JPH07332531A - 回転弁用駆動手段の速度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、回転弁の空圧式駆動装置にみら
れた弁体の急激な回転を抑止すると共に、使用条件に応
じて必要により適用することの出来る速度調節装置を提
供せんとするものである。 【構成】 弁本体内に弁体を回動自在に軸支し、該弁体
を軸支する弁棒を弁本体外に延び出させると共に、弁本
体内に弁体と接離して流路を開閉する軟弾性密封材を配
し、弁本体外に延び出して弁棒に空気圧で作動する駆動
装置を連結した回転弁の駆動装置において、前記弁棒を
更に駆動装置の外方へ同軸上に延び出させて、該弁棒の
延出部に油圧ピストンを着脱自在に連結すると共に、該
油圧ピストンの作動により移動する油圧流体の移動回路
に油圧流体の移動速度を制御する可変絞り弁を入れたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転弁を開閉する駆
動手段、特に空圧式駆動手段のための速度調節装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バタフライ弁、ボール弁等の弁体
を回転させて、流路の制御を行う回転弁であって、弁本
体外に延び出した弁棒の端部に空気圧で作動する駆動手
段を適用して、弁体を回転駆動するようにしたものは公
知である。かかる空気圧作動の駆動手段は、大口径弁、
遠隔操作を行う弁等の開閉や或は複数個の弁を同時に開
閉する場合等に有益であり、広く利用されている。

【０００３】しかしながら、空気圧は油圧に比して流体
の圧縮性がきわめて大きいため、入力と実際の弁棒(弁
体)の回動とが一致せず、動作が不安定で、微調整が困
難となる欠点があった。

【０００４】とくに、バタフライ弁のように、開弁時に
弁体が弾性密封材であるシートリングに圧着しているよ
うな構造の弁にあっては、全閉位置から小角度開くまで
に、弁体とシートリングとの圧着により、大きなトルク
を要し、その後は比較的小さなトルクで全開位置まで弁
体は回動する。このため、駆動装置も、開弁当初は大き
な空気圧を要するが、弁体がある程度開いた後は、この
高圧空気が圧力の補充をまたずに膨張し、弁体を開く方
向に作動させるため、空気圧を補充して弁体の回転速度
を調節することは、実質的に不可能である。すなわち、
開弁初期において大きなトルクを必要とすると共に、弁
体が小角度開くと、その後は急激に全開位置まで回動し
てしまう。このような弁体の急激な回動は、ウォーター
・ハンマー現象を発生させ、弁の開閉が円滑とならず、
シャクリ現象を生じ、パイプラインや弁或は駆動装置の
絶傷の原因となる。

【０００５】そこで、かかる空気圧式駆動装置による欠
点を解決するために、空気圧ピストンの空気圧が負荷さ
れない側のシリンダー室を互に連通し、そこに油圧等の
流体圧を入れてピストンの作動を流体圧で制御するよう
にしたものが特公昭５５−５０５９３号公報で提案され
た。これによれば、ピストンの作動が油圧で制限される
状態となるため、ピストンの前記したような急激な作動
がなくなり、弁体の急激な開弁作動が抑制され、ウォー
ター・ハンマー現象を防止出来る利点がある。

【０００６】しかしながら、この公知の駆動装置では、
空気圧シリンダーと同容量の油圧シリンダーを要するた
め、特に大トルクを要する大口径の弁にあっては、駆動
装置が著しく大型化して、取り扱いに不便を来すと共
に、作動制御手段が予め駆動装置内に一体に組み込まれ
ているため、現場での流体条件によっては、かかる作動
制御手段が不要である場合でも、構造的に取り外すこと
が出来ず、不要の長物となってしまう問題があった。

【０００７】

【発明解決しようとする課題】この発明は、回転弁の空
圧式駆動装置にみられた弁体の急激な回転を抑止すると
共に、使用条件に応じて必要により適用することの出来
る速度調節装置を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明が採った手段は、弁本体内に弁体を回動自
在に軸支し、該弁体を軸支する弁棒を弁本体外に延び出
させると共に、弁本体内に弁体と接離して流路を開閉す
る軟弾性密封材を配し、弁本体外に延び出して弁棒に空
気圧で作動する駆動装置を連結した回転弁の駆動装置に
おいて、前記弁棒を更に駆動装置の外方へ同軸上に延び
出させて、該弁棒の延出部に油圧ピストンを着脱自在に
連結すると共に、該油圧ピストンの作動により移動する
油圧流体の移動回路に油圧流体の移動速度を制御する可
変絞り弁を入れたことを特徴とする。

【０００９】又、弁棒が弁体を軸支する部分と、駆動装
置が連結される部分と、油圧ピストンを連結される部分
とに３分割され、各弁棒分割部分は同一軸線上に回転方
向を一体にして分離可能に接続されていることを特徴と
する。

【００１０】

【作用】空圧式駆動装置で回動される弁棒に油圧で作動
するピストンを有する速度調節器を着脱自在に取り付
け、ピストンの作動時に送り出される油圧の移動を可変
絞り弁で調節可能としてあるので、弁棒の回転速度、す
なわち弁体の開閉速度を油圧の移動により制約すること
が出来る。

