JPH0115968Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はアクチユエータに係り、特に被駆動部
を適度な圧力により駆動するとともに、作動後一
定の圧力で被駆動部を作動位置に保持できるよう
構成したアクチユエータに関する。

従来の技術 例えば、ゲート弁の弁軸をピストンロツドに連
結し、油圧或いは空圧のシリンダによりピストン
を変位させてゲート弁を開閉駆動する構成とした
弁装置が知られている。この種の弁装置に用いら
れるピストン・シリンダ機構式のアクチユエータ
は、上記ゲート弁を開閉駆動した後弁体をその作
動位置に保持するため、油圧源或いは空圧源を常
時運転しておく必要がある。又、上記アクチユエ
ータでは、油圧源あるいは空圧源が故障した場
合、弁体をその作動位置に保持するのに必要な作
動油あるいは作動空気の供給が止まつてしまうの
で、これに対応できるように作動油や作動空気を
溜めておくためのリザーバタンクを設けなければ
ならなかつた。

考案が解決しようとする課題 しかるに、上記の如くアクチユエータにリザー
バタンクを設けた場合、装置が複雑化するばかり
が運転コスト及び設備費等が余計にかかるといつ
た課題が生ずる。

さらに、上記ピストン・シリンダ機構を用いた
アクチユエータを例えば緊急時にのみ動作させる
構成の緊急遮断弁装置等に適用する場合に、油圧
源や空圧源の連続運転に伴う運転コストの無駄を
なくすため、油圧源や空圧源としてリザーバタン
クだけを用いることがある。その場合、ゲート弁
を閉弁駆動に要求される駆動力と、閉弁後弁体を
閉弁位置に保持するのに要求される締切力とが異
なるのが普通である。ところが、リザーバタンク
から供給される作動流体の圧力は変えることがで
きないので閉弁駆動時、駆動力が不足して緊急事
態に即応できなかつたり、或いは閉弁動作後過大
な締切力のために弁体や弁座に無理がかかること
がある等の課題もある。

又、上記従来のアクチユエータは、流路を締切
つたあと弁装置を締切状態に保つておくために、
シリンダ内に供給された作動流体を密閉しておく
必要がある。そのため、上記アクチユエータでは
シリンダとして高圧に耐えうる圧力容器を用いな
ければならず、それだけ、装置が高価になるとと
もに、シリンダの強度、気密性等を維持するため
保守・点検も面倒である等の課題がある。

そこで、本考案は上記課題を解決したアクチユ
エータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本考案は、一端に大径のピストンロツドを有
し、他端に小径のピストンロツドを有し、一方の
ピストンロツドが被駆動部に連結された第１のピ
ストンと、第１のピストンを摺動自在に嵌装さ
れ、該第１のピストンによつて画成された一対の
シリンダ室内に液体が充填された第１のシリンダ
と、両シリンダ室を相互に連通する第１の連通路
と、第１の連通路途中に設けられ、小径のピスト
ンロツド側のシリンダ室から大径のピストンロツ
ド側のシリンダ室への液体の流れのみを許容する
逆止弁と、他方のピストンロツドに連結された第
２のピストンと、第２のピストンを摺動自在に嵌
装され、外部から供給された気体により第２のピ
ストンを一方向に変位せしめる第２のシリンダ
と、第１のシリンダに接続され、第２のピストン
の一方向変位に基づき第１のシリンダ内を第１の
ピストンが変位するとき、第１のシリンダ内に進
入する大径のピストンロツドと第１のシリンダ外
に退出する小径のピストンロツドの体積差に相当
する体積の液体を供給され該液体により蓄圧され
るアキユムレーターと、第１のシリンダ室の両シ
リンダ室を連通する第２の連通路と、第２の連通
路に設けられ、大径のピストンロツド側のシリン
ダ室内の液体を小径のピストンロツド側のシリン
ダ室へ圧送し第１のピストンを復帰させるポンプ
と、ポンプと両シリンダ室との間に位置するよう
第２の連通路に設けられ、第１のピストンを復帰
させるとき開弁する開閉弁とから構成してなる。

作 用 被駆動部を気体駆動の第２のピストン・シリン
ダ機構の動力によつて駆動し、同時に第１のピス
トン・シリンダ機構を駆動してアキユムレータに
適宜圧力の液体を蓄圧させ、気体駆動の第２のピ
ストン・シリンダ機構の作動後はアキユムレータ
に蓄圧された液体の圧力により被駆動部を駆動後
の状態に保持する。そして、第２の連通路に設け
られた開閉弁を開弁させ、ポンプの動作により蓄
圧された液体を圧送し第１のピストン・シリンダ
機構を駆動して被駆動部を元の位置に復帰させ
る。

