JP2004316612A

JP2004316612A - Vane type rotating machine

Info

Publication number: JP2004316612A
Application number: JP2003114909A
Authority: JP
Inventors: Masao Shinoda; 昌男信田; Chishiro Yamashina; 智四郎山科
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vane type rotating machine which is operated at a low pressure without generating any sliding friction between a rotor and a cover even when a low-viscous fluid such as water is used for working fluid. <P>SOLUTION: In a vane type hydraulic motor in which a rotor 14 with a vane 15 fitted thereto is accommodated in a cam casing 10, and a spindle 20 of the rotor 14 is rotatably and pivotably supported by a bearing part 16 provided on right and left covers 11 and 12 fitted to both side surfaces of the cam casing 10, both end parts of the spindle 20 are protruded outside the cam casing 10 from the right and left covers 11 and 12, and right and left flow passages 41 and 42 to be communicated with a return port 22 from side clearance part S1 and S2 through bearing parts 16 and 17 are provided so that the pressure losses from the side clearance parts S1 and S2 of the flow passages 41 and 42 to the return port 22 are equal to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベーン式回転機械（ベーン式ポンプやベーン式モータ）に関し、特に作動流体として水などの低粘度流体を使用し、低圧力で駆動する場合に用いて好適なベーン式回転機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の代表的なベーン式液圧モータ（平衡形）の構成例を示す図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【０００３】
同図に示すようにこのベーン式液圧モータ１００はカムケーシング１１０内にロータ１１１を収納し、ロータ１１１に設けられたベーンスリット１１１ａにカムケーシング１１０の内面に接するベーン１１２を取り付け、ロータ１１１の両側面をフロントカバー１１３とエンドカバー１１４で囲み、フロントカバー１１３とエンドカバー１１４に設けた玉軸受等の軸受部１０１，１０２によってロータ１１１に取り付けた主軸（駆動軸）１２０を回転自在に軸支し、さらにエンドカバー１１４にはリアキャップ１１５を取り付け、フロントカバー１１３にはシャフトシール１１６を取り付けて構成されている。そして、カムケーシング１１０には駆動軸１２０に対して対称に各一箇所の供給口１３０と戻り口１４０が形成されていて、供給口１３０は二箇所の供給ポート１３１，１３１へ連通し、戻り口１４０は二箇所の戻りポート１４１，１４１へ連通している。
【０００４】
このベーン式液圧モータ１００は、供給口１３０から流入した例えば水等の作動流体が二箇所の供給ポート１３１，１３１を通じてロータ１１１に取り付けられたベーン１１２の側面に作用することで、ロータ１１１にトルクが発生してロータ１１１を回転させることで動作する。これによりロータ１１１に取り付けられた駆動軸１２０に回転力が生じ、駆動軸１２０の端部に接続した機械に回転力が伝達される。そして、ロータ１１１に作用した水は、二箇所の戻りポート１４１，１４１を介して戻り口１４０から排出される。
【０００５】
なお、この図１に示した平衡形のベーン式液圧モータ１００は、駆動軸１２０に対して対称に各二箇所ずつの供給ポート１３１，１３１と戻りポート１４１，１４１が設けられているため、作動流体である水によるロータ１１１周りの圧力は平衡し、駆動軸１２０に作用する半径方向の荷重が軽減される構造となっている。
【０００６】
ところで、この従来のベーン式液圧モータ１００は、駆動軸１２０の一端をフロントカバー１１３からカムケーシング１１０の外側に突出して、該突出した駆動軸１２０の端部に動作させる機械、例えばベルトコンベア等を接続する、いわゆる片側出力形である。しかしながら、この片側出力形のベーン式液圧モータ１００を使用したシステムでは、ベルトコンベアを２台併設して同時に駆動させる必要がある場合、各ベルトコンベア毎に１台のベーン式液圧モータ１００を搭載する必要があり、システムコストの増大や運転時のメンテナンスの煩雑さ等の問題が生じていた。
【０００７】
また、図１に示すベーン式液圧モータ１００では、作動流体からロータ１１１のスラスト方向の両側面に作用するスラスト方向荷重が釣合わず、ロータ１１１にはフロントカバー１１３方向への力がかかり、ロータ１１１はフロントカバー１１３側面に押し付けられることとなる。これは以下の原因で生じる現象である。即ち、ベーン式液圧モータ１００では、駆動軸１２０の一方の端部がフロントカバー１１３から外部へ突出し、他方の端部はエンドカバー１１４とリアキャップ１１５の内部に収納されており、外部に突出していない構成となっている。
【０００８】
ここで、ロータ１１１の側面にかかるスラスト方向の荷重は、ロータ１１１側面の作動流体から圧力を受ける面積とロータ１１１側面に作用する圧力との積により求められるが、図２に示すように、ロータ１１１側面の圧力を受ける面積が、ロータ１１１のフロントカバー１１３側とエンドカバー１１４側の側面で異なるため、ロータ１１１に両側面からかかる荷重が釣合わないのである。つまり、エンドカバー１１４側の側面は図２（ａ）に示すように、駆動軸１２０の断面積分だけ図２（ｂ）に示すフロントカバー１１３側の側面よりも圧力を受ける面積が大きくなり、その分ロータ１１１にエンドカバー１１４側からフロントカバー１１３側に荷重がかかり、該荷重によってロータ１１１はフロントカバー１１３の側面に圧接されてロータ１１１が回転するので、ロータ１１１の側面がフロントカバー１１３に摺動することとなる。
【０００９】
従来、ベーン式液圧モータ１００の作動流体として、油を使用していた場合には、油は水等の低粘度流体と比較して潤滑性が高かったので、上記のようにフロントカバー１１３にロータ１１１側面が圧接されて回転摺動しても、運転時に特段の問題は生じていなかった。しかしながら、作動流体として水等の低粘度流体を用いる場合には、以下のような問題が顕著に生じる。
【００１０】
▲１▼ロータ１１１とフロントカバー１１３との摺動面の摩擦損失が大きくなり、その結果、ベーン式液圧モータ１００の機械効率、全効率の低下を招く。
▲２▼ロータ１１１とフロントカバー１１３との摺動面の摩擦により、当該摺動部分の摩耗が発生し、摩耗量の増加や摩耗粉が細部に詰まることに伴う、機械の機能停止や部品の破損、耐久性の低下などを招く。
【００１１】
上記問題点に対処する手段として、従来、例えば特許文献１及び特許文献２に示すようなポンプが知られている。即ち、特許文献１に記載のベーンポンプはロータをハウジングに押さえつける軸方向のスラスト力を低減し、ロータとハウジングとの潤滑性の低下を防止するため、ロータとハウジングとの間の隙間に連通するリーク油室をバイパス通路を介してリーク油室よりも低圧なサクションポートへと連通し、これによりポンプ作動時にリーク油室の圧力が低くなるように構成している。
【００１２】
また、特許文献２に記載のオイルポンプは、駆動軸スプライン嵌合部の圧力低下および軸受部の耐磨耗性の劣化を抑制する目的で、駆動軸とロータとのスプライン嵌合部にＯリングを介装してスプライン嵌合部を軸方向に分割するとともに、駆動軸の両端部の軸受部にオイル吸入口に連通するドレン通路を設けたものである。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載のポンプは、いずれも作動流体に油を用いたものであるため、本願発明が目的とする、水等の低粘度流体を作動流体とする機械においては同様の効果を期待することができない。つまり、上記特許文献に記載の機械に水等の低粘度流体を作動流体として使用した場合、ロータをカバーに圧接させるスラスト方向の荷重を低減しても、ロータとカバーが接触し摺動する限り、摩擦に伴う諸問題が生じるので、低圧力で駆動させるのは困難であるが、これらの特許文献にはロータとカバーの接触摺動を回避する技術は何ら開示されておらず、よってロータとカバーとの間の摺動摩擦に伴う諸効率の低下、耐久性の劣化、発生熱の上昇等を回避することはできないからである。
