CN109120101B - 流量调整机构以及内压防爆型旋转电机 - Google Patents

Abstract

流量调整机构(110)具有上游侧按压板(112)、下游侧按压板(116)、挠性部件(115)、扩张部件(113)、配置在扩张部件(113)与挠性部件(115)之间的压缩部件(114)。挠性部件(115)具有配置在上游侧按压板(112)和下游侧按压板(116)之间并被上游侧按压板(112)和下游侧按压板(116)夹着的保持部(115a)和在前端具有开口的圆锥部(115b)。扩张部件(113)具有配置在挠性部件(115)与上游侧按压板(112)之间并被上游侧按压板(112)和下游侧按压板(116)夹着的按压部(113a)、以及通过在挠性部件(115)的内侧沿轴向移动而从径向内侧扩张可挠性部件(115)的圆筒部(113b)。

Description

流量调整机构以及内压防爆型旋转电机

技术领域

本发明涉及流量调整机构以及使用其的内压防爆型旋转电机。

背景技术

在工厂等工作场所中，在可燃性气体或可燃性液体的蒸汽等爆炸性气体以可能爆炸或发生火灾的浓度存在或可能存在的危险场所，设置旋转电机等电气设备，或者在使用旋转电机等电气设备的情况下，电气设备有可能成为爆炸或火灾的原因。例如，在旋转电机中，在爆炸性气体流入旋转电机内的情况下，如果由于短路等而产生火花，则导致危险气体爆炸的情况。

因此，需要采取用于防止这种情况的发生的措施。具体而言，例如，使旋转电机成为内压防爆构造。即，利用清洁的空气或惰性气体等保护气体对旋转电机的内部进行加压，防止爆炸性气体流入旋转电机的内部。

专利文献

专利文献1：日本专利第4348860号公报

发明内容

即使将保护气体密封在旋转电机的内部，也难以完全防止爆炸性气体的混入。因此，例如，将混入旋转电机内的爆炸性气体排出到旋转电机外，始终用新的保护气体充满旋转电机内，并且将旋转电机内的压力维持在比正压即环境压力高的压力(参照专利文献1)。

因此，需要始终向旋转电机内供给保护气体，并且排出旋转电机内的保护气体。另外，通过该保护气体的供给和排出，需要将旋转电机的内部的压力维持在规定的范围。为此，需要适当地调整保护气体的供给量和排出量。在此，为了适当地进行调整，优选使流体的流动变化的部分的结构能够连续地变化。

以上，对内压防爆型的旋转电机中的保护气体的流量调整进行了叙述，但作为旋转电机，除此以外，例如还存在具有强制供油方式的滑动轴承的旋转电机的情况下的向滑动轴承的供油量的调整等需要适当地调整流体的流量的对象。

另外，在旋转电机以外，对于不依靠复杂的机构调整流体的流量的必要性大。

因此，本发明的目的在于不依靠复杂的机构而细微地调整流体的流量。

为了实现上述目的，本发明提供一种控制流体的流量的流量调整机构，特征在于，具备：上游侧按压板，与上游侧配管连接且中央形成有供流体通过的开口；下游侧按压板，其与下游侧配管连接且中央形成有供流体通过的开口；挠性部件，具有配置在所述上游侧按压板和所述下游侧按压板之间并被所述上游侧按压板和所述下游侧按压板夹着的保持部、和与所述保持部的内侧连接并在前端具有开口的尖细锥部；扩张部件，具有配置在所述挠性部件与所述上游侧按压板之间并被所述上游侧按压板和所述下游侧按压板夹着的按压部、以及通过在所述挠性部件的内侧沿轴向移动而从径向内侧按压所述挠性部件而使其扩张的筒部；以及压缩部件，配置在所述扩张部件的按压部与所述挠性部件的保持部之间，能够变更轴向的厚度。

