JP5314121B2 - Scotch yoke actuator - Google Patents

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本発明は、パイプライン等に設けたバルブを作動するための作動装置として、出力トルクを従来の作動装置よりも向上させることができるスコッチヨーク式作動装置に関する。   The present invention relates to a scotch yoke type operating device capable of improving output torque as compared with a conventional operating device as an operating device for operating a valve provided in a pipeline or the like.

スコッチヨーク式作動装置は、従来方式として、図8に示すようなケーシング9内に収納され、パイプライン等のバルブを開閉するためのバルブステム1の端部にスコッチヨーク2が取付けられている。スコッチヨーク2のバルブステム1中心を通る長手方向軸線に沿った長孔22内に、ロッド5に固定して取付けられたガイドブロック4に設けた伝達ピン3が摺動可能に係合していて、ガイドブロック4がケーシング9の両側に設けられた空気圧アクチュエータ7、8のシリンダ72、82内を流体圧によって移動するピストン71、81に両端部を取り付けられかつケーシング9に摺動可能に支持されたロッド5によって軸線方向に移動するようになっている。さらに、ガイドブロック4は、両端部がケーシング9に固定されたガイド棒6に摺動可能に支持されるように設けられている。   The scotch yoke type actuator is housed in a casing 9 as shown in FIG. 8 as a conventional system, and a scotch yoke 2 is attached to an end of a valve stem 1 for opening and closing a valve such as a pipeline. A transmission pin 3 provided on a guide block 4 fixedly attached to a rod 5 is slidably engaged in a long hole 22 along a longitudinal axis passing through the center of the valve stem 1 of the scotch yoke 2. Both ends of the guide block 4 are attached to the pistons 71 and 81 which are moved by fluid pressure in the cylinders 72 and 82 of the pneumatic actuators 7 and 8 provided on both sides of the casing 9 and are slidably supported by the casing 9. The rod 5 is moved in the axial direction. Further, the guide block 4 is provided so that both ends thereof are slidably supported by guide rods 6 fixed to the casing 9.

このような従来のスコッチヨーク式作動装置においては、ロッド5により伝達ピン3を介してスコッチヨーク2を揺動することによりバルブステム1に回転力を与えて、バルブの開閉を行い、ガイド棒6がロッド5と平行に配置され、一体となってロッド6の曲げ防止を行っている。このために、ピストン71、81と一体となって作動するロッド5に伝達ブロック4を強度に応じた伝達ピン3を用いて連動するように接続されている。   In such a conventional scotch yoke type actuator, the rod 5 swings the scotch yoke 2 via the transmission pin 3 to apply a rotational force to the valve stem 1 to open and close the valve, and the guide rod 6 Is arranged in parallel with the rod 5 and integrally prevents the rod 6 from bending. For this purpose, the transmission block 4 is connected to the rod 5 that operates integrally with the pistons 71 and 81 by using the transmission pin 3 corresponding to the strength.

上記のようなスコッチヨーク式作動装置は、ピストンロッド5およびこれらと一体となった伝達ブロック4は、スコッチヨーク3を直接揺動させるものではない。スコッチヨーク3の揺動は、ロッド5にピン3で直接固定した伝達ブロック4を介して行われるので、その回転半径は十分に取れず、出力トルクにも制限があり装置自体の規模も大きくなってしまうという課題があった。   In the Scotch yoke type operating device as described above, the piston rod 5 and the transmission block 4 integrated therewith do not directly swing the Scotch yoke 3. Since the scotch yoke 3 is oscillated through the transmission block 4 directly fixed to the rod 5 with the pin 3, the rotation radius is not sufficient, the output torque is limited, and the scale of the device itself is increased. There was a problem that it ended up.

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、ガイドブロックの摺動によりスコッチヨークを揺動させて回動して得られる出力トルクを従来の作動装置よりもより高出力トルクが得られるようにしたスコッチヨーク式作動装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The output torque obtained by swinging and rotating the scotch yoke by sliding the guide block is higher than that of the conventional actuator. It is an object of the present invention to provide a scotch yoke type actuator.

本発明によるスコッチヨーク式作動装置は、パイプライン等に設けられたバルブのステムを回転作動させることによりバルブを開閉するスコッチヨーク式作動装置であって、
該作動装置の主要部を収容するケーシング、
前記バルブステムに端部が固定されて前記バルブの開閉を行うように、前記バルブステムを中心に揺動するスコッチヨーク、
該スコッチヨークを揺動するために摺動自在に支持され、前記スコッチヨークの他端部近傍に当接する対向して設けられた押付部を有する伝達ブロック、
前記ケーシングに両端部が固定されて、前記伝達ブロックを摺動自在に支持するためのガイドロッド
前記伝達ブロックに固定されて、前記伝達ブロックを前記ガイドロッドに沿って摺動自在に移動させるためのロッド、および
前記ケーシングの少なくとも一方の側壁に設けられ、かつ前記ロッドの端部が固定されかつ流体圧によって作動するシリンダ内のピストン、ラム式ロッド等からなるアクチュエータ、
を含むものである。
A Scotch yoke type actuator according to the present invention is a Scotch yoke type actuator that opens and closes a valve by rotating a stem of a valve provided in a pipeline or the like,
A casing for housing the main part of the actuator,
A scotch yoke that swings about the valve stem so that an end of the valve stem is fixed to open and close the valve stem;
A transmission block that is slidably supported to oscillate the scotch yoke, and has a pressing portion provided oppositely in contact with the vicinity of the other end of the scotch yoke;
Both ends of the casing are fixed to a guide rod for slidably supporting the transmission block. The guide rod is fixed to the transmission block and slidably moves along the guide rod. An actuator comprising a rod, a piston in a cylinder provided on at least one side wall of the casing, and an end of the rod being fixed and operating by fluid pressure, a ram rod, and the like;
Is included.

