JP6087992B2 - クォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、クォーターターンバルブ（ｑｕａｒｔｅｒ−ｔｕｒｎ ｖａｌｖｅ）用油圧アクチュエータに係り、さらに詳しくは、バルブ開閉動作が正確に行われるのはもとより、このようなバルブ開閉動作のための装置全体の小型化およびコンパクト化の実現が可能なクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータに関する。

船舶用バタフライバルブは、通常、バルブ体の流路を開閉する円板状のディスクを横切るバルブ軸が正・逆回転することにより、バルブ体の流路を開閉するものである。

このようなバルブ軸が回転力をもってバルブ体の流路を開閉するようにするために、ディスクが結合したバルブ軸に駆動装置が装着される。

しかし、この種の一般なバタフライバルブは、駆動装置へ伝達される作動流体の損失が発生した場合、バルブに連結された配管の内部の流体流れに応じてバタフライバルブのディスクが回転して漏れなどの事故が起こるおそれが多い。このような問題の発生原因は、従来の駆動装置が、公知のスコッチ＆ヨーク式の内部構造を有するため、内部の作用力が解消すると外部の力によって動ける構造となっていることにある。

このような駆動装置は、バルブ全体と同様の体積を有し、船舶用および産業用の大型バルブおよび高圧用バルブの場合、かなりの体積および荷重を持つことにより、設置の際に相当の空間的制約が伴う。

また、このような駆動装置は、通常、油圧シリンダーを適用して駆動させるアクチュエータを採用するが、このような油圧シリンダーによるアクチュエータは、適用されるバルブの大きさに応じて油圧シリンダー関連部品がディスクの大きな開閉トルクに耐えるように設計されるべきであるので、自然にその体積および荷重も一緒に増大するしかなく、これにより設置空間を多く占有することになる。

したがって、装置全体の体積縮小化、軽量化およびコンパクト化の実現が可能であるうえ、駆動装置へ伝達される作動流体の損失にも拘わらず正確な開閉および作動位置の維持が可能である装置の開発が切実に求められる。

韓国公開特許第１０−２０１０−００５７３３５号公報（２０１０年５月３１日公開）（韓国特許出願第１０−２００８−０１１６３２７号）

本発明は、上述した問題点を改善するためになされたもので、その目的は、バルブ開閉動作が正確に行われるのはもとより、このようなバルブ開閉動作のための装置全体の小型化およびコンパクト化の実現が可能なクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、バルブ体の流路を開閉する円板状のバルブディスクの一側縁から延長され、正・逆回転しながら前記バルブディスクを連動させるバルブ軸と；前記バルブ体の上方に設けられて前記バルブ軸に駆動力を伝達するもので、前記バルブ軸と直交するように前記バルブ軸の上端部に連結されて正・逆回転することにより、前記バルブ軸を正・逆回転させて前記バルブ体の流路を開閉する駆動伝達部と；前記駆動伝達部に連結され、前記駆動伝達部を自動または手動で稼働させることができるようにスイッチングする切替部とを含んでなることを特徴とする、クォーターターンバルブ用油圧アクチュエータを提供することができる。

ここで、前記駆動伝達部は、前記バルブ軸の上端部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに内蔵され、前記バルブ軸の上端部に設けられるウォームホイールと、前記ギヤボックスに内蔵されて両端部が前記ギヤボックスの両側に露出し、前記ウォームホイールと噛み合って正・逆回転するウォームが外周面に沿って形成されたウォーム軸と、前記ウォーム軸をユーザーの手動操作によって正・逆回転させることができるように、前記ウォーム軸の一端部に連結されるハンドホイールと、駆動力の伝達を受けて前記ウォーム軸を自動で正・逆回転させることができるように、前記ウォーム軸の他端部に連結される油圧モーターとを含み、前記切替部は、前記油圧モーター側に連結されることを特徴とする。

このとき、前記油圧モーターは、作動流体の圧力エネルギーを機械的エネルギーに変換して回転運動を発生する装置であることを特徴とする。

また、前記駆動伝達部は、前記油圧モーターと前記ウォーム軸の他端部とを相互連結するカップリングと、前記カップリングと前記モーターとの間に設けられる減速機アセンブリとをさらに含むことを特徴とする。

