JPH0510471A

JPH0510471A - 弁ステム駆動装置

Info

Publication number: JPH0510471A
Application number: JP2042491A
Authority: JP
Inventors: Takeki Nogami; たけき野上; Kunio Matsushita; 邦雄松下; Susumu Watanabe; 進渡辺; Yuzo Hashimoto; 雄造橋本
Original assignee: Shikoku Research Institute Inc; Shikoku Electric Power Co Inc; Nippon Gear Co Ltd
Current assignee: Shikoku Research Institute Inc; Shikoku Electric Power Co Inc; Nippon Gear Co Ltd
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】電力設備や化学プラント等に使用される門型
弁等の開閉を制御する電動アクチュエータにおいて、ス
テムとステムナットの摩耗を検出して、弁開閉制御の信
頼の向上を計ることを目的とする。【構成】弁装置(８)の弁体に連結された弁ステム
(３)、弁ステム(３)に設けた雄ねじ(12)に螺合されたス
テムナット(13)、ステムナット(13)に結合されたウォー
ムホイール(14)、およびウォームホイール(14)に噛合す
るとともに、駆動モータ(19)に連結されたウォーム(15)
からなるスクリュウジャッキ(４)と、スクリュウジャッ
キ(４)を収納するケース(１)と、ケース(１)の適所に固
着され、かつステム(３)の軸端(3a)の軸線方向の移動距
離を測定する距離測定手段(７)とを備えることを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力設備や化学プラン
ト等に使用される門型弁等の開閉を制御する電動アクチ
ュエータに関し、特に弁ステムとステムナットの摩耗を
検出して、弁開閉制御の信頼の向上を計るようにした弁
ステム駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に示すように、大型の門型弁
(01)においては、スクリュジャッキ(02)を備える電動式
のアクチュエータ(03)により、弁体(04)の開閉制御がな
されている。

【０００３】電動アクチュエータ(03)で開閉操作される
弁体(04)の全開または全閉位置での停止制御は、電動ア
クチュエータ(03)のモータ(05)側に直結されている多段
ギア機構(06)で構成された位置検出用リミットスイッチ
(07)の限動動作により、全開および全閉位置に対応した
適正停止位置を検出し、そのスイッチを含むモータ制御
回路(08)を介して、モータ電源(09)を、電磁開閉器(01
0)で断続するようにしている。

【０００４】前記リミットスイッチ(07)の限動動作停止
位置の調整は、初期設定の後、一般的には、数年の間隔
で行われる定期点検時に実施され、次期点検時まで、そ
の点検時の状態で運転される。

【０００５】また、リミットスイッチ(07)を作動させる
多段ギヤ(06)には、開度計(011)が連係され、これによ
り弁の開度を表示するようになっている

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、弁の状態
を監視しているのは、リミットスイッチ(07)の作動、及
び機械式の開度計(011)の表示であつて、いずれも、ス
クリュウジャッキ(02)の入力軸側における間接的な検出
手段である。

【０００７】このことは、稼働中のリミットスイッチ(0
7)の接点誤作動、及び動力伝達系の摩耗、破損等による
ギャップの発生時等、前記リミットスイッチの接点信号
又は機械式開度計の指示に対する実際の弁の開度の間に
誤差を生じ、正常な弁の操作及び監視が不可能となり、
また、このまま使用し続けると、パイプライン制御系全
体に、不具合を発生する恐れもある。

【０００８】従って、産業プラントにおいて、弁が正常
な位置で制御されいるかどかを、弁駆動側の位置検出機
構を使用しないで、直接的に監視することができれば、
システムの信頼性を高める上に有用である。

【０００９】また、位置リミットスイッチの調整位置
は、ステムカバー(012)を外し、デプス等のスケールに
よってステム位置を測定することにより決定されたいる
が、弁の位置を直接的に監視しうるようにすると、ステ
ムカバー(012)の開閉手段が不用になり、かつ点検時間
の短縮が計れる。このことは、例えば原子発電所におけ
る放射能の被曝低減に役立つ。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁装置の弁体
に連結された弁ステム、弁ステムに設けた雄ねじに螺合
されたステムナット、ステムナットに結合されたウォー
ムホイール、およびウォームホイールに噛合するととも
に、駆動モータに連結されたウォームからなるスクリュ
ウジャッキと、スクリュウジャッキを収納するケース
と、ケースの適所に固着され、かつ弁ステムの軸端の軸
線方向の移動距離を測定する距離測定手段とを備えるこ
とにより、上述の課題を解決する。

