JPS58113681A - 回転弁の駆動装置 - Google Patents
回転弁の駆動装置Info
- Publication number
- JPS58113681A JPS58113681A JP21038881A JP21038881A JPS58113681A JP S58113681 A JPS58113681 A JP S58113681A JP 21038881 A JP21038881 A JP 21038881A JP 21038881 A JP21038881 A JP 21038881A JP S58113681 A JPS58113681 A JP S58113681A
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- JP
- Japan
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- torque
- valve
- arm
- cylinder
- piston
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
- F16K31/16—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member
- F16K31/163—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a piston
- F16K31/1635—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a piston for rotating valves
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ちょう形弁等の回転弁の駆動装置に関する
ものである。
ものである。
ちょう形弁などの回転弁を開閉駆動する手段としでは、
内部に流体圧によって往復するピストンを配したシリン
ダを弁体に取着するとともに、弁板など弁内の回転部材
に固定した弁軸端を弁外に突出させて、これを前記往復
動ピストントラックとビニオン、スコッチヨー２等適宜
の機構を介して作動的に連結し、流体圧によるピストン
の直線運動を前記スコッチョーク等を介して弁軸の回動
に変換するように構成したものが従来からひろく用いら
れている。
内部に流体圧によって往復するピストンを配したシリン
ダを弁体に取着するとともに、弁板など弁内の回転部材
に固定した弁軸端を弁外に突出させて、これを前記往復
動ピストントラックとビニオン、スコッチヨー２等適宜
の機構を介して作動的に連結し、流体圧によるピストン
の直線運動を前記スコッチョーク等を介して弁軸の回動
に変換するように構成したものが従来からひろく用いら
れている。
ところが回転弁を開閉するに要するトルクは、弁全閉位
置から、通常９０°回動した全開位置まで回動する間一
様ではなく、変化があることはよく知られているところ
である。第１図はちょう形弁板について、上記トルクの
変化を略示したものであって、同図に破線Ｔで示すよう
に、弁板が全閉位置から開きはじめるときに最大の駆動
トルクを必要とし、その後必要トルクは急速に減少する
。なお開放中間位置Ｔｌにおいて、流体の特性によって
は弁板に、航空機の翼における揚力に類する力が作用し
て閉方向に回動傾向を生じて所要トルクが増大すること
もあるが、全体としては弁開度が大となるに従って急速
に所要トルクは減少する。
置から、通常９０°回動した全開位置まで回動する間一
様ではなく、変化があることはよく知られているところ
である。第１図はちょう形弁板について、上記トルクの
変化を略示したものであって、同図に破線Ｔで示すよう
に、弁板が全閉位置から開きはじめるときに最大の駆動
トルクを必要とし、その後必要トルクは急速に減少する
。なお開放中間位置Ｔｌにおいて、流体の特性によって
は弁板に、航空機の翼における揚力に類する力が作用し
て閉方向に回動傾向を生じて所要トルクが増大すること
もあるが、全体としては弁開度が大となるに従って急速
に所要トルクは減少する。
一方前述のような公知の駆動装置にあっては、ラックと
ビニオンによるものは第１図実線Ｒのように、またスコ
ッチョークを用いたものは同図に実線Ｓで示すような形
状で変化してゆくために、いづれにしても弁側か必要と
する最大トルクと少なくとも同等以上のトルクを開放開
始時において具備する必要があることは勿論で、以後実
質的に弁板回動に要するトルクとは無関係に変化してゆ
くので無駄なトルクを発生していることになる。第１図
から一見明らかなように、ラックとビニオン方式をとる
場合には同図に破線・・ッチングで示しだ部分が、また
スコッチョークを用いたものにあっては実線ハツチング
で示した部分はいづれも不用なトルクとなっている。
ビニオンによるものは第１図実線Ｒのように、またスコ
ッチョークを用いたものは同図に実線Ｓで示すような形
状で変化してゆくために、いづれにしても弁側か必要と
する最大トルクと少なくとも同等以上のトルクを開放開
始時において具備する必要があることは勿論で、以後実
