JPH0481642B2 - - Google Patents

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JPH0481642B2
JPH0481642B2 JP719088A JP719088A JPH0481642B2 JP H0481642 B2 JPH0481642 B2 JP H0481642B2 JP 719088 A JP719088 A JP 719088A JP 719088 A JP719088 A JP 719088A JP H0481642 B2 JPH0481642 B2 JP H0481642B2
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JP
Japan
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chamber
bias
back pressure
pressure
diaphragm
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JP719088A
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JPH01182602A (ja
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Masatoshi Fujiwara
Mikio Tanaka
Yoshikuni Toki
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
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Publication of JPH01182602A publication Critical patent/JPH01182602A/ja
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  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気式計器や調節弁用ポジシヨナ等に
使用されるパイロツトリレーに関する。
〔従来の技術〕
空気圧作動の調節計器および変換器において
は、第1段増幅要素であるノズル・フラツパ機構
によつて変位が圧力に変換・増幅されるが、この
圧力をさらに大きな圧力に増幅すべくパイロツト
弁が使用される。そして、この種のパイロツト弁
は作動状態においてパイロツト弁内部で空気が連
続的あるいは不連続的に消費されているかによつ
てブリード形とノンブリード形に大別され、ノン
ブリード形の場合その比例ゲインは2枚のダイヤ
フラムの有効面積の比に等しい。第6図はノンブ
リード形パイロツト弁の従来例を示すもので、こ
れを同図に基づいて説明すると、1は内部が2つ
のダイヤフラム2,3と隔壁4によつて4つの室
5,6,7,8に仕切られたハウジングで、室5
が空気供給通路9を介して空気供給源(図示せ
ず)に接続されると共にノズル(図示せず)に接
続されることにより空気供給室を形成している。
室6は下部が上部より小径に形成され、この小径
部内に面積板を兼ねるピストン弁10の下端小径
部10AがOリング11を介して摺動自在に挿入
されることにより、2つの室、すなわち上方の排
気室6Aと下方の出力室6Bとに画成されてい
る。前記空気供給室5と前記出力室6Bとは前記
隔壁4に設けられた連通孔12によつて連通され
ている。
13は前記連通孔12を進退自在に貫通するパ
イロツト弁で、この弁13はスプリング14によ
つて閉方向、すなわち図中上方に付勢されること
により、下端に設けた下側弁体13Aが前記隔壁
4の弁座に着座して前記連通孔12を閉止し、上
端に設けた上側弁体13Bが前記ピストン弁10
の下端小径部10A内に形成された排気通路15
の下端開口部に着座し該通路15を閉止してい
る。前記排気通路15は、ピストン弁10の下端
面中央に形成された盲孔15Aと、下端小径部1
0Aの周面に径方向に貫通形成され前記盲孔15
Aと連通する横孔15Bとで形成され、これによ
り前記排気室6Aと出力室6Bとを連通し得るよ
うにしている。前記排気室6Aはベント孔16に
よつてハウジング1の外部と連通し、出力室6B
は出力空気孔17により例えばバルブの操作器
(図示せず)に連通されている。
前記室7はバイアス室を形成し、バイアス孔1
8によりバイアス圧PBが与えられている。前記
室8はノズル背圧PNがノズル背圧孔19を通つ
て導かれることにより背圧室を形成している。前
記ピストン弁10は上端部が前記ダイヤフラム
2,3によつて共通に保持され、前記バイアス圧
PBにより上方に付勢されている。
前記ダイヤフラム2,3は、前記ハウジング1
によつて支持される外径支持部2a,3aの径
R1,R3と、ピストン弁10によつて支持される
内径支持部2b,3bの径R2,R4が双方とも異
なり、バイアス室7と背圧室8とを仕切つている
上方のダイヤフラム2の方が下方のダイヤフラム
3より、内、外径支持部ともに大きな径(R1
R3,R2>R4)を有している。
このような構成からなるパイロツトリレーにお
いて、入力増加に伴い出力が増加する正作動型と
して使用する場合、図に示す平衡状態でノズル背
圧PNがダイヤフラム2に作用する下方への力と
出力圧力POによるダイヤフラム3に作用する上
方への力が相等しい。この時ポペツト弁13は連
通孔12と、排気通路15の下端開口部を共に閉
