JPH03555B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転弁用の操作機構と、かかる操作機
構と合体された回転弁に係る。

有毒・有害流体を取扱う場合、それが液体、ガ
ス、あるいはその混合物の何れの形態をとるかに
関わらず、かかる有毒流体の流れを制御する弁に
は特別の注意を払つて、当該流体が搬送中、管路
から弁を通つてわずかでも漏洩することのないよ
うにしなければならない。弁のシーリングについ
ていろいろな改良が成されて来てはいるが、弁の
作動部材とそれが通るハウジング部分との間に相
対的な運動が生じる個所で漏洩が生じるのが普通
である。

弁を通過する流れが必要となつた時にはこれを
ほとんど妨害することのないように、弁部材およ
びこれと協働する弁座との間に確実なシーリング
を得るという観点から見た場合、回転弁部材を有
する弁それ自体は望ましいものなのであるが、こ
のような弁において滑り継手と回転継手部を確実
にシールすることは非常に困難である。ベローズ
シールは搬送される流体の性質上、従来から金属
製であり、トルクに対して非常に弱く、トルクが
かかると簡単に損傷を受けがちなものであるが、
本発明では回転弁の動作を制御する際このような
ベローズシールを用いて確実なシーリングが得ら
れるような操作機構を提供することを目的とす
る。

欧州特許A2−0071750号明細書に開示される回
転弁用操作機構においては、弁操作桿が細長状の
剛性アクチユエータ部材により回転され、主ハウ
ジングの入口開口部を通つて突出する制御部分
と、主ハウジングの外側で前記制御部分と協働す
る前記アクチユエータ部材を往復運動させるため
の手段と、前記アクチユエータ部材を取囲む弾性
シーリングベローとを備えており、前記ベローは
アクチユエータ部材の長手方向に沿つて延びかつ
その一端部は前記入口開口部の周りで前記ハウジ
ングに密閉固着されており、もう一方の端部はア
クチユエータ部材に関して密閉固着されている。
この引例ではその周りにベロースリーブの付いた
往復部材を用いているが、これでは寿命を長くす
るという利点が出て来ない。このような利点を得
るには、ベローの内表面と外表面を正しく支持す
ると共に、ベローに非対称歪みを生じて寿命を縮
める結果となる欧州特許EP−A2−0071750号の
制御部材の同時旋回運動に対して、往復制御運動
を直線的に保つことが必要である。

本発明の特徴は、弁操作桿が主ハウジングの中
で往復運動できるようにアクチユエータ部材に固
着されたラツクにより回転可能であり、前記ラツ
クは前記操作桿と運動するラツク歯係合用ピニオ
ン歯を有する歯付き部材から成り、歯付き部材は
管状であつてその中をアクチユエータ部材が延び
ることによつてアクチユエータ部材と管状歯付き
部材との間に環状空間が構成されており、前記ベ
ローが前記環状空間の中に、当該空間壁部とベロ
ーの回旋部分の内面および外面とがわずかな間隔
を空けるように受容されて、ベローのたわみに対
して支持を与えるようにした構成にある。

このような構成によつて、操作機構の主ハウジ
ングは必要に応じて回転プラグ、蝶形弁、ボール
弁などのカバーまたは装着用フランジに容易に固
定することができる。操作機構から回転弁の桿に
対してラツク駆動があるためベローにねじりの力
が加えられることはなく、従つてベローが損傷を
受ける可能性も少なくなる。ベローが装着される
のは操作機構ハウジングの中であるため、固型物
がベローの中に入り込むことも防止できる。シー
リングベローが破損したり割れを生じたりするの
は、通常の場合ベローの回旋部に固型物が入るこ
とが原因となつているのである。本発明の場合に
は外から固型物が侵入することのないように操作
機構の主ハウジングがベローを保護する一方、弁
グランドが弁の装着されている管路からベローへ
の連通を止めているため、弁が制御している流体
からベローの回旋部の中に固型物が入り込む余地
はない。本発明の構造のもつもう一つの利点は、
装置が弁グランドの下流で弁に取付けられるの
で、通常は管路を流れる流体からの圧力にさらさ
れることがない上、ベローが疲労その他の理由か
ら故障した場合でも、ごく簡単に交換できる点に
ある。弁グランドから流体の漏洩があつてもベロ
ーの外側と連通するので、弁グランドの漏れの結
果ベローに作用する圧力が増加するとベローは内
側に向かつて押圧されるが、ベローに取囲まれた
アクチユエータ部材の外表面がベローの内表面を
支持していることによつてベローの歪みに対する
抵抗が与えられる。歯付き部材が管形状をしてい
ることが、ベローの外向きの歪みを防ぐ支持を与
える上で助けとなる。

