JP4018209B2 - 安全弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧回路に設置して、液圧回路での、リリーフ弁等による最大圧力制限作用が得られなくなったとき、安全限度を越えて圧力が上昇することを抑える安全弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液圧回路においては、リリーフ弁によって、又は、可変ポンプを利用する場合には可変ポンプの圧力制御機構によって、その最大圧力を制限するようにしている。しかし、このような最大圧力制限機構が、例えば、作動液に混入する異物が多くリリーフ弁の弁体が異物を噛み込んで動かなくなるなど、正常に作動しなくなって、最大圧力制限機構により圧力が制限できずに液圧回路の各部の破壊を招く程度に、安全限度を越えて液圧回路の圧力が上昇する可能性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これを防止するため、開き圧力を、安全限度を越えない範囲で前記最大圧力より高くした別のリリーフ弁を設置し、この別のリリーフ弁は、最大圧力制限機構が作動しているときには開くことはないが、最大圧力制限機構が作動せず、液圧回路の圧力が最大圧力制限機構で制限されるはずの圧力を越えて上昇すると、別のリリーフ弁が開作動して、この別のリリーフ弁で安全弁作用を得るようにすることが考えられる。しかしこの場合には、液圧回路の最大圧力が別のリリーフ弁の開き圧力に制限されて圧力が安全限度を越えないものの、最大圧力制限機構が正常に作動しないという異常な事態にあることを判別することが困難である。
【０００４】
このため、例えば前記のようにリリーフ弁が異物により開作動しない状態は、作動液の更新や、リリーフ弁や他の機器の点検、洗浄など、適切な保守作業が行われなければならない段階にあるのに、このことが見過ごされがちになってしまう。本発明は、異常な事態にあることを判別できるような安全弁を実現するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明では、液圧回路に通じる入口通路とタンク側に通じる逃がし通路の間を閉じるようばねで付勢される主弁を、入口通路側圧力で開き方向へ、入口通路側に絞りを介して通じた背室の圧力で閉じ方向へそれぞれ付勢し、背室からの圧力を受けてこの圧力が設定圧に達すると開くパイロット弁により背室をタンク側へ通じさせて主弁を開き作動させる安全弁であって、パイロット弁は収容体の弁孔に摺動自在に嵌合して逃し通路へ通じる出口孔を開閉する胴部と、胴部の端面に形成して背室に通じる入口孔と出口孔との間にあるパイロット弁座に着座するポペット弁部を備え、パイロット弁には背室からの圧力の作用に抗して閉じ方向へ押圧する調圧力を付与し、背室からの圧力を受け調圧力に抗して開き方向への押圧力を与えるパイロット弁の受圧面積は、ポペット弁部がパイロット弁座に着座しているパイロット弁が開き作動を始めるときにはパイロット弁座の径に基づき設定すると共に、ポペット弁部がパイロット弁座から離脱しかつ胴部が出口孔を閉じているパイロット弁の開き状態でパイロット弁座の径よりも大きい弁孔の径に基づき設定し、背室からの圧力が設定圧に達してポペット弁部がパイロット弁座から離脱しかつ胴部が出口孔を開くパイロット弁の開き位置に一旦なると、背室からの圧力が設定圧より低下しても調圧力に抗してパイロット弁を開き位置に保つ保持機構を設けている。
