JPS60211177A - 回転弁操作機構 - 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】 本発明は回転弁用の操作機構と、かかる操作機構と合体
された回転弁に係る。

有毒・有害流体を取扱う場合、それが液体、ガス、ある
いはその混合物の倒れの形態をとるかに関わらず、かか
る有毒流体の流れを制御する弁には特別の注意を払って
、当該流体が搬送中、管路から弁を通ってわずかでも漏
洩す冬ことのないようにしなければならない。弁のシー
リングについているいろな改良が成されて来てはいるが
、弁の作動部材とそれが通るハウジング部分との間に相
対的な運動が生じる個所で漏洩が生じるのが普通である
。

弁を通過する流れが必要となった時にはこれをほとんど
妨害することのないように、弁部材およびこれと協働す
る弁座との間に確実なシーリングを得るという観点から
見た場合、回転弁部材を有する弁それ自体は望ましいも
のなのであるが、このような弁において滑シ継手と回転
継手部を確実にシールすることは非常に困難である。ベ
ローズシールは搬送される流体の性質上、従来から金属
製であシ、トルクに対して非常に弱く、トルクがかかる
と簡単に損傷を受けがちなものであるが、本発明では回
転弁の動作を制御する際このようなぺ四−ズシールを用
いて確実なシーリングが得られるような操作機構を提供
することを目的とする。

欧州特許Ａ　２−００７１７５０号明細書に開示される
回転弁用操作機構においては、弁操作桿が細長状の剛性
アクチュエータ部材によ多回転され、主ハウジングの入
口開口部を通って突出する制御部分と、主ハウジングの
外側で前記制御部分と協働する前記アクチュエータ部材
を往復運動させるための手段と、前記アクチュエータ部
材を取囲む弾性シーリングペローとを備えておシ、前記
べ四−はアクチュエータ部材の長手方向に沿って延びか
つその一端部は前記入口開口部の周シで前記ハウジング
に密閉固着されておシ、もう一方の端部はアクチュエー
タ部材に関して密閉固着されている。この引例ではその
周シにペロースリーブの付いた往復部材を用いているが
、これでは寿命を長くするという利点が出て来ない。こ
のような利点を得るには、ベローの内表面と外表面を正
しく支持すると共に、ベローに非対称歪みを生じて寿命
を縮める結果となる欧州特許ＥＰ　−Ａ２−００７１７
５０号の制′御部材の同時旋回運動に対して、往復制御
運動を直線的に保つことが必要である。

本発明の特徴は、弁操作桿が主ハウジングの中で往復運
動できるようにアクチュエータ部材に固着されたラック
によ多回転可能であシ、前記ラックは前記操作桿と運動
するラック歯保合用ビニオン歯を有する歯付き部材から
成シ、歯付き部材は管状であってその中をアクチュエー
タ部材が延びることによってアクチュエータ部材と管状
歯付き部材との間に環状空間が構成されておシ、前記ベ
ローが前記環状空間の中に、当該空間壁部とベローの回
旋部分の内面および外面とがわずかな間隔を空けるよう
に受容されて、ベローのたわみに対して支持を与えるよ
うにした構成にある。

このような構成によって、操作機構の主ノ）ウジングは
必要に応じて回転プラグ、蝶形弁、ボール弁などのカバ
ーまたは装着用フランジに容易に固定することができる
。操作機構から回転弁の桿に対してラック駆動があるた
めベローにねじりの力が加えられることはなく、従って
ベローが損傷を受ける可能性も少な（なる。ベローが装
着されるのは操作機構ハウジングの中であるため、固型
物がベローの中に入り込むことも防止できる。シーリン
グペローが破損したり割れを生じたりするのは、通常の
場合ペローの回旋部に固型物が入ることが原因となって
いるのである。本発明の場合には外から固型物が侵入す
ることのないように操作機構の主ハウジングがベローを
保護する一方、弁グランドが弁の装着されている管路か
らベローへの連通を止めているため、弁が制御している
流体からベローの回旋部の中に固型物が入り込む余地は
ない。本発明の構造のもつもう１つの利点は、装置が弁
グランドの下流で弁に取付けられるので、通常は管路を
流れる流体からの圧力にさらされることがない上、ベロ
ーが疲労その他の理由から故障した場合でも、と（簡単
に交換できる点にある。

