JPH0559341B2 - - Google Patents
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- JPH0559341B2 JPH0559341B2 JP2064111A JP6411190A JPH0559341B2 JP H0559341 B2 JPH0559341 B2 JP H0559341B2 JP 2064111 A JP2064111 A JP 2064111A JP 6411190 A JP6411190 A JP 6411190A JP H0559341 B2 JPH0559341 B2 JP H0559341B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、膨張エンジン等に用いられる吸気装
置等に適用される弁体の開閉装置の改良に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an improvement in a valve body opening/closing device applied to an intake device or the like used in an expansion engine or the like.
(従来の技術)
従来、ガス液化装置として、その一部に、断熱
膨張現象を利用してガスを冷却するとともにその
ときの膨張エネルギーの一部を回収する膨張エン
ジンを設けるようにしたものがある。そして、上
記のような目的に供される膨張エンジンにあつ
て、カムを使用せずに吸気弁を開閉させる吸気装
置を備えたものが知られている。(Prior Art) Conventionally, some gas liquefaction devices are equipped with an expansion engine that cools the gas by utilizing the adiabatic expansion phenomenon and recovers a portion of the expansion energy at that time. . Among the expansion engines used for the above-mentioned purposes, there are known ones that are equipped with an intake device that opens and closes intake valves without using a cam.
上記のようにカムを使用せずに吸気弁を開閉さ
せる膨張エンジンの吸気装置は、一般に、第4図
に示すように構成されている。すなわち、内部に
ピストン1を摺動自在に収容したシリンダ2の頭
部壁を弁座とし、この弁座3の外面にシリンダ2
と同軸的に円筒状の弁ケース4を取着し、上記弁
座3の中央部に上記弁ケース4内と上記シリンダ
2内とを連通させる弁口5を設けている。そし
て、上記弁ケース4の上記弁口5と対向する壁6
にガス導入口7を設け、このガス導入口7を図示
しない高圧ガス源に接続している。弁ケース4内
には弁口5を選択的に閉塞する有底円筒状の弁体
8がその開口端を弁座3側へ向けて収容されてい
る。弁体8はその外周縁部に放射状に設けられた
突起部9の外面が弁ケース4の内面に摺動自在に
支持されるとともに上記突起部9と前記壁6との
間に介挿された第1のコイルバネ1によつて常
時、前記弁口5を閉塞するように前記弁座3の外
面に圧接されている。 The intake system for an expansion engine that opens and closes an intake valve without using a cam as described above is generally constructed as shown in FIG. That is, the head wall of the cylinder 2 which slidably accommodates the piston 1 is used as a valve seat, and the cylinder 2 is mounted on the outer surface of the valve seat 3.
A cylindrical valve case 4 is attached coaxially with the valve seat 3, and a valve port 5 is provided in the center of the valve seat 3 for communicating the inside of the valve case 4 and the inside of the cylinder 2. A wall 6 facing the valve port 5 of the valve case 4
A gas inlet 7 is provided in the gas inlet 7, and this gas inlet 7 is connected to a high pressure gas source (not shown). A cylindrical valve body 8 with a bottom for selectively closing the valve port 5 is housed in the valve case 4 with its open end facing the valve seat 3 side. The outer surface of the valve body 8 has protrusions 9 provided radially on its outer periphery and is slidably supported on the inner surface of the valve case 4, and is inserted between the protrusions 9 and the wall 6. A first coil spring 1 is always pressed against the outer surface of the valve seat 3 so as to close the valve port 5.
さらに、上記弁体8内には、この弁体8の内面
に摺動自在に支持される形に円筒状に形成された
中子11が収容されている。上記中子11と上記
弁体8のいわゆる底壁12との間には第2のコイ
ルバネ13が介挿されており、この第2のコイル
バネ13の復元力によつて上記中子11は上記弁
体8の開口部にこの開口部を内側から閉塞する関
係に圧接されている。さらに上記中子11には、
上記弁体8の開口および前記弁口5を貫通してシ
リンダ2の内部まで達する長さの棒体16aおよ
び弁体8の底壁12の近傍まで達する長さの棒体
16bが取付けられている。なお、図中17はガ
ス通流用の切欠部を示している。また、排気装置
は省略されている。 Furthermore, a core 11 formed in a cylindrical shape and slidably supported on the inner surface of the valve body 8 is accommodated in the valve body 8 . A second coil spring 13 is inserted between the core 11 and the so-called bottom wall 12 of the valve body 8, and the restoring force of the second coil spring 13 causes the core 11 to move toward the valve body 8. It is pressed into contact with the opening of the body 8 in such a manner that the opening is closed from the inside. Furthermore, in the core 11,
A rod 16a long enough to penetrate the opening of the valve body 8 and the valve port 5 to reach the inside of the cylinder 2, and a rod 16b long enough to reach near the bottom wall 12 of the valve body 8 are attached. . Note that 17 in the figure indicates a notch for gas flow. Further, an exhaust device is omitted.
