JP2005163580A - Rotating fluid machine - Google Patents
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Abstract
【課題】 回転流体機械のロータが首振り運動しても、ロータリバルブの固定側バルブプレートおよび可動側バルブプレートの摺動面の密着性を確保できるようにする。
【解決手段】 膨張機の膨張室に対する高温高圧蒸気の供給・排出を制御するロータリバルブ71を、ケーシング側にフローティング支持された固定側バルブプレート73とロータ側にフローティング支持された可動側バルブプレート73とを摺動面77で接触させて構成したので、ロータの首振り運動を両バルブプレート73,74の揺動によって効果的に吸収し、摺動面77の密着性を確保して高温高圧蒸気の漏洩を最小限に抑えることができる。また可動側バルブプレート74側の蒸気通路P3rとロータ側の蒸気通路P3fとをCシール51を介して気密に連通させたので、可動側バルブプレート74の揺動を許容しながら両蒸気通路P3r,P3fの連通部からの高温高圧蒸気の漏洩を阻止することができる。
【選択図】 図5PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure adhesion of sliding surfaces of a fixed valve plate and a movable valve plate of a rotary valve even when a rotor of a rotary fluid machine swings.
A rotary valve 71 for controlling supply and discharge of high-temperature and high-pressure steam to an expansion chamber of an expander includes a fixed-side valve plate 73 floatingly supported on the casing side and a movable-side valve plate 73 floatingly supported on the rotor side. Are brought into contact with each other on the sliding surface 77, so that the swinging motion of the rotor is effectively absorbed by the swinging of both valve plates 73 and 74, and the adhesion of the sliding surface 77 is ensured to ensure high temperature and high pressure steam. Leakage can be minimized. Further, since the steam passage P3r on the movable side valve plate 74 side and the steam passage P3f on the rotor side are hermetically communicated via the C seal 51, the steam passages P3r, Leakage of high-temperature and high-pressure steam from the P3f communicating portion can be prevented.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、ケーシングと、ケーシングに回転自在に支持されたロータと、ロータに設けられた作動部と、ケーシングおよびロータ間に設けられて作動部に対する作動媒体の供給・排出を制御するロータリバルブとを備えた回転流体機械に関する。 The present invention relates to a casing, a rotor rotatably supported by the casing, an operating part provided in the rotor, and a rotary valve provided between the casing and the rotor for controlling supply / discharge of the working medium to the operating part. The present invention relates to a rotary fluid machine including
かかる回転流体機械は、下記特許文献1により公知である。この回転流体機械のロータリバルブは、ケーシング側に支持された固定側バルブプレートとロータ側に支持された可動側バルブプレートとを摺動面において接触させたもので、固定側バルブプレートの摺動面には蒸気供給通路および蒸気排出通路が開口し、可動側バルブプレートの摺動面にはロータの複数個の膨張室に連通する複数個の蒸気通路が円周方向に等間隔に開口する。 Such a rotating fluid machine is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561. The rotary valve of this rotary fluid machine has a sliding surface in contact with a fixed valve plate supported on the casing side and a movable valve plate supported on the rotor side. The steam supply passage and the steam discharge passage are opened, and a plurality of steam passages communicating with the plurality of expansion chambers of the rotor are opened at equal intervals in the circumferential direction on the sliding surface of the movable valve plate.
従って、固定側バルブプレートの蒸気供給通路から可動側バルブプレートの所定の蒸気通路に供給された高温高圧蒸気は膨張室内で膨張してピストンを駆動し、膨張仕事を終えた低温低圧蒸気は可動側バルブプレートの所定の蒸気通路から固定側バルブプレートの蒸気供排出路に排出され、この作用が各膨張室に対して順番に行われることでロータが回転駆動される。
ところで、ロータをケーシングに支持するベアリングの僅かな位置ずれやガタによってロータが軸線から外れて首振り運動することが避けられず、ロータリバルブのケーシング側に設けた固定側バルブプレートとロータ側に設けた可動側バルブプレートとの摺動面の密着性が損なわれてしまい、その部分から蒸気が漏洩して回転流体機械が充分な性能を発揮できなくなる可能性がある。 By the way, it is inevitable that the rotor is swung out of the axis due to slight displacement of the bearing that supports the rotor on the casing or backlash, and the fixed valve plate provided on the casing side of the rotary valve and the rotor side are provided. There is a possibility that the adhesiveness of the sliding surface with the movable side valve plate will be impaired, and steam will leak from that portion and the rotating fluid machine will not be able to exhibit sufficient performance.
