JP2002005334A - ダイヤフラム弁装置における異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイヤフラム弁装置において、弁体を駆動す
る弁棒の支持部や弁体部分における性状変化を、常時か
つ定量的に知りうるようにする。 【解決手段】 ダイヤフラム２５に連係した弁棒１４を
軸線方向に移動させることにより、弁体１５を開閉させ
るようにしたダイヤフラム弁装置において、ダイヤフラ
ム２５の適所に、弁棒１４の変位に基づくダイヤフラム
の歪みを検知しうる歪みゲージ３６を取付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁棒を軸線方向に
動かすことにより弁体を開閉させるようにしたダイヤフ
ラム弁装置において、運転中に、弁体支持部であるグラ
ンドパッキン、その他のパッキン、並びに弁体部分等の
性状の変化を、常時かつ定量的に知りうるようにした異
常検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばダイヤフラム(ベローズを含む)を
備える直線駆動式アクチュエータを、圧力空気その他の
圧力流体を利用して作動させ、さらに必要に応じて、復
帰用ばねを付加して、弁棒を軸線方向に往復運動させる
ことにより、弁体を開閉させるようにした弁装置におい
ては、次のような異常もしくは不適切な状態が発生する
おそれがある。

【０００３】(ａ) 弁棒と弁箱との間に設けられたグラ
ンドパッキンが、経時的劣化により、あるいは温度や圧
力の影響等により、弱体化して、弁棒との摺動摩擦力、
ひいてはシール性が低下する。

【０００４】(ｂ) 被制御流体の性状や温度、圧力、あ
るいは夾雑物の有無、さらには弁体部分の摩耗等によ
り、弁体が弁座に当接したり離隔したりする際に、弁棒
が受ける抵抗値が変化する。

【０００５】(ｃ) アクチュエータが復帰用ばねを備え
ている場合には、このばねの弱体化によっても、作動が
不適切となることがある。

【０００６】上記のような事態が発生すると、弁棒の摺
動摩擦力が過大もしくは過小となり、ハンチング等の作
動不良を起こして、弁装置、ひいてはこれを備えるシス
テムの運転に少からぬ悪影響を与えることとなる。

【０００７】もし、弁装置の運転中に弁棒がハンチング
を起こすと、弁棒の作動は不良、かつ不確実となり、ま
たそのアクチュエータ等に対するフィードバックが適切
に行われなくなり、弁の自己制御は不良となる。また、
弁棒の摺動摩擦力が一定限度以下となると、シールは不
良となり、弁棒の迅速かつ強力な作動は行われなくな
る。

【０００８】このような事態の発生を可及的に抑止する
ためには、使用時間の経過や温度の変化に拘わらず、弁
棒の作動抵抗が一定範囲内にあるか否かを、常に定量的
に監視し管理することが必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題を解決する
ためには、弁棒に直接歪みゲージを取付ければよいが、
歪みゲージを長期の運転に耐えられるように確実に取付
けることは困難であり、運転中に、歪みゲージの一部も
しくは全体が剥がれたり、移動したりすることがある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、歪みゲージを
ダイヤフラムに一体的に設けることにより、上記した従
来のものの問題点を解決しようとするもので、その具体
的手段は次の通りである。

【００１１】(１) ダイヤフラムに連係した弁棒を軸線
方向に移動させることにより、弁体を開閉させるように
したダイヤフラム弁装置において、ダイヤフラムの適所
に、弁棒の変位に基づくダイヤフラムの歪みを検知しう
る歪みゲージを取付ける。

【００１２】(２) 上記(１)項において、ダイヤフラム
を、弁棒を収容するヨークの一部の中に、密封状態で設
ける。

【００１３】(３) 上記(１)または(２)項において、ダ
イヤフラムに受圧円板を重合状態で設け、この受圧円板
の適所に、弁棒の変位に基づく受圧円板の歪みを検知し
うる歪みゲージを取付ける。

【００１４】(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、受圧円板を、ダイヤフラムと別体のものとする。

【００１５】(５) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、受圧円板を、ダイヤフラムと一体のものとする。

