JP2004239069A - Rotary fluid machinery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
この種の回転流体機械のロータリバルブは、ロータに設けられた可動側バルブプレートと、ケーシングに回転不能かつロータの軸線方向に移動可能に係止したバルブ本体部に設けられた固定側バルブプレートとを、軸線に直交する摺動面において当接させたもので、固定側バルブプレートに対する可動側バルブプレートの相対回転によりロータに設けたアキシャルピストンシリンダ群に高温高圧蒸気を順次供給・排出するようになっている。
【0003】
下記特許文献に記載されたものは、バルブ本体部および固定側バルブプレートの合わせ面に、そこを貫通する高圧作動媒体通路および低圧作動媒体通路の周囲をそれぞれ囲むように2個のシール部材を設けており、これらのシール部材で高圧作動媒体通路から高圧作動媒体が漏れて合わせ面の外部や低圧作動媒体通路に排出されるのを阻止している。
【0004】
【特許文献】
特開2002−256805号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、バルブ本体部および固定側バルブプレートの合わせ面のうち、高圧作動媒体通路を囲む環状のシール部材の径方向内側に高圧が作用し、低圧作動媒体通路を囲む環状のシール部材の径方向内側に低圧が作用するため、固定側バルブプレートに高圧および低圧が局部的に作用して撓み変形を引き起し、可動側バルブプレートとの摺動面の密着性が失われて高温高圧蒸気の漏れが発生する可能性がある。
【0006】
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リバルブのバルブ本体部および固定側バルブプレートの合わせ面の圧力不均衡を解消し、可動側バルブプレートとの摺動面の密着性を確保することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
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、前記ロータリバルブは、ロータに設けられた可動側バルブプレートをバルブ本体部に設けられた固定側バルブプレートに摺動面において当接させてなり、バルブ本体部および固定側バルブプレートの合わせ面を高圧作動媒体通路および低圧作動媒体通路が貫通する回転流体機械において、前記合わせ面の外周部を環状の第1シール部材でシールするとともに、第1シール部材の径方向内側において低圧作動媒体通路の周囲を環状の第2シール部材でシールしたことを特徴とする回転流体機械が提案される。
【0008】
上記構成によれば、回転流体機械のロータリバルブのバルブ本体部および固定側バルブプレートの合わせ面の外周部に環状の第1シール部材を配置することで、その径方向内側で合わせ面を貫通する高圧作動媒体通路および低圧作動媒体通路の両方を囲んだので、高圧作動媒体通路から合わせ面に漏出した高圧作動媒体の圧力を該合わせ面のほぼ全域に作用させ、固定側バルブプレートの局部的な変形を防止して摺動面の密着性を確保することができる。また第1シール部材の径方向内側において低圧作動媒体通路の周囲に環状の第2シール部材を配置したので、合わせ面の高圧作動媒体が低圧作動媒体通路に排出されるのを第2シール部材で阻止することができる。このとき、第2シール部材は低圧作動媒体通路の周囲の狭い範囲だけを囲むので、その低圧が固定側バルブプレートを局部的に変形させる虞はない。
【0009】
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、第1、第2シール部材は断面に開放部を有するCシールであり、第1シール部材は開放部を径方向内向きにして配置され、第2シール部材は開放部を径方向外向きにして配置されたことを特徴とする回転流体機械が提案される。
【0010】
上記構成によれば、Cシールよりなる第1シール部材を開放部を径方向内向きにして配置したので、高圧作動媒体通路から合わせ面に漏出した高圧作動媒体の圧力で第1シール部材のシール性を増加させ、前記高圧作動媒体が合わせ面から外部に排出されるのを防止することができる。またCシールよりなる第2シール部材を開放部を径方向外向きにして配置したので、合わせ面に漏出した高圧作動媒体の圧力で第2シール部材のシール性を増加させ、前記高圧作動媒体が合わせ面から低圧作動媒体通路に排出されるのを防止することができる。
【0011】
尚、実施例のアキシャルピストンシリンダ群56は本発明の作動部に対応し、実施例のシール部材89,90はそれぞれ本発明の第1シール部材および第2シール部材に対応し、実施例の第1、第2蒸気通路P1,P2は本発明の高圧作動媒体通路に対応し、実施例の第5、第6蒸気通路P5,P6は本発明の低圧作動媒体通路に対応する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0013】
図1〜図16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2−2線断面図、図3は図1の3−3線矢視図、図4は図1の4部拡大図、図5は図1の5部拡大図、図6はロータの分解斜視図、図7は図4の7−7線断面図、図8は図4の8−8線断面図、図9は図4の9部拡大図、図10は図5の10−10線断面図、図11は図5の11−11線断面図、図12は図5の12−12線断面図、図13は図5の13−13線断面、図14は図5の14−14線断面図、図15は図5の15−15線断面図、図16は図5の16部拡大図である。
【0014】
図1〜図9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。
【0015】
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23f,23r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。
【0016】
ロータ22は、組み合わせアンギュラベアリング23f,23rで前部カバー15に支持された出力軸32と、出力軸32の後部に相互に所定幅の切欠57,58(図4および図9参照)を介して一体に形成された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。
【0017】
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(図9参照)。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。
【0018】
前部カバー15の前面にシール部材91を介して板状のベアリングホルダ92が重ね合わされてボルト93…で固定され、そのベアリングホルダ92の前面にシール部材94を介してポンプボディ95が重ね合わされてボルト96…で固定される。組み合わせアンギュラベアリング23f,23rは、前部カバー15の段部とベアリングホルダ92との間に挟まれて軸線L方向に固定される。
