JPS5810620B2 - ボ−ルバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スコッチョーク式アクチュエータを備えたボ
ールバルブの改良に関する。

高圧大口径のボールバルブは、そのボール状弁体を回動
させるために、どうしても大きなトルクを有するアクチ
ュエータを必要とする。

そのため従来一般に、高圧大口径のボールバルブは、ア
クチュエータをできるだけ小さくするために、弁体を回
動させるのに必要なトルク分布に比較的対応したアクチ
ュエータの出力トルク分布を有するスコッチョーク式ア
クチュエータを備える。

この従来のスコッチョーク式アクチュエータは、ボール
状弁体の回動軸に固定したアームの半径方向に延びる長
穴に嵌め込んだピンをアクチュエータにより上記回動軸
の直角平面内で一定方向に往復動させて、上記回動軸を
アームと共に回動することにより、弁を開閉するもので
、ピンの往復動方向に対して直角でかつ弁体の回動軸を
含む平面に対してボールバルブの全閉位置におけるアー
ムの偏角と、上記平面に対するボールバルブの全開位置
におけるアーム偏角とを共に等しい４５°にしている。

したかって、アクチュエータの出力トルク分布は、第１
図において曲線Ａで示す如く対称形となる（例えば、特
開昭５２−８１７１号公報、日本工業出版発行の排管技
術１９７９年３月号）。

一方、ボールバルブは、全開位置では弁体に上流側圧力
と下流側圧力の差圧が働らくと共に、該弁体に流体をシ
ールするために必要な力かシート等を介して働らくため
に、全閉位置から弁体を回動させるのに必要とするトル
クか上記のような力か働らかない全開位置から弁体を回
動させるのに必要とするトルクより大きくなって、第１
図において曲線Ｒで示すような非対称な要求トルク分布
を示す。

したかって、第１図に示す如く、従来のボールバルブの
全開位置近傍では、アクチュエータの出力トルクはバル
ブの要求トルクに対して大きな安定率を持つ一方、全閉
位置近傍では、上記出力トルクは要求トルクに対して小
さな安全率しかもたないので、従来のボールバルブはど
うしても大きな出力を有するアクチュエータを特徴とす
る特許理があった。

したかって、本発明は、アクチュエータの出力トルク分
布をボールバルブの要求トルク分布に略対応させるよう
にしたボールバルブの提供を目的としている。

この目的を達成するために本発明に係るボールバルブは
以下の如く構成した。

すなわち、上記ピンの往復動方向に対して直角でかつボ
ール状弁体の回動軸を含む平面に対する全閉位置におけ
るアームの偏角を、上記平面に対する全開位置における
アームの偏角より大きくしてアクチュエータの出力トル
ク分布をボールバルブの要求トルク分布に略対応させる
ようにした。

以下、図示の実施例について本発明の詳細な説明する。

第２図において、１はハウジング、２は貫通孔２ａを有
するボール状弁体、３は該弁体２に固定されて、該弁体
２をハウジング１内に回動自在に支持する回動軸、４は
シート、５は上記ハウジング１に固定したフランジ、１
０は該フランジ５に固定したスコッチョーク式アクチュ
エータである。

上記スコッチョーク式アクチュエータは、第３図に示す
ように、上記フランジ５に固定したケース１１と、該ケ
ース１１に固定した一対の相対する流体シリンダよりな
るアクチュエータ１２゜１３と、上記回動軸３に固定し
たアーム１５を備える。

上記アーム１５は、第４図に示す如く、ボス１５ａと該
ボス１５ａから半径方向に二叉状に延びる２枚のアーム
本体１５ｂ、１５ｃよりなり、上記ボスか回動軸に嵌め
込まれ、キー１４により回動不可に固定される。

各アーム本体１５ｂ。１５ｃは夫々回動軸３の半径方向
に延びるカム穴として長穴１６を備えている。

一方、上記シリンダ１２０ロツド１８と上記シリンダ１
３のロッド１９とは、上記回動軸３に対する直角平面内
−直線上に配置してそれらの先端をカップリングで連結
すると共に、該先端間にピン２１を上記回動軸３に平行
にかつ回動自在に取り付けている。

上記ロッド１８，１９は上記アーム本体１５ｂ１５ｃの
間に嵌め込まれると共に、上記ピン２１の上、下端は夫
々上記アーム本体１５ｂ、１５ｃの長穴１６に嵌め込ま
れる。

また、該ピン２１の両端は夫々上記ケース１１に設けた
一直線に配置した図示しない合溝に嵌め込んでいる。

したかって、上記シリンダ１２．１３を作動して、たと
えばピン２１を第３図において左方に移動させると、上
記回動軸３は、上記ピン２１．長穴１６を介してアーム
１５と共に左方に回動する。

