JP3182011U

JP3182011U - 電動弁駆動装置

Info

Publication number: JP3182011U
Application number: JP2012007694U
Authority: JP
Inventors: 優清水
Original assignee: 日本ギア工業株式会社
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2022-12-20

Abstract

【課題】駆動軸に作用するスラストを直接検出することが可能であって、省スペース、かつ構造が簡単で、分解再組立等の保守点検が容易な電動弁駆動装置を提供する。
【解決手段】歯車列を介してモータ１１によりバルブを駆動する電動弁駆動装置１であって、モータ１１に連結された駆動軸４と、前記駆動軸４の軸受１０を収納するベアリングカートリッジ１６と、前記ベアリングカートリッジ１６の一端に中央部が固定される歪みゲージアッセンブリ１９と、前記ベアリングカートリッジ１６が組み込まれるとともに前記歪みゲージアッセンブリ１９の周縁部が固定されるハウジング２とを備え、前記ベアリングカートリッジ１６と前記ハウジング２との間に回転拘束機構を備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、火力発電所等の各種プラントに使用される電動弁駆動装置に関する。

火力発電所等のプラントに使用される電動弁駆動装置には、バルブ駆動時に作用する負荷状態を把握すべく、負荷センサが備えられる。負荷センサとしては、例えばバルブが仕切弁である場合、駆動時にバルブステムに作用するスラストを検出するスラストセンサが備えられる。ここで、減速機構としてウォーム歯車が用いられる電動弁駆動装置にあっては、バルブステムに作用するスラストはウォーム軸に作用するスラストに換算できることから、駆動軸であるウォーム軸のスラストを検出する方法が採用されている。例えば、駆動軸の軸受に作用するスラストを弾性的に圧縮可能なパッドを介して圧力トランスデューサで検出する電動弁駆動装置がある（特許文献１）。

特表２００１−５１２２３３号公報

しかし、上記特許文献１の発明においては、スラスト検出として弾性的な圧縮が可能なエラストマ材料をパッドに用いているため、長期信頼性に問題が生じる場合があった。そこで、弾性パッドを使用することなく、駆動軸に作用するスラストを直接検出する方法が望まれていた。また、分解再組立を確実に行うことができることも望まれていた。

本考案は、駆動軸に作用するスラストを直接検出することが可能であって、省スペース、かつ構造が簡単で、分解再組立等の保守点検が容易な電動弁駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の考案は、歯車列を介してモータによりバルブを駆動する電動弁駆動装置であって、モータに連結された駆動軸と、前記駆動軸の軸受を収納するベアリングカートリッジと、前記ベアリングカートリッジの一端に中央部が固定される歪みゲージアッセンブリと、前記ベアリングカートリッジが組み込まれるとともに前記歪みゲージアッセンブリの周縁部が固定されるハウジングとを備え、前記ベアリングカートリッジと前記ハウジングとの間に回転拘束機構を設けたことを特徴とするものである。

請求項２記載の考案は、請求項１記載の電動弁駆動装置において、前記回転拘束機構は、前記ハウジングに固定されるプレートに設けられた孔と、該孔に挿入される前記ベアリングカートリッジの段部と、からなることを特徴とするものである。

請求項３記載の考案は、請求項２記載の電動弁駆動装置において、前記プレートに設けられた孔と前記ベアリングカートリッジの段部とに１以上の係止部を備えることを特徴とするものである。

請求項４記載の考案は、請求項２記載の電動弁駆動装置において、前記プレートに設けられた孔と前記ベアリングカートリッジの段部とに噛合歯を備えることを特徴とするものである。

請求項５記載の考案は、請求項２記載の電動弁駆動装置において、前記プレートに設けられた孔と前記ベアリングカートリッジの段部とにキーを備えることを特徴とするものである。

本考案によれば、ベアリングカートリッジとハウジングとの間に回転拘束機構を備えたことにより、歪みゲージアッセンブリをハウジングに取り付ける場合や取り外す場合において、ベアリングカートリッジの連れ回りを防止することができ、ロックナットの取り付け及び取り外しが容易となる。また、ベアリングカートリッジの回転拘束機構を一枚の薄いプレートの挿入のみで実現でき、コンパクトな構成となる。したがって、省スペース、かつ構造が簡単で保守点検が容易な電動弁駆動装置を提供することができる。

本考案に係る電動弁駆動装置の断面図である。図１のＡ−Ａ矢視図である。回転拘束機構としての他の実施例を示す図面である。

本考案に係る電動弁駆動装置１は、減速歯車列として一部または全部にウォーム歯車機構を備える。図１は、この種の電動弁駆動装置の断面図である。以下、図１を参照して、この電動弁駆動装置１の構成について説明する。

