JPH07293733A - 弁 - Google Patents

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JPH07293733A
JPH07293733A JP7055616A JP5561695A JPH07293733A JP H07293733 A JPH07293733 A JP H07293733A JP 7055616 A JP7055616 A JP 7055616A JP 5561695 A JP5561695 A JP 5561695A JP H07293733 A JPH07293733 A JP H07293733A
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    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
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    • F16K31/1221Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
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    • F16K27/02Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性ある締切弁として使用できる弁を提供
する。 【構成】 弁(1)は閉位置にあるときに流体入口チャ
ンネル(6)内の圧力により関連する弁座(7)に押し
付けられる可動弁ディスク(21)を備え、流体入口チ
ャンネルとは反対側で弁ディスクに接続し、圧力室(1
6)内に位置したアクチュエータピストン(13)を装
着した弁シャフト(12)をも具備する。圧力室が加圧
されたときには、弁が開き、流体入口チャンネル内の流
体が弁座を通って出口チャンネル(9)へ流出できる。
弁シャフトは、弁ガイド(11)内にシール状態で位置
したシャフトピストン(10)を有する。シャフトピス
トンは弁座の最小直径(DS) より大きな直径(DP
を有する。それ故、出口チャンネルの圧力は閉弁方向の
力で弁シャフトに作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、閉位置にあるときに流
体入口チャンネル内の圧力により関連する弁座に押し付
けられる可動弁ディスクを備え、流体入口チャンネルと
は反対側で弁ディスクに接続し、圧力室内に位置したア
クチュエータピストンを装着した弁シャフトをも備え、
圧力室が加圧されたときには開弁位置に向かって作用す
る力をアクチュエータピストンに作用させ、弁ディスク
を弁座から脱座させて開弁位置へ移動させ、流体入口チ
ャンネル内の流体を弁座を通して出口チャンネルへ流出
させることができるようにし、弁シャフトが、弁ガイド
内にシール状態で位置し出口チャンネル内の流体圧力に
より閉弁方向へ駆動せしめられるシャフトピストンを有
するような弁に関する。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】このような弁は例えば
ヨーロッパ特許出願第0395574号明細書に記載の
如く既知であり、その弁においては、シャフトピストン
は弁ディスクの対面する部分の面積と同じ面積を有し、
弁の出口側の流体圧力が可動弁ディスクに力を及ぼさな
いようにしている。弁ディスク上にドーム状のジャケッ
トを配置し、固定の弁ハウジング内でジャケットを支持
することにより、入口チャンネル内の流通流体による弁
ディスクに対する作用をできる限り回避している。従っ
て、既知の弁はアクチュエータピストンに作用する力に
よってのみ調整することができる。圧縮バネが弁の閉位
置の方へアクチュエータピストンを上方に押圧し、制御
弁を開くことにより、弁の入口チャンネル内の流体によ
ってアクチュエータピストン上方の圧力室を加圧するこ
とができる。圧力室がアクチュエータピストンのスロッ
トル通路を介して(弁の開位置において圧力室から圧力
流体を排液する)ドレン(排液)ポートに接続している