弁グランドから流体の漏洩があってもベローの外側と連
通ずるので、弁グランＦの漏れの結果ベローに作用する
圧力が増加するとベローは内側に向かって押圧されるが
、ベローに取囲まれたアクチュエータ部材の外表面がベ
ローの内表面を支持していることによってベローの歪み
に対する抵抗が与えられる。歯付き部材が管形状をして
いることが、ベローの外向きの歪みを防ぐ支持を与える
上で助けとなる。

アクチュエータ部材は棒状として、棒のハウジングから
突出する部分にねじを付けて制御部分とするのが望まし
い。このねじ付部分は往復運動可能なアクチュエータの
接続に用いても良いし、あるいは回転式ナツトと係合さ
せるために用いることによって、回転ナツトを軸方向運
動に対して固定したままナツトを回転することでラック
の軸方向運動を生せしめるようにしても良い。回転式ハ
ンドルがナツトに取付けられているので、操作機構は歯
車箱のような働きをして、弁を操作する上で必要な労力
が減少できる。選択的な実施態様ではベローが２つ用い
られる。この時主ハウジングは、ラックの軸方向に第４
入口と整列する第２の入口を有することになり、第２の
管状ベローはその１端部を第２人口の周りで主ハウジン
グに対してシールされ、反対側の端部ではアクチュエー
タ部材に対してシールされる。このようにベローを２つ
使用すると、圧力が比較的高い用途に用いた場合には内
部圧力を均衡することができ、また操作機構が極めて低
い操作トルクしか必要としない弁に使用された場合には
ベローが固有にもつ弾力全均衡させることができる。

望ましくは、ベローの外表面と連通ずる個所に、主ハウ
ジングの外側から内部へ密閉式に閉鎖できる開口部を設
けるのが良い。この開口部は、弁グランドを通って漏れ
が生じたかどうかテストする際ねじ立て部として使用で
きる。また、操作機（１￥を取外さずにベローが破損し
ていないかテストするためにも使用できるし、場合によ
っては不活性光体またはラインと両立性のある流体を高
圧で与えて、ライン媒体が弁グランドのシールを通過す
るのを防ぐのにも使用できる。一般に操作機構の部品で
、弁を通って導かれる流体と接触しイＨるものは全て、
その流体と両立性のある材料で（１ｑ成されるのが良い
。

以下添付図面を参照しながら、本発明についてより詳細
に、例示的な意味で説明することにする。

第１図は回転弁６０の頂部に固定された主ハウジング１
０から成る弁操作機構を示しており、回転弁６０の上に
は流体流路の取付は用フランジ６４と弁の中に設けられ
た回転弁部材６２が見える。

第２図から理解される通り、操作機構はその一端部を溶
接キャップ１２により閉塞されたハウジング１０の内部
に、弁め桿１６の上に装着された一ニオンの歯と係合す
る歯を持つ管状ラック部材１８ｆｔ有している。この構
成で弁桿１６はラック１８の往復運動に応じて別個に回
転されるが、第２図では管状ラック部材の端部１９がハ
ウジングのキャップ１２の内表面と当接することによっ
て決定される左方向運動限界点にラックが位置している
時の、弁が完全に開放した状態を示している。

ラック１８は軸受２２，２：Ｈこよって支持されており
、ハウジング１０内部で往復運動ができる。

管状ラック１８と軸方向に整列しているのがハウジング
１０への入口開口部３０であり、この開口部を通ってア
クチュエータ部材２０が突出している。アクチュエータ
部材２０の内側端部は溶接によって管状ラック部材に接
続されており、そのためラック部材とアクチュエータ部
材との間には環状の空間が形成され不。この環状空間の
中には金属製ベロー２４が装着される。ベロー２４は２
８において溶接によって入口開口部の周りのハウジング
に密閉式に固着されており、もう一方の端部も溶接によ
りアクチュエータ部材２０にシールされているため、ベ
ロ一部材２４は弁桿と連通するハウジングの中に媒体５
０が開口部３０を通って侵入しないように密封している
。

アクチュエータ部材２０の開口部３０を通って突出する
部分３２にはねじ山が切られており、その上ｌこナツト
４０を受容する。ナツト４０は軌道輪３３および４３の
間に係合されるフランジによって軸方向運動をしないよ
うに保持されている。

