JPS6123735Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ハンチング振動を阻止して例えば流
量調整弁として使用できる圧力均衡型制御弁等の
弁装置に関するものである。

従来より、一次側流路にシリンダを装備し、同
シリンダ内に、一次側流路と二次側流路との間に
設けた主弁ポートを開閉する弁体となるピストン
を移動可能に設け、かつ同ピストンに、シリンダ
内と二次側流路とを導通するパイロツト弁を設け
た弁装置が知られている。

上記弁装置によれば、ピストンがシリンダに対
し後退あるいは前進するピストンの開閉動作に際
し、パイロツト弁が開いて一次側流路からシリン
ダ内にリークした圧力を二次側流路に桃がすの
で、ピストンの開閉動作が流体の圧力に影響され
ず軽く行なえる利点を有している。しかしなが
ら、ピストンの開閉動作の途中、シリンダ内の圧
力と一次側流路内の圧力および二次側流路内の圧
力との関係により、ピストンがハンチング振動す
る問題があり、このため流量制御のためにピスト
ンを全開途中で保持できず、したがつて、流量特
性の設定が困難であつた。

したがつて、上記弁装置は、流量調整弁として
使用されず、単にON，OFFの遮断弁として使用
されているにすぎなかつた。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、弁洩量を少なくし、かつ
ハンチング振動を阻止して流量特性の設定が簡単
にでき、例えば流量調整弁としても使用できる弁
装置を提供することである。

上記目的を達成する本考案の弁装置は、一次側
流路にシリンダを装備し、同シリンダ内に、一次
側流路と二次側流路との間に設けた主弁ポートを
開閉する弁体となるピストンを移動可能に設け、
かつ同ピストンに、シリンダ内と二次側流路とを
導通するパイロツト弁を設けた装置において、前
記パイロツト弁のパイロツトポート内に、前記シ
リンダから前記二次側流路への流れのみを許容す
る逆止弁を設けたことを特徴としている。

以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は本考案の弁装置の一例を示す断面図、
第２図は同弁装置の要部の拡大断面図である。

図中符号Ａは弁箱で、この弁箱Ａ内に一次側流
路１と二次側流路２が形成され、これらの間の仕
切壁３の孔には弁座リング４が嵌挿固定されてい
る。弁座リング４と対向する一次側流路１の上壁
位置には、シリンダ５が設けられている。

前記シリンダ５内には、弁座リング４の中央の
主弁ポート４ａを開閉する弁体となるほぼ有底筒
状のピストン６が移動可能に設けられている。ピ
ストン６の外周面中間高さ位置には弁座リング４
に着座する段部、すなわち弁部６ａが形成され、
同弁部６ａよりも下の部分は下方に向かつて小径
となるようにテーパ状に形成されている。これら
主弁ポート４ａとピストン６により主弁７が構成
される。また、ピストン６の内底面中央位置に
は、外周にネジが刻設され、かつ中央に軸線方向
の孔８ａが形成されたボス部８が突設され、同孔
８ａには弁棒となるステム９の下端部が移動可能
に嵌挿されている。

前記ステム９の下端部側には、その軸線と直交
するようにしてピン１０が設けられていて、同ピ
ン１０がボス部８に螺合した袋ナツト１１の内部
の中間高さに位置している。したがつて、ステム
９を引き上げると、ステム９のみが若干上方に移
断した後、ピン１０が袋ナツト１１の内部上壁面
に当接してその後はステム９とピストン６とが一
体となつて上方に移動し、ピストン６はシリンダ
５内に後退させられ、主弁ポート４ａが開く。ス
テム９の上端部は弁箱１の上壁部を貫通して外方
に突出し、図示しないモータに連結されていて、
同モータによりステム９が上下移動させられる。
また、ステム９のシリンダ５内に位置する中間部
には鍔部１２が形成されていて、同鍔部１２によ
りステム９に外挿したバネ押え１３が鍔部１２よ
りも上方に移動しないように規定されている。バ
ネ押え１３と袋ナツト１１との間にはスプリング
１４が介在されていて、同スプリング１４の弾撥
力により前記弁部６ａが弁座リング４に着座す
る。