【００１１】

【作用】電動アクチュエータにおけるスクリュウジャッ
キを収納したケースの適所と、ステム端部の距離を計側
することにより、ステムナットの摩耗や、弁ステムの折
れ等が検出され、弁の開閉制御の安全が計られる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１３】図１は、スクリュウジャッキ式の電動アク
チュエータに、門型の弁装置の弁体に連結した弁ステム
の上端部を連結したものにおいて、弁ステムの上部を中
央で縦断して示す図である。

【００１４】(１)は、電動アクチュエータ(２)のケー
ス、(３)は、ケース(１)の中央を上下に貫通する弁ステ
ム、(４)は、弁ステム(３)に連結されたスクリュウジャ
ッキ、(５)は、ケース(１)を貫通して上方へ突出するス
テムカバー、(６)は、ステムカバー(５)の上端を閉塞
し、かつ内部に距離測定手段(７)を備える蓋である。

【００１５】弁ステム(３)の下部は、門型の弁装置(８)
の弁体(図示略)に連結されている。弁箱(９)との摺動部
において、弁ステム(３)に設けた軸線方向の溝(10)に、
弁箱(９)側に固定したキー(11)を嵌合することにより、
弁ステム(３)は回り止めされている。

【００１６】スクリュウジャッキ(４)は、弁ステム(３)
の上部に設けた雄ねじ(12)に、ステムナット(13)を螺合
し、かつステムナット(13)を、弁ステム(３)と同軸に設
けたウォームホイール(14)に螺合するとともに、ウォー
ムホイール(14)をウォーム(15)に噛合して構成されてい
る。

【００１７】ステムナット(13)の外周に設けたスプライ
ン軸(16)を、ウォームホイール(14)のボス軸(17)の内面
に設けたスプライン孔(18)に嵌合して、ステムナット(1
3)とウオームホイール(14)は、一体的に回転するように
してある。

【００１８】ウォーム(15)とモータ(19)の連結軸(20)
に、多段ギア(21)が連結され、かつ多段ギア(21)には、
開度表示器(22)と位置検出用リミットスイッチ(23)が連
結されている。

【００１９】ステムカバー(５)の蓋(６)に設けられた距
離測定手段(７)は、弁ステム(３)の上端面(3a)と蓋(６)
の間の距離を計るためのもので、無接触型のものが好ま
しい。

【００２０】例えば、図１に示すものでは、超音波式の
距離測定器が採用され、蓋(６)の下端面(6a)に設けた、
超音波発生器(24)と、超音波受信器（マイクロホン）(2
5)を設けてあり、弁ステム(３)の上端面(3a)からの反射
音により、距離を測定するようにしてある。レーザ光線
によっても、同様に距離を計れることは、言うまでもな
い。

【００２１】この距離測定手段(７)によって、弁ステム
(３)の上端面(3a)の距離を、常時測定していれば、ステ
ムナット(13)の摩耗量を常時観測できる。

【００２２】すなわち、弁の全開時が弁ステム(３)の最
上昇点であり、その点の測定距離は、常に一定の距離
(Ｌ0)である。

【００２３】また、弁の全閉時が弁ステム(３)の最下降
点であり、その点の測定距離も、常に一定の距離(Ｌ)で
ある。

【００２４】しかし、ステムナット(13)が摩耗すると、
駆動側に設けた開度表示器(22)が全開を示したときに
は、弁ステム(３)の上端面(3a)が、ステムナット(13)の
摩耗量(dＬ)だけ距離(Ｌ0)より下へ来る。