アクチユエータ部材は棒状として、棒のハウジ
ングから突出する部分にねじを付けて制御部分と
するのが望ましい。このねじ付部分は往復運動可
能なアクチユエータの接続に用いても良いし、あ
るいは回転式ナツトと係合させるために用いるこ
とによつて、回転ナツトを軸方向運動に対して固
定したままナツトを回転することでラツクの軸方
向運動を生ぜしめるようにしても良い。回転式ハ
ンドルがナツトに取付けられているので、操作機
構は歯車箱のような働きをして、弁を操作する上
で必要な労力が減少できる。選択的な実施態様で
はベローが２つ用いられる。この時主ハウジング
は、ラツクの軸方向に第１入口と整列する第２の
入口を有することになり、第２の管状ベローはそ
の１端部を第２入口の周りで主ハウジングに対し
てシールされ、反対側の端部ではアクチユエータ
部材に対してシールされる。このようにベローを
２つ使用すると、圧力が比較的高い用途に用いた
場合には内部圧力を均衡することができ、また操
作機構が極めて低い操作トルクしか必要としない
弁に使用された場合にはベローが固有にもつ弾力
を均衡させることができる。

望ましくは、ベローの外表面と連通する個所
に、主ハウジングの外側から内部へ密閉式に閉鎖
できる開口部を設けるのが良い。この開口部は、
弁グランドを通つて漏れが生じたかどうかテスト
する際ねじ立て部として使用できる。また、操作
機構を取外さずにベローが破損していないかテス
トするためにも使用できるし、場合によつては不
活性流体またはラインと両立性のある流体を高圧
で与えて、ライン媒体が弁グランドのシールを通
過するのを防ぐのにも使用できる。一般に操作機
構の部品で、弁を通つて導かれる流体と接触し得
るものは全て、その流体と両立性のある材料で構
成されるのが良い。

以下添付図面を参照しながら、本発明について
より詳細に、例示的な意味で説明することにす
る。

第１図は回転弁６０の頂部に固定された主ハウ
ジング１０から成る弁操作機構を示しており、回
転弁６０の上には流体流路の取付け用フランジ６
４と弁の中に設けられた回転弁部材６２が見え
る。

第２図から理解される通り、操作機構はその一
端部を溶接キヤツプ１２により閉塞されたハウジ
ング１０の内部に、弁の桿１６の上に装着された
ピニオンの歯と係合する歯を持つ管状ラツク部材
１８を有している。この構成で弁桿１６はラツク
１８の往復運動に応じて別個に回転されるが、第
２図では管状ラツク部材の端部１９がハウジング
のキヤツプ１２の内表面と当接することによつて
決定される左方向運動限界点にラツクが位置して
いる時の、弁が完全に開放した状態を示してい
る。ラツク１８は軸受２２，２３によつて支持さ
れており、ハウジング１０内部で往復運動ができ
る。

管状ラツク１８と軸方向に整列しているのがハ
ウジング１０への入口開口部３０であり、この開
口部を通つてアクチユエータ部材２０が突出して
いる。アクチユエータ部材２０の内側端部は溶接
によつて管状ラツク部材に接続されており、その
ためラツク部材とアクチユエータ部材との間には
環状の空間が形成される。この環状空間の中には
金属製ベロー２４が装着される。ベロー２４は２
８において溶接によつて入口開口部の周りのハウ
ジングに密閉式に固着されており、もう一方の端
部も溶接によりアクチユエータ部材２０にシール
されているため、ベロー部材２４は弁桿と連通す
るハウジングの中に媒体５０が開口部３０を通つ
て侵入しないように密封している。

