JP4425353B2 - ロータリーバルブアクチュエータ - Google Patents
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Description
発明の背景
各種の流量制御バルブと、そのバルブをオン/オフ制御又は絞り制御するバルブアクチュエータが、ガスや石油パイプラインその他のプロセス流体システムで使用されている。流量制御バルブは、その弁棒が往復制御又は回転制御されるバルブであり、バルブを正確に絞り制御するために、バルブポジショナー、即ちバルブ制御機器の出力に応じて作動する空気圧ピストン型、又はダイアフラム型のバルブアクチュエータによって制御駆動される。
ロータリー(回転作動)型制御バルブは、ボール、ボールセグメント、バタフライ等の回転制御部材を有している。これらの制御部材の回転によりバルブゲート又はプラグが開閉される。
ロータリー型制御バルブを制御するバルブ・アクチュエータでは、中心にロッドを接続した可動ダイアフラムが使用される。ダイアフラムの動きによって中心ロッドが直線運動するため、これを回転運動に変換する必要がある。そのため、一端をバルブの回転弁棒に接続し、他端をダイアフラムロッドに接続した回転駆動用リンクアームが使用される。ダイアフラムロッドの直線運動によりリンクアームが駆動され、リンクアームによって弁棒が回転駆動され、最終的に、流量制御バルブ内の回転制御部材が回転駆動される。
このような現在入手可能なロータリーバルブアクチュエータは多数の部材で構成され、そのいくつかは、製造過程で多くの時間と費用のかかる機械加工を必要とする。従って、ロータリーバルブアクチュエータのメーカーとユーザーは、多数の在庫を必要とし、補修用又は交換用として、高価な機械加工された多くの部品を在庫しなければならない。
従って、ロータリーバルブアクチュエータの部材の数を減らすと同時に、時間と費用のかかる機械加工を減らし、これによって製造費用を減らし、在庫を減らせることがメーカーにとってもユーザーにとっても望ましい。さらに、小型で軽量で、1つの形式で各種のロータリーバルブを制御できる汎用性のあるロータリーバルブアクチュエータが望まれている。
発明の概要
本発明の原理によると、常に双方から可動リンケージに引張り力が作用する「引−引」構造のロータリーバルブアクチュエータが提供される。本発明のロータリーバルブアクチュエータは、ブラダーの加圧によって駆動される摺動シリンダー、即ちキャニスターを有し、キャニスターの直線運動に応じてブラダーの縁部が転動する。円筒形レバーが設けられ、その一方側にフレキシブルキャニスター/レバー・リンケージを介して摺動キャニスターが接続されている。摺動キャニスターの直線運動が、それによって生じるキャニスター/レバー・リンケージの張力により、レバーの軸周りの回転運動に変換される。
摺動キャニスターの回転レバーに対する反対側に戻しスプリングが設けられ、戻しスプリングがフレキシブルスプリング/レバー・リンケージを介してレバーに接続されている。スプリングは所定荷重で与圧され、スプリング/レバー・リンケージの張力がレバーをスプリングの方向に回転させようとし、同時に、非操作状態の摺動キャニスターを、キャニスター底部の動きを規制する調節可能なストッパの方向に引き寄せようとする。
ブラダーに圧力空気が導入されると、空気圧力により摺動キャニスターがレバーから離れる方向に付勢され、レバーを摺動キャニスターの方向に回転させる。摺動キャニスター頂部の運動は、レバーから突出する爪と係合する調節可能なキャニスター頂部ストッパーにより規制される。レバーが回転すると爪が頂部ストッパーに当接する。摺動キャニスターがレバーを回転させると、スプリングが圧縮されて、摺動キャニスターの引張力に対抗する。ブラダーが圧力解放されると、スプリングが摺動キャニスターをキャニスター底部ストッパーの方向に引き戻す。