【００１４】
【特許文献１】
実開平１−１６２０９３号公報
【特許文献２】
実用新案登録第２５２８０１３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、設置が容易に行えかつメンテナンスが簡易であると共に、水等の低粘度流体を作動流体として用いた場合でも、ロータとカバーとの間の摺動摩擦が発生せず、低圧で運転することが可能なベーン式回転機械を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ベーンを取り付けたロータを作動流体の入口及び出口を有するカムケーシング内に収納するとともに、該ロータの主軸を前記カムケーシングの両側面に取り付けた左右カバーに設けた軸受部によって回転自在に軸支したベーン式回転機械において、前記ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端としたことを特徴とする。
【００１７】
上記のように、ロータの主軸両端を左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端としたことにより、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、ベーンを取り付けたロータを作動流体の入口及び出口を有するカムケーシング内に収納するとともに、該ロータの主軸を前記カムケーシングの両側面に取り付けた左右カバーに設けた軸受部によって回転自在に軸支したベーン式回転機械において、前記ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ大気中に突出させたことを特徴とする。
【００１９】
上記のように、ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ大気中に突出させたことにより、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動する。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、ベーンを取り付けたロータを作動流体の入口及び出口を有するカムケーシング内に収納するとともに、該ロータの主軸を前記カムケーシングの両側面に取り付けた左右カバーに設けた軸受部によって回転自在に軸支し、作動流体として水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いるベーン式回転機械において、前記ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端としたことを特徴とする。
【００２１】
上記のように、ロータの主軸両端を左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端としたことにより、作動流体として水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いても、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動する。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、ベーンを取り付けたロータを作動流体の入口及び出口を有するカムケーシング内に収納するとともに、該ロータの主軸を前記カムケーシングの両側面に取り付けた左右カバーに設けた軸受部によって回転自在に軸支したベーン式回転機械において、前記ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端とし、前記ロータ両側面と前記左右カバーとで形成するサイドクリアランス部から前記軸受部を通して前記入口及び出口の何れか圧力の低い方に連通する作動流体流路を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記のようにロータの主軸両端を左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端とし、ロータ両側面と左右カバーとで形成するサイドクリアランス部から軸受部を通して前記入口及び出口の何れか圧力の低い方に連通する作動流体流路を設けたことにより、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動する。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、ベーンを取り付けたロータを作動流体の入口及び出口を有するカムケーシング内に収納するとともに、該ロータの主軸を前記カムケーシングの両側面に取り付けた左右カバーに設けた軸受部によって回転自在に軸支し、作動流体として水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いるベーン式回転機械において、前記ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ大気中に突出させるとともに、前記ロータ両側面と前記左右カバーとで形成するサイドクリアランス部から前記軸受部を通して前記入口及び出口の何れか圧力の低い方に連通する作動流体流路を設けたことを特徴とする。
【００２５】
上記のようにロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ大気中に突出させるとともに、ロータ両側面と左右カバーとで形成するサイドクリアランス部から軸受部を通して前記入口及び出口の何れか圧力の低い方に連通する作動流体流路を設けたことにより、作動流体として水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いても、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図３は本発明の第１実施形態例に係るベーン式回転機械をベーン式液圧モータとして用いた構成例を示す概略断面図である。同図に示すようにこのベーン式液圧モータ１は、筒形状のカムケーシング１０内に、ロータ１４を収納し、ロータ１４の外周に沿って設けられたベーンスリット１４ａに、カムケーシング１０の内面に接するベーン１５を取り付け、ロータ１４の両側を左カバー１１と右カバー１２で囲み、左右カバー１１，１２の部分に設けた軸受部１６，１７によってロータ１４に取り付けた主軸（駆動軸）２０を回転自在に軸支し、さらに左右カバー１１，１２には駆動軸２０と該左右カバー１１，１２との間の隙間にシール部材１３を取り付けて構成されている。これらにより、カムケーシング１０と左右カバー１１，１２で囲まれた部分がロータ収納室２５として構成されている。また、カムケーシング１０には作動流体をロータ収納室２５内に供給する供給口（入口）２１とロータ収納室２５から作動流体を排出する戻り口（出口）２２が設けられている。
【００２７】
このベーン式液圧モータ１に使用する作動流体は、油等と比較して粘度が低く、潤滑性が低い、低粘度流体である水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いる。そしてこのベーン式液圧モータ１を動作させるには、供給口（高圧側ポート）２１から水を導入することで、この水をロータ収納室２５内に導きベーン１５に作用させる。これによりロータ１４が回転し、ロータ１４に取り付けられた駆動軸２０が回転することで、該駆動軸２０の端部に接続された図示しないベルトコンベア等の動作させる機械に動力が伝達される。一方，ベーン１５に作用した水は戻り口（低圧側ポート）２２からロータ収納室２５の外部へ排出される。供給口２１から水が導入されている間、ロータ収納室２５内部は水で満たされており、ロータ１４と左右カバー１１，１２との間のサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２内及び主軸２０と左右カバー１１，１２との隙間部２３，２４も水で満たされている。
【００２８】
そして、このベーン式液圧モータ１は、駆動軸２０の両方の端部を、左右カバー１１，１２からカムケーシング１０の外部、即ちロータ収納室２５の外部に突出させた構成としたので、ロータ１４の左右両側面の水から圧力を受ける面積が互いに等しくなる。これにより、ロータ１４にかかるスラスト方向の荷重が釣合うこととなり、ロータ１４が回転している間、ロータ１４は左右カバー１１，１２の何れとも接触せずに中立位置を保った状態を維持することが可能となる。よって、運転時にロータ１４と左右カバー１１，１２が接触摺動することに伴う圧力損失の増大や機械効率の低下などを防止できると共に、ロータ１４と左右カバー１１，１２との摩擦による当該摩擦部位の摩耗や、摩擦粉の発生による機械の機能停止や部品破損などの発生を防ぐことができる。