質的に弁板回動に要するトルクとは無関係に変化してゆ
くので無駄なトルクを発生していることになる。第１図
から一見明らかなように、ラックとビニオン方式をとる
場合には同図に破線・・ッチングで示しだ部分が、また
スコッチョークを用いたものにあっては実線ハツチング
で示した部分はいづれも不用なトルクとなっている。
さらに弁側に実際必要なトルクに前記のような山状部分
子＋が存在する場合には、とくにトルク変化が中凹状と
なるスコッチョーク方式の駆動手段にあってはさらに大
きなトルク損失が生ずることになることは容易に理解で
きるものと考える（開放開始時とともに、Ｔ＋点におい
ても曲線Ｓがトルク曲線Ｔを超える要があるから）。
子＋が存在する場合には、とくにトルク変化が中凹状と
なるスコッチョーク方式の駆動手段にあってはさらに大
きなトルク損失が生ずることになることは容易に理解で
きるものと考える（開放開始時とともに、Ｔ＋点におい
ても曲線Ｓがトルク曲線Ｔを超える要があるから）。
この発明は上記のような公知の回転弁駆動装置の欠点に
かんがみてなされたものであって、弁軸と駆動シリンダ
のピストンとを、該弁軸にもうけた回動アームとピスト
ン側に形成したスリットによって作動的に連結し、これ
によってピストンの運動によって弁軸に生ずるトルクを
可及的に、現実に弁板等を回動するに要するトルク曲線
に合致させるようにし、構成がきわめて簡単で部品点数
も少なく、製作も容易で安価に提供し得る回転弁駆動装
置を得ることを目的とするものである。
かんがみてなされたものであって、弁軸と駆動シリンダ
のピストンとを、該弁軸にもうけた回動アームとピスト
ン側に形成したスリットによって作動的に連結し、これ
によってピストンの運動によって弁軸に生ずるトルクを
可及的に、現実に弁板等を回動するに要するトルク曲線
に合致させるようにし、構成がきわめて簡単で部品点数
も少なく、製作も容易で安価に提供し得る回転弁駆動装
置を得ることを目的とするものである。
以下添付の図面によって本発明の実施例について説明す
る。
る。
第２図は、本発明による回転弁駆動装置たる流体シリン
ダの要部の断面図であって、図示しない弁から弁外へ突
出しだ弁軸４の端部は流体シリンダ機構１０の内部空間
に達しており、その端部にはシリンダ内に位置するアー
ム５が取着しである。シリンダ内には２個のピストン部
材３１．３２がシリンダ内を摺動自在に配設してあり、
これら両ピストン部材はその間の板状部材３３によって
一体的に結合されている。しだがってシリンダ１の側壁
２にもうけたポート２１から圧力流体を供給することに
よって、ピストン部材３１．３２および板状部材３３は
一体となって図示左方に変位するものとする。
ダの要部の断面図であって、図示しない弁から弁外へ突
出しだ弁軸４の端部は流体シリンダ機構１０の内部空間
に達しており、その端部にはシリンダ内に位置するアー
ム５が取着しである。シリンダ内には２個のピストン部
材３１．３２がシリンダ内を摺動自在に配設してあり、
これら両ピストン部材はその間の板状部材３３によって
一体的に結合されている。しだがってシリンダ１の側壁
２にもうけたポート２１から圧力流体を供給することに
よって、ピストン部材３１．３２および板状部材３３は
一体となって図示左方に変位するものとする。
前記板状部材３３にはシリンダ１の軸線方向と所定の角
度をなして（図示の実施例では直角）長孔３４が形成し
てあり、この長孔３４には、前記弁軸４に取着したアー
ム５の自由端にもうけたビン５１が摺動自在に嵌合して
いる。
度をなして（図示の実施例では直角）長孔３４が形成し
てあり、この長孔３４には、前記弁軸４に取着したアー
ム５の自由端にもうけたビン５１が摺動自在に嵌合して
いる。
このように構成しであるから、アーム５がたとえば第２
図々示の位置にあるときに、シリンダのボート２１から
流体圧をシリンダ内の、ピストン部材３１の、図示左方
のスペースに印加すれば、アーム５の自由端には該流体
圧によってシリンダ軸線方向にＰなる力が加わることに
なり、従って弁軸４にはＬＰＣＯ８Ｏ（Ｌはアーム５の
実効長）なるトルクが加わることになって、このトルク
によって弁内の回転部材を（開または閉）方向に回動さ
せる。
図々示の位置にあるときに、シリンダのボート２１から
流体圧をシリンダ内の、ピストン部材３１の、図示左方
のスペースに印加すれば、アーム５の自由端には該流体
圧によってシリンダ軸線方向にＰなる力が加わることに
なり、従って弁軸４にはＬＰＣＯ８Ｏ（Ｌはアーム５の
実効長）なるトルクが加わることになって、このトルク
によって弁内の回転部材を（開または閉）方向に回動さ
せる。
ピストン部材３１ 、３−２および板状部材３３の、図
べ左方への変位に従って、ピン５１は長孔３４内を摺動
しつつ弁軸４を回動させることになるが、この間弁軸４
のトルクを決定する要素たるアーム５の実効長は不変で
あるから、第２図々示の位置からアーム５がシリンダ軸
線に垂直な直線Ｃに達するまではトルクは次第に増加し
、該直線Ｃをこえると次第に減少してゆくことは明らか
である。
べ左方への変位に従って、ピン５１は長孔３４内を摺動
しつつ弁軸４を回動させることになるが、この間弁軸４
