JPS627437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は、バタフライ弁など回転弁の駆動装
置に関するものである。

（従来技術と解決すべき課題） バタフライ弁などの回転弁の駆動手段として
は、該弁の弁軸を弁外に突出させ、該突出部分に
取着したセクタギヤ、スコツチヨークなどと、弁
の外殻部分に設けた流体シリンダ内のピストンと
ともに変位する棒体に形成したラツクないしはピ
ンとを係合させ、流体圧によるピストンの変位
を、セクタギヤまたはスコツチヨークを介して弁
軸の、したがつて弁内の回転部材の回転に変換す
るようなものが従来からひろく実用されている。

ところで、回転弁を開閉する場合における開閉
トルクは、いつぱんに、全閉から全開まで90゜回
動するのが普通である回転弁においては、回動中
一様ではなく、変化することは周知である。

第１図は、バタフライ弁における、このような
トルクの変化を略示したものである。

同図における破線Ｔは、弁の全閉から全開に至
る間における所要トルクを示すものであり、実線
Ｒはラツクとセクタギヤを用いた場合、実線Ｓは
スコツチヨークを用いた場合における発生トルク
の変化を示すものである。

このように、弁を開閉するの要するトルクは、
全閉位置から開きはじめるときに最大であり、以
後、中間位置T₁において、流体の特性、弁板の
形状などによつては航空機の翼における揚力に類
する力が作用して弁に閉方向の力が作用して所要
トルクが増大することもあるが、全体として、弁
開放に要するトルクは急激に減少傾向をとつてい
る。

そして前述のような開閉駆動手段は、弁開放操
作の初期において、所要トルクをカバーしなけの
ばならないことは当然であるから、駆動手段の初
期における発生トルクをこれに合致するように定
めると、以後該手段の発生トルクは、実際の所要
トルクの変化とは無関係に変化するので、第１図
に示すように、ラツクとセクタギヤを用いる場合
には、同図に破線ハツチングで示すように、また
スコツチヨークを用いる場合には同図に実線ハツ
チングで示すように無駄なトルクが作用している
ことが判る。この場合、前述のように、符号T₁
で示すような状態が存在すると、とくにスコツチ
ヨーク方式の駆動手段の場合、さらにトルク損失
が生ずることは容易に理解できるところであろ
う。

本発明は以上のような事態に対処すべくなされ
たものであつて、流体シリンダを利用する回転弁
の駆動装置において、該シリンダの発動による発
生トルクの変化を実際に弁開閉に必要なトルクの
変化に可及的に近似させるようにし、構成が簡単
で安価でありしかも所要動力の少ない回転弁の駆
動装置を提供することを目的とするものである。

(2) 発明の構成 （課題を解決する技術手段、その作用） 上記の目的と達成するために、本発明において
は、流体シリンダ方式を利用し、シリンダ内のピ
ストンの変位を弁側の弁軸に取着したアームの回
動に変換するような回転弁の駆動装置において、
該アームの端部を、回動しつつピストンと同方向
に変位させるとともに、該方向と角度をなす方向
にも変位するように構成したことを特徴とするも
のである。

このように構成することによつて、前述第１図
のグラフにおける曲線Ｓにあるような不要のトル
クを大幅に減殺して、駆動装置に発生するトルク
を、実際に弁を開閉するに要するトルク変化に対
応させることができる。

（実施例の説明） 第２図は本発明による駆動装置の要部の断面図
であつて、紙面に垂直方向にのびて、不図示の弁
から弁外に突出している弁軸４が、弁駆動用の流
体シリンダ装置１０内に達しており、その弁端に
はアーム５が取着してある。シリンダ１内には、
板体３３によつて一体に形成されたピストン３
１，３２が摺動自在に配設してあり、前記板体３
３には、シリンダ軸線方向と所定角度をなして
（図示の場合は直角）長孔３４が形成してあり、
前記アーム５の自由端に配したピン５１が、該長
孔に摺動自在に装着してある。

このような構成を具備しているから、ポート２
１から圧力流体を、シリンダ内、ピストン３１の
左側スペースに供給すると、ピストン３１，３２
および板体３３は一体として図示左方に変位し、
これにともなつて、アーム５も、長孔３４内を摺
動しながら図示反時計方向に回動し、したがつ
て、該アーム５に取着された弁軸４も回動して、
弁が開放されることになる。