另外，本发明的内压防爆型旋转电机，具有：转子，具有沿轴向延伸并被可旋转地支承的转子轴和设置于所述转子轴的径向外侧的转子铁芯；定子，具有圆筒状的定子铁芯和沿轴向贯通所述定子铁芯的内部的定子绕组，所述定子铁芯设置在所述转子铁心的径向外侧且在轴向上隔开间隔地形成有径向的流路；框架，配置在所述定子的径向的外侧，收纳所述转子铁芯和所述定子；轴承，夹着所述转子铁芯分别在轴向的所述转子轴的两侧将所述转子轴支承为能够旋转；轴承托架，分别静止支承所述轴承并与所述框架的所述轴向的端部连接，并且与所述框架相互结合而形成封闭空间；供气装置，成为向所述封闭空间供给保护气体的路径；以及排气装置，成为排出所述封闭空间内的保护气体的路径，其特征在于，所述供气装置及所述排气装置中的至少任一个具有上述的流量调整机构。

根据本发明，能够不依靠复杂的机构而细微地调整流体的流量。

附图说明

图1是表示第一实施方式的内压防爆型旋转电机的结构的图3的I-I线向视剖视图。

图2是表示第一实施方式的内压防爆型旋转电机的外观的图3的II-II线向视侧视图。

图3是表示第一实施方式的内压防爆型旋转电机的外观的图2的III-III线向视主视图。

图4是表示第一实施方式的流量调整机构的结构的纵剖视图。

图5是表示第一实施方式的流量调整机构的挠性部件的结构例的展开图。

图6是说明第一实施方式的流量调整机构的作用的纵剖视图。

图7是表示第二实施方式的流量调整机构的结构的纵剖视图。

图8是表示第三实施方式的流量调整机构的结构的纵剖视图。

附图标记说明

10…转子、11…转子轴、11a…结合部、12…转子铁芯、18…间隙、20…定子、21…定子铁芯、22…定子绕组、30…轴承、40…框架、45…轴承托架、51…内扇、52…风扇引导件、60…冷却器、61…冷却管、62…冷却管凸缘、63…冷却器罩、64…冷却器入口开口、65…冷却器出口开口、70…封闭空间、80…端子箱、100…供气装置、101…供气阀、102…供气管、103a、103b…连接凸缘、110、110a、110b…流量调整机构、111…上游侧配管、112…上游侧按压板、112a…开口、113…扩张部件、113a…按压部、113b…圆筒部(筒部)、113h…开口、113s…环状空间、114、114a…压缩部件、115…挠性部件、115a…保持部、115b…圆锥部(尖细锥部)、115c…弹性膜、115d…弹性板、115f…切口部、115g、115h…缘部、116…下游侧按压板、116a…开口、116e…延长管、116f…减压器、117…下游侧配管、118…螺栓、119…螺母、150…排气装置、200…内压防爆型旋转电机。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的流量调整机构以及内压防爆型旋转电机进行说明。在此，对相互相同或类似的部分标注相同的附图标记，省略重复说明。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的内压防爆型旋转电机的结构的图3的I-I线向视剖视图。图2是图3的II-II线向视侧视图。另外，图3是图2的III-III线向视主视图。

内压防爆型旋转电机200具有转子10、定子20、轴承30、冷却器60、供气装置100及排气装置150(图3)。

转子10具有水平延伸且两端被支承为能够旋转的转子轴11和配置在转子轴11的径向外侧的圆筒形状的转子铁芯12。在转子轴11的一个端部设置有用于与结合对象结合的结合部11a。

定子20在转子铁心12的径向外侧具有隔着间隙18配置的圆筒状的定子铁心21和定子绕组22，定子绕组22贯通多个定子槽(未图示)的内部，所述多个定子槽在定子铁心21的径向内侧表面形成，沿轴向延伸并在周向上相互隔开间隔地配置。

转子铁心12及定子20收纳在框架40内。框架40的轴向两端部分别被轴承托架45封闭。各个轴承托架45静止支撑轴承30。两个轴承30将转子轴11支承为能够旋转。在框架40上安装有端子箱80。

在框架40的上部搭载有冷却器60。冷却器60具有内部通过水等冷却用介质的至少一根冷却管61、以及收纳冷却管61的冷却器罩63。冷却管61为了确保传热面积，通常以在冷却器罩63内具有几个U字部分的方式弯曲。冷却管61在冷却器罩63的外侧通过冷却管凸缘62与外部配管结合。

框架40、轴承托架45以及冷却器罩63相互结合而形成收纳保护气体的封闭空间70。框架40内的空间与冷却器罩63内的空间通过冷却器入口开口64及冷却器出口开口65相互连通。

