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JP3452873B2 - 副弁付回転弁の開閉装置 - Google Patents
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JP3452873B2 - 副弁付回転弁の開閉装置 - Google Patents

副弁付回転弁の開閉装置

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JP3452873B2
JP3452873B2 JP2000213782A JP2000213782A JP3452873B2 JP 3452873 B2 JP3452873 B2 JP 3452873B2 JP 2000213782 A JP2000213782 A JP 2000213782A JP 2000213782 A JP2000213782 A JP 2000213782A JP 3452873 B2 JP3452873 B2 JP 3452873B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、主弁体の中心部
に副弁体を設け、その両弁体を1つの操作軸により回転
させて弁を開閉する副弁付回転弁の開閉装置に関するも
のである。 【0002】 【従来の技術】副弁付回転弁は、この発明の一実施例を
示す図1乃至図3を参照して説明すると、弁箱1内に主
弁体2を設けてその主弁軸3を弁箱1外に導くととも
に、主弁体2の中心部に副弁体4を設けてその副弁軸5
を主弁軸3に貫通したものであり、その主副弁軸3、5
を選択的に回すことにより、主弁体2及び副弁体4を選
択的に回転させて弁を開閉する。 【0003】例えば、図11(a)に示すように、両弁
体2、4を閉じることにより、弁Vを完全に閉じ、開弁
時、図12(a)に示すように、まず副弁体4を開放
し、つづけて図13(a)、図14(a)に示すように
主弁体2を開放する(弁全開)。この開放時、副弁体4
の前もっての開放により主弁体2の開放は容易である
(図12(a)参照)。一方、閉弁時には、まず、図1
5(a)、図16(a)に示すように副弁体4が開放し
た状態で主弁体2を閉じ、つづけて図17(a)に示す
ように副弁体4を閉じる(弁全閉)。このとき、副弁体
4の開放状態での主弁体2の閉止のため、急速閉止して
も水撃圧が大幅に緩和される。また、副弁体4の開閉度
合で流量の微調整を行うこともできる。 【0004】この副弁付回転弁Vにおいて、多くのもの
は、上記主弁体2と副弁体4をそれぞれ別の操作軸で回
すようにしているが、コンパクト化の点などから、1つ
の操作軸で行う技術(弁開閉装置)が特許第26553
80号公報などに開示されている。その弁開閉装置は、
欠歯歯車の間欠的な噛み合いなどによって、上記の主副
弁2、4の開閉作用を行うとともにセルフロックを行う
ものである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の1つの操作
軸による弁の開閉装置は、主弁体2と副弁体4の一連の
規定動作の微調整を副弁軸5と副弁用大平歯車との接合
部に設けた調整リングで実施している。このため、長時
間使用による経年変化や副弁への異物の噛込み等で、そ
の調整リングに過大荷重が作用すると、両弁体のセット
位置に変化が生じて、主弁体2と副弁体4の一連の規定
動作が崩れる。また、過大荷重により主弁体2の全閉位
置ロック機能の歯が欠損すると同様に主弁体2と副弁体
4の一連の規定動作が崩れる。 【0006】さらに、副弁体4は独立した副弁動作後は
主弁動作と連動して同一の動作をするため、主弁全開時
には副弁も全開となって水流れに突出するため、弁全開
時の圧力損失が大きくなる。また、副弁の漏水が発生す
ると、噛み合いゆえの構造的な面から副弁体4の全閉位
置を外部から容易に調整して止水することが出来ない。 【0007】また、弁の操作トルクが最大となるのは閉
