JPH02808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は開閉操作、特にしや断動作を圧縮流体
で行うしや断器用操作装置に関するものである。

しや断器が大容量化すると、大きな操作力を必
要とすると共にしや断時間を早めることが望まれ
ている。

従来のしや断器用操作装置の具体例を第１図に
示す。この装置は、引外し指令により引外し電磁
石１が励磁されて、ラツチ２を吸引し、レバー３
を解放する。この状態になると、円筒弁体駆動バ
ネ４の力によりシリンダ５内の円筒弁体６が図面
で左方に運動し、弁座７が開放され、圧力流体源
８から圧力流体がシリンダ５内に流入され、シリ
ンダ５内のピストン９が図面で右方向に運動し、
保持リンク機構１０を介してしや断器１１がしや
断される。このとき投入バネ１２が蓄勢され、投
入動作が必要なときだけ行えるように保持リンク
機構１０でロツクされる。また、図示しない復帰
機構により円筒弁体６は右方に運動して弁座７に
当接され、レバー３はラツチ２でロツクされる。
ラツチ２は復帰バネ１３により復帰されるように
なつている。

しかしながらこのようなしや断器用操作装置で
は、円筒弁体６を駆動するためには、駆動バネ４
等の補助力を必要とする欠点がある。また、円筒
弁体６にはレバー３等の機構が連結されているの
で、運動部分全体の質量が増加して円筒弁体６の
始動に費やす時間が長くなる欠点がある。更に、
円筒弁体６の閉位置は、レバー３とラツチ２との
実錠面で管理されるので、ラツチ２、レバー３、
円筒弁体６、シリンダ５のそれぞれの製作誤差を
吸収するために弁座７は大きな撓みをもち、且つ
気密性を維持することを要求される。前記各部製
作誤差が大きくなり、或は摩耗により弁座７に対
応する円筒弁体６の端面に位置変化が生ずると、
弁座７における気密がやぶれ誤動作を起こす場合
がある。

本発明の目的は、円筒弁体を駆動するためのバ
ネ等の付属駆動源を省略でき、しかも高速運動を
行うことができ、且つ製作誤差があつても誤動作
を防止できるしや断器用操作装置を提供するにあ
る。

以下本発明の具体例を図面を参照して詳細に説
明する。第２図乃至第１２図に示すように本実施
例のしや断器用操作装置は、しや断器１１の接触
子可動部１４を保持リンク機構１０を介して操作
する操作棒１５を有する。しや断器１１の投入時
における投入操作力は、本実施例においてはリン
ク１６及びバネ受１７を介して操作棒１５に機械
的に連結された投入バネ１２の弾発力によつて与
えられるようになつている。

しや断器１１は、シリンダ１８によりしや断時
の操作力を受けるようになつている。シリンダ１
８には操作棒１５が貫通しており、シリンダ１８
内を摺動するピストン１９は操作棒１５に固設さ
れている。

シリンダ１８は操作弁２０を介して圧力流体源
８に接続され、操作弁２０を開くように操作する
ことにより駆動されるようになつている。

操作弁２０は弁箱２１内に円筒状をして直径が
D₁の遊動弁体２２と、同じく円筒状をして直径
D₂がD₁より大きい円筒弁体２３とを備え、遊動
弁体２２のフランジ部２２Ａに設けられた弁座２
４に円筒弁体２３の一端が当接されたとき、圧力
流体源８からシリンダ１８に至る流路が閉塞され
るようになつている。円筒弁体２３には孔２５が
あけられ、弁箱２１の下部には放圧孔２６が設け
られていて、シリンダ１８の充気室側からの放圧
はこれら孔２５，２６を経て行われるようになつ
ている。放圧孔２６に対応して弁箱２１の外側に
は必要に応じサイレンサー２７が取付けられてい
る。弁箱２１の底部には弁座２８が設けられ、円
筒弁体２３の下端がこの２８に当接すると、シリ
ンダ１８から放圧孔２６に至る流路の閉塞が行わ
れることになる。遊動弁体２２は１個または複数
の復帰バネ２９で下降方向に付勢され、また弁箱
２１の内面には遊動弁体２２の下降を制限するた
めのストツパー３０が突設されている。円筒弁体
２３は中心に軸部２３Ａを有し、この軸部２３Ａ
は弁箱２１の底部を貫通して外部に導出されてい
る。この軸部２３Ａの導出端にはピン４３を介し
てローラ４４が回転自在に支持されている。な
お、３１はパツキンである。

