JP3611283B2

JP3611283B2 - ダンパ

Info

Publication number: JP3611283B2
Application number: JP35015298A
Authority: JP
Inventors: 昭博川口; 和雄浅田; 昌浩吉田; 弘行神農; 吉久真鍋; 忠夫氷見
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: JP2000170931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非圧縮性の流体がオリフィス孔を通過する際の抵抗により減衰力を発生させるダンパ、およびこのダンパを利用して弁体の急激な閉弁動作を緩和するようにした弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントの主蒸気管路には、緊急時に管路を遮断する逆止弁が設置されている。図６および図７は、主蒸気管路に用いられる従来のスィング式逆止弁１を示している。この逆止弁１は、弁箱２を備えている。弁箱２の内部には、蒸気が流れる通路３が形成されており、この通路３の途中に環状の弁座４が設置されている。
【０００３】
弁箱２の内部には、円盤状の弁体５が収容されている。この弁体５は、径方向に延びるアーム６を有し、このアーム６の先端がスピンドル７を介して弁箱２に支持されている。このため、弁体５は、スピンドル７を支点として、弁座４に押し付けられる閉弁位置（図６に実線で示す）と、弁座４から離脱される開弁位置（図６に二点鎖線で示す）とに亘って回動可能に弁箱２に支持されている。
【０００４】
なお、スピンドル７の端部は、弁箱２の外方に導出されている。
【０００５】
このような逆止弁１は、弁体５を閉弁位置又は開弁位置に回動させる空気式の駆動装置１０を備えている。この駆動装置１０は、空気シリンダ１１を有している。図８の（Ａ）に示すように、空気シリンダ１１は、シリンダ本体１２と、このシリンダ本体１２に同軸状に連結されたスプリングカバー１３とで構成されている。この空気シリンダ１１の軸線上には、駆動軸１５が同軸状に配置されている。駆動軸１５は、シリンダ本体１２の底壁１２ａおよびスプリングカバー１３の上壁１３ａに夫々ガイドブッシュ１６ａ，１６ｂを介して軸方向に摺動可能に支持されている。
【０００６】
この駆動軸１５は、スプリングカバー１３の上方に導出された第１の端部１５ａと、シリンダ本体１２の下方に導出された第２の端部１５ｂとを有している。駆動軸１５の第１の端部１５ａは、弁操作機構としてのリンク１７を介して上記スピンドル７の導出端に連結されている。そのため、駆動軸１５が軸方向に移動されると、この駆動軸１５の動きがリンク１７により回動運動に変換されてスピンドル７に伝えられ、弁体５が閉弁位置又は開弁位置に回動されるようになっている。
【０００７】
空気シリンダ１１のシリンダ本体１２には、ピストン１９が収容されている。ピストン１９は、駆動軸１５にナット２０を介して同軸状に固定されている。ピストン１９は、シリンダ本体１２の内部をスプリング収容室２１と空気室２２とに仕切っている。このピストン１９の外周面には、シリンダ本体１２との摺動部分の気密を保つＯリングのようなシール部材２３が取り付けられている。
【０００８】
スプリング収容室２１は、スプリングカバー１３の内部に連なっている。このスプリング収容室２１にはスプリング２５が収容されている。スプリング２５は、ピストン１９とスプリングカバー１３の上壁１３ａとの間に介在されており、常にピストン１９を空気室２２に向けて押圧している。
【０００９】
空気室２２は、供給管２６を介して加圧空気を供給する供給源２７に接続されており、この供給管２６には、常開形の第１の電磁弁２８が設置されている。また、供給管２６は、第１の電磁弁２８の下流側から分岐された排気用の枝管２９を有している。この枝管２９には、常閉形の第２の電磁弁３０が設置されている。
