(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断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、弁閉方向の推力を弁棒に与える組合せばねを備えた遮断弁操作装置において、
組合せばねは弁箱内にあって、ふたと中間ばね座との間に支持された第１ばね、および主弁体と中間ばね座との間に支持された第２ばねとからなり、中間ばね座の一部が第２ばね内にばね軸に沿って入り込んでおり、
前記複動シリンダーに作動流体を供給する圧力源と、
入口側に圧力源に接続された圧力ポート、排出管に接続されたヘッド側排出ポートおよびキャップ側排出ポートを有し、出口側に中間管に接続されたＡポートおよびキャップ側配管に接続されたＢポートを有する主切換弁と、
入口側に前記中間管に接続された圧力ポートおよび排出ポートを有し、出口側に前記複動シリンダーのシリンダーチューブのヘッド側に接続されたＡポートを有するヘッド側切換弁と、
入口側に前記圧力源に接続された圧力ポートおよび排出ポートを有する第１電磁弁と、
入口側に前記圧力源に接続された圧力ポートおよび前記第1電磁弁のＡポートが接続された排出ポートを有し、出口側に前記主切換弁のパイロット弁に接続されたＡポートを有する第２電磁弁と、
入口側に前記圧力源が接続された圧力ポートおよび排出ポートを有し、出口側に前記ヘッド側切換弁のパイロット弁が接続されたＡポートを有する第３電磁弁と、
前記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出量を制限して遮断弁の閉速度を減速する、バイパス管に前記排出切換弁と並列に設けられた速度制御弁と、
遮断弁急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る切換手段とを備えており、
遮断弁全開時に前記第１電磁弁および第２電磁弁が励磁され、第３電磁弁が消磁されて、第２電磁弁のＡポートからの作動流体の供給により前記主切換弁のパイロット弁が付勢されるとともに、前記第３電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記ヘッド側切換弁のパイロット弁が消勢されて、前記シリンダーチューブのヘッド側に圧力源より作動流体が供給されるとともに、キャップ側から作動流体が排出され、
遮断弁緩閉時に前記第１電磁弁および第２電磁弁が消磁され、第３電磁弁が励磁されて、第２電磁弁を経て第１電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記主切換弁のパイロット弁が消勢されるとともに、前記第３電磁弁のＡポートからの作動流体の供給により前記キャップ側切換弁のパイロット弁が付勢され、前記シリンダーチューブのヘッド側から作動流体が排出されるとともに、前記シリンダーチューブのキャップ側に圧力源より作動流体が供給され、
遮断弁急閉時に前記第１電磁弁、第２電磁弁および第３電磁弁が消磁されて、第２電磁弁を経て第１電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記主切換弁のパイロット弁が消勢されるとともに、前記第３電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記キャップ側切換弁のパイロット弁が消勢されて、前記シリンダーチューブのヘッド側から作動流体が前記排出管および排出され、キャップ側に圧力源より作動流体が供給され、遮断弁急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が開から閉に切り換えられ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
ことを特徴とする遮断弁操作装置。
【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、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】
従来の弁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、従来の弁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、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】
この発明の遮断弁操作装置は、遮断弁の弁箱に固定したヨークまたはスタンドに取り付けられ、ピストンロッドが弁棒に連結されたシリンダー、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、弁閉方向の推力を弁棒に与える組合せばねを備えた弁操作装置において、組合せばねは弁箱内にあって、ふたと中間ばね座との間に支持された第１ばね、および主弁体と中間ばね座との間に支持された第２ばねとからなり、中間ばね座の一部が第２ばね内にばね軸に沿って入り込んでいる。
【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、ふたと弁体との間に挿入する。第１ばね（小径ばね）の一部が第２ばね（大径ばね）内に入り込む長さは、第１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。中間ばね座を第２ばね内に入り込ませて第２ばねの自由端部で支持し、第１ばねは中間ばね座の底部で支持する。
【０００９】
上記遮断弁操作装置において、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、入口側に圧力源に接続された圧力ポート、排出管に接続されたヘッド側排出ポートおよびキャップ側排出ポートを有し、出口側に中間管に接続されたＡポートおよびキャップ側配管に接続されたＢポートを有する主切換弁と、入口側に前記中間管に接続された圧力ポートおよび排出ポートを有し、出口側に前記複動シリンダーのシリンダーチューブのヘッド側に接続されたＡポートを有するヘッド側切換弁と、入口側に前記圧力源に接続された圧力ポートおよび排出ポートを有する第１電磁弁と、入口側に前記圧力源に接続された圧力ポートおよび前記第1電磁弁のＡポートが接続された排出ポートを有し、出口側に前記主切換弁のパイロット弁に接続されたＡポートを有する第２電磁弁と、入口側に前記圧力源が接続された圧力ポートおよび排出ポートを有し、出口側に前記ヘッド側切換弁のパイロット弁が接続されたＡポートを有する第３電磁弁と、前記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出量を制限して遮断弁の閉速度を減速する、バイパス管に前記排出切換弁と並列に設けられた速度制御弁と、遮断弁急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る切換手段とを備えている。