そこで固定側バルブプレートをケーシングにフローティング支持して可動側バルブプレートの首振り運動に追従させることで、前記摺動面の密着性を確保することが考えられるが、固定側バルブプレートをフローティング支持するだけでは蒸気の漏洩を充分に阻止することが困難であった。 Therefore, it is conceivable that the fixed valve plate is floatingly supported on the casing to follow the swinging motion of the movable valve plate to ensure the adhesion of the sliding surface. However, the fixed valve plate is floatingly supported. It was difficult to sufficiently prevent leakage of steam by itself.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転流体機械のロータが首振り運動しても、ロータリバルブの固定側バルブプレートおよび可動側バルブプレートの摺動面の密着性を確保できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, so that even if the rotor of a rotary fluid machine swings, the adhesion of the sliding surfaces of the fixed valve plate and the movable valve plate of the rotary valve can be ensured. The purpose is to.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、ケーシングと、ケーシングに回転自在に支持されたロータと、ロータに設けられた作動部と、ケーシングおよびロータ間に設けられて作動部に対する作動媒体の供給・排出を制御するロータリバルブとを備え、ロータリバルブは、ケーシング側に固定したバルブ本体部に回転不能にフローティング支持された固定側バルブプレートとロータ側に支持された可動側バルブプレートとを軸線に直交する摺動面において接触させた回転流体機械であって、可動側バルブプレートをロータにフローティング支持するとともに、可動側バルブプレート側に設けた作動媒体通路とロータ側に設けた作動媒体通路とをシール部材を介して気密に連通させたことを特徴とする回転流体機械が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a casing, a rotor rotatably supported by the casing, an operating portion provided in the rotor, and a casing and the rotor are provided. A rotary valve that controls the supply and discharge of the working medium to and from the working part. The rotary valve is supported on the rotor side by a fixed side valve plate that is floatingly supported by a valve main body part that is fixed to the casing side so as not to rotate. A rotary fluid machine in which a movable valve plate is brought into contact with a sliding surface orthogonal to the axis, and the movable valve plate is floatingly supported on the rotor, and the working medium passage provided on the movable valve plate side and the rotor side The rotary fluid machine is characterized in that the working medium passage provided in the airtight communication is communicated through the seal member. It is.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、シール部材は作動媒体通路を囲むように配置されて径方向内向きに開放したシールであることを特徴とする回転流体機械が提案される。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, the seal member is a seal disposed so as to surround the working medium passage and opened radially inward. A rotating fluid machine is proposed.
