JPH06103061B2 - 密閉式動力伝達装置 - Google Patents

密閉式動力伝達装置

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JPH06103061B2
JPH06103061B2 JP63162747A JP16274788A JPH06103061B2 JP H06103061 B2 JPH06103061 B2 JP H06103061B2 JP 63162747 A JP63162747 A JP 63162747A JP 16274788 A JP16274788 A JP 16274788A JP H06103061 B2 JPH06103061 B2 JP H06103061B2
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、直角回転以下で作動する高度安全対策が必要
な弁の制御に適したベロー型密閉式動力伝達装置に関す
るものである。詳細には、本発明は、受けシャフト側に
対し物質の移動を隔離された密閉構造を保ったまま、回
転する制御シャフトから受けシャフトに回転運動を伝動
する装置の構造を簡単にするとともに、ベローの作動状
態を改善することにより確実性および耐久性を向上させ
ることを意図する。
《従来技術及び発明が解決しようとする課題》 弁機構と組み合わせ、この弁機構をベローにより外部環
境から絶縁するようにした金属製密閉ベロー型伝動装置
は公知である。この種の装置は原子力産業が要求する条
件を満たすために開発され、有害な放射性流体と接触す
る可能性のある弁を制御するものである。この装置は互
いに絶縁された制御シャフトと受けシャフトを有する。
ベローは受けシャフトを完全に取り囲むように配設され
るとともに、その軸方向の一端を装置のケーシングの固
定部に、他端を、受けシャフトおよび制御シャフトの両
方に結合される可動伝動部材に、密閉状態に溶接され
る。ベローを永く機能させるには、捩り力がこれに作用
しないようにすることが肝心である。それ故、ほぼ平坦
な伝動部材が最小限度の間隙に挿入されて、いわゆる
「円形並進運動(Circular−translation)」をするよ
うになっている。この運動は、適宜な運動系装置または
種々の機械的抑止手段により得られる。前者のほうが望
ましいが、一般に複雑で高価な機構を必要とする。この
種の複雑高価な装置は、例えば英国特許第826,513号お
よび仏国特許第1,248,634号の追加特許第78,358号に開
示されている。英国特許第826,513号は複雑に組み合わ
せられた遊星歯車機構を用いて円形並進運動を達成して
おり、また仏国追加特許第78,358号には制御シャフトと
受けシャフトとを整列させ、両シャフトの間に伝動部材
を介在させて円形並進運動を行わしめる構成が示されて
いるが、後者にしても伝動部材が大型化してしまうこと
は避けられなかった。
このように従来、公知の装置で複雑であったためにその
利用は特別な分野、特に原子力産業に限られていた。本
発明の第一の目的は、金属製ベローを利用したこの種の
伝動部材の構造を単純化して他の化学産業分野にも応用
を拡大することにあり、第二の目的は、装置の動作に伴
うベローの変形量を減らしてベローへの負荷を低減し、
装置の寿命及び安全性を向上することにある。本発明は
特に、上記「円形並進運動」を単純適度な構成の運動系
機構により起こすようにしたベロー型密閉式動力伝達装
置の手段により、直角回転弁を作動させることを意図す
る。
装置の単純化を可能にした本発明の基本的構想は、制御
シャフトと受けシャフトの各々の軸を、伝動部材を含む
変形可能な平行四辺形型連節機構の隣り合う頂点の位置
に配置して、両シャフトの軸に段差を設けることであ
る。
《課題を解決するための手段》 本発明は、制御シャフトと、該制御シャフトに平行に離
間した受けシャフトと、該受けシャフトを取り囲むベロ
ーと、該ベローの一端が密閉状態に取り付けられるケー
シングと、該受けシャフトに直角な面のみに沿って運動
するように配設されかつ該ベローの他端が密閉状態に取
り付けられる伝動部材と、該伝動部材が円形並進運動を
行うように、該制御シャフトと該受けシャフトのそれぞ
れにその軸から同距離で偏心して配されかつ該受シャフ
ト間の距離と同距離で離間するように該伝動部材に取り
付けられるクランクと、該伝動部材の最外部分がその間
に挿入される該ケーシングの対向する2つの案内面と、
からなることを特徴とする密閉式動力伝達装置にある。
本発明の他の目的は、伝動部材に結合されるベローの端
部の軌跡を最適化してベローがその作動行程中に受ける
変位(後述する実施例ではO1−O3に当たる)を縮小し、
因ってこの脆弱な部材に掛る疲労応力を減少することに
ある。これを考慮して、本発明はまた、ベローと伝動部
材の結合部の周線の中心が、受けシャフトの軸に対して