軌道輪４３は止め輪４２を介してハウジングｌＯの腕状
端部から軸方向運動をしないように保持されている。ハ
ンドル３６がナツト４０にこれを回転するように連結さ
れて、棒２０すなわちシック１８を軸方向に往復運動さ
せる。インジケータ３８がナツト４０から突出するアク
チュエータ棒２０の端部に設けられており、図示のよう
に弁が全開した状態では、弁が開放している、すなわち
ＯＮであることを示すインジケータ部分のみが見えてい
る。ナツトを回転させることによってラックが一番右端
の位置まで進み、弁が閉塞されると、アクチュエータ棒
がナツト端部から太き（外に出て来るため、ＯＦＦすな
わち弁が閉塞していることを示すインジケータが見える
ようになる。アクチュエータ棒の部分３２をこ切られる
ねじ山は、弁桿ヲ９０°動かすだけラックを移動するに
必要なハンドルの回転数が１６回転となるように切るの
が望ましい。しかしラックとピニオンを適当な寸法にす
ることで、弁の回転は３６０°までの所望の角度で多孔
弁などの用途の必要に応じて与え得ることが理解されよ
う。

実際のハウジング１０は、例えばガスケット付ボルト構
造またはシール溶接など、都合の良い方法で弁１６に固
着できる。

第３図は操作機構の変更例を示しており、ここではナツ
ト４０とハンドル３６の手動式操作器の代わりに流体圧
式アクチュエータ７０が備えられている。

図示のようにインジケータ３８はアクチュエータ棒２０
の端部から除去されており、１だ軸受３３と４３もハウ
ジング１０の円筒形端部から取除かれている。アクチュ
エータ７０はハウジング部分７１から成り、ハウジング
部分７１はハウジングｌＯの外衣面にある溝８９とアク
チュエータのハウジング部分２１の内側に向いた円筒形
表面にある対応溝との間でキーの働きをする保持用ワイ
ヤ８４を介して、ハウジング１００円筒形部分ｌこ装着
されている。アクチュエータには、ボート７６と７８を
通じて加えられる流体圧の差分に応じてピストンハウジ
ング内部で往復運動し得るピストン７２が備えられてい
る。ピストン７２はボルト７３により、アクチュエータ
棒２０の部分３２にねじ込まれたコネクタ操作部材７４
に固着されている。

ここに示されたような複動ピストンアクチュエータの代
わりに、必要に応じて単動式のスプリングもどり式シリ
ンダも使えることが理解されよう。

あるいはまた、アクチュエータを電動式で往復運動させ
るようにすることもできる。

アクチュエータハウジングをハウジング１０に固定する
方法が第４．５．６図に示されている。第４図に示すア
クチュエータハウジングでは、ハウジング１０にあるも
どり止め溝にねじ８０の端部を係合させて、ハウジング
１０に対してアクチュエータが回転しないように固定さ
れている。アクチュエータの軸方向保持は、ハウジング
１０とアクチュエータハウジングにある相対する溝穴と
係合するキーの働きをするキーワイヤ８４が行なう。

キーワイヤ８４の出入れはアクチュエータハウジングを
通過する開口部８２により行われ、この溝穴はちりよけ
８５により覆われる。アクチュエータを取外す際には、
まず位置決めねじ８０とちりよけ８５を取り、その後ア
クチュエータをハウジング１０上で反時計方向に回転さ
せる。溝８９内の止めピン８６がワイヤ８４の端部を押
すので保持用ワイヤは溝穴８２から外へ押し出される。

次にこの保持用ワイヤを取除いて、コネクタ部材７４が
アクチュエータ棒のねじ付部分３２から抜けるところま
で、アクチュエータを反時計方向に続けて回転させる。

アクチュエータの装着はこれと逆であり、まずアクチュ
エータをハウジング１０の上に、コネクタ７４がねじ付
端部３２と係合するように取付ける。次に保持用ワイヤ
全部が整列するところ１でアクチュエータを時計回りに
回転さ吹る。その後、第６図に示すように保持用ワイヤ
８４を溝穴８２を通して止めピン８６と係合するところ
まで押し入れるが、その間も位置決めねじ８０がそれと
協働する位置決め溝と整列するところまで回転を続ける
。ちりよけ８５を取付けて、ねじ８０を位置決め穴の中
に止める。

第７図の示す実施態様では、操作機構が相対して作動す
る２つのシーリングベローから成）、それが内部圧力効
果を均衡させるのを助けている。

この働きは、ハウジング内部に和尚な圧力がかかシ得る
ような高圧力の用途に用いられる時に重要となるもので
ある。この実施態様はまた、操作機構の与える操作トル
クが極めて低い時ベローが固有にもつばね力を有用に平
衡させる場合にも用いられる。

