JPH01255701A

JPH01255701A - 弁位置決め装置

Info

Publication number: JPH01255701A
Application number: JP1033885A
Authority: JP
Inventors: Hans D Baumann; ハンス・デイ・バウマン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1989-10-12
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: US4862788A; JP2579682B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は、プロセス制御装置の一部である分離した制御
機器から生ずる空気式信号圧力に関して弁ステム及び同
等物の正しい位置を保証するために使用される弁位置決
め装置に関する。ピストン及びシリンダー機構の統合部
分である装置の如く、例えば米国特許第３．２９３．９
９２号が記載する類似機能を行うことができる多数の最
新式の装置がある。

最新の位置決め装置は、かなり精巧かつ複雑な構造であ
り、この場合弁手段は、通常、２段階拡大変形であり、
水又はほこりの如く機器の空気における不純物に対して
これらの装置を感応性にする。

第２に、２段階サーボ装置は、幾つかの条件の下で動的
に不安定になる傾向がある。

本最新装置の別の欠点は、検知された弁ステム位ｆｆｉ
と（フィー−バックを生成するための）信号ダイヤフラ
ムの頂部に８いて生成されたバネ力の間の機械的相互連
結が、レバーにより行われ、その傾斜動作が、案内ブッ
シングによって支持された丸シャフトを経て、そして他
の回転対直線変換機構を通して回転動作に変換されると
いう事実である。これらの総ては、複雑になる傾向があ
り、そしてさらに、そのようなシャフト軸受けを大気腐
食と汚れにさらす。

本発明は、位置決め装置を提供することによってこれら
の困難を克服し、位置決め装置は、優れた動的安定性を
生むために単一段階三方弁のみを使用し、そして分離し
た回転対直線変換機構の必要性なしに唯一の打ち抜きフ
ィードバック・レバーを使用するが、代わりに、支持と
してかつ必要な傾斜作用に対して案内を提供するために
使用される２つの対向した旋回点を使用する。さらに、
本位置決め装置は、該三方弁からの排気流を選択的に阻
止するために単純止めねじを使用し、このため位置決め
装置の感度だけでなく、応答速度も変化させるために単
純であるが有効な手段を提供する。最後に、好ましい実
施態様において明らかにされた如く、装置は非常に単純
であり、非常に僅かの部品しか含まず、そしてこのため
低費用で製造される。

これらと他の特徴と利点は、次の詳細な説明からより良
く理解されるであろう。

好ましい実施態様の説明中央断面図において本発明を示す第１図を参照すると、
本発明は、約３５ｐｓ　ｉの一般圧縮空気が配管される
入りロポート４を有する下方ハウジング３を具備する。

付加的な出口ボート５は、通常、金属管状物６により、
シリンダー又はダイヤフラム・アクチュエータ（本発明
の一部ではない）の加圧空洞７に結合される。下方ハウ
ジング３はまた、弁要素ｌＯと、たわみダイヤフラム１
２によって閉鎖される凹状信号室１１を有する上方終端
部分とを含むねじ付き中央開口９を有する。分離した制
御機器からの空気信号は、信号ポー）１３を経て信号室
１１に配管される。一般に高密度プラスチックから成型
されたか、又は金属から鋳造された上方ハウジング１４
は、ねじ１５により下方ハウジング３の頂部に締結され
る。

平坦な打ち抜きレバー１６は、上方ハウジング１４に傾
斜して連結され、そして調整ねじ１８の円錐凹部を連結
する三角形旋回点１７を末端の一方において有し、これ
により該レバーの傾斜作用に対して支点を提供する。

該レバー１６は、さらに、旋回点１７とは反対方向を指
し、かつバネ・ボタン２１の円錐凹部２０を連結する第
２三角旋回点Ｉ９を有する。圧縮バネ２２は、バネ・ボ
タン２１と、ダイヤフラム１２を支持係合する板２３と
の間に位置する。

レバー１６は、ハウジング１４の外部に延びる部分にお
いてスロットを付けられ、かつピン２４を係合する。付
着された角度板２６を有する分離した弁ステム２５は、
圧力をピン２４に及ぼすことができ、そしてこれにより
ピン２４を押し下げることができる。ピン２４は、支点
１７によって支持されたレバー１６の傾斜下方移動と、
旋回点１９による比例した下方動作を引き起こす。この
ため、ステム２５の動作は、ダイヤフラム１２の頂部に
作用するバネ２２の圧力負荷における比例した変化を引
き起こす。