上記の場合、シリンダ内に加えられた流体圧を
Ｐとし、アーム５の実効長さをＬとすると、弁軸
４には、LPcosθなるトルクがかかることにな
り、このトルクは、アーム５が、弁軸４中心をと
おり、シリンダの軸線に垂直な直線Ｃに至るまで
は増加しその後は減少してゆく。第３図はこのト
ルクの変化を示したものであつて、アーム５が直
線Ｃに一致するところで最大値VPをとり、以後
コサインカーブ状に減少する。したがつて、Ｌ、
Ｐ、θなどの値を適当に定めることによつて、曲
線Ｖの形状を、前述の実際に必要なトルク曲線Ｔ
に近似したものとすることが可能である。

本発明は以上のように構成してあるから、駆動
手段として必須の流体シリンダ内の構成を若干変
えるのみで、特段の付帯機構などを必要とせず、
極めて簡単な構成で、バタフライ弁などの回転弁
の開閉駆動にあたつて無駄な力を要せずに必要な
トルクを得ることができ、したがつて駆動装置部
分を小型化することが可能である。

なお、前記の装置において、余弦の値は０゜、
180゜においてゼロとなり、弁の全開または全閉
位置においてアームがピストンの運動方向に対し
てこのような状態となつて（デツドポイント）駆
動作用に不都合が生ずることがないように、第４
図に示すように、アームのスタート位置をピーク
値VPの位置よりも若干角度φだけ手前の位置
からスタートさせ、90゜回転したあとでも多少の
トルクが残るようにして、反対方向の駆動の円滑
に遂行できるように構成することが好ましい。

さらに、このように構成することによつて、第
４図から判るように、この種の駆動装置にみるよ
うに、スコツチヨークは、これのシリンダの軸線
に垂直の位置の両側にそれぞれ45゜ずつにふり分
けられるようにストロークが定められるのが普通
であるが、この場合における作動範囲L₁を、上
述の実施例のものにおけるストロークL₂とを対
比すれば、L₁＞L₂となることは容易に算出で
き、換言すると、本発明によることにより、シリ
ンダ長を短かくすることが可能であることが判
る。

前記角度φの値は、弁、被制御流体の特性にも
よるが、実験によれば、10〜15゜の範囲に定める
のが好適であつた。

第５図は本発明の他の実施例を示すものであつ
て、このものにおいては、前述の実施例における
長孔の一部、ピストン、アームが始動側を角度α
だけ傾斜させ、初期トルクが、ほぼLPcos（θ＋
α）となるように構成したものである。

このように構成することによつて、第３図に示
すグラフのおける最大トルクVPの大いさ、位置
を適宜変化させて、トルク曲線Ｖの形状、値を実
際のトルク特性曲線Ｔに近接させることができ
る。

(3) 発明の効果 本発明は以上説述した構成を具備しているか
ら、きわめて簡単な構成で、回転弁の開閉に要す
る回動トルクの変化によく対応する駆動作用を付
与することができ、弁の開閉に要する駆動力を大
幅に減少させることが可能となり、流体シリンダ
のみならず、流体圧力源を含めて駆動系を小型化
することができ、コストダウン、さらにはバイプ
ラインの配管を容易とするうえでも大きな効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の弁開閉に要するトルクを示すグ
ラフ、第２図は本発明の実施例たる流体シリンダ
装置の断面図、第３図は本発明による発生トルク
と、実際に必要なトルクとを対比して示したグラ
フ、第４図は本発明および公知のピストンストロ
ークの関係を示すグラフ、第５図は本発明の他の
実施例を示す一部の平面図。 １……シリンダ、３１，３２……ピストン、３
３……板体、３４……長孔、５……アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁内で回動開閉する回動部材に取着されてい
   て弁外に突出している弁軸端を、弁駆動用の流体
   シリンダ内に達せしめ、前記弁軸端に一端を取着
   したアームの他端を、前記シリンダ内に配したピ
   ストンに一体に配設した部材に形成してあつてシ
   リンダ軸線と所定角度をなして設けた長孔に摺動
   自在に係合させてなる回転弁の駆動装置。 ２ ピストンと一体の部材に形成した長孔が、ピ
   ストンの走行方向に直角である特許請求の範囲第
   １項記載の回転弁の駆動装置。 ３ ピストンと一体の部材に形成した長孔の一方
   の端部近傍を、該長孔の他の部分におけるより
   も、アームの傾きが大きくなる方向に折曲してな
   る特許請求の範囲第１項記載の回転弁の駆動装
   置。