JPH0718404B2

JPH0718404B2 - 水力機械の電動入口弁

Info

Publication number: JPH0718404B2
Application number: JP1080403A
Authority: JP
Inventors: 久幸冨安
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH02259283A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は水力機械の電動入口弁に係り、特に電動機によ
り駆動される水力機械の電動入口弁に関する。

（従来の技術）水力機械の入口弁には電動モータで駆動される入口弁が
使用されている。この種の電動弁の開操作は電動モータ
によって行われるが、閉操作は電源喪失時でも弁を安全
に閉鎖可能とするために重錘によるもが多い。蝶形弁や
複葉弁等の弁体を回転させる形式の弁においては、電動
機と歯車機構からなる減速機とを組合せて電動アクチェ
ータを構成し、この電動アクチェータの出力軸を弁軸に
接続している。一方、弁軸に取付けた腕の先端に重錘を
取付けて、重錘の降下に伴なう弁軸の回転力で弁を閉操
作するようにしている。そして電動アクチェータの前記
減速機は、その減速比を大きくとることからラック・ピ
ニオン機構が使われている。このラック・ピニオン機構
は出力軸側からの逆回転ができないから、重錘による閉
操作時に弁軸と電動アクチェータの出力軸との接続を断
つ電磁クラッチを、これらの軸の間に装備しなければな
らない。また、弁の閉鎖速度が早すぎると弁の上流管路
に過大なウォーターハンマーを発生させて弁等を損傷さ
せるので定められた閉鎖速度に抑制する必要がある。こ
のため重錘を支える腕を設けて、この腕の途中に油入り
の液圧シリンダーを設け、この液圧シリンダーのバイパ
ス弁の絞り開度を調整することにより、前記定められた
閉鎖速度をとるようにしている。

（発明が解決しようとする課題）このような従来の電動入口弁において、弁が大容量にな
ると、電動アクチェータの出力軸と弁軸との間の電磁ク
ラッチ及び閉鎖速度制御用の液圧シリンダーも当然大型
となってしまう。また、この液圧シリンダー内に封入さ
れた油の粘度変化によって閉鎖時間の調整値が変化す
る。例えば夏季と冬季で気温差が大きい立地条件下に電
動弁が設けられた場合、冬に調整されたものをそのまま
で夏季に使用すると閉鎖時間が早まってしまう。そし
て、閉鎖速度が許容度を超えて早すぎる場合にはウォー
ターハンマーにより弁等を損傷させてしまう。従ってこ
のような場合には季節に応じて粘度の異なる油に取替え
るか、あるいは液圧シリンダーのバイパス弁の絞り調整
による閉鎖時間を再調整するかが必要となり、保守、管
理が繁雑となっている。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、閉鎖速度制御
装置を有し、電動アクチェータの出力軸と弁軸との間の
電磁クラッチ及び閉鎖速度制御用の液圧シリンダーを不
要とし、構造が簡単であって信頼性に秀れ、保守管理が
容易な水力機械の電動入口弁を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するため、本発明は、弁軸の操作アーム
に取付けられて弁を閉操作する重錘と、この重錘を持ち
上げて弁を開操作する電動アクチェータと、弁の全開位
置で重錘を保持する保持機構と、この保持機構の保持を
解除するソレノイドと、前記電動アクチェータ内で電動
機の逆転を可能とする減速機と、電動機の入力回路に並
列に接続された負荷用抵抗器と、電動機の電源又は前記
負荷用抵抗器との接続を切換えるスイッチを有する制御
電気回路とを備えたことを特徴とするものである。

