(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主弁の弁箱に固定したヨークまたはスタンドの頂部に取り付けられ、ピストンロッドが弁棒に連結された複動シリンダー、および複数のばねが中間ばね座を介して直列に組み合わされ、弁棒に取り付けられたばね座とヨークまたはスタンドのばね座とによって支持された組合せばねを備えた遮断弁用操作装置において、一方のばねの一部が隣り合う他方のばね内にばね軸に沿って入り込むようにして中間ばね座を介して連結されており、前記複動シリンダーに作動流体を供給する圧力源と、前記複動シリンダーのシリンダーチューブのヘッド側およびキャップ側に接続された主切換弁と、シリンダーチューブのヘッド側に主切換弁を介して接続された作動流体の排出管と、排出管に取り付けられた排出切換弁と、排出切換弁をバイパスするようにして前記排出管に取り付けられたバイパス管と、シリンダーチューブからの作動流体の流量を制限して主弁の閉速度を減速する、バイパス管に排出切換弁と並列に設けられた速度制御弁と、主弁閉行程途中で前記弁棒の下降に連動して前記排出切換弁を開から閉に切り換えてシリンダーチューブからの作動流体を前記バイパス管に通す切換手段とを備えていることを特徴とする遮断弁用操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はシリンダーおよび組合せばねを備えた遮断弁用操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弁操作装置の一つとして、エアシリンダーなどのシリンダーがある。シリンダーは、ピストンロッドが弁棒に連結され、弁体を弁座に押し付ける弁締切力を弁棒に与える。また、弁開閉リフトが大きく、急速に弁を閉じる必要のある弁、たとえば遮断弁ではコイルばねを直列に連結した組合わせばねが広く用いられている。組合せばねは、弁棒に設けたばね座および弁箱に固定したヨークまたはスタンドのばね座の間に挿入され、弁閉方向の推力を弁棒に与える。このような弁操作装置として、たとえば特公昭４６−１７６６３号公報の遮断弁がある。この遮断弁では、スタンドの頂部にエアシリンダーが固定されている。また、４本のコイルばねが中間ばね座を介して直列に連結され、組合わせばねを構成している。そして、複数組の組合せばねが、弁棒に取り付けたばね座とスタンドとの間に挿入されている。
【０００３】
また、上記のように急速に閉じる必要のある弁では、弁閉時に弁体が弁座に激突するのを防ぎ、弁体および弁座を保護している。このために、適当な速度で弁体が弁座に着座するように弁閉速度を調節する手段を設けている。上記公報の遮断弁では、エアシリンダーと弁棒との間に油圧シリンダーを介在させ、油圧シリンダーのヘッド側とキャップ側とを導管で結び、導管に速度制御弁を設けている。ヘッド側からキャップ側へ流出する作動油流量を、速度制御弁で調節して弁閉速度を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の遮断弁用操作装置の組合せばねでは、隣り合うばねの端部と端部との間にばね座を挿入し、隣り合うばねを直列に連結していた。このために、組合せばねを挿入する空間、あるいはヨークまたはスタンドの高さが高くなり、シリンダーなどの重心位置、および弁高さが高くなる。この結果、耐震性および弁開閉作動の信頼性が低下し、さらに広い弁設置空間を要するとともに保守が困難であるという問題があった。
【０００５】
また、従来の遮断弁用操作装置のエアシリンダーでは、弁閉行程で油圧シリンダーおよび流量調節弁によって弁閉速度を調節する。このために、作動流体として空気および油の二つを必要とし、弁操作装置の構成が複雑となる。この結果、弁開閉作動の信頼性が低下し、さらに広い弁設置空間を要するとともに保守が困難であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、耐震性が高く、高い信頼性で弁が開閉作動し、弁設置空間が狭く、さらに保守が容易な遮断弁用操作装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の遮断弁用操作装置は、主弁の弁箱に固定したヨークまたはスタンドの頂部に取り付けられ、ピストンロッドが弁棒に連結された複動シリンダー、および複数のばねが中間ばね座を介して直列に組み合わされ、弁棒に取り付けられたばね座とヨークまたはスタンドのばね座とによって支持された組合せばねを備えた遮断弁用操作装置において、一方のばねの一部が隣り合う他方のばね内にばね軸に沿って入り込むようにして中間ばね座を介して連結されている。