操作弁２０と操作棒１５との間には、操作弁２
０の開操作の鎖錠と閉操作を行う弁操作機構３２
が設けられている。この弁操作機構３２は、操作
棒１５の末端に設けられた長孔３３に一端が摺動
自在に係合されたレバー３４と、回転自在に軸支
されていてレバー３４の他端と連結されてこのレ
バー３４により回転操作を受けるカム３５と、回
転自在に軸支されていてカム３５に係合されてカ
ム３５のある方向への回転時に操作弁２０を閉と
する操作を行う復帰レバー３６と、回転自在に軸
支されていてカム３５のある方向への回転時にカ
ム３５に係合されて閉状態にある操作弁２０をロ
ーラ４４を介して鎖錠するハツカー３７と、しや
断用電磁石３８と、ハツカー３７が操作弁２０を
鎖錠しているときハツカー３７が回転しないよう
に鎖錠していてしや断用電磁石３８が励磁された
ときハツカー３７から外れてハツカー３７をフリ
ーにして回転させる鎖錠ピン３９とを備えて構成
されている。しや断用電磁石３８の可動鉄心４０
は復帰バネ４１で復帰されるようになつている。
また、復帰レバー３６はローラ４２を介してカム
３５に接触されるようになつている。

次にこのようなしや断器用操作装置の動作を説
明する。第２図及び第３図に示す投入状態におい
て、しや断指令がしや断用電磁石３８に与えられ
ると、第４図及び第５図に示すように、可動鉄心
４０が下向きに移動して鎖錠ピン３９を反時計方
向に駆動する。これによりハツカー３７は鎖錠ピ
ン３９より解放され、駆動力Ｔにより反時計方向
に回転される。その結果、円筒弁体２３はハツカ
ー３７より解放され、矢示のように下方に移動し
て弁座２４を開放すると共に弁座２８を閉鎖し、
その位置に自己保持される。

このとき、円筒弁体２３を下向きに駆動する駆
動力Ｆについて説明する。本発明では、前述した
ように遊動弁体２２の外径D₁と円筒弁体２３の
外径D₂との関係を特にD₁＜D₂に選定している。
従つて、弁座２４と円筒弁体２３との接触部の直
径をD₃とすると、D₁＜D₃となり、この直径の差
（D₂−D₁）等の存在により円筒弁体２３及び遊動
弁体２２の外周に作用する圧力流体の圧力P₁に
より円筒弁体２３には各場合に応じて下向きの力
F₁，F₂或はF₃（図ではＦで代表）が順次作用す
る。

この力F₁，F₂或いはF₃は、円筒弁体２３の各
位置に応じたもので、それぞれ次のようになる。

(i) 円筒弁体２３が遊動弁体２２に当接している
時（円筒弁体２３と遊動弁体２２が共に下方向
に距離Ｓだけ運動する時）、 F₁＝（P₁−P₂）×π（D₂ ²−D₁ ²）／４ ただし、P₂は外部圧力（大気圧）。