（作用）弁体が全開状態であり重錘が保持機構によって保持され
ているとする。この状態で閉鎖指令が発せられソレノイ
ドが保持機構の保持を解除すると、重錘は自由となり弁
体を閉じる方向に動かし閉操作を行う。また弁体の閉じ
る方向の動きは、減速機を介して電動機に伝わり電動機
は逆転をする。この逆転により電動機は発電機として働
く。このとき制御電気回路のスイッチにより電動機には
負荷用抵抗器が接続されており、この負荷用抵抗器の負
荷が制動力となって弁体の閉鎖速度は定められた速度と
なる。次に全閉状態において開放指令が発せられると制
御電気回路のスイッチにより電動機は電源に接続する。
このとき電動機と前記負荷用抵抗器との接続はスイッチ
により切られる。電動機の力は減速機を介して重錘を持
ち上げる。持ち上げられ全開位置になった重錘は、保持
機構によって保持され、電動機が電力を消費することな
く弁の全開状態を維持できる。

（実施例）以下本発明による水力機械の電動入口弁の一実施例を第
１図参照して説明する。

第１図において、符号Ａは水車の入口管を示しており、
この入口管Ａ内には流路を開閉する弁体１が回転可能に
取付けられている。この弁体１は弁軸２によって開閉さ
れ、弁軸２には操作アーム３が取付けられている。この
操作アーム３の先端に重錘４が取付けられ、この重錘４
が上限位置にあるとき、弁１は全開状態となっている。
操作アーム３の反対側の端部は爪部５とカム６とが形成
されている。

重錘４の上限位置すなわち弁の全開位置は、保持機構７
によって保持される。この保持機構７は、３つのリンク
８、９、10からなるリンク機構である。これらの３つの
リンク８、９、10のうち１つのリンク８は、ピン8aによ
って枢着され下方に延びた腕の先端には爪部11が設けら
れている。この爪部11には、一端をヒンジ軸12によって
枢着されたトリガアーム13の先端の爪14が係合し、弁体
の全開状態を保持している。このトリガアーム13はバネ
15によって保持装置に付勢されている。また、トリガア
ーム13はソレノイド16によって解除方向に動かされる。
すなわち、前記バネ15による付勢方向とは反対方向に、
コイル17の電磁力によりプランジャー18を介してトリガ
アーム13を回動させ係合を解除するようになっている。
他方、リンク10は、ピン10bによって揺動可能に支持さ
れ、リンク10の途中にはローラ10aが設けられている。
このローラ10aは、前記操作アーム３の爪部５と係合
し、操作アーム３の全開位置を保持している。

前記操作アーム３の途中には、重錘４を持ち上げて弁体
１を開操作するため、電動アクチェータ19側の出力軸20
の操作端がピン結合されている。出力軸20にはガイド筒
21が一体的に結合され、このガイド筒21は軸受22,23に
よって支承され、回り止めキー24により回転運動が阻止
され、軸方向への運動のみが許容されるようになってい
る。また、上記ガイド筒21の下端の内側には、雌ネジ25
が形成されている。この雌ネジ25とネジ軸26の雄ネジ27
とが螺合している。またネジ軸27の他端には出力軸駆動
用歯車28が設けられ、この出力軸駆動用歯車28はさらに
他の歯車29,30を介して電動機31の出力回転軸32に設け
られた歯車33と噛み合っている。これらの歯車28,29,3
0,33、さらには前記雄ネジ26、雌ネジ25が減速機桶34を
構成している。なお、前記ネジ軸26の雄ネジ27、及びガ
イド筒21の雌ネジ25に形成されたネジのリード長さは、
出力軸20に軸方向の力が加わった際に前記雄ネジ27と雌
ネジ25の間で逆転が可能な長さとなっている。

減速機34と電動機28を有してなる電動アクチェータ19
は、ピボット軸35回りに回動可能となっており、前記操
作アーム３の回動に伴って移動できるようになってい
る。

電動機31は、この電動機を駆動するための電源の電極＋
−、または電動機31が発電機となる際に抵抗として働く
可変負荷用抵抗器36が接続可能となっている。両者の接
続は制御電気回路37に設けられたスイッチ38,39によっ
て切換えられる。

