JP4001406B2 - 開閉弁の強制駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、流体圧力で動作させる開閉弁に関し、特に流体圧力が得られないときに動作させる強制駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
流体圧力で動作させる開閉弁は、ばね力によって弁体が閉方向または開方向に付勢されており、流体圧力がばね力に打ち勝つと、弁体が開方向または閉方向に動作する。このような開閉弁は、当然のことながら、流体圧力が得られない場所では、動作させることができなかった。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、流体圧力が得られない場所でも動作させること、すなわち常閉型であれば開き、常開型であれば閉じることができる開閉弁の強制駆動装置を得ることを目的とする。また本発明は、必要時にのみ開閉弁に装着して用いることのできる強制駆動装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、弁座に接離して流路を開閉する弁体を作動させるバルブロッド；このバルブロッドを弁体が流路を閉じる方向または開く方向に付勢するばね手段；上記バルブロッド及び上記ばね手段を収容するハウジングに形成した単一のパイロット圧導入ポート；及び該パイロット圧導入ポートに対して着脱自在であり、装着したときに上記ばね手段に抗して上記バルブロッドを移動させることが可能な流体圧力を、上記パイロット圧力導入ポートを通じて該バルブロッドに及ぼすことが可能な流体駆動手段；を備えた開閉弁において、上記流体駆動手段と選択的に上記パイロット圧導入ポートに着脱可能であり、該パイロット圧導入ポートを通して上記バルブロッドに同軸に螺合され、螺合状態でハウジングから突出するコネクティングロッドと；このコネクティングロッドを相対回動は自在で軸方向には一緒に動くように支持した回転操作体と；この回転操作体を螺合させ、ハウジング上にコネクティングロッドと同軸に回転を規制して設けられたナットハウジングと；を有し、上記パイロット圧導入ポートに装着したときに上記コネクティングロッドをその軸線方向に移動させることにより、上記バルブロッドを上記ばね手段に抗して移動させることが可能な手動操作機構；を有することを特徴としている。
【０００５】
流体駆動機構は、例えば、バルブロッドに一体にしたピストン体と；このピストン体を摺動自在に嵌めたハウジングと；このピストン体及びハウジングによって画成した圧力室と；この圧力室に作動流体を導く作動流体供給手段と；から構成できる。
【０００６】
【発明の実施形態】
図示実施形態は、常閉型の倍力開閉弁に本発明を適用したものである。先ずこの倍力開閉弁の全体構造を、図３ないし図６について説明する。
流路ブロック１１には、同一軸線上の一対の流路接続口１２、１３と、この一対の流路接続口の軸線に対して直交する開閉弁接続口１４が備えられている。流路接続口１２と１３内の流路１２ａ、１３ａは、開閉弁接続口１４側に向けて開口し、流路１２ａの開口端に環状弁座１５が設けられている。開閉弁接続口１４には、環状弁座１５と流路１３ａの開口端とを覆う円板状の金属ダイアフラム１６と、その周縁を押えるリテイナー１７と、このリテイナー１７内に移動自在に支持された開閉弁体１８とが備えられている。この例では、流路１２ａが高圧流体の供給側であり、環状弁座１５は、金属ダイアフラム１６の中心に位置している。開閉弁体１８は、金属ダイアフラム１６の中心部に接離し、流路１２ａ内の流体の圧力に打ち勝つ力で環状弁座１５側に押し付けられると、金属ダイアフラム１６が流路１２ａと１３ａの連通を断つ。
【０００７】
開閉弁接続口１４には、倍力開閉弁２０のロワハウジング２１ａが螺合結合されている。ハウジング２１は、このロワハウジング２１ａと、ロワハウジング２１ａにロックリング２１ｃで結合されたアッパハウジング２１ｂとからなっている。
【０００８】