図示のように、ピニオン１４はラックに係合されている
。このラックは第２図のものと同様であるが、例外はそ
の管状シックにボルト１０４を受容するための開口部を
備えた中央境界壁が設けられている点である。図示のよ
うにボルト１０４の頭部は第２ベロー２４の端部を境界
壁の一方の側にあるシーリングガスケット１０６に対し
てぴったシと保持しておシ、ボ／ｌ／）軸部はアクチュ
エータ棒２０と係合して境界壁のもう一方の側にある対
応シーリングガスケット１０６に対してベロ一端部を保
持している。一般的にここに図示された４１芋造の残り
の部分は第２図のものと同様であるが、例外はアクチュ
エータ棒２０の端部にインジケータ３８が設けられてお
らず、その代わシナット４０の中空端部がゴム製シーリ
ング・グロメット１００で閉塞されている点である。図
示の状態ではラックは一番右の、ハウジング１０内部に
ある止めショルダ１０２と係合することで決定される位
置にあシ、弁は閉塞されている。図で見て左側にあるハ
ウジング１０の端部はディスク１０１で閉鎖されておシ
、ベロ−２４′内部にはハウジング１０内に加えられる
圧力に対してベローを内側から支持する働きをする中心
部材は設けられていない。しかし矛第７図中破線で示さ
れるように、ポル）　１０４の代ゎ９に棒２０′が設け
られても良い。この棒２０’は棒２゜と同様のものでや
るが、例外は棒２０’の方はねじ込み式に棒２０と係合
するボルト１０４の軸部に対応するねじ付き延長部分を
有しておシ、ボルト１０４と同一の機能を果している点
である。このような構成によって棒２０′はベロー冴′
に対し内部支持を与えると共に、ラックの操作機構ハウ
ジング内で占める位置によって大きく、おるいは小さく
突出するインジケータ端部を備えるとともできる。

第１図と第２図では、ねじ付き開口部４４がベローの周
囲におるハウジング内部空間と液体が連通ずる位置でハ
ウジングの外側に設けられている。

この開口部４４はガスケット４７によシシールされる着
脱自在のストッパ４６によって閉塞される。

ストン／々４６の目的は、ハウジング内部との連通を選
択的に行うことにある。従って通常の使用中、この連結
部は閉塞されている。しかしここを開けて定期的な試験
を行ない、通常の弁グランドを通ってハウジング内部に
漏れがあったかどうか点検して、弁グランド修理の必要
の有無を指示するとともできる。またこの連結部を用い
てハウジング内部に圧力を与え、ベロー２４を通って漏
れが生じるかどうかを調べる圧力試験を行なうこともで
きる。もし漏れが起これば、安全シールを維持するため
にベローの交換が必要であることを指示していることに
なる。この開口部のもう一つ別の利用法は、弁が制御し
ている管路にある流体と不活性であるか、少なくとも両
立性のある流体を用いてハ！７：）ング内部に圧力流体
を加えることによシ、弁グランドを通る流体漏れに対し
て逆圧力を与えることでおる。

いろいろな弁の実施態様に関する以上の説明については
、もう少し操作方法に関する説明も必要だと考えるのが
一般的であろう。操作機構のハウジング１０は一般的に
シール溶接その他の適当な手段で弁に取付けられている
だり゛であシ、この時ビニオン１４は弁の操作枠に駆動
式に連結される。