レバーと摺動キャニスターとの間にある一方のリンケージ、及び、レバーとスプリングとの間にある他方のリンケージは、いずれも、フレキシブル(屈曲自在)なものであっても剛体であってもよい。フレキシブルリンケージは、例えばチェーン、ケーブル等で形成せきる。剛体リンケージは、リンクバー、ラックピニオン部材等である。フレキシブルリンケージを使用すると、レバーアームが90°回転する間のレバーアームの長さを、常にアームの中心から一定距離に保つことができる。これに対して剛体リンケージでは、レバーアームの長さがレバーの回転角度(最終段階で30°)によって変化する。また、フレキシブルリンケージでは、レバーが90°回転する間のトルクが一定であるのに対し、剛体リンケージでは、レバーの回転過程でトルクが変動する。
回転レバーの一方側に摺動キャニスター、他方側に戻しスプリングを設けることにより、回転レバーに双方から常に引張り力が作用する「引−引」構造の顕著な利点が得られる。摺動キャニスターとスプリングとが別個に配置されているため、スプリングに対するレバーアームの長さを、摺動キャニスターに対するレバーアームの長さより短くすることができる。レバーアームが短くなると、スプリングの伸張距離が短くなってスプリング高さを低くできるため、アクチュエータを小型化軽量化して、その製造費用を削減することができる。
本発明の「引−引」構造の定張力バルブアクチュエータによると、摺動キャニスター、回転レバー、及び戻しスプリングを結ぶリンケージの遊びがなくなる。これに対して、通常のリンケージ構造のアクチュエータでは、アクチュエータの可動部材が繰り返しサイクルによって摩耗して遊びが増加して望ましくないがたつきが生じる。本発明によると、中間にレバーを挟んで摺動キャニスターとレバーを配置した「引−引」一定張力の構成によると、すべての係合部材に常に張力が作用するため、従来のアクチュエータの遊びの問題が解決されるだけでなく、高精度の係合部材が不要となる。
本発明の好ましい実施形態では、摺動キャニスターとスプリングとが180°離れて直線配置され、接続リンケージを介して互いに引き合っている。リンケージを介して摺動キャニスターからレバーに伝達される張力と、レバーからスプリングリンケージに伝達される張力とが逆向きに作用するため、レバー軸受けに対する負荷が小さくなり、軸受けの摩耗が低減される。また、リンケージの張力によりアクチュエータのハウジングが常に圧縮状態にあり、ハウジング材料が圧縮状態にあることは引張り状態にあることより好ましい。また、ハウジングの組立状態を維持するためのハウジング構成部材の結合部材の数が少なくてすむ。
戻しスプリング、スプリング端板、及びスプリングリンケージは、予めスプリングカートリッジとして組み立てられる。そしてスプリングリンケージをユニットとしてハウジングに装着することができる。これにより、レバーとの良好な接続状態を確保するために、スプリングを与圧するときのスプリングリンケージの損傷が防止され、ユーザーがアクチュエータを組立する場合の安全性が確保される。
レバーと摺動キャニスターの間のリンケージは、摺動キャニスターの側壁に接続され、全体組立が簡略化される。この接続構成により、回転レバーに予め引張り荷重を加えるための部材の数を減らし、これによりアクチュエータの寸法、重量、及び価格を低減することができる。
バルブポジショナ、即ちバルブ制御機器は、アクチュエータに直接装着される。摺動キャニスターの使用により、ブラダーからバルブポジショナへの空気配管が容易となり、従来のポジショナとアクチュエータを結ぶ外部配管が不要となる。
本発明の、「引−引」一定張力型のロータリーバルブアクチュエータの変形例として、上記直線配置のものと同一の回転レバーを使用して、戻しスプリングを摺動キャニスターの中心線に対して90°の角度で配置することができる。この90°配置した「引−引」一定張力型アクチュエータの変形例では、直線配置のものに比べてよりコンパクトとなるため、特定の用途に推奨できる。圧力作動ブラダー、摺動キャニスター、回転レバー、及びスプリングカートリッジは、直線配置の場合と同一のものが使用できる。また、スプリングカートリッジが摺動キャニスターの中心線に対して90°に配置されているため、レバーに、直線配置では生じない横方向荷重が作用することを除き、直線配置のものと同等の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
