JP2520186Y2 - 電動放流弁の非常用開閉装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ダム又は水路式水力発
電所等で使用される電動放電弁（フィックスト コーン
バルブ）に関し、特に、予期せぬ電源喪失時等に作動す
る非常用開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような電動放電弁の従来例は、要
部側断面図である図４（ａ）及び同図のＡ−Ａ断面を左
半分とし、またＢ矢視図を右半分とした同図（ｂ）に示
すように、ダム又は水路式水力発電所の放流口部に接続
された円筒胴体１の先端部１ａに、放流路となる間隔を
隔てて、内側を円錐（コーン）状２ａに形成した円形の
弁胴２が取付けられており、上記先端部１ａと弁胴２と
の間の流路を軸方向に開閉するシリンダゲート（円筒弁
体）３が、円筒胴体１の外側に、矢印ａ方向に軸方向に
摺動するように嵌合して取付けられている。図は上記流
路をシリンダゲート３によって全閉した状態を示してい
る。

【０００３】上記シリンダゲート３を軸方向に摺動する
手段として、円筒胴体１の外側に、ウオームとウオーム
ホイールを噛合わせた第２減速機４が左右１対設けら
れ、該減速機４のウオームホイール４ａに取付けられた
ねじ軸（スクリュウステム）５が、上記シリンダゲート
３の左右両側に取付けられたステムナット６に螺合して
設けられている。

【０００４】上記左右１対の第２減速機４の各ウオーム
軸４ｂは、円筒胴体１の頂部に取付けられた傘歯車を用
いた第１減速機７に連結され、該第１減速機７は、機外
に設置された電動アクチュエータ８によって駆動される
ようになっている。

【０００５】ダム等の放流時には、図４（ａ）の弁閉鎖
状態から電動アクチュエータ８を作動し、第１減速機
７、第２減速機４を経て左右１対のねじ軸５を回転する
と、該ねじ軸５に螺合しているステムナット６を介して
シリンダゲート３が、図で左方向に移動して円筒状流路
を開口し、やがて該シリンダゲート３の右端が円筒胴体
１の右端に重なる位置で全開状態となる。

【０００６】この状態において、ダムや上水槽内の水が
円筒胴体１内を矢印ｂ方向に流れ、上記開口された流路
より、弁胴２の円錐面２ａに沿って一定角度で放流さ
れ、下流側へ流れるようになっている。また、シリンダ
ゲート３を摺動させ上記流路面積を変化させて流量又は
圧力制御が行なわれるようになっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】上記したように従来例
（図４）においては、円筒形のスリーブからなるシリン
ダゲート３を摺動させながら流路面積を変化させて、流
量又は圧力制御を行なう構造になっており、摺動の動力
源は、電動機８であり、該電動機のトルクを減速機７，
４とねじ軸５を通して、往復動に変換することによって
伝えられる。一方、電源喪失時は、手動ハンドルで上記
流路面積を開閉する。また、現場に操作員が不在で、予
期せぬ電源喪失が起きた場合の対策として、従来、交流
電源の代わりに、停電に無関係な直流電源装置（蓄電池
等）を使って、直流モータを使う方式を採用していた。

【０００８】ところが、直流電源は、断線等の事故を防
ぐため、或いは常に一定以上の容量を蓄えるため、日頃
から細かい保守点検を要するので、使いにくいという問
題点があった。

【０００９】本考案は、上記従来技術の問題点を解決
し、電源喪失時、電源以外の力を利用して自動的にシリ
ンダゲートを安全側に確実に開閉させるようにした電動
放流弁を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案は、ダム等の放流口部に接続される円筒胴
体の先端部に、放流路となる間隔を隔てて弁胴を固定し
て設け、上記先端部と弁胴との間の流路を軸方向に開閉
するシリンダゲートを、円筒胴体に摺動可能に嵌合した
電動放流弁において、上記シリンダゲートの外側に取付
けられたステムナットに螺合するねじ軸の先端部を、ス
プライン軸とし、該スプライン軸を、軸方向には滑動可
動で回転方向には動力を伝達すべく嵌着した回転体を介
し、電動アクチュエータによって駆動するようにし、上
記スプライン軸を延長してその端部にシリンダ装置を設
け、該シリンダ装置のピストン内に組み込まれた半径方
向軸受によって回転可能に且つスラスト軸受によって開
閉方向の力をもたせるように支持し、上記スプライン軸
を該シリンダ装置によりシリンダの一端において回転可
能に固定する機構にして、緊急時、該シリンダ装置の油
圧切替え作動により軸方向に移動させ、弁開度に無関係
にシリンダゲートを摺動して流路を急速に開放する位置
に切替可能に構成したことを特徴としている。

