JP3668154B2 - バルブ開閉機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエアーモータで駆動されるバルブ開閉機に関する。より詳しくは配管等内の流体の遮断、通過、流量調整を行なうバルブを減速歯車を介してエアーモタで開閉するバルブ開閉機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配管等内の流体の遮断、通過、流量調整を行なうバルブの開閉は人力、電気モータ等で行なわれている。しかし、石油、化学プラント等では防爆性に優れた工アーモータで駆動されるバルブ開閉機が多く用いられている。一般にバルブ開閉機の減速歯車はウオーム歯車が多く用いられるが効率が悪い欠点がある。又、バルブ全閉から開く時、バルブディスクとバルブボディ間の錆付きやカジリ等で作動不良がしばしば発生する。この対策として従来はバルブ開操作時にハンマーブローによる衝撃によって通常トルクの約５割増のトルクを与えていたが、このトルクは瞬間に作用するため確実性がなく信頼性が低いという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる状況を鑑みて、バルブ全閉からの開操作を確実にして信頼性の向上を図り、小型で歯車効率の良いエアーモータ駆動式バルブ開閉機を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は１次駆動軸に回転自在に嵌合する高低速２個の１次駆動歯車を隣接して配設し、２次駆動軸に夫々の該１次駆動歯車に噛み合う被駆動歯と２次駆動歯を有する歯車を配設し、該各１次駆動歯車の内怪部に形成された各クラッチ歯の間を、エアーシリンダーによっていずれかのクラッチ歯と噛み合う１次駆動軸と１体化した突起を往復させる。バルブ全閉から開き始めの所定の距離は該突起が低速側の１次駆動歯車のクラッチ歯と噛み合って大きいトルクを発生させてバルブを確実に開き、所定の距離を過ぎた時点で該突起が高速側の１次駆動歯車のクラッチ歯と噛み合って通常のトルク、高速度でバルブの開操作を行なう。バルブを閉じる時は該突起は高速側の１次駆動歯車のクラッチ歯と噛み合い通常のトルク、高速度でバルブを閉じる。又、該各歯車は効率の良い平歯車系を使用した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
バルブ全閉から開く時、バルブディスクとバルブボディ間の錆付きやカジリによって開き難くなり、作動不良がしばしば発生している。この対策として、従来はバルブ開き始めにハンマーブローの衝撃によって通常トルクの約５割増しのトルクを与えていた。しかし、このトルクは瞬時に作用するため確実性がなく信頼性が低いという欠点があった。本発明ではこの対策としてバルブが開き始めるまでは約５割増しのトルクが継続して作用するようにした。又、駆動歯車内部にクラッチを内蔵して開閉機の小型化、平歯車を用いて伝達効率の向上を図った。以下、その一実施例を示し、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明のバルブ開閉機の正面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３はバルブの上部図を示す。図１において、本発明のバルブ開閉機１の原動機であるエアーモータ２はバルブ開閉機１の上部ケース３にボルト４で取付けられる。エアーモータ２の歯車２ａの回転力は１次減速歯車部５、２次減速歯車部６、３次減速歯車部７を経て大歯車８に付勢される。
【０００７】
図３はバルブ９の上部図を示し、ヨーク１０に回転自在に嵌合された雌ネジ１１に回転せず上下のみ移行する雄ネジ１２が係合している。従って、雌ネジ１１が回転すると雄ネジ１２が上下してバルブ９を開閉する。図４に示すように雌ネジ１１の外周の一方には六角部１１ａ、中心部に雌ネジｌ１ｂが加工されている。通常はバルブの手動ハンドルはこの六角部１１ａに取付けられるが、本発明のバルブ開閉機１を取付ける場合はこの六角部１１ａに図５に示すボス１３を取付ける。図３において雌ネジ１１の軸方向の移動は雌ネジ１１の鍔部１１ｃとカラー８９、ボス１３、座金１４、ナット１５によって制限される。
