JPS6267303A - 電空バルブポジシヨナ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温などの悪環境にある調節弁に取付けられ
るバルブポジショナの改良に関する。

（従来の技術） 第５図は従来の空気式バルブポジショナの系統線図であ
る。図において、１は入力空気圧信号（例えば０．２〜
１．０　ｋｇ／　ｃｎｌ’）が作用するベローズ、２は
支点３で支持されたレバーで、一端にベローズ１が力を
及ぼしている。４はレバー２に設けられたフラッパ、５
はフラッパ４に対向して設けられたノズルで、絞り６を
経由して空気供給源（図示せず）と接続されている。７
はブリード形のパイロットリレー、８はバルブで図示し
ない弁体とバルブステムＩＯを介して接続されている。

９はフィードバックシャフトで、９ａはバルブステム１
０にピンを介して接続されたレバー、９ｂはフィードバ
ックシャフト９の帰還のゲインを定めるスパン設定コマ
、９ｃはばね９ｄを介してフラッパ４に接続されたレバ
ーである。

第６図は、第５図の装置のブロック図で、この図に基づ
いて第５図の装置の動作を説明する。調節計の空気圧出
力信号はベローズ１によって力に変換され、−レバー２
に対し支点３を中心とするトルクとして作用する。この
トルクはばね９ｄとレバー２で定まる距離だけノズル５
とフラッパ４との距離を変化させる。ノズル５の背圧は
パイロットリレー７で増幅されて、バルブ８を変位させ
る。

バルブ８の変位はレバー９ａ、　９ｃの変位に伝達され
、ばね９ｄを介してレバー２にトルクを作用させて、フ
ラッパ４を変位させるフィードバックループを構成する
。

尚、フィードバックにはレバー９ａ、　９ｃの機械的手
段を用いているので、ベローズＩとバルブ８との距離は
大きくとれず、従ってバルブ８とベローズ１の温度は大
差ないものになっている。

第７図は第５図の空気式バルブポジショナの使用状態の
説明図である。制御機器は応答が早いので空気式よりも
電子式が多用されている。一方、バルブはプロセスなど
において高？品状態で使用されること多く、高温に強い
空気式バルブポジショナが電空バルブポジショナに代え
て使用される。

そこで制御機器の制御信号を空気バルブポジショナに伝
達するために、電空変換器を介在させる必要がある。

第８図は第７図の装置のブロック図である。図において
、１１は入力電流に応じて吸引力を発生するフォースモ
ータ、１２はフォースモータＩ＋の吸引力をフラッパの
変位に変換するばね、１３はフラッパの変位を空気圧１
３号に変換するノズルフラッパ、１４はノズルフラッパ
Ｉ３で発生した空気圧信号を充分な空気流量で負荷に供
給するパイロットリレー、１５はパイロットリレー１４
の出力が入力電流と精度良く対応させるための帰還をす
るベローズである。

これらの要素は電空変換器を構成しでいる。

尚、第８図において空気式バルブポジショナに第６図と
同一作用をするものには同一符号をつけ説明を省略する
。また電空変換器及び空気式バルブポジショナのトルク
の加合せ点においては、ブロック図に示してないがレバ
ーを用いている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような装置においては、第８図に示
す如くノズルフラッパ５．１３及びパイロットリレー７
．１４は重複しており、ばね９ａ、　９ｂ。

９ｃ、　９ｄ及びベローズ１５を用いた帰還ループも重
複している。このため構成が！！雑で価格が高くなる問
題点があった。

また電空変換器の入力電流−出力空気圧の関係が精度よ
くないと、制御の目的である入力電流−バルブステム変
位の関係に誤差を生じることになり好ましくない。

さらに、被ＩＩＩＩＩ御流体の状態によっては、電空変
換器と空気式バルブポジショナを組合わせるとバルブが
ハンチングを生じ、プロセスの制御性を低下させること
がある。このような場合には、電空変換器の出力信号で
直接バルブを動作させると、バルブがフィードバックル
ープの外に出るから、ハンチングの防止に役立つ。この
時、空気式バルブポジショナを取外すための配管工事が
やっかいになる問題点があった。