【００２９】
また、このベーン式液圧モータ１では、駆動軸２０の両端に図示しないベルトコンベア等の動作させる機械を接続することで、駆動軸２０の両端から動力を取り出す構成とした。これにより、１台のベーン式液圧モータ１で、２台の動作させる機械を同時に動かすことが可能となるため、ベーン式液圧モータ１を用いたシステム全体の構成が簡単になり、運転やメンテナンスに要するコスト・手間を削減することができる。また、駆動軸２０の両端に動作させる機械を接続するので、駆動軸２０にかかる力がスラスト方向において均等になり、ロータ１４を左右カバー１１，１２に接触させずにバランスさせて運転することが可能となる。
【００３０】
図４は第１実施形態例の変形例であるベーン式液圧モータの構成例を示す概略断面図である。同図において図３と同一の符号を付した部分はベーン式液圧モータ１と共通する部分であり、その詳細な説明は省略する。このベーン式液圧モータ１−２がベーン式液圧モータ１と異なる点は、駆動軸２０の一方の端部にのみ図示しない動作させる機械を接続するよう構成した点である。即ち、図４において、駆動軸２０の左カバー１１から突出した端部をキャップ３０で覆い、右カバー１２から突出した端部にのみ図示しない動作させる機械を接続して、動力端としたものである。このように構成しても、ロータ１４側面の、水から圧力を受ける部分の面積は左右両側面で互いに等しくなるので、ロータ１４は左右カバー１１，１２に接触せずに回転することが可能となる。
【００３１】
次に、図５は本発明の第２実施形態例に係るベーン式液圧モータの構成例を示す概略断面図である。同図において、図３と同一の符号を付した部分はベーン式液圧モータ１と共通する部分であり、その詳細な説明は省略する。このベーン式液圧モータ１−３がベーン式液圧モータ１と異なる点は、ロータ１４と左右カバー１１，１２との間のサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２から軸受部１６，１７を通って、カムケーシング１０に設けた戻り口（低圧ポート）２２へと連通する左右の流路４１，４２を設けた点である。即ち、軸受部１６，１７と戻り口２２との間を結ぶように左右カバー１１，１２及びカムケーシング１０の内部にバイパス管路４１ａ，４２ａを設けたものである。
【００３２】
このベーン式液圧モータ１−３を動作させるには、供給口（高圧側ポート）２１からロータ収納室２５内に水を導入し、ベーン１５に作用させて、ロータ１４を回転させることで、駆動軸２０を回転させて動力を取り出す。このとき供給口２１から導入された水はロータ収納室２５内に満たされるが、この水は戻り口（低圧側ポート）２２から外部に排出されるものと、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２に導入され、そこから軸受部１６，１７を通ってバイパス管路４１ａ，４２ａに導かれるものに分かれる。バイパス管路４１ａ，４２ａに流入した水は戻り口２２へと導かれそこから外部に排出される。
【００３３】
このようにサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２及び軸受部１６，１７と戻り口２２とをバイパス管路４１ａ，４２ａで連通したことにより、ロータ収納室２５内部の圧力が戻り口２２の圧力、即ち大気圧と略等しくなるため、バイパス管路４１ａ、４２ａを設けない場合と比較して、ロータ収納室２５及び駆動軸２０と左右カバー１１，１２との間の隙間部２３，２４内部の圧力を低くすることができる。これにより、シール部材１３，１３のシール内圧を低く抑えることができ、駆動軸２０及びシール部材１３，１３の寿命を長くすることが可能になる。
【００３４】
また、上記流路４１，４２における流路口径、流路長さ、曲がり数や軸受部１６，１７における水の通過断面積を互いに略等しくなるようにし、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２から戻り口２２に至るまでの圧力損失を左右流路４１，４２で同一になるようにすることが望ましい。このように左右流路４１，４２の圧力損失を等しくすることで、ロータ１４の両側面に作用する力がほぼ同一になり、ロータ１４が左右カバー１１，１２に対して非接触の状態を保ちながら回転することが可能となる。
【００３５】
ここで、左右流路４１，４２の圧力損失を互いに等しくする手段としては、上記のように流路口径、流路長さ、曲がり数や軸受部１６，１７における水の通過断面積を等しくする手段の他、例えば曲がり部の角度の調整や、絞りによる圧力調整要素を設置・操作する手段等がある。以下、圧力損失を等しくする手段の一例を具体的に説明する。
【００３６】
図６は図５に示すベーン式液圧モータ１−３のサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２から軸受部１６，１７及びバイパス管路４１ａ，４２ａを通って戻り口（低圧側ポート）２２へと連通する左右流路４１，４２の各部の圧力を示したものである。この図６において、左側流路４１をＬｌで表し、右側流路４２をＬｒで表している。そして、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２の圧力をＰｌ，Ｐｒとしている。なおここでは、絞り４５，４６を左右流路４１，４２の戻り口（低圧側ポート）２２の直前に設置した。
【００３７】
作動流体のサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２における圧力Ｐｌ，Ｐｒは、それぞれ駆動軸２０と軸受部１６，１７と間の隙間を通過することで圧力損失ΔＰｌｂ，ΔＰｒｂを生じＰｌｂ，Ｐｒｂとなり、さらにその後バイパス管路４１ａ，４２ａを通過することで圧力損失ΔＰｌｒ，ΔＰｒｒを生じＰｌｒ，Ｐｒｒとなる。さらに、絞り４５，４６を通過することで圧力損失ΔＰｌｏ，ΔＰｒｏを生じＰｌｏ，ＰｒｏになりＣ点にて２つの流路４１，４２からの流れが合流し戻り口（低圧側ポート）２２の圧力、即ち大気圧になる。
【００３８】
ここで、サイドクリアランス部Ｓ１の圧力Ｐｌとサイドクリアランス部Ｓ２の圧力Ｐｒを均一にするためには、各サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２から戻り口（低圧側ポート）２２までの各区間における圧力損失の総和を左右流路４１，４２で互いに等しくなるようにすればよい。つまり、
（ΔＰｒｂ＋ΔＰｒｒ＋ΔＰｒｏ）＝（ΔＰｌｂ＋ΔＰｌｒ＋ΔＰｌｏ）
となるようにすればよいのである。
【００３９】
具体的な各流路や曲がり部等における圧力損失の操作、及びその操作により得られる圧力損失の結果は以下のようなものが考えられる。即ち、
▲１▼流路の口径を小さくすると、その流路の圧力損失が大きくなる。
▲２▼流路の距離を長くすると、その流路の圧力損失が大きくなる。
▲３▼流路の曲がり部の数を大きくすると、その流路の圧力損失が大きくなる。
▲４▼軸受部の溝の断面積や軸受部と駆動軸とのラジアル方向の隙間を小さくすると、軸受部における圧力損失が大きくなる。
▲５▼絞り部の流路断面積を小さくすると、絞り部での圧力損失が大きくなる。
これらの手段により、各部の圧力損失の操作が可能となる。なお、上記手段と逆の操作を行えば、圧力損失の傾向も逆のものが得られる。
【００４０】
上記各手段を用いて流路の圧力損失を操作することで流路４１，４２の設計を行う具体的な実施例を以下に示す。
〔具体例１〕
設計上の制約から、左側流路４１の流路口径を小さくし、右側流路４２の流路口径を大きくする必要がある場合、圧力損失の操作を行わないとロータ１４にかかる左側側面からのスラスト荷重が右側側面からの荷重よりも大きくなってしまい、ロータ１４は右カバー１２に圧接されてしまう。そこで、予め数値解析により左右流路４１，４２の圧力損失，測定によるサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２の圧力Ｐｌ，Ｐｒのいずれか一方若しくは両方を得ておき、
▲１▼左側の軸受部１６の軸受溝の流路断面積を右側の軸受部１７の軸受溝の流路断面積よりも大きくする。
▲２▼右側流路４２にのみ絞り４６を設置する。若しくは左側流路４１に設置した絞り４５よりも右側流路４２に設置した絞り４６の流路断面積を小さくする。
▲３▼右側流路４２の距離を左側流路４１の距離よりも長くする。
などの操作を適正に行うことで、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２から戻り口（低圧側ポート）２２までの各区間における圧力損失の総和を左右流路４１，４２で互いに等しくさせれば、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２の圧力は等しくなり、ロータ１４は左右カバー１１，１２に接触せずに中立位置を保った状態で回転することが可能となる。
【００４１】
〔具体例２〕