【0019】
組み合わせアンギュラベアリング23f,23rを支持する出力軸32に形成したフランジ32dと組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのインナーレースとの間に所定厚さのシム97が挟持され、出力軸32の外周に螺合するナット98で組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのインナーレースが締め付けられる。その結果、出力軸32は組み合わせアンギュラベアリング23f,23rに対して、つまりケーシング11に対して軸線L方向に位置決めされる。
【0020】
組み合わせアンギュラベアリング23f,23rは相互に逆向きに装着されており、出力軸32を径方向に支持するだけでなく、軸線L方向にも移動不能に支持している。即ち、一方の組み合わせアンギュラベアリング23fは出力軸32が前方に移動するのを規制し、他方の組み合わせアンギュラベアリング23rは出力軸32が後方に移動するのを規制するように配置される。
【0021】
ロータ22の前部を支持する軸受けに組み合わせアンギュラベアリング23f,23rを使用したので、膨張機Eの所定の運転状態において膨張室43…で発生する軸線L方向両側への荷重は、その一方がロータ22を介して組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのインナーレースに伝達され、その他方が斜板31および前部カバー15の斜板ホルダ28を介して組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのアウターレースに伝達される。これら二つの荷重は、斜板31を支持するアンギュラベアリング30とロータ22を支持する組み合わせアンギュラベアリング23f,23rとに挟まれた前部カバー15の斜板ホルダ28を圧縮するもので、機構部の剛性は高いものとなる。しかも本実施例の如く、斜板ホルダ28を前部カバー15と一体に構成することで、更に剛性が高く簡略な構造となる。
【0022】
更に、斜板31を支持するアンギュラベアリング30とロータ22を支持する組み合わせアンギュラベアリング23f,23rとを前部カバー15に組み込むことにより、「ロータ22およびピストン42…」、「前部カバー15のアセンブリ」、「ポンプボディ95」というユニット単位で組立作業が行え、ピストン42…の組み替えやオイルポンプ49の交換といった作業の効率が改善される。
【0023】
またロータ22の後端部を構成するロータヘッド38を支持するラジアルベア24は径方向の荷重のみを支持する通常のボールベアリングであって、ロータヘッド38がラジアルベアリング24に対して軸線L方向に摺動できるように、ロータヘッド38とラジアルベアリング24のインナーレースとの間に隙間α(図5参照)が形成される。
【0024】
ロータ22と一体の出力軸32内部に軸線L上に延びるオイル通路32aが形成されており、このオイル通路32aの前端は径方向に分岐して出力軸32の外周の環状溝32bに連通する。ロータ22の中央のスリーブ支持フランジ34の径方向内側位置において、前記オイル通路32aの内周にシール部材44を介してオイル通路閉塞部材45が螺合しており、その近傍のオイル通路32aから径方向外側に延びる複数のオイル孔32c…が出力軸32の外周面に開口する。
【0025】
ポンプボディ95の前面に形成した凹部95aと、ポンプボディ95の前面にシール部材46を介して複数本のボルト47…で固定したポンプカバー48との間に配置されたトロコイド型のオイルポンプ49は、前記凹部95aに回転自在に嵌合するアウターロータ50と、出力軸32の外周に固定されてアウターロータ50に噛合するインナーロータ51とを備える。オイルパン21の内部空間はオイルパイプ52およびポンプボディ95のオイル通路95bを介してオイルポンプ49の吸入ポート53に連通し、オイルポンプ49の吐出ポート54はポンプボディ95のオイル通路95cを介して出力軸32の環状溝32bに連通する。
【0026】
シリンダスリーブ41に摺動自在に嵌合するピストン42はエンド部61、中間部62およびトップ部63からなる。エンド部61は斜板31のディンプル31aに当接する球面部61aを有する部材であって、中間部62の先端に溶接で結合される。中間部62は大容積の中空空間62aを有する円筒状の部材であって、トップ部63に近い外周部に直径が僅かに減少した小径部62bを有しており、そこを半径方向に貫通するように複数のオイル孔62c…が形成されるとともに、小径部62bよりも前方の外周部に複数本の螺旋状のオイル溝62d…が形成される。膨張室43に臨むトップ部63は中間部62と一体に形成されており、その内面に形成された隔壁63aと、その後端面に嵌合して溶接された蓋部材64との間に断熱空間65(図9参照)が形成される。トップ部63の外周には2本の圧縮リング66,66と1本のオイルリング67とが装着されており、オイルリング67が嵌合するオイルリング溝63bは複数のオイル孔63c…を介して中間部62の中空空間62aに連通する。
【0027】
ピストン42のエンド部61および中間部62は高炭素鋼製、トップ部63はステンレス製であり、そのうちエンド部61には高周波焼入れが、中間部62には焼入れが施される。その結果、斜板31に大きな面圧で当接するエンド部61の耐高面圧性と、厳しい潤滑条件でシリンダスリーブ41に摺接する中間部62の耐摩耗性と、膨張室43に臨んで高温高圧に晒されるトップ部63の耐熱・耐蝕性とが満たされる。
【0028】
シリンダスリーブ41の中間部外周に環状溝41b(図6および図9参照)が形成されており、この環状溝41bに複数のオイル孔41c…が形成される。シリンダスリーブ41の回転方向の取付位置に関わらず、出力軸32に形成したオイル孔32c…と、ロータ22の中央のスリーブ支持フランジ34に形成したオイル孔34b…(図4および図6参照)とが環状溝41bに連通する。ロータ22の前側および後側のスリーブ支持フランジ33,35と断熱カバー40との間に形成された空間68は、断熱カバー40に形成したオイル孔40a…(図4および図7参照)を介してケーシング11の内部空間に連通する。
【0029】
ロータ22の前側のスリーブ支持フランジ33の後面にボルト37…で結合されたロータヘッド38の前側もしくは膨張室43…側に環状の蓋部材69が溶接されており、蓋部材69の背面もしくは後面に環状の断熱空間70(図9参照)が区画される。ロータヘッド38はノックピン55により後側のスリーブ支持フランジ35に対して回転方向に位置決めされる。
【0030】
尚、5個のシリンダスリーブ41…と5個のピストン42…とは本発明のアキシャルピストンシリンダ群56を構成する。
【0031】
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5および図10〜図15に基づいて説明する。
【0032】