例えば、プロセス配管における圧力を制御するために使
用される制御機器は、弁ステム２５（第２図）の移動位
置が信号レベルに対応し、そしてこれにより、プロセス
機器によって要求されたレベルにプロセス圧力を低減さ
せるために十分にプロセス流体を絞る弁プラグ２７の位
置に結果することを保証する目的のために、空気指令信
号を本発明装置に送る。さらに具体的には、通常３−１
５ｐｓ　ｉの空気指令信号は、信号ポー）１３と信号室
１１に配管され、そしてダイヤフラム１２に作用するこ
とにより、上方力を板２３に及ぼす。

バネ２２の圧縮力が、信号圧力によって生成された上方
力よりも小さいならば、弁要素ｌＯにおいてステム２９
を連結する円錐形バネ２８は、後者を上に引っ張り、ダ
イヤフラム１２の上方移動に従う。これは、密封手段３
０（通常ゴム０リング）と、入りロポート４の平坦度部
分３２との間の開口を提供し、ことによりポート４から
の供給空気圧力をポート５を通して第２図の外部作動装
置８のダイヤフラム室７に侵入及び退出させる。結果と
して、弁ステム２５は下に移動し、これによりピン２４
を経てレバー１６に下方力を及ぼす。これは、バネ２２
の圧縮力が、室１１において信号圧力によって生成され
た上方力に等しくなるまで、バネ２２の付加的な圧縮を
引き起こす。

他方、信号圧力が弁ステム２５の移動において縮小を要
求するならば、ダイヤフラム１２に作用する力は、（信
号圧力における縮小によって引き起こされて）減少する
。バネ２２の余剰力は、ステム２９を下に移動させ、こ
とにより弁要素ｌＯの中央部分内の凹状拡大ポア３３を
露出させる。

同時に、密封要素３０は、ポート４からの供給空気を閉
鎖する。ダイヤフラム・ケース７からの、かつポート５
に入る出力空気圧力は、分離しＩ；垂直に近い通気開口
３５につながる上方水平ポートに逃れることを許容され
る。このようにして、ダイヤフラム・ケース７から来る
機器空気は、上方ケース１４の内部を一掃し、そしてこ
れにより環境空気が本装置の作動部品に腐食を生ずるの
を防止する。ポート５と通気口３５による作動空気圧力
の漏れに続いて、アクチュエータ８のバネは、弁ステム
２５を上方に押すことができ、システムが再び平衡する
まで、レバー１６の上方傾斜とバネ力２２における縮小
を引き起こす。

調整ネジ３６は、開口３４と３５の間の排出空気流量を
部分的に制限するために使用される。これは、アクチュ
エータ／位置決め装置組み合わせの性能において二重効
果を有する。最初に、排出流量を減速することにより、
弁ステム２５の上方移動の率は、一般に縮小され、これ
により弁２７の移動を減速させる。これは、幾つかのプ
ロセス制御力学を収容するために望まれる。第２に、排
出流量を縮小することにより、供給ポート４と出口ポー
ト５の間の流量が、相応して縮小される。

要素３０を密封するこの手段は、この縮小流量を通過さ
せるために、小量のみにおいて表面３２を持ち上げるこ
とを必要とする。ステム２９のこの縮小移動は、バネ力
２２と、ダイヤフラム１２に作用する信号力との間のず
っと小さな差を必要とする。これは、代わって位置決め
装置をずっとより感応的にし、そして再び「開ループ」
利得において実質的な増大に結果する。例えば、ねじ３
６の所与の排出流量設定を満足するために、ステム２９
は、必要な空気流量を通過させるために０゜００２イン
チの移動を行わなければならない。さらに、バネ２２の
バネ率が、インチ当たり１５０ボンドであり、かつダイ
ヤフラム１２のを動領域が２ｉｎ’であることを仮定す
ると、３−１５ｐｓｉ信号により、１００％移動に対す
るバネ２２における力変化は、６／１５０＝、０４０イ
ンチ乃至３０／＋５０＝０．２０インチの旋回点１９の
対応する移動において６乃至３０ポンドである。