締切時及び開操作開始時であるが、従来技術では、操作
軸から弁軸に与える回転トルクは操作開始時から完了時
まで一定であるため、その最大トルクに見合う大きさの
歯車機構としなければならず、装置全体が大型化する。 【0008】この発明は、歯車機構によらずに、セルフ
ロック機能をもって一つの操作軸により、主弁軸及び副
弁軸を回転し得るようにすることを課題とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、まず、操作軸となるねじ軸の回転によ
り、そのねじ軸にねじ込まれたスライドブロックを直線
状に移動させ、その移動を主副弁軸に伝達するようにし
てセルフロック機能を得るようにしたのである。このよ
うに、ねじ込み構造であると、主副弁軸が回転しようと
しても、スライドブロックは動き得ず、セルフロックが
なされる。 【0010】つぎに、この発明は、上記スライドブロッ
クから主副弁体への力伝達をスコッチ・ヨーク機構によ
り成したのである。スコッチ・ヨーク機構は、直線運動
を回転運動に変換し得る。このため、スライドブロック
の直線移動を主副弁軸の回転に変換し得る。 【0011】 【発明の実施の形態】この発明の実施形態としては、主
弁体の中心部に副弁体を設け、前記主弁体の主弁軸に前
記副弁体の副弁軸を貫通し、その主副弁軸を選択的に回
すことにより、主弁体及び副弁体を選択的に回転させ
て、開弁時、まず副弁体を開放し、つづけて主弁体を開
放し、開弁時には、まず副弁体が開放した状態で主弁体
を閉じ、つづけて副弁体を閉じる上述の副弁付回転弁の
開閉装置において、弁箱に固定したケーシングに前記主
弁軸の直交方向の主弁用主ねじ軸と副弁用副ねじ軸を並
列してそれぞれその軸心周りに回転自在に設け、この両
ねじ軸にスライドブロックをそれぞれその軸方向に移動
自在にねじ込み、前記ケーシングに設けた操作軸に両ね
じ軸をそれぞれ主クラッチと副クラッチを介して連結
し、その操作軸を回転することにより、前記両クラッチ
を選択的にオン・オフさせて両ねじ軸を選択的に回転さ
せ、その回転により、前記両スライドブロックを選択的
に移動させ、その移動により、主副弁軸を回転させて主
弁体及び副弁体を選択的に回転させる構成を採用する。 【0012】この構成は、弁全閉時において、まず、主
クラッチはオフで、副クラッチはオン状態となってお
り、その状態から、操作軸を弁開放方向に回転操作する
と、副ねじ軸のみが回転し、それにねじ合うスライドブ
ロックの移動につれてその上の副スライダも動く。この
動きにより、副弁軸が回り、副弁体が開放される。一
方、主クラッチがオフのため、主ねじ軸は回転せず、主
弁体は閉止したままである。 【0013】つぎに、副弁が90度回転して開放する
と、副クラッチがオフし、主クラッチがオンして主ねじ
軸のみが回転し、主弁体が開放される。このとき、副ね
じ軸は回転しないため、副弁体は動かず、主弁体内に納
まり(副弁体が全閉となり)、上記従来技術のように、
副弁体が水流れに突出して大きな圧力損失が生じること
はない。弁全閉動作は、ねじ軸を逆回転操作することに
より上述と逆作用によって行われる。 【0014】上記スライドブロックの直線移動から主副
弁軸の回転への変換はスコッチ・ヨーク機構により構成
することができる。そのスコッチ・ヨーク機構は、前記
主弁軸及び副弁軸に設けたそれぞれ横方向の主ヨーク及
び副ヨークと、その両ヨークの溝にそれぞれ摺動自在に
嵌め込んだ前記スライドブロック上のスライダとから成
り、上記副クラッチのオンからオフ及び主クラッチのオ
フからオンは、前記副スライドブロックの副弁開放完了
時への移動で行い、前記副クラッチのオフからオン及び
主クラッチのオンからオフは、前記主スライドブロック
の主弁閉止完了時への移動で行うようにする。 【0015】このように、弁軸から横方向に突出するヨ
ークを回転させて弁開閉する動作は、弁軸回動トルクが
少なくてすみ、例えば、バタフライ弁にあっては、弁開
