JPS5934010A - サ−ボピストンの故障時固定動作を行なわせる装置及び方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 電気制御装置と異なる種類の４幾４戒［１り又は流やド
圧式作動装置の間のインターフェイスにサーＨζ弁を使
うことが知られている。例えば、ガスタービン機関の燃
料制御装置ｆＱでは、サーｙｌ？弁７５；電シ（缶１４
　（ｉ１１１信号に応答して、サーＨζピストンの！」
ＩＩきをｆＩ＋ｌＩ　ＩＩすることがある。

成る形式の制御装置δでは、サーボピストンの動きを制
御する為に、故障時１１す１定のツーーボ弁をイ史うの
が望せしい。この明細１で云う故障時固定のサーボ弁と
云う言葉は電気制御信号の５７肖滅した力）、或いは制
御信号の最大定格値を越えた場合、（幾誠的な出力を持
たないサーｙ１ζ弁、Ｇｌ’ｌち、こういう状況が発生
した時に、サーＨζピストンの位置乃５１古１定嘔れる
サーボ弁を云う。制御信号７５よン肖滅した時Ｖこ故障
時固定になるサーボ弁の１５リカ；、米国特許第４、２
７６．８０９号に記載されてＩ／）る。この米国時Ｍ！
ｔに記載される故障時固定のブー４ζ弁はンヤ、トル・
ピストンを利用しており、制御信号が予定の値より下が
った時、このピストンがサーｄζピストン室に対する０
１１体の流れを閉塞する。然し、このサーボ弁は、予定
の値を越えない制御信号に対してのみ、故障時固定であ
る。

発明の目的 この発明の主な目的は新規で改良８れた故障時固定のサ
ーボ弁を提供することである。

この発明の別の目的は、比較的安いコストで製造するこ
との出来る簡単で信頼性のある故障時固定のサーボ弁を
提供することである。

この発明の別の目的は、従来利用し得るこの釉のサーボ
弁よりも、流体中の汚染物の８レクオを受けにくい、新
規で改良された故障時固定の″Ｖ−−−？弁を提供する
ことである。

この発明の別の目的は、制御信号が予定の値を越えた時
、サーボピストンの位置を固定する為に流体の正帰還を
用いた、ヤ１規で改良でれた故１乏４時固定のサーボ弁
を提供することである。

この発明のその他の目的、並ひに特敵及び利点は、以下
図面について評しく説明するｔｉｒから、明らかになろ
う。

発明の概要 この発明の１形式では、故障時固定のサーボピストンが
、１次流体ジェットを発生する手段と、６Ｊ変制御信号
に応答して最大回復（Ｉ”ｌ置からの１次ジェットの角
度位置を変える手段とを有する。第１及び第２の流体通
路が夫々第１及び第２の入力オリフィスを持っている。

給１のｂ；［体通路は、少なくとも部分的に制御信号に
よって決定された可変の圧力でサーボピストンに流体を
供給する様になっている。第１の入力オリフィスけ、１
次ジェットが最大回復位置にある時、第１の流体通路が
受取る１次ジェットの流体廿を実質的に最大にする様に
位置ぎめされている。ε１３２のオリフィスは、制御信
月が予定の値に達した時５１次ジェットの流体の予定の
一部分を受取る様に位５ｉぎめてれている。第２の流体
通路は１次ジェットの近辺で終端していて、１次ジェッ
トＶＣ対して２次流体シェアドを差し向けて、第２のｂ
ｉｃ体通路にｖｉＣ体の正帰還を発生する。史Ｖこ、第
５の入力オリフィスを介して当該第６の６Ｔｔ、体通路
に入る流体を吐出す、−）第５のｖｉ［：体通路をサー
ボ弁の一部分とすることが出来る。第３の入力オリフィ
スζま、１次ジェットが第１の角度位置に対して最大回
復位置の反対話（Ｌにるる時、第６の０１５体通路が受
取る１次ジェットの流体′１ｌｌｉを実質的に最大にす
る（・Ｒに位置きめされる。