アクチユエータ部材２０の開口部３０を通つて
突出する部分３２にはねじ山が切られており、そ
の上にナツト４０を受容する。ナツト４０は軌道
輪３３および４３の間に係合されるフランジによ
つて軸方向運動をしないように保持されている。
軌道輪４３は止め輪４２を介してハウジング１０
の婉状端部から軸方向運動をしないように保持さ
れている。ハンドル３６がナツト４０にこれを回
転するように連結されて、棒２０すなわちラツク
１８を軸方向に往復運動させる。インジケータ３
８がナツト４０から突出するアクチユエータ棒２
０の端部に設けられており、図示のように弁が全
開した状態では、弁が開放している、すなわち
ONであることを示すインジケータ部分のみが見
えている。ナツトを回転させることによつてラツ
クが一番右端の位置まで進み、弁が閉塞される
と、アクチユエータ棒がナツト端部から大きく外
に出て来るため、OFFすなわち弁が閉塞してい
ることを示すインジケータが見えるようになる。
アクチユエータ棒の部分３２に切られるねじ山
は、弁桿を90゜動かすだけラツクを移動するに必
要なハンドルの回転数が16回転となるように切る
のが望ましい。しかしラツクとピニオンを適当な
寸法にすることで、弁の回転は360゜までの所望の
角度で多孔弁などの用途の必要に応じて与え得る
ことが理解されよう。

実際のハウジング１０は、例えばガスケツト付
ボルト構造またはシール溶接など、都合の良い方
法で弁１６に固着できる。

第３図は操作機構の変更例を示しており、ここ
ではナツト４０とハンドル３６の手動式操作器の
代わりに流体圧式アクチユエータ７０が備えられ
ている。

図示のようにインジケータ３８はアクチユエー
タ棒２０の端部から除去されており、また軸受３
３と４３もハウジング１０の円筒形端部から取除
かれている。アクチユエータ７０はハウジング部
分７１から成り、ハウジング部分７１はハウジン
グ１０の外表面にある溝８９とアクチユエータの
ハウジング部分２１の内側に向いた円筒形表面に
ある対応溝との間でキーの働きをする保持用ワイ
ヤ８４を介して、ハウジング１０の円筒形部分に
装着されている。アクチユエータには、ポート７
６と７８を通じて加えられる流体圧の差分に応じ
てピストンハウジング内部で往復運動し得るピス
トン７２が備えられている。ピストン７２はボル
ト７３により、アクチユエータ棒２０の部分３２
にねじ込まれたコネクタ操作部材７４に固着され
ている。

ここに示されたような複動ピストンアクチユエ
ータの代わりに、必要に応じて単動式のスプリン
グもどり式シリンダも使えることが理解されよ
う。あるいはまた、アクチユエータを電動式で往
復運動させるようにすることもできる。

アクチユエータハウジングをハウジング１０に
固定する方法が第４，５，６図に示されている。
第４図に示すアクチユエータハウジングでは、ハ
ウジング１０にあるもどり止め溝にねじ８０の端
部を係合させて、ハウジング１０に対してアクチ
ユエータが回転しないように固定されている。ア
クチユエータの軸方向保持は、ハウジング１０と
アクチユエータハウジングにある相対する溝穴と
係合するキーの働きをするキーワイヤ８４が行な
う。キーワイヤ８４の出入れはアクチユエータハ
ウジングを通過する開口部８２により行われ、こ
の溝穴はちりよけ８５により覆われる。アクチユ
エータを取外す際には、まず位置決めねじ８０と
ちりよけ８５を取り、その後アクチユエータをハ
ウジング１０上で反時計方向に回転させる。溝８
９内の止めピン８６がワイヤ８４の端部を押すの
で保持用ワイヤは溝穴８２から外へ押し出され
る。次にこの保持用ワイヤを取除いて、コネクタ
部材７４がアクチユエータ棒のねじ付部分３２か
ら抜けるところまで、アクチユエータを反時計方
向に続けて回転させる。

アクチユエータの装着はこれと逆であり、まず
アクチユエータをハウジング１０の上に、コネク
タ７４がねじ付端部３２と係合するように取付け
る。次に保持用ワイヤ全部が整列するところまで
アクチユエータを時計回りに回転させる。その
後、第６図に示すように保持用ワイヤ８４を溝穴
８２を通して止めピン８６と係合するところまで
押し入れるが、その間も位置決めねじ８０がそれ
と協働する位置決め溝と整列するところまで回転
を続ける。ちりよけ８５を取付けて、ねじ８０を
位置決め穴の中に止める。

第７図の示す実施態様では、操作機構が相対し
て作動する２つのシーリングベローから成り、そ
れが内部圧力効果を均衡させるのを助けている。
この働きは、ハウジング内部に相当な圧力がかか
り得るような高圧力の用途に用いられる時に重要
となるものである。この実施態様はまた、操作機
構の与える操作トルクが極めて低い時ベローが固
有にもつばね力を有用に平衡させる場合にも用い
られる。

