JP6711929B2 - バルブアクチュエータ - Google Patents
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Description
11 弁
12 入力端
13 出力端
14 弁筺体
15 弁座
16 閉弁部材
17 閉弁ばね
18 ステッピングモータ
19 ギア部
20 モータピニオン
21 歯車
22 鎖
23 鎖車
24、24a 動作回路
25、26 巻線
27 ロータ
28 給電回路
29 制御回路
30 電流センサ回路
31 切替デバイス
32 舌部
33 常閉接点
34 常開接点
35、36 巻線26の巻線端
37、37a ダンピング回路、容量性ダンピング回路
38 コンデンサ
C 静電容量
L 巻線26のインダクタンス
R 巻線26の内部抵抗、損失抵抗
LCR 共振回路
I 作用点
U 巻線26での発生電圧
ω 回路周波数
F 力
x 経路
M 減速トルク
II ばね特性曲線
S 妨げるように作用するバルブアクチュエータ10の総力
Claims (14)
- 特に、自閉機能を有する弁(11)またはダンパー用のバルブアクチュエータ(10)であって、
インダクタンス(L)とオーミック抵抗(R)とを有する少なくとも2つの巻線(25、26)を含む永久励磁型ステッピングモータ(18)と、
閉弁部材(16)を開弁方向に弁座(15)から遠ざけ、かつ、閉弁方向に弁座15へ近づけるために、駆動の観点から前記ステッピングモータ(18)を当該閉弁部材(16)に接続させることができるギア部(19)と、
前記閉弁部材(16)に対して前記閉弁方向に予め負荷をかけるために、当該閉弁部材(16)に接続されるばね手段(17)と、
前記巻線(25、26)のうちの一方の巻線に給電して前記ステッピングモータ(18)を駆動するために、当該巻線に接続される給電回路(28)と、
容量性ダンピング回路(38)を有する少なくとも1つのダンピング回路(37)と、
前記巻線(25、26)のうちの一方の巻線に接続され、前記巻線(26)を前記給電回路(28)または前記ダンピング回路(37)に接続させることができる少なくとも1つの切替デバイス(31)とを備え、
前記ダンピング回路(37)で高速閉弁する前記ステッピングモータ(18)は、前記切替デバイス(31)を介して前記ダンピング回路(37)に接続して動作させる発電機動作で生じる電圧の周波数(ω)が、前記巻線(26)と前記ダンピング回路(37)とからなる共振構造(LCR)の共振周波数より小さくなる速度で動作する
バルブアクチュエータ。 - 容量性ダンピング回路を有する別のダンピング回路(37a)と、別の切替デバイスとが設けられ、当該切替デバイスは、前記巻線(25、26)のうちの他方の巻線を給電回路(28a)または当該ダンピング回路(37a)に接続するために、当該他方の巻線(25)に接続される
請求項1に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記切替デバイス(31)と前記別の切替デバイスは、同期して切り替わるように制御される
請求項2に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記切替デバイス(31)は、機械的接点を有する切替リレーである
請求項1〜3のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 各容量性ダンピング回路(37)は、前記巻線(26)と共に共振回路(LCR)を形成するコンデンサ(C)を含む
請求項1〜4のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記共振回路(LCR)のQ値(Q)は、5より大きく、好ましくは、10より大きく、より好ましくは、20より大きい
請求項5に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ばね手段(17)のばね特性曲線は、前記ばね手段(17)が加える力(F)に従って、前記閉弁部材(16)の経路(x)のどの点においても、前記バルブアクチュエータ(10)が無電流の場合に妨げるように作用する前記バルブアクチュエータ(10)の総力より大きい
請求項1〜6のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ばね手段(17)のばね特性曲線は、前記ばね手段(17)が加える力(F)に従って、前記閉弁部材(16)の経路のどの点においても、前記ダンピング回路(37)が共振点で加え得る最大減速効果Mより小さい
請求項1〜7のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ばね手段(17)の力‐経路特性曲線は、傾きが正である
請求項1〜8のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ダンピング回路(37)の減速トルク‐速度特性曲線は、徐々に上昇する
請求項1〜9のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ダンピングデバイス(37)と前記ばね手段(17)とは、閉弁処理中のモータ速度(ω)が、前記弁(11)の開弁時の速度の5〜15倍、好ましくは10倍になるように互いに寸法を合わせて調整される
請求項1〜10のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ギア部(19)は、前記閉弁部材が位置に着いた時点で前記アクチュエータに残っている運動エネルギーを取り除く後稼働を可能にするギアレス部を備える
請求項1〜11のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 前記ギア部は、前記閉弁部材(16)を移動させるために、フレキシブル張力手段を備える
請求項1〜12のいずれか1項に記載のバルブアクチュエータ。 - 請求項1に係るバルブアクチュエータの操作方法であって、
前記弁(11)を開弁するために、前記切替デバイス(31)を介して前記ステッピングモータ(18)に電流を給電し、
前記弁(11)を保持するために、前記切替デバイス(31)を介して前記ステッピングモータ(31)に保持電流を給電し、
前記弁(11)を閉弁するために、前記切替デバイス(31)を介して前記モータ(18)に電流を給電し、
前記弁(11)を高速閉弁する前記ステッピングモータ(18)を、前記切替デバイス(31)を介して前記ダンピング回路(37)に接続して発電機動作で動かし、
好ましくは、切り替え時に前記巻線(26)が給電停止されるよう前記切替デバイス(31)を制御し、
前記ダンピング回路(37)で高速閉弁する前記ステッピングモータ(18)を、前記切替デバイス(31)を介して前記ダンピング回路(37)に接続して動作させる発電機動作で生じる電圧の周波数(ω)が、前記巻線(26)と前記ダンピング回路(37)とからなる共振構造(LCR)の共振周波数より小さくなる速度で動作させる
方法。
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