実施例 第１，２図は本考案になるアクチユエータを適
用した遮断弁装置の一実施例の夫々作動前、作動
後の状態で示す概略縦断面図である。

第１図中、遮断弁装置１は、配管２中に設けた
ゲート弁３と、気体の力によりゲート弁３を閉弁
駆動するアクチユエータ４とからなる。アクチユ
エータ４は、第１、第２のピストン・シリンダ機
構５₁，５₂と、気体源６と、アキユムレータ７と
から大略構成されている。ゲート弁３は、弁軸３
ｒ下端部に弁体（被駆動部）３ｖが固設されてお
り、弁体３ｖは弁軸３ｒの変位とともに弁座３ｓ
に離着座する。

第１のピストン・シリンダ機構５₁は、第１の
シリンダ５_1c内に一対のシリンダ室５_1c1，５_1c2を
画成して第１のピストン５_1pを摺動自在に嵌装し
て構成されている。第１のピストン５_1pは、上面
と下面に夫々大径ピストンロツド５_1aと小径ピス
トンロツド５_1bを固設されている。ゲート弁３の
弁軸３ｒは、小径ピストンロツド５_1bに連結して
ある。シリンダ室５_1c1と５_1c2には例えばオイル
等の液体が充填されており、ピストン５_1pが変位
するときに液体がシリンダ室５_1c1，５_1c2間を移
動できるよう両シリンダ室５_1c1，５_1c2は２本の
連通管８，９によつて相互に連通接続してある。
一方の連通管（第１の連通路）８中にはシリンダ
室５_1c2側からシリンダ室５_1c1側への液体の流れ
のみを許容する逆止弁８ａが設けられている。他
方の連通管（第２の連通路）９中には、アキユム
レータ７と、手動開閉弁１０ａ，１０ｂと、シリ
ンダ室５_1c1側からシリンダ室５_1c2側への液体の
流れのみを許容する逆止弁９ａ，９ｂと、手動の
プランジヤ・ポンプ１１が設けてある。

アキユムレータ７は、連通管９に連通接続した
シリンダ７ｃ内に、ピストン７ｐをばね７ｓで附
勢した状態で嵌装してあり、シリンダ７ｃ内には
ばね７ｓのばね力に応じた圧力の液体が蓄圧され
る。

第２のピストン・シリンダ機構５₂は、第１の
シリンダ５_1cに端面どうしを合致された第２のシ
リンダ５_2c内に一対のシリンダ室５_2c1，５_2c2を画
成して第２のピストン５_2pを摺動自在に嵌装して
構成されている。ここで、大径ピストンロツド５
_１ａはシリンダ５_1cと５_2cの端面を摺動自在に挿通
して第２のピストン５_2pに連結されている。一方
のシリンダ室５_2c2はシリンダ５_2cの壁部に穿設し
た連通孔１２によつて大気に連通させてあり、他
方のシリンダ室５_2c1は管１３によつて気体源６
に接続してある。１３ａは管１３の途中に設けた
排気用の絞りで、シリンダ室５_2c1はこの絞り１
３ａを介して大気に解放されている。

気体源６は、例えば炭酸ガス等の高圧気体発生
体を容器６ａ内に密封充填されており、外部信号
によつて容器６ａを開封することにより、高圧気
体発生体から発生する高圧気体を外部に供給す
る。

ここで、通常の使用状態においては、ピスト
ン・シリンダ機構５₁，５₂のピストン５_1p，５_2p
は第１図に示した如くともに上動限位置にあり、
ゲート弁３は開弁しており、遮断弁装置１は非作
動の状態にある。又、この状態において、連通管
９内の手動開閉弁１０ａ，１０ｂはともに閉弁さ
せてある。

ここで、遮断弁装置１を作動させて配管２内の
流れを遮断する必要が生じたとする。その場合、
先ず気体源６を作動させ、容器６ａを開封する。
容器６ａ内の高圧気体発生体から発生した高圧気
体は、管１３を通つてシリンダ室５_2c1内に供給
され、第２のピストン５_2pは高圧気体の圧力を受
圧して下動変位する。