本発明の第１番目は、上記の問題点を解決したもので、
簡単な構成で精度が良く、高温状態でも使用できる電空
バルブポジショナを実現することを目的とする。

本発明の第２ｆｈ目は、さらにバルブがハンチングを生
じた温合に、これを容易に防止しろるようにした電空ポ
ジショナを実現することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このような目的を達成する第１の発明は、入力電流に応
じて吸引力を発生するフォースモータと、このフォース
モータの吸引力によって変位するフラッパの変位を空気
圧信号に変換するノズルフラッパと、このノズルフラッ
パで発生した空気圧信号を増幅しバルブに出力するパイ
ロットリレーとを備えた電空バルブポジショナにおいて
、前記バルブの変位を空気圧信号に変換する変位空気圧
変換器と、この空気圧信号に応じて力を発生し、前記フ
ラッパを変位させる帰還手段とを設けると共に、前記フ
ォースモータと前記バルブとの距離を所定の距離却した
ことを特徴とするものである。

このような目的を達成する第２の発明は、入力電流に応
じて吸引力を発生するフォースモータと、このフォース
モータの吸引力によって変位するフラッパの変位を空気
圧信号に変換するノズルフラッパと、このノズルフラッ
パで発生した空気圧信号を増幅しバルブに出力するパイ
ロットリレーとを備えた電空バルブポジショナにおいて
、前記バルブの変位を空気圧信号に変換する変位空気圧
変換器に接続された第１の圧力管路と、前記パイロット
リレーに接続された第２の圧力管路と、空気圧信号に応
じて力を発生し、前記フラッパを変位させる帰還手段と
、的記第１又は第２の圧力管路のいずれかと前記帰還手
段とを接続する管路切換手段とを設けると共に、前記フ
ォースモータと前記バルブとの距離を所定の距離忽した
ことを特徴とするものである。

（実施例） 以下図面を用いて第１及び第２の発明を説明する。

第１図は第１の発明の構成系統線図である。尚第１図に
おいて前記第５図及び第８図と同一作用をするものには
同一符号をつけ説明を省略する。

図において、１６はバルブステム１０の変位に応じて回
転するレバー、１７はレバー１６の回転角に応じて力を
発生するバネ、Ｉ８はバネ１７の力に応じて変位するダ
イヤフラム、１９は供給空気圧が絞り２０を介して供給
される圧力室、２１は圧力室１９から空気が矢印Ａ方向
に流出するノズル、２２は圧力室１９の圧力をベローズ
１５に導く圧力管路である。これらの要素はバルブ８の
変位を空気圧に変換する変位空気圧変換器２３を構成し
ている。

２４は入力電流を空気圧信号に変換する電気変換部であ
る。

空気圧信号を伝送する圧力管路は、電空変換部２４とバ
ルブ８間及び変位空気圧変換器２３と電空変換部２４間
の距離をｇにしている。この距離ｌはバルブ８の高温皮
が電空変換部２４のフォースモータ１１に影響を与えな
くなるのに十分な距離であると共に、圧力管路の距離に
起因する空気圧信号の時間遅れはバルブ８の制御に悪影
響を及ぼさないように選定される。

このように構成された装置の動作を第２図に基づき説明
する。図において、３ｏはレバー２に作用するトルクを
変位に変換するばねで、二のばね定数はベローズ１５と
ノズル５の空気ばねと支点３などで定まる。入力電流が
増加すると、フォースモータ１１に力が発生し、レバー
２が変位してノズルフラッパ間隙を小さくするため、ノ
ズル５の背圧が上昇する。この圧力をパイロットリレー
７により増幅してバルブ８に伝達され、バルブ８は変位
する。この変位は変位空気圧変換器２３で空気圧に変換
され、ベローズｊ５へ圧力導入される。このためレバー
２はノズル間隙を大きくする方向へ動き平衡する。以上
の一連の動作により、入力型が［に比例したバルブ８の
変位が得られ、この装置はバルブポジショナとして機能
する。

変位空気圧変換器２３は次の如く動作する。バルブステ
ム１０が矢印Ｂ方向に変位すると、レバーＩ６を介して
バネ１７が圧縮され、ダイヤフラム１８が変位する。す
るとダイヤフラム１８とノズル２１との間隙が小さくな
るので、圧力室１９の内圧が上昇する。