上記の変位を減じるような方向に偏るようにした上記動
力伝達装置に関するものである。この構成によると、ベ
ローに掛る応力はより小さくなり、応力に対する強度が
増大する。つまり伝動トルクが作用する部分の構造が従
来例と比較して非常に頑丈になっていると言える。これ
は、この種の直角回転弁が利用される産業分野の一部で
このトルクが極めて大きくなることを考え合わせれば、
重要であることが理解されよう。
本発明のその他の構成および利点は添付の図面を参照に
して下記の実施例の説明から明らかとなろう。
《実 施 例》 図に示すように、密閉式動力伝達装置は、軸方向端部に
環状フランジを備えたほぼ円筒形の胴部12を有するケー
シング11を有し、この胴部には、制御シャフト14が回転
自在に取り付けられるところの蓋体13をなす部材が載置
される。胴部12はフランジの一方を介して構造部材19の
フランジ18に取り付けられ、この構造部材は動力伝達装
置の受けシャフト20により作動される機構を覆ってい
る。胴部12は環状ガスケット16を介してボルト21により
フランジ18に取り付けられる。シャフト20により作動さ
れる機構は図示しない。これは例えば弁機構などであ
る。受けシャフト20は構造部材19に設けられたブシュ23
の内腔22に案内されるが、図示の例ではこのブシュは構
造部材と一体に形成されている。金属製ベロー26はブシ
ュ23及び受けシャフト20を取り囲む。ベローの下端はケ
ーシングの固定部に、密閉状態に固定されている。図示
の例は溶接による固定である。図示の例ではこの固定部
とは、構造部材19に結合される円筒状胴部の端部の近接
位置の側壁から突出する環状部28である。ベローの他端
は伝動部材32の側壁から突出する別の環状部30に密閉状
態に溶接され、この伝動部材32はケーシング11内を受け
シャフトの軸O1に直交する面に沿ってのみ運動するよう
になっている。この伝動部材32は全体的に円盤状で、そ
の径方向最外部は、それぞれ胴部12と蓋体13の向かい合
う一部分である2つの平行な環状案内面38,40の間に係
合する。伝動部材はペグ42を備え、これを介して前記2
つの環状案内面38,40上を摺動するようになっている。
本発明の重要な一特徴として、制御シャフト14と受けシ
ャフト20は平行であって軸間で測って距離dだけ互いか
ら離間しかつ伝動部材32を境に夫々一方の側に位置して
おり、しかも夫々がその軸から所定の同距離xで偏心し
たクランク14a,20aを有する。この2つのクランク14a,2
0aは、シャフト間と同じ距離dだけ離間して伝動部材に
取り付けられる。これにより、伝動部材を含めた変形自
在な平行四辺形連節構造が形成され、伝動部材の、従っ
てこれに結合されたベロー26の端部の円形並進運動が可
能となる。制御シャフト14は蓋体13をなす前記部材の適
宜な外被に回転自在に取り付けられ、両者間にはボール
ベアリング44とニードルローラーベアリング45が互いに
離間して同軸に配設される。このシャフトのクランク14
aは、シャフト14の下端から偏心して延長するジャーナ
ルからなり、該ジャーナルはベローの外側で伝動部材32
内に形成される孔48に挿入される。この孔の側面とジャ
ーナルの側面との間にニードルローラーベアリング49が
配設される。受けシャフト20のクランク20aも、シャフ
ト20の上端から偏心して延長するジャーナルからなり、
ベロー26の内側で伝動部材32内にその中心に開口するよ
うに形成された盲孔50に挿入される。上記の説明から明
らかなように、有害な流体がシャフト20と孔22の間に流
れても、ベロー26と伝動部材32により画成される間隙か
ら微量たりとも漏れ出すことはない。
第3図と第4図により本発明の第2の重要な特徴を説明
する。図では、受けシャフト20、そのクランク20a、ベ
ロー26、伝動部材32のみが示されている。また、同図
は、クランク20aがその作動行程の中心にあるとき、即
ち第4図において、このクランク20aのジャーナルの軸O
2が、直角C−O1−D内に画成された軸O2自身の軌跡を
二等分する面AB上にあるとき、を示す。上記軌跡は円弧
EFで示される。本発明によれば、好適にはベローと伝動
部材32の結合部の周線の中心O3(即ち、具体的には環状
部30の中心)は、伝動部材の作動中にベローの変位を減
じるような方向に受けシャフトの中心O1から偏心して位
置している。中心O3のオフセットにより、受けシャフト
20がその軌跡の中間にあるとき、この中心O3は二等分面
AB上でシャフト20とクランク20aの2つの平行な軸O1とO
2の間にほぼ位置する。このオフセット値は好ましく
は、クランク20aがその軌跡の中間点にあるとき、ベロ
ー上端の中心O3から受けシャフトの軸O1までの距離が円
弧EFの伏角ないし垂下度fの値にほぼ等しくなるように
決定される。この、オフセット値O1−O3=fの条件で円