【００１０】
このような駆動装置１０を有する逆止弁１において、第２の電磁弁３０を閉じた状態で第１の電磁弁２８を開くと、供給源２７の加圧空気が供給管２６を介して空気シリンダ１１の空気室２２に導入される。そのため、空気室２２の圧力が増大し、図９に示すように、ピストン１９がスプリング２５の付勢力に抗してスプリング収容室２１に向けて押し上げられる。このピストン１９の押し上げ動作に追従して駆動軸１５が上方に移動し、この駆動軸１５の軸方向の動きは、リンク１７によって回動運動に変換された後にスピンドル７に伝えられる。
【００１１】
そのため、スピンドル７が図６の時計回り方向に所定の角度範囲に亘って回動され、弁体５が開弁位置に移動される。この結果、弁座４が開放され、通路３に沿って蒸気が流れる。
【００１２】
一方、蒸気の流れを緊急に遮断する必要が生じた場合には、第１の電磁弁２８を閉じるとともに、第２の電磁弁３０を開く。これにより、空気室２２に対する加圧空気の供給が停止されるとともに、この空気室２２に充填された加圧空気が枝管２９および第２の電磁弁３０を通じて大気中に排出される。このため、ピストン１９の押し上げが解除され、このピストン１９は、スプリング２５の付勢力を受けて空気室２２の方向に強制的に押し下げられる。そして、このピストン１９の動きに追従して駆動軸１５が下方に移動するとともに、この駆動軸１５の軸方向の動きがリンク１７を介してスピンドル７に伝えられる。
【００１３】
そのため、スピンドル７が図６の反時計回り方向に所定の角度範囲に亘って回動され、弁体５が閉弁位置に移動される。よって、通路３の弁座４が弁体５により閉止され、蒸気の流通が遮断される。
【００１４】
ところで、この種の逆止弁１において、弁体５を開閉操作する駆動装置１０は、弁体５の急激な閉弁動作、すなわち、弁体５が弁座４に着座する際の衝撃を緩和するためのダンパ３３を装備している。
【００１５】
図８の（Ａ）や図９に示すように、ダンパ３３は、気密容器としての筒状のケーシング３４を有している。ケーシング３４は、軸方向の一端にフランジ部３５を有し、このフランジ部３５がシリンダ本体１２の底壁１２ａにボルト３６を介して固定されている。ケーシング３４は、シリンダ本体１２に対し同軸状に位置されており、このケーシング３４の内部には、非圧縮性流体としてのオイルが充填されている。
【００１６】
駆動軸１５の第２の端部１５ｂは、オイルシール３７を介してケーシング３４の一端を貫通している。この第２の端部１５ｂは、そのまま軸方向に延長されてピストンロッド３９を構成しており、このピストンロッド３９は、ケーシング３４の内部に同軸状に挿入されている。
【００１７】
ピストンロッド３９の先端には、円盤状のピストン４０が取り付けられている。ピストン４０は、ケーシング３４に軸方向に摺動可能に収容されているとともに、このケーシング３４の内部を第１のダンパ室４１と第２のダンパ室４２とに仕切っている。そして、このピストン４０には、第１のダンパ室４１と第２のダンパ室４２とを連通させるオリフィス孔４３が形成されている。
【００１８】
このような構成のダンパ３３によると、上記弁体５が開弁位置に回動されている状態では、図９に示すように、ピストン４０が駆動軸１５と一体のピストンロッド３９によって第２のダンパ室４２の方向に引き上げられており、この第２のダンパ室４２の容積が第１のダンパ室４１の容積よりも減じられている。
【００１９】
ピストン１９の押し下げ動作に伴い弁体５が開弁位置から閉弁位置に向けて移動されると、ピストン４０が第１のダンパ室４１に向けて移動され、この第１のダンパ室４１の容積が減じられる。このピストン４０が第１のダンパ室４１に向けて移動される圧縮動作時には、第１のダンパ室４１内のオイルがオリフィス孔４３を通じて第２のダンパ室４２に流出し、この時に生じるオイルの流動抵抗が減衰力として機能する。この減衰力は、図８の（Ｂ）に実線で示すようにピストン４０の移動速度の２乗に比例し、このピストン４０の移動速度が高い程、減衰力が大きくなる。
