JPH0341682B2 - - Google Patents

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JPH0341682B2
JPH0341682B2 JP13659284A JP13659284A JPH0341682B2 JP H0341682 B2 JPH0341682 B2 JP H0341682B2 JP 13659284 A JP13659284 A JP 13659284A JP 13659284 A JP13659284 A JP 13659284A JP H0341682 B2 JPH0341682 B2 JP H0341682B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば各種空気式計器の増幅器等
として使用して好適なノンブリード型パイロツト
リレーの改良に関する。
〔従来の技術〕
一般に、ノンブリード型パイロツトリレー(パ
イロツト弁)は、空気消費量が少なく、また給、
排気容量が大きい等といつた特徴を有している
が、その一方において、給、排気容量と空気圧出
力との流量特性にデツドスポツトと呼ばれる部分
が、空気圧入力と空気圧出力との圧力特性にデツ
ドバンドと呼ばれる不感帯がが生じ、これを空気
式計器に採用した場合にその動作上の安定性が損
なわれるという欠点をもつものであつた。
これを第4図に示す従来例を用いて簡単に説明
すると、全体を符号1で示すノンブリード型パイ
ロツトリレーは、その弁本体2内に供給圧力室
3、出力室4、大気連通室5および入力室6を有
し、かつこれら各室のうち前記供給圧力室3と出
力室4とは内部仕切壁7に穿設された貫通孔8に
て連通されるとともに、この出力室4と大気連通
室5とは下部ダイヤフラム9にて、またこの大気
連通室5と入力室6とは上部ダイヤフラム10に
てそれぞれ画成されている。そして、前記下部ダ
イヤフラム9の中央には開口11が穿設され、か
つこの開口11は前記上、下ダイヤフラム10,
9間に介在してこれらを連結する筒体12内に開
口し、さらにこの筒体12の側方に穿設された孔
部12aは前記大気連通室5に開口されている。
13,14は上述した下部ダイヤフラム9の開
口11、仕切壁7の貫通孔8を開閉する弁体で、
これら弁体13,14は前記貫通孔8を貫通して
配置された弁軸15の両端に設けられて互いに一
体的に連設されてプランジヤ弁を構成するととも
に、出力室4に配設されたバイアススプリング1
6にて常時は閉方向(図中上方)に付勢されてい
る。なお、図中Psupは前記供給圧力室3内に吸
気口17を介して導入される供給空気圧、Pinは
前記入力室6に対し入力口18を介して導入され
るたとえば空気式計器等のノズルフラツパ機構に
て得られるノズル背圧等といつた空気圧入力、
Poutは前記出力室4から出力口19を介して出
力される空気圧出力で、またPaは前記大気連通
室5の排気口5aが開口している大気圧である。
そして、このような構成において、入力室6に
入力される空気圧入力Pinが増大すると、上部ダ
イヤフラム10が下方に押圧移動され、これによ
り筒体12を介して下部ダイヤフラム9が下降
し、その結果開口11側縁の弁座11aと前記弁
体13の着座部13aとによつて構成されている
排気弁が閉塞され、一方、前記仕切壁7の貫通孔
8側縁の弁座8aと弁体14の着座部14aとに
よつて構成されている吸気弁は開放され、供給空
気圧Psupが供給圧力室6、出力室5を介して空
気圧出力Poutとして出力されることになる。
また、入力室6に対する空気圧入力Pinが減圧
されると、上部ダイヤフラム10が上方に復帰移
動し、さらにプランジヤ弁を構成する弁体13,
14がバイアススプリング16の付勢力にて上方
に移動して前述した吸気弁が閉塞されるとともに
排気弁が開放され、このパイロツトリレーの出力
口19側の空気圧がこの排気弁と通つて大気に放
出され、これにより空気圧出力Poutも減圧され
るものである。したがつて、このような構成によ
るノンブリード型パイロツトリレー1において