形並進運動させると、クランクがその軌跡の終点Eまで
図4の円弧FE上を移動するときベロー上端の中心O3は、
二等分面ABに垂直な面上即ち図4で見ると円弧FEとXマ
イナスfの距離をおいて同形の円弧上をO′まで移動
する。行程の終点での環状部30の位置が第4図の破線で
示され、距離O1−O′が上記の変位を表す。数値の例
を挙げれば、前記仏国特許第1,248,634号の追加特許第7
8,358号で例示した直角回転に対してベローが作動行程
中に受ける変位が0.765xであるのに対して、本発明によ
ればこの変位は0.707xとなっているから、ベローへの負
荷が低減されていることが理解できる。
《発明の効果》 上述したところから理解されるように、本発明に係る密
閉式動力伝達装置は、従来のこの種の装置で必要とされ
ていた歯車等を用いることなく円形並進運動を達成する
ことができ、また、両シャフトの間に設ける伝動部材を
可及的に小型化し得るものであり、これによって、装置
全体を単純で安価な構成とすることを可能にしている。
また、ベローに加わる応力を減少させ、耐久性の点でも
優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るベロー型密閉式動力伝
達装置の第2図I−I線に沿った断面図、第2図は同装
置の第1図II−II線に沿った断面図、第3図は受けシャ
フトのクランクの軌跡を二等分する面に沿った同装置の
概略断面図、第4図は第3図の矢印IVから見た同装置の
概略断面図である。 11……ケーシング、14……制御シャフト 14a,20a……クランク、20……受けシャフト 26……ベロー、30……環状部 32……伝動部材、38……環状案内面 48……孔、49……ニードルローラーベアリング 50……盲孔、O1……受けシャフトの軸 O2……クランクの軸、O3……環状部の中心 EF……クランクの軌跡、AB……二等分面 f……円弧の垂下度

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御シャフトと、該制御シャフトに平行に
    離間した受けシャフトと、該受けシャフトを取り囲むベ
    ローと、該ベローの一端が密閉状態に取り付けられるケ
    ーシングと、該受けシャフトに直角な面のみに沿って運
    動するように配設されかつ該ベローの他端が密閉状態に
    取り付けられる伝動部材と、該伝動部材が円形並進運動
    を行うように、該制御シャフトと該受けシャフトのそれ
    ぞれにその軸から同距離で偏心して配されかつ該両シャ
    フト間の距離と同距離で離間するように該伝動部材に取
    り付けられるクランクと、該伝動部材の最外部分がその
    間に挿入される該ケーシングの対向する2つの案内面
    と、からなることを特徴とする密閉式動力伝達装置。
  2. 【請求項2】前記受けシャフトの前記クランクが該受け
    シャフトの端部から偏心して延長するジャーナルからな
    り、前記伝動部材に形成した盲孔内に該ジャーナルが挿
    入されることを特徴とする請求項1記載の密閉式動力伝
    達装置。
  3. 【請求項3】前記制御シャフトの前記クランクが該制御
    シャフトの端部から偏心して延長するジャーナルからな
    り、前記伝動部材に形成した孔内に該ジャーナルが挿入
    されることを特徴とする請求項1記載の密閉式動力伝達
    装置。
  4. 【請求項4】前記ジャーナルと前記伝動部材に形成され
    た前記孔の側壁との間に配設されるニードルローラーベ
    アリングを更に有することを特徴とする請求項3記載の
    密閉式動力伝達装置。
  5. 【請求項5】前記伝動部材がほぼ円盤形状であることを
    特徴とする請求項1記載の密閉式動力伝達装置。
  6. 【請求項6】前記ベローと前記伝動部材の結合部の周線
    の中心が、該ベローの変位を減じるような方向に、前記
    受けシャフトの軸から偏心して位置していることを特徴
    とする請求項1記載の密閉式動力伝達装置。
  7. 【請求項7】前記周線の中心の偏心が、前記受けシャフ
    トのクランクが軌跡の中間点に達したときに、該周線の
    中心が該軌跡の二等分面上で、かつ該受けシャフトの回
    転軸とこれと平行な該クランクの軸との間に位置するよ
    うに、設定されていることを特徴とする請求項6記載の
    密閉式動力伝達装置。
  8. 【請求項8】前記受けシャフトのクランクがその軌跡の
    中間にあるときの前記周線の中心と該受けシャフトの軸
    との距離が、該クランクの軸の移動により描かれる円弧
    の垂下度の値にほぼ等しいことを特徴とする請求項7記
    載の密閉式動力伝達装置。
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