上記スコッチヨーク式作動装置は、前記伝達ブロックを案内するガイドロッドが、前記スコッチヨークの揺動半径の遠隔側に配置されて前記ケーシングに位置決め固定され、前記ロッドは、前記伝達ブロックが嵌合固定されると共に、前記ケーシングの側壁に摺動自在に支持されていることを特徴とする。   In the scotch yoke type operating device, a guide rod for guiding the transmission block is disposed on the remote side of the swing radius of the scotch yoke and positioned and fixed to the casing. The rod is fitted and fixed to the transmission block. And slidably supported on the side wall of the casing.

また、上記スコッチヨーク式作動装置は、前記ロッドを摺動するアクチュエータが前記ケーシングの両側壁に設けられ、前記アクチュエータの一方が前記バルブの開放用のアクチュエータとして作用することができ、前記アクチュエータの他方が前記バルブの閉塞用に用いることができることを特徴とする。   Further, in the Scotch yoke type actuator, an actuator that slides the rod is provided on both side walls of the casing, and one of the actuators can act as an actuator for opening the valve, and the other of the actuators Can be used for closing the valve.

上記スコッチヨーク式作動装置のアクチュエータは、一方の側壁に設けられ、前記アクチュエータのピストンの両側に流体圧を切り替えて給排気することにより作動することを特徴とする。   The actuator of the Scotch-yoke type actuator is provided on one side wall, and operates by switching the fluid pressure on both sides of the piston of the actuator to supply and exhaust air.

また、上記スコッチヨーク式作動装置は、前記ケーシングの側壁内側に突出してセットボルトが設けられ、該セットボルトにより前記伝達ブロックの前記側壁との衝突を回避して位置を設定するように設けられていることを特徴とする。   Further, the scotch yoke type operating device is provided with a set bolt that protrudes to the inside of the side wall of the casing, and is set so as to avoid a collision with the side wall of the transmission block by the set bolt. It is characterized by being.

さらに、上記スコッチヨーク式作動装置は、前記スコッチヨークが、前記伝達ブロックの押付部間に挟み込むように設けられ、その強度の補強のために前記押付部の挟み込まれる部分の幅より幅広の補強部が前記スコッチヨークに一体に設けられていることを特徴とする。   Further, in the scotch yoke type operating device, the scotch yoke is provided such that the scotch yoke is sandwiched between the pressing portions of the transmission block, and a reinforcing portion wider than the width of the portion of the pressing portion for reinforcing the strength thereof. Is provided integrally with the scotch yoke.

本発明によるスコッチヨーク式作動装置は、パイプライン等に設けられたバルブのステムを回転作動させることによりバルブを開閉するスコッチヨーク式作動装置であって、該作動装置の主要部を収容するケーシング、前記バルブステムに端部が固定されて前記バルブの開閉を行うように、前記バルブステムを中心に揺動するスコッチヨーク、該スコッチヨークを揺動するために摺動自在に支持され、前記スコッチヨークの他端部近傍に当接する対向して設けられた押付部を有する伝達ブロック、前記ケーシングに両端部が固定されて、前記伝達ブロックを摺動自在に支持するためのガイドロッド、前記伝達ブロックに固定されて、前記伝達ブロックを前記ガイドロッドに沿って摺動自在に移動させるためのロッド、および、前記ケーシングの少なくとも一方の側壁に設けられ、かつ前記ロッドの端部が固定されかつ流体圧によって作動するシリンダ内のピストン、ラム式ロッド等からなるアクチュエータ、を含むので、ロッドと一体にピン結合された伝達ブロックの押付部によってスコッチヨークを揺動することにより、バルブステムを回動させる出力トルクが得られ、スコッチヨークとロッドとのピン係合による従来の装置よりも強度的にも優れたものが得られる。   A scotch yoke type actuating device according to the present invention is a scotch yoke type actuating device that opens and closes a valve by rotating a stem of a valve provided in a pipeline or the like, and a casing that houses a main part of the actuating device, A scotch yoke that swings about the valve stem so that an end is fixed to the valve stem and opens and closes the valve stem, and is slidably supported to swing the scotch yoke, and the scotch yoke A transmission block having a pressing portion provided oppositely in contact with the vicinity of the other end of the guide, a guide rod for slidably supporting the transmission block with both ends fixed to the casing, and the transmission block A fixed rod for slidably moving the transmission block along the guide rod, and the casing A transmission block which is provided on at least one of the side walls and includes a piston in a cylinder in which an end portion of the rod is fixed and is operated by fluid pressure, an actuator composed of a ram type rod, etc. By swinging the scotch yoke by the pressing portion, an output torque for rotating the valve stem is obtained, and a strength superior to that of the conventional device by pin engagement between the scotch yoke and the rod is obtained. .