発明の肝油１な記載 第１図には、好盪しい実施例の故障時固定のサーボ弁が
示されておシ、このサーボ弁がハウジング１８を含む。

サーボ弁は角度方向に可動のジェット管１２を持ち、こ
の曾のノズル１４Ｆｉ、ハウジング１８内の１次￥１６
に１次流体シェ、ト１５を送出すことが出来る。ジェｙ
　）　管１２が、第１図に示してない高圧流体源から圧
力Ｐ８　　の流体を受取る。ジェット管１２の角度は、
端子７及び９に印加式れる選択的に可変の制御信号に応
答する普通のトルク・モータ１３又はその他の手段によ
シ、第１図に示す最大回復位置から変えることが出来る
。

第１図Ｖこ示す様Ｖｃ、普通受器と呼ばれる６つの入力
オリフィスがあり５ジエ、ト管１２はこれらの受器に対
して加圧流体を差し向けること力５出来、各々の受器が
別々の流体通路に流体を受入れる。第１の流体通路が受
取管２２、シャ、トル・ピストン３４を含み、サーボピ
ストンの中孔６６で終端する。受取管２２が第１の入力
オリフィス又は受器２０を介して流体を受取る。この発
明の好ましい実施例では、受益２０の直径はノズル１４
の比較的小さい内径の約１．２倍である。

第２の受器２４又は入力オリフィスが第２の流体通路に
流体を受入れる。菓２の流体通路は帰還受取管２６及び
ノズル１４の近辺に配置された出力オリフィス又はノズ
ル２８を含む。第２の流体通路は２次ジエ、ト２９を発
生する様になっており、この２次ジエ、、トが１次ジエ
、、　ト１５に差し向けられることが判る。第６０入カ
オリフイス又は受器３０が第５の流体通路に流体を受入
れる様になっている。檀３の流体通路は、図面に示して
ない流体溜めと連通する吐出０ｄ３２γ含んでいる。溜
めの圧力Ｐｒは供給圧力Ｐｓに較べて比較的低い。

ンヤットル・ピストン５４がノｈウジング１８内の室の
中で可動に配置ちれている。／ヤットル・ピストンが第
１及び第２のピストンへ、ド３８゜４２を夫々持ち、こ
の各々がピストン棒４０の両端に固定逼れている。ピス
トンへ、ド３８，４２が夫々ピストンωｉ４４，４６を
夫々有する０、ピストン面４４０而槓Ａ２　　はピスト
ン面４６０而債Ａ１より大きくなる様に選ばれている。

この発明の１実施例では、これらの面積はＡ２／　Ａｔ
　　”’　６になる様に選ばれている。

ピストンヘッド５８が中孔３６の中で往イリ必する様に
なっている。このピストンへ、ドがｒ＋＋Ｙ４７を持ち
、その中に１つ又は更に多くのＱ　ＩＪソング８が保持
されている。これらのＯリングは、ピストンへ、ド５８
がその中で動ける様に配ｔ１１された中孔６６の壁と密
封接触する。同嵌に、ピストンへ、ド４２が中孔５８に
可動に配置されていて、１つ又は更に多くのＱ　ＩＪソ
ング０により、この中孔の壁と密封係合する。０リング
５０がピストンへラド４２の溝５１に保持されている。

中孔３６が、受Ｉａ！管２２と連通する入力ボート５２
と共に５出力ボート５４を有する。シャ５７トル・ピス
トン３４が、そＪｌが配Ｗされている室Ｌ０（的に可変
容積を持つ６つの空間に分割する。

この内の第１の空間は、第１図でピストン面４４の左側
にあるものであって、受取管２２及び出力ボート５４の
間と連通］２、従って第１の流体通路の一部分を形成す
る。ピストンへ、ド３８，４２の間に配性された第２の
空間が、流体逃し口６０を介して圧力Ｐｒの低圧の６Ｍ
体溜めと連通ずる。