【００２０】
このことから、ピストン４０に働く減衰力は、駆動軸１５を押し下げるスプリング２５の付勢力に対抗する制動力として作用することになり、その分、開弁位置から閉弁位置に向かう弁体５の閉止速度が遅くなるとともに、弁体５が弁座４に着座する際の衝撃が緩和される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、弁体５に加わる衝撃を緩和するダンパ３３において、オイルが流通するオリフィス孔４３は、オイルの流れに充分な抵抗を付与するため、その口径が小さく定められている。
【００２２】
そのため、オリフィス孔４３が何らかの原因により目詰まりを起こす、すなわち、オリフィス孔４３にオイル中に含まれる不純物やオイルに混入した異物が詰まった場合には、ピストン４０が圧縮動作された時に、第１のダンパ室４１内のオイルが第２のダンパ室４２に流出することができなくなり、第１のダンパ室４１の圧力が異常に高くなる。
【００２３】
この結果、図８の（Ｂ）に破線で示すように、ピストン４０に作用する減衰力（制動力）は、ピストン４０の移動速度が低い領域においても急激に増大し、それ故、このピストン４０を介して駆動軸１５やリンク１７に過大な反力が作用することになる。
【００２４】
したがって、この過大な反力が原因で駆動装置１０の主要な構成要素である駆動軸１５が変形したり、リンク１７が破損する恐れがあり、ダンパ３３の作動の信頼性を高める上でいま一歩改善の余地が残されている。
【００２５】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、ピストンのオリフィス孔が詰まったとしても、ピストンの圧縮動作時における第１のダンパ室の過剰な圧力上昇を防止することができ、ピストンロッドあるいはこのピストンロッドに連結された主要な構成要素の破損を回避できるダンパの提供を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
非圧縮性の流体が充填された気密容器と、
この気密容器に挿入され、駆動源の動作に追従して軸方向に移動可能なピストンロッドと、
このピストンロッドに連結され、上記気密容器内を第１のダンパ室と第２のダンパ室とに仕切るとともに、これら第１および第２のダンパ室を連通させるオリフィス孔を有するピストンと、を具備し、
上記ピストンが上記第１のダンパ室に向けて移動する圧縮動作時に、上記第１のダンパ室内の流体を上記オリフィス孔を通じて上記第２のダンパ室に流出させることで減衰力を発生させるようにしたダンパであって、
上記気密容器は、上記第１のダンパ室に連なる圧力逃し口を有し、この気密容器にねじを介してホルダサポートを取り付けるとともに、上記気密容器と上記ホルダサポートとの間に上記圧力逃し口に連なる排出通路を有するホルダを介在させ、このホルダの内部に、上記排出通路を閉塞するとともに上記第１のダンパ室の圧力が予め規定された値に達した時に破裂する破裂板を配置したことを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態を、図１および図２にもとづいて説明する。
【００３１】
この第１の実施の形態において、駆動装置１０およびダンパ３３を含む逆止弁１の基本的な構成は、上記図６ないし図９に記載した従来の構成と同様であるため、この従来と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００３２】
図１に示すように、上記ダンパ３３のケーシング３４は、そのフランジ部３５とは反対側に底壁３４ａを有しており、この底壁３４ａに第１のダンパ室４１に連なる圧力逃し口５０が形成されている。
【００３３】
ケーシング３４の底壁３４ａには、破裂式の安全装置５１が取り付けられている。図２に示すように、安全装置５１は、ホルダ５２と、このホルダ５２に支持された破裂板５３とを備えている。
【００３４】