前記シリンダ５の底部の中央位置には、第２図
に詳細に示すように二次側流路２と連通するパイ
ロツトポート１５が形成されていて、同パイロツ
トポート１５は、前記ボス部８の下部に同ボス部
８の軸線と直交するように形成した孔８ｂを介し
てピストン６およびシリンダ５の内部と連通して
いる。すなわち、パイロツトポート１５を介して
シリンダ５内部と二次側流路２とが連通してい
る。パイロツトポート１５の弁座１５ａには、前
記孔８ａから突出したステム９の下端部の円錐状
に形成された弁部９ａが着座するようになつてい
て、これらパイロツトポート１５と弁部９ａとに
よりシリンダ５内部と二次側流路２とを導通遮断
するパイロツト弁１７が構成される。なお、弁部
９ａを弁座１５ａに着座させると、スプリング１
４が圧縮され、スプリング１４の弾撥力が反力と
して作用するが、ステム９に連結されたモータの
駆動軸がモータの回転時以外はステム９を移動し
ないように規制するため、弁部９ａと弁座１５ａ
の当接を維持することができる。

前記パイロツトポート１５の下部は段部を介し
て大径となつていて、同下部内には、第２図に詳
細に示すように、シリンダ５内部から二次側通路
２への流れのみを許容する逆止弁１８が設けられ
ている。逆止弁１８は、パイロツトポート１５内
に螺合により固定された弁箱１９と、同弁箱１９
の上部の弁座２０にスプリング２１に付勢されて
着座する弁体２２とから構成されている。弁箱１
９はパイロツトポート１５の下部の内径よりも小
径に形成されていて、弁箱１９とパイロツトポー
ト１５との間には隙間２３がある。また、弁箱１
９の上部外周面には、孔２４が形成されていて、
シリンダ５内の圧力により弁体２２がスプリング
２１に抗して押し下げられて弁座２０から離れた
とき、同孔２４が開いてパイロツトポート１５と
二次側流路２とが連通する。スプリング２１によ
り、シリンダ５内の圧力が二次側流路３の圧力よ
りも高く維持される。スプリング２１の弾撥力
は、主弁７の作動流量に影響を与えないように考
慮して設定されている。なお、弁体２２の上面に
は、弁座２０との当接を良好にするためシール２
６が設けられている。

なお、第１図中２７は、弁箱Ａとステム９との
間に設けたシールである。

次に上記構成の弁装置の作用を説明する。

弁座６ａがスプリング１４に付勢されて弁座リ
ング４に着座して主弁７が閉じ、また弁部９ａが
図示しないモータの駆部軸により弁座１５ａに着
座（スプリング１４の弾撥力に抗して着座）して
パイロツト弁１７が閉じている第１図および第２
図に示す状態において、一次側流路１に高圧P₁の
流体を送ると、シリンダ５内の圧力はシリンダ５
のピストン６との間の隙間からリークした一次側
流路１の流体により同様にP₁となる。なお、この
とき、二次側流路２内は圧力P₁よりも低い圧力P₂
となつている。

このような状態において、図示しないモータを
駆動してステム９を引き上げると、弁部９ａが弁
座１５ａから離れてまずパイロツト弁１７が開
く。すると、パイロツトポート１５を介してシリ
ンダ５内の圧力P₁が弁体２２に作用し、同弁体２
２がスプリング２１に抗して押し下げられ孔２４
が開き、シリンダ５内部の圧力が孔８ｂ、パイロ
ツトポート１５、孔２４、隙間２３を通つて二次
側流路２に逃げ、シリンダ５内部の圧力はP₁から
P₃へと圧力降下してピストン６に作用する力は減
少する。したがつて、ピストン６を持ち上げてシ
リンダ５内に後退させる力は軽くなる。このと
き、ピストン６に作用する力は次式で表わされ
る。

ピストン６を押し下げる力F₁は、 F₁＝S₁・P₃ ……(1) ピストン６を押し上げる力F₂は、 F₂＝S₂・P₂＋（S₁−S₂）P₁ ……(2) すなわち、ピストン６に作用する力Ｆは、 Ｆ＝F₁−F₂＝S₁・P₃−S₂・P₂ −（S₁，S₂）P₁ ……(3) となる。ただし、力F₁を正とする。S₁はシリン
ダ５とピストン６とが接触した部分におけるピス
トン６の受圧面積で、またS₂はピストン６の弁部
６ａにおけるピストンの受圧面積で、S₁＞S₂の関
係にある。