設計上の制約から、左側流路４１の距離を短くし、右側流路４２の距離を長くする必要がある場合、圧力損失の操作を行わないとロータ１４にかかる右側側面からのスラスト荷重が左側側面からのスラスト荷重よりも大きくなってしまい、ロータ１４は左カバー１２に圧接されてしまう。そこで、予め数値解析により左右流路４１，４２の圧力損失、測定によるサイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２の圧力Ｐｌ，Ｐｒのいずれか一方若しくは両方を得ておき、
▲１▼右側の軸受部１７の軸受溝の流路断面積を左側の軸受部１６の流路断面積よりも大きくする。
▲２▼左側流路４１にのみ絞り４５を設置する。若しくは右側流路４２に設置した絞り４６よりも左側流路４１に設置した絞り４５の流路断面積を小さくする。
▲３▼右側流路４２の口径を左側流路４１の口径よりも小さくする。
などの操作を適正に行うことで、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２から戻り口（低圧側ポート）２２までの各区間における圧力損失の総和を左右流路４１，４２で互いに等しくさせれば、サイドクリアランス部Ｓ１，Ｓ２の圧力は等しくなり、ロータ１４は左右カバー１１，１２に接触せずに中立位置を保った状態で回転することが可能となる。
【００４２】
次に、図７は第２実施形態例の変形例であるベーン式液圧モータ１−４を示す図である。同図において図５と同一の符号を付した部分はベーン式液圧モータ１−３と共通する部分であり、その詳細な説明は省略する。このベーン式液圧モータ１−４がベーン式液圧モータ１−３と異なる点は、駆動軸２０の一方の端部にのみ図示しない動作させる機械を接続するよう構成した点である。即ち、図７において、駆動軸２０の左カバー１１から突出した端部をキャップ３１で覆い、右カバー１２から突出した端部にのみ図示しない動作させる機械を接続して、動力端としたものである。このように構成しても、ロータ１４側面の、水から圧力を受ける部分の面積は左右両側面で互いに等しくなるので、ロータ１４は左右カバー１１，１２に接触せずに回転することが可能となる。
【００４３】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００４４】
例えば、上記実施の形態例ではベーン式回転機械をベーン式液圧モータとして構成した場合を説明したが、本願発明はベーン式液圧モータに限定されるのではなく、ベーン式回転機械一般に適用が可能であり、主軸を動力の出力端又は入力端とするものであればよい。なお上記実施形態例のベーン式液圧機械をベーン式液圧ポンプとして構成する場合には、各実施形態例において、戻り口２２を高圧側ポートとし、供給口２１を低圧側ポートとして構成すればよい。
【００４５】
また、第２実施形態例において、左右流路４１，４２の圧力損失の総和を互いに等しくする手段は、上記のものに限定されるのではなく、圧力損失を等しくすることができるものであればどのような手段であっても、本願発明の技術的範囲に含まれるのである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００４７】
請求項１に記載の発明によれば、ロータの主軸両端を左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端としたことにより、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動するから、ロータとカバーが接触摺動することに伴う摩擦損失の増大や機械効率の低下などを防止できると共に、ロータとカバーの摩擦による当該摩擦部位の摩耗や摩擦粉の発生による機械の機能停止や部品破損などの発生を防ぐことができるベーン式回転機械を提供できる。
【００４８】
請求項２に記載の発明によれば、ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ大気中に突出させたことにより、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動するから、ロータとカバーが接触摺動することに伴う摩擦損失の増大や機械効率の低下などを防止できると共に、ロータとカバーの摩擦による当該摩擦部位の摩耗や摩擦粉の発生による機械の機能停止や部品破損などの発生を防ぐことができるベーン式回転機械を提供できる。
【００４９】
請求項３に記載の発明によれば、ロータの主軸両端を左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端としたことにより、作動流体として水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いても、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動するから、ロータとカバーが接触摺動することに伴う摩擦損失の増大や機械効率の低下などを防止できると共に、ロータとカバーの摩擦による当該摩擦部位の摩耗や摩擦粉の発生による機械の機能停止や部品破損などの発生を防ぐことができるベーン式回転機械を提供できる。
【００５０】
請求項４に記載の発明によれば、ロータの主軸両端を左右カバーを貫通させ、且つ該主軸両端を動力の出力端又は入力端とし、ロータ両側面と左右カバーとで形成するサイドクリアランス部から軸受部を通して前記入口及び出口の何れか圧力の低い方に連通する作動流体流路を設けたことにより、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動すから、ロータとカバーが接触摺動することに伴う摩擦損失の増大や機械効率の低下などを防止できると共に、ロータとカバーの摩擦による当該摩擦部位の摩耗や摩擦粉の発生による機械の機能停止や部品破損などの発生を防ぐことができるベーン式回転機械を提供できる。
【００５１】
請求項５に記載の発明によれば、ロータの主軸両端を前記左右カバーを貫通させ、且つ大気中に突出させるとともに、ロータ両側面と左右カバーとで形成するサイドクリアランス部から軸受部を通して入口及び出口の何れか圧力の低い方に連通する作動流体流路を設けたことにより、作動流体として水又は粘度が水と同程度か又はそれ以下の流体を用いても、ロータはカムケーシング内でスラスト方向にバランスし、ロータが左右両カバーに非接触で回転運動するから、ロータとカバーが接触摺動することに伴う摩擦損失の増大や機械効率の低下などを防止できると共に、ロータとカバーの摩擦による当該摩擦部位の摩耗や摩擦粉の発生による機械の機能停止や部品破損などの発生を防ぐことができるベーン式回転機械を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のベーン式液圧モータ１００の概略断面図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ―Ａ断面図である。
【図２】従来のベーン式液圧モータ１００におけるロータ１１１の左右両側面を示す図であり、同図（ａ）はロータ１１１の左側面図、同図（ｂ）はロータ１１１の右側面図である。
【図３】本発明にかかるベーン式回転機械の実施形態例であるベーン式液圧ポンプ１の概略断面図である。
【図４】本発明にかかるベーン式回転機械の実施形態例であるベーン式液圧ポンプ１−２の概略断面図である。
【図５】本発明にかかるベーン式回転機械の実施形態例であるベーン式液圧ポンプ１−３の概略断面図である。
【図６】左右流路４１，４２の圧力関係図である。
【図７】本発明にかかるベーン式回転機械の実施形態例であるベーン式液圧ポンプ１−４の概略断面図である。
【符号の説明】
１ベーン式液圧モータ
１−２ベーン式液圧モータ
１−３ベーン式液圧モータ
１−４ベーン式液圧モータ
１０カムケーシング
１１左カバー
１２右カバー
１３シール部材
１４ロータ
１５ベーン
１６，１７軸受部
２０主軸（駆動軸）
２１供給口（高圧側ポート）
２２戻り口（低圧側ポート）
２３，２４隙間部
２５ロータ収納室
３０キャップ
３１キャップ
４１左側流路
４２右側流路
４１ａ，４２ａバイパス管路
４５，４６絞り
Ｓ１，Ｓ２サイドクリアランス部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vane-type rotary machine (a vane-type pump or a vane-type motor), and more particularly to a vane-type rotary machine suitable for use at a low pressure when a low-viscosity fluid such as water is used as a working fluid. It is.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional typical vane-type hydraulic motor (balanced type). FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. () Is a sectional view taken along the line AA in FIG.