ｈ７１図のピストン面４乙の右側にある第３の空間が、
供給通路６４を介して、圧力Ｐ、を持つ高圧流体源と連
通ずる。

ハウジング１８が通路８０を介してボート５４と連通ず
る別の中孔６６を持っている。即ち、通路８０が第１の
流体通路を中孔６６まで伸び、この中孔の中にサーボピ
ストン６８が可動に配置されている。サーボピストン６
８は図に示してない俵株的な燃料６を駈ヲ「又はその他
の作動装置ｔＭにピストン棒７０を介して結合すること
が出来る。夫々サーボピストン・へ、ドロ９及びハウジ
ング１８に設けられたｆｉ４７’１．７１に収まる０リ
ング７２．７４により、サーボピストン６８が中孔６６
の壁と密封係合する。高圧流体源と連通ずる供給通路７
６を介して、圧力Ｐ８の高圧流体が中孔６６に供給され
る。

第１図に示すと共に第４図に詳しく示す状！愚では、ジ
ェット管１２け最大回復位１１″う゛にある。この発明
の好ましい実ｂｉ！１例では、この位１〃け、１１φ大
定格制御信号の８Ω係より若干小σい信けがトルク・モ
ータ５５　Ｖｃ印加された場合ＶＣ対応する。最大回復
位置では、第１０受器２０に入る１次ジェット１５の流
体掛は実質的Ｖ′ｃ最太である。この最大流量の流体か
ら生ずる圧力を回復圧力Ｐｘと呼び、第１図にもこの符
号が示しである１１回復圧力Ｐｘ　　がンヤ、トル・ピ
ストン面４４ｃｃ作用する。

ピストン面の相対的な面積がＡ２＝６Ａ、　　でろる場
合、ンヤ、トル・ピストン３４は、ＰＸ〉’／６　Ｐ８
であれＶｌ、その右ｆｆｌ！ｌのスト、パに押付けられ
る。

この為、ピストン１ｒｒｉ　４　ｂに必をな平田力はＡ
、　Ｐ８である。回復圧力が、ＰＸがＰＢ／６より小き
くなる様なンペル捷で低下すると、シャ、トル・ピスト
ン３４は左側のスト、パまで移動し、出力ボート５４を
閉鎖する。軟らかい坐７ｕ封じ７８がボート５４と密封
接融する様〔こなっている。封じ７８が存在することに
より、ｖｉｔ　（４中に汚染物が存在しても、成る程度
の許容範囲が１υられる。圧力ＰＸが供給圧力ＰＢ　Ｏ
Ｌａより大きい時にだけ、サーボピストン６８の位置は
ＰＸの関数になる。このレベルより低いＰｘ　の全ての
値（て対し、ピストン６４がボート５４を閉鎖し、こう
して第１の流体通路を閉塞する。

一般的に回復圧力ＰＭは、所定の限界内で、トルク・モ
ータ１５１′こ印加てれた最大定格１ｉｉｌＪ御信号の
百分率の関数である。制御信号が予定の値（こ＼で考え
ているＩＰ！ｌ　ｆ　ｌｉ、最大定格制側！信号の８０
係）に達すると、ジェット管１２が、第５図Ｆこ示す様
に右へ旋回する。最大回付位ｉ＋ｆｆｉ　Ｋ対する予定
の角度位置で、この動作によって、第５図に矢印で概略
的に示した１次ジェット１５が少なくとも部分的にけ入
力オリフィス２４、従っテ管２６ＦＣ入る２、第２の流
体通路に流体がｔ扉れることにより、出力オリフィス２
８に２次ジェット２９が発生される。２次ジエ、、トが
１次ジェット１５に差し向けられ、１次ジェットを入力
オリフィス２４に向ってそらせる。この為、正帰還作用
が生じ、これによって１次ジェットの一層多くの流体力
入力オリフィス２４に入る。正帰還作用の強める影響に
より、最終的に１次ジェット１５け、最大回復位置に対
して椋限の角度位１′、−ｆ、即ち、第１の角度位置に
係止される２□この係止作用が起る時、ｔｌ）１の流体
通路を通る流体の流れは急速に弱まり、従って、回復圧
力ＰＸが低下する。式６ＡＩＰＸによって決定された力
が、ンヤットル・ピストンに加えられた左向きの力（Ａ
ＩＰＢ　）　　より不妊くなると５　ンヤ、トル・ピス
トンが第１ν１で左へ移動し、ボート５４を閉鎖するこ
とによって通路８０を閉塞する１、第１の流体通路がこ
の様に閉塞されると、サーボピストン６８の位置が固定
きれる。従って、この発明による正帰還作用Ｖこよシ、
制御信号が最大定格制御信号の８０優と云う予定の値に
達するか、又はそれを越える時、サーボピストンの故障
時固定動作が得られる。

