JPH08270604A - パイロットリレー - Google Patents

パイロットリレー

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JPH08270604A
JPH08270604A JP7691095A JP7691095A JPH08270604A JP H08270604 A JPH08270604 A JP H08270604A JP 7691095 A JP7691095 A JP 7691095A JP 7691095 A JP7691095 A JP 7691095A JP H08270604 A JPH08270604 A JP H08270604A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
cylinder wall
valve
output
exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
JP7691095A
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English (en)
Inventor
Yoshikuni Toki
善邦 土岐
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成のポペット弁にて所期のブリード
機能を確実かつローコストに実現可能にする。 【構成】 ピストン弁10の下端小径部10Aとシリン
ダ壁6aとの摺接部にブリード間隙22を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各種プロセスにおい
て、空気作動型バルブを開度制御するポジショナなどに
用いられるパイロットリレーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、空気作動型バルブを開閉する
のに、ポジショナが広く利用されている。図3におい
て、30はポジショナであり、このポジショナ30は上
位コントローラ31から電気信号で送られてくるバルブ
開度信号を空気信号(ノズル背圧)PN に変換する電気
/空気変換部32と、ここで変換した空気信号PN を増
幅して空気信号PO として出力する空気信号増幅部とし
てのパイロットリレー33とから構成されている。
【0003】また、34は空気作動型バルブで、上記パ
イロットリレー33から出力される空気信号(出力空気
圧)PO を受けてバルブ開度がコントロールされるよう
になっている。
【0004】従って、上記コントローラ31が出力する
電気信号にもとづいて、ポジショナ30は空気作動型バ
ルブ34を開度制御する。
【0005】なお、上記電気/空気変換部32は、例え
ばヨークに巻装したコイルに流れる電流を調整すること
によって回動量が変化する鉄片により、ノズルの空気吹
出口を開閉制御することで、必要な上記空気信号PN
得るように動作する。
【0006】また、図4は上記パイロットリレー33の
従来例を示す断面図であり、これについて説明すると、
1は内部が2つのダイヤフラム2,3と隔壁4とによっ
て空気供給室5,排気室6A,出力室6B,バイアス室
7および背圧室8に仕切られたハウジングであり、空気
供給室5が空気供給通路9を介して空気供給源(図示せ
ず)に接続されることにより、一定の供給空気圧PS
供給されている。
【0007】また、6は空気室で、下部が小径のシリン
ダ壁6aとして形成され、この小径部にピストン弁10
の下端小径部10AがOリング11を介して摺動自在に
挿入され、これにより2つの室すなわち上方の排気室6
Aと上記シリンダ壁6aを形成する下方の出力室6Bと
に隔成されている。上記空気供給室5と出力室6Bとは
上記隔壁4に設けられた連通孔12によって連通されて
いる。
【0008】13は連通孔12内を進退自在に貫通する
ポペット弁で、このポペット弁13は板スプリング14
によって閉方向、すなわち図中上方に付勢されることに
より、下端に設けた下側弁体13Aが上記隔壁4の弁座
に着座して、上記連通孔12を閉止している。
【0009】一方、その上記ポペット弁13の上端に設
けた上側弁対13Bは上記ピストン弁10の下端小径部
10A内に形成された排気通路15の下端開口部に着座
し、この排気通路15を閉止している。
【0010】この排気通路15はピストン弁10の下端
面中央に形成された盲孔15Aと、下端小径部10Aの
周面に径方向に貫通形成され、上記盲孔15Aと連通す
る横孔15Bとからなり、これにより上記排気室6Aと