ハウジング２内には、ウォームホイール３と駆動軸４としてのウォーム５が組み込まれている。ウォームホイール３は、中空軸形状のドライブスリーブ６に取り付けられ、該ドライブスリーブ６は両端部において軸受が装着され、該軸受を介してハウジング２内に組み込まれている。

また、被駆動弁が仕切弁の場合、中空軸形状のドライブスリーブ６の中空部には、バルブステム７の外ねじと螺合する内ねじを有するステムナット８が組み込まれる。このことにより、ウォームホイール３が回転するとバルブステム７は直線動作することになる。

ウォームホイール３に噛み合うウォーム５と一体的に形成された駆動軸４には、その両端部に軸受９、10が装着され、モータ11側の軸端部に装着された軸受９の外輪はハウジングに設けられた孔12に直接挿入されている。この軸受９の外輪外径とハウジングに設けられた孔12の内径との嵌合は通常の嵌合寸法とされている。すなわち、軸受外輪はハウジングの孔12内を軸方向に移動可能となっている。

そして、駆動軸４の軸端はモータ11に連結されるが、必要に応じて前段減速歯車13を介して連結される。図１は前段減速歯車13が組み込まれた実施例を示している。モータ11は、モータアダプタ14を介してハウジング２に取り付けられている。

駆動軸４の他端に取り付けられた軸受10、すなわちモータ11の反対側に取り付けられた軸受10の外輪は、ハウジングの孔15に直接挿入されることなく、ベアリングカートリッジ16を介してハウジングの孔15に取り付けられる。

ベアリングカートリッジ16の一端は略カップ状をしており、その内側には軸受10の外輪が組み込まれている。軸受外輪は止め輪17によって軸方向の移動が制限されている。略カップ状のベアリングカートリッジ16の外筒部はハウジングに設けられた孔15に挿入されているが、孔15と外筒部との嵌合は僅かに隙間を有し、ベアリングカートリッジ16は孔15内において軸方向の移動が可能な状態とされている。

ベアリングカートリッジ16の他端には段付きの短軸が形成されており、小径段部18には歪ゲージアッセンブリ19の中心孔24が挿入され、端部ねじ20にロックナット21を螺合することにより歪ゲージアッセンブリ19は固く固定されている。また、大径段部22には切欠き部23が設けられている。

歪ゲージアッセンブリ19は、全体として円板状をしており、その中心部には中心孔24が設けられるとともに外縁部の近くには複数の取り付け孔25が設けられており、ボルト26を用いてハウジング２に固定されている。また、中心部と外縁部を除く中間径部27は薄肉のダイヤフラム状に形成され、軸方向の外力が付加されると適度の弾性変形をするような構成とされている。さらに、ダイヤフラム部27には複数枚の歪ゲージ28が貼付され、歪ゲージ28の表面には、湿気や油脂等から長期間にわたって保護すべく、合成樹脂による保護措置が施されている。

前記ダイヤフラム部27に貼付された歪ゲージ28は、駆動軸４から軸受10、軸受10からベアリングカートリッジ16、ベアリングカートリッジ16から歪ゲージアッセンブリ19へと伝達されるスラストにより弾性変形するダイヤフラム部27の歪を検出することによって駆動軸４に作用するスラストを検出するものである。歪ゲージ28の出力信号線は、ハウジング２の端部の制御室29内に設けられた制御基板30に接続され、制御信号の用に供される。

制御室29はハウジング２の端部に取り付けられた制御室カバー31によって形成されている。制御室カバー31には、バルブをローカル操作する場合に必要な複数の開閉スイッチ32や開度指示計33などが装着されている。

また、ハウジング２の異なる側面には、制御室カバー31とは別に電気・電子部品を収納する電気室34が設けられている。電気室34には商用電源に接続するための端子台や外部機器との制御信号を入出力するための端子台、モータ11を駆動するためのマグネットスイッチ等が収納されている。さらに、バルブの開度位置情報を把握するためのエンコーダやリミットスイッチ類も収納され、これらの電気・電子機器は１枚または複数枚の電子部品基板35に実装されている。なお、この電子部品基板35に実装された部品と制御室29内の制御基板30に実装された部品は必要に応じて信号線で接続されている。

歪ゲージアッセンブリ19のハウジング２への取り付けは、歪ゲージアッセンブリ19をハウジング２に直接取り付けることなく、プレート36を介して取り付けられる。プレート36の外縁部には、歪ゲージアッセンブリ19の外縁部の取り付け孔25に対応する位置に複数の孔37が設けられ、プレート36は歪ゲージアッセンブリ19とともにハウジング２に取り付けられる。また、プレート36の中心部にはベアリングカートリッジ16の大径段部22の外径より少し大きな孔38と、ベアリングカートリッジ16の大径段部22に形成された切欠き23に対応する係止部39が設けられている。このことにより、ベアリングカートリッジ16はハウジング２に対し軸方向の移動は可能であるが、回転は拘束されることになる。