本発明の新規な特徴事項は請求の範囲に記載されている。本発明は、添付図面を参照しつつなされる以下の説明によって明らかとなる。いくつかの図面では類似の部材に同一の符号を使用している。
図1は、本発明の原理に基づいて製作されたロータリーバルブアクチュエータの一部破断側面図であり、キャニスターカバーの一部を破断し、スプリングカートリッジカバーを除去して図示してある。
図2は、図1に図示したロータリーバルブアクチュエータの一部破断右側面図であり、バルブポジショナーとスプリングカートリッジカバーを所定位置に装着した状態を示す。
図3は、図1に図示したロータリーバルブアクチュエータの一部破断左側面図であり、スプリングカートリッジカバーを除去して図示してある。
図4は、図3の4−4線に沿った断面図であり、ロータリーバルブアクチュエータが、流量制御バルブの回転弁棒を操作する状態を示す。
図5は、図1に図示したロータリーバルブアクチュエータに使用する円筒状回転レバーの斜視図である。
図6は、本発明のロータリーバルブアクチュエータに組み込まれるブラダーの平面図である。
図7は、図6の7−7線に沿った断面図である。
図8は、本発明の別の形態のロータリーバルブアクチュエータの一部破断側面図であり、摺動キャニスターとリターンスプリングとが直角配置されている。
図9は、図8の9−9線に沿った側断面図である。
発明の詳細な説明
各図に流量制御バルブ用ロータリーバルブアクチュエータが図示されており、このアクチュエータは、対向する作動部材に連結され、作動部材の直線運動を回転運動に変換するリンケージに双方から引張力が作用して一定張力を維持する「引−引」構造となっている。特に図1〜図7は、引張力を与える双方の作動部材が直線配置された「引−引」構造のロータリーバルブアクチュエータを示す。図8及び図9は、引張力を与える双方の作動部材が直角配置された「引−引」構造のロータリーバルブアクチュエータを示す。
図1〜図7に示すロータリーバルブアクチュエータ10には、摺動キャニスター12、その反対側にあるスプリングカートリッジ14、及び、リンケージ接続機構を介して間接的に結合された回転レバー16が含まれ、リンケージ接続機構に常に双方から引張力が作用するようにしている。即ち、キャニスター12がレバー16から離れる方向に直線移動してリンケージに引張力が作用すると、反対側のスプリングカートリッジ14が、キャニスターの引張力に対抗する引張力を各リンケージに作用させる。従って、各連結機構、即ち各リンケージに常に双方から引張り力が作用する特有の「引−引」構造のロータリーバルブアクチュエータ10が提供される。
回転レバー16は、鋼鉄等の中空硬質金属で形成され、中間部22の両端にフランジ18、20を有する図5に図示した円筒状に形成されている。レバー16は下部ハウジング24内に回転可能に設けられ、中間部22が、適当な軸受け25(図1参照)を介して、フレーム24内の支持コラム26で回転支持されている。支持コラム26と同様の一対の支持コラム28が上部ハウジング30内に設けられている。図3に示すように、下部ハウジング24を上部ハウジング30に取り付けるときに、対向する支持コラム26、28の間にレバー16が挟まれ、ロータリーバルブアクチュエータ10内でレバー16が回転可能に支持されている。上記支持コラム以外に、ハウジング壁と一体成形されたレバー支持構造を採用することもできる。
キャニスター12(図1参照)に接続するチェーンリンケージ36、38を取り付けるために、レバーの各フランジ18、20に、キャニスターリンケージ取付部材32、34が突設されている。スプリングカートリッジ14に接続するチェーンリンケージ42を取り付けるためのボス40がレバーの中央部分に突設されている。
キャニスター12には、頂部44に連続する側部46が含まれている。キャニスターの各側部46に、各キャニスター/チェーン接続部材48の一端が取り付けられ、接続部材48の他端が各チェーンリンケージ36、38に接続されている。