ハウジング２１内には、可動部材として、図３、図４の下方から順に、弁軸アッセンブリ２４、一対の遊動ローラ部材２５、及び作動部材２６が挿入支持されている。弁軸アッセンブリ２４は、環状弁座１５に接離する方向に開閉弁体１８を移動させる弁軸２２と、一対の弁軸ローラ部材２３とを有する。一対の弁軸ローラ部材２３はそれぞれ、外周ローラ２３ａと軸部材２３ｂとからなり、軸部材２３ｂは、弁軸２２と一体で直交する支持板２２ａに支持されている。一対の弁軸ローラ部材２３（軸部材２３ｂ）は、弁軸２２の軸線に関する回転対称位置に、弁軸２２の軸線とは交わらずに直交する位置関係で互いに平行に配置されている。
【０００９】
作動部材２６は、弁軸２２と同軸のバルブロッド２７と、このバルブロッド２７の中間部に一体に結合したピストン体２９とを一体に有している。ピストン体２９は、ハウジング２１（ロアハウジング２１ａの上半部のシリンダ）に気密に摺動自在に嵌まっていて、固定隔壁３０との間に開弁圧力室３１を構成する。このピストン体２９の図３における上昇位置は、アッパハウジング２１ｂの下端ストッパ面３２によって規制される。開弁圧力室３１には、バルブロッド２７に穿設した軸方向通路３３ａと径方向通路３３ｂ、アッパハウジング２１ｂのパイロット圧導入ポート（雌ねじ。接続部）３４、及び開閉制御弁３５を介して、パイロット圧力源（圧縮空気源）３６のパイロット圧Ｐが及ぼされる。
【００１０】
ピストン体２９とアッパハウジング２１ｂの間には、圧縮ばね３７が挿入されていて、作動部材２６を常時弁軸アッセンブリ２４側に移動付勢している。作動部材２６のバルブロッド２７の先端部には、テーパ面部２７ａが形成されており、このテーパ面部２７ａと弁軸アッセンブリ２４の弁軸ローラ部材２３との間に、上記一対の遊動ローラ部材２５が挿入されている。テーパ面部２７ａは、図５に示すような円錐状のテーパ軸部２７ａ１から構成することも、図６に示すような平面からなる楔面２７ａ２から構成することもできる。
【００１１】
各遊動ローラ部材２５は、外周ローラ２５ａと軸部材２５ｂとを有し、外周ローラ２５ａは、固定隔壁３０の下面の凹部３０ａに軸方向移動が生じないように収納され、軸部材２５ｂは、固定隔壁３０の下面案内壁３０ｂに移動自在に案内されている。この一対の遊動ローラ部材２５は、弁軸ローラ部材２３と平行をなし、かつバルブロッド２７のテーパ面部２７ａと、一対の弁軸ローラ部材２３の間に位置している。作動部材２６に作用する閉弁圧力は、テーパ面部２７ａ、遊動ローラ部材２５、及び弁軸ローラ部材２３を介して弁軸２２に伝達される。
【００１２】
バルブロッド２７のテーパ面部２７ａのテーパ、遊動ローラ部材２５と弁軸ローラ部材２３の外径及び初期位置（開閉弁体１８が環状弁座１５から離れているときの位置）は、次のように定められている。すなわち、作動部材２６が弁軸アッセンブリ２４側に移動し、テーパ面部２７ａ、遊動ローラ部材２５、及び弁軸ローラ部材２３を介して弁軸２２が環状弁座１５側に移動するとき、作動部材２６の単位移動量に対し、弁軸２２が該単位移動量より小さい移動量だけ移動するように、これらが設定されている。例えば、作動部材２６の移動量：弁軸２２の移動量＝１：０．２あるいは１：０．１のように定める。また、どの作動状態でも、テーパ面部２７ａ、遊動ローラ部材２５、及び弁軸ローラ部材２３は接触状態を維持し、かつ作動部材２６が最大に弁軸アッセンブリ２４側に移動したときでも、遊動ローラ部材２５の軸位置は、弁軸ローラ部材２３の軸位置より外側に移動することがない。２４ａは、弁軸アッセンブリ２４を開弁側に付勢する弱い圧縮ばねである。
【００１３】
上記構成の本倍力開閉弁は従って、開弁圧力室３１にパイロット圧を導入しない状態では、圧縮ばね３７の力により作動部材２６が弁軸アッセンブリ２４側に移動する。この移動力（閉弁力）は、バルブロッド２７のテーパ面部２７ａ、遊動ローラ部材２５、及び弁軸ローラ部材２３を介して弁軸２２に伝達され、弁軸２２が開閉弁体１８を環状弁座１５側に移動させて、図１のように、金属ダイアフラム１６を介して流路１２ａと１３ａの連通を断つ。
【００１４】