図5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、固定側バルブプレート73と、可動側バルブプレート74とを備える。可動側バルブプレート74は、ロータ22の後面にノックピン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4参照)に螺合するボルト76で固定される。尚、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いる。
【0033】
図5から明らかなように、可動側バルブプレート74に平坦な摺動面77を介して当接する固定側バルブプレート73は、バルブ本体部72の前面の中心に1本のボルト78で固定されるとともに、バルブ本体部72の外周部に環状の固定リング79および複数本のボルト80で固定される。その際に、固定リング79の内周に形成した段部79aが固定側バルブプレート73の外周にインロウ嵌合するように圧入され、かつ固定リング79の外周に形成した段部79bがバルブ本体部72の外周にインロウ嵌合することで、バルブ本体部72に対する固定側バルブプレート73の同軸性が確保される。またバルブ本体部72と固定側バルブプレート73との間に、固定側バルブプレート73を回転方向に位置決めするノックピン81が配置される。
【0034】
従って、ロータ22が回転すると、可動側バルブプレート74および固定側バルブプレート73は摺動面77において相互に密着しながら相対回転する。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は、カーボンやセラミックス等の耐久性に優れた材質で構成されており、更にまたその摺動面77に耐熱性、潤滑性、耐蝕性、耐摩耗性を有する部材を介在させたりコーティングしたりすれば更に耐久性を向上できる。
【0035】
ステンレス製のバルブ本体部72は、大径部72aおよび小径部72bを備えた段付き円柱状の部材であって、その大径部72aおよび小径部72bの外周面が、それぞれシール部材82,83を介して後部カバー18の円形断面の支持面18a,18bに軸線L方向に摺動自在に嵌合する。
【0036】
図5に図15を併せて参照すると明らかなように、バルブ本体部72の段部72cに対向する後部カバー18の内面に3個の支持孔18c…が形成されており、これらの支持孔18c…に3本の係止ピン84…の大径部84a…を圧入するとともに、それらの係止ピン84…の小径部84b…をバルブ本体部72の段部72cに形成した3個のピン孔72d…に摺動自在に嵌合させる。3本の係止ピン84…は軸線Lの周囲を囲むように同一円周上に120°間隔で配置される。これらの係止ピン84…によって、バルブ本体部72を回転方向に拘束してロータ22に引きずられて連れ回りするのを防止しながら、バルブ本体部72を軸線L方向に移動可能にして摺動面77の密着性を確保することができる。
【0037】
図5に戻り、後部カバー18に軸線Lを囲むように複数個のプリロードスプリング85…が支持されており、これらプリロードスプリング85…に大径部72aおよび小径部72b間の段部72cを押圧されたバルブ本体部72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の摺動面77を密着させるべく前方に向けて付勢される。
【0038】
バルブ本体部72の後面に接続された蒸気供給パイプ86は、バルブ本体部72の内部に形成した第1蒸気通路P1と、固定側バルブプレート73に形成した第2蒸気通路P2とを介して摺動面77に連通する。またケーシング本体12および後部カバー18とロータ22との間にはシール部材87でシールされた蒸気排出室88が形成されており、この蒸気排出室88はバルブ本体部72の内部に形成した第6、第7蒸気通路P6,P7と、固定側バルブプレート73に形成した第5蒸気通路P5とを介して摺動面77に連通する。
【0039】
図5に図13および図16を併せて参照すると明らかなように、バルブ本体部72と固定側バルブプレート73との合わせ面には、高圧の第1、第2蒸気通路P1,P2の接続部および低圧の第5、第6蒸気通路P5,P6の接続部を同時に囲む大型のシール部材89が設けられる。シール部材89はC型の断面を有するいわゆるC型シールであって、バルブ本体部72と固定側バルブプレート73との合わせ面の大部分を囲んでおり、そのC型の開放部は径方向内向きに開口している。また前記合わせ面には、低圧の第5、第6蒸気通路P5,P6の接続部だけを囲む小型のシール部材90が設けられる。シール部材90もC型シールであって、そのC型の開放部は径方向外向きに開口している。
【0040】
従って、バルブ本体部72と固定側バルブプレート73との合わせ面に高圧の第1、第2蒸気通路P1,P2の接続部から高温高圧蒸気が漏出しても、その高温高圧蒸気が前記合わせ面の略全域を覆うシール部材89により阻止されて外部への漏出が防止される。このとき、C型シールよりなるシール部材89はC型の開放部が径方向内向きに配置されているので、高温高圧蒸気が径方向内側から外側に漏出しようとしても、その蒸気圧でシール部材89が拡開してシール性が増加することで高温高圧蒸気の外部への漏出が確実に防止される。
【0041】
またバルブ本体部72と固定側バルブプレート73との合わせ面に開口する低圧の第5、第6蒸気通路P5,P6の接続部をシール部材90で囲ったので、高圧の第1、第2蒸気通路P1,P2の接続部から合わせ面に漏出した高温高圧蒸気が低圧の第5、第6蒸気通路P5,P6に短絡して高温高圧蒸気が無駄に排出されることが防止される。このとき、C型シールよりなるシール部材90はC型の開放部が径方向外向きに配置されているので、高温高圧蒸気が径方向外側から内側に漏出しようとしても、その蒸気圧でシール部材90が拡開してシール性が増加することで高温高圧蒸気の第5、第6蒸気通路P5,P6への漏出が確実に防止される。
【0042】
シール部材89は前記合わせ面のほぼ全域、つまり第5、第6蒸気通路P5,P6の周囲を囲む小型のシール部材90の内側の除く部分で高圧を保持するので、比較的に剛性の低いカーボン製の固定側バルブプレート73を均一に押圧して変形を防止し、摺動面77において可動側バルブプレート74に隙間無く密着させて高温高圧蒸気の漏れを防止するとともに摺動面77の偏摩耗を防止することができる。
【0043】
ロータリバルブ71の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は軸線Lに対して厳密に垂直であるとは限らず、加工誤差や偏摩耗によって僅かに傾いている場合がある。この状態で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が摺動面77において摺動しながら相対回転すると、後部カバー18にシール部材82,83を介して支持されたバルブ本体部72は、前記シール部材82,83の潰れ代の範囲内で、その小径部72bを支点として軸線Lまわりに首振り運動する。
【0044】