図3に示すように、チェーン42の一端がレバーのボス40に接続されている。チェーン42の他端は、スプリングカートリッジ14内のスプリングロッド52から延びるスプリング接続部50に接続されている。スプリングカートリッジ14は両端に端板54を有し、両端板54の間にスプリング56が保持されている。図3に示すように、上部端板54の適切な開口からスプリングロッド52が突出しており、下部端板54内に溝付きロッド端部が2つ割り接続部57に接続されている。スプリングカートリッジ14の上端は、ハウジング24内のスプリング取付け用凹部58に保持されている。
密封された、膨張可能なブラダー・ユニット(袋状ダイアフラム)60がキャニスター12とフレーム30の直立ドーム部62との間に組み込まれている。ブラダー60は、予備成形された2つの部分の接合部を熱シールして結合した密閉形状であり、接合部については米国特許出願番号08/630,529号に開示され、この開示内容は参考技術として本願に取り込まれる。
図3及び図6に示すように、ブラダー60は、最初の非加圧状態で、内側面64がドーム部62に密着する長円形である。図1及び図3に示すように、ブラダー60は、その内側面64がドーム部62の側面に密接し、ブラダー60の底面66がドーム部62の上面に密接する状態で、ドーム部62に装着されている。ブラダーの上面68はキャニスターの頂部44に密接している。従って、膨張可能なブラダー60は、静止したハウジングドーム62と上下に摺動するキャニスター12の間に組み込まれている。
ブラダーは、布張りしたポリウレタンで形成されている。低温用途では布張りは不要である。布張りする場合は、ブラダー全面を布で覆い高温運転時のブラダー材料を補強する。使用温度が極めて高い場合には、ブラダーの材料として、補強布張りの有無と関係なく、ライトフレックス(Riteflex)等の耐熱ポリエステル材料が使用できる。
ブラダーは、自然状態で、キャニスター12とドーム部62の頂部の間の最も狭くなる空間に一致させて予備成形することが望ましい。ブラダーの環状周縁部63は、ブラダー底面66を折り返して形成する。布製補強材は、ブラダーの射出成形過程で接着することができる。又は、射出成形後に布製補強材を適切な圧力と温度で接着することもできる。ブラダーを330°F(166℃)、50psi(345Kpa)で1/2〜1時間で熱接合する前に、バイアスカット布にウレタン層を被覆することができる。ブラダーの全面を布で被覆する代わりに、周縁部63のみを布で被覆してもよい。
布で補強され、予備成形されたブラダーは、次に、炉内で材料の応力除去処理を行う。ブラダーは、炉内で250°F(121℃)で24時間保持することによって応力除去できる。
アクチュエータ操作中にブラダーが所定位置を保つよう、アクチュエータへの組み込み前に、ブラダーとキャニスター12との接合部分の上下面に接着剤を塗布しておく。同様に、ドーム部62の頂部にも適切な接着剤を塗布しておく。
ブラダーの膨張時に、周縁部63が、望ましくない風船状の膨張でなく、転動ダイアフラム作用をする。つまり、ブラダーの内部に流体が導入されてバルブアクチュエータが作動するとき、周縁部63が、単に、静止したドーム部の側面から離れて、移動するキャニスターの側面に密着していく。
こうして、ブラダーが、当初の非圧縮状態から圧縮状態に移行するに従い、周縁部63の材料が転動して、ブラダーの内径部分から外径部分に移行する。この転動作用によりブラダーの摩耗が著しく減少し、長期の運転サイクル、及び広範囲の温度と圧力に対してブラダーの寿命が延長される。
ブラダーの入口管70がハウジング30の流路72に挿入され、流路72は、図2に示すように、フレーム30の底部開口76を有する流路74に接続している。入口管70には、流路72とブラダーの間を封止するOリング(図示省略)装着用の肩部71が設けられている。