ホルダ５２は、アッパホルダ５２ａとロアホルダ５２ｂとに分割されている。アッパホルダ５２ａおよびロアホルダ５２ｂは、互いに重ね合わされているとともに、複数のねじ５４を介して互いに分離可能に結合されている。このホルダ５２は、上記圧力逃し口５０に連なる排出通路５５を有している。排出通路５５は、アッパホルダ５２ａとロアホルダ５２ｂとに跨って形成されており、上記ホルダ５２の中央部において、このホルダ５２を厚み方向に貫通している。
【００３５】
ホルダ５２は、ホルダサポート５６を介してケーシング３４の底壁３４ａに支持されている。ホルダサポート５６は、複数のねじ５７を介して底壁３４ａに連結されており、この底壁３４ａと協働してホルダ５２を挟み込んでいる。そして、ホルダサポート５６の中央部には、連通孔５８が形成されており、この連通孔５８は排出通路５５に連なっている。
【００３６】
なお、アッパホルダ５２ａには、ケーシング３４の底壁３４ａに接するＯリング５９が取り付けられており、このＯリング５９によって圧力逃し口５０と排出通路５５との接続部分が液密にシールされている。
【００３７】
上記破裂板５３は、薄くて柔らかい箔にて構成されている。この破裂板５３は、ドーム状の受圧部５３ａと、この受圧部５３ａの周縁に連なるフランジ状の挟持部５３ｂとを備えている。破裂板５３は、その挟持部５３ｂをアッパホルダ５２ａとロアホルダ５２ｂとの間で挟み込むことで、ホルダ５２の内部に一体的に組み込まれている。破裂板５３の受圧部５３ａは、ドームの頂点を連通孔５８に向けた姿勢で排出通路５５に介在されている。そのため、受圧部５３ａは、排出通路５５を常に閉塞しており、常に排出通路５５や圧力逃し口５０を通じて第１のダンパ室４１の圧力を受けている。
【００３８】
破裂板５３は、受圧部５３ａに加わる圧力が予め規定された値に達した時に破裂するような特性を有している。この受圧部５３ａの固有の設定破壊圧力は、第１のダンパ室４１の圧力が過剰となった時に、ピストン４０を介して駆動軸１５やリンク１７に加わる反力およびこれら駆動軸１５やリンク１７の機械的強度に基づいて適宜定められている。
【００４０】
このような構成の第１の実施の形態において、ピストン４０のオリフィス孔４３が何らかの原因により詰まった場合に、弁体５の閉弁動作に伴ってピストン４０が第１のダンパ室４１に向けて圧縮動作されると、第１のダンパ室４１の容積が減じられるにも拘わらず、この第１のダンパ室４１内のオイルがオリフィス孔４３を通じて第２のダンパ室４２に逃げることができなくなる。
【００４１】
このため、第１のダンパ室４１の圧力が急激に増大し、ピストン４０を通じて駆動軸１５やリンク１７に作用する反力が、これら駆動軸１５やリンク１７の機械的強度を上回ることがあり得る。
【００４２】
しかるに、上記構成によると、ダンパ３３のケーシング３４に第１のダンパ室４１に連なる圧力逃し口５０を形成するとともに、この圧力逃し口５０を破裂板５３により閉塞したので、第１のダンパ室４１の圧力が破裂板５３の設定破壊圧力を上回るような過剰な値となると、破裂板５３の受圧部５３ａが破裂する。この破裂により、第１のダンパ室４１内のオイルが圧力逃し口５０や排出通路５５を介してケーシング３４の外方に流出し、第１のダンパ室４１の圧力上昇が解消される。
【００４３】
したがって、ピストン４０の圧縮動作時に駆動軸１５やリンク１７に加わる反力が、これら駆動軸１５やリンク１７の機械的強度以下となるように上記破裂板５３の設定破壊圧力を規定すれば、駆動軸１５やリンク１７にその強度を上回るような過剰な反力が作用することはなく、これら駆動軸１５やリンク１７を過剰圧力から保護することができる。
【００４４】
よって、逆止弁１や駆動装置１０の主要な構成要素の損傷を未然に防止することができ、ダンパ３３の信頼性が向上する。
【００４５】
なお、本発明は、上記第１の実施の形態に特定されるものではなく、図３に本発明の第２の実施の形態を示す。
【００４６】