即ち、バネ２２は、信号スパンの１００％当たり０．１
６インチの圧縮変化（１２ｐｓｉ）を受ける。これによ
り、これらの条件の下における本装置の開ループ利得又
は増幅７アクターは、０．１６０１０．００２＝８０　
：　Ｉである。これが、所与の応用に対して感応的過ぎ
ると立証されるならば、調整ねじ３６が、さらにゆるめ
られ、開口３４と３５の間の制限を小さくし、その結果
密封要素の移動に０．００４インチを費やし、ポート４
と５の間に十分な空気流量を通過させ、かつ平衡を確立
する。その場合、利得は４０：１１：縮小される。

装置を較正するために、即ち、位置決め装置への信号が
１５ｐｓｉに達する時、弁要素２７が２断位置に達する
ことを確かめるために、例えば、調整ねじ１８が回転さ
れ、その結果旋回ピン■７を連結する下方円錐形凹部３
７は、旋回点１９の対応する動作を許容し、そしてこれ
により（弁２７の所望位置に対応する）正しい圧縮が達
せられるまで、バネ２２の圧縮を変化させる。これは、
本発明の「ゼロ」調整である。最後に、成型されたエラ
ストマー・シール３８が、凹部３９においてレバー１６
に適切に付着され、雨が上方開口１４に侵入することを
防止する。

こうして新規の事項及び本発明の構成が記載され　Ｉこ
　。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１．２）入りロポートと、少なくとも１つの出口ポート
と、１つの信号ボートとを有する下方ハウジングと、ｂ）該入りロポートと該出口ポートの間で流体を選択的
に通過させることができる該下方ノ１ウジングの垂直軸
内に調整可能に配置された弁要素と、Ｃ）該信号ボート
と連絡し、かつたわみダイヤフラムによって閉鎖される
、該下方ハウジングの上方終端部分に位置する信号室と
、ｄ）該下方ハウジングに適切に締結され、かつ該ダイヤ
フラムの間をクランプする上方ハウジングと、ｅ）一部分が該上方ハウジング内に傾斜して配置され、
かつ三角形状の２つの反対方向の旋回点を有するレバー
手段であって、該レバー手段の外側末端に位置する一方
の旋回点は上を指し、該ノ＼ウジングの中央軸に沿って
位置する第２旋回点は下を指すレバー手段と、ｆ）少なくとも１つの圧縮バネであって、バネ・ボタン
が、該バネの頂部に位置し、かつ該第２旋回点を受け取
るための凹状の三角くぼみを有し、該バネは、該第２旋
回の下方行使によって圧縮された時、該ダイヤフラムに
力を及ぼすことができる圧縮バネと、ｇ）該第１旋回点を連結するために適する下方に凹状の
テーパ開口を有する該上方ハウジング内にねじ連結され
た調整可能な支点であって、該支点の上方又は下方調整
は、第２旋回点の類似の上方又は下方変位に結果し、該
ハウジングの外部に位置するレバー部分が固定位置にあ
る時は常に、該゛ダイヤフラムにおける該バネの圧縮力
における変化に結果する支点と、ｈ）弁ステム及び同等物（本発明の部分ではない）の動
作に従うことができる該ハウジングの外部に位置する該
レバー手段の部分内に滑り可能に連結された旋回ピンで
あって、該レバー手段は、該第１旋回点の回りで傾斜さ
れ、かつ該第２旋回により該圧縮バネにおいて該弁ステ
ム動作に比例した偏向を及ぼし、そしてこの場合部バネ
偏向は、代わって、該信号ボートに配管されかつ該ダイ
ヤフラムの下側に影響を与える圧力によって生成された
力を均衡させるために十分に、該ダイヤフラムにおいて
比例した力変化を引き起こし、そしてこの場合線バネ力
と、ダイヤフラムに作用する該圧力の力との間の不均衡
は、該弁手段の移動を引き起こし、ひ動は、代わって該
下方ハウジングの入り口及び出口ポートの間の流体圧力
レベルを変化させることができ、該弁ステムの位置に影
響を与え、そしてこれにより上記の力が平衡するまで、
該レバー手段の位置を変更することができる旋回ビンと
を具備する弁位置決め装置。