このとき、バルブ本体部72は軸線Lまわりに等間隔で配置された3本の係止ピン84…で後部カバー18に係止されているため、バルブ本体部72は軸線Lまわりに首振り運動することが可能となり、摺動面77の追従性を高めて高温高圧蒸気の漏れを防止するとともに、摺動面77の更なる偏摩耗を抑制することができる。バルブ本体部72の首振り運動を容易に行わせるためには、係止ピン84…の位置を軸線Lにできるだけ近づけることが望ましい。また係止ピン84…をバルブ本体部72側ではなく後部カバー18側に設けたので、バルブ本体部72の慣性マスの増加を最小限に抑えて摺動面77の追従性を更に高めることができる。
【0045】
図5に戻り、軸線Lを囲むように等間隔で配置された5個の第3蒸気通路P3…が可動側バルブプレート74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、それぞれ前記第3蒸気通路P3…および前記膨張室43…に連通する。第2蒸気通路P2の摺動面77に開口する部分は円形であるのに対し、第5蒸気通路P5の摺動面77に開口する部分は軸線Lを中心とする円弧状に形成される。
【0046】
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。
【0047】
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86からロータリバルブ71のバルブ本体部72に形成した第1蒸気通路P1と、このバルブ本体部72と一体の固定側バルブプレート73に形成した第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に形成した対応する第3蒸気通路P3に所定の吸気期間において瞬間的に連通し、高温高圧蒸気は第3蒸気通路P3からロータ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。
【0048】
ロータ22の回転に伴って第2蒸気通路P2および第3蒸気通路P3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、その前端のエンド部61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。
【0049】
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、可動側バルブプレート74の第3蒸気通路P3と、摺動面77と、固定側バルブプレート73の円弧状の第5蒸気通路P5と、バルブ本体部72の第6、第7蒸気通路P6,P7とを経て蒸気排出室88に排出され、そこから凝縮器に供給される。
【0050】
ロータ22の回転に伴って出力軸32に設けたオイルポンプ49が作動し、オイルパン21からオイルパイプ52、ポンプボディ95のオイル通路95b、吸入ポート53を経て吸入されたオイルが吐出ポート54から吐出され、ポンプボディ95のオイル通路95c、出力軸32のオイル通路32a、出力軸32の環状溝32b、出力軸32のオイル孔32c…、シリンダスリーブ41の環状溝41bおよびシリンダスリーブ41のオイル孔41c…を経て、ピストン42の中間部62に形成した小径部62bとシリンダスリーブ41との間の空間に供給される。そして前記小径部62bに保持されたオイルの一部は、ピストン42の中間部62に形成した螺旋状のオイル溝62d…に流れてシリンダスリーブ41との摺動面を潤滑し、また前記オイルの他の一部はピストン42のトップ部63に設けた圧縮リング66,66およびオイルリング67とシリンダスリーブ41との摺動面を潤滑する。
【0051】
供給された高温高圧蒸気の一部が凝縮した水が膨張室43からシリンダスリーブ41およびピストン42の摺動面に浸入してオイルに混入することは避けられず、そのために前記摺動面の潤滑条件は厳しいものとなるが、必要量のオイルをオイルポンプ49から出力軸32の内部を通してシリンダスリーブ41およびピストン42の摺動面に直接供給することで、充分な油膜を維持して潤滑性能を確保するとともにオイルポンプ49の小型化を図ることができる。
【0052】
シリンダスリーブ41およびピストン42の摺動面からオイルリング67によって掻き取られたオイルは、オイルリング溝63bの底部に形成したオイル孔63c…からピストン42の内部の中空空間62aに流入する。前記中空空間62aはピストン42の中間部62を貫通する複数のオイル孔62c…を介してシリンダスリーブ41の内部に連通しており、かつシリンダスリーブ41の内部は複数のオイル孔41c…を介して該シリンダスリーブ41の外周の環状溝41bに連通している。環状溝41bの周囲はロータ22の中央のスリーブ支持フランジ34によって覆われているが、スリーブ支持フランジ34にはオイル孔34bが形成されているため、ピストン42の中空空間62a内のオイルは遠心力で半径方向外側に付勢され、スリーブ支持フランジ34のオイル孔34bを通して断熱カバー40内の空間68に排出され、そこから断熱カバー40のオイル孔40a…を通してオイルパン21に戻される。その際に、前記オイル孔34bはスリーブ支持フランジ34の半径方向外端よりも軸線L寄りに偏倚した位置にあるため、そのオイル孔34bよりも半径方向外側にあるオイルは遠心力でピストン42の中空空間62aに保持される。
【0053】
このように、ピストン42の内部の中空空間62aに保持されたオイルとピストン42の外周の小径部62bとに保持されたオイルとは、膨張室43の容積が増加する膨張行程において前記小径部62bからトップ部63側に供給され、また膨張室43の容積が減少する圧縮行程において前記小径部62bからエンド部61側に供給されるため、ピストン42の軸方向全域を確実に潤滑することができる。またピストン42の中空空間62aの内部でオイルが流動することで、高温高圧蒸気に晒されるトップ部63の熱を低温のエンド部61に伝えてピストン42の温度が局部的に上昇するのを回避することができる。
【0054】
第4蒸気通路P4から高温高圧蒸気が膨張室43に供給されたとき、膨張室43に臨むピストン42のトップ部63と中間部62との間には断熱空間65が形成されており、また膨張室43に臨むロータヘッド38にも断熱空間70が形成されているため、膨張室43からピストン42およびロータヘッド38への熱逃げを最小限に抑えて膨張機Eの性能向上に寄与することができる。またピストン42の内部に大容積の中空空間62aを形成したので、ピストン42の重量を低減することができるだけでなく、ピストン42の熱マスを減少させて膨張室43からの熱逃げを更に効果的に低減することができる。
【0055】
後側のスリーブ支持フランジ35とロータヘッド38との間にメタルガスケット36を介在させて膨張室43をシールしたので、肉厚の大きい環状のシール部材を介して膨張室43をシールする場合に比べて、シールまわりのデッドボリュームを減らすことができ、これにより膨張機Eの容積比(膨張比)を大きく確保し、熱効率を高めて出力の向上を図ることができる。またシリンダスリーブ41をロータ22と別体で構成したので、ロータ22の材質に制約されずに熱伝導性、耐熱性、強度、耐摩耗性等を考慮してシリンダスリーブ41の材質を選択することができ、しかも摩耗・損傷したシリンダスリーブ41だけを交換することができるので経済的である。