こ＼で、１次ジェットのそれは、ジェット管１２の旋回
作用によるものであってもよいし、或いはジェット管を
旋回させずに、２次ジェ、、トによって１次ジェットの
通路を角度方向に食えたことによるものであってもよい
Ｕ２、或いはその両方であってもよいことを承知された
い。何れにせよ、この結果、第２の流体通路に流体の正
帰還が生ずる。

制御信号が最大定格制御信号の８０％より若干低い値か
ら減少すると、ジェット管１２が第１図で角度方向に左
へ旋回する。ジエ５．ト管のこの動きは、制御信号の振
幅が減少する時、ジェット管が第６図に示す様に、前述
の位置の反対側の角度位置になるまで続く。こ＼で考え
ている例では、最大定格制御信号の０％で、１次ジェ、
ｌ−＋　５は第２の角度位１ｄを占める。こｔ目４Ｌ犬
−まがｉｔｍ云えば、最大回復位置の右′ＩＩｌすの惟
限の角度位１１ｔに＆−１して対称的に反対側でろる。

第２の角展位ｆｆ２　′ｃは５受（ｒＪ３０、従って吐
出管３２が受ｌＩｙる１次ジェットのηを体が実質的に
最大Ｅ′こなる。この様に第３の流ｒ−ド通路に入った
流体が、前にＲ１１明した４＞’ｔξに、低圧の６ｉｆ
、体部めに吐出てれる。この動作状態で１士、回復圧力
ＰＸ　は低い。従って、ンヤ、トル・ピストン３４け一
番左側の位１ｄにあり、出力ボート５４が閉鎖でれ、第
１の３１ｒ）体通路が閉塞される。この為、サーボピス
トン６８は一番左側の位置に１受首が固定される。予定
の閾イ１八より小でぃ制御信りＫ　７Ｊするこういう形
式の故障時固定動作が、米国特８！ｌ−第４、２７６．
８０９月に記載されている。

制御信号が第１及び第２の予定の（＋にの吉ｙまる時に
だけ、ピストン３４は出力ボート５４を開いておく位置
にある。この２つの値の１ｉｉ１で、制ｇｌｌ伯号のど
んな変ｒヒによっても、ジェ、ｌＱ＋７７）位置が角度
方向に変化し、これに対応して、第１Ｏ１ｌｉｅ体通路
の流体量が変化する。この流体流も１の変化によ９５回
復圧力Ｐｘ　が変化し、これによって、上に述べた様な
過程を通じて、サーボピストン６８の位ｆｉｔに対応す
る変化が生ずる。

第２図はこ＼で説明している１実施例の動作特性を示す
グラフである。縦軸ＩＪ百分率で表わした回復圧力ＰＫ
　と供給圧力ＰＢ　　との比を表わす。

横軸は、１次流体ジェットの方向を角度方向に変える為
に、トルク・モータ１３又は他の手段に印加される最大
定格制御信号の百分率を示す。故障時固定区域は斜線を
施しである。サーボ弁の正帰還作用が、最大定格制御信
号の８０チより高いＰ　ｚ　／　Ｐ　Ｂ比の急激な低下
によってグラフ上で示されている。