在冷却器罩63的上表面设置有成为保护气体的供给流路的供气装置100。另外，在框架40的侧面设置有成为排出封闭空间70内的保护气体的路径的排气装置150。以下，对供气装置100进行说明，排气装置150也是同样的结构。

供气装置100具有设置在供气管102上的供气阀101及流量调整机构110。供气阀101侧和流量调整机构110侧通过各自的连接凸缘103a和103b而相互连接。

在转子轴11上设有内扇51，驱动封闭空间70内的保护气体在封闭空间70内循环。即，保护气体被内扇51沿轴向向转子铁心12及定子20的方向驱动。被驱动的保护气体流入转子铁心12以及定子20，在对它们进行冷却后，在轴向上向与内扇51相反的一侧流出，从冷却器入口开口64流入冷却器罩63内的空间。保护气体在冷却器罩63内被通过冷却管61内的冷却用介质冷却后，经由冷却器出口开口65从冷却器罩63内的空间流入框架40内。流入框架40内的保护气体被风扇引导件52引导而再次流入内扇51。

图4是表示第一实施方式的流量调整机构的结构的纵剖视图。在此，Z方向是流体的流动方向。另外，R方向是从上游侧配管111及下游侧配管117的轴中心向垂直于Z方向的方向。

流量调整机构110控制在那里流动的流体的流量。在本实施方式的情况下，分别控制被供给的保护气体以及排出的保护气体的流量。上游侧配管111具有与其同轴连接的上游侧按压板112、下游侧配管117具有与其同轴连接的下游侧按压板116、扩张部件113、压缩部件114及挠性部件115。

上游侧按压板112是在与Z方向垂直的方向扩展，在中央形成有供流体通过的开口112a的环状平板的凸缘。下游侧按压板116是环状平板的凸缘，形成在中央的开口116a与下游侧配管117的内径相等，且实施了将上游侧的开口部的边缘形成为带有圆角的曲面状的加工。

扩张部件113具有沿与Z方向垂直的方向扩展的按压部113a和沿Z方向延伸的圆筒部113b。按压部113a为在中央形成有圆形的开口113h的圆板状。圆筒部113b与按压部113a连接，其内径与按压部113a的内径相等。圆筒部113b的外径比下游侧配管117的内径小规定的间隙量ΔR。即，在下游侧配管117与扩张部件113的圆筒部113b之间形成有环形空间113s。另外，圆筒部113b的前端的外侧的边缘形成为带有圆角的曲面状。

挠性部件115具有保持部115a以及圆锥部115b。保持部115a配置在上游侧按压板112与下游侧按压板116之间，隔着压缩部件114被上游侧按压板112和下游侧按压板116夹着。圆锥部115b在没有负荷作用的状态下为圆锥状，与保持部115a连接。

压缩部件114是配置在扩张部件113的按压部113a与挠性部件115的保持部115a之间的环状部件。压缩部件114是通过改变轴向的载荷能够改变轴向的厚度的部件。压缩部件114能够使用伸缩量大且内部流体没有浸透性的材料，例如海绵密封件。

上游侧按压板112和下游侧按压板116通过多个螺栓118及螺母119结合。另外，在压缩部件114伸缩的范围内，能够调整上游侧按压板112与下游侧按压板116之间的间隔。

在上游侧按压板112与扩张部件113的按压部113a之间、挠性部件115的保持部115a与下游侧按压板116之间，虽然没有图示，但是为了防止作为内部流体的保护气体的流出，根据需要分别插入垫圈或密封件来确保密封性。

在流量调整机构110中，挠性部件115将圆锥部115b的前端沿Z轴方向组装于流量调整机构110。另外，圆锥部115b除了其前端附近以外，配置在下游侧配管117与扩张部件113的圆筒部113b之间的环形空间113s内。此时，圆锥部115b通过扩张部件113的圆筒部113b承受要从内侧主要沿周向扩大圆锥部115b的拉伸载荷。

在径向内侧不存在扩张部件113的圆锥部115b的靠近前端的部分即下游侧不受到要从内侧主要沿周向扩大的拉伸载荷，或者由于拉伸载荷小，因此大致成为自然状态、即圆锥形状。