この第２の実施の形態は、第１のダンパ室４１の過剰な圧力上昇を防止するための構成が第１の実施の形態と相違しており、それ以外の逆止弁１、駆動装置１０およびダンパ３３の基本的な構成については上記第１の実施の形態と同様である。そのため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には、第１の実施の形態と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
図３に示すように、ダンパ３３の圧力逃し口５０には、ケーシング３４の外方に延びる管路６０が接続されている。そして、この管路６０の下流端には、第１のダンパ室４１の圧力を逃す安全弁６１が設置されている。安全弁６１は、第１のダンパ室４１の圧力が過剰となった時に自動的に開弁動作されるもので、この安全弁６１が開く際の吹き始め圧力は、ピストン４０を介して駆動軸１５やリンク１７に加わる反力およびこれら駆動軸１５やリンク１７の機械的強度に基づいて適宜定められている。
【００４８】
このような構成の第２の実施の形態において、第１のダンパ室４１の圧力が安全弁６１の吹き開き始め圧力に相当する過剰な値にまで上昇すると、この安全弁６１が自動的に開き始める。これにより、第１のダンパ室４１内のオイルが圧力逃し口５０、管路６０および安全弁６１を介してケーシング３４の外方に流出し、第１のダンパ室４１の圧力上昇が解消される。
【００４９】
このため、ピストン４０の圧縮動作時に駆動軸１５やリンク１７に作用する反力が、これら駆動軸１５やリンク１７の機械的強度以下となるように安全弁６１の吹き始め圧力を設定すれば、駆動軸１５やリンク１７にその強度を上回るような過剰な反力が作用することはない。したがって、駆動軸１５やリンク１７を過剰圧力から保護することができ、逆止弁１や駆動装置１０の主要な構成要素の損傷を未然に防止することができる。
【００５０】
また、安全弁６１の吹き始め圧力は、任意に変更が可能であるから、第１のダンパ室４１の最大許容圧力を駆動軸１５やリンク１７の強度に基づいて自由に変更することができる。
【００５１】
図４および図５は、本発明の第３の実施の形態を開示している。
【００５２】
この第３の実施の形態は、第１のダンパ室４１の過剰な圧力上昇を防止するための構成が第１の実施の形態と相違しており、それ以外の逆止弁１、駆動装置１０およびダンパ３３の基本的な構成については上記第１の実施の形態と同様である。そのため、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には、第１の実施の形態と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００５３】
図４および図５に示すように、ダンパ３３のピストン４０は、連通孔７０を有している。連通孔７０は、オリフィス孔４３とは別な位置で第１のダンパ室４１と第２のダンパ室４２とを互いに連通させており、この連通孔７０の口径は、オリフィス孔４３の口径よりも大きく定められている。
【００５４】
連通孔７０は、第１のダンパ室４１への開口部分に口径が拡大された収容部７１を有している。そして、この収容部７１に上記第１の実施の形態と同様の構成を有する安全装置５１が取り付けられている。
【００５５】
安全装置５１は、そのアッパホルダ５２ａとロアホルダ５２ｂとを連結するねじ５４を利用して上記ピストン４０の収容部７１に取り外し可能に支持されている。ホルダ５２の排出通路５５は、第１のダンパ室４１に直接開口されているとともに、連通孔７０を介して第２のダンパ室４２に連なっている。このため、排出通路５５を閉じている破裂板５３の受圧部５３ａは、常に第１のダンパ室４１の圧力を受けている。
【００５６】
このような構成の第３の実施の形態において、第１のダンパ室４１の圧力が破裂板５３の設定破壊圧力を上回るような過剰な値となると、破裂板５３の受圧部５３ａが破裂し、排出通路５５およびピストン４０の連通孔７０が開かれる。そのため、第１のダンパ室４１内のオイルが排出通路５５や連通孔７０を介して第２のダンパ室４２に流出し、この第１のダンパ室４１の圧力上昇が解消される。