嬉６図は、シャツトル・ピストン３４がばね８２によっ
て出力オリフィス５４の方向に偏圧されたこの発明の別
の実施例を示す。この構成では、供給圧力Ｐ８　が消滅
した時、サーボ弁は故障時固定になる。この状態が起っ
た場合、シャツトル・ピストン６４が第３図で左へ移動
し、封じ７８によって出力ボート５４を閉鎖する。前と
同じく、この作用によってサーボピストン６８の位ｂ：
ｆｆｉが固定される。他の全ての面で、第１図及び第５
メ１の病造は同様でらり、従って同徐な部Ｊ１１＆’こ
け同じ診１ｉイ数字を用いている。

この発明がこ＼に具体的Ｐこ示したＩ）、′Ｊ、定の実
施例に制約てれないことを承知されたい。し１１えば、
と＼で説明した流体の正帰還は、この明細書で説明し且
つ図示した１段の弁の代シに、２段のサーボ弁に使うこ
とが出来る。更に、流体正帰還用出力ノズル２８の場所
並びに形を変えて、異なる係止特性を構成することが出
来る。同様に、帰還用受取管２６及び受器２４の場所、
形及び方向のわずかな変化け、ＰＸ／Ｐｓの変化率、従
ってサーボ弁の係止特性を変えることが出来る。前にそ
の例を章げた面積の比を変えてもよく、同じ（）１）に
、ジェット管が最大の角度をとる時のん１］御侶号の振
幅も異なる値にすることが出来る。

１〜次ジェットの角度を変える為に異なる装置ｉ’′Ｊ
ｉを使うことが出来ることは前に述べた。史に、前に述
べた様に、１次ジェットのそれは、多数の只なる方法で
達成することが出来る。具体的に云うと、ジェット管を
角度方向に旋回させてもよいし、ジェット管から成用さ
れるジェット流体だけを角度方向にそらせてもよいし、
或いＶまその両方の和合せを用いてもよい。