ため、この弁は通常閉位置に保持されるようになってい
る。上記既知の弁においては、圧縮バネが故障した場合
は、弁を閉じることができない。
【0003】
【発明の目的】本発明の目的は、迅速な閉弁能力に影響
を及ぼすことなく長期間にわたって開弁状態を維持する
ことのできる弁を提供することである。
【0004】
【発明の構成並びに作用効果】上記目的を達成するた
め、本発明に係る弁の特徴とするところは、シャフトピ
ストンが弁シャフトに装着された別部材から成り、この
シャフトピストンがこのピストン側の弁座の最小直径よ
り大きな直径を有し、入口チャンネル内の圧力とは独立
にアクチュエータピストンを作動させることができるよ
うにしたことである。
【0005】この弁は、弁を挿入した流体チャンネルの
信頼ある遮断を保証する実質的な安全機能を有する装置
に使用するのに適している。弁が開いたとき、出口チャ
ンネルでの流体圧力は弁シャフトとシャフトピストンと
の総横断面積により決定される可動弁の面積に作用し、
このため、弁シャフトは流体出口チャンネルにおける圧
力の閉弁方向の力の影響を受ける。
【0006】弁が閉じたとき、弁シャフトとシャフトピ
ストンとの総面積は、流体の影響を受け弁ディスクのシ
ャフト側の弁座により決定される対向表面の面積より大
きくなり、弁の流体出口チャンネル内の圧力が急激に上
昇した場合に、不当な開弁を阻止する。従って、入口チ
ャンネル及び出口チャンネル内の流体圧力のレベルに関
係なく、弁は閉弁状態に維持される。
【0007】出口チャンネルでの可動弁の部分に働く流
体力が常に閉弁方向に作用するので、この弁の閉弁機能
は、圧縮バネの閉弁機能に頼る弁における閉弁機能より
一層安全である。入口チャンネル内の特定の圧力を必要
とせずに弁を作動させることができるので、弁の信頼性
は一層増大する。
【0008】閉弁時、弁座を横切るガス流は絞られ(ス
ロットリング)、出口チャンネルでの圧力が降下する。
閉弁時に弁本体が閉弁位置へ急激に加速される従来の弁
における圧力状態とは異なり、入口導管(チャンネル)
内の圧力が一定であるとした場合、弁が閉じたときに、
大径のシャフトピストンが閉弁方向の力を(増大させる
のではなく)減少させる。
【0009】シャフトピストンを別部材として設計して
あるから、シャフトピストンを弁シャフトから解放で
き、弁ディスク及びシャフトを弁のそれぞれの側から取
り出すことができるので、弁の解体及び組立てが簡単に
なる。
【0010】好ましい実施例において、シャフトピスト
ンはアクチュエータピストンと、弁座から離れる方向に
向いた弁シャフト上のカラーとの間でクランプされて、
弁シャフトを弾性的に伸ばした状態に維持する。シャフ
トピストンと弁シャフトとの間にシール手段を設ける。
弁シャフトの弾性的な伸びは、閉弁時及び開弁時に、シ
ャフトピストンと弁シャフトとの間の相対運動を大幅に
阻止する。これにより、シャフトピストン、弁シャフ
ト、及び、弁シャフトとシャフトピストンとの間からの
ガスの漏洩を阻止するシール手段の摩耗を減少させる。
張力を付与された弁シャフトは可動弁部分を一緒にクラ
ンプ保持し、長期間の作動の後にも、弁を正確に作動さ
せる。
【0011】信頼性が高いため、弁は高圧ガス源とガス
エンジンのインゼクタ弁との間の流れ通路内に位置する
締切弁(正常なエンジン作動中は開いているが、異常作
動状態時にアクチュエータピストンの圧力室内の開弁圧
力が消失したときには、弁の出口側のガス圧力により強
制的に閉じて、インゼクタ弁へのガス供給を中断する)
として特に応用できる。
【0012】高圧ガスエンジンのインゼクタ弁へのガス
供給に対して信頼性高く機能する締切弁を使用すること
により、エンジンの安全性が実質的に増大する。インゼ
クタ弁が正常に作動している限り、エンジンサイクルの
正しい時期に燃焼室へのガス流を許容又は中断する。
【0013】正常な作動時には、締切弁は開いている。
インゼクタ弁が故障した場合、その故障はセンサにより
直ちに検出され、アクチュエータピストンの圧力室内の
圧力を解除することにより締切弁を閉位置へ駆動する。
故障の原因がインゼクタ弁を閉鎖しない故障である場合
には、背圧が発生し、高圧燃焼ガスがインゼクタ弁を通
って締切弁の流体出口チャンネルへ侵入する。上述の面