以下本実施例の作用について説明する。いま、第１図に
示すように、弁体１が全開状態にあり重錘４が上限位置
に保持機構７によって保持されているとする。この状態
で弁閉鎖指令が発せられると、まずソレノイド16のコイ
ル17が励磁され、プランジャー18が吸引される。このプ
ランジャー18の動きによってトリガアーム13はヒンジ軸
12を支点として図上反時計方向に回転する。そしてこの
トリガアーム13の先端の爪14は、保持機構７の爪部11か
ら外れる。これにより３本のリンク８、９、10からなる
保持機構７は変位が可能となり、重錘４を保持できなく
なり、ローラー10aは爪部５に押し上げられカム６に乗
り上げる。これによりローラ10aが設けられていたリン
ク10は回転軸10bを支点として反時計方向に動き、保持
機構７全体が操作アーム３から後退する。

これにより操作アーム３は回動自由となり、重錘４の自
重により回動し、弁体１を閉動作させる。これにより操
作アーム３にピン結合された出力軸20およびガイド筒21
は、軸方向下方に押し下げられる。この出力軸20の端部
に形成されていた雌ネジ25の降下によって、ネジ軸26の
雄ネジ27が軸回りに逆回転され、この逆回転が出力軸駆
動歯車28、他の歯車29,30,33を介して出力回転軸32さら
には電動機31に伝えられ、電動機31を逆転させる。

このとき既に電動機31は起動用のスイッチ38が切られて
おり、この起動用のスイッチ38に連動する負荷用のスイ
ッチ39が入り可変負荷用抵抗器36に接続されている。従
って、電動機31は可変負荷用抵抗器36に接続された発電
機として働く。よって、重錘４によって発生する閉鎖方
向の運動エネルギーが、可変負荷用抵抗器36のジュール
熱に変換され、弁体１の閉操作に対する制動力を発生す
ることとなる。そして、この可変負荷用抵抗器36の抵抗
値を任意に調整することにより、弁体１を閉鎖速度を望
ましい所定の速度とすることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、従来のように
出力軸20と弁軸２との間の接続を断ち又は継ぐための電
磁クラッチ、及び閉鎖速度制御用の液圧シリンダーは不
要となり、装置の構成が簡単になる。また簡単であるこ
とから装置の信頼性が向上する。さらに従来の液圧シリ
ンダーのように夏や冬の季節によって粘度の異なる油を
使用することなく、季節によって一定の閉鎖速度を維持
できる。

尚、以上の実施例においては負荷用抵抗器は可変抵抗器
としたが、他の実施例においては一定の抵抗の抵抗器を
使用し閉鎖速度の調整は抵抗器を交換することによって
行うようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、重錘
による閉鎖力を逆点可能な減速機を介して電動機に伝
え、この電動機を発電機として機能させ、負荷用抵抗器
を接続して制動力を発生させ閉鎖速度を制御するので、
従来のように閉操作時に弁軸と電動アクチェータの出力
軸との接続を断つ電磁クラッチ及び閉鎖速度制御用の液
圧シリンダーを必要とせず、装置の構造を簡単にでき
る。また構造が簡単なことから装置の信頼性を秀れたも
のとすることができる。さらには液圧シリンダーの油の
粘度の変化に伴い必要となっていた保守管理が不要とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体概略図である。１……弁体、２……弁軸、３……操作アーム、４……重
錘、５……爪部、７……保持機構、8,9,10……リンク、
10a……ローラ、11……爪部、13……トリガアーム、14
……爪、16……ソレノイド、17……コイル、18……プラ
ンジャー、20……出力軸、21……ガイド筒、25……雌ネ
ジ、26……ネジ軸、27……雄ネジ、28,29,30,33……歯
車、31……電動機、36……可変負荷用抵抗器、38,39…
…スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁軸の操作アームに取付けられて弁を閉操
作する重錘と、この重錘を持ち上げて弁を開操作する電
動アクチェータと、弁の全開位置で重錘を保持する保持
機構と、この保持機構の保持を解除するソレノイドと、
前記電動アクチェータ内で電動機の逆転を可能とする減
速機と、電動機の入力回路に並列に接続された負荷用抵
抗器と、電動機の電源又は前記負荷用抵抗器との接続を
切換えるスイッチを有する制御電気回路とを備えた水力
機械の電動入口弁。