[0003]
As shown in FIG. 1, the vane-type hydraulic motor 100 accommodates a rotor 111 in a cam casing 110, attaches a vane 112 in contact with an inner surface of the cam casing 110 to a vane slit 111 a provided in the rotor 111, and Both sides are surrounded by a front cover 113 and an end cover 114, and a main shaft (drive shaft) 120 attached to the rotor 111 is rotatably supported by bearings 101 and 102 such as ball bearings provided on the front cover 113 and the end cover 114. Further, a rear cap 115 is attached to the end cover 114, and a shaft seal 116 is attached to the front cover 113. The cam casing 110 is formed with a supply port 130 and a return port 140 at each one position symmetrically with respect to the drive shaft 120. The supply port 130 communicates with two supply ports 131, 131, and the return port 140 communicates with two return ports 141 and 141.
[0004]
The vane-type hydraulic motor 100 is configured such that a working fluid, such as water, flowing from a supply port 130 acts on a side surface of a vane 112 attached to the rotor 111 through two supply ports 131, 131, so that the rotor 111 It operates by generating a torque and rotating the rotor 111. As a result, a rotational force is generated on the drive shaft 120 attached to the rotor 111, and the rotational force is transmitted to a machine connected to an end of the drive shaft 120. Then, water acting on the rotor 111 is discharged from the return port 140 via the two return ports 141 and 141.
[0005]
The equilibrium vane-type hydraulic motor 100 shown in FIG. 1 has two supply ports 131 and 131 and two return ports 141 and 141 symmetrically with respect to the drive shaft 120. The pressure around the rotor 111 due to the water as the working fluid is balanced, and the structure is such that the radial load acting on the drive shaft 120 is reduced.
[0006]
The conventional vane-type hydraulic motor 100 is a machine that projects one end of a drive shaft 120 from the front cover 113 to the outside of the cam casing 110 and operates the end of the projected drive shaft 120, such as a belt conveyor. Is a so-called one-sided output type. However, in a system using the one-side output type vane type hydraulic motor 100, when it is necessary to simultaneously drive two belt conveyors, one vane type hydraulic motor 100 is provided for each belt conveyor. It has to be mounted, and there have been problems such as an increase in system cost and complicated maintenance during operation.
[0007]
Further, in the vane type hydraulic motor 100 shown in FIG. 1, the thrust load acting on both sides in the thrust direction of the rotor 111 from the working fluid is not balanced, and a force is applied to the rotor 111 in the direction of the front cover 113. 111 is pressed against the side surface of the front cover 113. This is a phenomenon caused by the following reasons. That is, in the vane type hydraulic motor 100, one end of the drive shaft 120 protrudes from the front cover 113 to the outside, and the other end is housed inside the end cover 114 and the rear cap 115, and protrudes to the outside. It is not configured.
[0008]
Here, the load in the thrust direction applied to the side surface of the rotor 111 is obtained by the product of the area of the side surface of the rotor 111 receiving pressure from the working fluid and the pressure acting on the side surface of the rotor 111. As shown in FIG. Since the pressure receiving area of the side surface of the rotor 111 is different between the side surface of the rotor 111 on the front cover 113 side and the side surface of the end cover 114 side, the loads applied to the rotor 111 from both side surfaces are not balanced. That is, as shown in FIG. 2A, the side surface on the side of the end cover 114 receives a larger pressure than the side surface on the side of the front cover 113 shown in FIG. A load is applied to the minute rotor 111 from the end cover 114 side to the front cover 113 side, and the load presses the rotor 111 against the side surface of the front cover 113 to rotate the rotor 111, so that the side surface of the rotor 111 slides on the front cover 113. Will move.
[0009]
Conventionally, when oil was used as the working fluid of the vane-type hydraulic motor 100, the oil had a higher lubricity than a low-viscosity fluid such as water. Even if the side surface of the rotor 111 was pressed and rotated and slid, no particular problem occurred during operation. However, when a low-viscosity fluid such as water is used as the working fluid, the following problems occur significantly.
[0010]
{Circle around (1)} Friction loss of the sliding surface between the rotor 111 and the front cover 113 increases, and as a result, the mechanical efficiency and the overall efficiency of the vane type hydraulic motor 100 decrease.
{Circle over (2)} The friction of the sliding surface between the rotor 111 and the front cover 113 causes wear of the sliding portion, which causes an increase in the amount of wear and a clogging of abrasion powder in detail, resulting in the stoppage of machine functions and the replacement of parts. This may cause breakage and reduced durability.
[0011]
Conventionally, pumps such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been known as means for addressing the above problems. That is, the vane pump described in Patent Literature 1 reduces the axial thrust force that presses the rotor against the housing, and prevents a decrease in lubrication between the rotor and the housing. The oil chamber is connected to a suction port having a lower pressure than the leak oil chamber via a bypass passage, so that the pressure in the leak oil chamber is reduced when the pump is operated.
[0012]
The oil pump described in Patent Literature 2 has an O-ring at a spline fitting portion between a drive shaft and a rotor for the purpose of suppressing a pressure drop at a driving shaft spline fitting portion and deterioration of wear resistance of a bearing portion. , The spline fitting portion is divided in the axial direction, and a drain passage communicating with the oil suction port is provided in bearing portions at both ends of the drive shaft.
[0013]
However, since the pumps described in Patent Document 1 and Patent Document 2 each use oil as a working fluid, a pump using a low-viscosity fluid such as water as a working fluid, which is an object of the present invention, is used. Cannot expect the same effect. In other words, when a low-viscosity fluid such as water is used as a working fluid in the machine described in the above patent document, even if the load in the thrust direction in which the rotor is pressed against the cover is reduced, as long as the rotor and the cover come into contact with each other and slide. However, it is difficult to drive at low pressure because of various problems associated with friction.However, these patent documents do not disclose any technique for avoiding contact sliding between the rotor and the cover. This is because it is impossible to avoid reductions in efficiency, deterioration in durability, increase in generated heat, and the like due to sliding friction with the cover.
[0014]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-162093
[Patent Document 2]
Utility Model Registration No. 2528013
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described points, and its object is to facilitate installation and maintenance, and to use a low-viscosity fluid such as water as a working fluid even when the rotor and the cover are used. It is an object of the present invention to provide a vane-type rotating machine that can be operated at a low pressure without generating sliding friction during the rotation.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 accommodates a rotor having vanes mounted in a cam casing having an inlet and an outlet for a working fluid, and attaches a main shaft of the rotor to both side surfaces of the cam casing. In a vane type rotating machine rotatably supported by bearings provided on left and right covers, both ends of a main shaft of the rotor may pass through the left and right covers, and both ends of the main shaft may be output ends or input ends of power. Features.
[0017]
As described above, both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and both ends of the main shaft are used as the output end or the input end of the power, so that the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing, and the left and right covers are rotated. Rotates without contact.
[0018]
In the invention described in claim 2, the rotor to which the vane is attached is housed in a cam casing having an inlet and an outlet for a working fluid, and the main shaft of the rotor is provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In a vane-type rotary machine rotatably supported by a bearing, both ends of a main shaft of the rotor are made to penetrate the left and right covers and protrude into the atmosphere.
[0019]
As described above, since both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers and project to the atmosphere, the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing, and the rotor rotates without contact with the left and right covers. I do.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, the rotor to which the vane is attached is housed in a cam casing having an inlet and an outlet for the working fluid, and the main shaft of the rotor is provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In a vane type rotary machine rotatably supported by a bearing portion and using water or a fluid whose viscosity is equal to or less than water as a working fluid, both ends of a main shaft of the rotor are passed through the left and right covers, and It is characterized in that both ends of the main shaft are output ends or input ends of power.
