(57)【要約】【課題】  弁板の偏摩耗を抑制できる粉粒体用開閉弁の作動機構を提供する。【解決手段】  排出口１ｂと弁板４を円形に形成し、その弁板４の背面に突設した回転軸４ａの後端部をアーム３の先端部に自転自在かつ軸方向進退可能に貫通し、そのアーム３から突出した回転軸４ａの後端部に固定ナット４ｂで離脱しないように規制し、アーム３と弁板４の間に圧縮バネ８を取り付け、その弁板４は閉塞時には自転せず解放時には一方向に小さく回転角度に自転させる微小回転する作動機構を設け、その作動機構は、弁板４の回転軸４ａにワンウェイクラッチ５の内輪５ｂを固定し、その外輪５ａに斜めのカム溝６ａを備えたクラッチホルダー６を固定し、カムピン７ａが内面に突設されたクラッチ受け座７をアーム３に設け、そのカムピン７ａを前記カム溝６ａに係合した構造とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体の移送管又は排出管の途中を閉塞した閉塞部材に排出口を開口し、その排出口をアクチュエータで回動するアームに設けた弁板で開閉する粉粒体用開閉弁において、
円形に形成された前記排出口に対応して外周が円形に形成された弁板と、
前記弁板の背面に突設された回転軸と、
前記回転軸の後端部を前記アームの先端部に自転自在かつ軸方向への進退可能に支持するアームと、
前記回転軸の後端部が前記アームから離脱するのを規制する規制部材と、
前記アームと前記弁板との間に設けたバネ部材と、
前記弁板を、前記排出口の閉塞時に自転させず、一方、開放時に一方向に自転させる弁板回転機構とを備え、
前記弁板回転機構が、前記弁板の開閉のたびに前記弁板を一方向に自転させることで、前記弁板の前記排出口に当たる位置が前記弁板の周方向に移行するようにしたことを特徴とする粉粒体用開閉弁の作動機構。
【請求項２】
前記弁板回転機構が、前記弁板の回転軸に固定したワンウェイクラッチの内輪と、外周面に斜めのカム溝を形成したワンウェイクラッチの外輪と、カムピンが内面に突設され、アームに設けたられたクラッチ受け座とを有し、そのクラッチ受け座のカムピンを前記ワンウェイクラッチのカム溝に係合した構造を設けており、そのワンウェイクラッチが、弁板の開放時に外輪が内輪に回転を伝達できる構造であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体用開閉弁の作動機構。
【請求項３】
前記弁板回転機構が、前記弁板の回転軸に固定したワンウェイクラッチの内輪と、ワンウェイクラッチの外輪と、外周面に斜めのカム溝を形成し、前記ワンウェイクラッチの外周に固定したクラッチホルダーと、カムピンが内面に突設され、アームに設けられたクラッチ受け座とを有し、そのクラッチ受け座のカムピンをクラッチホルダーのカム溝に係合した構造を設けており、そのワンウェイクラッチが、弁板の開放時に外輪が内輪に回転を伝達できる構造であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体用開閉弁の作動機構。
【請求項４】
前記閉塞部材を傾斜させ、前記閉塞部材の下方側に排出口を開口したことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の粉粒体用開閉弁の作動機構。
【請求項５】
前記閉塞部材と前記粉粒体用開閉弁を粉粒体の移送管又は排出管に所定間隔を置いて上下２段設けたことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の粉粒体用開閉弁の作動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体を回収するための移送管や排出管の開閉に用いられる粉粒体用開閉弁の作動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉粒体を含有した流体の遮断、開閉に使用される弁の一例として、粉粒体の移送管、粉粒体を収集するサイクロンや粉粒体を貯留するホッパー下部の排出管に取り付けられて、粉粒体排出用の開口部（開口）を開閉するスイング式の開閉弁がある。