止している。この状態でノズル背圧PNが増加す
ると、ダイヤフラム2,3に作用する力の平衡状
態が破れるため、ダイヤフラム2は下方に変位
し、ピストン弁10を下方に押し下げる。このた
め、ポペツト弁13もスプリング14に抗して下
降し連通孔12を開かせる。したがつて、供給空
気圧PSは連通孔12を通つて出力室6Bに流入
し、ダイヤフラム2,3に作用する上下方向の力
が相等しくなるまで前記出力室6B内の圧力を増
大させ、この圧力が出力圧POとして出力空気孔
17を通り操作器へと供給される。
一方、この状態からノズル背圧PNが減少する
と、バイアス圧PBによつてピストン弁10が上
昇復帰し、ポペツト弁13がスプリング14の弾
発力により上昇する。この時、ポペツト弁13の
上側弁体13Bが排気通路15の下端開口部から
離間し、該通路15を介して排気室6aと出力室
6Bとを連通させるため、出力室6B内の圧力
PEは平衡状態になるまで、排気通路15、排気
室6Aおよびベント孔16を経てハウジング1の
外部に排出される。
なお、かかるパイロツトリレーを入力増で出力
減となる逆作動型として使用する場合は、バイア
ス室7を背圧室とし、また背圧室8をバイアス室
に変更すればよい。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記したような従来のパイロツト弁
において、2枚のダイヤフラム2,3の有効面積
の比を大きくした大きなゲインのパイロツトリレ
ーを使用し、ゲインの高い空気式計器を構成する
場合、ハンチング(出力圧が上下に絶えず変更す
る現象)が発生する。すなわち、ダイヤフラム
2,3の有効面積の比が大きいと、ノズル背圧
PNの増加に伴いピストン弁10が大きく変位し、
ポペツト弁13を急速に開かせる。その結果、供
給空気圧PSが空気供給室5から連通孔12を通つ
て出力室6B内に急激に流入するため、ピストン
弁10とポペツト弁13の動作が不安定となり、
ハンチングを生じるものである。
そこで、従来はノズル背圧孔19の途中に固定
容量を有する室を設けてハンチングの発生を防止
しているが、このような構成においては固定容量
のためにハンチング1自体が大型化し、コストが
高くなるという問題点があつた。
したがつて、本発明は上述したような問題点を
解決し、ノズル背圧の増加時にバイアス室のエア
ダンパー効果を高めることにより弁の急速な開成
動作を防止し、ハンチングが発生しないようにし
たパイロツトリレーを提供することを目的とする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するためになされたも
ので、その第1の発明はハウジング内に内、外径
支持部の双方に差を設けた2つのダイヤフラムに
よつて画成された背圧室およびバイアス室を設
け、ノズル背圧を入力圧として前記背圧室に供給
し、この入力圧による前記ダイヤフラムの変位に
よつて弁手段を進退させ、これにより前記入力圧
を増幅して出力するパイロツトリレーにおいて、
前記バイアス室に連通するバイアス孔を背圧室と
バイアス室とを画成しているダイヤフラムの作動
に応じて開閉制御するようにしたものである。
第2の発明はハウジング内に内、外径支持部の
双方に差を設けた2つのダイヤフラムによつて画
成された背圧室およびバイアス室を設け、ノズル
背圧を入力圧として前記背圧室に供給し、この入
力圧による前記ダイヤフラムの変位によつて弁手
段を進退させ、これにより前記入力圧を増幅して
出力するパイロツトリレーにおいて、前記ハウジ
ングの背圧室側ダイヤフラムシール面の一部に前
記背圧室に連通する切欠き凹部を設けると共にバ
イアス孔を前記ダイヤフラムを挟んで前記切欠き
凹部と対向するよう前記ハウジングのバイアス室
側ダイヤフラムシール面に開口させるようにした
ものである。
〔作用〕
第1の発明において、ノズル背圧の増加に伴い
ピストン弁が作動するとダイヤフラムはバイアス
孔を閉止する。そのためバイアス室の内圧はバイ
アス室の体積減少に伴い上昇することとなる。
第2の発明において、ハウジングの切欠き凹部
は平衡時におけるダイヤフラムのバイアス圧によ
る局部的な変形を可能にし、これによりバイアス
室とバイアス孔とが連通されることとなる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
第1図は本発明に係るパイロツトリレーの一実
施例を示す第3図A部の平衡時における拡大図、
第2図はA部のノズル背圧増加時における拡大
図、第3図は同リレーの断面図、第4図は第3図
−線断面図である。なお、図中第6図に示し
た従来構造と同一の部材、部分に対しては同一符
号を以つて示し、その説明は省略する。これらの
図において、本実施例はダイヤフラム2の外径支
持部2aをその両側から支持するハウジング1の
2つのダイヤフラムシール面、すなわち背圧室側
とバイアス室側のダイヤフラムシール面20,2
1のうち、背圧室側ダイヤフラムシール面20の
一部に背圧室8に連通する切欠き凹部22を形成
し、バイアス室側ダイヤフラムシール面21にバ
イアス孔18の一端を前記ダイヤフラム2を挾ん
で前記切欠き凹部22と対向するよう開口させ、
この開口部18aを前記ダイヤフラム2によつて
開閉制御するようにしたことを特徴とするもの
で、その他の構成は第6図に示した従来構造と略
同様である。
このような構成において、ノズル背圧PNと供
給空気圧PSとがバランスし増幅作用を行わない平
衡時においては、バイアス圧PBがノズル背圧PN
より高い(PB>PN)ので、第1図に示すように
ダイヤフラム2のバイアス孔18に対応する部分