尚、実施例のアキシャルピストンシリンダ群Aは本発明の作動部に対応し、実施例の後部第3蒸気通路P3rおよび前部第3蒸気通路P3fは本発明の作動媒体通路に対応し、実施例のCシール51は本発明のシール部材に対応する。
The axial piston cylinder group A of the embodiment corresponds to the operating portion of the present invention, and the rear third steam passage P3r and the front third steam passage P3f of the embodiment correspond to the working medium passage of the present invention. The
請求項1の構成によれば、回転流体機械の作動部に対する作動媒体の供給・排出を制御するロータリバルブを、ケーシング側にフローティング支持された固定側バルブプレートとロータ側にフローティング支持された可動側バルブプレートとを摺動面で接触させて構成したので、ロータが回転する際の首振り運動を固定側バルブプレートおよび可動側バルブプレートの両方の揺動によって効果的に吸収し、摺動面の密着性を確保して作動媒体の漏洩を最小限に抑えることができる。また可動側バルブプレート側の作動媒体通路とロータ側の作動媒体通路とをシール部材を介して気密に連通させたので、可動側バルブプレートの揺動を許容しながら両作動媒体通路の連通部からの作動媒体の漏洩を阻止することができる。 According to the configuration of the first aspect, the rotary valve for controlling the supply / discharge of the working medium to / from the working part of the rotary fluid machine includes the fixed side valve plate floatingly supported on the casing side and the movable side floatingly supported on the rotor side. Since the valve plate is in contact with the sliding surface, the swinging motion when the rotor rotates is effectively absorbed by the swinging of both the fixed side valve plate and the movable side valve plate. Adhesion can be secured and leakage of the working medium can be minimized. In addition, since the working medium passage on the movable side valve plate side and the working medium passage on the rotor side are communicated in an airtight manner via the seal member, the movable side valve plate is allowed to swing while allowing the movable side valve plate to swing. It is possible to prevent leakage of the working medium.
請求項2の構成によれば、可動側バルブプレート側の作動媒体通路とロータ側の作動媒体通路とを気密に連通させるシール部材を、作動媒体通路を囲むように配置されて径方向内向きに開放したシールで構成したので、作動媒体の圧力でシールを拡開させてシール性を高めることができ、しかもシールが弾性変形することで可動側バルブプレートのフローティング支持を阻害することがない。またCシールは伝熱面積が小さいので可動側バルブプレートからロータへの熱逃げを抑制し、可動側バルブプレートを作動媒体の熱で早期に温度上昇させて定常状態に移行させ、定常状態への移行期間における作動媒体の漏洩を最小限に抑えることができる。 According to the configuration of the second aspect, the seal member that connects the working medium passage on the movable valve plate side and the working medium passage on the rotor side in an airtight manner is disposed so as to surround the working medium passage and inward in the radial direction. Since the seal is an open seal, the seal can be expanded by the pressure of the working medium to enhance the sealing performance, and the elastic support of the seal does not hinder the floating support of the movable valve plate. In addition, since the heat transfer area of the C seal is small, heat escape from the movable side valve plate to the rotor is suppressed, the temperature of the movable side valve plate is quickly raised by the heat of the working medium, and the steady state is reached. The leakage of the working medium during the transition period can be minimized.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図12は本発明の一実施例を示すもので、図1は膨張機の縦断面図、図2は図1の2部拡大図、図3はロータの分解斜視図、図4は図1の4部拡大図、図5は図4の5部拡大図、図6は図5の6−6線矢視図、図7は図5の7−7線矢視図、図8は図4の8−8線矢視図、図9は図4の9−9線矢視図、図10図5の10−10線矢視図、図11は図5の11−11線矢視図、図12はコイルスプリング、パッキンリテーナおよびVパッキンの斜視図である。 1 to 12 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an expander, FIG. 2 is an enlarged view of part 2 of FIG. 1, FIG. 3 is an exploded perspective view of a rotor, and FIG. 4 is an enlarged view of 5 part of FIG. 4, FIG. 6 is a view taken along line 6-6 of FIG. 5, FIG. 7 is a view taken along line 7-7 of FIG. 4 is a view taken along line 8-8 in FIG. 4, FIG. 9 is a view taken along line 9-9 in FIG. 4, FIG. 10 is a view taken along line 10-10 in FIG. 5, and FIG. FIGS. 12A and 12B are perspective views of a coil spring, a packing retainer, and a V packing.
