JPH10115384A

JPH10115384A - 弁作動器

Info

Publication number: JPH10115384A
Application number: JP10743897A
Authority: JP
Inventors: Daniel R Malwitz; アール．マルウィッツダニエル
Original assignee: Moog Inc
Current assignee: Moog Inc
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-05-06
Also published as: GB9708619D0; GB2315114A; DE19723624A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】作動器の構成部品へのアクセスが容易であ
り、かつ、弁の開放、閉止に当たり、バックラッシュを
生じさせないような弁作動器を提供する。【解決手段】２本の案内棒５０，５２が固定板２０と
案内板３２との間に、案内板３２が動き得るように配置
されている。各案内棒５０，５２はスプリング６０，６
２により取り囲まれ、スプリング６０，６２の一端が固
定板２０に衝接し、他端が案内板３２に衝接し、案内板
３２が固定板２０から遠ざかるようなバイアスを加えら
れている。案内板３２はその動きを固定板２０から遠ざ
かる方向に動くときにだけ弁棒２８へ伝達するようにさ
れている。ロッド１６の動きは、クランプ２２、整合継
手２４、結合管２６を介してロッド１６がシリンダ１４
に向かって動くときにだけ、弁棒２８へ伝達される。反
対方向の動きに関しては、案内板３２の動きがＣワッシ
ャー３６とナット３４とにより弁棒２８へ伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に弁を作動させ
る装置に関する。特に、二重のスプリング構想を有する
弁を作動する改良された装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】弁に直線運動を与える種々の作動器は、
プロセス制御工業において良く知られている。弁作動器
においては、パワー故障の場合、弁が自動的に開放また
は閉止位置に戻り、フェイルセーフ特性をもつように、
作動器に１方向のバイアスをかけて置くことが多くの場
合望ましい。典型的には、このバイアスは、１個または
数個のスプリングを作動器内に設け、弁棒に力を加える
ことにより行われている。過去において、２個のスプリ
ングが使用された場合には、スプリングが次の２方法の
いずれかに従い配置されている。作動器の一つのタイプ
では、スプリングが、小さい直径のスプリングが大きい
直径のスプリングと同心になるように入れ子式になって
おり、両スプリングが油圧シリンダと弁との間に取り付
けられている。二重スプリング作動器の第２のタイプに
おいては、スプリングが同様に同心に配置されている
が、油圧シリンダの上方に置かれている。両設計とも望
ましくない特性を有している。スプリングが弁棒を取り
囲むと、作動器の部品へのアクセスが制限される。この
種作動器の全長は、作動器を狭い空間に装着することを
困難にする。

【０００３】また、過去の作動器に伴う他の問題は、弁
開放力と弁閉止力とが同じ経路を通り伝達されることで
ある。このことはバックラッシュとして知られる望まし
くない状態を起こし兼ねない。従って、過去の装置の上
述したような欠点や、その他の欠点を克服した作動器が
求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、互いに対し、
または、弁棒に対し同心でない二重スプリングを備えた
弁作動器を提供することが望ましい。かかる設計はコン
パクトな作動器を提供しよう。弁開放力と弁閉止力と
が、分離された経路を通り伝達されることもまた望まし
い。これは、作動器のバックラッシュを消滅させる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】これら、および他の目的
は、本発明の作動器により達成される。作動器は、ハウ
ジングに取り付けられた油圧シリンダとロッドとを有す
る。油圧シリンダとロッドとは、作用的に弁棒に連結さ
れ、シリンダに向かってのロッドの動きが弁棒へと伝達
される。ハウジング内において、固定板がハウジングの
頂部にあり、案内板がハウジングの底部にある。案内板
は、案内板の動きを弁棒へ伝達するようになっている。
好適には、２本の案内棒が固定板と案内板との間に置か
れ、案内板が案内棒に沿って固定板の方向に動き得るよ
うになっている。各案内棒はスプリングにより取り囲ま
れている。各スプリングの一端は固定板に衝接し、各ス
プリングの他端は案内板に衝接し、案内板が固定板から
遠ざかるようにバイアスされている。

【０００６】１実施例においては、ロッドの動きが、ク
ランプ、整合継手、結合管を通り弁棒に伝達される。ク
ランプは整合継手に力を加えるようにされている。整合
継手は結合管に力を加えるようにされており、結合管は
弁棒に力を加えるようにされており、かくて、ロッドが
シリンダの方へ動くとき、ロッドの動きが弁棒の動きを
生じさせる。ロッドの動きは、ロッドがシリンダに向か
って動くときだけ、弁棒に伝達される。ロッドを弁棒に
連結している部材の特殊な態様は重要なものではなく、
種々の他の部材態様が利用され得ることは、当業者には
良く理解されよう。弁棒がロッドの上方への動きに反応
して動くことだけが重要である。