がバイアス圧PBによつて局部的に上方に変形さ
れ、これによつてバイアス室7とバイアス孔18
とが連通し、バイアス圧PBがバイアス室7内に
流入させている。
次に、ノズル背圧PNがバイアス圧PBより高く
なると、ダイヤフラム2は下方に変位してピスト
ン10およびポペツト弁13をスプリング14に
抗して押し下げると共に第2図に示すようにバイ
アス孔18の開口部18aを閉止する。するとバ
イアス室7の体積はピストン弁10の下降に伴つ
て減少していくので、該バイアス室7の内圧は
徐々に上昇し、ピストン10を制動する。すなわ
ちピストン弁10が下がれば下がるほどバイアス
室7内に閉じ込められたバイアス圧力は体積の減
少により上昇し、ピストン弁10に対してダンピ
ング効果を高めることとなり、その結果ピストン
弁10は急激に下降せず、ポペツト弁13をゆつ
くり動作させるので、安定性が良好でハンチング
の発生を防止することができる。
一方、この状態からノズル背圧PNが減少しピ
ストン弁10が上昇すると、バイアス室7の内圧
が減少するだけで増加がないので、オーバーシユ
ートは発生するが、フイードバツクによりピスト
ン弁10が下降する時のノズル背圧PNの増加と
同一作用をバイアス室7が果し、したがつてこの
時もポペツト弁13が急激に作動せず、ハンチン
グの発生を防止することができる。
第5図はノズル背圧PNの増加に伴うバイアス
室7の体積の減少を説明するための図で、ピスト
ン弁10が変位すると一断面でダイヤフラム2,
3が実線の位置から破線の位置に移動する(P2
→P5,P4→P6)。変位前と変位後の断面積P1P2P3
P4,P1P3P5P6とを比較すると、変位前後で四辺
形P1P3P5P7は共通で、面積P1P2P4P5P7とP3P4P6
とでは前者が大きく、後者が小さい。したがつ
て、バイアス室7の体積(断面積×有効径)は変
位後減少する。ダイヤフラム2,3は軟弾性材料
で製作され、くびれを設けておくことにより有効
径は一定で変化しないと考えてよい。
なお、上記実施例はハウジング1の背圧室側ダ
イヤフラムシール面20の一部に切欠き凹部22
を設け、平衡時におけるダイヤフラム2のバイア
ス圧PBによる上方への変位を円滑かつ確実なも
のとしたが、これに限らず切欠き凹部22を連続
した環状凹部と背圧室側ダイヤフラムシール面2
0の内径をバイアス室側ダイヤフラムシール面2
1の内径より大きくしたものであつてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係るパイロツトリ
レーは、ダイヤフラムによつてバイアス孔を開閉
制御するように構成したので、ノズル背圧の増加
に伴つてダイヤフラムが変位し前記バイアス孔を
閉止すると共にピストン弁を作動させると、バイ
アス室の内圧が増加してエアダンピング効果を高
め、ピストン弁の急激な作動を制動する。したが
つて、ポペツト弁が急激に開かず、ハンチングの
発生を防止でき、固定容量を必要とせず、小型で
安定した高ゲインのパイロツトリレーを提供し得
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るパイロツトリレーの一実
施例を示す第3図A部の平衡時における拡大図、
第2図は同A部のノズル背圧増加時における拡大
図、第3図は同リレーの断面図、第4図は第3図
−線断面図、第5図はバイアス室の体積の減
少を説明するための図、第6図は従来のパイロツ
トリレーの断面図である。 1……ハウジング、2,3……ダイヤフラム、
4……隔壁、5……空気供給室、6……出力室、
7……バイアス室、8……背圧室、10……ピス
トン弁、13……ポペツト弁、18……バイアス
孔、20……背圧室側ダイヤフラムシール面、2
1……バイアス室側ダイヤフラムシール面、22
……切欠き凹部、PN……ノズル背圧、PB……バ
イアス圧。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ハウジング内に内、外径支持部の双方に差を
    設けた2つのダイヤフラムによつて画成された背
    圧室およびバイアス室を設け、ノズル背圧を入力
    圧として前記背圧室に供給し、この入力圧による
    前記ダイヤフラムの変位によつて弁手段を進退さ
    せ、これにより前記入力圧を増幅して出力するパ
    イロツトリレーにおいて、前記バイアス室に連通
    するバイアス孔を前記背圧室とバイアス室とを画
    成するダイヤフラムの作動に応じて開閉制御する
    ようにしたことを特徴とするパイロツトリレー。 2 ハウジング内に内、外径支持部の双方に差を
    設けた2つのダイヤフラムによつて画成された背
    圧室およびバイアス室を設け、ノズル背圧を入力
    圧として前記背圧室に供給し、この入力圧による
    前記ダイヤフラムの変位によつて弁手段を進退さ
    せ、これにより前記入力圧を増幅して出力するパ
    イロツトリレーにおいて、前記ハウジングの背圧
    室側ダイヤフラムシール面の一部に前記背圧室に
    連通する切欠き凹部を設けると共にバイアス孔を
    前記ダイヤフラムを挟んで前記切欠き凹部と対向
    するよう前記ハウジングのバイアス室側ダイヤフ
    ラムシール面に開口させたことを特徴とするパイ
    ロツトリレー。
JP719088A 1988-01-16 1988-01-16 パイロツトリレー Granted JPH01182602A (ja)

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