【０００３】
このような開閉弁は、シリンダーで回動するアームの先端に弁板を取り付け、その弁板をアームで円弧状に運動させて開口部を開閉する構造とされるのが一般的である（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００４】
上記のような構成において、前記開閉弁が排出口を全開又は全閉するまでには、前記移送管や排出管から落下してくる粉粒体が前記弁板に当たり、前記弁板の下方に流れていく。
【０００５】
この際、前記弁板の粉粒体の当たる側の面について、前記弁板が前記アームでその軸を中心に円弧状に運動することから、前記アーム軸側と反対側になる部分が、前記アーム軸側の部分と比較して落差が大きくなり（開口部との距離が大きくなる）、前記粉粒体の落下速度が速くなってより強く当たる。
【０００６】
したがって、弁板を開閉するたびに前記アーム軸側と反対側の部分が先に磨滅するから、アーム軸側の部分があまり摩耗しないとしても、全体的に偏摩耗して気密性が低下して前記弁板が使用できなくなり、前記弁板を短期間での交換が必要になるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１１６４３６号公報
【特許文献２】実開平６−５１６３５号公報
【特許文献３】実開平６−１４９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、上記の実情に鑑み、弁板の偏摩耗を抑制できる粉粒体用開閉弁の作動機構を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は粉粒体用開閉弁の作動機構にかかり、粉粒体の移送管又は排出管の途中を閉塞した閉塞部材に排出口を開口し、その排出口をアクチュエータで回動するアームに設けた弁板で開閉する粉粒体用開閉弁において、
円形に形成された前記排出口に対応して外周が円形に形成された弁板と、
前記弁板の背面に突設された回転軸と、
前記回転軸の後端部を前記アームの先端部に自転自在かつ軸方向への進退可能に支持するアームと、
前記回転軸の後端部が前記アームから離脱するのを規制する規制部材と、
前記アームと前記弁板との間に設けたバネ部材と、
前記弁板を、前記排出口の閉塞時に自転させず、一方、開放時に一方向に自転させる弁板回転機構とを備え、
前記弁板回転機構が、前記弁板の開閉のたびに前記弁板を一方向に自転させることで、前記弁板の前記排出口に当たる位置が前記弁板の周方向に移行するようにしたことを特徴とする粉粒体用開閉弁の作動機構である。
【００１０】
本発明において、前記弁板回転機構が、前記弁板の回転軸に固定したワンウェイクラッチの内輪と、外周面に斜めのカム溝を形成したワンウェイクラッチの外輪と、カムピンが内面に突設され、アームに設けたられたクラッチ受け座とを有し、そのクラッチ受け座のカムピンを前記ワンウェイクラッチのカム溝に係合した構造を設けており、そのワンウェイクラッチが、弁板の開放時に外輪が内輪に回転を伝達できる構造であることが好適である。
【００１１】
また、本発明において、前記弁板回転機構が、前記弁板の回転軸に固定したワンウェイクラッチの内輪と、ワンウェイクラッチの外輪と、外周面に斜めのカム溝を形成し、前記ワンウェイクラッチの外周に固定したクラッチホルダーと、カムピンが内面に突設され、アームに設けられたクラッチ受け座とを有し、そのクラッチ受け座のカムピンをクラッチホルダーのカム溝に係合した構造を設けており、そのワンウェイクラッチが、弁板の開放時に外輪が内輪に回転を伝達できる構造であることが好適である。
【００１２】
本発明において、前記閉塞部材を傾斜させ、前記閉塞部材の下方側に排出口を開口したことが好適である。
【００１３】