・次に連結されているものによって、ハンドルを手で動
かすか、アクチュエータを使用してラックを往復運動さ
せることによ）、必要なだけ弁部材を回転させる。ラッ
クの運動を制限して特定の位置を決めるように明確な止
め手段を設けても良いが、実施態様によってはラックを
弁が３６０°まで回転できるような十分な長さのものと
して、多重接続口型弁を制御できるようにする場合もあ
る。ベローは固体物による汚染や付加されるトルクから
保獲されているため、長期に亘って信頼できる安全装置
を提供し、弁グランドにどの程度の故障が生じた場合で
も弁から毒性や有害性の高い流体がわずかでも漏泄する
のを防ぐことが期待できる。図示の実施態様では、ベロ
ーは表面と表面の間に閉じ込められておシ、そのことが
圧力が加わっても過度の歪みが生じるのを防止するのを
助けている上、ひいては使用中にベローが破壊されるの
を防上することも助けている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の操作機構を備えた回転式流量制御弁の
立面図、第２図は第】図の操作機構の長手方向断面図、
第３図は第２図と同様の断面図でアシ、流体圧作動式の
アクチュエータと組合せた操作機構を示す説明図、第４
．５．６図は第３図の線Ａ−Ａで取った断面図で６Ｄ、
アクチュエータを操作機構に装着する各段階を示し、第
７図も第２図と同様の断面図であシ、相対的に作動する
２つのベローを用いた変気例を示す。 １０・・・主ハウジング、１６・・・弁桿、１８・・・
ラ　ツク、２０・・・アクチュエータ部材、冴・・・ベ
ロー、３０・・・入口開口部、３２・・・ねじ切シ部分
、３６・・・ハンドル、３８・・・インジケータ、４０
・・・ナラ　ト、７０・・・アクチュエータ、７２・・
・ピストン、７４・・・コネクタ操作部材、混・・・保
持用ワイヤ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁操作桿が細長い剛性アクチュエータ部材によシ
   回転され、前記アクチュエータ部材は主ハウジングの入
   口開口部を通って突出する制御部分と、主ハウジングの
   外側で前記制御部分と協働する前記アクチュエータを往
   復運動させるための手段と、前記アクチュエータ部材を
   取囲む管状の弾性シーリングベローとを備えておシ、前
   記シーリングペローはアクチュエータ部材の長手方向に
   延びかつその一端部は前記入口開口部の周シで前記ハウ
   ジングに密封固着され、他端部はアクチュエータ部材に
   対して密封固着されている回転弁用操作機構であって、
   前記弁操作桿が主ハウジング内で往復運動するようにア
   クチュエータ部材に固着されているラックによって回転
   され、前記ラックは前記操作枠と連動するピニオン歯と
   係合するラック歯を備えた歯付き部材から成り、前記歯
   付き部材は管状であってその中をアクチュエータ部材が
   延びてアクチュエータ部材と管状歯付き部材との間に現
   状空間を形成しておシ、前記ペローが、前記空間の壁部
   がわずかな空間をあけてペローの回旋部の内表面および
   外表面に近接するように前記現状空間の中に受容されて
   、ベローのたわみに対する支持が与えられることを特徴
   とする機構、
2. （２）アクチュエータ部材がその一端部を環状空間の閉
   塞端部を形成する個所で管状部蔚に対して固着されてお
   シ、前記ベローの一端部は前記空間の閉塞端部に隣接し
   て密封式に固着されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の操作機構。
3. （３）アクチュエータ部材が棒であシ、その制御部分は
   ねじ切シされてハウジングから突出していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の操作
   機構。
4. （４）回転式ナツトが前記ねじ切シ部分と係合して軸方
   向運動をしないように保持されておシ、ナツトを回転さ
   せてハウジング内部で回転しないアクチュエータ部材を
   往復運動させるための手段が設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載の操作機構。
5. （５）往復運動可能なアクチュエータが前記ねじ切シ部
   分とねじ式に保合可能であることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項に記載の操作機構。
6. （６）アクチュエータにはその往復運動の位置を制御す
   るための流体圧力作動手段が設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の操作機構。
7. （７）往復運動可能なアクチュエータが電気的に制御さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の操
   作機構。
8. （８）往復運動可能なアクチュエータはアクチュエータ
   ハウジング内で往復運動するピストンを備えておシ、前
   記ピ′ストンはアクチュエータ部材に着脱自在に取付け
   られておシ、かつアクチュエータハウジングも主ハウジ
   ングに着脱自在に取付けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の操作機構。
9. （９）アクチュエータハウジングが着脱自在のもとシ止
   めワイヤによシ主ハウジングに着脱自在に取付けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の操
   作機構。 ００）　弁位置インジケータがラックの運動に応じて移
   動可能に設けられていることを特徴とする、以上例れか
   の特許請求の範囲に記載の操作機構。 α１）対向作動する２つのベローが主ハウジングとアク
   チュエータ部材との間でシーリングを与えられているこ
   とを特徴とする、以上例れかの特許請求の範囲に記載の
   操作機構。 ａｚ　主ハウジングがラックの軸上で第１人ロ開ロ部と
   整列する第２の入口開口部を有しており、第２の管状ぺ
   ｐ−はその一端部を前記第２開口部の周シで前記主ハウ
   ジングに対してシールされておシ、その反対側端部をア
   クチュエータ手段にシールされていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項に記載の操作機構。 αＪ　密封式に閉塞可能な開口部が前記１つまたは２つ
   のベローの外表面との流体連通個所で主ハウジングの外
   側からその内部まで設けられていることを特徴とする、
   以上例れかの特許請求の範囲に記載の操作機構。