のトルクを決定する要素たるアーム５の実効長は不変で
あるから、第２図々示の位置からアーム５がシリンダ軸
線に垂直な直線Ｃに達するまではトルクは次第に増加し
、該直線Ｃをこえると次第に減少してゆくことは明らか
である。
全体として第２図々示の構成の場合、弁軸に加わるトル
クは、アーム５が直線Ｃに合致するときに最大で、これ
に平行なときに最小（ゼロ）となる余弦曲線に従って変
化することがわかる。
クは、アーム５が直線Ｃに合致するときに最大で、これ
に平行なときに最小（ゼロ）となる余弦曲線に従って変
化することがわかる。
前記のようにちょう形弁の弁板の場合、全閉位置から全
開位置まで９０°回動するさいの所要１トルクは第２図
および第３図に示すように、全体として全閉位置で高く
全開方向にゆくに従って低くなっているから、これと前
述の弁軸４のトルク曲線の４周期部分を合致させること
によってトルク損失の少ない駆動装置を得ることができ
る。
開位置まで９０°回動するさいの所要１トルクは第２図
および第３図に示すように、全体として全閉位置で高く
全開方向にゆくに従って低くなっているから、これと前
述の弁軸４のトルク曲線の４周期部分を合致させること
によってトルク損失の少ない駆動装置を得ることができ
る。
第３図はこれをグラフで示しだものであって、破線で示
す曲線Ｔは第１図のそれと同じ弁軸回動トルクであって
、曲線Ｖは第２図々示の駆動機構によって弁軸に生ずる
トルク変化を示すものである。図から明らかなように、
弁軸の所要トルクと、実際に駆動シリンダ側から与えら
れるトルクの変化がよく合致していることが判る。
す曲線Ｔは第１図のそれと同じ弁軸回動トルクであって
、曲線Ｖは第２図々示の駆動機構によって弁軸に生ずる
トルク変化を示すものである。図から明らかなように、
弁軸の所要トルクと、実際に駆動シリンダ側から与えら
れるトルクの変化がよく合致していることが判る。
第２図々示の駆動装置を用いる場合、余弦の値は９０°
、１８０°においてゼロとなるから、弁板等回転部材か
全閉あるいは全開位置において、全開ないしは全閉方向
に回動を開始する場合ピストン側からアームへ加わる力
によって、アーム従って弁軸にトルクが発生しないよう
なことがないようにしなければならないことは自明であ
る。このだめにアーム５とピスト／と協働運動の開始時
期を、余弦曲線Ｖのピーク値ｖｐの位置よりも若干角度
９だけ手前位置から弁軸にトルクを与えるふうにし、弁
鉢回転部材が９００回転した位置においてもアーム５０
９０°回動した個所においては反対方向への回動時のト
ルクがゼロにならないように構成するのがよい。
、１８０°においてゼロとなるから、弁板等回転部材か
全閉あるいは全開位置において、全開ないしは全閉方向
に回動を開始する場合ピストン側からアームへ加わる力
によって、アーム従って弁軸にトルクが発生しないよう
なことがないようにしなければならないことは自明であ
る。このだめにアーム５とピスト／と協働運動の開始時
期を、余弦曲線Ｖのピーク値ｖｐの位置よりも若干角度
９だけ手前位置から弁軸にトルクを与えるふうにし、弁
鉢回転部材が９００回転した位置においてもアーム５０
９０°回動した個所においては反対方向への回動時のト
ルクがゼロにならないように構成するのがよい。
このことを第４図を参照して説明すると、第４図は弁軸
４を中心とする円でその半径がアーム５の長さを示すも
のとすると、余弦曲線の形状からいって、アーム５が同
図４−ＶＰの位置から反時計方向に９０°回動するよう
に構成して、これに弁軸の回動を追随させればよいわけ
であるが、９０°回動した個所で、反対方向（時計方向
）に回動させるときにトルクを生じない不都合がある。
４を中心とする円でその半径がアーム５の長さを示すも
のとすると、余弦曲線の形状からいって、アーム５が同
図４−ＶＰの位置から反時計方向に９０°回動するよう
に構成して、これに弁軸の回動を追随させればよいわけ
であるが、９０°回動した個所で、反対方向（時計方向
）に回動させるときにトルクを生じない不都合がある。
このために、弁板等弁側の回転部材が全閉位置にあると
きに、アーム５がこれより角度ψだけ手前の、半径４−
［［の位置にあるようにしておき、この位置から９０°
回動して半径４−Ｆ／の位置まで回動させれば、その間
の発生トルクは第３図の余弦曲線Ｖのごとくなり、弁が
全開したときにも、トルクオが存在するだめに、反対方
向にも自由に復帰できることになり、全体として駆動シ
リンダ側から与えられるトルクを所望のトルク特性Ｔに
近似させたまま自由に弁の開閉が可能となる。
きに、アーム５がこれより角度ψだけ手前の、半径４−
［［の位置にあるようにしておき、この位置から９０°
回動して半径４−Ｆ／の位置まで回動させれば、その間
の発生トルクは第３図の余弦曲線Ｖのごとくなり、弁が
全開したときにも、トルクオが存在するだめに、反対方
向にも自由に復帰できることになり、全体として駆動シ
リンダ側から与えられるトルクを所望のトルク特性Ｔに
近似させたまま自由に弁の開閉が可能となる。
また、いっばんに前述のスコッチョークを使用するよう
な駆動手段は、第２図及び第４図において、図示上下方
向にのびる直線Ｃの、両側に４５’づつとった範囲内で