【０００８】
シリンダーはエアシリンダーまたは油圧シリンダーのいずれであってもよい。組合せばねを構成するばねとして、コイルばねが用いられる。ばね本数は２〜４本である。このような組合せばねの２〜４組を弁棒回りに等間隔に、弁棒に設けたばね座と弁箱に固定したヨークまたはスタンドのばね座との間に、挿入する。一方のばね（小径ばね）の一部が他方のばね（大径ばね）内に入り込む長さは、小径ばねの設定長さの３０〜７０％程度である。中間ばね座は、たとえばカップ形をしている。中間ばね座を大径ばね内に入り込ませて大径ばねの自由端部で支持し、小径ばねは中間ばね座の底部で支持する。
【０００９】
また、上記弁操作装置は、前記複動シリンダーに作動流体を供給する圧力源と、前記複動シリンダーのシリンダーチューブのヘッド側およびキャップ側に接続された主切換弁と、シリンダーチューブのヘッド側に主切換弁を介して接続された作動流体の排出管と、排出管に取り付けられた排出切換弁と、排出切換弁をバイパスするようにして前記排出管に取り付けられたバイパス管と、シリンダーチューブからの作動流体の流量を制限して主弁の閉速度を減速する、バイパス管に排出切換弁と並列に設けられた速度制御弁と、主弁閉行程途中で前記弁棒の下降に連動して前記排出切換弁を開から閉に切り換えてシリンダーチューブからの作動流体を前記バイパス管に通す切換手段とを備えている。
【００１０】
弁閉行程終端近くで切換弁を開から閉に切り換える時期は、弁開度が５〜５０％程度に達した時である。切換弁の切換えは、弁棒に設けた突起により機械的に切り換える方式、あるいはリミットスイッチなどを用いて電気的に切り換える方式のいずれであってもよい。
【００１１】
【作用】
上記弁操作装置では、一方のばねの一部が隣り合う他方のばね内にばね軸に沿って入り込んでいる。したがって、ばねが入り込んだ分だけ弁の高さは低くなり、また弁操作装置の重心も低くなる。
【００１２】
また、弁閉定常行程で切換弁は開いており、シリンダーからの作動流体は直接切換弁を流れる。弁閉行程途中で切換弁を閉じると、作動流体は切換弁を迂回して速度制御弁を通る。速度制御弁の流量は切換弁を通る作動流体の流量よりも絞られるので、弁閉速度は遅くなる。この結果、弁体は緩やかに弁座に着座し、弁体および弁座の損傷が防がれる。
【００１３】
【実施例】
図１および図２はこの発明の実施例を示しており、Ｙ形遮断弁の断面図である。図１は閉状態を、図２は開状態をそれぞれ示している。
遮断弁は、主弁１と副弁１１とで構成されている。Ｙ形の弁箱２に固定された主弁座４と弁箱頂部との間に、円筒状のジスクソケット６が挿入されている。ジスクソケット６の頂部は、ふた３に固定されている。ジスクソケット６の下部に、流路７が窓状に開口している。弁箱２の入口側とジスクソケット６の内側とは、流路７を介して通じている。ふた３の上面にヨーク８が取り付けられている。主弁体５は、ジスクソケット６に案内されて昇降する。
【００１４】
主弁体５に副弁１１が設けられている。すなわち、主弁体５に円筒状のハウジング１２が形成されており、ここに副弁体１４が挿入されている。主弁体５の中央に副弁流路１６が設けられており、副弁流路１６の上部は副弁体１４が着座する副弁座１８となっている。副弁体１４に弁棒２１が連結されている。
【００１５】
ヨーク８の頂部に複動エアシリンダー２５が取り付けられている。
【００１６】
図３は、上記複動エアシリンダー２５の空気圧回路を示している。