図1〜図3に示すように、本実施例の膨張機Eは例えばランキンサイクル装置に使用されるもので、作動媒体としての高温高圧蒸気の熱エネルギーおよび圧力エネルギーを機械エネルギーに変換して出力する。膨張機Eのケーシング11は、ケーシング本体12と、ケーシング本体12の前面開口部にシール部材13を介して複数本のボルト14…で結合される前部カバー15と、ケーシング本体12の後面開口部にシール部材16を介して複数本のボルト17…で結合される後部カバー18と、ケーシング本体12の下面開口部にシール部材19を介して複数本のボルト20…で結合されるオイルパン21とで構成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the expander E of the present embodiment is used in, for example, a Rankine cycle device, and converts thermal energy and pressure energy of high-temperature and high-pressure steam as a working medium into mechanical energy and outputs it. To do. The
ケーシング11の中央を前後方向に延びる軸線Lまわりに回転可能に配置されたロータ22は、その前部を前部カバー15に設けた組み合わせアンギュラベアリング23,23によって支持され、その後部をケーシング本体12に設けたラジアルベアリング24によって支持される。前部カバー15の後面に斜板ホルダ28が一体に形成されており、この斜板ホルダ28にアンギュラベアリング30を介して斜板31が回転自在に支持される。斜板31の軸線は前記ロータ22の軸線Lに対して傾斜しており、その傾斜角は固定である。
The
ロータ22は、組み合わせアンギュラベアリング23,23で前部カバー15に支持された出力軸32と、出力軸32の後部に一体に形成された3個のスリーブ支持フランジ33,34,35と、後側のスリーブ支持フランジ35にメタルガスケット36を介して複数本のボルト37…で結合され、前記ラジアルベアリング24でケーシング本体12に支持されたロータヘッド38と、3個のスリーブ支持フランジ33,34,35に前方から嵌合して複数本のボルト39…で前側のスリーブ支持フランジ33に結合された断熱カバー40とを備える。
The
3個のスリーブ支持フランジ33,34,35には各々5個のスリーブ支持孔33a…,34a…,35a…が軸線Lまわりに72°間隔で形成されており、それらのスリーブ支持孔33a…,34a…,35a…に5本のシリンダスリーブ41…が後方から嵌合する。各々のシリンダスリーブ41の後端にはフランジ41aが形成されており、このフランジ41aが後側のスリーブ支持フランジ35のスリーブ支持孔35aに形成した段部35bに嵌合した状態でメタルガスケット36に当接して軸方向に位置決めされる。各々のシリンダスリーブ41の内部にピストン42が摺動自在に嵌合しており、ピストン42の前端は斜板31に形成したディンプル31aに当接するとともに、ピストン42の後端とロータヘッド38との間に蒸気の膨張室43が区画される。
The three
次に、ロータ22の5個の膨張室43…に蒸気を供給・排出するロータリバルブ71の構造を、図4〜図12に基づいて説明する。
Next, the structure of the
図4に示すように、ロータ22の軸線Lに沿うように配置されたロータリバルブ71は、バルブ本体部72と、カーボン製の固定側バルブプレート73と、カーボン製、テフロン(登録商標)製、金属製等の可動側バルブプレート74とを備える。
As shown in FIG. 4, the