图5是表示第一实施方式的流量调整机构的挠性部件的结构例的展开图。挠性部件115具有安装在弹性膜115c和弹性膜115c的一个面上的多个弹性板115d。

弹性膜115c为扇状，直径小的一侧与圆锥部115b对应，直径大的一侧与保持部115a对应。在与保持部115a对应的部分，也可以如图5的虚线所示具有切口部115f。弹性膜115c的材质例如是具有伸缩性的树脂、橡胶等伸缩性优良、流体难以泄漏的材料。

多个弹性板115d分别在周向上彼此具有间隔且沿径向延伸。各个弹性板115d以与弹性膜115c紧贴的朝向安装于弹性膜115c。弹性板115d的安装例如可以使用使用了粘接剂的方法、或者进一步缝制等机械连接法。

弹性板115d的材料可以是通常的板簧的材料。但是，弹性板115d和扩张部件113各自的材质需要是相互难以粘着的组合。例如，在弹性板115d为弹簧用不锈钢带的情况下，扩张部件113使用碳素钢等比不锈钢硬的材料。另外，也可以对扩张部件113的圆筒部113b的外表面实施镀铬等。或者，也可以在有可能与弹性板115d的扩张部件113接触的范围内实施使用了特氟隆(注册商标)等的含浸等。

弹性膜115c的周向的两个缘部115g及115h相互粘接而形成挠性部件115。在此，粘接可以使用使用了粘接剂的方法、或者利用熔融的方法等。

另外，在图5中，以挠性部件115整体展开时为扇形的情况为例进行了表示，但也可以仅圆锥部115b展开为扇形，在其上连接具有开口的圆板状的保持部115a。或者，圆锥部115b并不限定于圆锥形状，只要是尖端细的锥形的尖细锥部即可。另外，在存在配置于环形空间113s内且直径不会被扩张部件113扩大的部分的情况下，虽未图示，但也可以在圆锥部115b与保持部115a之间进一步设置圆筒等筒部，利用圆筒部连接保持部115a的开口与圆锥部115b之间。

图6是说明流量调整机构的作用的纵剖视图。从图4所示的状态起，通过沿周向隔开间隔地配置的多个螺栓118和螺母119，将上游侧按压板112与下游侧按压板116之间紧固时，压缩部件114的厚度变小，上游侧按压板112与下游侧按压板116的面之间的尺寸从d1减少至d2。

因此，扩张部件113被上游侧按压板112按压而向Z方向移动，接近下游侧按压板116侧。因此，扩张部件113的圆筒部113b在轴向上进入挠性部件115的圆锥部115b的内侧。其结果，欲扩张可挠性部件115的圆锥部115b的前端的力增加，前端的直径从r1增加至r2。

如上所述，在本实施方式中，通过利用螺栓118和螺母119的紧固及松开来变更上游侧按压板112与下游侧按压板116的面之间的尺寸，从而能够使挠性部件115的圆锥部115b的前端的直径尺寸变化。其结果，能够细微地调节流量。

另外，如上所述，在流量调整机构110中，上游侧按压板112的Z方向的高度位置变化。关于这一点，只要采取在流量调节机构110的入口设置可在柔性管等的长度方向上改变长度的元件、或使上游侧配管111在上游侧配管111的迂回中灵活地追随上游侧按压板112的位置的变化等对策即可。

以上，如本实施方式所示，能够不依靠复杂的机构而细微地调整流体的流量。

[第二实施方式]

图7是表示第二实施方式的流量调整机构的结构的纵剖视图。本第二实施方式是第一实施方式的变形。在本第二实施方式的流量调整机构110a中，上游侧配管111与上游侧按压板112的关系、下游侧按压板116与下游侧配管117的关系与第一实施方式不同。其他方面与第一实施方式相同。

首先，上游侧按压板112的开口112a形成为与上游侧配管111的内表面直径相同。另外，扩张部件113的按压部113a的开口113h的直径以及圆筒部113b的内径与上游侧配管111的直径相同。

其结果，下游侧按压板116的开口116a的直径大于上游侧配管111的内径。因此，为了连接下游侧配管117和下游侧按压板116，设置有与下游侧按压板116的开口内径相等的延长管116e，进而利用减压器116f将延长管116e与下游侧配管117连接。另外，在不需要使下游侧配管117的内径与上游侧配管111的内径相等的情况下，将延长管116e直接作为下游侧配管117即可。