従って、以上のｉｆＱ　’ｊ’Ｊから、この発明がこ＼
に具体的に説明した装置−”並びに方法に制約でれるも
のではなく、当業者にいろいろな変更、一部分又は全体
の置き換え、均等物並びに入れ替えが考えられることは
明らかである。この何れもこの発明の範囲内に含まれる
。従って、この発明はＷ許請求の範囲の記載のみによっ
て限定されるこ七を承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例の故障時固定のサーボ弁の
断面図、第２図は最大定格制御信号の関数として、回復
圧力と供給圧力との比を百分率で示すグラフ、第３図ｔ
ユとの発明の別の実施例の故障時固定のサーボ弁の１所
面図、第４図は１次ジェットが酸大回復位置ｅこある時
の１次ジエ、１・の方向を概略的に示す、第１図のサー
ボ弁の一部分の詳細図、第５図は）ｂ制御情′ぢが予定
の値になった時の１次ジェットの第１の角度位置を概略
的に示す、サーボ弁の一部分の１−縮図、第６図は８ｔ
ｌＪ　＠ＩＩ信号がゼロになった時の１次ジェット管の
第２の角度位置を概略的に示す５サーボ弁の一部分の詳
細図である。 主な符号の説明 １２　ニジエツト管 １３：トルク−モータ １５：１次ジェット ２０：第１の入カオリンイス ２２：受敗せ ２４：第２の入力オリスイス ２６　：　ｇ＠還受取管 ２９°２次ジェット ６９：サーボピストン Ｆｉｇ、１ ト Ｆｉｇ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）サーボピストンの故障時固定動作を行なわせる装置
   ンこ於て、１次γ％Ｑ体ジエ、トを発生する手段と、可
   変制御信号に応答して、最大回復位置からの前記１次ジ
   ェットの角度位置を変える手段と、夫々第１及び第２の
   入力オリフィスを含む少なくとも第１及び第２の流体通
   路とを有し、該菌１の流体通路は少なくとも部分的に前
   記制御信号１こよって決定された可変の圧力で前記サー
   ボピストンに流体を供給する様になっており、前記第１
   の入力オリフィスは、前記１次ジェットが前記最大回復
   位置にある時、Ｍｆ＋記第１の流体通路が受取る１次ジ
   ェットの流体量を実″霞的ＩＣ最大にする様に位置ぎめ
   されており、前記第２のオリフィスは、前記制御信号が
   予定の値に達する時５前記１次ジェ、トの流体の予定の
   部分を受取る様に位置ぎめでれており、前記第２の流体
   通路は前記１次シェアドの近辺で終端して、前記第２の
   流７４、通路にｖｌＬ体の正帰還を発生する様な２次流
   体ジエ、トを前記１次ジェットに差し向ける様ＦＣなっ
   ている装置。 ２）特Ｂ！ｆ結求の範囲１）に記載した装置′ｔに於て
   、前記２次ジェットが前記第２のオリフィスの方向に前
   記１次ジェットをそらせて前Ｈｅ　ｂｉｂ体の正帰還を
   発生する様Ｖこなっておシ、そら妊れた１次ジェットが
   、前記制御信号が前記予定の値を越える時、前記最大回
   復位置に対する極限の角度位置）Ｃ係止式れる様ｔてな
   っている装置。 ３）特許請求の範囲２）に記載した装置に於て、前記第
   ２のオリフィスが、前記制御信号が該装置の最大定格制
   御信号の１００％に達した時、前記第２の証体通路が受
   取る１次ジー、トの流体量を実質的に最大にする様に位
   置ぎめをれている装置。 ４）特許請求の範囲２）に記載した装置に於て、前記極
   限の角度位置が第１の角度位ｔＩｔを構成し、更に、第
   ３の入口オリフィスを介して轟該第３の通路に入る流体
   を吐出する第３の流体通路を有し、前記第５の入口オリ
   フィスをよ、前記１次ジェットが前記第１の角度位置に
   対して前記最大回復位置の反対（１１１１にある第２の
   角度位置にある時、６１１記紀乙の流体通路が受取る１
   次ジェットの流体址を実質的に最大にする様に位１１」
   ゛ぎめ芒れている装置ｅ７゜ ５）特許請求の範囲４）ＶＣ記載した装ｆｄに於て、夫
   々前記第１の流体通路及びサーボピストンと連通ずる入
   力及び田カボートを持つ／ヤ、、トｉし・ピストン・シ
   リンダと、該シリンダ内に摺動自在に配置でれたシャ、
   トル・ピストンと、一方のボートの圧力が予定の圧カッ
   ベルよ〃下がった時、前記一方のボートを前記ンヤ、７
   トル・ピストンで閉鎖して、前記第１の流体通路を閉塞
   する手段とを有する装置。 ６）サーボピストンの故障時固定動作を行なわせる方法
   に於て、１次流体ジエ、７ト全発生し、少なくとも部分
   的に前記１次ジェットの角度位置によって決定された可
   変の圧力で第１の６ｉｅ体通路を介して前記サーボピス
   トンＶＣ流杯を供給し、選択的に可変の制御信号に応答
   して最大口１１後位（ａに対する前記角度位置を変え、
   前記１次ジェットはその流体の少なくとも一部分を前記
   １次ジエ、［・の予定の角度位置を越えた第２のｖｌｉ
   Ｘ体通路に差し向ける様になっており、該第２の３ｆ体
   通路は前記１次ジェットの方を向いた２次ジェットで終
   端する様になっており、前記制御信号が予定のイｌ（Ａ
   　ＶＣｘネした時、前記２次ジェットによって前記１次
   ジェットを第２の流体通路に向ってそらせることにより
   、前記２次流体通路に流体の正帰還を発生する工程から
   成る方法。 ７）特許請求の範囲６）に記載した方法Ｖこ於て、前記
   流体の正帰還を発生する工程が、前記予定の角度位置を
   越えた極限の角度位１Ｎに前記１次ジェットを係止する
   ことを含む方法。 ８）特許請求の範囲６）又は７）に記載した方法に於て
   、前記第１の流体通コ′乙の可変の圧力が予定の値より
   下がった時、前記第１の流体通路を１−！］塞する工程
   を含む方法。