[0021]
As described above, both ends of the main shaft of the rotor are made to pass through the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power, so that the working fluid is water or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water. Is used, the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing, and the rotor rotates without contacting the left and right covers.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, the rotor to which the vane is attached is housed in a cam casing having an inlet and an outlet for a working fluid, and the main shafts of the rotor are provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In a vane-type rotating machine rotatably supported by a bearing, both ends of a main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power. And a working fluid flow passage communicating from the side clearance portion formed by the above and through the bearing portion to one of the inlet and the outlet having a lower pressure.
[0023]
As described above, both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power, and the inlet and the outlet are passed through bearings from side clearances formed by both side surfaces of the rotor and the left and right covers. Is provided, the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing, and the rotor rotates without contacting the left and right covers.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, the rotor to which the vane is attached is housed in a cam casing having an inlet and an outlet for a working fluid, and the main shafts of the rotor are provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In a vane type rotating machine rotatably supported by a bearing portion and using water or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water as a working fluid, both ends of a main shaft of the rotor are passed through the left and right covers, and the atmosphere is A working fluid flow path that protrudes inward and communicates with a lower one of the inlet and the outlet through the bearing from a side clearance formed by the rotor side surfaces and the left and right covers. And
[0025]
As described above, both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and are made to protrude into the atmosphere, and a pressure is applied to one of the inlet and the outlet through a bearing from a side clearance portion formed by both rotor side surfaces and the left and right covers. By providing the working fluid flow path communicating with the lower side, even if water or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water is used as the working fluid, the rotor balances in the thrust direction in the cam casing, and the rotor Rotates without contact with both left and right covers.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a configuration example using the vane type rotary machine according to the first embodiment of the present invention as a vane type hydraulic motor. As shown in FIG. 1, the vane-type hydraulic motor 1 includes a cylindrical cam casing 10 in which a rotor 14 is housed, and a vane slit 14 a provided along the outer periphery of the rotor 14 and an inner surface of the cam casing 10. The rotor 14 is surrounded by a left cover 11 and a right cover 12 on both sides, and a main shaft (drive shaft) 20 attached to the rotor 14 by bearings 16 and 17 provided on the left and right covers 11 and 12. The left and right covers 11 and 12 are rotatably supported, and a seal member 13 is attached to a gap between the drive shaft 20 and the left and right covers 11 and 12. Thus, a portion surrounded by the cam casing 10 and the left and right covers 11 and 12 is configured as a rotor storage chamber 25. The cam casing 10 has a supply port (inlet) 21 for supplying a working fluid into the rotor storage chamber 25 and a return port (outlet) 22 for discharging the working fluid from the rotor storage chamber 25.
[0027]
The working fluid used in the vane-type hydraulic motor 1 has a low viscosity compared to oil or the like, and has low lubricity, and uses water as a low-viscosity fluid or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water. . In order to operate the vane-type hydraulic motor 1, water is introduced from a supply port (high-pressure side port) 21 to guide the water into the rotor storage chamber 25 and act on the vanes 15. As a result, the rotor 14 rotates, and the drive shaft 20 attached to the rotor 14 rotates, so that power is transmitted to an operating machine such as a belt conveyor (not shown) connected to an end of the drive shaft 20. On the other hand, the water that has acted on the vanes 15 is discharged from the return port (low-pressure side port) 22 to the outside of the rotor storage chamber 25. While the water is being introduced from the supply port 21, the inside of the rotor storage chamber 25 is filled with water, and the inside of the side clearance portions S1, S2 between the rotor 14 and the left and right covers 11, 12 and between the main shaft 20 and the left and right covers. The gaps 23 and 24 with the gaps 11 and 12 are also filled with water.
[0028]
The vane-type hydraulic motor 1 has a configuration in which both ends of the drive shaft 20 project from the left and right covers 11 and 12 to the outside of the cam casing 10, that is, the outside of the rotor storage chamber 25. The areas receiving pressure from the water on the left and right sides of the right and left sides 14 are equal to each other. As a result, the load in the thrust direction applied to the rotor 14 is balanced, and the rotor 14 maintains the neutral position without contacting any of the left and right covers 11 and 12 while the rotor 14 is rotating. It becomes possible. Therefore, it is possible to prevent an increase in pressure loss and a decrease in mechanical efficiency due to the sliding contact between the rotor 14 and the left and right covers 11 and 12 during operation. It is possible to prevent the machine from functioning or parts from being damaged due to the generation of frictional powder and frictional powder.
[0029]
The vane-type hydraulic motor 1 is configured to take out power from both ends of the drive shaft 20 by connecting a machine to operate such as a belt conveyor (not shown) to both ends of the drive shaft 20. This makes it possible to simultaneously operate two machines to be operated by one vane-type hydraulic motor 1, thereby simplifying the configuration of the entire system using the vane-type hydraulic motor 1. The cost and labor required for maintenance can be reduced. Further, since the operating machine is connected to both ends of the drive shaft 20, the force applied to the drive shaft 20 is equalized in the thrust direction, and the rotor 14 can be operated in a balanced manner without contacting the left and right covers 11, 12. It becomes possible.
[0030]
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a configuration example of a vane-type hydraulic motor which is a modification of the first embodiment. In this figure, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3 are portions common to the vane type hydraulic motor 1, and detailed description thereof will be omitted. This vane-type hydraulic motor 1-2 differs from the vane-type hydraulic motor 1 in that a machine to be operated (not shown) is connected to only one end of the drive shaft 20. That is, in FIG. 4, the end protruding from the left cover 11 of the drive shaft 20 is covered with the cap 30, and only the end protruding from the right cover 12 is connected to a machine (not shown) to operate, thereby forming a power end. is there. Even with such a configuration, the area of the side surface of the rotor 14 that receives pressure from water is equal to each other on both left and right sides, so that the rotor 14 can rotate without contacting the left and right covers 11 and 12. Become.
[0031]
Next, FIG. 5 is a schematic sectional view showing a configuration example of a vane type hydraulic motor according to a second embodiment of the present invention. In this figure, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3 are the portions common to the vane type hydraulic motor 1, and the detailed description thereof will be omitted. This vane-type hydraulic motor 1-3 is different from the vane-type hydraulic motor 1 in that cams pass through bearings 16 and 17 from side clearances S1 and S2 between the rotor 14 and the left and right covers 11 and 12. The point is that left and right flow paths 41 and 42 communicating with a return port (low pressure port) 22 provided in the casing 10 are provided. That is, the bypass pipes 41 a and 42 a are provided inside the left and right covers 11 and 12 and the cam casing 10 so as to connect between the bearings 16 and 17 and the return port 22.
[0032]
In order to operate the vane type hydraulic motor 1-3, water is introduced into the rotor storage chamber 25 from the supply port (high pressure side port) 21 and acts on the vane 15 to rotate the rotor 14. Power is taken out by rotating the drive shaft 20. At this time, the water introduced from the supply port 21 is filled in the rotor storage chamber 25, and this water is discharged to the outside from the return port (low pressure side port) 22 and is introduced into the side clearances S1 and S2. , From which they are led to the bypass conduits 41a, 42a through the bearings 16, 17, respectively. The water that has flowed into the bypass pipes 41a and 42a is guided to the return port 22 and discharged therefrom.
[0033]
Since the side clearances S1 and S2 and the bearings 16 and 17 and the return port 22 communicate with each other through the bypass conduits 41a and 42a, the pressure inside the rotor storage chamber 25 increases the pressure at the return port 22, that is, the atmospheric pressure. Therefore, the pressure inside the clearances 23 and 24 between the rotor housing 25 and the drive shaft 20 and the left and right covers 11 and 12 is reduced as compared with the case where the bypass pipes 41 a and 42 a are not provided. be able to. Thereby, the seal internal pressure of the seal members 13, 13 can be suppressed low, and the life of the drive shaft 20 and the seal members 13, 13 can be prolonged.