積比のため、出口チャンネルの圧力が急激に上昇したと
きに、本発明に係る締切弁は弁座に対して一層強固に着
座(閉弁)し、燃焼生成物が高圧ガス源へ逆流侵入する
危険性を排除する。
【0014】
【実施例】弁1は、その弁ハウジング4がエンジン部分
3のボア(穴)5内へ突出した状態で、ボルト2により
エンジン部分にクランプされる。
【0015】流体入口チャンネル6は高圧ガス源(図示
せず)から弁ハウジング4の端部でボアの底部に位置し
た弁座7へ延びるが、ガス圧力は、例えば、250−3
00バールでよい。弁座の排出側において、室8が弁ハ
ウジング4に設けられ、該室8は出口チャンネル9に連
通する。出口チャンネルはインゼクタ弁のガス入口に通
じることができる。
【0016】シャフトピストン10は弁ハウジングの上
方区分に設けた貫通ボア11の形をした弁ガイド内で長
手方向に変位できる状態で位置している。シャフトピス
トンは弁シャフト12に着脱自在に装着されたパイプと
して設計してある。アクチュエータピストン13には弁
シャフト12の自由端が貫通して装着され、ナット14
を弁シャフトの外ネジ部に螺合させて締め付けてある。
アクチュエータピストン13はシャフトピストン10の
一端に当接し、このピストン10の他端は室8内での弁
シャフト12の部分に設けたカラー15に当接する。シ
ャフトピストン10は張力付与部材として作用し、ナッ
ト14を適当に締め付けた後、シャフトピストン10は
弁シャフト12をその長さの主要部分にわたって弾性的
に伸ばした状態に保持する。
【0017】圧力室16はカバー17と、弁ハウジング
の直立カラー18と、アクチュエータピストン13とに
より画定される。この圧力室は、流れ通路19を介し
て、加圧空気又は液圧オイルの如き圧力流体の源(圧力
流体源)へ接続した接続部材20に連通している。圧力
流体の供給は制御弁(図示せず)により調整される。
【0018】ナット14とは反対側の端部で、弁シャフ
ト12は弁ディスク21を担持し、この弁ディスクは、
弁座7に関して、弁の入口側に位置している。弁ディス
ク21は弁座7に平行に延びる環状座領域22を有す
る。開弁位置においては、弁ディスクは弁座7から下方
へ変位し、破線にて示す位置に位置する。
【0019】シャフトピストン10の直径DP は、シャ
フトピストン側にあり弁の流れ通路を画定する弁座7の
最小直径DS より大きい。図示の閉弁位置においては、
室8内の圧力はカバー17に向かう方向(即ち、閉弁方
向)の力で弁シャフトに常に作用する。シャフトピスト
ン10は弁シャフト12側とボア11の外壁側とにシー
ル手段(例えば、O−リング)23を備え、室8からの
加圧ガスの漏洩を最小限に抑える。
【0020】シール手段23に関して室8とは反対の側
には、ドレン室27が設けられ、漏洩したガスはこのド
レン室から通路28を通って流出する。この通路28は
弁の堅牢性(密封性)を監視するガス検出器に通じてい
る。不当な量の漏洩ガスを検出した場合、室16内の圧
力を解除して弁によるガス供給を中断させることができ
る。
【0021】弁シャフト12の外端(上端)にインジケ
ータ25を設けて弁が開いているか閉じているかを表示
させることができる。
【0022】弁が閉じているとき、座領域22は入口チ
ャンネル6内の圧力により弁座7に密着押圧される。弁
が開くと、シャフトピストン10が室8内の圧力を閉弁
方向の力で弁シャフト12に作用させる。従って、開弁
状態を維持させるためには、圧力室16内に開弁圧を確
保する必要がある。それ故、エンジンのガス作動中に弁
が開弁位置にあるときには、室16内の圧力を解除する
ことにより、弁を閉じることができる。
【0023】エンジンのガス作動が行われていないとき
に弁を閉弁位置に保持するために、及び、入口チャンネ
ルへ高圧ガスを供給せずに弁の正確な機能を調べるため
に、弁は圧縮バネ26を具備し、このバネはアクチュエ
ータピストン13に当接して閉弁方向の力を弁シャフト
12に作用させる。従って、ガス装置が加圧されていな
いときには、バネ26が弁を閉弁状態に維持する。
【0024】エンジン全体へのガス入口に締切弁を設け
て、弁1が閉弁位置へ移動したときにガス供給を完全に
中断させてもよい。船舶推進用エンジン又は固定の発電