また、液圧回路に通じる入口通路とタンク側に通じる逃がし通路の間を閉じるようばねで付勢される主弁を、入口通路側圧力で開き方向へ、入口通路側に絞りを介して通じた背室の圧力で閉じ方向へそれぞれ付勢し、背室からの圧力を受けてこの圧力が設定圧に達すると開くパイロット弁により背室をタンク側へ通じさせて主弁を開き作動させる安全弁であって、パイロット弁は収容体の弁孔に摺動自在に嵌合して逃し通路へ通じる出口孔を開閉する胴部と、胴部の端面に形成して背室に通じる入口孔と出口孔との間にあるパイロット弁座に着座するポペット弁部を備え、パイロット弁には背室からの圧力の作用に抗して閉じ方向へ押圧する調圧力を付与し、パイロット弁の胴部外周と弁孔内周との一方に窪みを設けると共に、他方に窪みに係合するよう弾力で付勢される係合部材を設け、パイロット弁の開き状態で係合部材が窪みに係合することで調圧力に抗する機械的な力をパイロット弁に作用し、背室からの圧力が設定圧に達して一旦パイロット弁が開くと、背室からの圧力が設定圧より低下しても調圧力に抗してパイロット弁を開き状態に保つ保持機構を設けても良い。
【０００６】
このような構成によると、液圧回路の最大圧力制限機構が作動しなくて液圧回路の圧力が上昇して設定圧に達すると、パイロット弁が開き、これにより主弁が開いて液圧回路の圧液が逃がされるので、液圧回路の圧力が安全限度を越えることが抑えられる。そして、パイロット弁は、保持機構により開き状態となるので、液圧回路の圧力が低下しても主弁は開いていて逃がし作用が継続する。このため、液圧回路に接続したアクチュエータは圧力が上がらないことで、例えば動かなくなり、安全弁が開いたこと、すなわち、液圧回路の最大圧力制限機構が正常に作動しない異常な事態にあることが判る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施にあたり、パイロット弁の保持機構は次のようにすることができる。すなわち、パイロット弁がタンク側へ背室を通じさせるように移動する開き作動の過程で、背室からの圧力によってパイロット弁が調圧力に抗し新たに押圧されるよう、背室からの圧液をパイロット弁自体のために導く弁作用が併せて行われる如く構成するのである。これにより、パイロット弁が開き状態になったときには、パイロット弁が開き作動を始めるときよりも、背室からの圧力を受け調圧力に抗して開き方向への押圧力を与えるパイロット弁の受圧面積が大きくなり、背室からの圧力が設定圧より低下してもより大きい受圧面積にこの圧力を作用させて大きな開き方向の押圧力を生じさせ、パイロット弁を開き状態に保つことができる。
【０００８】
さらにまた、パイロット弁の保持機構は次のようにしてもよい。パイロット弁の外周、又は、これを収容する弁孔の内周の一方に、環状溝などとした窪みを設け、他方に、この窪みに係合するよう弾力で付勢される係合部材を設けるのである。そして、窪みには、これをパイロット弁外周に設けるときは、パイロット弁の開き作動の際の移動方向に沿って漸次浅くなる傾斜面にした側壁を、また、弁孔内周に設けるときには、パイロット弁の開き作動の際の移動方向に沿って漸次深くなる傾斜面にした側壁を、それぞれ設け、パイロット弁が閉じ状態から若干開き方向へ移動すると、窪みに係合していなかった係合部材がこの傾斜面に接っし窪みに係合を始めるようにする。これにより、パイロット弁は、調圧力に抗した機械的な力を傾斜面を介して受け、背室からの圧力が設定圧より低下しても、パイロット弁の開き状態を保つことができる。
【０００９】
そして、パイロット弁への調圧力は一般的には、パイロット弁に所定のばね力を付与する調圧ばねにより与えられる。しかし、調圧ばね以外にも、パイロット弁へ所定の液圧や空気圧による押圧力を付与して調圧力とすることもできるし、ソレノイドによる所定の吸引力をパイロット弁に付与して調圧力とすることもできる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。図１、図２において、１は本体で、図示しない液圧回路に接続する入口通路２と、図示しないタンクに接続する逃がし通路３を有している。なお、この液圧回路は、図示しないが、リリーフ弁によりその最大圧力が制限されるようになっている。４は本体１の設置孔５に収容されるよう該本体１に螺着したスリーブで、その内孔６内に主弁７を摺動自在に収容している。主弁７は、スリーブ４が備えたストッパ８に当接しスリーブ４の通孔９を閉じて、入口通路２と逃がし通路３間を閉じている図示の閉じ位置にある状態から、ストッパ８から離れるように軸方向へ移動して通孔９を開く開き位置へ達して、入口通路２と逃がし通路３間を通孔９とスリーブ４の外周を経て通じさせることができる。