本発明において、前記閉塞部材と前記粉粒体用開閉弁を粉粒体の移送管又は排出管に所定間隔を置いて上下２段設けたことが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の粉粒体用開閉弁の作動機構によれば、弁板の閉塞時は、シリンダーの力で圧縮バネが収縮して弁板が軸方向へ後退し、弁板の開放時は、圧縮バネの復元力で弁板が軸方向へ前進する。その前進時に弁板回転機構で弁板が一方向へ例えば設定した微小回転角度に自転する。したがって、弁板を開閉させるたびに粉粒体が強く当たって摩耗しやすい部分が周方向へ移行していくから、いずれ一周してほぼ均等に摩耗し、偏摩耗を抑制できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造が設置される排出管の断面図である。
【図２】前記開閉弁の作動構造の説明図である。
【図３】前記作動構造の拡大断面図である。
【図４】前記作動構造におけるクラッチホルダーの側面図である。
【図５】前記作動構造におけるワンウェイクラッチの平面図である。
【図６】（ａ）、(ｂ）が前記作動構造におけるカムピンの移動を示す説明図である。
【図７】前記作動構造におけるワンウェイクラッチの動作を示す説明図である。
【図８】前記開閉弁の粉粒体が強く当たる面の移行を示す説明図である。
【図９】第２の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造におけるワンウェイクラッチの側面図である。
【図１０】図９の作動構造のワンウェイクラッチの側面図である。
【図１１】第３の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態についての添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造が設置される排出管の断面図、図２は前記開閉弁の作動構造の説明図、図３は前記作動構造の拡大断面図、図４は前記作動構造におけるクラッチホルダーの側面図、図５は前記作動構造におけるワンウェイクラッチの平面図、図６の（ａ）、(ｂ）は前記作動構造におけるカムピンの移動を示す説明図、図７は前記作動構造におけるワンウェイクラッチの動作を示す説明図、図８は前記開閉弁の粉粒体が強く当たる面の移行を示す説明図である。
【００１８】
図１〜図８において、符号１は排出管、１ａは閉塞板、１ｂは排出口、２はシリンダー（アクチュエータ）、２ａはロッド、３はアーム、３ａはアーム軸、３ｂは小アーム、４は弁板、４ａは回転軸、４ｂは固定ナット（ストッパー）、４ｃはキー、４ｄはキー溝、５はワンウェイクラッチ、５ａは外輪、５ｂは内輪、５ｃはキー溝、６はクラッチホルダー、６ａはカム溝、７はクラッチ受け座、７ａはカムピン、８は圧縮バネである。
【００１９】
サイクロン（図示せず）の下部に接続された排出管１は、図１〜３に示すように、その途中を斜めに閉塞板（閉塞部材）１ａで閉塞し、その閉塞板１ａの下方の一部を開口して円形の排出口１ｂを形成している。そして、その排出口１ｂをシリンダー（アクチュエータ）２で回動するアーム３に設けた弁板４で開閉する粉粒体用開閉弁に関するものである。
【００２０】
前記排出管１においては、前記閉塞板１ａを傾斜させ、前記閉塞板１ａの下方側に排出口１ｂを開口している。
【００２１】
また、本実施形態においては、前記閉塞板１ａと前記粉粒体用開閉弁とその作動機構をサイクロン下部の排出管１に所定間隔を置いて上下２段設けたものである。
【００２２】
粉粒体用開閉弁の作動機構は、前記排出管１の外面にシリンダー（例えばエアシリンダー）２を縦向きに取り付け、その排出口１ｂの途中位置にはアーム軸３ａを貫通し、その排出管１外のアーム軸３ａに小アーム３ｂの一端を軸着すると共に、他端をシリンダー２のロッド２ａに枢支し、排出管１内のアーム軸３ａにアーム３の基端部を軸着している。
【００２３】