閉時の弁軸トルクに近似した特性を持つこととなって、
操作力又は操作トルクは軽減される。また、スコッチ・
ヨーク機構とネジによる動力伝達なので、弁の自閉作用
を防ぐ自己保持(セルフロック)機能を持っている。さ
らに、ねじによる動力伝達なので、ねじリードを変更す
ることで、ねじ軸の一回転に対する弁軸回転数を容易に
増減でき、中間開度でのセルフロック機能もあり、バラ
フライ弁等における流量・圧力調整が可能である。 【0016】この作用において、主弁及び副弁の全開又
は全閉時の位置規制をすることが好ましく、例えば、上
記ケーシングと主弁軸及び副弁軸の間に弁全開及び弁全
閉用ストッパーをそれぞれ設け、このストッパーは前記
ケーシングにねじ込まれて両ヨークに当接することによ
り弁全開位置及び全閉位置を定める構成を採用する。 【0017】また、この構成において、弁全閉時及び弁
開閉時、上記両ヨークの溝は、それぞれ上記スライドブ
ロックの開弁移動方向又は閉弁移動方向に対し、45度
傾いて前記スライドブロックまで至り、前記ヨーク溝の
スライダとの当接面は、主副弁が完全に開放又は閉止し
た時点からそれぞれのねじ軸に平行となるように折曲し
ているものとすれば、ヨークの揺動中心から左右45度
の傾斜時点が弁の全開又は全閉となり、その後はスライ
ダがねじ軸に平行な面を摺動することとなって、弁軸に
回転作用は与えない。このため、弁体に不要な回転力が
働かず、破損を防止し得る。 【0018】 【実施例】一実施例を図1乃至図17に示し、この実施
例は、副弁内蔵式バタフライ弁装置に係り、管路に介設
される弁箱1内に主弁体2を設けてその主弁軸3を弁箱
1外に導くとともに、主弁体2の中心部に副弁体4を設
けてその副弁軸5を主弁軸3に貫通している(図1乃至
図3参照)。図中、6は主弁座、7は副弁座である。 【0019】弁箱1の上面にはスタンド8を介して開閉
装置Aのケーシング10がボルト止めされ、このケーシ
ング10内に上述の主副弁軸3、5が至っている(図4
参照)。ケーシング10内には、主弁軸3(副弁軸5)
の直交方向の主弁用主ねじ軸11及び副弁用副ねじ軸1
2が並列して回動自在に軸受13を介して架け渡され、
その両ねじ軸11、12は逆ねじとなっている。副ねじ
軸12はその縮径部12aに主クラッチ31と副クラッ
チ32が設けられて、その縮径部12aにかさ歯車15
aが回転自在に設けられ、このかさ歯車15aはかさ歯
車15bを介して操作軸16に連結されており、その操
作軸16をキャップ17を介して回すと、かさ歯車15
aが回る。かさ歯車15aの軸部には平歯車14aが回
転自在に嵌められ、この平歯車14aに主ねじ軸11に
固着した平歯車14bが噛み合っており、平歯車14a
の回転により、主ねじ軸11が回転する。両ねじ軸1
1、12にはそれぞれスライドブロック18、19がね
じ込まれおり、このスライドブロック18、19にそれ
ぞれスライダとなるピン20、21が上下2方に突出し
て設けられている。このピン20、21にはガイドロー
ラを嵌めて動き易くし得る。 【0020】主副弁軸3、5には主ヨーク22及び副ヨ
ーク23がスプラインブッシュ22a、キー22b、2
3bを介して横方向に突出して設けられている(図4、
図9参照)。その両ヨーク22、23の上下二又間に両
ねじ軸11、12が挿通し、その主ヨーク22の上下の
溝24に主ねじ軸11の上下のスライダ(ピン)20が
摺動自在に嵌まり、副ヨーク23の上下の溝25に副ね
じ軸12の上下のスライダ(ピン)21が摺動自在に嵌
まっており、スライダ20、21がねじ軸11、12上
を移動すると、そのスライダ20、21を溝24、25
内に摺動させながらヨーク22、23が回転し、主副弁
軸3、5も回転して主弁体2、副弁体4が開閉する。ま
た、両ヨーク22、23の溝24、25は弁全開時及び
弁全閉時、それぞれスライダ20、21の閉弁移動方向
又は閉弁移動方向に対し45度傾いてスライドブロック
18、19(スライダ20、21)まで至り、主副弁体
2、4が完全に開放又は閉止した時点からそれぞれ平行