これにより、ボール状弁体２は、第２図に示す閉位置か
ら開位置に移動する。

上記ロッド１８．１９の軸芯方向すなわちピン２１の往
復動方向に対して直角でかつ上記回動軸３を含む平面に
対する、第３図に示すバルブの全閉位置におけるアーム
１５の偏角θ１は、上記平面に対するバルブの全開位置
におけるアーム１５の偏角θ２ より大きくしている。

今、たとえばθ１＝５０°、θ２＝４０°としている。

上記構成のスコッチョーク式アクチュエータ１０の出力
トルク分布は、解析すると次のようになる。

第５図において、 Ｆ： シリンダー２と１３によるピン２１に働らくシリ
ンダ力、 Ｒｔ： トルクな発生させる力、 ｌ： 回動軸３とピン２１との間の距離、ｅ： ロッド
１８．１９に対する回動軸３の軸心の偏心量、 η： 効率、 とする。

上記アーム１５の長穴１６は半径方向に延び、かつ上記
シリンダ力Ｆに垂直な反力は上記シリン９ダ１２，１３
のメタル２５，２６及び上記ケース１１の図示しない溝
により受けるので、 である。

したがって、アクチュエータの出力トルクＴは、となる
。

シリンダ力Ｆ及び偏心量ｅは一定なので、上記式より明
らかな如く、出力トルクＴは偏角θが大きくなる程大き
くなる。

したがって、上記実施例の如く、全閉位置の偏角θ１＝
５０°、全開位置の偏角θ２−４０°とすると、アクチ
ュエータの出力トルク分布は、第６図における曲線Ｂで
示すように、全閉位置の出力トルクが全開位置の出力ト
ルクより大きい分布になり、弁体を回動させるのに必要
な要求トルク分布を示す曲線Ｒに略沿った分布を示す。

今、従来例の全閉位置の出力トルクＴａと、上記実施例
の全閉位置の出力トルクＴｂとを比較すると（従来例で
は全閉位置の偏角と全開位置の偏角か互いに等しい角４
５°になっている）、となり、したがって出力トルクの
比 となる。

したがって、上記実施例の全閉位置の出力トルクＴｂは
、従来例の全閉位置の出力トルクＴａに比らべて、出力
か２１％増加することが分かる。

もつとも、上記全閉位置の偏角θ１は、あまり大きくし
すぎると、上記ケース１１、アーム１５、ロッド１９、
ピン２１等か大きくなり、かつ過度に閉位置の出力トル
クが大きくなるので、実際上のメリットはなくなる。

上記全閉位置の偏角θ１、全開位置θ２は、θ１＝４５
°＋（５°〜１０°）０．＋θ２＝９０゜とするのが、
出力トルク分布を要求トルク分布に合致させる上で好適
である。

上記説明で明らかな如く、本発明に係るボールバルブは
、全閉位置のアームの偏角を全開位置のアームの偏角よ
り太きくしたので、アクチュエータの出力トルク分布を
要求トルク分布に合わせることかでき、したかって小さ
な出力のアクチュエータで弁体を回動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の出力トルク並びに要求トルク分布を示
すグラフ、第２図は本発明の一実施例に係るボールバル
ブの縦断面図、第３図は第２図の■−■線断面図、第４
図はアームの縦断面図、第５図は出力トルクを解析する
だめの説明図、第６図は上記実施例の出力トルク並びに
要求トルク分布を示す図である。 １・・・・・ウジング、２・・・弁体、３・・・回動軸
、１０・・・スコッチョークアクチュエータ、１５・・
・アーム、１６・・・長穴、１２，１３・・・アクチュ
エータ、１８゜１９・・・ロッド、２１・・・ピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボール状弁体の回動軸に半径方向に延びるカム穴と
   しての長穴を有するアームを固定すると共に、ピンを上
   記長穴に嵌め込み、さらに、該ピンをアクチュエータに
   より上記回動軸に対する直角平面内で一方向に往復動さ
   せてアームな回動軸と共に回動させることにより弁の開
   閉を行なうようにしたボールバルブにおいて、 上記ピンの往復動方向に対して直角でかつ上記弁体の回
   動軸の軸心を含む平面に対する上記ボールバルブの全閉
   位置におけるアームの偏角を、上記平面に対する上記ボ
   ールバルブの全開位置におけるアームの偏角より大きく
   とって、上記アクチュエータの出力トルク分布が上記弁
   体を回動させるのに必要なトルク分布に対応するように
   したことを特徴とするボールバルブ。