開口76は、空気ポジショナ等の制御機器78(図2参照)に連通しており、ブラダー60内に送給する空気を公知の方法で制御して、ブラダー60を膨張・収縮させる。図3では、ロータリーバルブアクチュエータ10の別の部材を図示するために、ポジショナ78の図示を省略してある。通常の運転時には、流路72の端部がプラグ80で閉鎖され、流路72内にアクセスする必要があるときにプラグ80が取り外される。
図4には、略示した流量制御バルブ84に接続するための取付ブラケット82を装着したロータリーバルブアクチュエータ10が図示されている。弁棒86には、回転レバー16によって実質的に遊びなしで回転駆動されるスプライン端部が設けられている。弁棒86の端部スプラインと係合する内部スプライン90を有するスプラインスリーブ88(図3参照)によって殆ど遊びなしの接続ができる。スプラインスリーブ88は、その外径がレバー・ボア92の内径と合致しており、さらに平面部94を有している。内ねじを有する弁棒固定用突出部95が、レバーの中央部22(図5参照)から突出している。突出部95が下部ハウジング24のアクセス孔96との対向位置に来るようレバーを回転する。スリーブ88をレバーボア92に挿入して、平面部92をアクセス孔96の方向に向ける。「ドッグポイント止めねじ」として知られる止めねじ98は、スリーブ88の平面部94と係合する先端平面部を有している。
レバーボア92内に位置する弁棒とスリーブは、レバー16のボア92に延びる弁棒固定用突出部95のねじ孔の方向にスリーブの平面部94を向けて、止めねじ98でねじ止めされる。止めねじ98は、先端の平面部がスリーブ88の平面部に圧接するよう突出部95にねじ込まれて、スプラインスリーブ88が弁棒86端部のスプライン部にしっかりと固定されている。これにより、レバー16が回転するとき弁棒86との間の遊びが殆どなくなる。スリーブ88を縦割りして弁棒とレバーとの結合を強固にすることもできる。
スプリングと摺動キャニスターの動きをそれぞれ規制する調節可能なストッパーが設けられている。図3には、キャニスター頂部の動きを規制する調節可能なストッパー100が図示されており、このストッパー100には、ハウジング24にねじ込まれ、ロックナット104で調節可能なねじ付きストッパーロッド102が含まれている。取付け突出部95に設けられた爪106がレバー16と共に回転する。図3に示すように、ブラダー60の膨張によりキャニスター12が上昇すると、レバー16が時計方向に回転し、その方向が矢印「C」で示されている。図3に示すように、レバー16にスプリング56の引張り力が作用すると、レバー16が矢印「S」の方向に回転する。従って、ブラダーが膨張してキャニスターが上昇すると、爪106が時計方向に回転移動してストッパーロッド102に当接する。これにより、ストッパー100はキャニスター12の上限位置が規定される。キャニスターの上限位置は、もちろん、ロックナット104を緩めてロッド102をねじ調節することにより設定することができる。
図2に示すように、キャニスターの下限位置調節用ストッパー108が、キャニスターの対向する各側面に設けられ、それぞれハウジング30にねじ込まれ、ロックナット112で調節可能なストップボルト110が含まれている。図2に示すように、キャニスター12がスプリング56に引かれると、レバー16が矢印「S」で示す時計方向に回転し、キャニスターは下端114がストップボルト110に当接するまで下降する。従って、ストッパー108はキャニスター12の下限位置を規定する。ストップボルト110の位置をねじ調節してストッパー108の位置を容易に変更することができる。
キャニスター46、チェーン接続部材48、及び調節可能なストッパー108を完全に覆うためのキャニスターカバー116が設けられている。カバー116はハウジング30の上部に着脱自在に装着されている。同様に、スプリングカートリッジ14を覆うスプリングカートリッジカバー118が下部ハウジング24に着脱自在に装着されている。