上記スコッチヨーク式作動装置においては、前記伝達ブロックを案内するガイドロッドが、前記スコッチヨークの揺動半径の遠隔側に配置されて前記ケーシングに位置決め固定され、前記ロッドは、前記伝達ブロックが嵌合固定されると共に、前記ケーシングの側壁に摺動自在に支持されているので、伝達ブロックのロッドによる摺動運動を安定させ、スコッチヨークの揺動運動をバルブステムを中心にした揺動半径を長く取ることができ、回転半径による高い出力トルクをその可能な範囲で得ることかできる。   In the scotch yoke type actuator, a guide rod for guiding the transmission block is disposed on the remote side of the swing radius of the scotch yoke and positioned and fixed to the casing, and the rod is fitted with the transmission block. Since it is fixed and slidably supported on the side wall of the casing, the sliding motion by the rod of the transmission block is stabilized, and the rocking motion of the scotch yoke is increased with the valve stem as the center. A high output torque due to the radius of rotation can be obtained within the possible range.

また、上記スコッチヨーク式作動装置は、前記ロッドを摺動するアクチュエータが前記ケーシングの両側壁に設けられ、前記アクチュエータの一方が前記バルブの開放用のアクチュエータとして作用することができ、前記アクチュエータの他方が前記バルブの閉塞用に用いることができるので、ロッドの摺動運動をバルブの開または閉のためにそれぞれのアクチュエータによって生じさせることができ、確実なバルブの開閉作動を提供することができる。   Further, in the Scotch yoke type actuator, an actuator that slides the rod is provided on both side walls of the casing, and one of the actuators can act as an actuator for opening the valve, and the other of the actuators Can be used for closing the valve, so that the sliding movement of the rod can be caused by the respective actuators to open or close the valve, and a reliable valve opening / closing operation can be provided.

上記スコッチヨーク式作動装置のアクチュエータは、一方の側壁に設けられ、前記アクチュエータのピストンの両側に流体圧を切り替えて給排気をすることにより作動させることができるので、用途に応じて必要最小限の設備で装置の作動をすることができる。   The actuator of the scotch yoke type actuator is provided on one side wall and can be operated by switching the fluid pressure on both sides of the piston of the actuator and supplying and exhausting air. The equipment can be operated in the facility.

また、上記スコッチヨーク式作動装置は、前記ケーシングの側壁内側に突出してセットボルトが設けられ、該セットボルトにより前記伝達ブロックの前記側壁との衝突を回避して位置を設定するように設けられているので、安全装置であることに加えて、ケーシング内部でのスコッチヨークの揺動運動を与えるロッドの摺動運動を必要な所定の範囲に規制することができる。   Further, the scotch yoke type operating device is provided with a set bolt that protrudes to the inside of the side wall of the casing, and is set so as to avoid a collision with the side wall of the transmission block by the set bolt. Therefore, in addition to being a safety device, it is possible to restrict the sliding movement of the rod that gives the rocking movement of the Scotch yoke inside the casing to a required predetermined range.

さらに、上記スコッチヨーク式作動装置は、前記スコッチヨークが、前記伝達ブロックの押付部間に挟み込むように設けられ、その強度の補強のために前記押付部の挟み込まれる部分の幅より幅広の補強部が前記スコッチヨークに一体に設けられているので、スコッチヨーク自体の強度を上げることができ、バルブ回動の負荷に対応してスコッチヨークの強度の調節が可能となる。   Further, in the scotch yoke type operating device, the scotch yoke is provided such that the scotch yoke is sandwiched between the pressing portions of the transmission block, and a reinforcing portion wider than the width of the portion of the pressing portion for reinforcing the strength thereof. Since the scotch yoke is provided integrally with the scotch yoke, the strength of the scotch yoke itself can be increased, and the strength of the scotch yoke can be adjusted according to the load of the valve rotation.

本発明の実施するための形態によるスコッチヨーク式作動装置の部分断面説明図である。It is a fragmentary sectional view of a Scotch yoke type actuator by a form for carrying out the present invention. 本発明によるスコッチヨーク式作動装置に用いるスコッチヨークの斜視図である。It is a perspective view of the scotch yoke used for the scotch yoke type actuator by this invention. 図2に示すスコッチヨークと組み合わされて作動する伝達ブロックの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a transmission block that operates in combination with the scotch yoke shown in FIG. 2. 図2に示すスコッチヨークの補強されたものの端部の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an end portion of a reinforced scotch yoke shown in FIG. 2. 図2に示すスコッチヨークの補強されたものの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a reinforced scotch yoke shown in FIG. 2. 本発明によるスコッチヨークと伝達ブロックとの間に作用する力関係を示す力線図である。It is a force diagram which shows the force relationship which acts between the scotch yoke by this invention, and a transmission block. 本発明によるスコッチヨーク式作動装置のアクチュエータとしてラム式ピストンを用いた他の実施形態の部分断面説明図である。It is a fragmentary sectional view of other embodiments using a ram type piston as an actuator of the Scotch yoke type actuator by the present invention. 従来の実施形態によるスコッチヨーク式作動装置の部分断面説明図である。It is a fragmentary sectional view of a scotch yoke type actuator according to a conventional embodiment. 本発明による実施の形態におけるスコッチヨーク式作動装置のスコッチヨークと伝達ブロックの作動から出力トルクを得るための説明図である。It is explanatory drawing for obtaining an output torque from the action | operation of the scotch yoke and transmission block of the scotch yoke type actuator in embodiment by this invention.

