JP3132585B2

JP3132585B2 - バルブ駆動装置

Info

Publication number: JP3132585B2
Application number: JP03245243A
Authority: JP
Inventors: 公雄高橋
Original assignee: 株式会社エヌビーエス
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH05126110A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バタフライバルブ、ボ
ールバルブなどのバルブにおいて、中間開度の設定可能
なバルブ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、バタフライバルブでは、図２に
示すように、バルブ本体１０の両側に配管１１、１１を
密着し、フランジ１２、１２間をボルトなどで連結す
る。前記バルブ本体１０の内部のディスク１３を回転す
るための駆動軸１４は、カップリング１５を介して上部
のバルブ駆動装置１６に結合する。そして、このバルブ
駆動装置１６により前記ディスク１３の開閉が制御され
る。

【０００３】中間開度の設定可能なバルブ駆動装置１６
には、図３に示すようなスカッチョーク型、図４に示す
ようなピニオン・ラック型などがある。このうち、図３
に示すスカッチョーク型は、シリンダ１７を途中の仕切
り壁１８で２つの部屋に仕切り、一方の部屋には、主ピ
ストン１９を嵌合し、他方の部屋には、補助ピストン２
０を嵌合する。また、駆動軸１４には、溝２４を形成し
たスカッチョーク２３を固着する。このような構成にお
いて、圧搾空気入口３１から空気を圧入すると、補助ピ
ストン２０とともにロッド２９が移動し、主ピストン１
９を復帰用ばね２７に抗して押圧する。前記主ピストン
１９には、ピン受板２１をもってトラニオンピン２２が
設けられ、スカッチョーク２３の溝２４と嵌合している
ので、主ピストン１９の移動により、駆動軸１４が回転
する。ロッド２９の中間開度調節ねじ３０がシリンダ１
７の端面に当接すると、それ以上移動しない。このと
き、駆動軸１４は、例えば３０度回転してバルブを中間
位置に開放する。続いて全開するには、圧搾空気入口３
４から空気を圧入して主ピストン１９を復帰用ばね２７
に抗してさらに移動する。そして、ストップピン２６が
全開度調節ねじ２８に当接すると、駆動軸１４が約９０
度回転してバルブを全開する。圧搾空気入口３４を排気
に切り換えると、主ピストン１９は復帰用ばね２７によ
り戻されバルブを閉じる。このとき、圧搾空気入口３１
に空気を圧入したままにすると、バルブは、中間開度で
停止し、圧搾空気入口３１を排気に切り換えると、主ピ
ストン１９は復帰用ばね２７により戻されバルブを完全
に閉じる。

【０００４】図４に示すようなピニオン・ラック型は、
第１シリンダ３５にバルブ開閉用ピストン３７を嵌合
し、このバルブ開閉用ピストン３７にラック３９を固着
し、また、第１シリンダ３５内の駆動軸１４にピニオン
４０を固着してラック３９とピニオン４０を互いに噛み
合わせる。他方の第２シリンダ３６にも中間ストップ用
ピストン３８を嵌合して、この中間ストップ用ピストン
３８と一体のロッド４１を前記第１シリンダ３５内に突
出させる。このような構成において、圧搾空気入口４３
から空気を圧入して中間ストップ用ピストン３８と一体
のロッド４１を第１シリンダ３５の内部に突出させる。
この状態で、圧搾空気入口４５から空気を圧入すると、
バルブ開閉用ピストン３７とともにラック３９が移動し
てピニオン４０を介して駆動軸１４が回転する。そし
て、ラック３９がロッド４１に当接してそれ以上移動し
ない。このとき、駆動軸１４は、例えば３０度回転して
バルブを中間位置に開放する。続いて全開するには、圧
搾空気入口４３を排気に切り換えると、バルブ開閉用ピ
ストン３７とラック３９がロッド４１と中間ストップ用
ピストン３８を押しながらさらに移動する。そして、中
間ストップ用ピストン３８が全開度調節ねじ２８に当接
すると、駆動軸１４が約９０度回転してバルブは全開す
る。圧搾空気入口４５を排気に切り換え、圧搾空気入口
４３から空気を圧入すると、中間ストップ用ピストン３
８とロッド４１がラック３９とバルブ開閉用ピストン３
７を押し戻してバルブを閉じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すスカッチョ
ーク型と、図４に示すピニオン・ラック型は、いずれも
ストロークが長いため全体の形状が長くなるという問題
があった。すなわち、図３では、補助ピストン２０のロ
ッド２９は、補助ピストン２０の移動する長さ、移動距
離を調節するために外部に突出した長さ、主ピストン１
９を押し出す長さをすべて加えただけの長さを必要と
し、また、主ピストン１９の反対側には、全ストローク
分以上の長さをもって復帰用ばね２７を収納しなければ
ならない。図４では、第１シリンダ３５側と中間ストッ
プ用ピストン３８側にそれぞれ全ストローク分の長さを
必要とするとともに、ロッド４１と全開度調節ねじ２８
の長さもほぼ全ストローク分だけ必要とする。さらに、
これら図３および図４の場合、駆動軸１４の駆動力は、
１個所だけで与えるため、パワーが小さくなって、大き
なパワーを必要とするときには大きな装置が必要であっ
た。