この力の伝達経路を見ると、テーパ面部２７ａ、遊動ローラ部材２５、及び弁軸ローラ部材２３を介して、作動部材２６の閉弁力が弁軸２２に伝達されるとき、作動部材２６の単位移動量より小さい移動量だけ弁軸２２が移動するため、小さい圧縮ばね３７の力で大きい閉弁力を得ることができる。上の例では、圧縮ばね３７の力の５倍、１０倍の閉弁力が得られることとなる。
【００１５】
開弁時には、開閉制御弁３５を開き、パイロット圧力源パイロット圧力源３６のパイロット圧をバルブロッド２７の軸方向通路３３ａと径方向通路３３ｂを介して開弁圧力室３１に導く。パイロット圧が圧縮ばね３７の力に打ち勝つと、作動部材２６が上昇して開閉弁体１８を閉弁位置に保持する力が消失し、その結果、流路１２ａ内の圧力で金属ダイアフラム１６が変形して流路１２ａと１３ａが連通する（図４）。
【００１６】
以上の開閉動作（開弁動作）は、アッパハウジング２１ｂのパイロット圧導入ポート（雌ねじ）３４にパイロット圧力源３６を接続した場合にのみ可能であり、パイロット圧力源３６が存在しない場所では、開弁動作ができない。
【００１７】
本発明は、パイロット圧力源３６が存在しない場所でも、手動による開弁動作を可能とするために、次の構成を備えている。バルブロッド２７の外端部には、軸方向通路３３ａの端部に連通させて、雌ねじ孔４１が形成されており、アッパハウジング２１ｂの外面には、パイロット圧導入ポート（雌ねじ）３４の周縁に位置させて、回り止め孔４２を有するナットハウジング座４３が形成されている。
【００１８】
この雌ねじ孔４１とナットハウジング座４３には、図１、図２に示す手動操作ユニット５０が着脱可能である。手動操作ユニット５０は、ナットハウジング座４３に着脱可能なナットハウジング５１と、このナットハウジング５１の軸部にねじ５１ａ、５２ａで螺合させた回転操作体５２と、この回転操作体５２の軸部に摺動自在に挿入したコネクティングロッド５３とを有している。ナットハウジング５１には、一体にまたは着脱可能に、回り止め孔４２に挿脱可能な回り止めピン５４が備えられており、コネクティングロッド５３の回転操作体５２からの突出端には、該コネクティングロッド５３と回転操作体５２との軸方向の相対移動を規制する頭部５５が形成されている。コネクティングロッド５３は、その先端部に、雌ねじ孔４１に螺合可能な雄ねじ５６を備えている。回り止めピン５４は、予めアッパハウジング２１ｂに一体に設けてもよい。
【００１９】
パイロット圧力源３６が存在しない場所において、手動により開弁する場合には、アッパハウジング２１ｂの回り止め孔４２に回り止めピン５４を嵌めてナットハウジング５１をナットハウジング座４３に着座させる。回転操作体５２はナットハウジング５１に一杯にねじ込んでおき、コネクティングロッド５３の雄ねじ５６をバルブロッド２７の雌ねじ孔４１に螺合させる。
【００２０】
このセット状態から、ナットハウジング５１がナットハウジング座４３から離れないように押えながら、回転操作体５２をナットハウジング５１から突出する方向に回動操作すると、回転操作体５２との相対回動は自在で頭部５５によって回転操作体５２と軸方向には一緒に移動するコネクティングロッド５３が、回転操作体５２と一緒に引き抜かれる。このため、圧縮ばね３７の力に抗して、作動部材２６、つまりピストン体２９が引き上げられる。図２は、ピストン体２９を圧縮ばね３７の力に抗して最も引き上げた状態を示しており、この状態は、図４のパイロット圧力による開弁状態と同じである。よって、手動による開弁ができる。勿論、弁開度は、回転操作体５２の回動操作量に応じて、図１との状態と図２の状態との間で調整可能である。
【００２１】
以上の手動操作ユニット５０は、常時はハウジング２１（開閉弁）とは別体であるから、開閉弁自体を大型化することがなく、また開閉弁には、バルブロッド２７の雌ねじ孔４１、アッパハウジング２１ｂの回り止め孔４２（又は突起）、及びナットハウジング座４３を形成するだけでよいから、開閉弁自体の構成が複雑化することもない。
【００２２】