このような構成の膨張エンジンの吸気装置は以
下のように作動する。 The intake system of an expansion engine having such a configuration operates as follows.
まず、シリンダ2内のピストン1が下死点から
上死点近傍に向つて移動している状態では、弁ケ
ース4内は導入口7から流入した高圧ガスによつ
て高圧に保たれており、また、シリンダ2内はガ
スが膨張した後の低圧状態に保たれているので、
上記弁体8が弁ケース4内と上記シリンダ2内と
の圧力差と第1のコイルバネ10の復元力とによ
つて、弁座3に圧接され、これによつて弁口5が
閉じた状態となつている。しかして、ピストン1
が上死点近傍まで移動すると、上記ピストン1が
中子11に取付けられた棒体16aに接触する。
そして、接触しながら上死点直前まで移動する
間、上記中子11は第2のコイルバネ13を圧縮
しながら弁体8内を摺動する。ピストン1が上死
点直前に達すると、中子11の棒体16bが弁体
8の底壁12の内面に接触し、上記弁体8を図中
右方へわずかに移動させる。その結果、上記弁体
8と弁座3との間に微小間〓が生じ、弁ケース4
内の高圧ガスが切欠部17および弁口5を通つて
シリンダ2内へ流入し、上記弁ケース4内とシリ
ンダ2内の圧力差が小さくなる。このため、弁体
8が第2のコイルバネ13の復元力によつて弁ケ
ース内を図中右方へ向けて摺動し、ピストン1が
上死点に達した直後に、弁体8と弁座3との間隔
が大きくなり、大量の高圧ガスがシリンダ内へ流
入する。その結果、シリンダ2内の圧力が上昇
し、上記ピストンには下死点に向う移動力が付与
される。第2のコイルバネ13の復元力は第1の
コイルバネ10を圧縮するエネルギに消費される
ので、上記弁体8は第1のコイルバネ10を圧縮
する方向にある一定距離移動した後、停止し、次
に逆方向に移動して再び弁座3に圧接して前記弁
口5を閉じる。なお、この時点では、ピストン1
は上死点から下死点に向つて移動している。しか
して、ピストン1が下死点に向つて移動している
間は、シリンダ2内の圧力が低下し、弁体8は、
弁座3に圧接された状態を保ち、弁口5も閉じた
状態に保たれる。このようなサイクルによつてシ
リンダ2内に流入したガスは断熱膨張し、冷却さ
れる。そして冷却されたガスは、ピストン1が下
死点を通過し上死点に移動する過程で図示しない
排気装置にてシリンダ2外へ排出される。 First, while the piston 1 in the cylinder 2 is moving from the bottom dead center to the vicinity of the top dead center, the inside of the valve case 4 is maintained at a high pressure by the high pressure gas flowing in from the inlet 7. Also, since the inside of cylinder 2 is kept at a low pressure after the gas expands,
The valve body 8 is pressed against the valve seat 3 by the pressure difference between the inside of the valve case 4 and the inside of the cylinder 2 and the restoring force of the first coil spring 10, thereby closing the valve port 5. It is becoming. However, piston 1
When the piston 1 moves to the vicinity of the top dead center, the piston 1 contacts the rod 16a attached to the core 11.