バルブ本体部72は、その後部に一体に形成された円形のフランジ72aが後部カバー18の後面にシール部材91を介して当接し、複数本のボルト92…で固定される。このとき、バルブ本体部72の前部に一体に形成された円形断面の支持部72bが後部カバー18の支持孔18aに嵌合する。後部カバー18の支持孔18aに連なる支持面18bに環状のホルダ79が複数本のボルト80…で固定されており、このホルダ79の内部にシール部材82を介して保持された固定側バルブプレート73が、テフロン(登録商標)コーティングしたノックピン81,81で回り止めされる。固定側バルブプレート73はノックピン81,81によって回転方向に位置決めされるが、径方向および軸線L方向には僅かに移動可能にフローティング支持される。
The
バルブ本体部72が固定側バルブプレート73に当接する合わせ面83に、円形断面の圧力室84が開口する。バルブ本体部72をシール部材93を介して貫通する蒸気供給パイプ85が圧力室84の中心を通って合わせ面83まで延びており、圧力室84の内部において、蒸気供給パイプ85の外周にコイルスプリング86、パッキンリテーナ87およびVパッキン88が順次配置される。
A
蒸気供給パイプ85の先端と固定側バルブプレート73の合わせ面83との間には僅かな隙間が設定されており、蒸気供給パイプ85が軸線L方向に熱膨張しても、その先端が合わせ面83と干渉しないようになっている。蒸気供給パイプ85に形成した1個の通孔85aが圧力室84の後部に連通する。圧力室84に供給された高温高圧蒸気は固定側バルブプレート73を可動側バルブプレート74に向けて付勢し、両者の摺動面77を密着させてシール性を高める機能を発揮する。通孔85aの数は、蒸気供給パイプ85の強度および圧力室84への必要蒸気供給量に応じて複数個としても良い。
A slight gap is set between the tip of the
図4および図11から明らかなように、テーパーしていない等径のコイルスプリング86により付勢されるパッキンリテーナ87は、コイルスプリング86が当接する平坦面87aと、平坦面87aの反対側に形成された円錐面87bと、蒸気供給パイプ85の外周に緩く嵌合する貫通孔87cとを備える。パッキンリテーナ87により保持されるVパッキン88には、パッキンリテーナ87の円錐面87bに支持される円錐面88aと、固定側バルブプレート73の合わせ面83との間をシールする第1のシールリップS1と、圧力室84の内周面84aとの間をシールする第2のシールリップS2とが形成される。
As apparent from FIGS. 4 and 11, the packing
このVパッキン88は圧力室84の内周面84aとの間のシールを主要な目的とするもので、第2のシールリップS2を圧力室84の蒸気圧で径方向外側に変形させて内周面84aに密着させるようになっている。従って、第2のシールリップS2はバルブ本体部72の熱伸びによる圧力室84の内周面84aの内径の拡大に良く追従してシール性を確保することができる。
The V-packing 88 is mainly intended for sealing with the inner
コイルスプリング86は、高温高圧蒸気の圧力が立ち上がる前にVパッキン88を固定側バルブプレート73との合わせ面83に押し付ける予荷重を与えるとともに、固定側バルブプレート73の振動をシール部材82と圧力室84内の高温高圧蒸気の圧力との協働により減衰させる機能を有する。パッキンリテーナ87はVパッキン88を圧力室84内で正しい姿勢で保持するとともに、高温高圧蒸気の熱を遮断してVパッキン88の耐久性を高める機能を有する。
The
またコイルスプリング86を、圧力室84の小さい空間内にスプリング巻き数を多く取るためにスプリングシートを廃止した構造とし、かつ直接Vパッキン88に当接させることなく、Vパッキン88との間に介在するパッキンリテーナ87をスプリングシートとして利用することで、Vパッキン88に特別のスプリングシートを設ける必要をなくし、コイルスプリング86の長さを最大限に確保しながら圧力室84の軸線L方向の寸法を小型化することができる。
In addition, the