出力室6Bとを連通し得るようにしている。
【0011】さらに、上記排気室6Aはベント孔16を
介してハウジング1の外部と連通し、出力室6Bは出力
空気孔17により例えばバルブの操作器(図示せず)に
連通されている。
【0012】一方、上記バイアス室7はバイアス孔18
を通してバイアス圧PB が与えられており、上記背圧室
8にはノズル背圧PN がノズル背圧孔19を通して導か
れている。
【0013】さらに、上記ピストン弁10は上端部が上
記ダイヤフラム2,3によって保持され、上記バイアス
圧PB により上方に付勢されている。
【0014】また、上記ポペット弁13のステム13C
および上側弁体13Bには、それぞれ出力室6Bおよび
排気室6Aに連通する小径のブリード孔20が設けられ
ている。
【0015】このように構成されたパイロットリレーで
は、これを正作動型として使用する場合、ノズル背圧孔
19から背圧室8に流入するノズル背圧PN が増加する
と、ダイヤフラム2が下方に変位し、ピストン弁10が
バイアス圧PB に抗して下降し、これによりポペット弁
13も板スプリング14に抗して下降する。
【0016】この結果、ポペット弁13の下側弁体13
Aが隔壁4の連通孔12から離間して空気供給室5と出
力室6Bとを連通させ、これにより空気供給通路9から
の供給空気圧PS が連通孔12を通って出力室6Bに流
入し、該出力室6Bの圧力を増大させる。
【0017】そして、この出力室6B内の圧力が上記空
気作動型バルブの駆動圧力として出力空気孔17を通り
操作器へと供給される。
【0018】一方、この状態からノズル背圧PN が減少
すると、出力空気圧PO とバイアス圧PB によってピス
トン弁10が上昇復帰し、ポペット弁13がスプリング
14の弾発力により上昇する。
【0019】この時、ポペット弁13の上側弁体13B
が排気通路15の下端開口部から離間し、該排気通路1
5を介して排気室6Aと出力室6Bとを連通させるた
め、出力室6B内の圧力は上記排気通路15,排気室6
Aおよびベント孔16を経てハウジング1の外部に排出
される。
【0020】また、上記ブリード孔20は出力室6Bの
空気を排気室6Aに常時連続的に流出させてあるため、
上記ポペット弁13を変更された開度に速やかに復帰さ
せることができる。すなわち、ノズル背圧PN の低下に
よってピストン弁10が上昇し、さらに下側弁体13A
が連通孔12を所定量だけ閉じようとする際に、出力室
6Bの空気圧をそのブリード孔20を介して排気室6A
へ逃がすことで、上記ポペット弁13の上記復帰作動を
迅速化して、所期の変更された開度を効率的に得ること
ができる。
【0021】図5はこの様子を示すノズル背圧PN およ
び出力空気圧PO の圧力変化特性図であり、ノズル背圧
N がT時に変化した際に、上記ブリード孔20がない
(ノンブリード型)場合には出力空気圧PO がノズル背
圧PN の変化に対応する圧力に到達するのに時間がかか
る変化特性Xとなるのに対し、ブリード孔20がある場
合には出力空気圧PO はノズル背圧PN の変化に対応す
る圧力に速やかに到達する変化特性Yとなり、応答性を
極めて良好とすることができる。
【0022】すなわち、かかるブリード型のパイロット
リレー構成では、空気の消費量が幾分増大するが、上記
ポペット弁13の整定性が良好となる。
【0023】なお、図示しないが、上記ブリード孔20
に代えてハウジング1の肉厚内に出力室6Bおよび排気
室6Aに連通するブリード孔を穿設して、上記と同様に
ポペット弁13の整定性を改善したものが提供されてい
る。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】従来のパイロットリレ
ーは以上のように構成されているので、ピストン弁10
の下端小径部10Aの外周とOリング11との間に摩擦
が生じるため、ノズル背圧PN の変化に対してピストン
弁10の動作が遅れ、例えば、図6に示すように、ノズ
ル背圧PN の変化に対して出力空気圧PO の変化が大き
くずれたヒステリシス特性を呈してしまうという問題点
があった。
【0025】また、上記摩擦は周囲の温度変化によって
変わり、パイロットリレーの動作精度に影響してしまう
という問題点があった。
【0026】さらに、上記ポペット弁13を設定した開
度に迅速に整定するように、上記ブリード孔20を設け
た場合にあっても、この小形のブリード孔20をポペッ
ト弁13のステム13Cや上側弁体13Bに縦横に形成
したり、ハウジング1の肉厚内に形成したりする作業が
面倒で、コストアップを招くなどの問題点があった。