【００５７】
したがって、ピストン４０の圧縮動作時に駆動軸１５やリンク１７に作用する反力が、これら駆動軸１５やリンク１７の機械的強度以下となるように破裂板５３の設定破壊圧力を規定すれば、駆動軸１５やリンク１７にその強度を上回るような過剰な反力が作用することはない。よって、駆動軸１５やリンク１７を過剰圧力から保護することができ、逆止弁１や駆動装置１０の主要な構成要素の損傷を未然に防止することができる。
【００５８】
しかも、この構成によると、破裂板５３はピストン４０に支持されているので、この破裂板５３の受圧部５３ａが破裂した場合でも、第１のダンパ室４１内のオイルは、第２のダンパ室４２に戻される。そのため、第１のダンパ４１内のオイルがケーシング３４の外方に流出することはなく、このオイルの回収作業が不要となるといった利点がある。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述した本発明のダンパによれば、ピストンの圧縮動作に伴って第１のダンパ室の圧力が破裂板の設定破壊圧力を上回るような過剰な値となると、破裂板が破壊して排出通路が開かれるので、第１のダンパ室内の流体が圧力逃し口や排出通路を介して気密容器の外方に流出し、第１のダンパ室の圧力上昇が解消される。
この結果、減衰力を発生させるピストンの圧縮動作時において、ピストンロッドや駆動源に過剰な反力が加わるのを防止でき、これらピストンロッドや駆動源の破損を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るダンパを装備した駆動装置の断面図。
【図２】ダンパのケーシングに取り付けられた安全装置を拡大して示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るダンパを装備した駆動装置の断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るダンパを装備した駆動装置の断面図。
【図５】ダンパのピストンに取り付けられた安全装置を拡大して示す断面図。
【図６】従来の駆動装置を有するスィング式逆止弁の断面図。
【図７】従来の駆動装置を有するスィング式逆止弁の正面図。
【図８】（Ａ）は、従来のダンパを装備した駆動装置において、ピストンが第１のダンパ室に移動された状態を示す断面図。
（Ｂ）は、ピストンの移動速度と減衰力（反力）との関係を示す特性図。
【図９】ピストンが第２のダンパ室に移動された状態を示す断面図。
【符号の説明】
１０…駆動源、３３…ダンパ、３４…気密容器（ケーシング）、３９…ピストンロッド、４０…ピストン、４１…第１のダンパ室、４２…第２のダンパ室、４３…オリフィス孔、５０…圧力逃し口、５２…ホルダ、５３…破裂板、５５…排出通路、５６…ホルダサポート、５７…ねじ。

Claims

非圧縮性の流体が充填された気密容器と、
この気密容器に挿入され、駆動源の動作に追従して軸方向に移動可能なピストンロッドと、
このピストンロッドに連結され、上記気密容器内を第１のダンパ室と第２のダンパ室とに仕切るとともに、これら第１および第２のダンパ室を連通させるオリフィス孔を有するピストンと、を具備し、
上記ピストンが上記第１のダンパ室に向けて移動する圧縮動作時に、上記第１のダンパ室内の流体を上記オリフィス孔を通じて上記第２のダンパ室に流出させることで減衰力を発生させるようにしたダンパにおいて、
上記気密容器は、上記第１のダンパ室に連なる圧力逃し口を有し、この気密容器にねじを介してホルダサポートを取り付けるとともに、上記気密容器と上記ホルダサポートとの間に上記圧力逃し口に連なる排出通路を有するホルダを介在させ、このホルダの内部に、上記排出通路を閉塞するとともに上記第１のダンパ室の圧力が予め規定された値に達した時に破裂する破裂板を配置したことを特徴とするダンパ。