図5、図6、図10および図11から明らかなように、ロータヘッド38の後面にベースプレート46がノックピン75で回転方向に位置決めされた状態で、オイル通路閉塞部材45(図2参照)に螺合するボルト76で固定される。ボルト76はロータヘッド38を出力軸32に固定する機能も兼ね備えており、これらのロータヘッド38およびベースプレート46はロータ22の一部を構成する。ベースプレート46の後面に環状のホルダ47が複数本のボルト48…で固定されており、ベースプレート46およびホルダ47間に可動側バルブプレート74が径方向および軸線L方向に僅かに移動可能にフローティング支持される。ホルダ47の内周に形成した3個の半円状の切欠47a…と、可動側バルブプレート74の外周に形成した3個の半円の切欠74a…と、ベースプレート46に形成した3個のピン孔46a…とに3本のノックピン49…が嵌合することにより、可動側バルブプレート74はロータ22に対して回り止めされる。
As apparent from FIGS. 5, 6, 10 and 11, the
図4〜図11から明らかなように、ロータ22の軸線L上に蒸気供給パイプ85が配置され、その径方向外側に偏倚して蒸気排出パイプ89が配置される。蒸気供給パイプ85の内部に形成した第1蒸気通路P1は、固定側バルブプレート73に形成した第2蒸気通路P2を介して摺動面77に連通する。軸線Lを囲むように等間隔で配置された5個の後部第3蒸気通路P3r…および5個の前部第3蒸気通路P3f…が可動側バルブプレート74およびベースプレート46を貫通しており、軸線Lを囲むようにロータ22に形成された5個の第4蒸気通路P4…の両端が、それぞれ前部第3蒸気通路P3f…および前記膨張室43…に連通する。
As apparent from FIGS. 4 to 11, the
また固定側バルブプレート73の摺動面77には、相互に連通する円弧状の第5蒸気通路P5および2個の円弧状の第6蒸気通路P6,P6が凹設されており、第6蒸気通路P6,P6は合わせ面83においてバルブ本体部72に形成された2個の第7蒸気通路P7,P7に連通する。ケーシング本体12および後部カバー18の間には蒸気排出室94が形成されており、この蒸気排出室94は蒸気排出パイプ89に連通するとともに、バルブ本体部72に形成した2個の第7蒸気通路P7,P7に連通する。
Further, the sliding
摺動面77には高温高圧蒸気を供給する円形の第2蒸気通路P2と、低温低圧蒸気を排出する円弧状の第5蒸気通路P5とが開口しており、可動側バルブプレート74の5個の後部第3蒸気通路P3r…の一つが円形の第2蒸気通路P2に連通した瞬間が吸気行程となり、後部第3蒸気通路P3r…が第2蒸気通路P2との連通を遮断されてから円弧状の第5蒸気通路P5に連通するまでの間が膨張行程となり、後部第3蒸気通路P3r…が円弧状の第5蒸気通路P5に連通している間が排気行程となる。
On the sliding
ベースプレート46には、可動側バルブプレート74との合わせ面50に開口し、かつ5個の前部第3蒸気通路P3f…の周囲を囲むように5個のシール部材収納溝46b…が形成されており、これらのシール部材収納溝46b…にC字状の断面を有して環状に形成された金属製のCシール51…が装着される。Cシール51…は断面の開放部が径方向内向きになるように装着されており、前部第3蒸気通路P3f…および後部第3蒸気通路P3r…に高温高圧蒸気が供給されたときに、その圧力でC字状の断面が拡開することで、ベースプレート46に対する可動側バルブプレート74のフローティング支持を可能にしながら、前部第3蒸気通路P3f…および後部第3蒸気通路P3r…の連通部を気密にシールする。
The
次に、上記構成を備えた本実施例の膨張機Eの作用を説明する。 Next, the operation of the expander E of the present embodiment having the above configuration will be described.