主管３１に空気圧源（圧力源）３２、逆止弁３３、および５ポート空気圧切換弁（主切換弁）３４が順次取り付けられている。５ポート空気圧切換弁３４のＡポートには中間管３６を介して３ポート空気圧切換弁３８のＰポートが接続されており、３ポート空気圧切換弁３８のＡポートにはヘッド側管４０を介してシリンダーチューブ２６のヘッド側２７に接続されている。また、３ポート空気圧切換弁３８のＥポートには第１速度制御弁４２が接続されている。上記５ポート空気圧切換弁３４のＢポートはキャップ側管４４に接続されている。そして、シリンダーチューブ２６のキャップ側２８が、キャップ側管４４に第２速度制御弁４６を介して接続されている。
【００１７】
主管３１から分岐する分岐管４８には第１電磁弁５１、第２電磁弁５２、および第３電磁弁５３が取り付けられている。第１電磁弁５１および第２電磁弁５２は、上記５ポート空気圧切換弁３４のパイロット弁となっている。また、第３電磁弁５３は上記３ポート空気圧切換弁３８のパイロット弁となっている。これら電磁弁５１、５２、５３はいずれも、５ポート電磁パイロット切換弁である。
【００１８】
上記５ポート空気圧切換弁のＨＥポートには排気管６１が接続されている。排気管６１には２ポート切換弁（排出切換弁）６３および第３速度制御弁６５が直列に取り付けられている。２ポート切換弁６３は弁棒２１に取り付けられた突起２２により操作される機械式切換弁である。また、排気管６１には２ポート切換弁６３と並列にバイパス管６７が接続されており、バイパス管６７に第４速度制御弁６９が設けられている。
【００１９】
ヨーク８には、図１および図２に示すように４本のばねガイド７１が取り付けられている。ばねガイド７１には昇降可能に可動ばね座７３がはめ合っている。可動ばね座７３の上面に上記エアシリンダー２５のピストンロッド２９が、また下面に弁棒２１がそれぞれ連結されている。
【００２０】
ヨーク８の頂部のばね座９と可動ばね座７３との間に、組合せばね７５が挿入されている。組合せばね７５は、大径ばね７６、小径ばね７８、およびカップ状の中間ばね座８１とからなっている。中間ばね座８１は、円筒状胴体８２が大径ばね７６内に入り込むようにしてフランジ部８３で大径ばね７６の上端により支えられている。また、小径ばね７８の下端は中間ばね座８１の底部８８で支持されている。小径ばね７８が大径ばね７６内に入り込んだ長さは、小径ばね７８の設定長さの３０〜７０％である。
【００２１】
ここで、上記のように構成された遮断弁の開閉操作および作動について説明する。
（開操作）
図１の弁閉状態で、第１電磁弁５１および第２電磁弁５２を励磁する。第２電磁弁５２のＢポートを経て、５ポート空気圧切換弁３４のパイロット弁に圧縮空気が供給され、５ポート空気圧切換弁３４は作動位置となる。また、第３電磁弁５３を消磁する。３ポート空気圧切換弁３８のパイロット弁の圧縮空気は第３電磁弁５３のＡポートから排気され、３ポート空気圧切換弁３８はノーマル位置となる。これにより、主管３１、５ポート空気圧切換弁３４、中間管３６、３ポート空気圧切換弁３８、およびヘッド側管４０を経てシリンダーチューブ２６のヘッド側２７に圧縮空気が供給される。同時に、キャップ側２８内の圧縮空気は、第２速度制御弁４６およびキャップ側管４４を経て５ポート空気圧切換弁３４のＣＥポートから流出する。この結果、ピストンロッド２９が上昇し、弁棒２１が引き上げられて副弁１１が開く。副弁１１が開くと、ジスクソケット６内の流体が副弁流路１６から流出し、ジスクソケット６内の圧力が低下する。これにより、弁棒２１に加わる荷重が軽減され、エアシリンダー２５の駆動力により主弁体５が引き上げられる。主弁体５が引き上げられると、１次側の流体は、ジスクソケット６の流路７および主弁座４を経て２次側に流出する。なお、主弁１が適当な速度で開くように、第２速度制御弁４６は設定されている。
【００２２】
（緩閉操作）
図２の弁開状態で、第１電磁弁５１および第２電磁弁５２を消磁する。第２電磁弁５２のＡポートおよび第１電磁弁５１のＡポートを経て、５ポート空気圧切換弁３４のパイロット弁の圧縮空気が排気される。これにより、５ポート空気圧切換弁３４はノーマル位置となる。また、第３電磁弁５３を励磁する。３ポート空気圧切換弁３８のパイロット弁に第３電磁弁５３のＡポートから圧縮空気が給気され、３ポート空気圧切換弁３８は作動位置となる。この結果、主管３１、５ポート空気圧切換弁３４、キャップ側管４４、および第２速度制御弁４６を経てシリンダーチューブ２６のキャップ側２８に圧縮空気が供給される。一方、ヘッド側２７内の圧縮空気は、ヘッド側管４０および３ポート空気圧切換弁３８を経て第１速度制御弁４２から流出する。この結果、ピストンロッド２１が下降し、弁棒２１が押し下げられて主弁体５が主弁座４に着座する。着座にした状態では、ジスクソケット６内の流体圧によって主弁体５が主弁座４に押し付けられ、気密が保持される。なお、主弁体５が着座するときに主弁体５および主弁座４が傷付かないような適度な弁閉速度に、第１速度制御弁４２は設定されている。