【００１６】(６) 上記(３)〜(５)項のいずれかにおい
て、受圧円板の一面に、変形を容易とするための環状溝
を設け、この環状溝の底面に歪みゲージを止着する。

【００１７】(７) 上記(６)項において、受圧円板の環
状溝が設けられている面の反対側の面における前記環状
溝と対応する個所に、変形を容易とするための環状の撓
み溝を設ける。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面に基いて、本発明の実施
の態様を説明する。

【００１９】弁箱(１)は、流路(２)に接続された流入筒
(３)および流出筒(４)を左右に有し、かつ中央部に垂直
の弁孔(５)を有するほぼ水平の仕切壁(６)によって、そ
れぞれ流入筒(３)および流出筒(４)に連通する下側の流
入室(７)と、上側の流出室(８)が形成されている。

【００２０】弁孔(５)の上縁は、下向きの円錐面(5a)に
形成され、ここに環状の弁座(９)が固着されている。

【００２１】弁箱(１)の上面に適数のボルト(10)をもっ
て固着されたボンネット(11)の中心の垂直の支持孔(12)
の中には、グランドパッキン(13)を介して、弁棒(14)
が、上下摺動しうるようにして挿入されている。なおボ
ンネット(11)を弁箱(１)と一体的に形成することもあ
る。

【００２２】弁棒(14)の下端には、それとともに上下移
動するのに伴って、前記弁座(９)から離隔したり、弁座
(９)に当接して弁孔(５)を閉じたりする弁体(15)が取付
けられている。

【００２３】弁棒(14)の上端には、それと同軸をなすス
プリングステム(16)が、ナット(17)(17)等をもって連結
されている。

【００２４】前記グランドパッキン(13)は、支持孔(12)
の上部における大径孔(12a)内に挿入され、グランドパ
ッキン(13)の下端は、大径孔(12a)の下端の肩部で受支
されている。グランドパッキン(13)の上端は、ボンネッ
ト(11)の上面にボルト(18)をもって止着した受支片(19)
により保持されている。

【００２５】スプリングステム(16)は、ボンネット(11)
の上面にボルト(20)をもって取付けられた筒状のヨーク
(21)内を上昇している。スプリングステム(16)の中間部
は、ヨーク(21)と一体をなす内向フランジ(22)の中心孔
(22a)に設けたシールパッキン(23)により支持され、同
じく上端部は、ヨーク(21)の上端に形成された、やや偏
平の円形皿形ケース(24)内に突入している。

【００２６】シールパッキン(23)と皿形ケース(24)との
間において、ヨーク(21)の側面には給排気孔(21a)が設
けられている。

【００２７】皿形ケース(24)の周辺部上面には、ダイヤ
フラム(25)を介して、下向皿状の円形のケース蓋(26)の
周辺部が当接され、ボルト・ナット(27)をもって締着さ
れている。かくして、ダイヤフラム(25)は、ヨーク(21)
と一体をなす皿形ケース(24)とケース蓋(26)の中に、ほ
ぼ密封状態で取付けられている。

【００２８】ダイヤフラム(25)の上面には、受圧円板(2
8)が同心的に固着され、ダイヤフラム(25)と受圧円板(2
8)の中心に穿設された通孔(25a)(28a)に、前記スプリン
グステム(16)の上端における受鍔(16a)に続くおねじ部
(16b)が挿入され、おねじ部(16b)の上方より螺入したナ
ット(29)により、受圧円板(28)とダイヤフラム(25)は、
受鍔(16a)に対して締着されている。

【００２９】ダイヤフラム(25)と受圧円板(28)を、一体
のものとして形成することもある。すなわち、ダイヤフ
ラム(25)の周辺部以外を厚肉とするか、高剛性のものと
して、実質的に受圧円板(28)と同様に機能させる。