【０００８】
図２にバルブ開閉機１とボス１３の関係を示し、バルブ開閉機１の大歯車８の凹状穴８ａとボス１３の突起１３ａが係合して回転力を伝達する。又、本発明のバルフ開閉機１はバルブ９に図示しない取付け金具によって取付けられる。
【０００９】
図１において大歯車８は上部ケース３と下部ケース１６の軸穴３ａ、１６ａに回転自在に嵌合している。大歯車８の端面にはハンドル軸１７がボルト１８で取付けられている。手動ハンドル１９の内径部は回転自在にハンドル軸１７と嵌合して、手動時には連結ピン２０でハンドル軸１７と連結される。手動ハンドル１９を使用しないときは、安全のために連結ピン２０をハンドル軸１７から抜いてハンドル軸１７の回転力が手動ハンドル１９に伝達しないようにする。連結ピン２０はピン受け８８内を摺動可能に支持されている。
尚、手動ハンドル１９は上部ケース３にボルト２１で取付けられるハンドル受け２２に回転自在に嵌合し、軸芯方向の移動は止め輪２３で制限される。上部ケース３と下部ケース１６はパッキン２４を介して図２に示すボルト９４で固定される。
【００１０】
図６は１次減速歯車部５の詳細図を示し、エアーモータ２の歯車２ａには１次駆動軸２５にピン２６で固定された歯車２７が噛み合っている。該軸２５は軸受け２８と下部ケース１６の軸穴１６ａで支えられている。軸受け２８はピストン２９の内怪部に固定され、ピストン２９が前進するとき１次駆動軸２５と一緒に前進する。該軸２５は上部ケース３に嵌着されているシリンダー３０、低速側１次駆動歯車３１、高速側１次駆動歯車３２の中央穴３１ａ、３２ａと該軸穴１６ａに回転自在及び軸方向摺動可能に配設されている。ピストン２９の端面の空気室２９ａに図示しない空気穴から圧縮空気を供給するとピストン２９は前進し、圧縮空気を排気するとバネ９０によって後退する。
【００１１】
図７に示すように１次駆動軸２５の外怪部には突起２５ａが設けられ、該軸２５が前進、後退すると該突起２５ａは図６に示す該歯車３１又は該歯車３２のクラッチ歯３１ｂ又は３２ｂに係合して回転力を伝達する。該歯車３１、該歯車３２は２次減速歯車部６の歯車３３の被駆動歯３３ａ、３３ｂと常時噛み合っている。従って、該歯車３２より歯数の少ない該歯車３１に該突起２５ａが係合すれば減速比は大きくなり、該突起２５ａが歯車３２に係合すれは減速比は小さくなる。これらの減速比の比率は概ね５割増しである。このことはバルブ全閉から開き始めるときに有効に作用する。即ち、バルブ全閉から開き始めるときは図８に示すバルブディスク８６とバルブボディ８７の錆付きやカジリ等のため作動不良を起こす場合があるので一般にバルブ操作トルクを５割増しにする。尚、この方法のクラッチ機構８４は従来のクラッチ機構に比較して非常に小型である．
【００１２】
２次駆動軸３４に回転自在に嵌合する歯車３３の端部には３次減速歯車部７を駆動する２次駆動歯３３ｃが歯車３５の歯部３５ａと噛み合っている。図１、図６に示すように歯車３５の他端の歯部３５ｂは２次駆動軸３４に回転自在に嵌合する歯車３６の歯部３６ａに噛み合っている。歯車３６の他端の歯部３６ｂは駆動歯車として３次駆動軸３７にキー３８で廻り止めされている歯車３９に噛み合っている。尚、歯車３５は歯車３９に対して回転自在である。又、３次駆動軸３７にキー３８で廻り止めされた歯車４０によって大歯車８は回転力を伝達される。図１に示す３次駆動軸３７は軸方向へ摺動可能に配設され、手動アーム４１によって前進し、バネケース４２内に収納されているバネ４３によって後退する。手動ハンドル１９でバルブ９を手動開閉するときは、該手動アーム４１の軸４１ａを図示しないレバーで回転して３次駆動軸３７を前進させて該キー３８を歯車４０から抜いて歯車４０が３次駆動軸３７に対して回転自在の状態にする。これによってバルブ９を手動開閉するときは大歯車８によって逆転される歯車は歯車４０だけになるため、手動ハンドル１９を軽く廻すことができる。
【００１３】