【００１１】
１０はスリーブ４に螺着した、後述のパイロット弁１１を収容する収容体で、その内端壁１２と主弁７の間に、主弁７のための背室１４を形成している。１５は背室１４に設置して主弁７を図示の閉じ位置へ付勢するばねである。該主弁７は、入口通路２の圧力により、開き位置方向へ付勢され、ばね１５のばね力と、絞り１６により入口通路２に通じた背室１４の圧力による押圧力で図示の閉じ位置へ付勢されている。
【００１２】
収容体１０には、内端壁１２へ向けた弁孔１７が形成され、内端壁１２には、背室１４と弁孔１７を通じさせる入口孔１８が形成されている。また、収容体１０の側部には、弁孔１７をスリーブ４の通孔１９を経て逃がし通路３へ通じさせる出口孔２０が形成され、そして、入口孔１８の弁孔１７側端には、パイロット弁座２１が形成されている。図２を参照して、パイロット弁１１は、弁孔１７に摺動自在に嵌合した胴部１１Ａと、胴部１１Ａの内端面１１Ｃに、パイロット弁座２１に着座するポペット部１１Ｂを突出して備えており、スリーブ４の外方端を閉じるように取り付けられた蓋体２２に回動操作により進退可能の調整ねじ２３との間に設置した調圧ばね２４のばね力を受けてポペット部１１Ｂがパイロット弁座２１に着座し入口孔１８を閉じるように付勢されている。
【００１３】
前記出口孔２０は、パイロット弁１１が入口孔１８を閉じる閉じ位置にあるとき、パイロット弁体１１の胴部１１Ａにより閉じられるようになっている。そして、閉じ位置で調圧ばね２４のばね力に対向してパイロット弁１１に押圧作用する背室１４の圧力による押圧力が、該圧力が設定圧に達して調圧ばね２４のばね力に打ち勝つと、パイロット弁体１１が図示左側へ移動されて入口孔１８が開き、これにより、弁孔１７内にパイロット弁１１の胴部の内端面１１Ｃに該圧力が作用して該圧力の作用するパイロット弁１１の受圧面積が一挙に大きくなるので、パイロット弁１１はさらに図示左側へ移動して出口孔２０を開き、入口孔１８と出口孔２０をともに開く開き位置に達するようになっている。
【００１４】
すなわち、パイロット弁１１の開き始めはパイロット弁座２１の径に基づく受圧面積で行われ、また、開き位置に達するとそれよりはるかに大きい弁孔１７の径に基づく受圧面積となるので、一旦開き位置に達するパイロット弁１１は、背室１４の圧力が、パイロット弁１１が開き始める前記設定圧からはるかに小さくなって、弁孔１７の径に基づく受圧面積に作用する背室１４の圧力による押圧力が調圧ばね２４のばね力より小さくならないと調圧ばね２４のばね力により再び閉じ位置へ復帰せず、これにより保持機構が構成される。なお、２５は調整ねじ２３のためのロックナットで、２６はパイロット弁１１の調圧ばね２４側を逃がし通路３側へ通じさせるための通孔である。
【００１５】
この実施例の作動を説明する。なお、前記調圧ばね２４は、図示しないリリーフ弁で制限される液圧回路の最大圧力よりも大きいが、液圧回路の安全限度よりは明確に小さい設定圧を与えるように予め調整ねじ２３により調整されている。そして、前記リリーフ弁により液圧回路の最大圧力が得られるときには、入口通路２から絞り１６を経て通じる背室１４の圧力がこの最大圧力より大きくなることはないので、パイロット弁１１は閉じ位置に保たれ、これにより、その入口通路２と背室１４では圧力差が生じないので、主弁７はばね１５で押圧され図示の閉じ位置を保っている。
【００１６】