図2に、ポジショナー78を回転レバー16に連結するフィードバックリンケージ120が図示されている。レバー16と共に回転するフィードバックアーム122が、例えばフランジ20にねじ止めされている。湾曲リンケージ124の一端がフィードバックアーム122に、他端がハウジング24内のスロットを介して直線状リンクアーム126にそれぞれ回動自在に連結され、リンクアーム126が、ポジショナー78の回転軸128に連結されている。バルブポジショナー78は、マイクロプロセッサからの電流を空気作動計器に伝送するデジタル型バルブ制御器である。このデジタル型バルブ制御器は、入力信号を空気作動計器の圧力出力に変換する通常の機能以外に、通信プロトコールを使用して、プロセス操作に必要な情報を容易に入手することができる。従って、制御バルブ又は現場接続ボックスに適合する通信機器、又は、パソコン又はコントロールルーム内のオペレータ等を利用して、プロセスの基本要素、即ち流体制御バルブ84からの情報を入手することができる。なお、制御器は、アナログ機器又は空気ポジショナーであってもよい。
図2に示すように、フィードバックリンケージ120の一端がポジショナ78の回転軸に接続され、他端がフィードバックアーム122を介してアクチュエータの回転レバー16に接続されている。レバー16が、回転弁棒86と相互接続されているために、弁棒の角度位置をフィードバックリンケージ120を介してポジショナー78で検知することができる。
図1〜図7に示す「引−引」構造のロータリーバルブアクチュエータ10は以下のように容易に組立できる。先ず、上部ハウジング30のドーム部62にブラダー60を密着させて取り付ける。下部ハウジング24のスプリング取付け用凹部58にスプリングカートリッジ14を差し込む。そこで、適切なボルトナットでチェーン42の一端をスプリング・コネクタ50に接続し、他端をレバー・ボス40に接続することにより、スプリング・カートリッジ14がレバーと連結される。次に、2つのキャニスター・チェーン・リンク36、38の一端が各レバー・リンケージ取付部材32、34に接続され、他端が各チェーン・コネクタ48に接続される。
こうして、レバー16は、適当な軸受けを介して支持ブロック26上に設置される。次に、下部ハウジング24に上部ハウジング30を載せて両者を結合する。キャニスター・チェーン・リンク36、38が、キャニスターの各側面に、それぞおれキャニスター接続部材48を用いて結合される。次に、ポジショナ78をハウジング30に取り付けて、レバー16とポジショナーの間をフィードバックリンケージ120で接続する。その後、カバー116、118が取り付けられ、必要に応じてブラケット82も取り付けられる。
各ストッパに対するキャニスターとスプリングの初期位置は次のようにして調節される。最初に、スプリングカートリッジ14内のスプリング56に所定の荷重を与えた状態で、前記のとおり、スプリングカートリッジをハウジングに差し込み、レバーに接続する。そして、図3に示すように、スプリングロッド52の上端のスプリングブロック53が上部端板54から離れて押し上げられるようスプリング56をリンケージによって与圧する。次に、ブラダーを加圧してキャニスターが十分に押し上げられると、2つの調節可能なストッパ108をハウジング30に取り付けることができる。そして、摺動キャニスター12の各底部が下降して均等にストッパに接し、リンクに一定張力が維持される(図3参照)よう、各ストッパ110が調節される。これによってキャニスターの底部位置がセットされる。
図2、図3に示すように、スプリング56の張力によりリンク42がレバー16を「S」方向に回転させると、摺動キャニスター12がストッパー110に当接するまで下降する。また上昇するキャニスター12によってリンケージ36、37が引かれて、レバー16が図2、図3の矢印「C」の方向に回転すると、スプリングが圧縮される。
圧縮空気が開口76、通路74、72を通ってブラダー入口70に供給されると、空気圧によってブラダー60が膨らみ、摺動キャニスター12が直線的に上昇して、レバー16が図3の矢印「C」の方向に回転する。ストッパ100の調節により摺動キャニスター12の上限位置を設定すると、制御バルブの所望位置が決定される。