２、該弁手段が、下方部分が僅かに拡大された中央ボア
と、該中央ボアにおいて滑り可能に連結されたステムと
を有し、かつ上方及び下方密封表面を取り囲むヘッド部
分を有するスプール片を具備し、この場合線ステムは、
最下位の位置にある時該入りロポートを閉鎖することが
でき、そして上方位置にある時僅かに拡大されたボアを
閉鎖することができ、排気ポートは、該下方ハウジング
内に位置し、かつ該スプール片の壁を通って該スプール
片の僅かに拡大されたボアに側方に延びる上記ｌに記載
の弁位置決め装置。

３、該排気ポートが、ねじ付き部分において終端し、か
つ該上方ハウジングに上方に延びる後続の通気ボアを有
し、調整ねじが、該通気ボアを覆う又は露出するために
排気ポートの該ねじ付き部分内に配置され、これにより
該排気ポートを通過する流量を多少制限する上記２に記
載の弁位置決め装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の垂直断面図。第２図は、弁作動装置（本発明の一部ではない）を有す
る本発明の相互作用を示す概略図。３・・・下方ハウジング４・・・入りロポート５・・・出口ポート６・・・管状物９・・・中央開口１１・・・信号室１２・・・ダイヤフラム１３・・・信号ポート１４・・・上方ハウジング

Claims

【特許請求の範囲】１、ａ）入り口ポートと、少なくとも１つの出口ポート
と、１つの信号ポートとを有する下方ハウジングと、ｂ）該入り口ポートと該出口ポートの間で流体を選択的
に通過させることができる該下方ハウジングの垂直軸内
に調整可能に配置された弁要素と、ｃ）該信号ポートと
連絡し、かつたわみダイヤフラムによって閉鎖される、
該下方ハウジングの上方終端部分に位置する信号室と、ｄ）該下方ハウジングに適切に締結され、かつ該ダイヤ
フラムを該下方ハウジングとの間にクランプする上方ハ
ウジングと、ｅ）一部分が該上方ハウジング内に傾斜して配置され、
かつ三角形状の２つの反対方向の旋回点を有するレバー
手段であって、該レバー手段の外側末端に位置する一方
の旋回点は上を指し、該ハウジングの中央軸に沿って位
置する第２旋回点は下を指すレバー手段と、ｆ）少なくとも１つの圧縮バネであって、バネ・ボタン
が、該バネの頂部に位置し、かつ該第２旋回点を受け取
るための凹状の三角くぼみを有し、該バネは、該第２旋
回の下方行使によって圧縮された時、該ダイヤフラムに
力を及ぼすことができる圧縮バネと、ｇ）該第１旋回点をに係合するために適する下方に凹状
のテーパ開口を有する該上方ハウジング内にねじ係合さ
れた調整可能な支点であって、該支点の上方又は下方調
整は、第２旋回点の類似の上方又は下方変位をもたらし
、該ハウジングの外部に位置するレバー部分が固定位置
にある時は常に、該ダイヤフラムにおける該バネの圧縮
力における変化をもたらす支点と、ｈ）弁ステム及び同等物（本発明の部分ではない）の動
作に従うことができる該ハウジングの外部に位置する該
レバー手段の部分内に滑り可能に連結された旋回ピンで
あって、該レバー手段は、該第１旋回点の回りで傾斜さ
れ、かつ該第２旋回により該圧縮バネにおいて該弁ステ
ム動作に比例した偏向を及ぼし、該バネ偏向は、該信号
ポートに配管されかつ該ダイヤフラムの下側に影響を与
える圧力によって生成された力を均衡させるために十分
に、該ダイヤフラムにおいて比例した力変化を引き起こ
し、該バネ力と、ダイヤフラムに作用する該圧力の力と
の間の不均衡は、該弁手段の移動を引き起こし、この移
動は、該下方ハウジングの入り口及び出口ポートの間の
流体圧力レベルを変化させることができ、該弁ステムの
位置に影響を与え、そしてこれにより上記の力が平衡す
るまで、該レバー手段の位置を変更することができる旋
回ピンとを具備することを特徴とする弁位置決め装置。