【００２５】これにより、ステムナット(13)における弁
ステム(３)引き上げ摩擦面の摩耗量がわかる。

【００２６】また、弁を閉じる方に駆動するときに、距
離測定手段(７)の測定値が、弁の全閉時の距離(Ｌ)を示
したとき、開度表示器(22)が示す全閉よりの差の値が、
弁ステム(３)の締め込み摩擦面と前記引き上げ摩擦面両
方の摩耗量と対応している。

【００２７】これにより、ステムナット(13)の全摩耗量
を知ることができ、ステムナット(13)から弁ステム(３)
が脱落する危険性を防止することができる。

【００２８】また、距離測定手段(７)の測定値と開度表
示器(22)の値の大幅な相違により弁ステム(３)と弁装置
(８)との連結の異常を知ることもできる。

【００２９】例えば、弁を開く方向に駆動している場合
に、もし電動アクチュエータ(２)と弁装置(８)の間で弁
ステム(３)が折れると、開度表示器(22)およびリミット
スイッチ(23)は、正常時と同様に動作を行い、弁装置
(８)を全開に制御したものとして、制御動作は終了す
る。

【００３０】この場合、弁ステム(３)が折れると、その
時点で弁体は止まり、制御は終了し非常に危険な状態に
なる。しかし、弁ステム(３)が弁装置(８)の間で折れる
と、弁ステム(３)の溝(10)とキー(11)による回り止め機
構が働かなくなるため、弁ステム(３)はステムナット(1
3)と共回りして、距離測定手段(７)の計測値は、その時
点の値で止まる。

【００３１】その結果、開度表示器(22)が全開を示すと
き、ステムナット(13)の摩耗による差以上の大幅の差が
示され、上記のような異常があるものと判断できる。

【００３２】また、距離測定手段(７)の測定値、開度表
示器(22)の表示値、リミットスイッチ(23)のスイッチの
開閉情報等は、電気信号に変換され、所要の通信手段に
より中央監視制御装置へ送られ、上記異常の有無の判断
は、中央監視制御装置で行うこともできる。

【００３３】

【発明の効果】(ａ) 常にステムナットの摩耗の度合い
を検出しているので、弁装置の開閉制御に、摩耗の影響
を反映した制御が可能となる。

【００３４】(ｂ) 弁体の開度の調整やリミットスイッ
チの動作点の調整等の保守点検の回数を少なくしたり、
場合によっては不要としうる。

【００３５】(ｃ) 産業プラントにおいて、弁装置が正
常な位置で制御されいるかどかを、弁駆側の位置検出機
構を使用しないで、弁体の位置を直接的に監視しうるの
で、システムの信頼性を高めうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電動アクチュエータの
要部縦断面図である。

【図２】従来の弁開閉装置の概略図である。

【符号の説明】

(１)ケース (２)電動アクチ
ュエータ (３)弁ステム (3a)上端面 (４)スクリュウジャッキ (５)ステムカバ
ー (６)蓋 (6a)下端面 (７)距離測定手段 (８)弁装置 (９)弁箱 (10)溝 (11)キー (12)雄ねじ (13)ステムナット (14)ウォームホ
イール (15)ウォーム (16)スプライン
軸 (17)ボス軸 (18)スプライン
孔 (19)モータ (20)連結軸 (21)多段ギア (22)開度表示器 (23)リミットスイッチ (24)超音波発生
器 (25)超音波受信器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下邦雄香川県高松市屋島西町2109番地８株式会社四国総合研究所内 (72)発明者渡辺進神奈川県平塚市田村5234−１ (72)発明者橋本雄造神奈川県藤沢市大庭3211−１

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】弁装置の弁体に連結された弁ステム、弁
ステムに設けた雄ねじに螺合されたステムナット、ステ
ムナットに結合されたウォームホイール、およびウォー
ムホイールに噛合するとともに、駆動モータに連結され
たウォームからなるスクリュウジャッキと、スクリュウ
ジャッキを収納するケースと、ケースの適所に固着さ
れ、かつ弁ステムの軸端の軸線方向の移動距離を測定す
る距離測定手段とを備えることを特徴とする弁ステム駆
動装置。