【０００６】本発明は、ストロークが短く、かつコンパ
クトで、さらに、小さくてもパワーのとれるものを得る
ことを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、主シリンダ５
０内に、バルブの開閉用駆動軸１４を設け、この駆動軸
１４に固定したピニオン６７と、前記主シリンダ５０内
の主ピストン５９に設けたラック６８とを噛み合わせて
なるバルブの開閉装置において、前記主シリンダ５０の
一端開口側に、仕切り壁５３を介して端部シリンダ５１
を設け、この端部シリンダ５１内に、中間開度用ピスト
ン５５を設け、この中間開度用ピストン５５と一体のロ
ッド６１を、前記仕切り壁５３と主ピストン５９を気密
に貫通し、かつ主ピストン５９の内側の突出部に係止部
６５を設け、前記主ピストン５９と仕切り壁５３の間に
復帰用ばね７６を介在し、前記主シリンダ５０内の主ピ
ストン５９の内側に連通した第１の圧搾空気入口７０を
設け、前記中間開度用ピストン５５と前記仕切り壁５３
との間に連通した第２の圧搾空気入口７１を設け、前記
第２の圧搾空気入口７１から空気を圧入することによ
り、中間開度用ピストン５５を主シリンダ５０の中心と
は反対方向に、前記ロッド６１、主ピストン５９および
ラック６８とともに移動させて、開閉用駆動軸１４をバ
ルブの開放方向へ所定の中間開度まで回動させ、前記第
１の圧搾空気入口７０から空気を圧入することにより、
主ピストン５９およびラック６８を主シリンダ５０の中
心とは反対方向に移動させて、開閉用駆動軸１４をバル
ブの開放方向へ全開まで回動させてなることを特徴とす
るバルブの開閉装置である。

【０００８】

【作用】主シリンダ５０内に空気が圧入されると、中間
開度用ピストン５５が外方へ移動する。このとき、ロッ
ド６１も一体に移動して、主ピストン５９が、復帰用ば
ね７６に抗して主シリンダ５０内を摺動しつつ移動す
る。これに伴い、ラック６８にてピニオン６７が駆動軸
１４とともにやや回動し、バルブを中間位置に開放す
る。つぎに、主シリンダ５０内に空気が圧入されて、主
ピストン５９が復帰用ばね７６に抗してともに外方へ移
動する。このとき、ロッド６１は、そのままの位置にあ
って、主ピストン５９だけが移動する。そして、ラック
６８に噛み合うピニオン６７が駆動軸１４とともに回動
してバルブを全開する。

【０００９】バルブを閉じるときには、主シリンダ５０
内を排気口にすると、復帰用ばね７６によって主ピスト
ン５９は内方へ移動し、駆動軸１４が逆回転してバルブ
を閉じる。このとき、中間開度用ピストン５５の部屋に
空気を圧入したままにすると、主ピストン５９は、ロッ
ド６１に係止して、バルブは中間開度のままとなる。そ
の後、排気口にすれば、復帰用ばね７６によって全閉と
なる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。５０は主シリンダで、この主シリンダ５０には、
ほぼ中央に、バルブの開閉用の駆動軸１４が貫通して設
けられている。前記主シリンダ５０の両端開口部には、
第１の仕切り壁５３、第２の仕切り壁５４が気密に取り
付けられ、さらにこれらの第１の仕切り壁５３、第２の
仕切り壁５４の外側端部には、一端部を閉鎖した第１の
端部シリンダ５１、第２の端部シリンダ５２が固着され
ている。前記主シリンダ５０の内部には、第１の主ピス
トン５９、第２の主ピストン６０が摺動自在に設けら
れ、これらの第１の主ピストン５９、第２の主ピストン
６０には、それぞれ第１のラック６８、第２のラック６
９が一体に固着され、前記駆動軸１４に固着したピニオ
ン６７と両側で噛み合っている。