また、前記クォーターターンバルブ用油圧アクチュエータは、前記バルブ軸の端部に連結される連結軸と、前記連結軸に連結され、前記駆動伝達部の油圧モーターの回転に応じて電気的に反応し、前記バルブディスクの開閉角度に応じて作動状態を伝達するリミットスイッチとをさらに含むことを特徴とする。

また、前記切替部は、作動流体が収容される流体駆動源と、前記流体駆動源の一側と前記駆動伝達部の油圧モーターとを連結する第１配管と、前記第１配管から分岐し、前記流体駆動源の他側に連結される第２配管と、前記第１配管と前記第２配管との分岐点に設置され、前記油圧モーター側へ向かう前記作動流体の流れを選択的に遮断または許容し、前記駆動伝達部が手動作動できるように遮断された前記作動流体を前記第２配管を介して前記流体駆動源へ戻すバイパス三方弁とを含むことを特徴とする。

また、前記クォーターターンバルブ用油圧アクチュエータは、前記第１配管および前記第２配管上に装着されるリリーフバルブをさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、次の効果を図ることができる。

まず、本発明は、ウォームギヤアセンブリであるウォームホイールと噛み合うウォーム軸に油圧モーターを結合して駆動することができるようにして設置空間を減らすことにより、装置全体のコンパクト化および軽量化の実現が可能となる。

したがって、本発明は、従来の油圧シリンダーによって作動するアクチュエータに比べてギヤボックスの作動倍率を上げること、すなわち、ウォームギヤアセンブリであるウォームホイールとウォーム軸の作動倍率を上げることだけでも、バルブディスクの大きな開閉トルクに耐えられるので、大きな設置空間を必要とすることなく、効率的な装置管理が可能となる。

また、本発明は、リリーフバルブを油圧モーターに連結される配管に設置することにより、バルブ体と油圧モーターに過負荷がかかることを解消することができる。

また、本発明は、バイパス三方弁を油圧モーターに連結される配管に設置することにより、手動操作によるバルブディスクの開閉の際に油圧モーター内の作動流体の抵抗による作動不能状態を予め防止することができる。

本発明の一実施形態に係るクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータが装着されたバルブ体の外観を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係るクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータの全体的な結合関係を模式的に示す概念図である。 本発明の一実施形態に係るクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータの主要部である駆動伝達部の油圧モーターと流体駆動源との連結状態を示すブロック概念図である。

本発明の利点、特徴、およびそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるだろう。

しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現される。

本明細書において、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。

そして、本発明は、請求項の範疇によってのみ定められる。

よって、幾つかの実施形態において、公知の構成要素、公知の動作および公知の技術については、本発明が曖昧に解釈されることを回避するために具体的に説明されない。

また、明細書全体にわたり、同一の参照符号は同一の構成要素を指し、本明細書で使用された（言及された）用語は実施形態を説明するためのもので、本発明を制限するものではない。

本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含み、「含む（または備える）」と言及された構成要素および動作は一つ以上の別の構成要素および動作の存在または追加を排除しない。

別途の定義がない限り、本発明で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通に理解できる意味で使用できるのである。

また、一般に使用される辞書に定義されている用語は、定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータが装着されたバルブ体の外観を示す概念図、図２は本発明の一実施形態に係るクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータの全体的な結合関係を模式的に示す概念図、図３は本発明の一実施形態に係るクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータの主要部である駆動伝達部の油圧モーターと流体駆動源との連結状態を示すブロック概念図である。

本発明は、図示の如く、バルブ軸１００に駆動伝達部２００が連結され、切替部３００は駆動伝達部２００に連結される構造であることを把握することができる。

まず、クォーターターンバルブは、バルブディスク５００がバルブ体４００で閉鎖状態から全開状態に切り替えられるときにバルブ軸１００が９０度回転（１／４回転）するバルブである。

このようなクォーターターンバルブにおいて、バルブ軸１００は、バルブ体４００の流路を開閉する円板状のバルブディスク５００の一側縁から延長され、正・逆回転しながらバルブディスク５００を連動させるものである。

駆動伝達部２００は、バルブ体４００の上方に設けられてバルブ軸１００に駆動力を伝達するもので、バルブ軸１００と直交するようにバルブ軸１００の上端部に連結されて正・逆回転することにより、バルブ軸１００を正・逆回転させてバルブ体４００の流路を開閉するものである。