そのため、ダイヤフラム１８が矢印Ｃ方向に変位し、バ
ネＩ７の変形による力と、圧力室１９の圧力とダイヤフ
ラム１８の有効面積とで定まる力とが等しい状態で平衡
する。従って、バルブ８の変位と圧力室１９の圧力とは
比例する。バルブ８が高？ｌｆｆ１であっても、圧力管
路の距離ρが有効に作用して、自然冷却がなされ電空変
換部２４は常温に近くなっている。

第３図は第２の発明の構成系統線図である。尚第３図に
おいてｌ１ｉｌ記第１図と同一作用をするものには同一
符号をつけ説明を省略する。

図において、２５はパイロットリレーの出力側に接続さ
れた圧力管路、２６は圧力管路２２又は圧力管路２５の
いずれかとベローズ１５とを接続する管路切換手段で、
例えば三方弁が用いられる。

このように構成された！Ａｆｆの動作を第４図に基づき
説明する。尚第４図において前記第２図と同一作用をす
るものには同一符号をつけ説明を省略する。被制御流体
の状態によっては、バルブ８がハンチングを生じてプロ
セスの制御性が低下することがある。この賜金に管路切
換手段２６によってベローズ１５に変位空気圧変換器２
３の空気圧信号を伝達せずに−、パイロットリレー７の
空気圧信号を伝達する。このようにすると、バルブ８は
フィードバックループの外に出るからハンチングは防止
できる。

（発明の効果） 以上説明したように、第１の発明によれば、バルブ８の
変位を空気圧信号を用いて帰還すると共にこの空気圧信
号の伝達される圧力管路の距ｕｉを十分にとれるので、
バルブ８が高温状態であってもフォースモータ１１は高
温状態にはなく、バルブポジショナとして機能を発揮で
きる。

第２の発明によれば、第１の発明の効果を有するととも
にバルブ８をフィードバックループから取外す管路切換
手段２６を設けたので、バルブ８のハンチングを容易に
防止しろる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の系統線図、第２図は第１図の装置
のブロック図、第３図は第２の発明の系統線図、第４図
は第３図の装置のブロック図、第５図は従来の空気式バ
ルブポジショナの系統線図、第６図は第５図の装置のブ
ロック図、第７図は第５図の装はの使用状態の説明図、
第８図は第７図の装置のブロック図である。 ２・・・レバー、５・・・ノズル、７・・・パイロット
リレー、８・・・バルブ、１１・・・フォースモータ、
１５・・・ベローズ（帰還手段）　、　２２．２５・・
・圧力管路、２６・・・管路切換手段、３０・・・ばね
。 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力電流に応じて吸引力を発生するフォースモー
   タと、 このフォースモータの吸引力によって変位するフラッパ
   の変位を空気圧信号に変換するノズルフラッパと、 このノズルフラッパで発生した空気圧信号を増幅しバル
   ブに出力するパイロットリレー とを備えた電空バルブポジショナにおいて、前記バルブ
   の変位を空気圧信号に変換する変位空気圧変換器と、 この空気圧信号に応じて力を発生し、前記フラッパを変
   位させる帰還手段 とを設けると共に、 前記フォースモータと前記バルブとの距離を所定の距離
   離したことを特徴とする電空バルブポジショナ。
2. （２）入力電流に応じて吸引力を発生するフォースモー
   タと、 このフォースモータの吸引力によって変位するフラッパ
   の変位を空気圧信号に変換するノズルフラッパと、 このノズルフラッパで発生した空気圧信号を増幅しバル
   ブに出力するパイロットリレー とを備えた電空バルブポジショナにおいて、前記バルブ
   の変位を空気圧信号に変換する変位空気圧変換器に接続
   された第１の圧力管路と、前記パイロットリレーに接続
   された第２の圧力管路と、 空気圧信号に応じて力を発生し、前記フラッパを変位さ
   せる帰還手段と、 前記第１又は第２の圧力管路のいずれかと前記帰還手段
   とを接続する管路切換手段 とを設けると共に、 前記フォースモータと前記バルブとの距離を所定の距離
   離したことを特徴とする電空バルブポジショナ。