蒸発器で水を加熱して発生した高温高圧蒸気は蒸気供給パイプ85内の第1蒸気通路P1と、合わせ面83と、固定側バルブプレート73の第2蒸気通路P2とを経て可動側バルブプレート74との摺動面77に達する。そして摺動面77に開口する第2蒸気通路P2はロータ22と一体に回転する可動側バルブプレート74に形成した5個の後部第3蒸気通路P3r…に所定のタイミングで瞬間的に連通し、高温高圧蒸気は後部第3蒸気通路P3rから合わせ面50、ベースプレート46に形成した前部第3蒸気通路P3fおよびロータ22に形成した第4蒸気通路P4を経てシリンダスリーブ41内の膨張室43に供給される。
The high-temperature and high-pressure steam generated by heating water in the evaporator passes through the first steam passage P1 in the
ロータ22の回転に伴って第2蒸気通路P2および後部第3蒸気通路P3rの連通が絶たれた後も膨張室43内で高温高圧蒸気が膨張することで、シリンダスリーブ41に嵌合するピストン42が上死点から下死点に向けて前方に押し出され、その前端が斜板31のディンプル31aを押圧する。その結果、ピストン42が斜板31から受ける反力でロータ22に回転トルクが与えられる。そしてロータ22が5分の1回転する毎に、相隣り合う新たな膨張室43内に高温高圧蒸気が供給されてロータ22が連続的に回転駆動される。
The
ロータ22の回転に伴って下死点に達したピストン42が斜板31に押圧されて上死点に向かって後退する間に、膨張室43から押し出された低温低圧蒸気は、ロータ22の第4蒸気通路P4と、ベースプレート46の前部第3蒸気通路P3fと、合わせ面50と、可動側バルブプレート74の後部第3蒸気通路P3rと、摺動面77と、固定側バルブプレート73の第5蒸気通路P5および第6蒸気通路P6,P6と、合わせ面83と、バルブ本体部72の第7蒸気通路P7,P7と、蒸気排出室94と、蒸気排出パイプ89とを経て凝縮器に供給される。
The low-temperature and low-pressure steam pushed out of the
ロータリバルブ71は固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート74間の平坦な摺動面77を介してアキシャルピストンシリンダ群Aに蒸気を供給・排出するので、蒸気のリークを効果的に防止することができる。なぜならば、平坦な摺動面77は高精度の加工が容易なため、円筒状の摺動面に比べてクリアランスの管理が容易であるからである。しかも膨張機Eに供給される高温高圧蒸気の圧力が高まると、固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート74の摺動面77から高温高圧蒸気が漏れ易くなるが、その圧力の増加に応じて圧力室84が発生する押圧荷重が増加して摺動面77の面圧を高めるので、高温高圧蒸気の圧力に応じたシール性を発揮させることができる。
Since the
さて、ロータ22を回転自在にケーシング11に支持する組み合わせアンギュラベアリング23,23およびラジアルベアリング24には、冷間時および熱間時の温度差による熱膨張を吸収すべく若干の径方向隙間が形成されており、その隙間によってロータ22は軸線Lに対して僅かに傾くことが避けられない。そのため、ロータ22は回転に伴って首振り運動することになり、固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート74の摺動面77の密着性が損なわれて高温高圧蒸気の漏洩が発生する可能性がある。特に、膨張機Eの始動時や冷間時から熱間時への移行時のような振動が激しい場合、回転数が急激に変化する場合、高温高圧蒸気の圧力が急激に変化する場合等には、ロータ22の首振りが著しくなってロータリバルブ71からの高温高圧蒸気の漏洩量が増加してしまう。
Now, in the combined
しかしながら、本実施例では、固定側バルブプレート73がバルブ本体部72にフローティング支持されており、なおかつ可動側バルブプレート74がベースプレート46にフローティング支持されていることで、ロータ22が首振り運動しても固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート74の協働により摺動面77の密着性を保持し、摺動面77からの高温高圧蒸気の漏洩を効果的に抑制して膨張機Eの出力低下を防止することができる。また可動側バルブプレート74の後部第3蒸気通路P3r…およびベースプレート46の前部第3蒸気通路P3f…の連通部をシールするCシール51…を、可動側バルブプレート74およびベースプレート46の合わせ面50に配置したので、Cシール51…が弾性変形することで可動側バルブプレート74の傾動を許容することができる。
However, in this embodiment, the fixed
また可動側バルブプレート74は極めて薄く形成されていてヒートマスが小さくなっているため、後部第3蒸気通路P3r…を通過する高温高圧蒸気によって効果的に温度上昇する。しかも可動側バルブプレート74は伝熱面積が小さいCシール51…を介してベースプレート46に接触しているので、可動側バルブプレート74側からベースプレート46側への熱に逃げを最小限に抑えて可動側バルブプレート74の温度上昇を促進することができる。これにより、冷間時から熱間時への移行時の可動側バルブプレート74の温度を早期に定常状態に上昇させて摺動面77のシール性を向上させることができる。
Further, since the movable
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施例の膨張機Eは作動部としてアキシャルピストンシリンダ群Aを備えているが、作動部の構造はそれに限定されるものではない。 For example, the expander E according to the embodiment includes the axial piston cylinder group A as the operation unit, but the structure of the operation unit is not limited thereto.
