(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒が上方に突出する弁本体と、弁本体の上方に配設され、弁棒を駆動するための弁駆動装置とを、弁棒と同心状に配設した均質の中空円筒体をもって連結し、この中空円筒体を、外周部が弁本体または弁駆動装置に固着された外周部と円筒部分との間に薄肉環状部を形成したフランジを有するものとし、かつ前記中空円筒体のフランジの薄肉環状部と、円筒部分の側面との両方に、それぞれ２個の負荷検出用のひずみゲージを、弁棒の中心軸線を境にして、左右対称をなすハの字状の配置で貼着したことを特徴とする弁装置の負荷検出装置。
【請求項２】
弁本体を、弁駆動装置により弁棒が上下動させられることにより、弁体が開閉させられるような型式のものとした請求項１記載の弁装置の負荷検出装置。
【請求項３】
弁本体を、弁駆動装置により弁棒が正逆回転させられることにより、弁体が開閉させられるような型式のものとした請求項１記載の弁装置の負荷検出装置。
【請求項４】
弁本体を、上部に弁棒を囲むバルブヨークを備えるものとし、バルブヨークの上端を、中空円筒体の下端に連結した請求項１〜３のいずれかに記載の弁装置の負荷検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば原子力発電所等において使用される大型電動弁の負荷検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、原子力発電所等において使用されている従来の大型電動弁装置の一例を示す斜視図である。
(１)は、上方に突出する弁棒(２)が上下動することにより、内部の弁体(図示略)が開閉するようした公知の仕切弁型の弁本体で、弁箱(３)の上端には、弁棒(２)を囲むように二股状のバルブヨーク(４)が連設されている。
【０００３】
バルブヨーク(４)の上端に形成されたフランジ部(4a)の上面には、モータ(５)の駆動力によりステムナット(図示略)を回転させ、その回転により、ステムナットに螺合するねじ部(図示略)を有する弁棒を上下動させるようにした弁駆動装置(６)が連結されている。
(７)は、モータ(５)の故障時等に、モータ(５)に代えて弁棒(２)を駆動する手動操作ハンドルである。
【０００４】
なお、弁本体(１)としては、上述の例の他に、例えばバタフライバルブのように、弁棒(２)を上下動させることなく回転させるだけで、弁体を開閉させるようにした型式のものもある。
【０００５】
このような弁装置に作用する負荷を検出する手段としては、弁棒(２)に作用する負荷を、弁駆動装置(６)のトルクとして検出するものと、弁棒(２)に作用するスラストの反力として検出するものとがある。
【０００６】
現在の主流は、弁棒(２)に作用する負荷を、弁駆動装置(６)のトルクとして検出するものであり、その中でも、ウォーム歯車機構を有する減速機を用いて、ウォームの変位量から弁棒(２)に作用する負荷トルクを検出するものが広く普及している。
【０００７】
一方、それほど普及はしていないが、バルブヨーク(４)にひずみゲージ(８)を貼り、弁棒(２)に作用するスラストを、反力として検出する手段も知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したウォーム歯車機構のウォームの変位量から弁棒(２)に作用する負荷トルクを検出するものにあっては、弁駆動装置(６)内にトルク検出手段を組み込まなければならず、弁駆動装置(６)が複雑化し、高価となる。
【０００９】
また、バルブヨーク(４)にひずみゲージ(８)を貼り、弁棒(２)に作用するスラストを反力として検出するものにおいては、バルブヨーク(４)は複雑な形状を有し、また通常、鋳肌地のまま機械加工せず用いられるため、ヨーク断面積も一定ではなく、そのため、バルブヨーク(４)に直接ひずみゲージ(８)を貼っても精度良くスラスト検出を行うことが困難である。
【００１０】
さらに、弁本体(１)や弁駆動装置(６)の劣化具合を診断し、残余寿命を推定しようとする場合、トルク又はスラストのいずれか一方の値を知っただけでは、診断情報としては不十分であり、トルクとスラストを同時に検出することが必要となる。
【００１１】
たとえば、仕切弁タイプの弁棒(２)に作用するスラストのみを検出したのでは、弁本体(１)自体の診断はある程度可能でも、弁駆動装置(６)の診断には不十分である。弁駆動装置(６)内部の歯車や軸受に異常があっても、弁棒(２)のスラストによっては異常は検出されないからである。逆に、弁駆動装置(６)の駆動トルクのみを検出しても、弁本体(１)に異常があるのか、弁駆動装置(６)の内部に異常があるのか判断ができない。したがって、弁棒(２)が回転する場合と、上下動する場合とのいずれの場合でも、精密な診断を行うには、トルクとスラストの双方を同時に検出することが極めて有益である。
【００１２】
もっとも、従来のトルク検出手段とスラスト検出手段を組み合わせることによって、トルクとスラストを同時に検出することは可能である。しかし、構成が複雑となり、取扱も煩雑化し、実用的とは言い難い。
【００１３】
さらに、弁駆動装置(６)のトルクと弁棒(２)に作用するスラストとは、無関係ではなく、理論上は一方の値が既知であれば、他方を計算によって求めることも可能であるが、計算に際して摩擦係数が介在する。摩擦係数は、環境条件や劣化具合によって異なることになり、現実には正確な計算はできない。トルクとスラストのうち、いずれか一方のみを計測し、他方を計算によって求める場合と、双方同時計測する場合とではまったく異なる意義を有するものである。
【００１４】
本発明は、従来の技術が有する上述のような問題点に鑑みてなされたもので、弁棒に作用する負荷、特にトルク及びスラストを、正確かつ容易に検出することができるようにした弁装置の負荷検出装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次のようにして解決される。