前記弁板４は、排出口１ｂよりやや大径の円形で、その背面に回転軸４ａを一体的に突設している。なお、当該排出口１ｂの周縁は、下方に突出したフランジ状に形成されており、前記弁板４の気密を保つようにしている。
【００２４】
前記回転軸４ａの後端部をアーム３の先端部に自転自在かつ軸方向進退可能に貫通し、そのアーム３の外側に突出した回転軸４ａの後端部に固定ナット（規制部材）４ｂを螺着して離脱しないように規制している。アーム３と弁板４の間には、圧縮バネ８を取り付けて外方へ付勢している。なお、付勢部材はコイル状の圧縮バネに限定されず、各種の板バネや弾性材をアームと弁板との間に介そうして用いることができる。
【００２５】
その弁板４は閉塞時には自転せず解放時には一方向に小さく回転角度に自転させる微小回転機構（「弁板回転機構」に相当）を設けている。微小回転機構においては、弁板４の回転軸４ａにワンウェイクラッチ５の内輪５ｂを固定し、その外輪５ａに斜めのカム溝６ａを備えたクラッチホルダー６を固定し、カムピン７ａが内面に突設されたクラッチ受け座７をアーム３に設け、そのカムピン７ａを前記カム溝６ａに係合した構造とする。
【００２６】
具体的には、ワンウェイクラッチ５の外輪５ａには、斜めのカム溝６ａを周囲に４箇所備えたクラッチホルダー６を外輪５ａの外周に一体的に取り付けている。また、前記ワンウェイクラッチ５の内輪５ｂをキー４ｃ及びキー溝４ｄ、５ｃで回転軸４ａに固定している（図４、５参照）。また、固定軸４ａをアーム３に固定するため螺着する固定ナット４ｂには、ワッシャ(座金）４ｅを介して締め付けている。キー４ｃ及びキー溝４ｄ、５ｃによってワンウェイクラッチ５を回転軸４ａに回転方向に固定し、かつ、回転軸４ａの段差とワッシャ４ｅ及びスペーサー４ｆを介して固定ナット４ｂでワンウェイクラッチ５を軸方向に固定する。
【００２７】
前記アーム３の先端部には、カムピン７ａが内面に突設された筒状のクラッチ受け座７を形成している。クラッチ受け座７は、アーム３に別体に形成して一体に固定しても、当初から一体に形成してもよい。また、カムピン７ａはスプリング等で付勢してカム溝６ａに精度よく追従するように突出させている。
前記カムピン７ａをクラッチホルダー６のカム溝に係合しているワンウェイクラッチ５は、外輪５ａが平面視において反時計回りに回転した場合に内輪５ｂに前記外輪５ａの回転が伝達される構造となっている。逆に時計回りに回転した場合に、からまわりして内輪５ｂに前記外輪５ａの回転が伝達されない構造となっている。
前記カムピン７ａはねじ込み式として、摩耗時には簡単に取り換えが可能な構造にできる。
【００２８】
前記弁板４による排出口１ｂの閉塞時は、図２、図６（ａ）図７（ａ）に示すようになる。図に示すように、シリンダー２のロッド２ａを収縮すると弁板４が円弧状に連動して排出口１ｂが閉じられ、シリンダー２の力で圧縮バネ８が距離ｔ収縮すると共に、その収縮でカムピン７ａが斜めのカム溝６ａを摺動してクラッチホルダー６とワンウェイクラッチ５の外輪５ａが時計回りに所定角度θを回転する。この回転方向はワンウェイクラッチ５で回転が伝達しない方向（空回り方向）であるから、弁板４と排出口１ｂとの摩擦でワンウェイクラッチ５の内輪５ｂは静止したままとなる。このように静止しているので弁板４が排出口１ｂで擦れて傷むことがない。
【００２９】
前記弁板４による排出口１ｂの解放時は、図２、図６（ｂ）図７（ｂ）に示すようになる。図に示すように、シリンダー２のロッド２ａを伸張すると弁板４が排出口１ｂから離れ、圧縮バネ８が元の長さに復元するので、その復元力でワンウェイクラッチ５に対してカムピン７ａが距離ｔ戻ることからカムピン７ａが斜めのカム溝６ａを摺動してクラッチホルダー６とワンウェイクラッチ５の外輪５ａが反時計回りに所定角度θ逆回転する。この方向はワンウェイクラッチ５で回転が伝達する方向であるから、ワンウェイクラッチ５の内輪５ｂも回転して弁板４が自転する。
ここで、前記距離ｔは種々に設定できる。一例として最大１３（ｍｍ）〜最小５（ｍｍ）の範囲とすることができる。
【００３０】