以下、本発明の実施の形態を図1ないし図7および図9を参照して説明する。なお、図8と参照番号を同じくするものは、実質的に同じ構成部材を示すものとして説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7 and FIG. In addition, what has the same reference number as FIG. 8 demonstrates as what shows the substantially same structural member.

本発明の一実施の形態を図1を参照して説明すると、スコッチヨーク式バルブ操作装置は、パイプライン等のバルブのバルブステム1が内部に位置するように設けられたケーシング9の内部に、バルブステム1を回動させるためのスコッチヨーク2がバルブステム1の軸心を中心に揺動可能に取付けられて設けられている。スコッチヨーク2は、バルブ開側の一方のアクチュエータ7と、バルブの閉側の他方のアクチュエータ8のアクチュエータ8を構成するシリンダ72、82、ピストン71、81等のピストン71、81にナットによって端部を固定されたロッド5に、嵌合してピン52によって固定された伝達ブロック4が取付けられて設けられている。伝達ブロック4は、図3に示すように、バルブステム1から遠隔側のロッド5に平行して、両端部をケーシング9に両端部を固定して取付けられたガイド棒6が伝達ブロック4を摺動可能に支持するように嵌合する嵌合穴44が形成されていて、伝達ブロック4の作動を安定させ、構造上の、特に、ガイド棒6によるロッド5の曲げ強度対策のための補強がされている。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. A Scotch yoke type valve operating device is provided inside a casing 9 provided so that a valve stem 1 of a valve such as a pipeline is located inside. A scotch yoke 2 for rotating the valve stem 1 is provided so as to be swingable about the axis of the valve stem 1. The scotch yoke 2 has end portions by nuts on pistons 71 and 81 such as cylinders 72 and 82 and pistons 71 and 81 constituting the actuator 8 of one actuator 7 on the valve opening side and the other actuator 8 on the valve closing side. The transmission block 4 which is fitted and fixed by the pin 52 is attached to the rod 5 which is fixed. As shown in FIG. 3, the transmission block 4 has guide rods 6 attached to the casing 9 with both ends fixed to the casing 9 in parallel with the rod 5 on the remote side from the valve stem 1 to slide the transmission block 4. A fitting hole 44 for fitting so as to be movably supported is formed to stabilize the operation of the transmission block 4 and to reinforce the structure, in particular, the bending strength of the rod 5 by the guide rod 6. Has been.

スコッチヨーク2は、図2に示すように、バルブステムがキー14によって一体回転されるように一体にされるスコッチヨークボス24、この所定の必要な長さを有するスコッチヨークボス24のバルブステム嵌合軸穴12が空けられていて、その外周部から同じ半径方向に突出する所定の長さのアーム25を伝達ブロック4の反対側にも挟むように設けられている。図3に示す伝達ブロック4は、スコッチーク2の両アーム25、25をこれらのアーム25、25に面した両側にロッド5から遠隔の両隅部に略半円形断面を有する一対の押付部41、41が設けられていて、スコッチヨーク2のアーム25が揺動しても、その接触がスムーズに得られるような形状にされている。この押付部41、41は、図3の裏面側においても他方側のアーム25を受け入れるように設けられている。   As shown in FIG. 2, the scotch yoke 2 includes a scotch yoke boss 24 integrated so that the valve stem is integrally rotated by the key 14, and a valve stem fitting of the scotch yoke boss 24 having a predetermined required length. A shaft hole 12 is formed, and an arm 25 having a predetermined length protruding in the same radial direction from the outer peripheral portion thereof is provided so as to be sandwiched also on the opposite side of the transmission block 4. The transmission block 4 shown in FIG. 3 includes a pair of pressing portions 41 having substantially semicircular cross sections at both corners remote from the rod 5 on both sides facing the arms 25, 25. 41 is provided so that even if the arm 25 of the scotch yoke 2 swings, the contact can be obtained smoothly. The pressing portions 41, 41 are provided so as to receive the arm 25 on the other side also on the back surface side in FIG.