また実施例では可動側バルブプレート74を独立したベースプレート46を介してロータヘッド38に支持しているが、ベースプレート46をロータヘッド38と同一部材で一体に構成しても良い。
In the embodiment, the movable
また本発明の回転流体機械は膨張機Eに限定されず、圧縮機にも適用することができる。 The rotary fluid machine of the present invention is not limited to the expander E, and can be applied to a compressor.
11 ケーシング
22 ロータ
51 シール部材(Cシール)
71 ロータリバルブ
72 バルブ本体部
73 固定側バルブプレート
74 可動側バルブプレート
77 摺動面
A アキシャルピストンシリンダ群(作動部)
L 軸線
P3f 前部第3蒸気通路(作動媒体通路)
P3r 後部第3蒸気通路(作動媒体通路)
11
71
L axis P3f front third steam passage (working medium passage)
P3r Rear third steam passage (working medium passage)
Claims (2)
ケーシング(11)に回転自在に支持されたロータ(22)と、
ロータ(22)に設けられた作動部(A)と、
ケーシング(11)およびロータ(22)間に設けられて作動部(A)に対する作動媒体の供給・排出を制御するロータリバルブ(71)とを備え、
ロータリバルブ(71)は、ケーシング(11)側に固定したバルブ本体部(72)に回転不能にフローティング支持された固定側バルブプレート(73)とロータ(22)側に支持された可動側バルブプレート(74)とを軸線(L)に直交する摺動面(77)において接触させた回転流体機械であって、
可動側バルブプレート(74)をロータ(22)にフローティング支持するとともに、可動側バルブプレート(74)側に設けた作動媒体通路(P3r)とロータ(22)側に設けた作動媒体通路(P3f)とをシール部材(51)を介して気密に連通させたことを特徴とする回転流体機械。 A casing (11);
A rotor (22) rotatably supported by the casing (11);
An actuator (A) provided in the rotor (22);
A rotary valve (71) provided between the casing (11) and the rotor (22) for controlling the supply / discharge of the working medium to the working part (A),
The rotary valve (71) includes a fixed valve plate (73) that is floatingly supported by a valve main body (72) that is fixed to the casing (11), and a movable valve plate that is supported by the rotor (22). (74) is a rotating fluid machine in which a sliding surface (77) perpendicular to the axis (L) is contacted,
The movable valve plate (74) is floatingly supported on the rotor (22), and the working medium passage (P3r) provided on the movable valve plate (74) side and the working medium passage (P3f) provided on the rotor (22) side are provided. And a rotary fluid machine characterized in that they are communicated in an airtight manner through a seal member (51).
The rotary fluid machine according to claim 1, wherein the seal member (51) is a seal disposed so as to surround the working medium passage (P3r, P3f) and opened radially inward.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003401324A JP2005163580A (en) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | Rotating fluid machine |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003401324A JP2005163580A (en) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | Rotating fluid machine |
Publications (1)
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| JP2005163580A true JP2005163580A (en) | 2005-06-23 |
Family
ID=34725294
Family Applications (1)
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| JP2003401324A Withdrawn JP2005163580A (en) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | Rotating fluid machine |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2005163580A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015204367A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Mahle International Gmbh | axial piston |
| DE102015207909A1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-03 | Mahle International Gmbh | axial piston |
-
2003
- 2003-12-01 JP JP2003401324A patent/JP2005163580A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015204367A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Mahle International Gmbh | axial piston |
| US10669983B2 (en) | 2015-03-11 | 2020-06-02 | Mahle International Gmbh | Axial piston machine |
| DE102015207909A1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-03 | Mahle International Gmbh | axial piston |
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