【００１１】前記第１の端部シリンダ５１、第２の端部
シリンダ５２にもそれぞれ第１の中間開度用ピストン５
５、第２の中間開度用ピストン５６が摺動自在に設けら
れている。これらの第１の中間開度用ピストン５５、第
２の中間開度用ピストン５６の中央には、それぞれ第１
のロッド６１、第２のロッド６２が第１のボルト８２、
第２のボルト８３によって固定され、これらの第１のロ
ッド６１、第２のロッド６２は、第１の仕切り壁５３の
貫通孔８０、第２の仕切り壁５４の貫通孔８１と、第１
の主ピストン５９の貫通孔６３、第２の主ピストン６０
の貫通孔６４を気密に貫通し、先端の第１の係止部６
５、第２の係止部６６にて前記第１の主ピストン５９、
第２の主ピストン６０の一側面にそれぞれ係止してい
る。前記第１の端部シリンダ５１、第２の端部シリンダ
５２の中心部には、前記第１のボルト８２、第２のボル
ト８３と対峙して第１の開度調節ねじ５７、第２の開度
調節ねじ５８が設けられている。前記第１の主ピストン
５９と第１の仕切り壁５３の間、第２の主ピストン６０
と第２の仕切り壁５４の間には、それぞれ第１の復帰用
ばね７６、第２の復帰用ばね７７が介在されている。こ
れら第１の復帰用ばね７６、第２の復帰用ばね７７は、
大きな直径のコイルばねを１個ずつ設けてもよいし、小
さな直径のコイルばねを５ないし７個ずつ設けてもよ
い。

【００１２】７０、７１、７２は、第１、第２、第３の
圧搾空気圧入口で、それぞれ第１の主ピストン５９と第
２の主ピストン６０の間の部屋、第１の仕切り壁５３と
第１の中間開度用ピストン５５の間の部屋、第２の仕切
り壁５４と第２の中間開度用ピストン５６の間の部屋に
連通している。７３、７８、７９は吸排気口で、それぞ
れ第１のばね室７４と第２のばね室７５、第１の端部シ
リンダ５１と第１の中間開度用ピストン５５の間の部
屋、第２の端部シリンダ５２と第２の中間開度用ピスト
ン５６の間の部屋に連通している。また、前記第１の圧
搾空気入口７０、第２の圧搾空気入口７１、第３の圧搾
空気入口７２は、それぞれ第１の流体切換え回路８４、
第２の流体切換え回路８５を介してコンプレッサなどの
流体源８６に結合されている。

【００１３】つぎに本発明の作用を説明する。図の状態
において、第１の流体切換え回路８４を切り換えて、流
体源８６から第１の流体切換え回路８４を経て空気が圧
入されると、第１の中間開度用ピストン５５、第２の中
間開度用ピストン５６が外方へ移動する。このとき、第
１の圧搾空気入口７０は第２の流体切換え回路８５を介
して外気に開放されているので、第１のロッド６１、第
２のロッド６２も一体に移動して、第１の主ピストン５
９、第２の主ピストン６０が、第１の復帰用ばね７６、
第２の復帰用ばね７７に抗して主シリンダ５０内を摺動
しつつ移動する。これに伴い、第１のラック６８、第２
のラック６９にてピニオン６７が駆動軸１４とともにや
や回動し、第１のボルト８２、第２のボルト８３が第１
の開度調節ねじ５７、第２の開度調節ねじ５８に当接す
る。そして、例えば約３０度回動してバルブを中間位置
に開放する。

【００１４】つぎに、第２の流体切換え回路８５を切り
換えると、流体源８６から第１の流体切換え回路８４、
第２の流体切換え回路８５、第１の圧搾空気入口７０を
経て第１の主ピストン５９と第２の主ピストン６０の間
の部屋に空気が圧入されて、第１の主ピストン５９、第
２の主ピストン６０が第１の復帰用ばね７６、第２の復
帰用ばね７７に抗してともに外方へ移動する。このとき
第１の貫通孔６３、第２の貫通孔６４内の第１のロッド
６１、第２のロッド６２は、そのままの位置にあって、
第１の主ピストン５９、第２の主ピストン６０だけが移
動する。そして、第１のラック６８、第２のラック６９
に噛み合うピニオン６７が駆動軸１４とともに回動して
バルブを全開する。