【００１１】また本考案の第２番目の考案は、上記スプ
ライン軸の延長端部にヨークを介して重錘を取付け、緊
急時、係脱切替機構により、上記スプライン軸を該重錘
の作用によって、上記シリンダをダッシュポットとして
時間調整の働きをさせながら移動させ、弁開度に無関係
にシリンダゲートを移動して流路を急速に開くようにし
たことを特徴としている。

【００１２】また本考案の第３番目の考案は、上記スプ
ライン軸の延長端部にスプリング装置を取付け、緊急
時、係脱切替機構により、上記スプライン軸を該スプリ
ングの作用によって、上記シリンダをダッシュポットと
して時間調整の働きをさせながら移動させ、弁開度に無
関係にシリンダゲートを移動して流路を急速に開くよう
にしたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】本考案は上記のように構成されているので、当
該放流弁の通常運転時には、機外に設置された電動アク
チュエータより減速機を介して駆動されるスプライン軸
の回転と同時にねじ軸が回転し、該ねじ軸の回転角度に
応じて該ねじ軸と螺合したステムナットがシリンダゲー
トと一体となって軸方向に移動し、固定して取付けられ
た弁胴との間隔部に相当する流路面積を開閉して放流さ
れる流量又は圧力が調節される。

【００１４】このとき、スプライン軸の延長端部にシリ
ンダ装置を設けているので、非常時油圧源ユニットより
シリンダ内に導かれた油圧により、ピストンがシリンダ
の一端に保持固定され、スプライン軸の端部は、該ピス
トン内で半径方向軸受によって回転可能に支持され且つ
スラスト軸受によって開閉方向の力を支えており、当該
放流弁の開閉動作は電動アクチュエータによって操作さ
れる。同様に、重錘を用いたものにおいては、該重錘を
油圧を利用して持ち上げた位置に係脱切替機構を介して
保持固定され、また、スプリングを用いたものにおいて
は、該スプリングを収縮した状態に係脱切替機構を介し
て保持固定されており、当該放流弁の開閉は電動アクチ
ュエータによって行われる。

【００１５】一方、停電等の緊急時には、電動アクチュ
エータは操作不能となるが、同時に、スプライン軸の延
長端部に油圧の切替手段を具えたシリンダ装置を設けた
ものでは、非常時油圧源ユニットからの圧油がピストン
に開弁方向の推力を作用させ、スプライン軸とねじ軸を
介してシリンダゲートを速やかに開弁させる。

【００１６】また、スプライン延長軸端に重錘を取付け
たものにおいては、緊急時、該重錘を持ち上げた位置で
保持している係脱切替機構を切替えて係止状態を解除す
ることにより、スプライン軸は上記シリンダをダッシュ
ポットとして時間調整の働きをさせながら移動し、シリ
ンダゲートを速やかに開弁させる。

【００１７】同様に、スプライン延長軸端にスプリング
を取付けたものにおいては、緊急時、スプリングを押圧
して圧縮した位置で保持している係脱切替機構を切替え
て係止状態を解除することにより、スプライン軸は上記
シリンダをダッシュポットとして時間調整の働きをさせ
ながら移動し、シリンダゲートを速やかに開弁させる。
なお、電源が復帰すると、シリンダ装置の油圧切替手
段を用いたものでは、ピストンの位置が、また重錘或い
はスプリングを用いたものでは重錘の位置或いはスプリ
ングの状態が、それぞれ元の電動常用状態に復帰され
る。

【００１８】

【実施例】次に、本考案の実施例を、一例として水路式
水力発電所の放流弁について図面と共に説明する。この
弁は、閉じた状態で停電になると、上水槽水位が上昇し
過ぎて危険になるため、緊急に開く必要がある。

【００１９】図１（ａ）は、非常用油圧源ユニットを用
いた場合の油圧シリンダと電動機付き減速機とを組合わ
せた本考案の第１実施例を示す要部断面斜視図であり、
図中、図４（ａ）に記載した符号と同一の符号は同一な
いし同類部分を示すものとする。 図において、円筒胴
体１は図示しない水路式水力発電所の放流口部に接続し
て取付けられており、該円筒胴体１の先端部に、放流路
となる間隔を隔てて、内側を円錐状２ａに形成して流水
を一定角度に放流するようにされた円形の弁胴２が取付
けられており、上記円筒胴体１の先端部と弁胴２との間
の流路を軸方向に開閉するシリンダゲート（円筒弁体）
３が、該円筒胴体１の外側に、矢印ａに示すように軸方
向に摺動するように嵌合して取付けられている。