は、空気圧入力Pinに比例した空気圧出力Poutを
得ることが可能となるものであつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、この種従来のノンブリード型パイロ
ツトリレー1にあつては、その構造が簡単で、空
気消費量が少なく、しかも給、排気容量が大きい
といつた利点を有する一方、上述した供給圧力室
3、出力室4間を開閉する吸気弁の弁閉時および
弁開時においてその弁体14に対して両側から作
用する供給空気圧Psupと空気圧出力Poutとの圧
力差によつて、空気圧入力Pinに対応した弁開、
弁閉という弁作動を妨げる力が作用し、これによ
り第2図a,bに示した給、排気容量と空気圧出
力とによる流量特性と、空気圧入力空気圧出力と
による圧力特性において、図中破線で示した特性
曲線から明らかなように給、排気容量QS、QEに
比例した空気圧出力Pout、空気圧入力Pinに比例
した空気圧出力Poutを得ることができないとい
うデツドスポツトδ、デツドバンドεを生じてし
まうものである。
これを詳述すると、第4図において内部仕切壁
7に形成されている貫通孔8の開口面積をAS
弁軸15の径寸法をAPとし、また大気連通室5
側に連通される開口11の開口面積をAeとし、
弁体14が平衡時に着座部14aに着座している
としたときに、弁体14に圧力差によつて作用す
る力Fは、 F=AS・Ps−(AS−AP)Po+(Ae−AP) Po+kxo=AS・Ps−(AS−Ae) Po+kxo ただし、Psは供給空気圧Psup Poは空気圧出力Pout xoはバイアススプリング16の自由長からの
シフト kはばね常数 ここで、Aeは供給容量と排気容量とをバラン
スさせるために、(AS−AP)とほぼ等しく設計さ
れる。したがつて、上述した式は、 F=AS・Ps−AP・Po+kxo ……(1) なお、kxoは無視できる程度に小さい。
そして、前述した第2図aにおけるデツドスポ
ツトΔPは、 ΔP=F/Ao ……(2) で与えられる。ここで、Aoは流量特性の場合下
部ダイヤフラム9の有効面積(圧力特性の場合は
上部ダイヤフラム10側)である。
上述した(1)、(2)式から、 ΔP=(AS・Ps−AP・Po)/Ao ……(3) が導かれる。
そして、上述した(1)式においてPoが0〜Psの
範囲で変化すると、この(1)式が、Psに比例する
項ととPoに比例する項からなるため、第3図の
FとPoutの特性は同図中破線で示すように、F
がかなり大きな値となり、その結果デツドスポツ
トδ、デツドバンドεが第2図a,bに示すよう
に大きな範囲をもつて生じてしまうものであつ
た。
したがつて、このような大きな範囲にわたるデ
ツドスポツトδ、デツドバンドεを生じるノンブ
リード型パイロツトリレー1を用いて空気式計器
のフイードバツク制御ループを構成すると、この
パイロツトリレー1のデツドスポツト、デツドバ
ンドの存在にてその系全体の動作が不安定になり
易く、その動作上における信頼性に欠けるという
欠点を避けられないもので、このような問題を解
消し得るような何らかの対策を講じることが必要
とされている。
〔課題を解決するための手段〕
このような要請に応えるために本発明に係るノ
ンブリード型パイロツトリレーは、その内部に形
成された空気圧通路を開閉制御するプランジヤ弁
を、同一径寸法を有する弁軸上に所定間隔をおい
て並設した二個の弁体にて構成し、これらをそれ
ぞれ対向しかつ等しい開口面積をもつて形成され
た内部仕切壁の貫通孔側縁の弁座に対設させてダ
ブルシート構造とするようにしたものである。
〔作用〕
本発明によれば、プランジヤ弁に対する両側か
らの圧力差による不具合、つまり弁作動を妨げる
方向への力を、二個の弁体とこれにより開閉され
る等しい開口面積をもつ貫通孔とを並設すること
で実質的に解消し、従来の弁装置において流量、
圧力特性上で問題とされていたデツドスポツト、
デツドバンドをなくし、動作上の信頼性を向上さ
せることが可能となり、これにより本来の特徴と
する空気消費量が少ないこと、および給、排気容
