JPH0642672A - ロータリーバルブ用アクチュエーター - Google Patents

ロータリーバルブ用アクチュエーター

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JPH0642672A
JPH0642672A JP4310004A JP31000492A JPH0642672A JP H0642672 A JPH0642672 A JP H0642672A JP 4310004 A JP4310004 A JP 4310004A JP 31000492 A JP31000492 A JP 31000492A JP H0642672 A JPH0642672 A JP H0642672A
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rotary
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valve
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】ロータリーバルブ用の密封式アクチュエータに
おいて、バルブの操作によりステム３２が軸方向に移動
し、ステム３２の軸方向への移動がロータリーカム部材
３４の回転を発生させ、その回転によりバルブスピンド
ル２６が回転する。ロータリーカム部材３４のランプカ
ム角度及び螺旋上のスロット５４のアーチ型の延伸によ
りカム部材の最大回転角度が決定される。 【効果】軸方向に移動可能なステム３２はベロー部材３
６により密閉されており、バルブの操作者に対してロー
タリカム部材は隔離されている為、有害な液体、気体と
の接触がさけられる。操作ハンドル３８の回転とバルブ
の回転を任意に設定することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロータリーバルブのアク
チュエーターに関するものであり、特に有毒な液体やガ
スの流れを制御するための密閉型ロータリーバルブに対
する全体的に密閉されたアクチュエーターに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ベロー型シールは一般に軸方向に可動す
るプラグまたはゲートバルブ内の軸方向に移動するバル
ブ部材をシールするために用いられている。この様なベ
ロー型のシールはこの様なバルブには全体的に効果的で
あるが、かかるべロー型のシールは軸方向の力に対して
だけに制限されているし、またかかる力は選択されたベ
ロー型シールの作業能力の範囲において良好である。こ
れらの力は、ベロー型シールに適応される曲げまたはね
じれ力が存在しないというベロー型シールの軸方向にの
み作用するのである。
【０００３】この様なベロー型シールはロータリプラ
グ、ボールバルブまたはバタフライバルブのような回転
式バルブのバルブアクチュエータに用いられている。か
かるロータリーバルブの例として１９８４年８月２８日
に公開されたアメリカ特許第４，４６８，００２号に記
載されている「トレンブレイ」のロータリバルブがあ
る。そのバルブの構造において、回転方向に固定され、
ベロー自身は回転方向への移動が出来ないベローシール
に対してバルブアクチュエータの回転移動を制限するた
めロータリバルブアクチュエータ及びベローシールの間
に排されたベアリングが必要である。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】この特許の構成におい
て、ベローシールの一端に装着された閉塞キャップによ
りベアリングが供され、該キャップはバルブアクチュエ
ーターとバルブ操作ステムの間に位置するベアリングを
供する。バルブアクチュエーターが一度作動すると、か
かるキャップは軌道上を移動させられ、その結果として
ベロー型シールに軸方向に曲げ応力を生じさせることに
なる。
【０００５】加えて、ベアリングと対応するバルブアク
チュエーター及びバルブ作動スピンドルとの摩擦係合に
よりベロー型シールにおいてねじれが働くことになる。
【０００６】この様な曲げ応力及びねじれは、ベロー型
シールの劣化を促進する要因となる排除すべきものであ
り、バルブ近傍での作業者に対して災害をもたらすこと
にもなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ベロー
型シールを採用するボールバルブ、プラグバルブまたは
バタフライバルブのようなロータリーバルブのバルブア
クチュエーターを提供するととであり、かかるベロー型
シールはその側面方向の配置からは全体的に隔離された