このため、第１のピストン５_1pも第２のピスト
ン５_2pと一体的に下動変位し、弁軸３ｒの下動変
位とともに弁体３ｖが弁座３ｓに着座し、第２図
に示す如くゲート弁３は閉弁する。この場合、ア
クチユエータ４は気体源６からの高圧気体により
作動するので、弁体３ｖに対する駆動力は大き
く、従つてゲート弁３は高速で閉弁駆動される。

ここで、第１のピストン５_1pが下動変位すると
き、シリンダ室５_1c2内の液体は、連通管８によ
つてシリンダ室５_1c1側に排除される。その場合、
ピストンロツド５_1aはピストンロツド５_1bよりも
大径であり、しかも大径ピストンロツド５_1aが第
１のシリンダ５_1c内に進入するのに伴ない小径ピ
ストンロツド５_1bはシリンダ５_1c外に退出するの
で、シリンダ室５_1c1と５_1c2の総体積は減少する。
このため、シリンダ室５_1c2からシリンダ室５_1c1
側に排除された液体のうちシリンダ室５_1c1内に
収容されない余剰分は、連通管９を通つてアキユ
ムレータ７内に供給される。

従つて、アキユムレータ７内のピストン７ｐは
余剰分の液体によつてばね７ｓに抗して上方に押
上げられる。このとき、アキユムレータ７は、ば
ね７ｓの圧縮量に見合つた分のばね力を蓄勢し、
このばね力に見合つた液体が蓄圧される。

一方、気体源６内に充填された高圧気体発生体
には限りがあり、しかも第２のピストン・シリン
ダ機構５₂のシリンダ室５_2c1内に供給された高圧
気体は、絞り１３ａを介して大気中に徐々に放出
されるので、気体源６が作動してから一定時間が
経過すると、シリンダ室５_2c1内は略大気圧とさ
れる。この状態においては、第２のピストン５_2p
は無加圧状態とされるが、第１のピストン・シリ
ンダ機構５₁の第１のピストン５_1pは、アキユム
レータ７内に蓄圧された液体によつて閉弁方向に
附勢される。

従つて、いつたん弁座３ｓに着座した弁体３ｖ
は、気体源６の作動後もアキユムレータ７によつ
て適宜の締切力を加えられ、ゲート弁３は弁体３
ｖと弁座３ｓとの間から流体を漏洩させることな
く確実に配管２を遮断状態に保つ。又、この締切
力は、ピストン５_1pと５_2pが下動変位するときの
高圧気体による駆動力に比較して十分小に設定し
てあり、従つて弁体３ｖ或いは弁座３ｓに対して
過大な締切力が作用することはない。

次に、遮断弁装置１を作動前の状態に復帰させ
るに際しては、先ず連通管９中の手動開閉弁１０
ａ，１０ｂを開弁したのちポンプ１１を手動操作
し、シリンダ室５_1c1内の液体を連通管９を介し
てシリンダ室５_1c1側に戻す。これにより、第１
のピストン５_1pはシリンダ室５_1c2内の液体に押さ
れて上動変位し、それとともに第２のピストン５
_２ｐも作動前の位置に復帰する。又、両ピストン５
_１ｐ，５_2pが作動前の状態に復帰するときに、アキ
ユムレータ７内の液体は全てシリンダ室５_1c2側
に戻される。

ポンプ１１の操作によつてゲート弁３を全開状
態に復帰させたら、手動開閉弁１０ａ，１０ｂを
閉弁し、次に気体源６内の使用済みの容器６ａを
未使用のものと交換しておく。

このように、遮断弁装置１はプランジヤ・ポン
プ１１の操作により簡単に作動前の状態に復帰さ
せることができる。

尚、上記実施例において、アクチユエータ４の
被駆動部としてはゲート弁に限らず、他の例えば
ボール弁或いはグローブ弁等としてもよく、又ア
クチユエータ４は遮断弁装置以外のものに適用し
てもよい。

又、上記実施例において、気体源６の容器６ａ
内に充填する高圧気体発生体としては、炭酸ガス
に限らず、例えば高圧に圧縮した空気、酸素、チ
ツ素等、さらには液化酸素、液化チツ素等、或い
は固体状のドライアイス等を用いることもでき
る。