図示のように、ピニオン１４はラツクに係合さ
れている。このラツクは第２図のものと同様であ
るが、例外はその管状ラツクにボルト１０４を受
容するための開口部を備えた中央境界壁が設けら
れている点である。図示のようにボルト１０４の
頭部は第２ベロー２４の端部を境界壁の一方の側
にあるシーリングガスケツト１０６に対してぴつ
たりと保持しており、ボルト軸部はアクチユエー
タ棒２０と係合して境界壁のもう一方の側にある
対応シーリングガスケツト１０６に対してベロー
端部を保持している。一般的にここに図示された
構造の残りの部分は第２図のものと同様である
が、例外はアクチユエータ棒２０の端部にインジ
ケータ３８が設けられておらず、その代わりナツ
ト４０の中空端部がゴム製シーリング・グロメツ
ト１００で閉塞されている点である。図示の状態
ではラツクは一番右の、ハウジング１０内部にあ
る止めシヨルダ１０２と係合することで決定され
る位置にあり、弁は閉塞されている。図を見て左
側にあるハウジング１０の端部はデイスク１０１
で閉鎖されており、ベロー２４′内部にはハウジ
ング１０内に加えられる圧力に対してベローを内
側から支持する働きをする中心部材は設けられて
いない。しかし第７図中破線で示されるように、
ボルト１０４の代わりに棒２０′が設けられても
良い。この棒２０′は棒２０と同様のものである
が、例外は棒２０′の方はねじ込み式に棒２０と
係合するボルト１０４の軸部に対応するねじ付き
延長部分を有しており、ボルト１０４と同一の機
能を果している点である。このような構成によつ
て棒２０′はベロー２４′に対し内部支持を与える
と共に、ラツクの操作機構ハウジング内で占める
位置によつて大きく、あるいは小さく突出するイ
ンジケータ端部を備えることもできる。

第１図と第２図では、ねじ付き開口部４４がベ
ローの周囲にあるハウジング内部空間と液体が連
通する位置でハウジングの外側に設けられてい
る。この開口部４４はガスケツト４７によりシー
ルされる着脱自在のストツパ４６によつて閉塞さ
れる。ストツパ４６の目的は、ハウジング内部と
連通を選択的に行うことにある。従つて通常の使
用中、この連結部は閉塞されている。しかしここ
を開けて定期的な試験を行ない、通常の弁グラン
ドを通つてハウジング内部に漏れがあつたかどう
か点検して、弁グランド修理の必要の有無を指示
することもできる。またこの連結部を用いてハウ
ジング内部に圧力を与え、ベロー２４を通つて漏
れが生じるかどうかを調べる圧力試験を行なうこ
ともできる。もし漏れが起これば、安全シールを
維持するためにベローの交換が必要であることを
指示していることになる。この開口部のもう一つ
別の利用法は、弁が制御している管路にある流体
と不活性であるか、少なくとも両立性のある流体
を用いてハウジング内部に圧力流体を加えること
により、弁グランドを通る流体漏れに対して逆圧
力を与えることである。