状態にあり、バルブアクチュエーターの作動により生じ
るあらゆるねじれにたいして全体的に隔絶したものであ
る。
【０００８】本発明に係るロータリーバルブ用アクチュ
エーターの構成は、ロータリーバルブ用の密閉型アクチ
ュエーターであって、中空部を有する本体と、前記本体
内を前記中空部においてその軸方向にのみ移動し、本体
に対してその軸の回転方向への運動を排したステムと、
前記ステムをその作業に応じて軸方向に移動させる操作
手段と、前記操作手段からは隔離されている前記ステム
により可動するカム部材と、軸方向に固定され、前記カ
ム部材と係合する螺旋形のカム表面を有しかつ前記バル
ブステムの軸方向の運動に対応して回転するするたロー
タリーカム部材と、前記ステムを囲み、前記ステムと前
記本体間を軸方向に延伸し、かつ前記ロータリーカム部
材を前記操作手段から隔離密閉するするベロー型シール
とを備え、前記ロータリーカム部材の前記螺旋カム表面
はランプカム角及びアーチ型の延伸により決定され、前
記ステムの決定された軸移動は前記カム部材の決定され
た回転角度を生じさせることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、ロータリーバルブ用の密閉型
アクチュエーターは中空部を有する本体、軸方向に移動
可能なステム、前記ステムは前記本体内に支持され、前
記中空部において前記ステムが軸方向のみに移動するよ
うにされており、前記ステムの前記本体に対する回転方
向の動きを全く制限している。一端には、ステム上のカ
ムフロアーと協動し、ステムに対してカム部材の回転方
向の運動に対してステムを軸方向に移動させるためのカ
ム表面を有する軸方向に固定された第一ロータリーカム
部材と協動カムフォロアーがステムに供されている。
【００１０】このため、第１カム部材の回転運動は対応
する第２カム部材の回転運動を促すが、この運動はステ
ムの軸方向の運動によってのみ生ずる。第１及び第２カ
ム部材それぞれのカム表面はそのランプカム角またはア
ーチ型の延伸が互いに同一である必要がない。それらが
互いに同一の場合には、第１ロータリーカム部材の任意
の回転角は同一になる。それらが互いに異なる場合に
は、例えば、第１カム部材が１８０゜回転した場合に第
２カム部材が９０゜回転させることが出来る。
【００１１】ステムの動きを軸方向にのみ減ずることに
より、ベロー型シールはバルブステムと本体の間に排す
ることができ、ベローシールに対する曲げや捩じれを全
体的に排除することができる。好ましい実施例において
は、ステム上のカム部材がステムにより移動されるトラ
ニオンにより供され、その外側端部において、本体中に
形成された軸方向に延伸するスロットと直接係合してい
る。前記の第１カム部材は対応するトルニオンにより移
動するカムローラーの影響のもと本体に対して回転運動
を本体内において行う。同様に、第２カム部材はステム
により移動するトラニオンの形状内のカム部材の制御下
において本体に対して本体内において回転するように構
成されている。
【００１２】
【実施例】図１は本発明のバブルアクチュエーター１０
を示している。該バブルアクチュエーターの外観は実際
にはその長さを短くまたは長く、或るいは方形上または
六角形状にと用途に合わせて変形するものである。しか
し、バルブアクチュエーターの内部的な構造という点に
おいては、アクチュエーターのシリダー状の形状はあら
ゆる可能性に対応できるものである。
【００１３】該アクチュエーター１０は上部部分１４を
有する本体部分１２を有し、該上部部分１４はボルト１
６にて前記本体部１２に装着されている。その下端部に
おいて、前記本体部分１２はフランジ型コネクター１８
を有しており、同所にてバルブアクチュエーター１０
は、ボルト２２によりロータリーバルブ２０の本体と連
結される。該ローターリーバルブ２０は、ロータリープ
ラグバルブ、ロータリーボールバルブまたはロータリー
バタフライバルブのような一般的なタイプのものであ
り、それぞれが従来型のバルブシートを伴うロータリー
バルブ部材を有している。
【００１４】ロータリーバルブ部材の上部部分は、図２
中符号２４にて示されており、該バルブ部材２４はシリ
ンダー状のドライブシャフト２６に装着または一体に形
成されており、同ドライブシャフト２６の上端部部は方
形状のキー部材２８となっている。
【００１５】第１カム部材３０は前記本体上部部分１４
を回転するため前記本体上部部分１４内に支持されてお
り、該第１カム部材３０はＣ型クリップ３９により前記
本体上部部材１４の軸方向に対して坦持されている。該
第１カム部材３０の上端部には駆動手段が設けられてい