排出口１ｂから落下する粉粒体は、全開又は全閉するまで開閉途中の弁板４に当たるが、アーム軸３ａ側より落差が大きい反対側の面に強く当たる（図２参照）。図８には、弁板４の斜線部分が強く当たる面を示している。
弁板４の摩耗に関しては、弁板４の全閉になる寸前で弁板４を通過する灰交じりの空気流速が増大し、その通過流速によるアッシュカットが弁板摩耗の最大の原因になっている。
【００３１】
上記の図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）の工程が交互に繰り返されると、排出口１ｂを開閉するたびに弁板４が一方向に所定の回転角θとして３°づつ自転する。したがって、図８に示すように、粉粒体が強く当たる面が周方向へ移行していき、弁板４はいずれ一周してほぼ均等に摩耗することになる。よって、偏摩耗が抑制されて弁板４の交換頻度を減少させることができる。なお、上記弁板４の回転角θを３°とするのは典型的な一例であり、任意の角度にカム溝６ａを形成でき、好ましくは６°〜２°、更に好ましくは４°〜２°に設定する。
【００３２】
前記実施形態の粉粒体用開閉弁の作動機構によれば、弁板４の閉塞時は、シリンダー２の力で圧縮バネ８が収縮して弁板４が軸方向へ後退し、弁板４の開放時は、圧縮バネ８の復元力で弁板４が軸方向へ前進する。その前進時に弁板回転機構で弁板４が一方向へ例えば設定した微小回転角度に自転する。したがって、弁板４を開閉させるたびに粉粒体が強く当たって摩耗しやすく部分が周方向へ移行していくから、いずれ一周してほぼ均等に摩耗し、偏摩耗を抑制できる。
【００３３】
閉塞時に弁板４が軸方向へ後退する（回転軸４ａが後退する）と、図７（ａ）に示すように、カムピン７ａと斜めのカム溝６ａとの係合によってワンウェイクラッチ５の外輪５ａが小さい回転角度で時計方向に回転し、ワンウェイクラッチ５が係合しないことから外輪５ａの回転が内輪５ｂに伝達されず、したがって、内輪５ｂが静止したままで弁板４は回転しない。つまり空転する。
【００３４】
逆に、開放時に弁板４が軸方向へ前進すると、図７（ｂ）に示すように、カムピン７ａと斜めのカム溝６ａとの係合によってワンウェイクラッチ５の外輪５ａが小さい回転角度で反時計方向に回転し、ワンウェイクラッチ５が係合して回転が伝達されて内輪５ｂ外輪５ａと同方向に回転し、弁板４が自転する。
【００３５】
したがって、シリンダー２の押し付け力と圧縮バネ８の復元力で弁板４を自動的に一方向に自転させることができ、モーター等の駆動力や複雑な機械を必要としないという優れた効果を奏し得る。
【００３６】
図９、図１０は、第２の実施形態に係るワンウェイクラッチ５の他の例である。図９は当該ワンウェイクラッチ５の側面図、図１０は当該ワンウェイクラッチ５の平面図である。図において符号５ｄはカム溝である。
【００３７】
当該カム溝５ｄは当該ワンウェイクラッチ５の外輪５ａ外周に直接形成したカム溝である。そのカム溝５ｄにカムピン７ａを係合させることでクラッチホルダー６を省略できるようにしたものである。したがって、この他の実施形態は上記図１〜図８に示す実施形態のワンウェイクラッチ５に比較して構成を簡単化できる。なお、その他の構成や作用効果は前記図１〜図８に示す実施形態と同様である。
【００３８】
次に、第３の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造について説明する。
図１１は、第３の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造の説明図である。図１１においては、前記図１〜図８の第１の実施形態や図９〜図１０の第２の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造と同様部分に同一符号を付している。
【００３９】