上記構成のスコッチヨーク式作動装置は、パイプライン等に設けられたバルブの開閉の際に以下のように作用する。以下の説明では、一方のアクチュエータ7によりバルブの開放時に作動し、他方のアクチュエータ8によりバルブの閉塞時の作動するものとする。
バルブの開時には、一方のアクチュエータ7の空気出入口731からシリンダ71内のピストン71とシリンダ71を閉じる蓋73との間に圧力空気が供給されて、ピストン71を押して、ロッド5と共に点線で示されるピストンの位置まで移動されると、スコッチヨーク2は、図1において、実線で示される位置から二点鎖線で示される位置まで揺動されることになる。その際、伝達ブロック4は、ロッド5とピン52によって一体にされているので、ロッド5の移動と共にガイド棒6上を摺動して、伝達ブロック4の押付部41、41間の図1の右側の押付部41と接触したスコッチヨーク2のアーム25が押付部41によって左方向に移動しながら押し付けて、ロッド5の左方向移動によりバルブステムの中心を軸心として左方向に揺動を始め、スコッチヨーク2の二点鎖線の位置まで揺動させ、バルブステムを回動させて、バルブの開放を行うことができる。
The Scotch yoke type operating device having the above-described configuration operates as follows when a valve provided in a pipeline or the like is opened or closed. In the following description, it is assumed that one actuator 7 operates when the valve is opened and the other actuator 8 operates when the valve is closed.
When the valve is opened, pressurized air is supplied between the piston 71 in the cylinder 71 and the lid 73 for closing the cylinder 71 from the air inlet / outlet 731 of one actuator 7, and the piston 71 is pushed to show the dotted line together with the rod 5. When the piston is moved to the position of the piston, the scotch yoke 2 is swung from the position indicated by the solid line to the position indicated by the two-dot chain line in FIG. At that time, since the transmission block 4 is integrated with the rod 5 and the pin 52, it slides on the guide rod 6 with the movement of the rod 5, and between the pressing portions 41, 41 of the transmission block 4 in FIG. The arm 25 of the scotch yoke 2 that is in contact with the right pressing portion 41 is pressed by the pressing portion 41 while moving leftward, and the rod 5 moves leftward to start swinging leftward about the center of the valve stem. The valve can be opened by swinging to the position of the two-dot chain line of the scotch yoke 2 and rotating the valve stem.

また、他方のアクチュエータ8が作動するときには、一方のアクチュエータ7と同様に、シリンダ82の端部を閉じる蓋83に設けられた空気出入口823から蓋83とピストン81との間に供給される圧力空気によってピストン81を右方向に移動させ、ピストン81と一体に固定されたロッド5が右方向に移動されて、伝達ブロック4を二点鎖線の位置から実線の位置まで移動させるので、伝達ブロック4の押付部41に接触して押されるスコッチヨーク2のアーム25が揺動して、バルブステム1を回動させて、バルブの閉鎖を行うことができる。   When the other actuator 8 is operated, the pressure air supplied between the lid 83 and the piston 81 from the air inlet / outlet 823 provided in the lid 83 that closes the end of the cylinder 82 is the same as the one actuator 7. As a result, the piston 81 is moved rightward and the rod 5 fixed integrally with the piston 81 is moved rightward to move the transmission block 4 from the position of the two-dot chain line to the position of the solid line. The arm 25 of the scotch yoke 2 that is pressed in contact with the pressing portion 41 swings, and the valve stem 1 can be rotated to close the valve.

上記のスコッチヨーク式作動装置の有利な点を説明すると以下のようになる。その前に、従来型のスコッチヨーク式作動装置について、図6の力線図を参照して説明する。その前提として、バルブステム軸心からロッド5の中心までをHとし、ロッド中心からガイド棒6までをまたHとすると、バルブステム中心からガイド棒6まてば2Hとなる。ピストン71、81から発生してロッド5に伝えられた力Fは、ロッド5のみに伝えられ、このロッド5の力Fのみでスコッチヨーク2を揺動させる。それにより、ステム軸に与えるトルクは、図6に示されるように、T=R・W、ここで、R=F/cosθ、H=W/cosθのため、T=FH/cos45°、θ=45°とすると、T=2FHη(η=効率)となり、伝達ブロック4、ロッド5と平行なガイド棒6は、ロッド5の曲げ等強度上のサポートのみで、トルクの増大になっていない。本発明では、伝達ブロック4が強固なために、ガイド棒6とほぼ同一位置にある伝達ブロック4の押付部41、41にも同じFなる力が伝わっているために、ガイド棒6で補強している図6と変わらぬ大きさで、図6より高出力を発生することができる。また、全開または全閉の位置のセットを従来の回転から直線で受けることができ、セットボルト92、93等に曲げなどの無理な力を働かせない利点がある。 The advantages of the above Scotch yoke type actuator will be described as follows. Prior to that, a conventional scotch yoke actuator will be described with reference to the force diagram of FIG. As a premise, assuming that the distance from the valve stem axis to the center of the rod 5 is H and the distance from the center of the rod to the guide rod 6 is H, the distance from the valve stem center to the guide rod 6 is 2H. The force F generated from the pistons 71 and 81 and transmitted to the rod 5 is transmitted only to the rod 5, and the scotch yoke 2 is swung only by the force F of the rod 5. Accordingly, the torque applied to the stem shaft is T = R · W, where R 1 = F / cos θ and H = W / cos θ, as shown in FIG. 6, T = FH / cos 2 45 ° , Θ = 45 °, T = 2FHη (η = efficiency), and the guide rod 6 parallel to the transmission block 4 and the rod 5 is only a support for strength such as bending of the rod 5, and the torque is increased. Absent. In the present invention, since the transmission block 4 is strong, the same F force is also transmitted to the pressing portions 41 and 41 of the transmission block 4 at substantially the same position as the guide bar 6. 6 can generate a higher output than that of FIG. Further, the set of the fully open or fully closed position can be received in a straight line from the conventional rotation, and there is an advantage that an unreasonable force such as bending is not applied to the set bolts 92, 93, etc.