【０００７】反対方向においては、案内板の動きが、弁
棒に連結されたＣワッシャーとナットとにより弁棒に伝
達される。ナットは、案内板の動きがＣワッシャーに伝
達されるように、Ｃワッシャーを案内板に接触して保持
する。このＣワッシャーの動きが、弁棒を案内板の動き
に反応して動かす。案内板の動きは、案内板が固定板か
ら遠ざかる方向に動くときにだけ、弁棒に伝達される。
ここでもまた、弁棒を案内板の動きに反応して動かす部
材の特殊な態様は重要なものではなく、種々の他の部材
態様が利用され得ることは、当業者には良く理解されよ
う。弁棒が案内板の下方への動きに反応して動くことだ
けが重要である。かくて、案内板の動きが、ロッドの動
きが弁棒へ伝達される経路から独立した通路に沿って弁
棒に伝達される。本構造は作動器内のバックラッシュを
消滅させている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のこれらの、および他の詳
細、利点、利益は、以下の好適実施例の詳細な説明から
明らかになろう。図面は本発明の好適実施例を説明する
目的のためのものであり、本発明を制限するものではな
いが、図１〜図３は本発明の作動器１０を示す。作動器
１０は油圧シリンダ１４と、固定板２０と、インターフ
ェイス板３０と、固定板２０とインターフェイス板３０
との間に２個の案内棒５０、５２とを有している。案内
棒５０、５２はそれぞれスプリング６０、６２により取
り囲まれている。

【０００９】より詳しくは、図２において、作動器１０
がハウジング１３を形成する２個のカバー１２内に閉鎖
されている。固定板２０に単一の作動油圧シリンダ１４
が取り付けられている。油圧シリンダ１４は、カバー１
２の頂部を形成する固定板２０を貫通しハウジング１３
内に入るロッド１６を有している。ロッド１６はスプリ
ットクランプ（ｓｐｌｉｔｃｌａｍｐ）２２に連結さ
れている。

【００１０】スプリットクランプ２２は整合継手２４に
連結されている。整合継手２４の反対端は結合管（ｕｎ
ｉｏｎ）に連結されている。整合継手２４が、ロッド１
６と弁棒２８との間の不整合を許容している。弁棒２８
は、ハウジング１２の底部を形成する案内板３２を貫通
して突出している。弁棒２８はまた、作動器１０と弁体
８０との間のインターフェイスを形成するインターフェ
イス板３０を貫通して突出している。弁棒２８を結合管
２６に確実に固定することを保証するために、ナット３
４がＣワッシャー３６を介して結合管２６に対し締め付
けられる。好適には、弁棒２８が自身で中心に位置し得
るように、Ｃワッシャー３６と、結合管２６と、案内板
３２との間に、半径方向および軸方向の小さい隙間が設
けられている。

【００１１】案内棒５０、５２は、一端においてインタ
ーフェイス板３０に、他端において固定板２０に取り付
けられている。案内板３２は、案内棒５０、５２をそれ
ぞれ取り巻く案内シリンダ３８、４０を有する。案内シ
リンダ３８は一対の軸受４２を有する。同様に、案内シ
リンダ４０は一対の軸受４４を有する。軸受４２、４４
は案内板３２が案内棒５０、５２に対し動くことを可能
にしている。

【００１２】案内棒５０、５２を、スプリング６０、６
２がそれぞれ取り囲んでいる。スプリング６０は第１端
５８と第２端５９とを有している。スプリング６０の第
１端５８は固定板２０内でワッシャー５４に衝接する。
スプリング６０の第２端５９は案内板３２内でワッシャ
ー５５に衝接する。同様に、スプリング６２は第１端６
３と第２端６４とを有している。第１端６３は固定板２
０内でワッシャー５６に衝接する。第２端６４は案内板
３２内でワッシャー５７に衝接する。従って、案内板３
２が固定板２０の方へ動くと、スプリング６０、６２が
案内板３２と固定板２０との間で圧縮される。スプリン
グ６０、６２はスプリットクランプ２２、整合継手２
４、結合管２６を囲んではいないから、これら部品はア
クセス可能であり、作動器１０から取り外し可能であ
る。固定板２０と案内板３２とはアルミニウムである。
鋼製ワッシャーまたはスプリング座５４、５５、５６、
５７がアルミニウムを鋼製スプリングから保護してい
る。