量が大きい等といつた利点を発揮させることが可
能となるものである。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
第1図は本発明に係るノンブリード型パイロツ
トリレーの一実施例を示すものであり、同図にお
いて、前述した第3図と同一または相当する部分
には同一番号を付してその説明は省略する。
さて、本発明によれば、上述した構成を有する
ノンブリード型パイロツトリレー1において、供
給空気圧Psupが導入される供給圧力室3と空気
圧出力Poutが導出される出力室4との間に形成
されるプランジヤ弁による吸気弁20として、新
たにもう一つの弁体21および弁座(22a)か
らなる第2の吸気弁20Bを付設し、これにより
この吸気弁20(20A,20B)をダブルシー
ト構造とするようにしたところに特徴を有してい
る。
すなわち、本実施例では、吸気口17と出力口
19とを連通する空気圧通路(3,4)の吸気口
17側に、新たに供給圧力室3から前記出力口1
9に至る出力室23および第2の空気圧通路24
を設け、かつその途中で前記内部仕切壁7に対向
して設けられた第2の内部仕切壁25に対し前記
貫通孔8と等しい開口面積を有する第2の貫通孔
22を、前記貫通孔8と同軸上に位置するように
して形成するとともに、その側縁を弁座22aと
してこれに対向する第2の弁体21を、前記プラ
ンジヤ弁の同一径寸法をもつて形成されている弁
軸15上に前記弁体14と並設して設けるように
したものである。
ここで、注意すべきことは、上述した吸気弁2
0(20A,20b)を構成する各ポート(貫通
孔8,22)の開口面積(AS1=AS2)となるよ
うに等しく設定することで、従来問題とされてい
たデツドスポツト、デツドバンドがなくなり、第
2図a,b中実線で示すような流量、圧力特性が
得られる結果となるものである。
これを詳述すると、第1図において内部仕切壁
7,25に形成されている貫通孔8,22の開口
面積をAS1、AS2、その内部に臨むそれぞれの弁
軸15の径寸法をAP1、AP2とし、また大気連通
室5側に連通される開口11の開口面積をAeと
し、弁体14,22が平衡時に着座部14a,2
2aに着座しているとしたときに、弁体14,2
2に両側での圧力差によつて弁作動を妨げるよう
に作用する力Fは、 F=(AS1−Ap2)Ps−(AS2−AP2)Ps+AS2・Po+(A
e−AP1)Po−(AS1−AP1) Po+kxo=(AS1−AS2)Ps+(AS2−AS1+Ae)P
o+kxo……(4) となる。
いま、上述したように弁軸15の径寸法が等し
いことから、AS1=AS2とすると、 F=O・Ps+Ae・Po ……(5) となる。
ここで、第4図に示した従来例と給、排気容量
を同等にし、かつ給、排気のバランスをとるとす
ると、AS1、AS2を(1/2)・ASとし、Aeを従来の
半分とするとともに、AP1、AP2{以下AP1とする}
を(1/2)・APとする必要がある。
これらの条件を考慮し、上述した(5)式を変換す
ると、 F=0・Ps+2(AS1−AP1)Po=0・Ps+2 {(1/2)・AS−(1/2)・AP}Po =0・Ps+(AS−AP)Po ……(6) となり、この(6)式はPoのみに比例する項のみと
なり、前述した従来例で説明した(1)式とは異な
り、Psに比例する項がなくなる。
したがつて、このような本発明によれば、上述
した(6)式において、第3図に示したFとPoutと
の特性は同図中実線で示すようになり、Poutが
0〜Psの範囲で変化したときに、同図中破線で
示す従来例のものよりもFが十分に小さいもの
(PoがPsと等しいときは同じ)で、従来の比べて
デツドスポツトδ、デツドバンドεを減少させる
ことが可能となるものである。これは、第2図
a,bにおいて、破線で示した従来例と、実線で
示した本発明によるものとの比較において明きら
かであろう。
そして、このようなダブルシート構造による吸
気弁20(20A,20B)を用いてなる構成に
よれば、従来問題であつたデツドスポツト、デツ