歯車ケース４４に軸支された３次駆動軸３７は２次駆動軸３４を中心に回転自在である。従って、図２において歯車４０によって大歯車８が時計方向へ回転するとき３次駆動軸３７と歯車ケース４４は回転反力によって２次駆動軸３４を中心に時計方向へ回転する。この回転反力は受け金４５を介してバネ４６、バネ受け９３、ボルト４７で支えられる。バネ４６の力は使用前後はカバー９２で保護されるボルト４７で調節可能である。歯車ケース４４の一端にはトルク検出アーム４８がボルト４９で取付けられ該トルク検出アーム４８の先端で調整ボルト５０を介してトルク検出弁５１を作動させる。即ち、大歯車８の回転トルクが設定値に達したときトルク検出弁５１が作動する。
【００１４】
図２において、バルブ開閉検出機構５２は大歯車８を駆動歯車として図示しない途中の減速機構によって駆動される。スライド軸５３に固定されたストライカー５４によってバルブ全開、全閉検出スイッチ５５、５６は作動する。スライド軸５３はバネ５７によって中立位置を保ち、該軸５３に固定されたバルブ全閉検出アーム５８又はバルブ全開検出アーム５９が図示しない移動駒によって動かされることによって軸方向へ移動する。尚、検出アーム５８、５９はスライド軸５３に図示しないセットネジによって任意の位置に固定できる。
【００１５】
図９は本発明の空気制御系統図を示す。圧縮空気は空気源６０から導管６１、制止弁６２、フイルター６３、減圧弁６４、導管６５、給油器６６、導管６７を経て３位置４方弁６８に入る。その後、導管６９からエアーモータ２に入って導管７０を通って該４方弁６８から大気へ排出される。この場合、エアーモータ２は正転してバルブ９は開く。尚、圧縮空気が導管７０から出るとこれらの関係は逆になりエアーモータ２は逆転してバルブ９は閉じる。
【００１６】
導管６５の圧縮空気は該４方弁６８を操作するための３位置４方弁７１、バルブ全閉検出スイッチ５５、バルブ全開検出スイッチ５６とクラッチシリンダー７８を作動させるためのバネ式２位置３方弁８５に入る。
該４方弁７１を出た圧縮空気は導管７２、７４を経て該４方弁６８の圧力作動アクチエーター６８ａに入って４方弁を正転位置に切り替えてエアーモータ２を正転させてバルブ９を開く。同様に圧縮空気が導管７３、７５を経て圧力作動アクチエーター６８ｂに入るとエアーモータ２は逆転してバルブ９は閉じる。
尚、導管７４の圧縮空気はバネ式２位置３方弁８５の圧力作動アクチエーター８５ａにも流れ、クラッチシリンダー７８が作動可能な状態にする。
バルブ全閉検出スイッチ５５はバネ式２位置３方弁であり、バルブ９が全閉すると該検出スイッチ５５が切り替わって圧縮空気は導管９１に流れてトルク検出弁５１、全閉表示ランプ７６とクラッチシリンダー７８を作動させるためのバネ式２位置３方弁７７の圧力作動アクチエーター７７ａに入る。従って、クラッチシリンダー７８が作動して該１次駆動軸２５の突起２５ａが該低速側１次駆動歯車３１のクラツチ歯３１ａに噛合って操作トルクが５割増しになる条件はバルブが開き始めるとき、即ちバルブ全閉から所定の距離開く場合である。この条件のとき以外はバルブ９を閉じる場合も含めて該突起２５ａは該高速側１次駆動歯車３２のクラッチ歯３２ｂに噛合い、通常操作トルクが作用し、バルブを高速開閉する。これによって、バルブを確実に且つ能率良く開閉することができる。
【００１７】
トルク検出弁５１はバネ式２位置３方弁であり、バルブ閉操作トルクが設定値に達すると圧縮空気は導管７９から２位置４方弁８０の圧力操作アクチエータ−８０ａに入って導管７３から供給される圧縮空気を遮断してバルブ閉操作を停止する。
バルブ全開検出スイッチ５６はバネ式２位置３方弁でありバルブ９が全開すると圧縮空気は導管８１に流れて全開表示ランプ８２を作動させると同時に２位置４方弁８３の圧力作動アクチエー夕−８３ａに入って導管７２から供給される圧縮空気を遮断してバルブ開操作を停止する。