る。駆動手段として図では、前記第１カム部材３０の上
端部にボルトで固定された手動作動用ハンドル３８のよ
うなものを示してある。これは、適当な駆動伝達手段を
介する空気式、水圧式または電動式のモータと置き換え
可能である。
【００１６】上述のように、該本体上部部分１４は本体
部分１２とボルトにより締められている。こうして本体
上部部分１４は本体部分１２に対してしっかりと装着さ
れ、本体部１２の軸方向及び回転方向のそれぞれの方向
に移動できないように坦持されている。本体上部部分１
４の下端部には中空部を有する環状のガイド部４０が形
成されており、その中空部に、軸方向に移動可能にステ
ム３２が挿入されている。ステム３２の上部にはピン４
２が取り付けられている。同ピン４２は、本体上部部分
１４に形成されたスロット４４の中に延伸してトラニオ
ンを形成するためステム３２の各側面に渡って横方向に
延伸している。前記ピン４２による該トラニオンは耐摩
擦ローラー４６にて可動されるが、該耐摩擦ローラー４
６は前記第１カム部材３０の中に形成された螺旋状のカ
ムスロット４８の中に位置している。
【００１７】直角回しバルブといわれているようなバル
ブを一般的に製造する場合に、螺旋状のカムスロット４
８はそれぞれが９０゜を超える範囲で円弧状に延伸して
おり、それぞれが全く同一のランプカム角をそれぞれを
有している。例えば、操作ハンドル３８を１８０゜回転
してバルブ部材２４を９０゜回転することを所望した場
合に、スロット４８は１８０゜を若干超える。
【００１８】前記第１カム部材３０は中空部５０を有し
ており、同中空部５０内では、必須要件ではないが、正
方形または方形状の断面を有することが望まれるステム
３２がスライド出来るようになっており、ステムの上端
部は中空部５０の中を自由に移動できるように形成され
ている。第１カム部材３０内の中空部５０の装備とし
て、結果として前記カム部材３０の外側環状部分にてそ
れぞれ螺旋状カムスロット４８が形成された。該螺旋状
カムスロット４８はそれぞれ前記耐摩擦ローラー４６と
係合するランプカム角を形成する。こうして、ハンドル
３８により適当な方向に（図２においては反時計方向
に）９０゜回転させることによるカム部材３０の回転
が、例えば、螺旋状カムスロット４８により供されたラ
ンプカムが前記対摩擦ローラー４６をピックアップする
ように作動し、これらのローラー４６がピン４２と共に
移動し、ステム３２が軸方向上方に移動する。この時ス
テム３２は、前記第１カム部材３０の中空部５０におい
て本体上部部分１４の環状ガイド部分４０内を軸方向に
誘導される。
【００１９】こうして、ハンドル３８をただ９０゜回転
すればステム３２が図２に示される最下部部位から図４
に示される最上部部位まで持ち上げられる。
【００２０】ステム３２の最下端部には、同ステム３２
の下端部を横断方向に延伸する第２ピン５２がが設けら
れている。同第２ピン５２も耐摩擦ローラー４６に囲ま
れている。第２ピン５２は上部のピン４２のように本体
部分１２を貫通はしておらず、その代わり、本体部分１
２の内部にてその端部を残している。ピン５２の最外部
は本体１２を軸方向に移動するようにガイドされてい
る。
【００２１】ピン５２の端部及びそれを囲んでいる耐摩
擦ローラー４６は、図５に明示されるように、第２カム
部材３４内部の螺旋状角スロット５４の中に延伸してい
る。前記第２カム部材３４は前記本体部分１２内で回転
自在となっており、螺旋状カムスロット５４とローラー
４６の接触以外はステム３２のどんなつながりからもフ
リーの状態にある。第２カム部材３４はＣ型クリップ５
６により本体部分１２内部での軸方向の移動が制限され
ている。前記第２カム部材３４は本体部分１２の最下端
部に設けられている環状終端部材５８に対し回転スライ
ド自在となっている。第２カム部材３４の最下部分には
方形状の開口が設けられており、そこにバルブ部材２４
の方形状のキー部分２８が嵌合されている。この結果、
第２カム部材３４の回転運動がロータリーバルブ２４の
シャフト２６にたいして直接に伝達されることとなる。
【００２２】図示されるように、環状終端部材５８は、
環状終端部材５８と本体部分１２との間を溶接５９また
は他の適当な手段により密閉することにより本体部分と
結合されている。また図示されているように、前記本体
部分１２の内部の機密性をより高めるためにＯリングが
設けられている。
【００２３】作動中、螺旋状カムスロット５４はカムス
ロット４８のリバース効果をなし、上部カム部材３０の
回転がステム３２を上昇または下降させている間、カム
スロット５４はステム３２の軸方向に動いている際に、
第２カム部材３４の回転を生じさせる。こうして、もし