【００３０】ケース蓋(26)の中心には、円形の透孔(26
a)が設けられ、透孔(26a)は、ケース蓋(26)の上面に固
着した筒蓋(30)をもって覆われている。

【００３１】受圧円板(28)の周辺部上面には、剛性の高
い円形の支承板(31)の周辺下面における環状突条(31a)
が当接している。

【００３２】受圧円板(28)が十分な剛性を有する場合に
は、支承板(31)を省略して実施することもある。

【００３３】筒蓋(30)の頂壁にねじ込まれた調節ボルト
(32)の下端には、ばね受け(33)が固着され、ばね受け(3
3)と前記支承板(31)との間には、圧縮ばね(34)が設けら
れている。これにより、支承板(31)、受圧円板(28)、ダ
イヤフラム(25)、スプリングステム(16)および弁棒(14)
は、一体的に下向きに付勢されている。

【００３４】なお、筒蓋(30)の頂面に設けたねじ蓋(35)
は、これを取外すことにより、調節ボルト(32)の操作を
可能とするものである。

【００３５】前記受圧円板(28)の上面には、図２、図３
に明示するように、その通孔(28a)と同心をなす環状溝
(28b)が形成され、環状溝(28b)の底面には、複数、好ま
しくは６個の角片状の歪みゲージ(36)が貼着されてい
る。歪みゲージ(36)を円周方向に長寸のものとして、そ
の数を減らすこともできる。

【００３６】歪みゲージ(36)から導出されたケーブル(3
7)は、支承板(31)に設けた導孔(31b)を経て、ケース蓋
(26)に取付けたコネクタ(38)に接続されている。

【００３７】コネクタ(38)には、図示しない検出装置が
接続されている。

【００３８】なお、受圧円板(28)の下面における前記環
状溝(28b)と対応する個所に、受圧円板(28)の変形を容
易とするための環状の撓み溝(28c)が設けられている。

【００３９】次に、上記した構成の実施形態の作用につ
いて説明する。ヨーク(21)における給排気孔(21a)が開
口していて、ヨーク(21)内へ制御空気が供給されない場
合には、調節ボルト(32)により調整された圧縮ばね(34)
の力により、支承板(31)、受圧円板(28)、ダイヤフラム
(25)、スプリングステム(16)および弁棒(14)を介して、
弁体(15)は弁座(９)に当接させられ、弁装置は閉じる。

【００４０】この際、ダイヤフラム(25)の周辺は、ボル
ト・ナット(27)により皿形ケース(24)およびケース蓋(2
6)に固定されているものの、圧縮ばね(34)の力により、
ダイヤフラム(25)およびその上面に止着されている受圧
円板(28)は、弁棒(14)とともに変位し、受圧円板(28)に
は歪みが生じる。

【００４１】この歪みは、受圧円板(28)の環状溝(28b)
内の歪みゲージ(36)により捕捉され、その電気抵抗値の
変化に基いて、弁体(15)の開閉抵抗、グランドパッキン
(13)の摺動抵抗、もしくはダイヤフラム(25)の弾性等が
変化したことを、直ちに定量的に知ることができる。ま
たその変化値が一定限度を超えた場合には、必要に応じ
て、警告させることもできる。

【００４２】従って、弁箱(１)やヨーク(21)等を分解す
ることなく、弁体(15)もしくは弁座(９)の部分に異常が
起きたか、またはグランドパッキン(13)が経時劣化等し
て、交換を要する状態となったか否かを知ることがで
き、適時かつ適切な保守管理を行うことができる。

【００４３】次に、ヨーク(21)における給排気孔(21a)
より圧力空気を供給し、圧縮ばね(34)に抗して、ダイヤ
フラム(25)を弁棒(14)および弁体(15)とともに上昇させ
ると、周辺部が皿形ケース(24)およびケース蓋(26)に固
定されているダイヤフラム(25)と一体をなす受圧円板(2
8)に歪みが生じ、この歪みは、前述したと同様に、歪み
ゲージ(36)により捕捉される。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明 歪みゲージが示すダイヤフラムの歪み値の変化により、
ダイヤフラムの性状の変化、グランドパッキンの劣化や
摩耗、並びに弁棒支持部や弁体部分の劣化等に伴う機能
の低下を、常時、かつ定量的に知ることができ、適時に
対策を講じることができる。