【００２３】
（緊急閉操作）
図２の弁開状態で、第１電磁弁５１および第２電磁弁５２を消磁する。第２電磁弁５２のＡポートおよび第１電磁弁５１のＡポートを経て、５ポート空気圧切換弁３４のパイロット弁の圧縮空気が排気される。これにより、５ポート空気圧切換弁３４はノーマル位置となる。また、第３電磁弁５３を消磁する。３ポート空気圧切換弁３８のパイロット弁の圧縮空気は第３電磁弁５３のＡポートから排気され、３ポート空気圧切換弁３８はノーマル位置となる。これにより、主管３１、５ポート空気圧切換弁３４、キャップ側管４４、および第２速度制御弁４６を経てシリンダーチューブ２６のキャップ側２８に圧縮空気が供給される。一方、シリンダーチューブ２６のヘッド側２７の圧縮空気は、ヘッド側管４０、３ポート空気圧切換弁３８、中間管３６、および５ポート空気圧切換弁３４を経て排気管６１に流出し、さらに２ポート切換弁６３および第３速度制御弁６５を経て排気される。これにより、ピストンロッド２９が下降し、弁棒２１が押し下げられる。このとき、２ポート切換弁６３は開位置にある。
【００２４】
弁開度が５〜５０％になると、弁棒２１の突起２２が２ポート切換弁６３の操作片６４に突き当たり、２ポート切換弁６３は開位置から閉位置に切り換わる。この結果、排気管６１を流れる圧縮空気はバイパス管６７を通り、第４速度制御弁６９および第３速度制御弁６５を経て排気される。第４速度制御弁６９は第３速度制御弁６５よりも低い流量で圧縮空気が排出されるように設定されているので、主弁体５は緩やかに主弁座４に着座する。
【００２５】
なお、緊急閉操作の場合、第２電磁弁５２が故障し、励磁されたままで第１電磁弁５１が消磁されると、第２電磁弁５２のＡポート、分岐管４８、および第１電磁弁５１のＢポートを経て、５ポート空気圧切換弁３４のパイロット弁の圧縮空気は排気される。したがって、第２電磁弁５２が故障しても、遮断弁を緊急閉鎖することができる。
【００２６】
この発明の遮断弁用操作装置では、弁の高さおよび弁操作装置の重心位置を低くすることができる。したがって、耐震性が向上し、弁設置空間は狭くなり、さらに保守が容易がとなる。
【００２７】
また、シリンダー操作回路が空気圧回路または油圧回路のみで構成することができる。この結果、回路の構成が簡単となり、弁開閉作動の信頼性が向上し、また保守が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示しており、閉状態のＹ形遮断弁の断面図である。
【図２】図１に示すＹ形遮断弁の開状態の断面図である。
【図３】図１に示すエアシリンダーの空気圧回路図である。
【符号の説明】
１  主弁
２  弁箱
３  ふた
４  主弁座
５  主弁体
６  ジスクソケット
７  ジスクソケットの流路
８  ヨーク
９  ばね座
１１  副弁
１４  副弁体
１８  副弁座
２１  弁棒
２５  複動エアシリンダー
２７  シリンダーチューブのヘッド側
２８  シリンダーチューブのキャップ側
２９  ピストンロッド
３１  主管
３４  ５ポート空気圧切換弁
３８  ３ポート空気圧切換弁
４２  第１速度制御弁
４６  第２速度制御弁
４８  分岐管
５１、５２、５３  電磁弁
６１  排気管
６３  ２ポート切換弁
６５  第３速度制御弁
６７  バイパス管
６９  第４速度制御弁
７３  可動弁座
７５  組合せばね
７６  大径ばね
７８  小径ばね
８１  中間ばね座
【図１】
0003563423.tif 000002
【図２】
0003563423.tif 000003
【図３】
0003563423.tif 000004