ハンドル３８がバルブを開く方向に操作された場合、ス
テム３２は軸方向に上昇し、その上昇中、第２カム部材
３４が本体部分１２で回転し、その回転が次にバルブ部
材２４の回転を生じることになる。
【００２４】ベロー部材３６はステム３２と同心円状に
延伸し、その下端部においてステム３２を密閉してい
る。ベロー部材３６の上部は、例えば、前記環状ガイド
部材４０内を貫通する壁面上にベロー部材３６の外表面
をはんだ付けすることにより環状ガイド部材４０と密閉
される。
【００２５】バルブアクチュエーターの操作中、シャフ
ト２６の軸方向から有害な液体またはガスがしみだし、
かかるしみ出しが本体部分１２の中に入り込み、その残
留物が本体部分１２内部にて異臭を放っても、本体部分
１２の内部はベロー部材３６により蜜閉されている。
【００２６】ステム３２の回転は本体上部部分１４内の
スロット４４内のピン４２の外部端の係合により妨げら
れる。ボルト１６により本体上部部分１４は、本体部分
１２に対して回転できないように坦持されている。この
ため、ステム３２を作動させる捩じり力が存在するにも
拘らず、ステム３２は回転が阻止され、そのためベロー
部材３６の劣化を助長させるような曲げ及び捩じり力か
ら解放される。
【００２７】ステム３２が図示されているような軸方向
の長さを有している場合、ステム３２の長さ及びバルブ
アクチュエーターの全高は環状ガイド部分を第２カム部
材３４の方向に移動させることにより、本体部分１２及
びベロー部分３６も短くする事ができる。上述のような
手動により作動する場合の代わりに他の動力によりバル
ブアクチュエーターを作動させたとしても、バルブアク
チュエーターはよりコンパクとにすることが可能であ
る。
【００２８】一般に産業上では、全開から全閉まで９０
゜の回転を行うバルブに対して、ロータリーバルブとし
て考えている。例えば、三方向のロータリーバルブまた
は多方向のロータリーバルブのような特別の使用に対し
て、そのバルブが、例えば、９０゜から３６０゜まで選
択的に回転するようなことが求められる。また、バルブ
が９０゜回転したときに、例えば、操作ハンドルを１８
０゜回転する場合もある。
【００２９】カム部材３４は様々なバルブ部材及びバル
ブ操作に対してカム部材３４のランムプカム角及び螺旋
状カムスロット５４の円弧状の延伸を好適に選択するこ
とにより、ステムの軸方向の特別の動きにより、バルブ
３４を所望の角度回転させることが出来る。また、操作
ハンドル３８に対するバルブ２０の様々な回転運動は、
上部カム部材３０内の螺旋状カムスロット４８のランプ
カム角及び円弧状の延伸を好適に選択することにより、
かつカム部材３４の螺旋状カムスロット５４のランプカ
ム角及び円弧状の延伸を適当に選択することにより可能
となる。各カム部材３０，３４のランプカム角及びアー
チ型の延伸は、例えば、操作ハンドル３８を１８０゜回
転して、バルブ２４に対して９０゜回転したり、操作ハ
ンドル３８を９０゜回転することにより、バルブ２４を
４５゜回転することにしたり、またある回転によりバル
ブを所望の角度回転したりすることができるように調整
することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】本発明のバルブアクチュエーターは、軸
方向に移動するプラグまたはゲートバルブに採用されて
いるベロータイプのシールの恩恵をすべて有しており、
ロータリープラグバルブ、ボールバルブまたはバタフラ
イバルブのようなロータリーバルブに対する密閉型バル
ブアクチュエーターの長所を有している。
【００３１】この長所を有するために、本発明のバルブ
アセンブリーはバルブステムの軸方向の運動中にバルブ
アクチュエーターの回転方向を変換する機構を有し、バ
ルブステムの軸方向の運動はその後関連するロータリバ
ルブの回転運動中に再度変換される。この方法により、
ベロー型シールのすべての長所はバルブステムの軸方向
の移動に関連づけることができ、同時に、ロータリーシ
ールの必要性を無くし、ベロータイプのシールにおいて
かかる捩じれや曲げの力をも排除できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブアクチュエーターの一実施例の
て正面図である。
【図２】図１の２−２線における断面図である。
【図３】図２の３−３線における断面図である。
【図４】図２に示すバルブアクチュエーターにおいて、
バルブアクチュエーターが反対位置している図である。
【図５】図４における５−５線の断面図において、対応
するロータリーカムの上昇時を示す図である。
【図６】図５における６−６線における断面図である。