【００４５】請求項２記載の発明 歪みゲージは、ヨークの一部の中に密封状態で取付けら
れているため、外部の物質や環境等に対して完全に隔離
され、妄りに動いたり、剥がれたりすることはない。

【００４６】請求項３記載の発明 可撓性のダイヤフラムの機能を損うことなく、歪みを的
確に求めることができる。

【００４７】請求項４記載の発明 ダイヤフラムに、所望の剛性を有する受圧円板を取付け
ることができる。

【００４８】請求項５記載の発明 ダイヤフラムの形成と同時に受圧円板を形成させること
ができる。

【００４９】請求項６記載の発明 応力により受圧円板の一部が、容易にかつ大きく変形す
るため、的確な検出を行うことができる。

【００５０】請求項７記載の発明 応力による受圧円板の変形は大となり、的確な検出を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したダイヤフラム弁装置の例を示
す縦断正面図である。

【図２】図１における受圧円板の左半部拡大図である。

【図３】図２における受圧円板の一部平面図である。

【符号の説明】

(１)弁箱 (２)流路 (３)流入筒 (４)流出筒 (５)弁孔 (5a)円錐面 (６)仕切壁 (７)流入室 (８)流出室 (９)弁座 (10)ボルト (11)ボンネット (12)支持孔 (12a)大径孔 (13)グランドパッキン (14)弁棒 (14a)(14b)おねじ部 (14c)取付孔 (14d)引出孔 (15)弁体 (16)スプリングステム (16a)受鍔 (16b)おねじ部 (17)ナット (18)受止片 (19)ボルト (20)ボルト (21)ヨーク (21a)給排気孔 (22)内向フランジ (22a)中心孔 (23)シールパッキン (24)皿形ケース (25)ダイヤフラム (25a)通孔 (26)ケース蓋 (26a)透孔 (27)ボルト・ナット (28)受圧円板 (28a)通孔 (28b)環状溝 (28c)撓み溝 (29)ナット (30)筒蓋 (31)支承板 (31a)環状突条 (31b)導孔 (32)調節ボルト (33)ばね受け (34)圧縮ばね (35)ねじ蓋 (36)歪みゲージ (37)ケーブル (38)コネクタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラムに連係した弁棒を軸線方向
   に移動させることにより、弁体を開閉させるようにした
   ダイヤフラム弁装置において、ダイヤフラムの適所に、
   弁棒の変位に基づくダイヤフラムの歪みを検知しうる歪
   みゲージを取付けたことを特徴とするダイヤフラム弁装
   置における異常検知装置。
2. 【請求項２】 ダイヤフラムを、弁棒を収容するヨーク
   の一部の中に、密封状態で設けたことを特徴とする請求
   項１記載のダイヤフラム弁装置における異常検知装置。
3. 【請求項３】 ダイヤフラムに受圧円板を重合状態で設
   け、この受圧円板の適所に、弁棒の変位に基づく受圧円
   板の歪みを検知しうる歪みゲージを取付けたことを特徴
   とする請求項１または２記載のダイヤフラム弁装置にお
   ける異常検知装置。
4. 【請求項４】 受圧円板を、ダイヤフラムと別体のもの
   とした請求項１〜３のいずれかに記載のダイヤフラム弁
   装置における異常検知装置。
5. 【請求項５】 受圧円板を、ダイヤフラムと一体のもの
   とした請求項１〜３のいずれかに記載のダイヤフラム弁
   装置における異常検知装置。
6. 【請求項６】 受圧円板の一面に、変形を容易とするた
   めの環状溝を設け、この環状溝の底面に歪みゲージを止
   着したことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載
   のダイヤフラム弁装置における異常検知装置。
7. 【請求項７】 受圧円板の環状溝が設けられている面の
   反対側の面における前記環状溝と対応する個所に、変形
   を容易とするための環状の撓み溝を設けたことを特徴と
   する請求項６記載のダイヤフラム弁装置における異常検
   知装置。