ヨークが回動するように構成されているのが普通である
が、この場合アームが９０°回動するさいに要するピス
トンのストロークは第４図Ｌｌ となる。ところが本発
明のように、同図符号■位置から■位置までアームを９
０°回動させるようにするとそのピストンのストローク
はＬ２となり、この場合Ｌ＋＞Ｌ２となることが容易に
算出でき、シリンダ長を短かく形成し得る効果がある。
な駆動手段は、第２図及び第４図において、図示上下方
向にのびる直線Ｃの、両側に４５’づつとった範囲内で
ヨークが回動するように構成されているのが普通である
が、この場合アームが９０°回動するさいに要するピス
トンのストロークは第４図Ｌｌ となる。ところが本発
明のように、同図符号■位置から■位置までアームを９
０°回動させるようにするとそのピストンのストローク
はＬ２となり、この場合Ｌ＋＞Ｌ２となることが容易に
算出でき、シリンダ長を短かく形成し得る効果がある。
前述のように弁軸に対するトルクは、第４図から明らか
な如くピーク値ｖＰよりも小さいから、最大トルクが弁
開放開始時にある特性曲線Ｔと合致しないが、これを改
善するだめには、ピストン側の板状部材３３の長孔３４
の、弁開放開始側端近傍に相当する部分を、第５図々示
のように適宜の角度αだけ傾けておくとよい。
な如くピーク値ｖＰよりも小さいから、最大トルクが弁
開放開始時にある特性曲線Ｔと合致しないが、これを改
善するだめには、ピストン側の板状部材３３の長孔３４
の、弁開放開始側端近傍に相当する部分を、第５図々示
のように適宜の角度αだけ傾けておくとよい。
このように構成することによって、弁軸４にかかる初期
トルクに関係する角度θ（第２図）をαだけ大きくシ、
初期トルクをＰωＳ（θ＋α）とすることによって、第
３図の余弦曲線Ｖをトルク特性曲線Ｔにより合致させる
ことが可能となる。なお前述のデの値は弁、被制御流体
の使用条件、特性によって異なるが、実験によれば１ｏ
。
トルクに関係する角度θ（第２図）をαだけ大きくシ、
初期トルクをＰωＳ（θ＋α）とすることによって、第
３図の余弦曲線Ｖをトルク特性曲線Ｔにより合致させる
ことが可能となる。なお前述のデの値は弁、被制御流体
の使用条件、特性によって異なるが、実験によれば１ｏ
。
〜１５°の範囲とするのが好適である。
以上説明したように、本発明による回転弁駆動装置は、
その構成が簡単で組立て調整も容易で安価であるにがが
ゎらず、ピストンの直線運動を弁軸の回転運動に変換す
る′アームの始動、停止位置を適当に調整することによ
って、トルりがゼロとなる点を必然的に具有する余弦曲
線の、トルクゼロ点をさけて余弦曲線をきわめて所望ト
ルク特性に合致させることによって前記のような公知駆
動装置のトルク損失を廃し、これによって駆動装置の小
型化をはかることを得せしめたすぐれた発明である。
その構成が簡単で組立て調整も容易で安価であるにがが
ゎらず、ピストンの直線運動を弁軸の回転運動に変換す
る′アームの始動、停止位置を適当に調整することによ
って、トルりがゼロとなる点を必然的に具有する余弦曲
線の、トルクゼロ点をさけて余弦曲線をきわめて所望ト
ルク特性に合致させることによって前記のような公知駆
動装置のトルク損失を廃し、これによって駆動装置の小
型化をはかることを得せしめたすぐれた発明である。
第１図は、ちょう形弁開閉時に要するトルク特性および
駆動機構のトルク特性を示すグラフ、第２図は本発明に
よる駆動シリンダの構成を示す要部の断面図、第３図は
本発明によるシリンダのトルク特性とちょう形弁の開閉
トルク特性とを対比したグラフ、第４図は、公知のシリ
ンダおよび本発明のシリンダのビストンストローク関係
を示す図、第５図は本発明のシリンダの他の実施態様を
示す要部側面図である。 図中、符号１・・・シリンダ、２・・・シリンダ側壁、
３１．３２・・・ピストン部材、３３・・・板状部材、
３４・・・長孔、４・・・弁軸、５・・・アーム、５１
・・・ビン。 特許出願人 株式会社巴技術研究所
駆動機構のトルク特性を示すグラフ、第２図は本発明に
よる駆動シリンダの構成を示す要部の断面図、第３図は
本発明によるシリンダのトルク特性とちょう形弁の開閉
トルク特性とを対比したグラフ、第４図は、公知のシリ
ンダおよび本発明のシリンダのビストンストローク関係
を示す図、第５図は本発明のシリンダの他の実施態様を
示す要部側面図である。 図中、符号１・・・シリンダ、２・・・シリンダ側壁、
３１．３２・・・ピストン部材、３３・・・板状部材、
３４・・・長孔、４・・・弁軸、５・・・アーム、５１
・・・ビン。 特許出願人 株式会社巴技術研究所
Claims (1)
- 弁内で回動開閉する回動部材に取着してありかつ弁外に
突出した弁軸にアームの一端を固定し、該アーム他端を
、これら弁軸、アーム等を収納し、内部に往復動ピスト
ンを配したシリンダ内に位置せしめるとともに、該ピス
トンに一体に取着した板状部材にあって該ピストンの摺
動方向と所定の角度をなして形成した長孔に前記アーム
他端を摺動自在に係合させ、弁内の回転部材がその全閉
位置から開放方向に回動を開始する位置において、前記
アームが、弁軸回動トルク最大となる位置よりも手前が