以上の実施形態は、実際に流路を開閉する弁軸２２（弁軸アッセンブリ２４）の動き量に比して、バルブロッド２７（ピストン体２９）の動き量が遥かに大きい倍力開閉弁に本発明を適用したものであるが、弁軸２２とバルブロッド２７とが一体に結合されている直結タイプにも勿論本発明は適用できる。また、図示実施形態のように、ばね圧力によって閉弁圧力を得る常閉型の開閉弁だけでなく、パイロット圧力によって閉弁圧力を得る常開型の開閉弁にも本発明は適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、流体圧力で作動する開閉弁を、流体圧力が存在しない場所でも動作させることができる。また必要時にのみ開閉弁に装着して用いることができるので、開閉弁自体を大型化することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による開閉弁の強制駆動装置の一実施形態を示す、倍力開閉弁への装着状態を示す閉弁状態の縦断面図である。
【図２】同開弁状態の縦断面図である。
【図３】本発明による強制駆動装置を装着する前の倍力開閉弁の閉弁状態の縦断面図である。
【図４】同開弁状態の縦断面図である。
【図５】図１ないし図４の倍力開閉弁のテーパ面部、遊動ローラ部材、及び弁軸遊動部材の関係を示す斜視図である。
【図６】図１ないし図４の倍力開閉弁のテーパ面部の他の形状例を示す、図３と同様の斜視図である。
【符号の説明】
１１ 流路ブロック
１５ 環状弁座
１６ 金属ダイアフラム
１８ 開閉弁体
２０ 倍力開閉弁
２１ ハウジング（シリンダ）
２２ 弁軸
２３ 弁軸ローラ部材
２４ 弁軸アッセンブリ
２５ 遊動ローラ部材
２６ 作動部材
２７ バルブロッド
２７ａ２ 楔面
２９ ピストン体
３０ 固定隔壁
３１ 開弁圧力室
３２ ストッパ面
３３ａ 軸方向通路
３３ｂ 径方向通路
３４ パイロット圧導入ポート（雌ねじ）
３５ 開閉制御弁
３６ パイロット圧力源
３７ 圧縮ばね（付勢手段）
３８ 大気開放室
４１ 雌ねじ孔
４２ 回り止め孔
４３ ナットハウジング座
５０ 手動操作ユニット
５１ ナットハウジング
５２ 回転操作体
５１ａ ５２ａ ねじ
５３ コネクティングロッド
５４ 回り止めピン
５５ 頭部
５６ 雄ねじ

Claims (3)

1. 弁座に接離して流路を開閉する弁体を作動させるバルブロッド；
   このバルブロッドを弁体が流路を閉じる方向または開く方向に付勢するばね手段；
   上記バルブロッド及び上記ばね手段を収容するハウジングに形成した単一のパイロット圧導入ポート；及び
   該パイロット圧導入ポートに対して着脱自在であり、装着したときに上記ばね手段に抗して上記バルブロッドを移動させることが可能な流体圧力を、上記パイロット圧力導入ポートを通じて該バルブロッドに及ぼすことが可能な流体駆動手段；
   を備えた開閉弁において、
   上記流体駆動手段と選択的に上記パイロット圧導入ポートに着脱可能であり、
   該パイロット圧導入ポートを通して上記バルブロッドに同軸に螺合され、螺合状態でハウジングから突出するコネクティングロッドと；このコネクティングロッドを相対回動は自在で軸方向には一緒に動くように支持した回転操作体と；この回転操作体を螺合させ、ハウジング上にコネクティングロッドと同軸に回転を規制して設けられたナットハウジングと；を有し、
   上記パイロット圧導入ポートに装着したときに上記コネクティングロッドをその軸線方向に移動させることにより、上記バルブロッドを上記ばね手段に抗して移動させることが可能な手動操作機構；を有することを特徴とする開閉弁の強制駆動装置。
2. 請求項１記載の開閉弁の強制駆動装置において、上記流体駆動手段は、バルブロッドに一体にしたピストン体と；このピストン体を摺動自在に嵌めたハウジングと；このピストン体及びハウジングによって画成した圧力室と；この圧力室に作動流体を導く作動流体供給手段と；を備える開閉弁の強制駆動装置。
3. 請求項２記載の開閉弁の強制駆動装置において、コネクティングロッド、回転操作体及びナットハウジングは、ピストン体及びハウジングに対して着脱自在である開閉弁の強制駆動装置。

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