【００２０】上記シリンダゲート３の通常左右両側に、
めねじを有するステムナット６が固定して取付けられて
おり、該ステムナット６に螺合するねじ軸５の先端部に
はスプライン軸１１が結合されており、該スプライン軸
１１に、摺動可能な雌形のスプライン部１２ａを有する
傘歯車１２が嵌合されており、該傘歯車には第２減速機
１３の回転力のみをスプライン軸１１に伝えるようにな
っている。該第２減速機１３の駆動軸１４は、第１減速
機７と機外に設置された電動アクチュエータ８に連結さ
れている。

【００２１】一方、スプライン軸１１の先端部は、回転
と推力を受けるので、図１（ｂ）に拡大して示すよう
に、ピストン１８内に組込まれた半径方向荷重を支持す
る玉軸受１５と、軸方向（開閉方向）の力を支持するス
ラスト軸受１６を介して、緊急開放用油圧シリンダ１７
のピストン１８に連結されている。また、該スプライン
軸１１は、電動回転による貫通部の摩耗を防ぐため、ピ
ストン１８に固定されたスリーブ１９によって包まれて
いる。

【００２２】また、シリンダ１７には、非常用油圧源ユ
ニット２０から導入される圧油を制御するために、電磁
操作の切換弁２１，２２が設けられている。なお、図
中、２３は緊急開時間設定用絞り弁である。

【００２３】次に、作用について説明する。 （ｉ）通常運転時 電動アクチュエータ８の操作により、第１減速機７を介
して駆動軸１４を回転させ、第２減速機１３内の傘歯車
１２付スプライン部１２ａを介してスプライン軸１１が
回転される。これにより、該スプライン軸１１と結合さ
れているねじ軸５が回転して、シリンダゲート３と一体
となっているステムナット６を往復運動させて当該放流
弁を開閉させる。なお、この操作時に、圧油はシリンダ
端１７ａ側に入り、ピストン１８は常に反シリンダ端１
７ｂ側に押しつけられたままである。

【００２４】（ｉｉ）緊急開放時 電源喪失等により、電動アクチュエータ８の操作が不可
能になった場合は、切換弁２１，２２の励磁が切り換わ
る。これにより、圧油が反シリンダ端１７ｂ側に導入さ
れるので、ピストン１８は逆方向に向って、スプライン
軸１１、ねじ軸５、ステムナット６、シリンダゲート３
を開方向（図で右方向）にずらす。この時、第２減速機
１３の傘歯車１２は不動で、スプライン軸１１のみが摺
動する。

【００２５】（ｉｉｉ）復帰動作 電源が復帰すると、シリンダゲート３は全開状態で、電
動アクチュエータ８は前のままであるため、該アクチュ
エータ８側を全開の位置に合わせる必要がある。そのた
め、ピストン１８両側の圧力を同じにして全開位置にな
るまで、つまりねじ軸５がステムナット６内に螺入する
ように電動アクチュエータ８を運転する。すると、ピス
トン１８が自由に動いて、反シリンダ端１７ｂ側に戻さ
れる。この時点で、油圧切換弁２１，２２を切換えて、
シリンダ端１７ａ側に圧油を導入し、ピストン１８を反
シリンダ端１７ｂ側に固定する。このようにして元の電
動常用状態に復帰される。

【００２６】図２（ａ）は、重錘を利用した開閉装置を
用いた本考案の第２実施例を示す要部断面斜視図であっ
て、図中、図１（ａ）に記載した符号と同一の符号は同
一ないし同類部分を示すものとし、第１実施例（図１）
と異る点について説明する。この実施例では、第１実施
例における油圧ユニット２０の代りに、重錘３０を用い
た点で第１実施例と異っている。そのために、第２減速
機１３の傘歯車１２を貫通して延びたスプライン軸１１
の先端部に、油圧シリンダ２７を設けると共に、スプラ
イン軸１１は該シリンダ２７を貫通して延び、重錘３０
装置と連結されている。

【００２７】即ち、シリンダ２７は、この場合、絞り弁
２３による時間調整用のダッシュポット作用及び油圧ハ
ンドポンプ２９による重錘３０の引き上げ機の二役を兼
ねる。シリンダ端２７ａを貫通した軸３１の先端は、リ
ンク３２を介して、ヨーク３３に連結され、ピンジョイ
ント３４を経て上下運動する重錘３０に連結されてい
る。電動運転時にピストン２８位置を反シリンダ端２７
ｂ側へ保持するため、ヨーク３３のラチェット３５に、
スプリング３６と電動モータ又は電磁石３７付の係脱可
能な爪３８をひっかける構造になっている。図中、３０
ａは、重錘３０の最下降位置を設定するストッパで、図
示の最上昇位置と該ストッパ３０ａとの距離がストロー
クＳとなる。