となるように折曲24a、25aしている(後述の作用
参照)。 【0021】上記主副クラッチ31、32は対向面が歯
車状で、その歯が噛み合うことで動力を伝達する。ま
た、上記かさ歯車15aの軸部にボビン状切換子33が
一体に回転可能で摺動自在に嵌められ、その切換子33
の側面にそれぞれクラッチ31、32の一方の歯が設け
られ、主クラッチ31の他方の歯は上記平歯車14a
に、副クラッチ32の他方の歯は副ねじ軸12に軸方向
のみ移動自在に嵌められた移動子34にそれぞれ固着さ
れている。このため、切換子33が右方(ヨーク23
側)に移動すれば、主クラッチ31は切れ(オフし)、
副クラッチ32は入って(オンして)、後述のごとく操
作軸16の動力が副ねじ軸12に伝達され、逆に、切換
子33が左方に移動すれば、主クラッチ31はオンし、
副クラッチ32はオフして主ねじ軸11に操作軸16の
動力は伝達される。 【0022】副ねじ軸12は途中で支持脚36により回
転自在に支持され、その支持脚36に隣接してタペット
ホルダー35が摺動自在に嵌まっており、タペットホル
ダー35と切換子33とはタペット杆37により連結さ
れて、この杆37にタペットホルダー35が摺動自在と
なっている。杆37の途中にはタペットホルダー35と
切換子33を離す方向に付勢するばね38が装着されて
おり、このばね38はタペットホルダー35を杆37の
ボルト頭に押し付けている。また、移動子34と支持脚
36の間にもばね39が装着され、このばね39は両者
34、36を離反方向に付勢している。 【0023】主副弁用の主副ねじ軸11、12間のケー
シング10内にはスイフトレバー軸40が設けられ、こ
の軸40に主スイフトレバー41と副スイフトレバー4
2のそれぞれの円筒状基部41a、42aが回転自在に
噛合されている(図8、図10参照)。その基部41
a、42aの対向面には扇状の突部41b、42bが形
成され、両基部41a、42a相互間の回転に応じて係
止又は離反する。すなわち、適宜に一体化する。両スイ
フトレバー41、42はそれぞれ2本づつから成り、主
スイフトレバー41はその先端ローラ43が主スライド
ブロック18のドグ44に係止し、副スイフトレバー4
2はその先端ローラ45が切換子33の凹部に係止して
いる。また、主スイフトレバー41はその突片41cの
両側にばね46がケーシング10との間で設けられてお
り、その両ばね46、46の均り合う位置で静止するよ
うになっている。一方、副スイフトレバー42はばね4
7により右回り(図5において、切換子33を右方に押
す方向)に付勢されている。 【0024】ケーシング10には主副弁軸3、5の回転
規制用ストッパー50a、50b、51a、51bがそ
れぞれ外面からねじ通されており、図5に示すように、
その各ストッパーに両ヨーク23、24の突部52が当
接することにより、弁軸3、5のそれ以上の回動、すな
わち、弁体2、4の全開、全閉位置が規制される。この
ため、各ストッパーのねじ込み量を調整することによ
り、弁体2、4の全開、全閉位置の調整が単独で外部か
ら可能である。なお、図中、ストッパー50aと51
b、50bと51aは上下に重なっている。 【0025】この実施例は以上の構成であり、つぎにそ
の作用について図11乃至図17に基づいて説明する
と、全閉時には、図11に示すように、主ヨーク22は
平歯車14b側(左側)に45度傾斜した状態となっ
て、そのピン20が溝24の折曲部24aに位置し、副
ヨーク23はその反対側に45度傾斜した状態となっ
て、そのピン21が溝25の折曲部25aに位置する。
このとき、副スイフトレバー42は切換子33を右方に
押して、主クラッチ31はオフ、副クラッチ32はオン
している。なお、この状態では、両スイフトレバー4
1、42の係止用突部41bと42bはα度の間隙をも
って対向している。 【0026】この弁全閉状態から、操作軸16を弁開放
方向に回転操作すると(図12矢印方向)、副クラッチ
32のみがオンしていることから副ねじ軸12のみが回