[0034]
Further, the diameters of the flow passages, the lengths of the flow passages, the number of bends in the flow passages 41 and 42, and the cross-sectional areas of water passing through the bearing portions 16 and 17 are made substantially equal to each other. It is desirable to make the pressure loss up to the same in the left and right flow paths 41 and 42. By equalizing the pressure loss of the left and right flow paths 41 and 42 in this manner, the forces acting on both side surfaces of the rotor 14 become substantially the same, and the rotor 14 maintains a state of non-contact with the left and right covers 11 and 12. It is possible to rotate while rotating.
[0035]
Here, as means for equalizing the pressure losses of the left and right flow paths 41 and 42, as described above, the flow path diameter, the flow path length, the number of bends, and the passage cross-sectional areas of water in the bearing portions 16 and 17 are made equal. In addition to the means, there are, for example, means for adjusting the angle of the bent portion, and installing and operating a pressure adjusting element using a throttle. Hereinafter, an example of the means for equalizing the pressure loss will be specifically described.
[0036]
FIG. 6 communicates from the side clearances S1 and S2 of the vane type hydraulic motor 1-3 shown in FIG. 5 to the return port (low pressure side port) 22 through the bearings 16 and 17 and the bypass pipes 41a and 42a. The pressure of each part of the left and right flow paths 41 and 42 is shown. In FIG. 6, the left channel 41 is denoted by Ll, and the right channel 42 is denoted by Lr. The pressures of the side clearances S1 and S2 are set to Pl and Pr. Here, the throttles 45 and 46 are installed immediately before the return ports (low-pressure side ports) 22 of the left and right flow paths 41 and 42.
[0037]
The pressures Pl and Pr in the side clearances S1 and S2 of the working fluid pass through the gaps between the drive shaft 20 and the bearings 16 and 17, respectively, to produce pressure losses ΔPlb and ΔPrb, and become Plb and Prb, and then bypassed. Passing through the pipelines 41a and 42a causes pressure losses ΔPlr and ΔPrr, which become Plr and Prr. Further, the pressure loss ΔPlo, ΔPro is generated by passing through the throttles 45, 46, and the pressure loss becomes Plo, Pro. At the point C, the flows from the two flow paths 41, 42 merge and the pressure at the return port (low pressure side port) 22 is increased. , That is, atmospheric pressure.
[0038]
Here, in order to make the pressure Pl of the side clearance portion S1 and the pressure Pr of the side clearance portion S2 uniform, the pressure loss in each section from each of the side clearance portions S1 and S2 to the return port (low pressure side port) 22 is determined. What is necessary is just to make the sum equal to each other in the left and right flow paths 41 and 42. That is,
(ΔPrb + ΔPrr + ΔPro) = (ΔPlb + ΔPlr + ΔPlo)
What is necessary is just to make it.
[0039]
The specific operation of the pressure loss in each of the flow paths and the bent portions and the result of the pressure loss obtained by the operation may be as follows. That is,
{Circle around (1)} When the diameter of the flow path is reduced, the pressure loss in the flow path increases.
{Circle around (2)} When the distance of the flow path is increased, the pressure loss of the flow path increases.
{Circle around (3)} When the number of bent portions of the flow path is increased, the pressure loss of the flow path increases.
{Circle around (4)} When the cross-sectional area of the groove of the bearing portion or the radial gap between the bearing portion and the drive shaft is reduced, the pressure loss in the bearing portion increases.
{Circle around (5)} When the flow path cross-sectional area of the throttle is reduced, the pressure loss at the throttle increases.
By these means, the operation of the pressure loss of each part can be performed. In addition, by performing the reverse operation of the above-mentioned means, the tendency of the pressure loss can be obtained.
[0040]
Specific examples of designing the flow paths 41 and 42 by manipulating the pressure loss of the flow paths using the above-described units will be described below.
[Specific example 1]
If it is necessary to reduce the diameter of the left flow path 41 and increase the diameter of the right flow path 42 due to design restrictions, if the pressure loss operation is not performed, the left side flow of the rotor 14 may be reduced. The thrust load becomes larger than the load from the right side surface, and the rotor 14 is pressed against the right cover 12. Therefore, one or both of the pressure loss of the left and right flow paths 41 and 42 and the pressures Pl and Pr of the side clearance portions S1 and S2 by measurement are obtained in advance by numerical analysis.
{Circle around (1)} The flow path cross-sectional area of the bearing groove of the left bearing part 16 is made larger than the flow path cross-sectional area of the bearing groove of the right bearing part 17.
{Circle around (2)} The throttle 46 is provided only in the right channel 42. Alternatively, the flow path cross-sectional area of the throttle 46 installed in the right flow path 42 is made smaller than that of the throttle 45 installed in the left flow path 41.
(3) The distance of the right channel 42 is made longer than the distance of the left channel 41.
If the sum of the pressure losses in the sections from the side clearances S1 and S2 to the return port (low pressure side port) 22 is made equal to each other in the left and right flow paths 41 and 42 by appropriately performing operations such as the side clearance, The pressures of the portions S1 and S2 become equal, and the rotor 14 can rotate while maintaining the neutral position without contacting the left and right covers 11 and 12.
[0041]
[Specific example 2]
If it is necessary to shorten the distance of the left flow path 41 and lengthen the distance of the right flow path 42 due to design restrictions, the thrust load on the rotor 14 from the right side surface applied to the rotor 14 will be reduced if the pressure loss operation is not performed. The load becomes larger than the thrust load from the side surface, and the rotor 14 is pressed against the left cover 12. Therefore, one or both of the pressure loss of the left and right flow paths 41 and 42 and the pressures Pl and Pr of the side clearances S1 and S2 by measurement are obtained in advance by numerical analysis.
{Circle around (1)} The flow channel cross-sectional area of the bearing groove of the right bearing 17 is made larger than the flow channel cross-sectional area of the left bearing 16.
{Circle around (2)} The throttle 45 is provided only in the left channel 41. Alternatively, the flow path cross-sectional area of the throttle 45 installed in the left flow path 41 is made smaller than that of the throttle 46 installed in the right flow path 42.
(3) The diameter of the right channel 42 is made smaller than the diameter of the left channel 41.
If the sum of the pressure losses in the sections from the side clearances S1 and S2 to the return port (low pressure side port) 22 is made equal to each other in the left and right flow paths 41 and 42 by appropriately performing operations such as the side clearance, The pressures of the portions S1 and S2 become equal, and the rotor 14 can rotate while maintaining the neutral position without contacting the left and right covers 11 and 12.
[0042]
Next, FIG. 7 is a view showing a vane type hydraulic motor 1-4 which is a modification of the second embodiment. In this figure, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5 are portions common to the vane type hydraulic motor 1-3, and detailed description thereof will be omitted. The vane-type hydraulic motor 1-4 differs from the vane-type hydraulic motor 1-3 in that a machine (not shown) to be operated is connected to only one end of the drive shaft 20. That is, in FIG. 7, the end protruding from the left cover 11 of the drive shaft 20 is covered with the cap 31, and only the end protruding from the right cover 12 is connected to a machine (not shown) to operate, thereby forming a power end. is there. Even with such a configuration, the area of the side surface of the rotor 14 that receives pressure from water is equal to each other on both left and right sides, so that the rotor 14 can rotate without contacting the left and right covers 11 and 12. Become.