【００２８】次に、作用について説明する。 （ｉ）通常運転時 ピストン２８を反シリンダ端２７ｂ側に固定するため、
ハンドポンプ２９により圧油をシリンダ端２７ａ側へ供
給する。次に、この位置を固定するため、ラチェット３
５と爪３８を噛み合わせると、重錘３０が図示のように
上昇したままになり、位置エネルギが蓄えられる。この
状態で電動アクチュエータ８を第１実施例と同様に運転
する。

【００２９】（ｉｉ）緊急開放時 電源喪失等により、電動アクチュエータ８の操作が不可
能になった場合は、電動モータ（又は電磁石）３７が作
動し、爪３８をラチェット３５から外す。すると重錘３
０の荷重がヨーク３３にかかり、ピストン２８はシリン
ダ端２７ａ側へ引張られる。これに伴って、第１実施例
と同様な過程を経て、シリンダ２７をダッシュポットと
して時間調整させながらシリンダゲート３が開方向に移
動する。

【００３０】（ｉｉｉ）復帰動作 手動によりハンドポンプ２９を作動して、ピストン２８
を元の位置に戻す。ラチェット３５が元の位置に戻ると
爪３８を係止して固定する。

【００３１】図３は、スプリングを利用した開閉装置を
用いた本考案の第３実施例を示す要部断面斜視図であっ
て、図中、図２（ａ）と同一の符号は同一ないし同類部
分を示すものとし、第２実施例と異る点について説明す
る。

【００３２】この実施例では、前記第２実施例における
重錘３０をスプリング４０に代えた点で、この第２実施
例と異っており、スプライン軸１１の延長軸３１の先端
部に、スプライン軸３１を開弁方向に移行させる方向、
つまり図で下向きに作用するスプリング４０が、リンク
３２、ヨーク３３等を介して取付けられている。操作等
については、第２実施例と同様である。

【００３３】上記した各実施例において、シリンダゲー
ト３に取付けられるステムナット６を左右２個設けた構
造について説明したが、２個に限るものではない。ま
た、スプライン軸１１は、ねじ軸５の端部に一体に形成
してもよく、また一体に結合してよい。また、上記実施
例では、一例として、緊急時、弁を開く必要のある水路
式水力発電所の放電弁について説明したが、緊急時、流
動弁を閉鎖させる方向に作動させるようにすることも可
能である。

【００３４】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
電動放流弁におけるシリンダゲート外側のステムナット
に螺合するねじ軸の先端部をスプライン軸とし、該スプ
ライン軸を介して電動アクチュエータにより当該放流弁
を作動するようにすると共に、上記スプライン軸を延長
し、該延長端部にシリンダ装置を設け、スプライン軸端
をピストン内に組込まれた軸受を介して回転可能に且つ
開閉方向に支持させると共に、緊急時に自動的に流路を
開く方向に弁開度に無関係に軸方向に移動できるように
したことにより、事故、停電による緊急時においても、
当該放流弁を確実に安全側に作動し、施設を破壊から守
ることができる。

【００３５】また、上記スプライン軸延長部の緊急時の
軸方向の移動手段として、油圧切替によって作動する非
常用油圧源ユニットを用いることにより、通常運転時、
緊急開放時及び復帰動作時等の切換操作が電磁切換弁等
によってすべて自動的に行なうことができる。

【００３６】また、上記スプライン軸延長部の緊急時の
軸方向移動手段として、重錘又はスプリングを用いるこ
とにより、非常用油圧源ユニットがなくても、簡単な構
造で、緊急時、放流弁を、シリンダ装置をダッシュポッ
トとして時間調整の働きをさせながら確実に安全側に作
動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示すもので、同図（ａ）
は要部断面斜視図、同図（ｂ）は要部断面図である。

【図２】本考案の第２実施例を示すもので、同図（ａ）
は要部断面斜視図、同図（ｂ）は要部断面図である。

【図３】本考案の第３実施例を示す要部断面斜視図であ
る。

【図４】従来例を示すもので、同図（ａ）は側断面図、
同図（ｂ）の左半分は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、右半
分はＢ方向矢視図である。