このようなF₁は、次のようにして求めるこ
とができる。

まず、遊動弁体２２に作用する力を、第９図
を参照して求める。この(i)の状態では、遊動弁
体２２のフランジ部２２Ａの上面には、円筒弁
体２３の上端が接する位置の直径D₃を境とし
て外側の第１の範囲２２A₁と内側の第２の範
囲２２A₂とにそれぞれ下向きの圧力P₁が作用
している。また、この状態ではフランジ部２２
Ａの下面には、第１の範囲２２A₁に上向きの
圧力P₁が作用し、第２の範囲２２A₂に上向き
の圧力P₂が作用している。従つて、第１の範
囲２２A₁では、上下に共に同じ圧力P₁が作用
していて、力関係はバランスしている。第２の
範囲２２A₂では、上側からは圧力P₁、下側か
らは圧力P₂が作用しており、P₁＞P₂なのでフ
ランジ部２２Ａには（P₁−P₂）なる下向きの
力が作用している。このような力（P₁−P₂）
が作用している第２の範囲２２A₂の面積は
πD₃ ²／４―πD₁ ²／４である。従つて、遊動弁
体２２に作用する下向きの駆動力F₂₂は F₂₂＝（P₁−P₂）×π（D₃ ²−D₁ ²）／４ …(イ) 次に、円筒弁体２３に作用している力を、第
１０図を参照して求める。円筒弁体２３に作用
する圧力を直径D₃を境として考察すると、直
径D₃内の範囲では上下から共に圧力P₂が作用
しているので、上下方向の圧力はバランスして
おり、直径D₂と直径D₃との間の範囲（D₂−
D₃）では下向きに圧力P₁が作用し、上向きに
圧力P₂が作用している。従つて、P₁＞P₂なの
で、円筒弁体２３には（P₁−P₂）なる下向き
の力が作用している。この力（P₁−P₂）が作
用している範囲（D₂−D₃）の面積はπD₂ ²／４
−πD₃ ²／４である。従つて、円筒弁体２３に
作用する下向きの駆動力F₂₃は F₂₃＝（P₁−P₂）×π（D₂ ²−D₃ ²）／４ …(ロ) ゆえに、円筒弁体２３と遊動弁体２２が接触
している時、円筒弁体２３に働く力の総和は式
(イ)＋式(ロ)であり、この力をF₁とすると、 F₁＝（P₁−P₂）×π（D₃ ²−D₂ ²）／４ ＋（P₁−P₂）×π（D₂ ²−D₃ ²）／４ ＝（P₁−P₂）×π（D₂ ²−D₁ ²）／４ (ii) 遊動弁体２２が距離Ｓだけ下向きに運動した
後、弁箱２１に設けられたストツパー３０に当
り、下向きの運動が阻止され、円筒弁体２３の
み単独で下方向に運動する時、 F₂＝（P₁−P₂）×πD₄ ²／４ ただし、D₄は円筒弁体２３の軸部２３Ａの
外径。

このようなF₂は、次のようにして求めるこ
とができる。円筒弁体２３に作用する力を第１
１図を参照して求める。この(ii)の状態では、円
筒弁体２３には、弁箱２１内では上下から圧力
P₁が作用しており、弁箱２１の外では軸部２
３Ａに上向きの圧力P₂が作用している。従つ
て、円筒弁体２３に作用している圧力は、直径
D₂と直径D₄の間の範囲（D₂−D₄）と、直径D₄
内の範囲D₄とで相違している。範囲（D₂−D₄）
では、円筒弁体２３に上下から同じ圧力P₁が
作用しているので、上下方向の圧力はバランス
している。範囲D₄では、円筒弁体２３の軸部
２３Ａに、下向きの圧力P₁と、上向きの圧力
P₂とが共に作用している。P₁−＞P₂などで、
円筒弁体２３には（P₁−P₂）なる下向きの力
が作用している。この力（P₁−P₂）が作用し
ている範囲D₄の面積はπD₄ ²／４である。従つ
て、円筒弁体２３に作用する下向きの力F₂は F₂＝（P₁−P₂）×πD₄ ²／４ (iii) 円筒弁体２３が下方向に運動を続け、弁座２
８に当接した時、 F₃＝（P₁−P₂）×｛π（D₂ ² −D₃ ²）／４＋πD₄ ²／４｝ このような力F₃は、次のようにして求める
ことができる。円筒弁体２３に作用する力を第
１２図を参照して求める。この(iii)の状態では、
円筒弁体２３には、弁箱２１内では一部に上下
から圧力P₁が作用し、他の一部に上向きの圧
力P₂が作用しており、弁箱２１の外では、軸
部２３Ａに上向きの圧力P₂が作用している。
この場合、円筒弁体２３に作用している圧力
は、直径D₂と直径D₃の間の範囲（D₂−D₃）
と、直径D₃と直径D₄との間の範囲（D₃−D₄）
と、直径D₄内の範囲D₄とで相違している。範
囲（D₃−D₄）では、円筒弁体２３に上下から
同じ圧力P₁が作用しているので、上下方向の
圧力はバランスしている。範囲（D₂−D₃）と
範囲D₄とでは、円筒弁体２３に下向きの圧力
P₁と上向きの圧力P₂が作用している。P₁＞P₂
なので、円筒弁体２３には（P₁−P₂）なる下
向きの力が作用している。この力（P₁−P₂）
が作用している範囲（D₂−D₃）の面積は
πD₂ ²／４であり、また範囲D₄の面積はπD₄ ²／
４であり、両面積の和は（πD₂ ²／４−πD₃ ²／
４）＋πD₄ ²／４である。従つて、円筒弁体２３
に作用する下向きの駆動力F₃は F₃＝（P₁−P₂）×｛π（D₂ ² −D₃ ²）／４＋πD₄ ²／４｝ このとき、弁操作機構３２に設けられたハツ
カー３７には、円筒弁体２３の軸部２３Ａの下
端に設けられたピン４３とローラ４４を介して
反時計方向の回転駆動力Ｔが伝達され、この回
転力Ｔは摩擦抵抗を無視すれば、 Ｔ＝F₁×ｌ となる。ただし、ｌは円筒弁体２３の軸心とハ
ツカー３７の回転中心との偏心距離である。