図1〜図7に示す「引−引」構造のロータリーバルブアクチュエータ10にはいくつかの利点が生じる。ブラダー60の加圧膨張によりキャニスター12の直線上昇運動によりレバー16が回転すると、スプリング56が圧縮されて摺動キャニスターの引張り力に対抗する。この「引−引」作用により、チェーンリンケージ36、38、42に作用する張力が実質的に一定に保たれ、トルク変動を僅か3%以内に維持できる。ブラダー60が圧力開放されると、スプリング56が摺動キャニスター12を調節可能ストッパー100まで引き戻す。この「引−引」構造のアクチュエータでは、全ての部品の係合部分に常に張力が作用しているために、繰り返し使用による摩耗に起因して接続リンケージに遊びが生ずることなく、精密係合部品が不要となる。また、スプリング56と摺動キャニスター12とが別個に取り付けられているため、スプリングに対するレバーアームの長さ(図5では、レバー16の中心線からボス40の接続部までの半径方向距離)を、摺動キャニスターに対するレバーアームの長さ(図5では、レバー16の中心線からリンケージ取付部32、34までの半径方向距離)より短くすることができる。レバーアームが短くなるとスプリングの伸縮長さが短くてよいため、スプリングの高さが減少し、アクチュエータがより小型で軽量で安価となる。さらに、スプリングとキャニスターが、レバーに対して実質的に180°で対向する位置に設けられ、接続リンケージが付属するレバーに、常に「引−引」状態で双方から張力が作用するため、レバー16が回転駆動されるとき、支持コラム26、28とその軸受けにかかる負荷が著しく低減される。フレキシブルリンケージチェーン36、38、42によって、レバー16が90°回転する間、レバーアーム(スプリング又はキャニスターのレバーアーム)のレバー中心からの距離が常に一定となる。従って、フレキシブルリンケージにより、レバーが90°回転する間、トルクが一定に保たれるため、レバーの回転位置によってトルクが変わる剛体リンケージに比べて優れている。
図8及び図9には別の形態である直角配置のロータリーバルブアクチュエータ130が図示され、作動部材である摺動キャニスター、ブラダー、スプリングカートリッジ、及びレバーは、先に述べた図1〜図7の直線配置のロータリーバルブアクチュエータ10のものと同一である。図8に示すように、前記のロータリーバルブアクチュエータ10の直線配置に比べて、ロータリーバルブアクチュエータ130では戻しスプリングカートリッジ14が摺動キャニスター12の中心線に対して90°に配置されている。これにより、アクチュエータの寸法、部品数及び費用を低減できる。しかし、スプリングカートリッジ14が摺動キャニスター12の中心線に対して角度を持って配置されるため(直線配置のアクチュエータ10に比べて)、アクチュエータ130では回転レバー16の軸受けに対して横方向の荷重が働く。
しかし、ロータリーバルブアクチュエータ130においても、キャニスター12、レバー16、及びスプリングカートリッジ14の間のリンケージ36、38、42には、やはり「引−引」張力が作用し、リンケージの張力を一定に保つことができる。従って、直線配置のロータリーバルブアクチュエータ10の「引−引」構造の利点は、90°配置のロータリーバルブアクチュエータ130においても得られる。
以上の詳細な説明は、理解を容易にするためのものであり、これから理解できる不要な限定は、当業者にとって自明の改良である。
Claims (11)
- 流量制御バルブのロータリーバルブアクチュエータであって:
ハウジング;
上記ハウジングに回転自在に設けられた回転レバー;
上記ハウジング内で上記回転レバーの一方の側に設けられた直線運動作動部材であって、膨張可能なブラダーを備えた直線運動作動部材;
上記直線運動作動部材と上記回転レバーの第1の点とを連結するとともに、上記直線運動作動部材の第1方向への引張り直線運動を上記回転レバーの回転運動に変換する第1リンケージ;
上記ハウジング内で上記回転レバーの反対側に設けられた戻しスプリング;及び
上記戻しスプリングと上記回転レバーの第2の点とを連結するとともに、戻しスプリングの上記第1方向とは逆方向の第2方向への引張り直線運動を回転レバーの回転運動に変換する第2リンケージ;