エンジンとしての大型2ストロークエンジンにおいて
は、各シリンダにつき1以上のインゼクタ弁を通常使用
する。この場合、主弁の代わりに又は主弁に加えて、各
インゼクタ又は各シリンダに対して締切弁を使用するこ
とができる。
【0025】作動上の問題を検出した場合にエンジンサ
イクル中でもガス供給を中断できるようにするため、エ
ンジンサイクルより短い期間で閉弁を行えるように弁を
設計することができる。エンジンのための主停止弁即ち
休止弁(すなわち、全体のエンジンへのガスの供給を完
全に中断する弁)として締切弁を用いた場合、好ましく
は、閉弁は当該エンジンサイクル内でできる限り迅速に
行い、閉弁前に点火順序に従うシリンダへガスを供給す
る時間が全く又は殆どないようにする。
【0026】このような迅速な閉弁は、圧力流体を除去
するための流れ通路の断面積を適当に大きくし、それと
同時にアクチュエータピストンの質量を小さくし、その
直径DP を弁座の最小直径DS よりも適当に大きくする
ことにより、達成できる。
【0027】圧力室内に配置したアクチュエータピスト
ンの代わりに、例えば電動アクチュエータにより本発明
に係る弁を開位置へ作動させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る弁の縦断面図である。
【符号の説明】
1 弁 6 入口チャンネル 7 弁座 9 出口チャンネル 10 シャフトピストン 12 弁シャフト 13 アクチュエータピストン 15 カラー 16 圧力室 21 弁ディスク 23 シール手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁(1)であって、閉位置にあるときに
    流体入口チャンネル(6)内の圧力により関連する弁座
    (7)に押し付けられる可動弁ディスク(21)を備
    え、上記流体入口チャンネルとは反対側で上記弁ディス
    クに接続し、圧力室(16)内に位置したアクチュエー
    タピストン(13)を装着した弁シャフト(12)をも
    備え、上記圧力室が加圧されたときには開弁位置に向か
    って作用する力を上記アクチュエータピストンに作用さ
    せ、当該弁ディスクを上記弁座から脱座させて開弁位置
    へ移動させ、当該流体入口チャンネル内の流体を当該弁
    座を通して出口チャンネル(9)へ流出させることがで
    きるようにし、上記弁シャフトが、弁ガイド(11)内
    にシール状態で位置し上記出口チャンネル(9)内の流
    体圧力により閉弁方向へ駆動せしめられるシャフトピス
    トン(10)を有する弁において、 上記シャフトピストン(10)が、上記弁シャフト(1
    2)に装着されていて同弁シャフトとは別の部材で構成
    され、このシャフトピストンに近い方の上記弁座の最小
    直径(DS) より大きな直径(DP) を有し、上記アク
    チュエータピストンが上記入口チャンネル(6)内の圧
    力とは独立に作動可能であることを特徴とする弁。
  2. 【請求項2】 上記シャフトピストン(10)が上記ア
    クチュエータピストン(13)と上記弁座から離れる方
    向に向いて上記弁シャフト上に位置したカラー(15)
    との間でクランプされていて当該弁シャフトを弾性的に
    伸ばした状態に維持し、当該シャフトピストンと該弁シ
    ャフトとの間にシール手段(23)を設けたことを特徴
    とする請求項1に記載の弁。
  3. 【請求項3】 高圧ガス源とガスエンジンのインゼクタ
    弁との間の流れ経路内に配置された締切弁として弁
    (1)を使用し、上記ガスエンジンの正常な作動中はこ
    の弁が開いているが、当該ガスエンジンの異常作動状態
    時に、上記アクチュエータピストンに関連する上記圧力
    室内の作動圧力が解除されたときには、上記インゼクタ
    弁へのガスの供給を中断するように、当該弁の出口側の
    ガス圧力により強制的に該弁が閉じられるようになって
    いることを特徴とする請求項1又は2に記載の弁。
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