また、本発明によるスコッチヨーク式作動装置におけるスコッチヨーク2の出力トルクを算出すると、図9に示す作用図によって説明することができる。上記ロッド5の中心のFなる力は、中央部の長方形交差線で示す伝達ブロック4の全体に伝わる。そこで、バルブステムと、ロッド5と、ガイド棒6の中心との間の距離をそれぞれHとし、その際のスコッチヨーク2の傾きをθとすると、各位置の関係は、図9の説明図に示すような関係になる。それから得られる出力トルクTは、以下の式で得られる。   Further, when the output torque of the scotch yoke 2 in the scotch yoke type actuator according to the present invention is calculated, it can be explained by the operation diagram shown in FIG. The force of F at the center of the rod 5 is transmitted to the entire transmission block 4 indicated by a rectangular cross line in the center. Therefore, assuming that the distance between the valve stem, the rod 5 and the center of the guide rod 6 is H and the inclination of the scotch yoke 2 at that time is θ, the relationship between the positions is shown in the explanatory diagram of FIG. The relationship is as shown. The output torque T obtained therefrom is obtained by the following equation.

即ち、T=2l・L ここで、2l=F/cosθ、 L=2H/cosθ である。
T=F・2H/cos45 ここで、θ=45°とすると、
T=F・2H/cos45=2・F・2H=4FH。
なお、従来の装置で得られる出力トルクは、T=2FHである。
That is, T = 2l·L where 2l = F / cos θ and L = 2H / cos θ.
T = F · 2H / cos 2 45 where θ = 45 °,
T = F · 2H / cos 2 45 = 2 · F · 2H = 4FH.
Note that the output torque obtained with the conventional apparatus is T = 2FH.

本発明によるスコッチヨーク式作動装置においては、さらに伝達ブロック4には、バルブステム中心から遠隔の位置まで延びるスコッチヨーク2のアーム25を有しているので、このアーム25は、押付部41、41の構造上ガイド棒6よりも遠くなる外側まで延びることなる。この長さは、図1ではPで示されていて、また、アーム25の幅も利用すると、スコッチヨーク2のアーム25の中心がアーム25の幅の方向の側面になるために、スコッチヨーク2の角度は、同じであっても、スコッチヨーク2アーム25と押付部41、41の当り面は大きくなるので、より高い出力トルク得られることになる。   In the scotch yoke type actuator according to the present invention, the transmission block 4 further includes the arm 25 of the scotch yoke 2 that extends from the center of the valve stem to a remote position. Because of this structure, it extends to the outside which is farther from the guide rod 6. This length is indicated by P in FIG. 1, and if the width of the arm 25 is also used, the center of the arm 25 of the scotch yoke 2 becomes the side surface in the width direction of the arm 25. Even if the angles are the same, since the contact surfaces of the scotch yoke 2 arm 25 and the pressing portions 41 and 41 become large, a higher output torque can be obtained.

この場合に、スコッチヨーク2のアーム25が5°傾いた場所での出力トルクTは以下のようになる。
即ち、T=WL ここで、WL=(2l+P)L=F/cosθ、L=2H/cosθである。
T=F2H/cosθ ここで、θ=50°=2.42とすると、
T=4.84FH
となる。
In this case, the output torque T when the arm 25 of the scotch yoke 2 is inclined by 5 ° is as follows.
That is, T = WL where WL = (2l + P) L = F / cos θ and L = 2H / cos θ.
T = F2H / cos 2 θ where θ 2 = 50 ° = 2.42
T = 4.84FH
It becomes.

ここで、従来のスコッチヨーク式作動装置と本発明の装置のバルブステムの回動に必要とする空気消費量を比較すると、以下に説明するように、同じである。というのは、ピストンとロッドの寸法を同一して、出力トルク多く出すにしても、ピストンとロッドの作動量は、同じであるからである。
消費空気量=(π/4)D+π/4(D2−d2)XL
ここで、D=シリンダの直径、d=ロッドの直径、L=バルブステムが90°回転する長さである。
しかし、本発明によると、トルクに係る力は、伝達ブロック4を介して伝達ブロック4とガイド棒6が嵌合棒、嵌合穴44とほぼ同一径の伝達ブロック4の両面側に設けた押付部41、42によってスコッチヨーク2のアーム25を回転させる。しかしながら、流体圧の作用するロッド5のストロークは、従来のものと同一なので、空気消費量は変わらないという大きな特徴となっている。
Here, when comparing the amount of air consumption required for the rotation of the valve stem of the conventional Scotch-Yoke type actuator and the device of the present invention, it is the same as described below. This is because even if the piston and rod dimensions are the same and the output torque is increased, the operation amounts of the piston and rod are the same.
Air consumption = (π / 4) D 2 + π / 4 (D2−d2) XL
Here, D = diameter of the cylinder, d = diameter of the rod, and L = the length by which the valve stem rotates 90 °.
However, according to the present invention, the force relating to the torque is applied by pressing the transmission block 4 and the guide bar 6 through the transmission block 4 on both sides of the transmission block 4 having substantially the same diameter as the fitting bar and the fitting hole 44. The arms 25 of the scotch yoke 2 are rotated by the portions 41 and 42. However, since the stroke of the rod 5 on which the fluid pressure acts is the same as that of the conventional one, the feature is that the air consumption does not change.