図２は、図１のＡ−Ａ矢視図であり、回転拘束機構としてベアリングカートリッジ16の大径段部22に２箇所の切欠き23を設けた実施例を示している。この２箇所の切欠き23に対応してプレート36にも２箇所の直線部39が設けられ、これら２箇所の直線部の係合によりベアリングカートリッジ16の回転は拘束される。

プレート36とベアリングカートリッジ16との係合形式は、２箇所の直線部によるものに限定されない。係合形式は他の形式によることも可能である。図３は他の係合形式の幾つかを示すものである。（ａ）は１箇所の直線部39により係止するものであり、（ｂ）は４箇所の直線部39により係止するものであるが、係止部の数はこれらの実施例に限定されるものではない。（ｃ）はプレート36とベアリングカートリッジ16との係合形式に噛合歯40を用いたものである。噛合歯としてはインボリュートスプラインやセレーションを採用することができる。また、（ｄ）はプレート36とベアリングカートリッジ16との係合形式にキー41を用いたものである。

次に、本考案に係る電動弁駆動装置の回転拘束機構の作用について説明する。この種の電動弁駆動装置は、長期間にわたる運転に対する信頼性を確保するべく定期的な点検が必須とされている。そのため、製造段階において組み立てられる場合のみならず、点検仕様によっては点検の際にスラストアッセンブリ16を電動弁駆動装置１から取り外し、チェックや再校正した後、再取り付けを行うことも必要となる。

ベアリングカートリッジ16にスラストアッセンブリ19を取り付け又は取り外す際、本考案のようにベアリングカートリッジ16とハウジング２との間に回転拘束機構を備えない場合にあっては、端部ねじ20にロックナット21を螺合することに困難を伴うことになる。すなわち、ロックナット21にトルクを加えると、ベアリングカートリッジ16自体に回り止めがないことから、ベアリングカートリッジ16も連れ回りしてしまうことになり、ロックナット21の取り付け又は取り外しが困難となる。

他方、本考案に係る電動弁駆動装置にあっては、ベアリングカートリッジ16とハウジング２との間に回転拘束機構を備えている。実施例ではハウジング２とベアリングカートリッジ16の大径段部22との間にプレート36を装着し、プレート36と大径段部の切欠き部23との間に係止部を設けている。その結果、ベアリングカートリッジ16にスラストアッセンブリ19を取り付け又は取り外すため、ロックナット21にトルクを加えても該トルクは、プレート36と大径段部の切欠き部23との間に設けた係止部によって、確実にトルクの反力を受けることが可能となる。したがって、ロックナット21にトルクを加えてもベアリングカートリッジ16が連れ回りすることがない。

よって、必要に応じて誰でも安全、かつ容易にベアリングカートリッジ16にロックナット21を着脱することができる。また、回転拘束機構を一枚のプレート36のみによって実現することができるので、省スペース、かつ構造が簡単で、分解再組立等の保守点検が容易な電動弁駆動装置を実現することができる。

本考案に係る電動弁駆動装置は、各種プラントに用いられるバルブを電動駆動するものであって、負荷トルク（スラスト）を制御するのに好適である。

１電動弁駆動装置
２ハウジング
４駆動軸
10 軸受
11 モータ
16 ベアリングカートリッジ
19 歪ゲージアセンブリ
22 段部（大径段部）
36 プレート
40 噛合歯
41 キー

Claims

歯車列を介してモータによりバルブを駆動する電動弁駆動装置であって、モータに連結された駆動軸と、前記駆動軸の軸受を収納するベアリングカートリッジと、前記ベアリングカートリッジの一端に中央部が固定される歪みゲージアッセンブリと、前記ベアリングカートリッジが組み込まれるとともに前記歪みゲージアッセンブリの周縁部が固定されるハウジングとを備え、前記ベアリングカートリッジと前記ハウジングとの間に回転拘束機構を設けたことを特徴とする電動弁駆動装置。
前記回転拘束機構は、前記ハウジングに固定されるプレートに設けられた孔と、該孔に挿入される前記ベアリングカートリッジの段部と、からなることを特徴とする請求項１記載の電動弁駆動装置。
前記プレートに設けられた孔と前記ベアリングカートリッジの段部とに１以上の係止部を備えることを特徴とする請求項２記載の電動弁駆動装置。
前記プレートに設けられた孔と前記ベアリングカートリッジの段部とに噛合歯を備えることを特徴とする請求項２記載の電動弁駆動装置。
前記プレートに設けられた孔と前記ベアリングカートリッジの段部とにキーを備えることを特徴とする請求項２記載の電動弁駆動装置。