な弧状をなし、内周面20cに形成した溝部20aを備えた摺動体20を、周状突起2aに嵌合するようにしている。周状突起の幅寸法h1と溝部20aの幅寸法h2は、h1がh2よりも若干大きいか略同寸法の押込から軽圧入程度の中間ばめとなるように構成することが好ましい。
A
ピストン2は、軸方向に二分割の射出成形により成形した樹脂製で、その周面には、上述した周状突起2aが周方向に分割された摺動体20の弧長に合わせ、周上複数に形成されている。樹脂として用いる材料は、特に限定するものではないが、PP(ポリプロピレン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA(ポリアミド)、PEI(ポリエーテルイミド)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等を用いることができる。なお、これらの材料は、ピストン以外のパーツにも使用することができる。
The
また、周状突起2a間には、摺動体20の平面端部20cが当接することで摺動体20の周方向の移動を規制する規制部2bが形成されている。さらに、ピストン20の中心部にはステムを挿通する貫通孔2cが形成されるとともに、一方の面には弾性部材5であるスプリングを載置する環状溝2dが形成されている。また、ピストン2は、周状突起2a及び固定部2bと連なる小径部2eを有し、この小径部2eには、アクチュエータキャップ3のシリンダ30に摺接するシール部材21がシリンダ室を押圧部材配設側と作動流体供給側を区画し、作動流体供給側33から押圧部材配設側への作動流体の漏洩を防止するようにしている。
Between the circumferential projections 2a, a restricting
摺動体20は、本実施形態においては6分割した例を示すが、2分割以上であればその分割数は特に限定するものではない。また、摺動体20の材質としては、特に限定するものではないが、摺動性の高い、POM(ポリアセタール)を使用することが好ましい。
Although the
アクチュエータキャップ3も、本実施形態においては射出成形により成形した樹脂製で、図に示す通り、椀型の形状で、内周面がシリンダ30となっている。シリンダ30は特に追加工を施すことなく、射出成形のみでシリンダとしての円筒度を確保することができる。
In this embodiment, the
アクチュエータキャップ3には、シリンダ30内にピストン2を押圧部材5の押圧力に抗って移動させる作動流体を供給するための作動流体供給口30Aが形成されている。また、押圧部材配設側の流体(空気)を外部に排出させるための作動流体排出口30Bも形成されている。
The
アクチュエータキャップ3の天面に形成された貫通孔3aには、軸部40の先端が摺接するとともに、シリンダ内部と外部とを遮断するキャップ32が配設されている。アクチュエータ1を取り付けるバルブVがノーマルクローズタイプの場合にはステム4の軸部40の先端が貫通する貫通孔とするだけで構わないが、図例と逆側に押圧部材5となるスプリングを配設するノーマルオープンタイプの場合、天面側の空間が作動流体供給側となるため、キャップ32を配設し、内部と外部とを遮断する。ノーマルオープンタイプのバルブVに配設する際は、作動流体排出口30Bが作動流体供給に、作動流体供給口30Aが作動流体排出口として機能する。
A
弁体6は、樹脂製のダイヤフラム60と硬質のダイヤフラム押さえ61とからなり、ダイヤフラム60の早期摩耗を抑制する観点から、ダイヤフラム60とダイヤフラム押さえとの間には、軟質体62が配設されている。
The
ステム4は、軸部40、大径部41及び係合部42から構成される。係合部42は大径部41の先端と環状段部42aを介して連続的に形成されている。軸部40は、ピストン2の貫通孔2cに嵌入され、大径部41の円環状端面がピストン2に当接するとともに、軸部40に形成される溝部43に係合される止め部材Sによってピストン2に固定されている。
The
なお、ステム4とピストン2との接合は、ステム4の係合部42が、弁体6のダイヤフラム押さえ61と係合し接合され、ボンネット8のステム挿通口83にステム4を挿通し、大径部41がステム挿通口80のシール部材(例えば、Oリング)80aと摺接した状態で行われる。ステム4も軸と直交方向の二つ割りで射出成形による樹脂製とすることができる。なお、ステム4の係合部42と弁体6との係合は、アクチュエータ1を組み立てた後に行うように構成することもできる。
The
押圧手段5は、スプリング、皿バネ等特に限定するものではないが、本実施形態においてはスプリングを使用している。なおスプリングは、図例のように1つだけであっても良いが、径の異なるスプリングを複数配設するようにしても構わない。 The pressing means 5 may be a spring, a disk spring, or the like, but is not particularly limited, but a spring is used in this embodiment. Although only one spring may be provided as shown in the figure, a plurality of springs having different diameters may be provided.
ボンネット8は、円筒状の本体80と、その一端がアクチュエータキャップ3と連結される第1フランジ81と、他端がボディ7と連結される第2フランジ82とから構成されている。アクチュエータキャップ3との間で機密を保持するシール部材を備えた第1フランジ81の環状突出部81aにアクチュエータキャップ3の開口部が嵌合し、ボルト、ネジ等の螺合手段によって、ボンネット8とアクチュエータキャップ3とは固定される。第2フランジ82の端面には、軟質体62の環状係合部が嵌る環状溝が形成されるとともに、溝部以外の端面がダイヤフラム61の鍔部をボディ7とで挟持する。第2フランジ82も、ボルト、ネジ等の螺合手段によって、ボディ7に固定される。
The
上位構成において、ピストン2とシリンダ30との間には複数の摺動体20が介在し、ピストン2の軸心を保つとともに、シリンダ30の摩耗や傷の発生等を有効に防止することができる。
In the upper structure, a plurality of sliding
本発明に係るアクチュエータは、大径のピストンを使用する必要があるアクチュエータとして好適に用いることができ、例えば、大流量の流体が流れる配管に対する開閉用バルブのアクチュエータとして好適に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The actuator according to the present invention can be suitably used as an actuator that needs to use a large-diameter piston, and can be suitably used, for example, as an actuator for opening and closing valves for piping through which a large amount of fluid flows.
1 アクチュエータ
2 ピストン
2a 周状突起
20 摺動体
20a 溝部
21 シール部材
3 アクチュエータキャップ
30 シリンダ
30A 作動流体供給口
4 ステム
40 テーパ状の外周面
5 押圧部材
6 弁体
30A Working
Claims (3)
内部がシリンダとなるアクチュエータキャップと、
前記シリンダと摺動体を介して摺接するピストンと、
該ピストンと連結され、先端に前記弁体と接合するステムと、
前記ピストンを一方に押圧付勢する弾性部材と、
該弾性部材の押圧に抗う方向に、作動流体を供給するための作動流体供給口と、を備え
前記ピストンの外周面には、周状突起を形成し、
前記摺動体は、その内面に前記周状突起に嵌合する溝部を備えるとともに、前記ピストン外周面の周方向に複数配設したアクチュエータ。 An actuator that operates a valve that is disposed in a body that has a flow path and a valve seat, and that includes a valve body that contacts and separates from the valve seat and blocks communication of a fluid flowing through the flow path,
an actuator cap with a cylinder inside;
a piston in sliding contact with the cylinder via a sliding body;
a stem connected to the piston and joined to the valve body at its tip;
an elastic member that presses and biases the piston in one direction;
a working fluid supply port for supplying working fluid in a direction against the pressing force of the elastic member, wherein a circumferential projection is formed on the outer peripheral surface of the piston,
The actuator includes a plurality of grooves on the inner surface of the sliding body that engage with the circumferential projection, and a plurality of the sliding bodies arranged in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the piston.
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