根据本第二实施方式，在到达挠性部件115的圆锥部115b之前，流路的内径恒定，因此流动的紊乱较少。其结果是，圆锥部115b的节流效果更大，能够进行更微细的流量调整。

[第三实施方式]

图8是表示第三实施方式的流量调整机构的结构的纵剖视图。

本第三实施方式是第一实施方式的变形。在本实施方式的流量调整机构110b中，压缩部件114a是板簧这一点与第一实施方式不同。其他方面与第一实施方式相同。

压缩部件114a是截面为U字形的环状的例如金属制的弹簧。形成为使凸部朝向径向内侧。但是，也可以是使凸部朝向径向外侧的形状。也可以在作为压缩部件114a的板簧与扩张部件113的按压部113a之间、板簧与挠性部件115的保持部115a之间分别或在任意一处设置密封件或垫圈等。

在本第三实施方式的流量调整机构110b中，通过确保弹簧的刚性，能够进一步提高密封性。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。例如，在实施方式中，以横置型的旋转电机为例表示了内压防爆型旋转电机，但不限于横置型。即，也可以是纵置型的情况。另外，示出了设置有水冷方式的冷却器的情况，但也可以是其他冷却方式的情况。另外，也可以不设置冷却器而是自然散热的情况。

另外，在实施方式的内压防爆型旋转电机中，以流量调整机构调整气体的情况为例进行了表示，但并不限定于此。例如，也可以是流体为液体的情况。另外，以流量调整机构绕轴旋转对称的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，代替扩张部件的圆筒部113b，也可以是圆筒以外的筒状的筒部。

另外，也可以组合各实施方式的特征。例如，也可以组合第二实施方式和第三实施方式。

此外，实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (5)

1.一种流量调整机构，其控制流体的流量，其特征在于，具有：

上游侧按压板，与上游侧配管连接且中央形成有供流体通过的开口；

下游侧按压板，与下游侧配管连接且中央形成有供流体通过的开口；

挠性部件，具有配置在所述上游侧按压板和所述下游侧按压板之间并被所述上游侧按压板和所述下游侧按压板夹着的保持部和与所述保持部的内侧连接并在前端具有开口的尖细锥部；

扩张部件，具有配置在所述挠性部件与所述上游侧按压板之间并被所述上游侧按压板和所述下游侧按压板夹着的按压部以及通过在所述挠性部件的内侧沿轴向移动而从径向内侧按压所述挠性部件而使其扩张的筒部；以及

压缩部件，配置在所述扩张部件的按压部与所述挠性部件的保持部之间，能够变更轴向的厚度。

2.根据权利要求1所述的流量调整机构，其特征在于，所述压缩部件的材料为海绵密封件。

3.根据权利要求1所述的流量调整机构，其特征在于，上述压缩部件是环状的板簧。

4.一种内压防爆型旋转电机，具有：

转子，具有沿轴向延伸的转子轴和设置于所述转子轴的径向外侧的转子铁芯；

定子，具有圆筒状的定子铁芯和沿轴向贯通所述定子铁芯的内部的定子绕组，所述定子铁芯设置在所述转子铁心的径向外侧且在轴向上隔开间隔地形成有径向的流路；

框架，配置在所述定子的径向的外侧，收纳所述转子铁芯和所述定子；

轴承，夹着所述转子铁芯分别在轴向的所述转子轴的两侧将所述转子轴支承为能够旋转；

轴承托架，分别静止支承所述轴承并与所述框架的所述轴向的端部连接，并且与所述框架相互结合而形成封闭空间；

供气装置，成为向所述封闭空间供给保护气体的路径；以及

排气装置，成为排出所述封闭空间内的保护气体的路径，

其特征在于，

所述供气装置及所述排气装置中的至少任一个具有权利要求1至3中任一项所述的流量调整机构，

所述保护气体是清洁的空气或惰性气体。

5.根据权利要求4所述的内压防爆型旋转电机，其特征在于，还具有：

具有冷却管的冷却器；

冷却器罩，收纳所述冷却器，与所述框架、所述轴承托架一起形成封闭空间；以及

内扇，在所述封闭空间内安装于所述转子轴，驱动所述保护气体。

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