【００１３】スプリットカラー（ｓｐｌｉｔｃｏｌｌ
ａｒ）７０がシリンダ１４の端部９７から所定の距離を
置いてロッド１６にねじ取り付けされている。ロッド１
６がシリンダ１４の方に引っ張られると、スプリットカ
ラー７０が開放停止材として働き、ロッド１６が所定の
距離を越えて動くことを防止する。スプリットカラー７
０の位置は、ロッド１６の動きを増減し得るように、調
整可能である。

【００１４】弁体８０は業界で良く知られた態様の弁
（図示せず）を収容している。弁座（図示せず）は、ロ
ッド１６が弁閉止点を越えて動くことを阻止している。
弁体８０は周知の態様で弁パッキン８２によりシールさ
れている。弁パッキング押さえフランジ８４は、２片８
６、８８に分割され、ねじ９０により一緒に保持されて
いる。Ｃワッシャー３６とスプリットパッキング押さえ
フランジ８４とは、作動器を弁に取り付けたまま取り外
し可能であり、弁パッキングの迅速な交換を可能にして
いる。

【００１５】位置変換器９２が、シリンダ９４を固定板
２０に取り付け、ロッド９６を案内板３２に取り付けた
状態で設けられている。案内板３２が動くと、ロッド９
６がシリンダ９４内に移動する。位置変換器は、案内板
３２の固定板２０に対する位置を測定して、読み取り部
（図示せず）に信号を発信する。位置変換器は市販され
ている多くの変換器のいずれでもよい。

【００１６】運転においては、油圧流体が流体源（図示
せず）から油圧シリンダ１４に既知の方法で供給され
る。これが、ロッド１６を油圧シリンダ１４の方へ動か
す。ロッド１６が動くと、ロッドがスプリットクランプ
２２に作用する。スプリットクランプ２２が整合継手２
４に作用し、整合継手が結合管２６に作用する。結合管
２６は弁棒２８に作用する。弁棒２８が油圧シリンダ１
４の方へ動くと弁が開放される。このことが起こると、
スプリング６０、６２が固定板２０と案内板３２との間
で圧縮される。

【００１７】油圧圧力が油圧シリンダ１４内で軽減され
ると、スプリング６０、６２が下方への力を案内板３２
に加える。この下向き力がＣワッシャー３６とナット３
４とに伝えられ、弁棒２８を下方に動かし、弁を閉止さ
せる。従って、スプリング６０、６２が、充分な開放力
が存在しない場合常に弁が閉止されていることを保証
し、弁のフェイルセーフ特性を提供する。

【００１８】当業者が認識しているように、開放力と閉
止力とは、２個の全く分離された経路を通り弁棒へ伝達
される。開放力はロッド１６から、スプリットクランプ
２２へ、整合継手２４へ、弁棒２８へと伝達される。閉
止力は、スプリング６０、６２から、案内板３２へ、Ｃ
ワッシャー３６とナット３４とへ、弁棒２８へと伝達さ
れる。開放力および閉止力は互いに独立な経路を通り弁
棒２８に伝達されるから、バックラッシュは存在しな
い。

【００１９】本発明を好適実施例を参照して詳述した
が、本発明はこの精密な実施例に限定されるものではな
いことを認識すべきである。むしろ、本開示が本発明を
実施するための最良の態様を記載していることを考慮す
れば、種々の修正や、変形が、添付の特許請求の範囲に
より決められた本発明の範囲、趣旨から逸脱することな
く、当業者には想起出来よう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作動器の斜視図。