転して副スライドブロック19が移動し、そのピン21
が副ヨーク溝25に係止して副ヨーク23を回動し、副
弁体4を開放する(図12a)。この開放時、副ヨーク
23はストッパー51aに当接する。つづけて操作軸1
6を回すと、副スライドブロック19はさらに左方に移
動し、図13に示すようにタペットホルダー35を押
す。すると、杆37及びばね38を介して切換子33が
左方に移動し、副クラッチ32がオフし、主クラッチ3
1がオンする。このとき、ピン21は溝25の折曲部2
5aを摺動し、副ヨーク23に回転力を与えず、かつ動
きを阻止する。また、スライドブロック19はねじ結合
のため、副ヨーク23からの回動力では動かない。この
ため、副弁体4はロックされて水平状態(図12
(a))を維持する。なお、副スイフトレバー42の左
方への移動により、その係止用突部41b、42bの間
隙はγ度となる。 【0027】さらに、操作軸16を回すと、主クラッチ
31がオンしたことにより、主ねじ軸11が回転してス
ライドブロック18が右方に移動し、図13に示すよう
に、そのピン20が主ヨーク溝24に係止して主ヨーク
22を回転し、主弁体2を開放する(図14a)。この
開放時、主ヨーク22はストッパー50aに当接する。
さらに操作軸16を少し回しても、ピン20はヨーク溝
24の折曲部24aを摺動し、主ヨーク22に回転力を
与えず、かつ動きを阻止する。また、スライドブロック
18はねじ結合のため、主ヨーク22からの回転力では
動かない。このため、主弁体2はロックされて水平状態
(図14a)を維持する。なお、主スライドブロック1
8の移動により、そのドグ44でも、主スイフトレバー
41が回転されるが、一定角度回転すると、その係止が
外れて、主スイフトレバー41は復帰する(図13、1
4の鎖線から実線状態)。 【0028】この弁全開状態から、操作軸16を閉止方
向に回転すると(図15矢印方向)、主クラッチ31は
オンで、副クラッチ32がオフのため、主ねじ軸11の
みが回転して主ヨーク22が回動し(図14から図1
5)、主弁体2が閉止される(図16)。この閉止時、
主ヨーク22はストッパー50bに当接する。その主弁
体2が閉止状態になった後、さらに主ねじ軸11が回る
と、ピン20はヨーク溝24の折曲部24aを摺動し、
ドグ44を介して主スイフトレバー41を左方に押す。
すると、その係止用突部41bが突部42bを押して、
副スイフトレバー42を回動し、切換子33を右方に移
動し、主クラッチ31をオフ、副クラッチ32をオンす
る(図15から図16)。その両クラッチ31、32の
切換りと同時に、主スイフトレバー41はドグ44を乗
り越えて復帰する(図17)。 【0029】さらに、操作軸16を回すと、副ねじ軸1
2が回り、副ヨーク23が回動して副弁体4を閉止する
(図17a)。この閉止時、副ヨーク23はストッパー
51bに当接する。 【0030】以上のように、開弁時、まず副弁体4が開
放し、つづけて主弁体2が開放し、閉弁時、まず副弁体
4が開放した状態で主弁体2を閉じ、つづけて副弁体4
を閉じる作用が行われて、水撃圧が大幅に緩和された開
閉弁作用がなされる。この作用時、両クラッチ31、3
2は当初歯が突き当って噛み合わなくても、その後の切
換子33の回転及びばね38、39の付勢力によってそ
の噛み合いは確実になされて、回転力は確実に伝達され
る。なお、各ばね38、39、46、47のばね定数
は、上記作用が付されるように適宜に設定する。 【0031】 【発明の効果】この発明は、歯車機構によらずに、一操
作軸により主弁軸及び副弁軸を回転し得るようにしたの
で、歯車加工などの特殊加工が不要であり、安価なもの
となる。また、セルフロック機能を有するため、ウォー
ム減速機構などのセルフロック機構も不要である。
【図面の簡単な説明】 【図1】一実施例の左側面図 【図2】同実施例の正面図 【図3】同実施例の切断要部正面図 【図4】同実施例の切断要部正面図 【図5】同切断要部平面図 【図6】同実施例の要部左側面図 【図7】同実施例の要部切断概略正面図 【図8】図7のA−A線断面図 【図9】同実施例の要部分解斜視図 【図10】同要部分解斜視図 【図11】同実施例の弁全閉時を示し、(a)は弁状