尚、２位置４方弁８０、８３は開閉操作時に夫々の圧力作動アクチエータ−８０ｂ、８３ｂに導管７２、７３から圧縮空気が入って切り替わり、操作前の原位置に復帰する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によって、従来は減速歯車の外側にあったクラッチ機構を減速歯車の内部に組込むことによってバルブ開閉機を小型化することができた。又、バルブ全閉から開き始めるとき、バルブディスクとバルブボディの錆付きやカジリによる開操作不良に対して、従来はハンマーブロー効果によって瞬間的に約５割増しの操作トルクを作用させていたが、操作トルクは瞬間的に作用するため継続性がなく信頼性が低いという欠点があった。本発明では約５割増しトルクがバルブが全閉から開き始めるまでは継続して作用するため信頼性は非常に高くなる。又、従来のバルブ開閉機の減速歯車はウオーム歯車が主流で効率が低かったが、本発明では平歯車を使用しているため効率が高い。本発明は上記のような優れた効果を有する画期的な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブ開閉機の正面図である。
【図２】図１のＡ一Ａ矢視図である。
【図３】バルブ上部図である。
【図４】雌ネジの姿図である。
【図５】ボスの姿図である。
【図６】１次減速歯車部の詳細図である。
【図７】１次駆動軸の姿図である。
【図８】バルブ下部図である。
【図９】本発明の空気制御系統図である。
【符号の説明】
１： バルブ開閉機
２： エアーモータ
２ａ： 歯車
３： 上部ケース
４： ボルト
５： １次減速歯車部
６： ２次減速歯車部
７： ３次減速歯車部
８： 大歯車
９： バルブ
１０： ヨーク
１１： 雌ネジ
１２： 雄ネジ
１３： ボス
１４： 座金
１５： ナット
１６： 下部ケース
１７： ハンドル軸
１９： 手動ハンドル
２０： 連結ピン
２２： ハンドル受け
２５： １次駆動軸
２５ａ： 突起
２７： 歯車
２８： 軸受け
２９： ピストン
３０： シリンダー
３１： 歯車
３２： 歯車
３３： 歯車
３４： ２次駆動軸
３５： 歯車
３６： 歯車
３７： ３次駆動軸
３９： 歯車
４０： 歯車
４１： 手動アーム
４２： バネケース
４３： バネ
４４： 歯車ケース
４５： 受け金
４６： バネ
４８： トルク検出アーム
５０： 調整ボルト
５１： トルク検出弁
５２： バルブ開閉検出機構
５３： スライド軸
５４： ストライカー
５５： バルブ全閉検出スイッチ
５６： バルブ全開検出スイッチ
５７： バネ
５８： バルブ全閉検出アーム
５９： バルブ全開検出アーム
６０： 空気源
６１： 導管
６３： フイルター
６４： 減圧弁
６５： 導管
６６： 給油器
６８： ３位置４方弁
６８ａ： 圧力作動アクチエーター
７１： ３位置４方弁
７６： 全閉表示ランプ
７７： バネ式２位置３方弁
７８： クラッチシリンダー
７９： 導管
８０： ２位置４方弁
８１： 導管
８２： 全開表示ランプ
８３： ２位置４方弁
８４： クラッチ機構
８５： バネ式２位置３方弁
８６： バルブディスク
８７： バルブボディ
８８： ピン受け
８９： カラー
９０： バネ
９１： 導管
９２： カバー
９３： バネ受け
９４： ボルト

Claims (2)

1. エアーモータで減速歯車を駆動し、エアーシリンダーで減速歯車を切り替えるエアーモータ駆動式バルブ開閉機において、１次駆動軸に回転自在に嵌合する低速、高速側１次駆動歯車を隣接して配設し、２次駆動軸に夫々の該１次駆動歯車に噛み合う被駆動歯と２次駆動歯を有する歯車を配設し、該各１次駆動歯車の内径部にクラッチ歯を形成し、エアーシリンダーによって軸方向に往復する１次駆動軸の外径部にいずれかの該クラッチ歯と噛み合う突起を有することを特徴とするエアーモータ駆動式バルブ開閉機。
2. エアーモータで減速歯車を駆動し、エアーシリンダーで減速歯車を切り替えるエアーモータ駆動式バルブ開閉機において、バルブ開操作時にバルブの全閉から開き始めの所定の距離は該１次駆動軸の突起が低速側１次駆動歯車のクラッチ歯と噛み合い、その距離以外は高速側１次駆動歯車のクラッチ歯と噛み合い、バルブ閉操作時には全開から全閉まで該１次駆動軸の突起が高速側１次駆動歯車のクラッチ歯と噛み合う空気制御回路を有することを特徴とする請求項１のエアーモータ駆動式バルブ開閉機。

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