ところが、液圧回路の最大圧力を制限するリリーフ弁が、例えば液圧回路の作動液中の異物を噛み込むなどで、正常に作動せず、液圧回路の圧力がこの最大圧力を越えて上昇するとき、これが前記設定圧に達すると、パイロット弁１１が開き位置へ移動する。これにより背室１４の液体が逃がし通路３へ流出するので、絞り１６により入口通路２と背室１４とで圧力差が生じ、主弁７はこの圧力差に基づく押圧力でばね１５に抗して開き作動する。これにより入口通路２から逃がし通路３へ液圧回路からの圧液が逃がされて液圧回路の圧力は低下し、安全限度を越えて液圧回路の圧力が上昇することが抑えられる。
【００１７】
そして、パイロット弁１１は開き位置に達すると背室１４の液体圧力を開き方向に受ける受圧面積が増大し、パイロット弁１１を開き位置に保つにたる圧力は、これに応じ設定圧よりもはるかに低下する。主弁７は液圧回路からの圧液を逃がし通路３へ流出させてその圧力を、設定圧力よりもはるかに低い前記パイロット弁１１を開き位置に保つにたる圧力にほぼ等しい圧力に低下させる。
【００１８】
このように液圧回路の圧力が低下するので、液圧回路に接続される図示しないアクチュエータは停止する。このため、安全弁が作動したこと、すなわち、液圧回路の最大圧力制限機構となるリリーフ弁が正常に作動しない異常な事態にあることが判別できる。リリーフ弁が正常に作動しないという事態は安全確保のうえから無視できないものであり、さらにリリーフ弁の作動不良を招く程の作動液の汚染は、液圧回路に接続される他の機器にも、早晩故障を誘発するなどの悪影響を与えると見られるものであるので、このような事態が判別されることにより、作動液の洗浄や交換、リリーフ弁や液圧回路における他の機器の洗浄、点検などの適正な保守作業を行うきっかけを得ることができる。
【００１９】
そして、液圧回路を、そこに接続される液圧ポンプを停止して、無圧状態にすることにより、パイロット弁１１は閉じ位置に復帰し、主弁７も閉じ位置に復帰する。なお、この例では、液圧回路の最大圧力制限機構をリリーフ弁によるものとして説明したが、これが可変ポンプが備えた圧力制限機構の場合でも同様である。
【００２０】
図３、図４はパイロット弁１１の別例を示す。図１、図２の場合と同じ部分には同符号を付して、異なった点について説明する。パイロット弁１１の胴部１１Ａ外周には係合部材となるばねリング３０を設置した環状溝１１Ｄが形成されている。そして出口孔２０は、図示のパイロット弁１１の閉じ位置においても、パイロット弁１１の胴部１１Ａによって閉じられることはなく、常時弁孔１７の内奥部を通孔１９を経て逃がし通路側へ通じさせている。ばねリング３０は切れ目を有し、自己の弾力により拡径の習性を付されていて、弁孔１７の内周に接している。３１は弁孔１７の内周に環状に設けたＶ字状の係合溝で、パイロット弁１１が開き移動の際に図示の閉じ位置から若干左側へ移動すると、ばねリング３０が係合溝３１の右側の斜面に接して調圧ばね２４のばね力に抗したパイロット弁体１１への押圧力を生じさせ、これによりパイロット弁１１はこのばねリング３０による押圧力と、ポペット部１１Ｂ先端に作用する背室１４の圧力による押圧力により、ばねリング３０が係合溝３１の中央に達する係合位置へ移動するようになっている。
【００２１】
係合位置にあるパイロット弁１１は、はねリング３０による前記押圧力を受けることができるので、背室１４の圧力が、液圧回路に接続した図示しないアクチュエータが作動しない程度の低圧となっても閉じ位置へ復帰せず、それよりも一層低い圧力で復帰するようになっており、これによりパイロット弁１１の保持機構が構成されている。そして、このものにおいても、液圧回路の最大圧力制限機構が正常に作動せず、液圧回路の圧力が設定圧に達すると、パイロット弁１１が開き移動し、これにより、背室１４が逃がし通路側へ通じられて主弁が開き、液圧回路の圧力上昇が抑えられる。そして、パイロット弁１１は若干開き方向へ移動すると係合溝３１に達するばねリング３０により開き方向へ押圧され、ばねリング３０が係合溝３１に中央に達する係合位置へ移動するので、パイロット弁座２１は大きく開かれて背室１４の圧力は低圧に制御され、これに応じ液圧回路の圧力が低圧状態になるので、液圧回路に接続した図示しないアクチュエータは作動しなくなり、最大圧力制限機構が正常に作動しない異常な状態にあることが判明するなど、先の実施例と同様の効果を得ることができる。そして、液圧回路に接続した液圧ポンプを停止し、液圧回路を無圧状態とすることで、パイロット弁１１は閉じ位置へ復帰し、主弁を閉じ位置へ復帰できる。