【0027】請求項1の発明は上記のような従来の問題
点を解消するものであり、ポペット弁などに複雑な加工
を施すことなく、簡単な構成のピストン弁にて所期のブ
リード機能を確実にでき、これによるポペット弁の復帰
動作を迅速かつローコストに実現できるパイロットリレ
ーを得ることを目的とする。
【0028】請求項2の発明はピストン弁の下端小径部
と出力室のシリンダ壁との間の摩擦を極力抑えることが
でき、これによって周囲温度に影響されずにノズル背圧
と出力空気圧との相対変化のヒステリシスの差を小さく
でき、常に安定してポペット弁の開度制御を実施できる
パイロットリレーを得ることを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るパ
イロットリレーは、ハウジング内に背圧室,バイアス室
および排気室をそれぞれ隔成する2つのダイヤフラム
と、該ダイヤフラムに支持され、かつ上記排気室に連続
するように形成された出力室のシリンダ壁に下端小径部
が摺動するピストン弁と、該ピストン弁に設けられ、一
端が上記出力室に開口し、他端が上記排気室に連通する
排気通路と、上記出力室と空気供給室とを隔成する連通
孔を持った隔壁と、上記連通孔を開閉する下側弁体およ
び上記排気通路の一端を開閉する上側弁体を有し、かつ
スプリングによって上記下側弁体が上記連通孔を閉じる
方向に付勢されたポペット弁とを備え、上記下端小径部
と上記シリンダ壁との摺接部にブリード間隙を設けたも
のである。
【0030】請求項2の発明に係るパイロットリレー
は、ピストン弁の下端小径部とシリンダ壁との摺接部に
ブリード間隙を設け、さらに上記下端小径部に上記シリ
ンダ壁に対し一点で摺接する円弧面を形成したものであ
る。
【0031】
【作用】請求項1の発明におけるパイロットリレーは、
ピストン弁の下端小径部と出力室のシリンダ壁との間の
ブリード間隙を通じて出力室と排気通路とを常時連通さ
せるようにすることで、ポペット弁自体やハウジング本
体に対し小さな穿孔を施す作業を行うことなしに、ポペ
ット弁の動作を迅速化および円滑化する。
【0032】また、請求項2の発明におけるパイロット
リレーは、ピストン弁の下端小径部に形成した円弧面
を、出力室のシリンダ壁にブリード間隙を介して摺接さ
せることで、ピストン弁とシリンダ壁との摩擦を十分に
小さく抑え、周囲温度に影響されずにノズル背圧と出力
空気圧との相対変化のヒステリシス差を小さく抑えられ
るようにする。
【0033】
【実施例】以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図1はこの発明のパイロットリレーを示す断面
図であり、その大部分の構成は図4に示したものと同一
であるので、その重複する部分の説明は省略する。
【0034】すなわち、この発明では、図4に示すよう
なブリード孔20をポペット弁13には設けず、また、
出力室6Bのシリンダ壁6a側に設けたOリング11を
省いてある。
【0035】そして、この発明では、ピストン弁10の
下端小径部10Aの外周に少なくとも上記シリンダ壁6
aに対して一点で摺接する円弧面21が突設してあり、
この円弧面21とシリンダ壁6aとの間には、常時、出
力室6Bと排気室6Aとの間に微小の空気の流通を許容
するブリード間隙22が設けられている。
【0036】また、上記円弧面21はピストン弁10の
成形時に下端小径部10Aの外周に容易に形成でき、か
つその精度も容易に確保できるところから、上記シリン
ダ壁6aに対する寸法精度も十分に確保でき、必要に応
じて切削加工によっても高精度のものとすることができ
る。
【0037】そして、その円弧面21とシリンダ壁6a
との間は計算された通路断面積を確保できるブリード間
隙22とされるため、仮に、ピストン弁10が傾動する
ようなことがあっても、出力室6Bから排気室6Aへの
空気のブリード流量を一定に保ちながら、その円弧面2
1はシリンダ壁6aに対して一点で低摩擦にて摺接可能
となる。
【0038】また、従来のようなOリング11を不使用
にしたため、ピストン弁10の下端小径部10AとOリ
ング11との摩擦が発生せず、仮に、周囲温度の変化が
あったとしても、図2に示すようにノズル背圧PN と出
力空気圧PO との相対変化のヒステリシスの差は小さく
なり、ポペット弁13の往復動作に対する出力空気圧P
O の変化のずれを極力小さく抑えて、パイロットリレー
の動作の信頼性を向上できる。
【0039】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明のよれ