【図２】本発明の作動器の正面断面図。

【図３】ハウジングの一部を切り取った本発明の作動器
の側面図。

【符号の説明】

１０作動器１３ハウジング１４油圧シリンダ１６ロッド２０固定板２２スプリットクランプ２４整合継手２６結合管２８弁棒３０インターフェイス板３２案内板３４ナット３６Ｃワッシャー４０案内シリンダ５０、５２案内棒６０、６２スプリング７０スプリットカラー８０弁体９２位置変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁の弁棒に運動を伝達する作動器にし
て、ハウジングと、該ハウジングに連結された油圧シリンダとロッドと、弁棒と、前記ロッドの動きを前記弁棒へ伝達する手段と、前記ハウジング内の固定板と、前記ハウジング内の案内板と、インターフェイス板と、前記固定板とインターフェイス板との間に置かれ、前記
案内板を固定板に向かって、また、固定板から遠ざかる
ように案内する第１、第２案内棒と、前記第１案内棒を囲み、第１端と第２端とを有する第１
スプリングにして、前記第１スプリングの第１端が前記
固定板と接触し、前記第１スプリングの第２端が前記案
内板と接触し、前記案内板を前記固定板から遠ざかるよ
うにバイアスしている第１スプリングと、前記第２案内棒を囲み、第１端と第２端とを有する第２
スプリングにして、前記第２スプリングの第１端が前記
固定板と接触し、前記第２スプリングの第２端が前記案
内板と接触し、前記案内板を前記固定板から遠ざかるよ
うにバイアスしており、前記第１スプリングとは異なっ
た軸上にある第２スプリングと、前記案内板の動きを前記弁棒に伝達する手段と、を有することを特徴とする作動器。
【請求項２】請求項１に記載の作動器において、前記
ロッドの動きを弁棒に伝達する手段と、前記案内板の動
きを弁棒に伝達する手段とが、独立の経路を有している
ことを特徴とする作動器。
【請求項３】請求項２に記載の作動器において、前記
ロッドの動きを弁棒に伝達する手段が、ロッドが前記シ
リンダの方へ動くときにだけ動きを伝達することを特徴
とする作動器。
【請求項４】請求項２に記載の作動器において、前記
案内板の動きを伝達する手段が、案内板が前記固定板か
ら遠ざかる方向に動くときだけ動きを伝達することを特
徴とする作動器。
【請求項５】請求項１に記載の作動器において、前記
ロッドの運動を弁棒に伝達する手段が、クランプと、整
合継手と、結合管とを有し、前記ロッドがクランプに力
を加え、前記クランプが整合継手に力を加え、前記クラ
ンプが整合継手に力を加え、前記整合継手が前記結合管
に力を加え、前記結合管が前記弁棒に力を加え、かく
て、ロッドの動きが弁棒を動かしていることを特徴とす
る作動器。
【請求項６】請求項１に記載の作動器において、前記
案内板の動きを弁棒に伝達する手段が、弁棒に連結され
たＣワッシャーとナットとを有し、ナットがＣワッシャ
ーを案内板に接触するように保持し、かくて、案内板の
動きがＣワッシャーに伝達され、Ｃワッシャーが弁棒を
案内板の動きに応じて動かすようなっていることを特徴
とする作動器。
【請求項７】請求項１に記載の作動器において、作動
器がさらに、前記固定板と案内板との間に取り付けられ
た変換器を有し、前記案内板の位置に関する情報を伝え
るようになっていることを特徴とする作動器。
【請求項８】弁の弁棒に運動を伝達する作動器にし
て、ハウジングと、該ハウジングに連結された油圧シリンダとロッドと、弁棒と、前記ロッドの動きをを前記弁棒へ伝達する手段と、前記ハウジング内の固定板と、前記ハウジング内の案内板と、インターフェイス板と、前記固定板とインターフェイス板との間に置かれ、前記
案内板を前記固定板に向かって、また、前記固定板から
遠ざかるように案内する案内棒と、前記案内棒を囲み、第１端と第２端とを有するスプリン
グにして、前記スプリングの第１端が前記固定板と接触
し、前記スプリングの第２端が前記案内板と接触し、前
記案内板を前記固定板から遠ざかるようにバイアスして
いるスプリングと、前記案内板の動きを前記弁棒に伝達する手段と、を有し、前記ロッドの動きを弁棒に伝達する手段と、前記案内板
の動きを弁棒に伝達する手段とが、互いに独立の経路を
有していることを特徴とする作動器。
【請求項９】請求項８に記載の作動器において、前記
ロッドの動きを弁棒に伝達する手段が、ロッドがシリン
ダに向かって動くときにだけ動きを伝達することを特徴
とする作動器。
【請求項１０】請求項８に記載の作動器において、前
記案内板の動きを伝達する手段が、案内板が固定板から
遠ざかる方向に動くときにだけ動きを伝達することを特
徴とする作動器。
【請求項１１】請求項８に記載の作動器において、前
記ロッドの動きを弁棒に伝達する手段が、クランプと、
整合継手と、結合管とを有し、前記ロッドがクランプに
力を加え、前記クランプが整合継手に力を加え、前記整
合継手が前記結合管に力を加え、前記結合管が前記弁棒
に力を加え、かくて、前記ロッドの動きが弁棒を動かし
ていることを特徴とする作動器。
【請求項１２】請求項８に記載の作動器において、前
記案内板の動きを弁棒に伝達する手段が、弁棒に連結さ
れたＣワッシャーとナットとを有し、該ナットがＣワッ
シャーを案内板に接触するように保持し、かくて、案内
板の動きがＣワッシャーに伝達され、該Ｃワッシャーが
弁棒を前記案内板の動きに応じて動かすようになってい
ることを特徴とする作動器。