以上のようにして円筒弁体２３が遊動弁体２２
の弁座２４から離れて操作弁２０が開となると、
圧力流体がシリンダ１８に達し、投入バネ１２に
抗してピストン１９及び操作棒１５を上方に駆動
し、操作棒１５に保持リンク機構１０を介して連
らなる接触子可動部１４をしや断方向に操作す
る。

操作棒１５の上昇動作で投入バネ１２は圧縮さ
れる。

しや断動作の終り近くに第６図に示すように、
操作棒１５に設けられた長穴３３の下端が弁操作
機構３２のレバー３４に当接してこれを上方に駆
動し、このレバー３４に連らなるカム３５を反時
計方向に回転駆動する。カム３５が回転すると、
これにローラ４２を介して当接する復帰レバー３
６が時計方向に回転される。この復帰レバー３６
の回転により、ピン４３を介して当接した円筒弁
体２３の軸部２３Ａが押し上げられて円筒弁体２
３が上方に復帰される。

また、このときカム３５がハツカー３７に当接
してこのハツカー３７を時計方向に回転駆動して
復帰させる。

円筒弁体２３が上方に復帰することにより、第
７図及び第８図に示すように、弁座２４は閉塞さ
れ、弁座２８が開放されるので、シリンダ１８内
の圧力流体はサイレンサー２７を介して大気中に
放出される。しかしながら操作棒１５は既に保持
リンク機構１０の図示しないフツクで下降しない
ように鎖錠されているため投入バネ１２の弾発力
によつて再び投入動作を行うことはない。一方、
円筒弁体２３は、ローラ４４、ハツカー３７、カ
ム３５、レバー３６、長穴３３の下端部によつて
鎖錠され、しや断動作は完了する。

投入指令が保持リンク機構１０の図示しない電
磁石に与えられると、前述したフツクが外されて
保持リンク機構１０は操作棒１５の鎖錠を解除す
る。これにより操作棒１５は投入バネ１２の弾発
力により投入動作を行い、下向きに移動する。投
入動作の終り近くになると、操作棒１５に設けら
れた長穴３３の上端が第２図及び第４図に示すよ
うにレバー３４に当接し、このレバー３４を下向
きに駆動する。これによつて、カム３５が時計方
向に、また復帰レバー３６が反時計方向に回転駆
動される。一方、カム３５による鎖錠を解除され
たハツカー３７は、反時計方向にわずかに回転し
鎖錠ピン３９に当接して次のしや断動作に備え、
投入動作は完了する。