そして、遮断弁全開時に前記第１電磁弁および第２電磁弁が励磁され、第３電磁弁が消磁されて、第２電磁弁のＡポートからの作動流体の供給により前記主切換弁のパイロット弁が付勢されるとともに、前記第３電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記ヘッド側切換弁のパイロット弁が消勢されて、前記シリンダーチューブのヘッド側に圧力源より作動流体が供給されるとともに、キャップ側から作動流体が排出され、遮断弁緩閉時に前記第１電磁弁および第２電磁弁が消磁され、第３電磁弁が励磁されて、第２電磁弁を経て第１電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記主切換弁のパイロット弁が消勢されるとともに、前記第３電磁弁のＡポートからの作動流体の供給により前記キャップ側切換弁のパイロット弁が付勢され、前記シリンダーチューブのヘッド側から作動流体が排出されるとともに、前記シリンダーチューブのキャップ側に圧力源より作動流体が供給され、遮断弁急閉時に前記第１電磁弁、第２電磁弁および第３電磁弁が消磁されて、第２電磁弁を経て第１電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記主切換弁のパイロット弁が消勢されるとともに、前記第３電磁弁の排出ポートからの作動流体の排出により前記キャップ側切換弁のパイロット弁が消勢されて、前記シリンダーチューブのヘッド側から作動流体が前記排出管および排出され、キャップ側に圧力源より作動流体が供給され、遮断弁急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が開から閉に切り換えられ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。
【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、弁棒に設けたドッグ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】
この発明の遮断弁操作装置では、組合せばねが弁箱内にあり、第１ばねの一部が隣り合う第２ばね内に入り込んでいる。したがって、組合せばねが弁箱内に収納された分（ばね設定高さの約２０％以上）および第１ばねが第２ばね内に入り込んだ分だけ弁の高さは低くなり、また操作装置の重心位置も低くなる。
【００１２】
この発明の遮断弁操作装置では、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が閉じると、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ているので、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１３とで構成されている。Ｙ形の弁箱２に固定された主弁座６と弁箱頂部との間に、円筒状のジスクソケット９が挿入されている。ジスクソケット９の頂部は、ふた３に固定されている。ジスクソケット９の下部に、流路１０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９の内側とは、流路１０を介して通じている。ふた３の上面にヨーク１２が取り付けられている。主弁体８は、ジスクソケット９に案内されて昇降する。
【００１４】
主弁体８に副弁１３が設けられている。すなわち、主弁体８に円筒状のハウジング１４が形成されており、ハウジング１４はカバー１５で覆われている。カバー１５は上方に延びる円筒部１６を備えており、円筒部１６の上端は逆座面１７となっている。主弁１が開いたとき、逆座面１４はふた３に設けられた逆座４に接する。ハウジング１４内に、副弁体１９が挿入されている。主弁体８の中央に副弁流路２１が設けられており、副弁流路２１の上部は副弁体１９が着座する副弁座２２となっている。
【００１５】
弁棒２３はカバー１５の円筒部１６を貫通しており、下端部が副弁体１９に連結されている。弁棒２３の上端部は、後に説明するエアシリンダー３４のピストンロッド３８に連結されている。
【００１６】
組合せばね２６が、弁箱２内に配置されている。組合せばね２６は、第１ばね２７、第２ばね２８、および中間ばね座２９からなっている。第１ばね２７は、ふた３に設けられたばね座５と中間ばね座２９との間に支持されている。第２ばねは２８、主弁体８と中間ばね座２９との間に支持されている。中間ばね座２９は、円筒状胴体３０が第２ばね２８内に入り込むようにしてフランジ部３１で第２ばね２８の上端で支えられている。また、第２ばね２８の下端は中間ばね座２９の底部３２で支持されている。第１ばね２７が第２ばね２８内に入り込んだ長さは、第１ばね２７の設定長さの３０〜７０％である。
【００１７】
ヨーク１２の頂部に複動エアシリンダー３４が取り付けられている。
【００１８】
図３は、上記複動エアシリンダー３４の空気圧回路を示している。
主管３９に空気圧源４０、逆止弁４１、および５ポート空気圧切換弁４２が順次取り付けられている。５ポート空気圧切換弁４２のＡポートには中間管４３を介して３ポート空気圧切換弁４４のＰポートが接続されており、３ポート空気圧切換弁４４のＡポートにはヘッド側管４５を介してシリンダーチューブ３５のヘッド側３６に接続されている。また、３ポート空気圧切換弁４４のＥポートには第１速度制御弁４６が接続されている。上記５ポート空気圧切換弁４２のＢポートはキャップ側管４７に接続されている。そして、シリンダーチューブ３５のキャップ側３７が、キャップ側管４７に第２速度制御弁４８を介して接続されている。
【００１９】