【符号の説明】
１０ アクチュエーター １２ 本体部分 １４ 上部部分 ２０ ロータリーバルブ ２４ ロータリーバルブ部材 ２６ ドライブシャフト ２８ キー部材 ３０ 第１カム部材 ３２ ステム ３４ 第２カム部材 ３６ ベロー部材 ３８ 操作用ハンドル ４０ 環状ガイド部分 ４２ ピン ４４ 螺旋状カムスロット ４６ 耐摩耗ローラー ４８ カムスロット ５０ 中空部 ５２ ピン ５４ 螺旋状カムスロット ５８ 環状終端部材

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータリーバルブ用の密閉型アクチュエ
    ーターであって、 中空部を有する本体と、 前記本体内を前記中空部においてその軸方向にのみ移動
    し、本体に対してその軸の回転方向への運動を排したス
    テムと、 前記ステムをその作業に応じて軸方向に移動させる操作
    手段と、 前記操作手段からは隔離されている前記ステムにより可
    動するカム部材と、 軸方向に固定され、前記カム部材と係合する螺旋形のカ
    ム表面を有しかつ前記バルブステムの軸方向の運動に対
    応して回転するするたロータリーカム部材と、 前記ステムを囲み、前記ステムと前記本体間を軸方向に
    延伸し、かつ前記ロータリーカム部材を前記操作手段か
    ら隔離密閉するするベロー型シールとを備え、 前記ロータリーカム部材の前記螺旋カム表面はランプカ
    ム角及びアーチ型の延伸により決定され、前記ステムの
    決定された軸移動は前記カム部材の決定された回転角度
    を生じさせることを特徴とするロータリーバルブ用アク
    チュエーター。
  2. 【請求項２】 前記ロータリーム部材は前記本体内の軸
    方向の移動を排し前記本体内を回転移動すものである請
    求項１に記載のロータリーバルブ用アクチュエーター。
  3. 【請求項３】 バルブのロータリーバルブスピンドルと
    回転運動を連結するため前記本体を前記ロータリーバル
    ブに対して前記ロータリーカム部材と装着させる手段を
    含む請求項１に記載のロータリーバルブ用アクチュエー
    ター。
  4. 【請求項４】 前記ステムのカム部材は、前記ステムに
    固着され、かつ前記ステムの長軸に対して垂直方向に延
    伸するトラニオンにより供されるものである請求項１に
    記載のロータリーバルブ用アクチュエーター。
  5. 【請求項５】前記操作手段は前記ステム上のカムフォロ
    アーと協動する軸方向に固定され、前記ステムに対して
    前記カム部材の回転運動に対して前記ステムを軸方向に
    可動させるロータリーカム部材を含み、前記ロータリー
    カム部材は螺旋上のカムスロットを有し、前記ステムの
    前記カムフォロアーと接触するものである請求項１に記
    載のロータリーバルブ用アクチュエーター。
  6. 【請求項６】一つのロータリーカム部材の螺旋上のカム
    スロットは他のロータリーカム部材とは異なるランプカ
    ム角及びアーチ型の延伸を有しており、角度及び延伸に
    より決定される前記一つのロータリーカム部材の前記回
    転は異なる角度及び延伸により前記他の回転カム部材の
    回転とは異なるモノデアル請求項１に記載のロータリー
    バルブ用アクチュエーター。
  7. 【請求項７】前記ロータリーカム部材は前記ロータリー
    カム部材を回転させるため駆動手段と連結している請求
    項５に記載のロータリーバルブ用アクチュエーター。
  8. 【請求項８】前記駆動手段が手動式操作ハンドルである
    請求項７に記載のロータリーバルブ用アクチュエータ
    ー。
  9. 【請求項９】前記ロータリーカム部材は前記本体内にお
    いて軸方向への運動を排して回転するものである請求項
    ５に記載のロータリーバルブ用アクチュエーター。
  10. 【請求項１０】バルブのロータリーバルブスピンドルと
    回転運動を連結するため前記本体を前記ロータリーバル
    ブに対して前記ロータリーカム部材と装着させる手段を
    含む請求項１に記載のロータリーバルブ用アクチュエー
    ター。
  11. 【請求項１１】前記カムフォロアー及び前記ステムのカ
    ム部材は前記ステムに強く装着され前記ステムの長軸に
    対して直交して延伸するトラニオンにより供される請求
    項５に記載のロータリーバルブ用アクチュエーター。
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