【００１１】

【発明の効果】この発明によれば、弁体の開閉速度を調
節することが出来ると共に、弾性密封材と弁体との摩擦
により生ずる開弁初期のジャンピング現象を防止するこ
とが出来、弁体の円滑な動きをもたらすことが出来る。
又、速度調節装置は、着脱自在であるから、使用条件に
応じて現場で簡単に取り付けたり、外したりすることが
可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に図面を参照しつゝ、この発明の好まし
い実施例を詳細に説明する。図において、(１)はバタフ
ライ弁であり、従来周知のように内部に円筒状の流路を
画成した弁本体(２)と、円板状の弁体(３)並びに弁本体
(２)の流路内周面に装着された弾性密封材であるシート
リング(４)とを有し、シートリング(４)の内周面に弁体
(３)の外周面が圧着して閉弁される。弁体(３)は弁本体
(２)外に延び出す弁棒(５)を有し、該弁棒(５)の外端に
連結された駆動装置(６)で回動され、弁の開閉が行われ
るようになっている。図示の実施例は、バタフライ弁に
ついて説明するが、ボール弁やその他の回転弁にも同様
に適用出来ることは勿論である。

【００１３】駆動装置(６)は、弁棒(５)に連結されたピ
ストンロッドを有するピストンを空気圧で作動する空圧
式のアクチュエータであって、ピストンを収納した２つ
のシリンダー室には交番的に空気圧が供給され、弁棒
(５)を開弁方向又は、閉弁方向に回動し、弁体(３)を開
閉する。

【００１４】この発明は、かかる空圧式駆動装置を備え
たバタフライ弁において、弁棒(５)を駆動装置(６)から
更に外径方向に延び出させて、駆動装置(６)とは別体の
油圧で作動する速度調節器(７)を弁棒(５)に着脱自在に
取り付けたことを特徴とし、弁体(３)、駆動装置(６)並
びに速度調節器(７)は、弁棒(５)の同一軸線上に配列さ
れており、弁の開閉速度を任意に変更することが可能で
ある。

【００１５】速度調節器(７)はピストンロッド(８)(９)
を直径方向対向位置に連結したピストンを有する２個の
シリンダ(10)(11)からなり、２個の油圧シリンダ(10)(1
1)は互に連結されて閉回路に構成されると共に、連結回
路(12)には可変絞り弁(13)(14)が入れられ、油圧の移動
速度を調節可能である。すなわち、弁棒(５)の回転は、
ピストンロッド(８)又は(９)を介して油圧シリンダ(10)
又は(11)に伝えられ、ピストンを作動させる。ピストン
の作動により油圧が押し出され、連結回路(12)を介して
他方の油圧シリンダ(11)又は(10)に送給され、弁棒(15)
の回転が油圧で抑制されることゝとなる。可変絞り弁(1
2)(13)により流量を絞ることで、弁棒(15)の回転速度を
任意に変更して設定することが出来る。

【００１６】バタフライ弁は、図３に示すように、閉弁
時には弁体(３)がゴム等の軟弾性材料からなるシートリ
ング(４)に圧接されており、全閉位置から小角度開弁す
るまでは、シートリング(４)との摩擦のため図４に示す
ように大きなトルクを要し、その後は比較的小さなトル
クで全開位置まで弁体は回動される。

【００１７】一方、駆動装置(６)の出力は、図５に示す
ラックピニオン式空気圧シリンダでは、図６に示すよう
に回動(開←→閉)にかゝわらず出力トルクは一定であ
り、又図７に示すスカッチチョーク式空気圧シリンダで
は、図８に示すように回動(開←→閉)に伴い出力トルク
は低下し、半開時(４５°)において最低となる特性があ
る。尚、一般に回転弁の全閉から全開に至る角度は９０
°である。

【００１８】図９は、弁体回動に要するトルク曲線(図
４)と、上記２例の駆動装置の出力トルク曲線(図６，
８)とをまとめた曲線図であり、バタフライ弁の必要ト
ルクと駆動部の出力トルクを合致させることが困難であ
ることが理解出来る。近似的なものとしては、スカッチ
チョーク式空気圧シリンダの出力トルクが挙示される。
図９においてＡは駆動装置の最大出力トルクを、Ｂはバ
タフライ弁の最大必要トルクを、Ｃはバタフライ弁の全
閉時以外の必要トルクを示し、通常Ａ／Ｂは安全率とし
て１．３〜１．５に設定されている。又Ａ−Ｃが大きす
ぎると弁の開閉速度が大きくなり過ぎて好ましくなく、
空気圧式駆動装置の問題点であった。

【００１９】回転弁における弁体の回転速度は、図１０
に示すような曲線で作動することが好ましく、一般的に
弁の開閉速度は緩やかな方が望ましく、バルブ口径及び
他の条件により異なるが１５秒内外とされている。