なお、本発明における操作弁は前記した実施例
では、しや断動作を行う如く使用した例を示した
が、同様のものを更に投入動作を行う如く使用し
てもよい。

また、前記実施例では、操作弁が開くことによ
り直接操作用のシリンダに充気を行うものを示し
たが、更に補助弁を介してより大きい流量を得る
ようにすることもできる。

以上説明したように本発明に係るしや断器用操
作装置は、操作弁が圧力流体の圧力を利用して円
筒弁体を開方向に駆動する遊動弁体を備えている
ので、円筒弁体には常に開方向の力が働き、円筒
弁体を駆動するためのバネ等の付加的な駆動源を
省略することができる。従つて、円筒弁体に連結
される付属部品は軽量となり、円筒弁体が高速運
動を容易に行うことができる。また、本発明のよ
うな操作弁の構造にすると、その部品に製作誤差
や摩耗があつても遊動弁体によつてこれらの誤差
や位置の移動が吸収され確実に気密が保たれ誤動
作が生じる心配がない。かつまた、遊動弁体が円
筒弁体に当接した状態では、遊動弁体から円筒弁
体に対してこれを押圧するような圧力が、圧力流
体の圧力を利用して常に働くので、当接部分での
気密を確実に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の断面図、第２図乃至第８
図は本発明に係る装置の一実施例を示したもの
で、第２図は投入状態の断面図、第３図は投入状
態における操作弁及び弁操作機構の拡大断面図、
第４図は前記しや断途中状態の断面図、第５図は
しや断途中状態における操作弁及び弁操作機構の
拡大断面図、第６図はしや断時における操作弁復
帰途中状態の操作弁と弁操作機構の拡大断面図、
第７図はしや断動作完了状態の断面図、第８図は
しや断動作完了状態における操作弁及び弁操作機
構の拡大断面図、第９図乃至第１２図は遊動弁体
及び円筒弁体に作用する力を説明するための説明
図である。 ８…圧力流体源、１０…保持リンク機構、１１
…しや断器、１２…投入バネ、１４…接触子可動
部、１５…操作棒、１８…シリンダ、１９…ピス
トン、２０…操作弁、２１…弁箱、２２…遊動弁
体、２２Ａ…フランジ部、２３…円筒弁体、２４
…弁座、２６…放圧孔、２８…弁座、２９…復帰
バネ、３０…ストツパー、３２…弁操作機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ しや断器の可動接触子に連結された操作棒
   と、この操作棒に連結されたピストンと、前記ピ
   ストンを嵌合しているシリンダと、圧力流体源か
   ら前記シリンダに至る流路を開閉する操作弁とを
   備え前記シリンダに流入する圧力流体によつて前
   記可動接触子をしや断方向に駆動するしや断器用
   操作装置において、前記操作弁は前記圧力流体源
   とシリンダとに連通されており且つ放圧孔を有す
   る弁箱と、この弁箱内の前記シリンダに至る流路
   に設けられており且つ一端にフランジ部を有する
   円筒状の遊動弁体と、前記弁箱内の前記放圧孔に
   至る流路に設けられており前記遊動弁体より大き
   な直径を有し且つ遊動弁体のフランジ部に当接し
   ているときに前記圧力流体源からシリンダに至る
   流路を閉塞すると同時にシリンダから放圧孔に至
   る流路を開放する円筒弁体と、前記弁箱内に設け
   られ前記遊動弁体を常時押圧する復帰バネと、前
   記弁箱内に突設されており前記円筒弁体を常時押
   圧する遊動弁体の押圧方向への移動範囲を規制す
   るストツパーとを備え、前記操作棒に設けた長孔
   に一端が摺動自在に係合されたレバーと、回転自
   在に軸支されていて前記レバーの他端と連結され
   てこのレバーにより回転操作を受けるカムと、回
   転自在に軸支されていて前記カムに係合され該カ
   ムのある方向への回転時に前記円筒弁体を前記遊
   動弁体に当接させる復帰レバーと、回転自在に軸
   支されていて前記カムのある方向への回転時に該
   カムに係合され当接状態にある前記円筒弁体をロ
   ーラを介して鎖錠するハツカーと、しや断用電磁
   石と、前記ハツカーが前記円筒弁体を鎖錠してい
   るとき前記ハツカーの回転を阻止していて前記し
   や断用電磁石が励磁されたとき前記ハツカーから
   外れ該ハツカーを回転させる鎖錠ピンとを有する
   弁操作機構から成ることを特徴とするしや断器用
   操作装置。 ２ 前記復帰バネは小形圧縮バネを複数個使用し
   たものである特許請求の範囲第１項に記載のしや
   断器用操作装置。 ３ 前記復帰バネは１個の圧縮バネを使用したも
   のである特許請求の範囲第１項に記載のしや断器
   用操作装置。