上記実施の形態では、シリンダ72、82に受けた圧力空気(Nガス等であってもよい)によりロッド5に伝わった力は、スコッチヨーク2には伝わらず、ピン52ににより連結された伝達ブロック4に伝わり、伝達ブロック4の押付部41、41の間に設けられたスコッチヨーク2のアーム25の両側部をバルブ開時およびバルブ閉時の各々押すので、この力でスコッチヨーク2を揺動させることになり、スコッチヨーク2の断面係数が不足する場合には、スコッチヨーク2の端部の斜視図である図4およびアーム25、25の中間部の断面図である図5に示すように、伝達ブロック4の押付部41、41に当接しない一体の補強部を設けてもよい。 In the above embodiment, the force transmitted to the rod 5 by the pressure air (which may be N 2 gas or the like) received by the cylinders 72 and 82 is not transmitted to the scotch yoke 2 but is connected to the pin 52. Since it is transmitted to the transmission block 4 and both sides of the arm 25 of the scotch yoke 2 provided between the pressing portions 41 and 41 of the transmission block 4 are pushed when the valve is opened and when the valve is closed, the scotch yoke 2 is pushed by this force. When the section coefficient of the scotch yoke 2 is insufficient, FIG. 4 which is a perspective view of the end portion of the scotch yoke 2 and FIG. 5 which is a sectional view of an intermediate portion of the arms 25 and 25 are shown. Thus, you may provide the integral reinforcement part which does not contact | abut to the pressing parts 41 and 41 of the transmission block 4. FIG.

また、上記実施の形態によるピストン、ロッドを使用するアクチュエータを用いたスコッチヨーク式作動装置だけでなく、アクチュエータとして、図7に示すようなラム式ピストン100を使用してロッド5の運動をさせるようにしてもよい。   Further, not only the Scotch yoke type actuator using the actuator using the piston and rod according to the above embodiment, but also the rod 5 is moved using the ram type piston 100 as shown in FIG. 7 as the actuator. It may be.

上記実施の形態では、詳細は説明、図示されていないが、ロッドの回転支持のためのベアリング、シールのためのOリング等は、適宜必要な箇所に用いられているのは当然である。   In the above embodiment, details are not explained and illustrated, but it is natural that bearings for supporting the rotation of the rod, O-rings for sealing, and the like are used where necessary.

さらに、図9に示したような出力トルクの説明図における、バルブステムと、ロッドと、ガイド棒との間の間隔は、自由に変更可能であり、これらの間隔を変えることによって、出力トルクを変えることも可能である。アクチュエータ7、8について、図1における右側のアクチュエータ7をバルブ開放側とし、左側のアクチュエータ8をバルブ閉塞側として説明しているが、逆に左側のアクチュエータをバルブ開側とし、右側のアクチュエータをバルブ閉側として用いてもよい。   Furthermore, the intervals between the valve stem, the rod, and the guide rod in the explanatory diagram of the output torque as shown in FIG. 9 can be freely changed. By changing these intervals, the output torque can be changed. It is also possible to change. The actuators 7 and 8 are described with the right actuator 7 in FIG. 1 as the valve opening side and the left actuator 8 as the valve closing side. Conversely, the left actuator is the valve opening side and the right actuator is the valve opening side. It may be used as the closed side.

また、アクチュエータは、ケーシングの一方側のみに設けて、ピストンの両側において圧力空気の供給、排気を行うことにより、伝達ブロックを作動するロッドの摺動を行うようにしてもよい。   Further, the actuator may be provided only on one side of the casing, and the rod that operates the transmission block may be slid by supplying and exhausting pressurized air on both sides of the piston.

以上述べたように、本発明によるスコッチヨーク式バルブ作動装置は、上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術範囲において実施し得ることは明らかである。   As described above, it is obvious that the Scotch yoke type valve actuator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented within the technical scope described in the claims.

1 バルブステム
2 スコッチヨーク
3 伝達ピン
4 伝達ブロック
5 ロッド
6 ガイド棒
7 一方のアクチュエータ
8 他方のアクチュエータ
9 ケーシング
10 連絡管
12 バルブステム嵌合軸穴
14 バルブステムキー
22 長孔
24 スコッチヨークボス
25 アーム
26 補強部
41 押付部
42 ストッパ
44 ガイド棒嵌合穴
46 ピン穴
48 ストッパ
52 固定ピン
71 開側ピストン
72 開側シリンダ
74 タイセットボルトナット
81 閉側ピストン
82 閉側シリンダ
94 ボルト
95 上蓋
100 ラム式ピストン
712 Oリング
731 開側空気出入口
823 閉側空気出入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve stem 2 Scotch yoke 3 Transmission pin 4 Transmission block 5 Rod 6 Guide rod 7 One actuator 8 The other actuator 9 Casing 10 Connecting pipe 12 Valve stem fitting shaft hole 14 Valve stem key 22 Long hole 24 Scotch yoke boss 25 Arm 26 Reinforcing part 41 Pushing part 42 Stopper 44 Guide rod fitting hole 46 Pin hole 48 Stopper 52 Fixed pin 71 Open side piston 72 Open side cylinder 74 Tie set bolt nut 81 Closed side piston 82 Closed side cylinder 94 Bolt 95 Top cover 100 Ram type Piston 712 O-ring 731 Open side air inlet / outlet 823 Closed side air inlet / outlet