【００１５】バルブを閉じるときには、第１の流体切換
え回路８４、第２の流体切換え回路８５をもとに戻す
と、第１の圧搾空気入口７０、第２の圧搾空気入口７
１、第３の圧搾空気入口７２が排気口になり、第１の復
帰用ばね７６、第２の復帰用ばね７７によって第１の主
ピストン５９、第２の主ピストン６０は内方へ移動し、
駆動軸１４が逆回転してバルブを閉じる。なお、このと
き、第２の流体切換え回路８５だけをもとに戻して第２
の圧搾空気入口７１、第３の圧搾空気入口７２から依然
として空気を圧入したままにすると、第１の主ピストン
５９、第２の主ピストン６０は、第１の係止部６５、第
２の係止部６６に係止して、バルブは中間開度のままと
なる。その後、第１の流体切換え回路８４をもとに戻し
て第２の圧搾空気入口７１、第３の圧搾空気入口７２を
排気口にすれば、第１の復帰用ばね７６、第２の復帰用
ばね７７によって全閉となる。

【００１６】なお、前記実施例では、主シリンダ５０の
中心に駆動軸１４を設け、その両側の第１の主ピストン
５９、第２の主ピストン６０によって開閉するようにし
た。そのため、バルブを開閉するための大きなパワーが
より小さな装置により得られるとともに、バランスのよ
い制御ができる。しかし、第１の主ピストン５９または
第２の主ピストン６０側のいずれか一方だけであっても
開閉の制御が可能である。この場合は、全体の形状をよ
り小型にできるものである。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、主シリンダ５０の一端開口側
に、仕切り壁５３を介して端部シリンダ５１を設け、こ
の端部シリンダ５１内に、中間開度用ピストン５５を設
け、この中間開度用ピストン５５と一体のロッド６１
を、前記仕切り壁５３と主ピストン５９を気密に貫通
し、かつ主ピストン５９の内側の突出部に係止部６５を
設け、前記主ピストン５９と仕切り壁５３の間に復帰用
ばね７６を介在したので、主シリンダ５０を最小限の長
さで構成することができる。特に、駆動軸１４の片側だ
けに主ピストン５９を設ければ、従来の半分以下の大き
さとすることができる。

【００１８】また、駆動軸１４の両側に第１の主ピスト
ン５９、第２の主ピストン６０を設けて、駆動軸１４の
回動を制御すれば、小型でしかもパワーの大きなものが
得られ、しかもバランスの優れた開閉ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバルブ駆動装置の一実施例を示す
断面図である。