【００２０】しかしながら、現実には弁体の作動は図１
１に示すような作動曲線になっており、全閉状態から開
度約１０°までは弁体とシートリングとの摩擦により殆
ど開弁せず、その後急激に開弁する。この急激な開弁現
象は、ジャンピング現象と称せられる。ジャンピング現
象後、弁体は一旦停止し、次いで全開に至る。この発明
は、弁体のジャンピング現象を防止し、開閉時間を調節
可能ならしめて、弁体の円滑な回動を行わせようとする
ものである。

【００２１】図１，２を参照して、前述したように弁体
(３)を軸支する弁棒(５)には、駆動装置(６)と速度調節
器(７)が同一軸線上に順次配列されると共に、これらは
弁棒から着脱自在である。そして、駆動装置(６)と速度
調節器(７)とを個別に着脱自在とするために、弁棒(５)
は３分割され、弁体(３)と軸支する第１弁棒(5a)と駆動
装置(６)に連結される第２弁棒(5b)並びに速度調節器
(７)に連結される第３弁棒(5c)から構成され、これら３
体の弁棒は順次回転方向を一体にして、分離は自在同一
軸線上に接続される。

【００２２】今、駆動装置(６)の一方の空気圧導入口(1
5)から空気圧(一般的に4kg/cm²)を導入すると一方の空
圧シリンダ(17)内のピストンが移動し、第２弁棒(5b)が
回動する。第２弁棒(5b)の回動により、第１，第３弁棒
(5a)(5c)が連動して回動すると共に、他方の空圧シリン
ダ(18)の空気が空気圧導入口(16)から排出される。第１
弁棒(5a)の回動は、弁体(３)の回転をもたらし、第３弁
棒(5c)の回動はピストンロッド(８)を介して速度調節器
(７)の一方の油圧シリンダ(10)内の油圧ピストンを作動
させる。該油圧ピストンの作動により油圧シリンダ(10)
内の油圧が連結回路(12)を介して他方の油圧シリンダ(1
1)に移動する。そして、この油圧の移動を可変絞り弁(1
3)で調整することにより、油圧ピストンの作動を制約す
ることが出来る。油圧ピストンの作動の制約は、結果と
して弁棒(５)の回動速度を制約し、弁体(３)の回転速
度、すなわち、開弁速度が調節されることゝなる。又、
開弁初期におけるジャンピング現象に対しても、油圧ピ
ストンの作動が制約されている為、急激な弁棒の回動が
抑止され、ジャンピング現象の発生が抑止される。かく
して、弁棒(５)の回動及び弁体(３)の回転が調節され、
円滑な動きが達成される。

【００２３】可変絞り弁(13)(14)は、逆止弁機構を有す
るニードル弁や図１２，１３に示すような速度調節弁を
用いることも可能である。又、図示の実施例では、油圧
シリンダは２個用いたが、一体であっても良いことは勿
論である。更に、図１４に示すように弁棒(５)の最外端
に手動ハンドル(19)を着脱自在として、手動で駆動する
ようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る速度調節装置を取り付けたバタ
フライ弁の正面図

【図２】速度調節装置の平面図

【図３】バタフライ弁の弁体中央を通る横断面図

【図４】弁体駆動トルク曲線図

【図５】ラックピニオン式駆動装置の断面図

【図６】同装置の出力トルク曲線図

【図７】スカッチチョーク式駆動装置の断面図

【図８】同装置の出力トルク曲線図

【図９】図４，６，８をまとめたトルク曲線図

【図１０】弁体開閉速度の好ましい曲線図

【図１１】実際の弁体の開閉速度曲線図

【図１２】可変絞り弁の一例を示す平面図

【図１３】同断面図

【図１４】手動ハンドルを取り付けた状態の正面図

【符号の説明】

(１) バタフライ弁 (２) 弁本体 (３) 弁体 (４) シートリング (５) 弁棒 (６) 駆動装置 (７) 速度調節器 (８) ピストンロッド (９) ピストンロッド (10) 油圧シリンダ (11) 油圧シリンダ (12) 連結回路 (13) 可変絞り弁 (14) 可変絞り弁 (15) 空気圧導入口 (16) 空気圧導入口 (17) 空圧シリンダ (18) 空圧シリンダ (19) 手動ハンドル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体内に弁体を回動自在に軸支し、該
   弁体を軸支する弁棒を弁本体外に延び出させると共に、
   弁本体内に弁体と接離して流路を開閉する軟弾性密封材
   を配し、弁本体外に延び出して弁棒に空気圧で作動する
   駆動装置を連結した回転弁の駆動装置において、前記弁
   棒を更に駆動装置の外方へ同軸上に延び出させて、該弁
   棒の延出部に油圧ピストンを着脱自在に連結すると共
   に、該油圧ピストンの作動により移動する油圧流体の移
   動回路に油圧流体の移動速度を制御する可変絞り弁を入
   れたことを特徴とする速度調節装置。
2. 【請求項２】 弁棒が弁体を軸支する部分と、駆動装置
   が連結される部分と、油圧ピストンを連結される部分と
   に３分割され、各弁棒分割部は同一軸線上に回転方向を
   一体にして分離可能に接続されていることを特徴とする
   請求項(１)記載の速度調節器。