[0043]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made within the scope of the claims and the technical idea described in the specification and the drawings. It is possible. It should be noted that any shape, structure, or material that is not directly described in the specification and drawings is within the scope of the technical idea of the present invention as long as the effects and effects of the present invention are exhibited.
[0044]
For example, in the above-described embodiment, the case where the vane-type rotary machine is configured as a vane-type hydraulic motor has been described. However, the present invention is not limited to the vane-type hydraulic motor, and is applicable to vane-type rotary machines in general. It is possible that the main shaft is used as an output end or an input end of power. When the vane type hydraulic machine of the above embodiment is configured as a vane type hydraulic pump, in each embodiment, the return port 22 may be configured as a high pressure side port and the supply port 21 may be configured as a low pressure side port. Good.
[0045]
Further, in the second embodiment, the means for equalizing the sum of the pressure losses of the left and right flow paths 41 and 42 is not limited to the above-described means. Any means is included in the technical scope of the present invention.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in each claim, the following excellent effects can be obtained.
[0047]
According to the first aspect of the invention, both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power, so that the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing. Since the rotor rotates in a non-contact manner with the left and right covers, it is possible to prevent an increase in friction loss and a decrease in mechanical efficiency due to the sliding contact between the rotor and the cover, and to prevent a frictional portion due to friction between the rotor and the cover. It is possible to provide a vane-type rotary machine capable of preventing a machine from stopping due to abrasion of friction or generation of frictional powder or occurrence of breakage of parts.
[0048]
According to the second aspect of the present invention, both ends of the main shaft of the rotor penetrate through the left and right covers and project into the atmosphere, so that the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing, and the rotor is covered with the left and right covers. Rotation of the rotor and the cover in a non-contact manner can prevent an increase in frictional loss and a decrease in mechanical efficiency due to the sliding contact between the rotor and the cover. It is possible to provide a vane-type rotary machine that can prevent the machine from stopping due to the occurrence or the occurrence of breakage of parts.
[0049]
According to the third aspect of the present invention, both ends of the main shaft of the rotor penetrate through the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power, so that the working fluid has the same degree of water or viscosity as water. Even if fluid less than or equal to that is used, the rotor balances in the thrust direction in the cam casing, and the rotor rotates without contact with both the left and right covers, so that the friction loss caused by the sliding contact between the rotor and the cover. A vane type rotary machine that can prevent the increase in the mechanical efficiency and the decrease in the mechanical efficiency, and also prevent the machine from stopping due to the wear of the frictional part due to the friction between the rotor and the cover and the generation of the friction powder and the breakage of parts. Can be provided.
[0050]
According to the invention as set forth in claim 4, both ends of the main shaft of the rotor penetrate the right and left covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of the power, and the side clearance portions formed by both side surfaces of the rotor and the left and right covers are provided. By providing a working fluid flow path that communicates with the lower pressure of either the inlet or the outlet through the bearing portion, the rotor is balanced in the thrust direction in the cam casing, and the rotor rotates without contacting the left and right covers. As a result, it is possible to prevent an increase in friction loss and a decrease in mechanical efficiency due to the sliding contact between the rotor and the cover, and to stop the function of the machine due to abrasion of the frictional portion due to friction between the rotor and the cover and generation of friction powder. And a vane-type rotating machine capable of preventing occurrence of breakage of components and parts.
[0051]
According to the invention as set forth in claim 5, both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers and are projected into the atmosphere, and a side clearance portion formed by both side surfaces of the rotor and the left and right covers passes through the bearing and the inlet. By providing a working fluid flow path that communicates with the lower pressure of the outlet, even if water or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water is used as the working fluid, the rotor can thrust in the cam casing. Direction, the rotor rotates in a non-contact manner with the left and right covers, so that it is possible to prevent an increase in friction loss and a decrease in mechanical efficiency due to the sliding contact between the rotor and the cover, and to reduce friction between the rotor and the cover. Thus, it is possible to provide a vane-type rotary machine capable of preventing a machine from stopping due to abrasion of the frictional portion and generation of frictional powder, and occurrence of breakage of parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a conventional vane-type hydraulic motor 100, FIG. 1 (a) is a sectional view taken along line BB of FIG. 1 (b), and FIG. 1 (b) is FIG. FIG.
FIGS. 2A and 2B are left and right side views of a rotor 111 in the conventional vane type hydraulic motor 100. FIG. 2A is a left side view of the rotor 111, and FIG. 2B is a right side view of the rotor 111. It is.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a vane type hydraulic pump 1 which is an embodiment of the vane type rotary machine according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a vane type hydraulic pump 1-2 which is an embodiment of the vane type rotary machine according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a vane type hydraulic pump 1-3 which is an embodiment of the vane type rotary machine according to the present invention.
FIG. 6 is a pressure relation diagram of left and right flow paths 41 and 42.
FIG. 7 is a schematic sectional view of a vane type hydraulic pump 1-4 which is an embodiment of the vane type rotary machine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Vane type hydraulic motor
1-2 Vane type hydraulic motor
1-3 Vane type hydraulic motor
1-4 Vane type hydraulic motor
10 Cam casing
11 Left cover
12 Right cover
13 Seal member
14 Rotor
15 Vane
16, 17 Bearing part
20 Main shaft (drive shaft)
21 Supply port (high pressure side port)
22 Return port (low pressure side port)
23, 24 gap
25 Rotor storage room
30 caps
31 cap
41 Left channel
42 Right channel
41a, 42a bypass line
45, 46 aperture
S1, S2 side clearance

Claims

The rotor to which the vane was attached was housed in a cam casing having an inlet and an outlet for working fluid, and the main shaft of the rotor was rotatably supported by bearings provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In vane type rotating machines,
A vane type rotary machine characterized in that both ends of a main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power.

The rotor to which the vane was attached was housed in a cam casing having an inlet and an outlet for working fluid, and the main shaft of the rotor was rotatably supported by bearings provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In vane type rotating machines,
A vane type rotary machine wherein both ends of a main shaft of the rotor penetrate the left and right covers and protrude into the atmosphere.

The rotor to which the vane is attached is housed in a cam casing having an inlet and an outlet for a working fluid, and the main shaft of the rotor is rotatably supported by bearings provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In a vane type rotating machine using water or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water as a working fluid,
A vane type rotary machine characterized in that both ends of a main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power.

The rotor to which the vane was attached was housed in a cam casing having an inlet and an outlet for working fluid, and the main shaft of the rotor was rotatably supported by bearings provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In vane type rotating machines,
Both ends of the main shaft of the rotor are passed through the left and right covers, and both ends of the main shaft are output ends or input ends of power, and the inlet and the inlet are passed through a side clearance portion formed by the both side surfaces of the rotor and the left and right covers through the bearing. A vane-type rotary machine provided with a working fluid flow path communicating with one of the outlets having a lower pressure.

The rotor to which the vane is attached is housed in a cam casing having an inlet and an outlet for a working fluid, and the main shaft of the rotor is rotatably supported by bearings provided on left and right covers attached to both side surfaces of the cam casing. In a vane type rotating machine using water or a fluid having a viscosity equal to or less than that of water as a working fluid,
Both ends of the main shaft of the rotor penetrate the left and right covers, and are made to project into the atmosphere, and a pressure is applied to either the inlet or the outlet through the bearing portion from a side clearance portion formed by the both side surfaces of the rotor and the left and right covers. A vane-type rotary machine provided with a working fluid flow path communicating with a lower side.