【図２】一般的なバタフライバルブの説明図である。

【図３】従来のスカッチョーク型バルブ駆動装置の断面
図である。

【図４】従来のピニオン・ラック型バルブ駆動装置の断
面図である。

【符号の説明】

１０…バルブ本体、１１…配管、１２…フランジ、１３
…ディスク、１４…駆動軸、１５…カップリング、１６
…バルブ駆動装置、１７…シリンダ、１８…仕切り壁、
１９…主ピストン、２０…補助ピストン、２１…ピン受
板、２２…トラニオンピン、２３…スカッチョーク、２
４…溝、２６…ストップピン、２７…復帰用ばね、２８
…全開度調節ねじ、２９…ロッド、３０…中間開度調節
ねじ、３１…圧搾空気入口、３４…圧搾空気入口、３５
…第１シリンダ、３６…第２シリンダ、３７…バルブ開
閉用ピストン、３８…中間ストップ用ピストン、３９…
ラック、４０…ピニオン、４１…ロッド、４３…圧搾空
気入口、４５…圧搾空気入口、５０…主シリンダ、５１
…第１の端部シリンダ、５２…第２の端部シリンダ、５
３…第１の仕切り壁、５４…第２の仕切り壁、５５…第
１の中間開度用ピストン、５６…第２の中間開度用ピス
トン、５７…第１の開度調節ねじ、５８…第２の開度調
節ねじ、５９…第１の主ピストン、６０…第２の主ピス
トン、６１…第１のロッド、６２…第２のロッド、６３
…第１の貫通孔、６４…第２の貫通孔、６５…第１の係
止部、６６…第２の係止部、６７…ピニオン、６８…第
１のラック、６９…第２のラック、７０…第１の圧搾空
気入口、７１…第２の圧搾空気入口、７２…第３の圧搾
空気入口、７３…吸排気口、７４…第１のばね室、７５
…第２のばね室、７６…第１の復帰用ばね、７７…第２
の復帰用ばね、７８…第１の吸排気口、７９…第２の吸
排気口、８０…第１の貫通孔、８１…第２の貫通孔、８
２…第１のボルト、８３…第２のボルト、８４…第１の
流体切換え回路、８５…第２の流体切換え回路、８６…
流体源。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主シリンダ内に、バルブの開閉用駆動軸
を設け、この駆動軸に固定したピニオンと、前記主シリ
ンダ内の主ピストンに設けたラックとを噛み合わせてな
るバルブの開閉装置において、前記主シリンダの一端開
口側に、仕切り壁を介して端部シリンダを設け、この端
部シリンダ内に、中間開度用ピストンを設け、この中間
開度用ピストンと一体のロッドを、前記仕切り壁と主ピ
ストンを気密に貫通し、かつ主ピストンの内側の突出部
に係止部を設け、前記主ピストンと仕切り壁の間に復帰
用ばねを介在し、前記主シリンダ内の主ピストンの内側
に連通した第１の圧搾空気入口を設け、前記中間開度用
ピストンと前記仕切り壁との間に連通した第２の圧搾空
気入口を設け、前記第２の圧搾空気入口から空気を圧入
することにより、中間開度用ピストンを主シリンダの中
心とは反対方向に、前記ロッド、主ピストンおよびラッ
クとともに移動させて、開閉用駆動軸をバルブの開放方
向へ所定の中間開度まで回動させ、前記第１の圧搾空気
入口から空気を圧入することにより、主ピストンおよび
ラックを主シリンダの中心とは反対方向に移動させて、
開閉用駆動軸をバルブの開放方向へ全開まで回動させて
なることを特徴とするバルブ駆動装置。
【請求項２】主シリンダ内の略中心部に、バルブ開閉
用駆動軸を設け、この駆動軸に固定したピニオンと、前
記主シリンダ内の第１の主ピストン、第２の主ピストン
に設けた第１のラック、第２のラックとを噛み合わせ、
前記主シリンダの他端開口側にも、第２の仕切り壁を介
して第２の端部シリンダを設け、この第２の端部シリン
ダ内に、第２の中間開度用ピストンを設け、この第２の
中間開度用ピストンと一体の第２のロッドを、前記第２
の仕切り壁と第２の主ピストンを気密に貫通し、かつ第
２の主ピストンの内側の突出部に第２の係止部を設け、
前記第２の主ピストンと第２の仕切り壁の間に第２の復
帰用ばねを介在し、前記第２の中間開度用ピストンと前
記第２の仕切り壁との間に連通した第３の圧搾空気入口
を設け、第２の圧搾空気入りと前記第３の圧搾空気入口
から空気を圧入することにより、第１の中間開度用ピス
トンと第２の中間開度要ピストンを主シリンダの中心と
は反対方向に、第１のロッド、第２のロッド、第１の主
ピストン、第２の主ピストン、第１のラックおよび第２
のラックとともに移動させて、開閉用駆動軸をバルブの
開放方向へ所定の中間開度まで回動させ、第１の圧搾空
気入口から空気を圧入することにより、第１の主ピスト
ン、第２の主ピストン、第１のラックおよび第２のラッ
クを主シリンダの中心とは反対方向に移動させて、開閉
用駆動軸をバルブの開放方向へ全開まで回動させてなる
請求項１記載のバルブ駆動装置。
【請求項３】主シリンダ内に、バルブの開閉用駆動軸
を設け、この駆動軸に固定したスカッチョークと、前記
主シリンダ内の主ピストンに設けたトラニオンピンとを
噛み合わせてなるバルブの開閉装置において、前記主シ
リンダの一端開口側に、仕切り壁を介して端部シリンダ
を設け、この端部シリンダ内に、中間開度用ピストンを
設け、この中間開度用ピストンと一体のロッドを、前記
仕切り壁と主ピストンを気密に貫通し、かつ主ピストン
の内側の突出部に係止部を設け、前記主ピストンと仕切
り壁の間に復帰用ばねを介在し、前記主シリンダ内の主
ピストンの内側に連通した第１の圧搾空気入口を設け、
前記中間開度用ピストンと前記仕切り壁との間に連通し
た第２の圧搾空気入口を設け、前記第２の圧搾空気入口
から空気を圧入することにより、中間開度用ピストンを
主シリンダの中心とは反対方向に、前記ロッド、主ピス
トンおよびトラニオンピンとともに移動させて、開閉用
駆動軸をバルブの開放方向へ所定の中間開度まで回動さ
せ、前記第１の圧搾空気入口から空気を圧入することに
より、主ピストンおよびトラニオンピンを主シリンダの
中心とは反対方向に移動させて、開閉用駆動軸をバルブ
の開放方向へ全開まで回動させてなることを特徴とする
バルブ駆動装置。