【符号の説明】

１ 円筒胴体 ２ 弁胴 ３ シリンダゲート ５ ねじ軸 ６ ステムナット ７ 第１減速機 ８ 電動アクチュエータ １１ スプライン軸 １２ 傘歯車 １３ 第２減速機 １７，２７ シリンダ １８，２８ ピストン ２０ 非常用油圧源ユニット ２１，２２ 電磁切換弁 ２３ 緊急開時間設定絞り弁 ３０ 重錘 ３２ リンク ３３ ヨーク ３５ ラチェット ３７ 電動モータ又は電磁石 ３８ 爪 ４０ スプリング

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダム等の放流口部に接続される円筒胴体
   の先端部に、放流路となる間隔を隔てて弁胴を固定して
   設け、上記先端部と弁胴との間の流路を軸方向に開閉す
   るシリンダゲートを、円筒胴体に摺動可能に嵌合した電
   動放流弁において、上記シリンダゲートの外側に取付け
   られたステムナットに螺合するねじ軸の先端部を、スプ
   ライン軸とし、該スプライン軸を、軸方向には滑動可動
   で回転方向には動力を伝達すべく嵌着した回転体を介
   し、電動アクチュエータによって駆動するようにし、上
   記スプライン軸を延長してその端部にシリンダ装置を設
   け、該シリンダ装置のピストン内に組み込まれた半径方
   向軸受によって回転可能に且つスラスト軸受によって開
   閉方向の力をもたせるように支持し、上記スプライン軸
   を該シリンダ装置によりシリンダの一端において回転可
   能に固定する機構にして、緊急時、該シリンダ装置の油
   圧切替え作動により軸方向に移動させ、弁開度に無関係
   にシリンダゲートを摺動して流路を急速に開放する位置
   に切替可能に構成したことを特徴とする電動放流弁の非
   常用開閉装置。
2. 【請求項２】 ダム等の放流口部に接続される円筒胴体
   の先端部に、放流路となる間隔を隔てて弁胴を固定して
   設け、上記先端部と弁胴との間の流路を軸方向に開閉す
   るシリンダゲートを、円筒胴体に摺動可能に嵌合した電
   動放流弁において、上記シリンダゲートの外側に取付け
   られたステムナットに螺合するねじ軸の先端部を、スプ
   ライン軸とし、該スプライン軸を、軸方向には滑動可動
   で回転方向には動力を伝達すべく嵌着した回転体を介
   し、電動アクチュエータによって駆動するようにし、上
   記スプライン軸を延長してその延長部にシリンダ装置を
   設け、該シリンダ装置のピストン内に組み込まれた半径
   方向軸受によって回転可能に且つスラスト軸受によって
   開閉方向の力をもたせるように支持し、上記スプライン
   軸を該シリンダ装置によりシリンダの一端において回転
   可能に固定する機構にし、更にスプライン軸の延長端部
   にヨークを介して重錘を取付け、緊急時、係脱切替機構
   により、上記スプライン軸を該重錘の作用によって、上
   記シリンダをダッシュポットとして時間調整の働きをさ
   せながら移動させ、弁開度に無関係にシリンダゲートを
   移動して流路を急速に開くようにしたことを特徴とする
   電動放流弁の非常用開閉装置。
3. 【請求項３】 ダム等の放流口部に接続される円筒胴体
   の先端部に、放流路となる間隔を隔てて弁胴を固定して
   設け、上記先端部と弁胴との間の流路を軸方向に開閉す
   るシリンダゲートを、円筒胴体に摺動可能に嵌合した電
   動放流弁において、上記シリンダゲートの外側に取付け
   られたステムナットに螺合するねじ軸の先端部を、スプ
   ライン軸とし、該スプライン軸を、軸方向には滑動可動
   で回転方向には動力を伝達すべく嵌着した回転体を介
   し、電動アクチュエータによって駆動するようにし、上
   記スプライン軸を延長してその延長部にシリンダ装置を
   設け、該シリンダ装置のピストン内に組み込まれた半径
   方向軸受によって回転可能に且つスラスト軸受によって
   開閉方向の力をもたせるように支持し、上記スプライン
   軸を該シリンダ装置によりシリンダの一端において回転
   可能に固定する機構にし、更にスプライン軸の延長端部
   にスプリング装置を取付け、緊急時、係脱切替機構によ
   り、上記スプライン軸を該スプリングの作用によって、
   上記シリンダをダッシュポットとして時間調整の働きを
   させながら移動させ、弁開度に無関係にシリンダゲート
   を移動して流路を急速に開くようにしたことを特徴とす
   る電動放流弁の非常用開閉装置。