【0056】
またロータ22の外周面に円周方向に形成した2個の切欠57,58からシリンダスリーブ41の外周面が露出するので、ロータ22の重量を軽減できるだけでなく、ロータ22の熱マスを減少させて熱効率の向上を図ることができ、しかも前記切欠57,58を断熱空間として機能させることでシリンダスリーブ41からの熱逃げを抑制することができる。更に、ロータ22の外周部を断熱カバー40で覆ったので、シリンダスリーブ41からの熱逃げを一層効果的に抑制することができる。
【0057】
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56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。しかも複数本のプリロードスプリング85…でバルブ本体部72にプリセット荷重を与えて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に面圧を発生させるので、摺動面77からの蒸気のリークを一層効果的に抑制することができる。
【0058】
またロータリバルブ71のバルブ本体部72が熱膨張量の大きいステンレス製であり、このバルブ本体72に固定される固定側バルブプレート73が熱膨張量の小さいカーボン製あるいはセラミックス製であるため、熱膨張量の差によって両者間のセンタリングがずれる可能性があるが、固定リング79の内周の段部79aを固定側バルブプレート73の外周に圧入によりインロウ嵌合させ、かつ固定リング79の外周の段部79bをバルブ本体部72の外周にインロウ嵌合させた状態で、固定リング79を複数本のボルト80…でバルブ本体部72に固定したので、インロウ嵌合の調芯作用により固定側バルブプレート73をバルブ本体部72に対して精密にセンタリングし、蒸気の供給・排出タイミングのずれを防止して膨張機Eの性能低下を防止することができる。しかもボルト80…の締結力で固定側バルブプレート73とバルブ本体部72との当接面を均一に密着させ、その当接面からの蒸気の漏れを抑制することができる。
【0059】
更に、後部カバー18をケーシング本体12から取り外すだけで、ケーシング本体12に対してロータリバルブ71を着脱することができるので、修理、清掃、交換等のメンテナンス作業性が大幅に向上する。また高温高圧蒸気が通過するロータリバルブ71は高温になるが、オイルによる潤滑が必要な斜板31や出力軸32がロータ22を挟んでロータリバルブ71の反対側に配置されるので、高温となるロータリバルブ71の熱でオイルが加熱されて斜板31や出力軸32の潤滑性能が低下するのを防止することができる。またオイルはロータリバルブ71を冷却して過熱を防止する機能も発揮する。
【0060】
ところで、膨張機Eを組み立てる際にシリンダスリーブ41の底部(即ち、ロータヘッド38に支持された蓋部材69)およびピストン42の頂部間のデッドボリュームの大きさ、つまりピストン42が上死点にあるときの作動室43の容積を調整する必要がある。出力軸32のフランジ32dと組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのインナーレースとの間に介在するシム97を薄くすると、出力軸32が前方(図1の右側)に移動するため、ロータヘッド38も前方に移動するが、ピストン42は斜板31に規制されて前方に移動できないため、前記デッドボリュームは減少する。逆に、前記シム97を厚くすると、出力軸32と共にロータヘッド38が後方(図1の左側)に移動するため、前記デッドボリュームは増加する。その結果、シム97の交換だけでデッドボリュームを任意に調整することが可能になり、デッドボリュームの調整に要する工程を削除して時間を大幅に節減することができる。
【0061】
また所定の厚さを有する単一のシム97を出力軸32のフランジ32dと組み合わせアンギュラベアリング23f,23rとの間に挟み、斜板31を支持するアンギュラベアリング30およびロータ22を支持する組み合わせアンギュラベアリング23f,23rを組み込んだ前部カバー15と、ピストン42…を組み込んだロータ22とを一つのナット98で締め付けるだけでデッドボリュームを調整することができるので、従来の前後2個のシムの厚さをそれぞれ調整する場合に比べて調整作業を簡単に行うことができる。しかもデッドボリュームの調整に際して、ピストン42…を組み込んだロータ22をケーシング本体12に組み付けたままで良いため、、調整後のデッドボリュームの確認作業がピストン42…および斜板31の接触状態を直接見ながら行えるようになる。
【0062】
上述のようにして、シム97の厚さを変更することで組み合わせアンギュラベアリング23f,23rに対して出力軸32の位置を前後に調整すると、ロータ22の後端部のロータヘッド38の位置も前後に移動するが、そのロータヘッド38はケーシング本体12との間に設けたラジアルベアリング24のインナーレースに対して軸線L方向に摺動自在であるため、出力軸32の位置の調整に支障を来すことがない。
【0063】
しかして、膨張室43に供給された高温高圧蒸気の圧力でピストン42がシリンダスリーブ41から押し出される方向に付勢されると、ピストン42の押圧力は斜板31、アンギュラベアリング30、斜板ホルダ28および前部カバー15を介して組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのアウターレースを前方(図1の右側)に押圧し、前記ピストン42の押圧力と逆向きのシリンダスリーブ41の押圧力は、ロータヘッド38および出力軸32を介して組み合わせアンギュラベアリング23f,23rのインナーレースを後方(図1の左側)に押圧する。即ち、膨張室43に供給された高温高圧蒸気により発生する荷重は組み合わせアンギュラベアリング23f,23rの内部で打ち消され、ケーシング本体12に伝達されることはない。
【0064】
出力軸32、3個のスリーブ支持フランジ33,34,35、ロータヘッド38および断熱カバー40で構成されたロータ22は熱膨張量が比較的に小さい鉄系材料で構成されているのに対し、そのロータ22を組み合わせアンギュラベアリング23f,23rおよびラジアルベアリング24を介して支持するケーシング11は熱膨張量が比較的に大きいアルミニウム系材料で構成されているため、膨張機Eの低温時と高温時とで特に軸線Lに沿う方向の熱膨張量に差が発生する。
【0065】
ロータ22よりも熱膨張量が大きいケーシング11は、高温時にはロータ22よりも余分に膨張して軸線L方向の寸法が相対的に増加し、逆に低温時には余分に収縮して軸線L方向の寸法が相対的に減少する。このとき、ケーシング11とロータ22とは組み合わせアンギュラベアリング23f,23rを介して軸線L方向に位置決めされているため、両者の熱膨張量の差はラジアルベアリング24のインナーレースに対するロータヘッド38の摺動により吸収され、組み合わせアンギュラベアリング23f,23r、ラジアルベアリング24およびロータ22に軸線L方向の過大な荷重が作用するのが防止される。これにより、組み合わせアンギュラベアリング23f,23rおよびラジアルベアリング24の耐久性が向上するだけでなく、ロータ22の支持を安定させてスムーズな回転を可能にすることができ、しかも温度変化に伴うシリンダスリーブ41の頂部およびピストン42の頂部間のデッドボリュームの変動を防止することができる。