切替部３００は、駆動伝達部２００に連結されて駆動伝達部２００を自動または手動で稼働させることができるようにスイッチングするものである。

よって、本発明は、設置空間を減らすことにより、装置全体のコンパクト化および軽量化の実現が可能となる。

このため、本発明は、従来の油圧シリンダーによって作動するアクチュエータに比べて、バルブディスク５００の大きな開閉トルクに耐えられるので、大きな設置空間を必要とすることなく、効率的な装置管理が可能となる。

本発明は、上述したような実施形態の適用が可能であり、次の実施形態の適用も可能であることはもちろんである。

まず、駆動伝達部２００は、バルブ軸１００の上端部を収容するギヤボックス２１０と、ギヤボックス２１０に内蔵され、バルブ軸１００の上端部に設けられるウォームホイール２２０と、ギヤボックス２１０に内蔵されて両端部がギヤボックス２１０の両側に露出し、ウォームホイール２２０と噛み合って正・逆回転するウォーム２３１が外周面に沿って形成されたウォーム軸２３０とを含む。

また、駆動伝達部２００は、ウォーム軸２３０をユーザーの手動操作によって正・逆回転させることができるようにウォーム軸２３０の一端部に連結されるハンドホイール２４０を含む。

また、駆動伝達部２００は、駆動力の伝達を受けてウォーム軸２３０を自動で正・逆回転させることができるようにウォーム軸２３０の他端部に連結される油圧モーター２５０を含む。

ここで、後述する切替部３００は、油圧モーター２５０側に連結されて作動流体の供給または遮断に関与する。

このとき、油圧モーター２５０は、作動流体の圧力エネルギーを機械的エネルギーに変換して回転運動を発生する装置のいずれかであってもよい。

また、駆動伝達部２００は、組立締結の便宜を図り、点検および維持管理の便宜も図ることができるように、油圧モーター２５０とウォーム軸２３０の他端部とを相互連結するためのカップリング２６０をさらに備えることもできる。

また、駆動伝達部２００は、高速で回転する油圧モーター２５０の回転速度を伝達するバルブ軸１００の正・逆回転速度に低減することができるように、カップリング２６０と油圧モーター２５０との間に減速機アセンブリ２７０をさらに備えることもできる。

一方、本発明は、クォーターターンバルブであって、バルブディスク５００の開閉角度を一定の範囲で正確に制限し且つバルブ開放およびバルブ閉鎖状態を確実に維持することができるように、バルブ軸１００の端部に連結される連結軸６１０と、連結軸６１０に連結され、駆動伝達部２００の油圧モーター２５０の回転に応じて電気的に反応し、バルブディスク５００の開閉角度に応じて作動状態を伝達するリミットスイッチ６００とをさらに備えることが好ましい。

一方、切替部３００は、作動流体が収容される流体駆動源３１０と、流体駆動源３１０の一側と駆動伝達部２００の油圧モーター２５０とを連結する第１配管３２１と、第１配管３２１から分岐して流体駆動源３１０の他側に連結される第２配管３２２とを含む。

ここで、切替部３００は、第１配管３２１と第２配管３２２の分岐点に設置され、油圧モーター２５０側へ向かう作動流体の流れを選択的に遮断または許容し、駆動伝達部２００が手動作動できるように遮断された作動流体を第２配管３２２を介して流体駆動源３１０へ戻すバイパス三方弁３３０を含むことができる。

このとき、本発明は、第１配管３２１および第２配管３２２上に装着されるリリーフバルブ３４０をさらに備えることもできる。

このようなバイパス三方弁３３０とリリーフバルブ３４０は、ギヤボックス２１０の一側に設けられた油圧ブロック３５０に内蔵され、流体駆動源３１０と連結される。

すなわち、本発明は、リリーフバルブ３４０を、油圧モーター２５０に連結される第１配管３２１と第２配管３２２に設置することにより、バルブ体４００および油圧モーター２５０に過負荷がかかることを解消することができる。

言い換えれば、遠隔位置にある流体駆動源３１０から供給される流体は、バルブ体４００のバルブディスク５００を開放する方と閉鎖する方へ供給し、このような供給流体は、それぞれの供給圧力に差があってこそ、バルブ体４００の内部で発生する詰まり現象を防止することができるのはもとより、油圧モーター２５０の出力が足りなくてバルブディスク５００を開閉することができない現象を予め防止することができる。

また、本発明は、バイパス三方弁３３０を、油圧モーター２５０に連結される第１配管３２１と第２配管３２２との分岐点に設置することにより、ハンドホイール２４０による手動操作でバルブディスク５００を開閉するときに油圧モーター２５０内の作動流体の抵抗による作動不能状態を予め防止することができる。