を備え、
動作に際して、上記第1リンケージと第2リンケージには一定の張力が維持されるロータリーバルブアクチュエータ。 - 流量制御バルブのロータリーバルブアクチュエータであって:
ハウジング;
上記ハウジングに回転自在に設けられた回転レバー;
上記ハウジング内で上記回転レバーの一方の側に設けられ、膨張可能なブラダーを備えた直線運動作動部材;
上記直線運動作動部材と上記回転レバーの第1の点とを連結するとともに、上記直線運動作動部材の第1方向への引張り直線運動を上記回転レバーの回転運動に変換する第1チェーンリンケージ;
上記ハウジング内で上記回転レバーの反対側に設けられ、上記作動部材に対して直線配置された戻しスプリング;及び
上記戻しスプリングと上記回転レバーの第2の点とを連結するとともに、戻しスプリングの上記第1方向とは逆方向の第2方向への引張り直線運動を回転レバーの回転運動に変換する第2チェーンリンケージ;
を備え、
動作に際して、前記第1チェーンリンケージと第2チェーンリンケージとには一定の張力が維持されるロータリーバルブアクチュエータ。 - 上記直線運動作動部材が、上記ブラダーに結合され、ブラダーの膨張によって移動するキャニスターを含む請求項2記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 上記作動部材の直線運動を規制する調節可能なストッパーを含む請求項2記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 流量制御バルブのロータリーバルブアクチュエータであって:
ハウジング;
上記ハウジングに回転自在に設けられた円筒状の回転レバー;
上記ハウジング内で、上記回転レバーの一方の側に設けられた膨張可能な直線運動作動部材であって、転動ダイアフラムの動作をするように構成された直線運動作動部材;
上記直線運動作動部材と上記回転レバーの間に設けられるとともにこの回転レバーの端部に連結され、上記作動部材の第1方向への引張り直線運動を上記回転レバーの回転運動に変換する第1リンケージ;
上記ハウジング内で回転レバーの反対側に設けられた戻しスプリング;及び
上記戻しスプリングと上記回転レバーの中間点とを連結するとともに、戻しスプリングの上記第1方向とは逆方向の第2方向への引張り直線運動を回転レバーの回転運動に変換する第2リンケージ;
を備え、
動作に際して、上記第1リンケージと第2リンケージとには一定の張力が維持され、
上記第1リンケージが連結される回転レバーの端部は、円筒状の回転レバーの回転軸を通る第1半径上の位置であり、上記第2リンケージが連結される回転レバーの中間点は、この回転レバーの回転軸を通る上記第1半径とは異なる第2半径上の位置である、ロータリーバルブアクチュエータ。 - 上記第1半径の方向と上記第2半径の方向とが直角をなすようにされている請求項5記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 上記直線運動作動部材が、膨張して作動部材を移動させるブラダーを含む請求項6記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 上記直線運動作動部材が、上記ブラダーに結合され、ブラダーの膨張によって移動するキャニスターを含む請求項7記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 上記第1リンケージと第2リンケージとがフレキシブル部材で構成されている請求項5記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 上記第1リンケージと第2リンケージがフレキシブルなチェーン部材である請求項9記載のロータリーバルブアクチュエータ。
- 上記作動部材の直線運動を規制する調節可能なストッパーを含む請求項5記載のロータリーバルブアクチュエータ。
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