【0066】
なぜならば、仮にロータ22の両端部がケーシング11に軸方向に移動不能に拘束されているとすると、低温時にはロータ22に対してケーシング11が軸線L方向に収縮しようとするため、ケーシング11の一部である斜板ホルダ28に支持された斜板31に頭部が当接するピストン42が後方に押圧され、かつケーシング11にラジアルベアリング24を介して支持されたロータヘッド38が前方に押圧されることで、ピストン42がシリンダスリーブ41の内部に押し込まれてデッドボリュームが減少するからである。逆に、高温時にはロータ22に対してケーシング11が軸線L方向に伸長しようとするため、ピストン42がシリンダスリーブ41の内部から引き出されてデッドボリュームが増加することになり、暖機完了後の通常運転状態における高温高圧蒸気の初期容積の増大、つまり膨張機Eの容積比(膨張比)の低下による熱効率の低下が発生してしまう。
【0067】
それに対して、本実施例ではロータ22がケーシング11に対して軸線L方向に浮動状態で支持されているため、組み合わせアンギュラベアリング23f,23rおよびラジアルベアリング24の軸受間の間隙の増大および予荷重の低下が防止され、温度変化に伴うデッドボリュームの変動が防止される。これにより、膨張機Eの容積比(膨張比)の変動を防止して安定した性能を確保することができる。
【0068】
特に、高温高圧蒸気を作動媒体として使用する膨張機Eでは、高温時および低温時の温度差が大きくなるため、上記効果が有効に発揮される。また高温高圧蒸気が供給されるロータリバルブ71の近傍は高温時および低温時の温度差が大きくなるが、そのロータリバルブ71に近い側に配置されたラジアルベアリング24に対してロータヘッド38が軸線L方向に摺動可能なため、ケーシング11およびロータ22の熱膨張量の差を支障なく吸収することができる。
【0069】
またロータリバルブ71の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のうち、ケーシング11に支持された固定側バルブプレート73はロータ22に支持された可動側バルブプレート74に向けてプリロードスプリング85…の弾発力で付勢されているため、温度変化に伴ってケーシング11およびロータ22の軸線L方向の位置関係が変動しても、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の摺動面77のシール性が損なわれる虞はない。それどころか、組み合わせアンギュラベアリング23f,23rおよびラジアルベアリング24に過大な荷重が作用するのが防止されてロータ22の回転面が安定するため、前記摺動面77のシール性が向上して蒸気のリーク量を減少させることができる。
【0070】
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。
【0071】
例えば、本発明の回転流体機械は膨張機Eに限定されず、圧縮機、液圧ポンプ、液圧モータ等に適用することができる。
【0072】
また実施例の膨張機Eは作動部としてアキシャルピストンシリンダ群56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。
【0073】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、回転流体機械のロータリバルブのバルブ本体部および固定側バルブプレートの合わせ面の外周部に環状の第1シール部材を配置することで、その径方向内側で合わせ面を貫通する高圧作動媒体通路および低圧作動媒体通路の両方を囲んだので、高圧作動媒体通路から合わせ面に漏出した高圧作動媒体の圧力を該合わせ面のほぼ全域に作用させ、固定側バルブプレートの局部的な変形を防止して摺動面の密着性を確保することができる。また第1シール部材の径方向内側において低圧作動媒体通路の周囲に環状の第2シール部材を配置したので、合わせ面の高圧作動媒体が低圧作動媒体通路に排出されるのを第2シール部材で阻止することができる。このとき、第2シール部材は低圧作動媒体通路の周囲の狭い範囲だけを囲むので、その低圧が固定側バルブプレートを局部的に変形させる虞はない。
【0074】
また請求項2に記載された発明によれば、Cシールよりなる第1シール部材を開放部を径方向内向きにして配置したので、高圧作動媒体通路から合わせ面に漏出した高圧作動媒体の圧力で第1シール部材のシール性を増加させ、前記高圧作動媒体が合わせ面から外部に排出されるのを防止することができる。またCシールよりなる第2シール部材を開放部を径方向外向きにして配置したので、合わせ面に漏出した高圧作動媒体の圧力で第2シール部材のシール性を増加させ、前記高圧作動媒体が合わせ面から低圧作動媒体通路に排出されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】膨張機の縦断面図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】図1の3−3線矢視図
【図4】図1の4部拡大図
【図5】図1の5部拡大図
【図6】ロータの分解斜視図
【図7】図4の7−7線断面図
【図8】図4の8−8線断面図
【図9】図4の9部拡大図
【図10】図5の10−10線断面図
【図11】図5の11−11線断面図
【図12】図5の12−12線断面図
【図13】図5の13−13線断面図
【図14】図5の14−14線断面図
【図15】図5の15−15線断面図
【図16】図5の16部拡大図
【符号の説明】
11 ケーシング
22 ロータ
56 アキシャルピストンシリンダ群(作動部)
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
89 シール部材(第1シール部材)
90 シール部材(第2シール部材)
L 軸線
P1 第1蒸気通路(高圧作動媒体通路)
P2 第2蒸気通路(高圧作動媒体通路)
P5 第5蒸気通路(低圧作動媒体通路)
P6 第6蒸気通路(低圧作動媒体通路)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a casing, a rotor rotatably supported by the casing, an operating portion provided on the rotor, and a rotary valve provided between the casing and the rotor to control supply and discharge of a working medium to and from the operating portion. And a rotary fluid machine having the same.