ここで、前記した第１の実施形態に係る粉粒体用開閉弁（図３参照）では、圧縮バネ８とワンウェイクラッチ５等が弁板４側であって、当該弁板４とアーム３との間に位置し回転軸４ａが前記アーム３を貫通して設置されたものであるが、第３の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造はこれと異なる。
【００４０】
つまり、図１１に示すように、第３の実施形態に係る粉粒体用開閉弁の作動構造は、アーム３に対して、弁板４側に圧縮バネ８を設けると共に、当該弁板４の反対側にワンウェイクラッチ５、クラッチホルダー６、クラッチ受け座７を設けた構造である。詳しくは、弁板４の下面に基端を固定した回転軸４ａの先端がアーム３を挿通している。当該アーム３の前記弁板４の反対側に、クラッチ受け座７が固定されている。回転軸４ａの先端が、前記ワンウェィクラッチ５、クラッチホルダー６を挿通して、当該先端部に固定ナット４ｂが螺合して、クラッチホルダー６及びアーム３から抜け止められる。クラッチ５の内輪５ｂが回転軸４ａに（キー溝４ｄにより）キー４ｃで固定され、外輪５ａがクラッチホルダー６に嵌入・固定している。そして、クラッチホルダー６のカム溝にカムピン７ａが係合させている。
【００４１】
この第３の実施形態においても、前記カムピン７ａをクラッチホルダー６のカム溝６ａに係合しているワンウェイクラッチ５は、前記図４〜図７に示したものと同様に、アーム３固定のクラッチ受け座７に対して、クラッチホルダー６が軸方向に前後動する場合に、前記クラッチホルダー６のカム溝６ａが斜め又は螺旋を描いているので、そのカム溝６ａに係合したカムピン７ａとの協働作用によって、クラッチ受け座７に対してクラッチホルダー６が相対回転する。この際に、ワンウェイクラッチ５の機能から当該クラッチホルダー６固定の外輪５ａが平面視において反時計回りに回転した場合に、内輪５ｂに前記外輪５ａの回転が伝達され、逆に時計回りに回転した場合に、からまわりして内輪５ｂに前記外輪５ａの回転が伝達されない構造となっている。よって、回転軸４ａを介して弁板４が閉じるとき回転せず、弁板４が開くときに弁板４が回転する。
なお、この第３の実施形態では、クラッチホルダー６を用いていたが、前記第２の実施形態と同様に、外輪５ａにカム溝を設けてクラッチホルダー６を用いない構造とすることもできる。
【００４２】
前記第１の実施形態〜第３の実施形態において、粉粒体用開閉弁をサイクロン下部の排出管に設けていたが、本発明はこれに限定されず、粉粒体を扱う他の種の排出管例えばホッパーの排出管や粉粒体の移送管に同様に設けることができる。
【００４３】
また、前記粉粒体用開閉弁は、閉塞部材の閉塞板の他にブロック状の板以外の閉塞部材でもよい。
【００４４】
また、前記第１の実施形態〜第３の実施形態において、前記閉塞板１ａと前記粉粒体用開閉弁とその作動機構を排出管１に所定間隔を置いて上下２段設けたものであるが、本発明はこれに限定されず、１段でも３段以上で閉塞板と前記粉粒体用開閉弁とその作動機構を設けることも本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の粉粒体用開閉弁の作動機構は、あらゆる粉粒体のスイングゲートに自動回転機構として活用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１  排出管
１ａ  閉塞板
１ｂ  排出口
２  シリンダー（アクチュエータ）
２ａ  ロッド
３  アーム
３ａ  アーム軸
３ｂ  小アーム
４  弁板
４ａ  回転軸
４ｂ  固定ナット（ストッパー）
４ｃ  キー
４ｄ  キー溝
５  ワンウェイクラッチ
５ａ  外輪
５ｂ  内輪
５ｃ  キー溝
５ｄ  カム溝（他の実施形態）
６  クラッチホルダー
６ａ  カム溝
７  クラッチ受け座
７ａ  カムピン
８  圧縮バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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