いろいろな弁の実施態様に関する以上の説明に
ついては、もう少し操作方法に関する説明も必要
だと考えるので一般的であろう。操作機構のハウ
ジング１０は一般的にシール溶接その他の適当な
手段で弁に取付けられているだけであり、この時
ピニオン１４は弁の操作桿に駆動式に連結され
る。次に連結されているものによつて、ハンドル
を手で動かすか、アクチユエータを使用してラツ
クを往復運動させることにより、必要なだけ弁部
材を回転させる。ラツクの運動を制限して特定の
位置を決めるように明確な止め手段を設けても良
いが、実施態様によつてはラツクを弁が360゜まで
回転できるような十分な長さのものとして、多重
接続口型弁を制御できるようにする場合もある。
ベローは固体物による汚染や付加されるトルクか
ら保護されているため、長期に亘つて信頼できる
安全装置を提供し、弁グランドにどの程度の故障
が生じた場合でも弁から毒性や有害性の高い流体
がわずかでも漏泄するのを防ぐことが期待でき
る。図示の実施態様では、ベローは表面と表面の
間に閉じ込められており、そのことが圧力が加わ
つても過度の歪みが生じるのを防止するのを助け
ている上、ひいては使用中にベローが破壊される
のを防止することも助けている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の操作機構を備えた回転式流量
制御弁の立面図、第２図は第１図の操作機構の長
手方向断面図、第３図は第２図と同様の断面図で
あり、流体圧作動式のアクチユエータと組合せた
操作機構を示す説明図、第４，５，６図は第３図
の線Ａ−Ａで取つた断面図であり、アクチユエー
タを操作機構に装着する各段階を示し、第７図も
第２図と同様の断面図であり、相対的に作動する
２つのベローを用いた変更例を示す。 １０……主ハウジング、１６……弁桿、１８…
…ラツク、２０……アクチユエータ部材、２４…
…ベロー、３０……入口開口部、３２……ねじ切
り部分、３６……ハンドル、３８……インジケー
タ、４０……ナツト、７０……アクチユエータ、
７２……ピストン、７４……コネクタ操作部材、
８４……保持用ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁操作桿が細長い剛性アクチユエータ部材に
   より回転され、前記アクチユエータ部材は主ハウ
   ジングの入口開口部を通つて突出する制御部分
   と、主ハウジングの外側で前記制御部分と協働す
   る前記アクチユエータを往復運動させるための手
   段と、前記アクチユエータ部材を取囲む管状の弾
   性シーリングベローとを備えており、前記シーリ
   ングベローはアクチユエータ部材の長手方向に延
   びかつその一端部は前記入口開口部の周りで前記
   ハウジングに密封固着され、他端部はアクチユエ
   ータ部材に対して密封固着されている回転弁用操
   作機構であつて、前記弁操作桿が主ハウジング内
   で往復運動するようにアクチユエータ部材に固着
   されているラツクによつて回転され、前記ラツク
   は前記操作桿と連動するピニオン歯と係合するラ
   ツク歯を備えた歯付き部材から成り、前記歯付き
   部材は管状であつてその中をアクチユエータ部材
   が延びてアクチユエータ部材と管状歯付き部材と
   の間に環状空間を形成しており、前記ベローが、
   前記空間の壁部がわずかな空間をあけてベローの
   回旋部の内表面および外表面に近接するように前
   記環状空間の中に受容されて、ベローのたわみに
   対する支持が与えられることを特徴とする機構。 ２ アクチユエータ部材がその一端部を環状空間
   の閉塞端部を形成する個所で管状部材に対して固
   着されており、前記ベローの一端部は前記空間の
   閉塞端部に隣接して密封式に固着されていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の操
   作機構。 ３ アクチユエータ部材が棒であり、その制御部
   分はねじ切りされてハウジングから突出している
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項または
   第２項に記載の操作機構。 ４ 回転式ナツトが前記ねじ切り部分と係合して
   軸方向運動をしないように保持されており、ナツ
   トを回転させてハウジング内部で回転しないアク
   チユエータ部材を往復運動させるための手段が設
   けられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第３項に記載の操作機構。 ５ 往復運動可能なアクチユエータが前記ねじ切
   り部分とねじ式に係合可能であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第３項に記載の操作機構。 ６ アクチユエータにはその往復運動の位置を制
   御するための流体圧力作動手段が設けられている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載
   の操作機構。 ７ 往復運動可能なアクチユエータが電気的に制
   御されることを特徴とする、特許請求の範囲第５
   項に記載の操作機構。 ８ 往復運動可能なアクチユエータはアクチユエ
   ータハウジング内で往復運動するピストンを備え
   ており、前記ピストンはアクチユエータ部材に着
   脱自在に取付けられており、かつアクチユエータ
   ハウジングも主ハウジングに着脱自在に取付けら
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項に記載の操作機構。 ９ アクチユエータハウジングが着脱自在のもど
   り止めワイヤにより主ハウジングに着脱自在に取
   付けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第８項に記載の操作機構。 １０ 弁位置インジケータがラツクの運動に応じ
   て移動可能に設けられていることを特徴とする、
   以上何れかの特許請求の範囲に記載の操作機構。 １１ 対向作動する２つのベローが主ハウジング
   とアクチユエータ部材との間でシーリングを与え
   られていることを特徴とする、以上何れかの特特
   許請求の範囲に記載の操作機構。 １２ 主ハウジングがラツクの軸上で第１入口開
   口部と整列する第２の入口開口部を有しており、
   第２の管状ベローはその一端部を前記第２開口部
   の周りで前記主ハウジングに対してシールされて
   おり、その反対側端部をアクチユエータ手段にシ
   ールされていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１１項に記載の操作機構。 １３ 密封式に閉塞可能な開口部が前記１つまた
   は２つのベローの外表面との流体連通個所で主ハ
   ウジングの外側からその内部まで設けられている
   ことを特徴とする、以上何れかの特許請求の範囲
   に記載の操作機構。