[0002]
[Prior art]
A rotary valve of this type of rotary fluid machine includes a movable valve plate provided on a rotor, and a fixed valve plate provided on a valve body which is non-rotatably fixed to a casing and movably movable in the axial direction of the rotor. Are brought into contact with each other on a sliding surface perpendicular to the axis, so that high-temperature and high-pressure steam is sequentially supplied and discharged to an axial piston cylinder group provided on the rotor by relative rotation of the movable side valve plate with respect to the fixed side valve plate. Has become.
[0003]
In the patent document described below, two sealing members are provided on a mating surface of a valve body and a fixed-side valve plate so as to respectively surround a high-pressure working medium passage and a low-pressure working medium passage penetrating therethrough. These seal members prevent the high-pressure working medium from leaking from the high-pressure working medium passage and being discharged to the outside of the mating surface or the low-pressure working medium passage.
[0004]
[Patent Document]
JP-A-2002-256805 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
Meanwhile, in the above-mentioned conventional type, a high pressure acts on a radially inner side of an annular seal member surrounding a high pressure working medium passage in a mating surface of a valve body and a fixed side valve plate, and an annular seal surrounding a low pressure working medium passage. Since low pressure acts on the radially inner side of the member, high pressure and low pressure act locally on the fixed-side valve plate, causing bending deformation and loss of adhesion of the sliding surface with the movable-side valve plate. High temperature and high pressure steam leakage may occur.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and eliminates pressure imbalance between the mating surface of a valve body of a rotary valve of a rotary fluid machine and a fixed valve plate, and reduces the sliding surface of the rotary valve with the movable valve plate. The purpose is to ensure adhesion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a casing, a rotor rotatably supported by the casing, an operating portion provided on the rotor, and a casing provided between the casing and the rotor are provided. A rotary valve for controlling the supply and discharge of the working medium to and from the operating portion, wherein the rotary valve has a movable valve plate provided on the rotor and a fixed valve plate provided on the valve body portion on a sliding surface. In a rotating fluid machine in which a high pressure working medium passage and a low pressure working medium passage penetrate a mating surface of a valve body and a fixed side valve plate, an outer peripheral portion of the mating surface is sealed with an annular first seal member. And that the periphery of the low-pressure working medium passage is sealed with an annular second seal member radially inside the first seal member. Rotating fluid machine is proposed to symptoms.
[0008]
According to the above configuration, by disposing the annular first seal member on the outer peripheral portion of the mating surface of the rotary valve of the rotary fluid machine with the valve body and the fixed-side valve plate, the first sealing member penetrates the mating surface radially inside. Since both the high-pressure working medium passage and the low-pressure working medium passage are surrounded, the pressure of the high-pressure working medium leaking from the high-pressure working medium passage to the mating surface acts on almost the entire area of the mating surface, and the local pressure of the fixed-side valve plate is reduced. Deformation can be prevented and the adhesion of the sliding surface can be ensured. Further, since the annular second seal member is arranged around the low pressure working medium passage radially inside the first seal member, the high pressure working medium on the mating surface is discharged to the low pressure working medium passage by the second seal member. Can be blocked. At this time, since the second seal member surrounds only a narrow area around the low-pressure working medium passage, there is no possibility that the low pressure locally deforms the fixed-side valve plate.
[0009]
According to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the first and second seal members are C seals having an open portion in a cross section, and the first seal member has a diameter of the open portion. A rotary fluid machine is proposed in which the second seal member is disposed with the open portion facing outward in the radial direction.
[0010]
According to the above configuration, since the first seal member made of the C seal is arranged with the open portion facing inward in the radial direction, the seal of the first seal member is pressed by the pressure of the high pressure working medium leaked from the high pressure working medium passage to the mating surface. And the high-pressure working medium can be prevented from being discharged from the mating surface to the outside. In addition, since the second seal member made of the C seal is disposed with the open portion facing outward in the radial direction, the sealing property of the second seal member is increased by the pressure of the high pressure working medium leaked to the mating surface, and the high pressure working medium is It is possible to prevent discharge from the mating surface to the low-pressure working medium passage.
[0011]
The axial
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0013]
1 to 16 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an expander, FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1, and FIG. 3 is line 3-3 in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of part 4 of FIG. 1, FIG. 5 is an enlarged view of part five of FIG. 1, FIG. 6 is an exploded perspective view of the rotor, FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG. 4 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. 4, FIG. 9 is an enlarged view of a
[0014]
As shown in FIGS. 1 to 9, the expander E of this embodiment is used in, for example, a Rankine cycle device, and converts heat energy and pressure energy of a high-temperature high-pressure steam as a working medium into mechanical energy and outputs the mechanical energy. I do. The
[0015]
A
[0016]
The
[0017]
Each of the three
[0018]
A plate-shaped
[0019]
A shim 97 having a predetermined thickness is sandwiched between a
[0020]
The combined
[0021]
Since the combined
[0022]
Further, by incorporating the
[0023]
The
[0024]
An
[0025]
A trochoid-
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
An
[0029]
An
[0030]
The five
[0031]
Next, the structure of the
[0032]
As shown in FIG. 5, the
[0033]
As is clear from FIG. 5, the fixed-
[0034]
Therefore, when the
[0035]
The
[0036]
As is clear from FIG. 5 and FIG. 15, three
[0037]
Returning to FIG. 5, a plurality of preload springs 85 are supported by the
[0038]
The
[0039]
As is apparent from FIGS. 5 and 13 together with FIGS. 13 and 16, a connecting portion between the high-pressure first and second steam passages P1 and P2 is provided on the mating surface of the
[0040]
Therefore, even if the high-temperature and high-pressure steam leaks from the connecting portion between the high-pressure first and second steam passages P1 and P2 to the mating surface between the
[0041]
In addition, since the connecting portion of the low-pressure fifth and sixth steam passages P5 and P6 opened at the mating surface of the
[0042]
Since the
[0043]
The sliding surfaces 77 of the fixed-
[0044]
At this time, since the
[0045]
Returning to FIG. 5, five third steam passages P3... Arranged at equal intervals so as to surround the axis L pass through the movable
[0046]
Next, the operation of the expander E of the present embodiment having the above configuration will be described.