ステム９を更に引き上げると、ピン１０が袋ナ
ツト１１の内部上壁面に当接してピストン６が持
ち上げられ弁部６ａが弁座リング４から離れ、主
弁７が開く。

主弁７の開度が大きくなるにつれて一次側通路
１内の圧力P₁の低下とともに、シリンダ５内の圧
力P₃が降下して、二次側通路２内の圧力P₂に近ず
く。

ここで、逆止弁１８が付いていない場合のハン
チング現象について説明する。

上記弁開途中で一次側あるいは二次側流体に脈
動があると、P₁，P₂は急激に変化し、前記(1)〜(3)
式に示すピストン押し下げ力F₁、押し上げ力F₂
のバランスがくずれ、ピストン６が上下方向に振
動し、ハンチング現象を起こす。

次に逆止弁１８を付けた場合の効果を説明す
る。

主弁７の開度増加に伴い、P₁，P₃の圧力が低下
するが、逆止弁１８が付いていない時はパイロツ
トポート１５の流過面積が一定なのに対し、逆止
弁１８を付けた時にはP₂とP₃の差圧減少につれて
弁体２２に加わる力が小さくなる為、弁体２２は
スプリング２１により上に押し上げられ、パイロ
ツトポート１５の流過面積が減少する。

すなわち、同じ主弁７の開度において、逆止弁
１８を付けた場合は、シリンダ５内の流体はパイ
ロツトポート１５から逃げ難くなり、逆止弁１８
を付けなかつた時よりシリンダ５内の圧力P₃は高
くなるので、(1)式に示すピストン６を押し下げる
力F₁は大きくなる。

よつて、逆止弁１８を付けた場合の方が、付け
ない場合より、より大きな力が加わらないと、ピ
ストン６は上に押し上げられない。また、脈動に
よりピストン６に押し下げる力が加わつてピスト
ン６が下方へ移動すると、シリンダ５内の内容積
が増え、シリンダ５内の圧力P₃は急に低下する。
このとき、弁体２２はP₂とP₃の差圧が減少するの
で、スプリング２１により持ち上げられ、パイロ
ツトポート１５を塞ごうとするから、シリンダ５
内の圧力P₃は逆止弁１８が付いていない場合に比
して低下せず、ピストン６の下方移動も少なくな
る。

以上により、一次側及び二次側の流体の脈動に
よつて生ずるピストン６のハンチング振動を抑え
ることができる。

主弁７の開動作は、上述のようにして行なわれ
る。主弁７の閉動作は、モータによりステム９を
下降させて行なう。このときも、上記の関係が維
持されてステム９はスムーズに下降させられ、ス
プリング１４によりパイロツト弁１７が開いたま
ま、まず主弁７が閉じ、次いでステム９が更に下
降してパイロツト弁１７が閉じて全閉状態とな
る。この閉動作に際しても、ピストン６のハンチ
ング振動が阻止される。また、ピストン６に作用
する力も開動作の場合と同様に小さい。

以上説明したように本考案の弁装置によれば、
一次側流路にシリンダを装置し、同シリンダ内に
一次側流路と二次側流路との間に設けた主弁ポー
トを開閉する弁体となるピストンを移動可能に設
け、かつ同ピストンに、シリンダ内と二次側流路
とを導通するパイロツト弁を設けた弁装置におい
て、前記パイロツト弁のパイロツトポート内に、
前記シリンダから前記二次側流路への流れのみを
許容する逆止弁を設けたので、弁洩量を少なくす
ることができる上に、高圧作動に対して有効であ
り、クローズオフレーテイングを大きくとれ、ま
たピストンのハンチング振動を阻止できてピスト
ンの動作がスムーズとなつて流量制御が容易にで
き、この結果流量特性を単座弁と同様に簡単に設
定できるようになり、例えば流量調整弁としても
使用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図
は断面図、第２図は要部の拡大断面図である。 図中１……一次側流路、２……二次側流路、５
……シリンダ、６……ピストン、９……ステム、
１５……パイロツトポート、１７……パイロツト
弁、１８……逆止弁、２１……スプリング、２２
……弁体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一次側流路にシリンダを装備し、同シリンダ内
   に、一次側流路と二次側流路との間に設けた主弁
   ポートを開閉する弁体となるピストンを移動可能
   に設け、かつ同ピストンに、シリンダ内と二次側
   流路内とを導通するパイロツト弁を設けた弁装置
   において、前記パイロツト弁のパイロツトポート
   内に、前記シリンダから前記二次側流路への流れ
   のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする
   弁装置。