主管３９から分岐する分岐管４９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４２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４４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。
【００２０】
上記５ポート空気圧切換弁４２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２３に取り付けられたドッグ２４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。
【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Ａポートを経て、５ポート空気圧切換弁４２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４２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４４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４４はノーマル位置となる。これにより、主管３９、５ポート空気圧切換弁４２、中間管４３、３ポート空気圧切換弁４４、およびヘッド側管４５を経てシリンダーチューブ３５のヘッド側３６に圧縮空気が供給される。同時に、キャップ側３７内の圧縮空気は、第２速度制御弁４８およびキャップ側管４７を経て５ポート空気圧切換弁４２のＣＥポートから流出する。この結果、ピストンロッド３８が上昇し、弁棒２３が引き上げられて副弁１３が開く。副弁１３が開くと、ジスクソケット９内の流体が副弁流路２１から流出し、ジスクソケット９内の圧力が低下する。これにより、弁棒２３に加わる荷重が軽減され、エアシリンダー３４の駆動力により主弁体８が引き上げられる。主弁体８が引き上げられると、１次側の流体は、ジスクソケット９の流路１０および主弁座６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４８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４２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４２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４４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４４は作動位置となる。この結果、主管３９、５ポート空気圧切換弁４２、キャップ側管４７、および第２速度制御弁４８を経てシリンダーチューブ３５のキャップ側３７に圧縮空気が供給される。一方、ヘッド側３６内の圧縮空気は、ヘッド側管４５および３ポート空気圧切換弁４４を経て第１速度制御弁４６から流出する。この結果、ピストンロッド３８が下降し、弁棒２３が押し下げられて主弁体８が主弁座６に着座する。着座にした状態では、ジスクソケット９内の流体圧によって主弁体８が主弁座６に押し付けられ、気密が保持される。なお、主弁体８が着座するときに主弁体８および主弁座６が傷付かないような適度な弁閉速度に、第１速度制御弁４６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４２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４２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４４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４４はノーマル位置となる。これにより、主管３９、５ポート空気圧切換弁４２、キャップ側管４７、および第２速度制御弁４８を経てシリンダーチューブ３５のキャップ側３７に圧縮空気が供給される。一方、シリンダーチューブ３５のヘッド側３６の圧縮空気は、ヘッド側管４５、３ポート空気圧切換弁４４、中間管４３、および５ポート空気圧切換弁４２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３８が下降し、弁棒２３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２３のドッグ２４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８は緩やかに主弁座６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４２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】
この発明の遮断弁操作装置では、弁の高さおよび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、さらに保守が容易となる。
【００２７】
また、この発明の遮断弁操作装置では、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、操作回路の構成が簡単になり、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
５  ばね座
６  主弁座
８  主弁体
９  ジスクソケット
１０  ジスクソケットの流路
１２  ヨーク
１３  副弁
１９  副弁体
２２  副弁座
２３  弁棒
２６  組合せばね
２７  第１ばね
２８  第２ばね
２９  中間ばね座
３４  複動エアシリンダー
３６  シリンダーチューブのヘッド側
３７  シリンダーチューブのキャップ側
３８  ピストンロッド
３９  主管
４２  ５ポート空気圧切換弁
４４  ３ポート空気圧切換弁
４６  第１速度制御弁
４８  第２速度制御弁
４９  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
【図１】
0003583500.tif 000002
【図２】
0003583500.tif 000003
【図３】
0003583500.tif 000004