[0047]
The high-temperature and high-pressure steam generated by heating water in the evaporator is supplied from a
[0048]
Even after the communication between the second steam passage P2 and the third steam passage P3 is cut off with the rotation of the
[0049]
While the
[0050]
The
[0051]
It is inevitable that the water in which a part of the supplied high-temperature and high-pressure steam condenses enters the sliding surfaces of the
[0052]
The oil scraped off from the sliding surfaces of the
[0053]
As described above, the oil held in the
[0054]
When the high-temperature and high-pressure steam is supplied from the fourth steam passage P4 to the
[0055]
Since the
[0056]
Further, since the outer peripheral surface of the
[0057]
Since the
[0058]
The
[0059]
Furthermore, since the
[0060]
By the way, when assembling the expander E, the size of the dead volume between the bottom of the cylinder sleeve 41 (that is, the
[0061]
Further, a single shim 97 having a predetermined thickness is interposed between the
[0062]
As described above, when the position of the
[0063]
When the
[0064]
The
[0065]
The
[0066]
This is because if the both ends of the
[0067]
On the other hand, in this embodiment, since the
[0068]
In particular, in the expander E that uses high-temperature and high-pressure steam as a working medium, the above-described effect is effectively exhibited because the temperature difference between high temperature and low temperature is large. In the vicinity of the
[0069]
Of the fixed-
[0070]
The embodiments of the present invention have been described above. However, various design changes can be made in the present invention without departing from the gist thereof.
[0071]
For example, the rotary fluid machine of the present invention is not limited to the expander E, but can be applied to a compressor, a hydraulic pump, a hydraulic motor, and the like.
[0072]
In addition, the expander E of the embodiment includes the axial
[0073]
【The invention's effect】
According to the invention described in claim 1 as described above, by disposing the annular first seal member on the outer peripheral portion of the mating surface of the valve body and the fixed valve plate of the rotary valve of the rotary fluid machine, Since it surrounds both the high-pressure working medium passage and the low-pressure working medium passage penetrating the mating surface on the radial inner side, the pressure of the high-pressure working medium leaked from the high-pressure working medium passage to the mating surface acts on almost the entire area of the mating surface. As a result, local deformation of the fixed-side valve plate can be prevented, and adhesion of the sliding surface can be ensured. Further, since the annular second seal member is arranged around the low pressure working medium passage radially inside the first seal member, the high pressure working medium on the mating surface is discharged to the low pressure working medium passage by the second seal member. Can be blocked. At this time, since the second seal member surrounds only a narrow area around the low-pressure working medium passage, there is no possibility that the low pressure locally deforms the fixed-side valve plate.
[0074]
According to the second aspect of the present invention, since the first seal member made of the C seal is arranged with the open portion facing inward in the radial direction, the pressure of the high-pressure working medium leaked from the high-pressure working medium passage to the mating surface is reduced. Thus, the sealing performance of the first seal member can be increased, and the high-pressure working medium can be prevented from being discharged from the mating surface to the outside. In addition, since the second seal member made of the C seal is disposed with the open portion facing outward in the radial direction, the sealing property of the second seal member is increased by the pressure of the high pressure working medium leaked to the mating surface, and the high pressure working medium is It is possible to prevent discharge from the mating surface to the low-pressure working medium passage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an expander. FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1. FIG. 3 is a view taken along line 3-3 of FIG. 1. FIG. 5 is an enlarged view of part 5 of FIG. 1 FIG. 6 is an exploded perspective view of the rotor FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG. 4 FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-8 of FIG. FIG. 10 is a sectional view taken along line 10-10 of FIG. 5. FIG. 11 is a sectional view taken along line 11-11 of FIG. 5. FIG. 12 is a sectional view taken along line 12-12 of FIG. FIG. 14 is a sectional view taken along line 13-13 of FIG. 14. FIG. 14 is a sectional view taken along line 14-14 of FIG. 5. FIG. 15 is a sectional view taken along line 15-15 of FIG.
11
71
90 seal member (second seal member)
L axis P1 first steam passage (high-pressure working medium passage)
P2 2nd steam passage (high pressure working medium passage)
P5 Fifth steam passage (low pressure working medium passage)
P6 6th steam passage (low pressure 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(56)と、
ケーシング(11)およびロータ(22)間に設けられて作動部(56)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、
前記ロータリバルブ(71)は、ロータ(22)に設けられた可動側バルブプレート(74)をバルブ本体部(72)に設けられた固定側バルブプレート(73)に摺動面(77)において当接させてなり、バルブ本体部(72)および固定側バルブプレート(73)の合わせ面を高圧作動媒体通路(P1,P2)および低圧作動媒体通路(P5,P6)が貫通する回転流体機械において、
前記合わせ面の外周部を環状の第1シール部材(89)でシールするとともに、第1シール部材(89)の径方向内側において低圧作動媒体通路(P5,P6)の周囲を環状の第2シール部材(90)でシールし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 operating part (56) provided on the rotor (22);
A rotary valve (71) provided between the casing (11) and the rotor (22) to control the supply and discharge of the working medium to and from the working portion (56);
The rotary valve (71) has a movable side valve plate (74) provided on the rotor (22) and a fixed side valve plate (73) provided on the valve body (72) on a sliding surface (77). In the rotating fluid machine, the high-pressure working medium passages (P1, P2) and the low-pressure working medium passages (P5, P6) penetrate the mating surfaces of the valve body (72) and the fixed-side valve plate (73).
An outer peripheral portion of the mating surface is sealed with an annular first seal member (89), and an annular second seal is formed around the low-pressure working medium passages (P5, P6) radially inward of the first seal member (89). A rotary fluid machine sealed with a member (90).
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