(１)  弁棒が上方に突出する弁本体と、弁本体の上方に配設され、弁棒を駆動するための弁駆動装置とを、弁棒と同心状に配設した均質の中空円筒体をもって連結し、この中空円筒体を、外周部が弁本体または弁駆動装置に固着された外周部と円筒部分との間に薄肉環状部を形成したフランジを有するものとし、かつ前記中空円筒体のフランジの薄肉環状部と、円筒部分の側面との両方に、それぞれ２個の負荷検出用のひずみゲージを、弁棒の中心軸線を境にして、左右対称をなすハの字状の配置で貼着する。
【００１６】
(２)  上記(１)項において、弁本体を、弁駆動装置により弁棒が上下動させられることにより、弁体が開閉させられるような型式のものとする。
【００１７】
(３)  上記(１)項において、弁本体を、弁駆動装置により弁棒が正逆回転させられることにより、弁体が開閉させられるような型式のものとする。
【００１８】
(４)  上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、弁本体を、上部に弁棒を囲むバルブヨークを備えるものとし、バルブヨークの上端を、中空円筒体の下端に連結する。
【００１９】
【作用】
弁棒にスラスト又はトルクが作用すると、弁本体と弁駆動装置とを連結する均質な中空円筒体に反力が生じ、その反力により、中空円筒体にひずみが生じ、そのひずみの程度を、ひずみゲージにより計測することによって、弁棒に作用する負荷を正確に知ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図１及び図２を参照して説明する。図３に示す従来の弁装置と同一の部材には、同一の符号を付すに止め、それらについての詳細な説明は省略する。
【００２１】
本実施例においては、弁本体(１)と弁駆動装置(６)とを、従来のものと同一とし、それらを、弁棒(２)と同心状に配設した均質な材料製の中空円筒体(11)をもって互いに連結している。
【００２２】
中空円筒体(11)の上下部には、外向きのフランジ(12)(13)が形成されており、上方のフランジ(12)の内側寄りの部分には、薄肉環状部(12a)が形成されている。
上方のフランジ(12)の厚肉とした外周部(12b)は、弁駆動装置(６)のケース(6a)の下面に、ボルト(14)をもって固着されている。
下方のフランジ(13)は、バルブヨーク(４)の上端に、ボルト(14)とナット(15)とをもって固着されている。
【００２３】
上方のフランジ(12)の薄肉環状部(12a)と、中空円筒体(11)の外周面の中位部とには、それぞれ２個の負荷検出用のひずみゲージ(16)が、ハの字状の配置で貼着されている。
【００２４】
この実施例においては、弁棒(２)にスラストが作用すると、その反作用として、逆向きのスラストが中空円筒体(11)に発生し、それによって、上方のフランジ(12)の薄肉環状部(12a)にひずみが生じる。従って、そのひずみを、ひずみゲージ(16)により測定することによって、弁棒(２)に作用するスラストを正確に検知することができる。
【００２５】
また、弁棒(２)にトルクが作用すると、その反作用として、中空円筒体(11)に逆向きのトルクが発生し、それによって中空円筒体(11)にひずみ(ねじれ)が生じ、そのひずみを、ひずみゲージ(16)により測定することによって、弁棒(２)に作用するトルクを正確に検知することができる。
【００２６】
このように、弁棒(２)に作用するスラストとトルクとの双方を、同時に正確に測定することによって、上述したような弁駆動装置(６)の劣化具合等を正確に知ることができ、適切な診断が可能になる。
【００２７】
上記実施例は、弁棒(２)が上下動することにより、弁体を開閉させるようにした仕切弁に本発明を適用した場合のものであるが、弁棒(２)が、上下動することなく回転することにより、弁体を開閉させるようにした、例えばバタフライバルブのような型式の弁本体(１)や、弁棒(２)が回転しつつ上下動することにより弁体を開閉させるようにした型式の弁本体(１)を用いた場合にも同様に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果を奏することができる。
(ａ)  請求項１の発明によれば、弁本体と弁駆動装置とを、弁棒と同心状をなす均質な中空円筒体をもって連結し、その中空円筒体のひずみを、それに貼着したひずみゲージにより測定するようにしたので、弁棒に作用する負荷を正確かつ簡単に検出することができるとともに、負荷検出に際して、弁装置自体を分解等する必要が全くなく、計測準備及び計測操作を短時間で行なうことができる。
【００２９】
(ｂ)  また弁棒に作用するスラストとトルクとの双方を同時に正確に検出することができるので、弁装置の劣化具合等を正確に知ることができ、残余寿命を的確に判断することができる。
【００３０】
(ｃ)  請求項４の発明によれば、従来の弁本体や弁駆動装置をそのまま使用することができ、加工等の必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】  同じく要部の拡大縦断正面図である。
【図３】  従来例の斜視図である。
【符号の説明】
(１)弁本体
(２)弁棒
(３)弁箱
(４)バルブヨーク
(4a)フランジ部
(５)モータ
(６)弁駆動装置
(７)手動操作ハンドル
(８)ひずみゲージ
(11)中空円筒体
(12)(13)フランジ
(12a)薄肉環状部
(12b)外周部
(14)ボルト
(15)ナット
(16)ひずみゲージ
【図１】
0004010374.tif 000002
【図２】
0004010374.tif 000003
【図３】
0004010374.tif 000004