【００２２】
【発明の効果】
このように本発明によると、液圧回路の最大圧力制限機構が正常に作動せずに液圧回路の圧力が上昇したとき逃がし作用を行う安全弁が一旦開き作動すると液圧回路の圧力を低圧にするので、安全弁が開き作動したこと、すなわち、最大圧力制限機構が正常に作動しない異常な状態にあることが判別でき、これにより、適正な保守作業を行うきっかけを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示した縦断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】パイロット弁の別例を示す図２と同様な図。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った部分断面図。
【符号の説明】
２ 入口通路
３ 逃がし通路
７ 主弁
１１ パイロット弁
１４ 背室
１５ ばね
１６ 絞り

Claims (2)

1. 液圧回路に通じる入口通路とタンク側に通じる逃がし通路の間を閉じるようばねで付勢される主弁を、入口通路側圧力で開き方向へ、入口通路側に絞りを介して通じた背室の圧力で閉じ方向へそれぞれ付勢し、背室からの圧力を受けてこの圧力が設定圧に達すると開くパイロット弁により背室をタンク側へ通じさせて主弁を開き作動させる安全弁であって、パイロット弁は収容体の弁孔に摺動自在に嵌合して逃し通路へ通じる出口孔を開閉する胴部と、胴部の端面に形成して背室に通じる入口孔と出口孔との間にあるパイロット弁座に着座するポペット弁部を備え、パイロット弁には背室からの圧力の作用に抗して閉じ方向へ押圧する調圧力を付与し、背室からの圧力を受け調圧力に抗して開き方向への押圧力を与えるパイロット弁の受圧面積は、ポペット弁部がパイロット弁座に着座しているパイロット弁が開き作動を始めるときにはパイロット弁座の径に基づき設定すると共に、ポペット弁部がパイロット弁座から離脱しかつ胴部が出口孔を閉じているパイロット弁の開き状態でパイロット弁座の径よりも大きい弁孔の径に基づき設定し、背室からの圧力が設定圧に達してポペット弁部がパイロット弁座から離脱しかつ胴部が出口孔を開くパイロット弁の開き位置に一旦なると、背室からの圧力が設定圧より低下しても調圧力に抗してパイロット弁を開き位置に保つ保持機構を設けた安全弁。
2. 液圧回路に通じる入口通路とタンク側に通じる逃がし通路の間を閉じるようばねで付勢される主弁を、入口通路側圧力で開き方向へ、入口通路側に絞りを介して通じた背室の圧力で閉じ方向へそれぞれ付勢し、背室からの圧力を受けてこの圧力が設定圧に達すると開くパイロット弁により背室をタンク側へ通じさせて主弁を開き作動させる安全弁であって、パイロット弁は収容体の弁孔に摺動自在に嵌合して逃し通路へ通じる出口孔を開閉する胴部と、胴部の端面に形成して背室に通じる入口孔と出口孔との間にあるパイロット弁座に着座するポペット弁部を備え、パイロット弁には背室からの圧力の作用に抗して閉じ方向へ押圧する調圧力を付与し、パイロット弁の胴部外周と弁孔内周との一方に窪みを設けると共に、他方に窪みに係合するよう弾力で付勢される係合部材を設け、パイロット弁の開き状態で係合部材が窪みに係合することで調圧力に抗する機械的な力をパイロット弁に作用し、背室からの圧力が設定圧に達して一旦パイロット弁が開くと、背室からの圧力が設定圧より低下しても調圧力に抗してパイロット弁を開き状態に保つ保持機構を設けた安全弁。

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