Claims (6)

パイプライン等に設けられたバルブのステムを回転作動させることによりバルブを開閉するスコッチヨーク式作動装置であって、
該作動装置の主要部を収容するケーシング、
前記バルブステムに端部が固定されて前記バルブの開閉を行うように、前記バルブステムを中心に揺動するスコッチヨーク、
該スコッチヨークを揺動するために摺動自在に支持され、前記スコッチヨークの他端部近傍に当接する対向して設けられた押付部を有する伝達ブロック、
前記ケーシングに両端部が固定されて、前記伝達ブロックを摺動自在に支持するためのガイドロッド
前記伝達ブロックに固定されて、前記伝達ブロックを前記ガイドロッドに沿って摺動自在に移動させるためのロッド、および
前記ケーシングの少なくとも一方の側壁に設けられ、かつ前記ロッドの端部が固定されかつ流体圧によって作動するシリンダ内のピストン、ラム式ロッド等からなるアクチュエータ、
を含むスコッチヨーク式作動装置。
A scotch yoke type actuator that opens and closes a valve by rotating a stem of a valve provided in a pipeline or the like,
A casing for housing the main part of the actuator,
A scotch yoke that swings about the valve stem so that an end of the valve stem is fixed to open and close the valve stem;
A transmission block that is slidably supported to oscillate the scotch yoke, and has a pressing portion provided oppositely in contact with the vicinity of the other end of the scotch yoke;
Both ends of the casing are fixed to a guide rod for slidably supporting the transmission block. The guide rod is fixed to the transmission block and slidably moves along the guide rod. An actuator comprising a rod, a piston in a cylinder provided on at least one side wall of the casing, and an end of the rod being fixed and operating by fluid pressure, a ram rod, and the like;
Including scotch yoke actuator.
前記伝達ブロックを案内するガイドロッドは、前記スコッチヨークの揺動半径の遠隔側に配置されて前記ケーシングに位置決め固定され、前記ロッドは、前記伝達ブロックが嵌合固定されると共に、前記ケーシングの側壁に摺動自在に支持されていることを特徴とする請求項1に記載されたスコッチヨーク式作動装置。   A guide rod for guiding the transmission block is disposed on the remote side of the rocking radius of the scotch yoke and is positioned and fixed to the casing. The rod is fitted and fixed to the transmission block, and a side wall of the casing. The scotch-yoke type actuating device according to claim 1, wherein the scotch-yoke type actuating device is slidably supported. 前記アクチュエータが前記ケーシングの両側壁に設けられ、前記アクチュエータの一方が前記バルブの開放用のアクチュエータとして作用することができ、前記アクチュエータの他方が前記バルブの閉塞用に用いることができることを特徴とする請求項1に記載されたスコッチヨーク式作動装置。   The actuator is provided on both side walls of the casing, and one of the actuators can act as an actuator for opening the valve, and the other of the actuators can be used for closing the valve. The scotch yoke type actuator according to claim 1. 上記スコッチヨーク式作動装置のアクチュエータは、一方の側壁に設けられ、前記アクチュエータのピストンの両側に流体圧を切り替えて給排気することにより作動することを特徴とする請求項1に記載されたスコッチヨーク式作動装置。   2. The scotch yoke according to claim 1, wherein the actuator of the scotch yoke type actuator is provided on one side wall and operates by supplying and exhausting air by switching fluid pressure to both sides of the piston of the actuator. Actuator. 前記ケーシングの側壁内側に突出してセットボルトが設けられ、該セットボルトにより前記伝達ブロックの前記側壁との衝突を回避して位置を設定するように設けられていることを特徴とする請求項1に記載されたスコッチヨーク式作動装置。   The set bolt is provided so as to project inside the side wall of the casing, and the set bolt is provided so as to avoid a collision with the side wall of the transmission block and set the position. The scotch yoke actuator described. 前記スコッチヨークは、前記伝達ブロックの押付部間に挟み込むように設けられ、その強度の補強のために前記押付部の挟み込まれる部分の幅より幅広の補強部が前記スコッチヨークに一体に設けられていることを特徴とする請求項1に記載されたスコッチヨーク式作動装置。   The scotch yoke is provided so as to be sandwiched between the pressing portions of the transmission block, and a reinforcing portion wider than the width of the portion where the pressing portion is sandwiched is integrally provided in the scotch yoke for reinforcing the strength. The scotch yoke type actuator according to claim 1, wherein
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