ら回動を開始するようにした回転弁の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21038881A JPS58113681A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 回転弁の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21038881A JPS58113681A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 回転弁の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58113681A true JPS58113681A (ja) | 1983-07-06 |
| JPS627437B2 JPS627437B2 (ja) | 1987-02-17 |
Family
ID=16588503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21038881A Granted JPS58113681A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 回転弁の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58113681A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2581731A1 (fr) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Sauze Bernard | Dispositif permettant de regler ou de faire varier l'angle de rotation d'un arbre de commande de robinet ou de vanne |
| EP0383369A2 (fr) * | 1985-05-10 | 1990-08-22 | Dresser Industries, Inc. | Combinaison d'une vanne à arbre rotatif et un organe de commande étant reliés entre eux par un dispositif à leviers |
| EP3048350A1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-07-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Butterfly valve with modified scotch yoke connection |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP21038881A patent/JPS58113681A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2581731A1 (fr) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Sauze Bernard | Dispositif permettant de regler ou de faire varier l'angle de rotation d'un arbre de commande de robinet ou de vanne |
| EP0383369A2 (fr) * | 1985-05-10 | 1990-08-22 | Dresser Industries, Inc. | Combinaison d'une vanne à arbre rotatif et un organe de commande étant reliés entre eux par un dispositif à leviers |
| EP3048350A1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-07-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Butterfly valve with modified scotch yoke connection |
| US10088056B2 (en) | 2015-01-26 | 2018-10-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Butterfly valve with modified scotch yoke connection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS627437B2 (ja) | 1987-02-17 |
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