ドバンドを可能な限り減少させ得るものであり、
これによりプランジヤ弁全体での弁作動を妨げる
ような作用力を最小限とし、可能な限り適切な弁
の開閉動作を得て、その動作上の信頼性を向上さ
せ、ノンブリード型パイロツトリレーとしての性
能を発揮させ得るものである。
なお、本発明は上述した実施例構造に限定され
ず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更する
ことは自由である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係るノンブリード
型パイロツトリレーよれば、その内部に形成され
た空気圧通路を開閉制御するプランジヤ弁を、同
一径寸法を有する弁軸上に所定間隔をおいて並設
した二個の弁体にて構成し、これらをそれぞれ対
向しかつ等しい開口面積をもつて形成された内部
仕切壁の貫通孔側縁の弁座に対設させてダブルシ
ート構造とするようにしたので、簡単かつ安価な
構成にもかかわらず、従来の弁装置において流
量、圧力特性上から問題とされていたデツドスポ
ツト、デツドバンド部分を少なくし、動作上にお
いて問題とされていたプランジヤ弁を入力に応じ
て円滑かつ安定して動作させることができ、これ
により本来の特徴とする空気消費量が少ないこ
と、および給、排気容量が大きい等といつた利点
を発揮させ得ることが可能となるといつた種々優
れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係るノンブリード型パイロツ
トリレーの一実施例を示す概略断面図、第2図
a,bは給、排気容量と空気圧出力との流量特
性、空気圧入力と空気圧出力との圧力特性を従来
との比較においてそれぞれ示す特性図、第3図は
弁体に作用する力と弁出力との関係を従来との比
較で示す特性図、第4図は従来例を示す概略断面
図である。 1……ノンブリード型パイロツトリレー、2…
…弁本体、3……供給圧力室、4……出力室、5
……大気連通室、6……入力室、7……第1の内
部仕切壁、8……貫通孔、8a……第1の弁座、
9,10……ダイヤフラム、11……排気側開
口、12……筒体、13,14……弁体(プラン
ジヤ弁)、15……弁軸、16……バイアススプ
リング、17……吸気口、18……入力口、19
……出力口、20(20A,20B)……吸気
弁、21……第2の弁体、22……第2の貫通
孔、22a……第2の弁座、23……第2の出力
室、24……第2の空気圧通路、25……第2の
内部仕切壁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 吸気口と出力口とを連通する空気圧通路途中
    に設けた内部仕切壁の貫通孔側縁を弁座とし、こ
    れに着座する弁体を有するプランジヤ弁が内設さ
    れるとともに、このプランジヤ弁のヘツド部に作
    用する入力に応じた圧力を弁の開閉動作を行なう
    作用力とするノンブリード型パイロツトリレーに
    おいて、前記空気圧通路の吸気口側から前記出力
    口に至る第2の空気圧通路を設け、かつその途中
    で前記内部仕切壁に対向して設けられた第2の内
    部仕切壁に対し前記貫通孔と等しい開口面積を有
    する第2の貫通孔を、前記貫通孔と同軸上に位置
    するように形成するとともに、その側縁を弁座と
    する第2の弁体を、前記プランジヤ弁の同一径寸
    法を有する弁軸上に前記弁体と並設して設けたこ
    とを特徴とするノンブリード型パイロツトリレ
    ー。
JP13659284A 1984-07-03 1984-07-03 ノンブリ−ド型パイロツトリレ− Granted JPS6117701A (ja)

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JPS6117701A JPS6117701A (ja) 1986-01-25
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