考案の効果 上述の如く、本考案になるアクチユエータは、
気体駆動のピストン・シリンダ機構の動力により
被駆動部を駆動するとともに、該ピストン・シリ
ンダ機構の一方向変位によつて他のピストン・シ
リンダ機構を駆動し、該他のピストン・シリンダ
機構によつてアキユムレータに液体を蓄圧させ、
逆止弁により液体の逆流を防止して該アキユムレ
ータに蓄圧された液体により被駆動部を駆動後の
状態に保持する構成としているため、気体駆動の
ピストン・シリンダ機構に供給する気体は被駆動
部と他のピストン・シリンダ機構を夫々所定の状
態まで駆動するのに必要なだけあればよいから、
瞬間的に大なる力が得られる程度の高圧であれば
量は僅かでもよく、従つて気体源としては例えば
緊急作動装置等によく用いられる容器内に高圧気
体発生体を密封充填したもの等が好適である。さ
らに又他のピストン・シリンダ機構はピストンの
両側に大径ピストンロツドと小径ピストンロツド
を有するものを用い、ピストンの変位とともにシ
リンダ室の総体積が減少することを利用して、シ
リンダ室内で余剰となつた液体をアキユムレータ
に供給して蓄圧する構成としているため、極めて
簡単な構成で他のピストン・シリンダ機構をポン
プ機構として使用することができ、又アキユムレ
ータ内に蓄圧される液体の体積は大径ピストンロ
ツドと小径ピストンロツドの体積比に応じて随意
可変でき、従つて駆動されたあとの被駆動部をそ
の状態に保つのに必要な力も、簡単に適正な値に
設定することができ、従つて被駆動部として例え
ば弁を用いた場合、弁を閉弁駆動したあと弁体に
対して過大な締切力が作用するといつた不都合を
確実に防止でき、さらに又第１のシリンダは少な
くとも被駆動部が駆動される間だけ気体を閉じ込
めていればよく、従つて従来のアクチユエータの
如く被駆動部の駆動後も気体を密閉しておかなけ
ればならないためにシリンダとして高価な圧力容
器を必要としたり、或いは保守・点検が面倒にな
る等の不都合がない。さらに、被駆動部を駆動さ
せた後、開閉弁を開弁させてポンプを動作させる
ことにより、それまで第１のピストンを駆動位置
に保持するように第１のピストンの一端を押圧し
ていた液体が第１のピストンの他端に作用するよ
うに第１のシリンダ内の液体を圧送し、被駆動部
を作動前の位置に容易に復帰させることができる
等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案になるアクチユエータを適
用した遮断弁装置の一実施例の夫々作動前、作動
後の状態を示す概略縦断面図である。 ３……ゲート弁、４……アクチユエータ、５₁
……第１のピストン・シリンダ機構、５₂……第
２のピストン・シリンダ機構、５_1a……大径ピス
トンロツド、５_1b……小径ピストンロツド、５_1c
……第１のシリンダ、５_2c……第２のシリンダ、
５_1c1，５_1c2……シリンダ室、５_1p……第１のピス
トン、５_2p……第２のピストン、６……気体源、
７……アキユムレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 一端に大径のピストンロツドを有し、他端に小
   径のピストンロツドを有し、該一方のピストンロ
   ツドが被駆動部に連結された第１のピストンと、 該第１のピストンを摺動自在に嵌装され、該第
   １のピストンによつて画成された一対のシリンダ
   室内に液体が充填された第１のシリンダと、 両シリンダ室を相互に連通する第１の連通路
   と、 該第１の連通路途中に設けられ、小径のピスト
   ンロツド側のシリンダ室から大径のピストンロツ
   ド側のシリンダ室への液体の流れのみを許容する
   逆止弁と、 前記他方のピストンロツドに連結された第２の
   ピストンと、 該第２のピストンを摺動自在に嵌装され、外部
   から供給された気体により該第２のピストンを一
   方向に変位せしめる第２のシリンダと、 前記第１のシリンダに接続され、該第２のピス
   トンの前記一方向変位に基づき該第１のシリンダ
   内を第１のピストンが変位するとき、該第１のシ
   リンダ内に進入する大径の該ピストンロツドと該
   第１のシリンダ外に退出する小径の該ピストンロ
   ツドの体積差に相当する体積の液体を供給され該
   液体により蓄圧されるアキユムレーターと、 前記第１のシリンダの両シリンダ室を連通する
   第２の連通路と、 該第２の連通路に設けられ、前記大径のピスト
   ンロツド側のシリンダ室内の液体を前記小径のピ
   ストンロツド側のシリンダ室へ圧送し前記第１の
   ピストンを復帰させるポンプと、 該ポンプと前記両シリンダ室との間に位置する
   よう前記第２の連通路に設けられ、前記第１のピ
   ストンを復帰させるとき開弁する開閉弁と、から
   構成してなるアクチユエータ。