すなわち、流体駆動源３１０から流体の供給が中断しても、本発明に係るバイパス三方弁３３０が設置された現場であれば、ギヤボックス２１０を介して露出したウォーム軸２３０に連結されたハンドホイール２４０を正・逆回転させることだけでも、バルブディスク５００の開閉動作が可能となるのである。

以上のように、本発明は、バルブ開閉動作が正確に行われるのはもとより、このようなバルブ開閉動作のための装置全体の小型化およびコンパクト化の実現が可能なクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータを提供することを基本的な技術思想としていることが分かる。

そして、本発明の基本的な技術思想の範疇内において、当該業界における通常の知識を有する者にとっては様々な変形及び応用も可能であるのはもちろんである。

１００ バルブ軸
２００ 駆動伝達部
２１０ ギヤボックス
２２０ ウォームホイール
２３０ ウォーム軸
２３１ ウォーム
２４０ ハンドホイール
２５０ 油圧モーター
２６０ カップリング
２７０ 減速機アセンブリ
３００ 切替部
３１０ 流体駆動源
３２１ 第１配管
３２２ 第２配管
３３０ バイパス三方弁
３４０ リリーフバルブ
３５０ 油圧ブロック
４００ バルブ体
５００ バルブディスク
６００ リミットスイッチ
６１０ 連結軸

Claims (6)

1. バルブ体の流路を開閉する円板状のバルブディスクの一側縁から延長され、正・逆回転しながら前記バルブディスクを連動させるバルブ軸と、
   前記バルブ体の上方に設けられて前記バルブ軸に駆動力を伝達するもので、前記バルブ軸と直交するように前記バルブ軸の上端部に連結されて正・逆回転することにより、前記バルブ軸を正・逆回転させて前記バルブ体の流路を開閉する駆動伝達部と、
   前記駆動伝達部に連結され、前記駆動伝達部を自動または手動で稼働させることができるようにスイッチングする切替部とを含んでなり、
   前記切替部は、
   作動流体が収容される流体駆動源と、
   前記流体駆動源の一側と前記駆動伝達部の油圧モーターとを連結する第１配管と、
   前記第１配管から分岐し、前記流体駆動源の他側に連結される第２配管と、
   前記第１配管と前記第２配管との分岐点に設置され、前記油圧モーター側へ向かう前記作動流体の流れを選択的に遮断または許容し、前記駆動伝達部が手動作動できるように遮断された前記作動流体を前記第２配管を介して前記流体駆動源へ戻すバイパス三方弁とを含むことを特徴とする、クォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ。
2. 前記駆動伝達部は、
   前記バルブ軸の上端部を収容するギヤボックスと、
   前記ギヤボックスに内蔵され、前記バルブ軸の上端部に設けられるウォームホイールと、
   前記ギヤボックスに内蔵されて両端部が前記ギヤボックスの両側に露出し、前記ウォームホイールと噛み合って正・逆回転するウォームが外周面に沿って形成されたウォーム軸と、
   前記ウォーム軸をユーザーの手動操作によって正・逆回転させることができるように前記ウォーム軸の一端部に連結されるハンドホイールと、
   駆動力の伝達を受けて前記ウォーム軸を自動で正・逆回転させることができるように前記ウォーム軸の他端部に連結される油圧モーターとを含み、
   前記切替部は、前記油圧モーター側に連結されることを特徴とする、請求項１に記載のクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ。
3. 前記油圧モーターは、作動流体の圧力エネルギーを機械的エネルギーに変換して回転運動を発生する装置たる油圧モーターのいずれか一つであることを特徴とする、請求項２に記載のクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ。
4. 前記駆動伝達部は、
   前記油圧モーターと前記ウォーム軸の他端部とを相互連結するカップリングと、
   前記カップリングと前記油圧モーターとの間に設けられる減速機アセンブリとをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ。
5. 前記バルブ軸の端部に連結される連結軸と、
   前記連結軸に連結され、前記駆動伝達部の油圧モーターの回転に応じて電気的に反応し、前記バルブディスクの開閉角度に応じて作動状態を伝達するリミットスイッチとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ。
6. 前記第１配管および前記第２配管上に装着されるリリーフバルブをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のクォーターターンバルブ用油圧アクチュエータ。

Images