態、(b)は弁軸開閉機構の作用状態 【図12】同弁開放作用状態を示し、(a)は弁状態、
(b)は弁軸開閉機構の作用状態 【図13】同弁開放作用状態を示し、(a)は弁状態、
(b)は弁軸開閉機構の作用状態 【図14】同弁開放作用状態を示し、(a)は弁状態、
(b)は弁軸開閉機構の作用状態 【図15】同弁全開時を示し、(a)は弁状態、(b)
は弁軸開閉機構の作用状態 【図16】同弁全開時を示し、(a)は弁状態、(b)
は弁軸開閉機構の作用状態 【図17】同弁全開時を示し、(a)は弁状態、(b)
は弁軸開閉機構の作用状態 【符号の説明】 1 弁箱 2 主弁体 3 主弁軸 4 副弁体 5 副弁軸 10 弁開閉装置ケーシング 11 主弁用主ねじ軸 12 副弁用副ねじ軸 16 操作軸 18 主スライドブロック 19 副スライドブロック 20 主スライダ(ピン) 21 副スライダ(ピン) 22 主ヨーク 23 副ヨーク 24 主ヨーク溝 24a 主ヨーク溝の折曲部 25 副ヨーク溝 25a 副ヨーク溝の折曲部 31 主クラッチ 32 副クラッチ 33 クラッチ切換子 41 主スイフトレバー 42 副スイフトレバー 50a、50b、51a、51b ストッパー A 弁開閉装置 V 副弁付回転弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−74255(JP,A) 特開2000−28008(JP,A) 特開 平6−94156(JP,A) 特開 昭61−252986(JP,A) 特開2000−193130(JP,A) 実開 昭61−101173(JP,U) 実開 昭53−97436(JP,U) 特公 昭48−16934(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 1/22 F16K 31/44

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 主弁体2の中心部に副弁体4を設け、前
    記主弁体2の主弁軸3に前記副弁体4の副弁軸5を貫通
    し、その主副弁軸3、5を選択的に回すことにより、主
    弁体2及び副弁体4を選択的に回転させて、開弁時、ま
    ず副弁体4を開放し、つづけて主弁体2を開放し、開弁
    時には、まず副弁体4が開放した状態で主弁体2を閉
    じ、つづけて副弁体4を閉じる副弁付回転弁Vの開閉装
    置Aであって、 弁箱1に固定したケーシング10に上記主弁軸3の直交
    方向の主弁用主ねじ軸11と副弁用副ねじ軸12を並列
    してそれぞれその軸心周りに回転自在に設け、この両ね
    じ軸11、12にスライドブロック18、19をそれぞ
    れその軸方向に移動自在にねじ込み、前記ケーシング1
    0に設けた操作軸16に両ねじ軸18、19をそれぞれ
    主クラッチ31と副クラッチ32を介して連結し、その
    操作軸16を回転することにより、前記両クラッチ3
    1、32を選択的にオン・オフさせて両ねじ軸11、1
    2を選択的に回転させ、その回転により、前記両スライ
    ドブロック18、19を選択的に移動させ、その移動に
    より、主副弁軸3、5を回転させて主弁体2及び副弁体
    4を選択的に回転させ、かつ、上記副クラッチ32のオンからオフ及び主クラッ
    チ31のオフからオンは、上記副スライドブロック19
    の副弁開放完了時への移動で行い、上記副クラッチ32
    のオフからオン及び主クラッチ31のオンからオフは、
    上記主スライドブロック18の主弁閉止完了時への移動
    で行うことを特徴とする 副弁付回転弁の開閉装置。
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