ば、ピストン弁の下端小径部とシリンダ壁との摺接部に
ブリード間隙を設けるように構成したので、ポペット弁
に複雑な加工を施すことなく、簡単な構成のピストン弁
にて所期のブリード機能およびこれによるポペット弁の
復帰動作を確実,迅速かつローコストに実現できるもの
が得られる効果がある。
【0040】また、請求項2の発明によれば、ピストン
弁の下端小径部とシリンダ壁との摺接部にブリード間隙
を設け、さらに上記下端小径部に上記シリンダ壁に対し
一点で摺接する円弧面を形成するように構成したので、
上記下端小径部と出力室のシリンダ壁との間の摩擦を極
力抑えることができ、これにより周囲温度に影響されず
にノズル背圧と出力空気圧との相対変化のヒステリシス
の差を小さくでき、常に安定したポペット弁の開度制御
を実施できるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるパイロットリレーを
示す断面図である。
【図2】この発明のパイロットリレーにおけるノズル背
圧対出力空気圧のヒステリシス特性を示す特性図であ
る。
【図3】この発明または従来のパイロットリレーを有す
る空気作動型バルブの制御装置を示すブロック図であ
る。
【図4】従来のパイロットリレーを示す断面図である。
【図5】図4におけるポペット弁の切り換えによるノズ
ル背圧および出力空気圧のレベル変化を示す説明図であ
る。
【図6】従来のノズル背圧対出力空気圧のヒステリシス
特性を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ハウジング 2,3 ダイヤフラム 4 隔壁 5 空気供給室 6a シリンダ壁 6A 排気室 6B 出力室 7 バイアス室 8 背圧室 10 ピストン弁 10A 下端小径部 12 連通孔 13 ポペット弁 13A 下側弁体 13B 上側弁体 14 板スプリング(スプリング) 21 円弧面 22 ブリード間隙

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジング内の背圧室,バイアス室およ
    び排気室をそれぞれ隔成する2つのダイヤフラムと、該
    ダイヤフラムに支持され、かつ上記排気室に連続するよ
    うに形成された出力室のシリンダ壁に下端小径部が摺動
    するピストン弁と、該ピストン弁に設けられ、一端が上
    記出力室に開口し、他端が上記排気室に連通する排気通
    路と、上記出力室と空気供給室とを隔成する連通孔を持
    った隔壁と、上記連通孔を開閉する下側弁体および上記
    排気通路の一端を開閉する上側弁体を有し、かつスプリ
    ングによって上記下側弁体が上記連通孔を閉じる方向に
    付勢されたポペット弁とを備えたパイロットリレーにお
    いて、上記下端小径部と上記シリンダ壁との摺接部にブ
    リード間隙を設けたことを特徴とするパイロットリレ
    ー。
  2. 【請求項2】 ハウジング内の背圧室,バイアス室およ
    び排気室をそれぞれ隔成する2つのダイヤフラムと、該
    ダイヤフラムに支持され、かつ上記排気室に連続するよ
    うに形成された出力室のシリンダ壁に下端小径部が摺動
    するピストン弁と、該ピストン弁に設けられ、一端が上
    記出力室に開口し、他端が上記排気室に連通する排気通
    路と、上記出力室と空気供給室とを隔成する連通孔を持
    った隔壁と、上記連通孔を開閉する下側弁体および上記
    排気通路の一端を開閉する上側弁体を有し、かつスプリ
    ングによって上記下側弁体が上記連通孔を閉じる方向に
    付勢されたポペット弁とを備えたパイロットリレーにお
    いて、上記下端小径部と上記シリンダ壁との摺接部にブ
    リード間隙を設け、上記下端小径部に上記シリンダ壁に
    対し一点で摺接する円弧面を形成したことを特徴とする
    パイロットリレー。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257363A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Yokogawa Electric Corp 圧力増幅装置とこの圧力増幅装置を備えた電空変換器
JP2012211621A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Azbil Corp パイロットリレー

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