The core 11 slides within the valve body 8 while compressing the second coil spring 13 while moving to just before the top dead center while making contact. When the piston 1 reaches just before the top dead center, the rod 16b of the core 11 comes into contact with the inner surface of the bottom wall 12 of the valve body 8, causing the valve body 8 to move slightly to the right in the figure. As a result, a minute gap is created between the valve body 8 and the valve seat 3, and the valve case 4
The high-pressure gas inside flows into the cylinder 2 through the notch 17 and the valve port 5, and the pressure difference between the valve case 4 and the cylinder 2 becomes small. Therefore, the valve body 8 slides inside the valve case toward the right in the figure due to the restoring force of the second coil spring 13, and immediately after the piston 1 reaches the top dead center, the valve body 8 and the valve The distance from the seat 3 increases, and a large amount of high pressure gas flows into the cylinder. As a result, the pressure within the cylinder 2 increases, and a force is applied to the piston to move it toward the bottom dead center. Since the restoring force of the second coil spring 13 is consumed by the energy to compress the first coil spring 10, the valve body 8 stops after moving a certain distance in the direction of compressing the first coil spring 10, and then It moves in the opposite direction and presses against the valve seat 3 again to close the valve port 5. Note that at this point, piston 1
is moving from top dead center to bottom dead center. Therefore, while the piston 1 is moving toward the bottom dead center, the pressure inside the cylinder 2 decreases, and the valve body 8
The valve seat 3 is kept in pressure contact, and the valve port 5 is also kept closed. Through such a cycle, the gas flowing into the cylinder 2 is adiabatically expanded and cooled. The cooled gas is then discharged to the outside of the cylinder 2 by an exhaust device (not shown) while the piston 1 passes through the bottom dead center and moves to the top dead center.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記のように構成された膨張エ
ンジンの吸気装置にあつては次のような問題があ
つた。(Problems to be Solved by the Invention) However, the intake device for an expansion engine configured as described above has the following problems.
すなわちこのような吸気装置においては、長時
間運転すると、弁体8の内側および外側の摺動面
において、摺動部材の摩耗や焼付きが起り、弁体
8が正常に開閉できなくなることがあつた。とり
わけ、ヘリウムガスの液化システムのように、吸
気装置を極低温下で使用する場合、潤滑油自体が
固化するために摺動部の油潤滑が使用できず、安
定した摺動を得ることが極めて困難であつた。 In other words, in such an intake system, when operated for a long time, the sliding members may wear out or seize on the inner and outer sliding surfaces of the valve body 8, and the valve body 8 may not be able to open and close normally. Ta. In particular, when the intake device is used at extremely low temperatures, such as in a helium gas liquefaction system, the lubricating oil itself solidifies, making it impossible to lubricate the sliding parts with oil, making it extremely difficult to obtain stable sliding motion. It was difficult.
また、弁体8がスムーズに摺動するために、摺
動面を極めて精度よく加工する必要があつた。さ
らに、小形吸気装置においては、圧縮コイルスプ
リングとりわけコイルスプリング13の所要たわ
みが有効径に比べて大きいために座屈を起し、コ
イルスプリング13が圧縮に際して中子11又は
弁体8と接触し、その擦過傷により疲労破断する
ことがあつた。 Furthermore, in order for the valve body 8 to slide smoothly, it was necessary to machine the sliding surface with extremely high precision. Furthermore, in a small intake device, the required deflection of the compression coil spring, especially the coil spring 13, is larger than the effective diameter, so buckling occurs, and the coil spring 13 comes into contact with the core 11 or the valve body 8 when compressed. The scratches caused fatigue fractures.
本発明は上述した従来装置の不具合を解決する
ためになされたもので、小形で摺動部分のないし
たがつて長寿命で信頼度が高く、かつ製造の容易
な膨張エンジン等に用いられる吸気装置等に適用
される弁体の開閉装置を提供することを目的とす
る。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional devices, and is an air intake device used in expansion engines, etc., which is small, has no sliding parts, has a long life, is highly reliable, and is easy to manufacture. The purpose of the present invention is to provide a valve body opening/closing device applicable to, etc.
(課題を解決するための手段)
本発明の弁体の開閉装置にあつては、シリンダ
の頭部近傍においてシリンダ内とガス供給系とを
連通可能とするために形成された弁口を開閉する
ための弁体と、この弁体を開閉するために前記シ
リンダ内を移動するピストンが予め定められた距
離以内に接近した時に前記ピストンの移動力を前
記弁体の開放力として伝えるために移動自在に支
持された中子を有する弁体開閉機構と、前記中子
を所定方向に往復移動自在に支持する中子支持機
構とから成る弁体の開閉装置において、
前記中子支持機構は、
前記弁体あるいは前記ピストンに対して中継可
動体を所定方向に移動可能に支持する第1の弾性
支持部材と、前記中継可動体に対して前記中子を
所定方向に移動可能に支持する第2の弾性支持部
材と、から成り、
前記第1および第2の弾性支持部材は、前記中
子に前記弁体の開閉力が作用した時に、前記第1
および第2の弾性支持部材で発生される前記中子
の所定の移動方向とは異なる方向のそれぞれの変
形が、互いにほぼ反対方向でかつほぼ等しい大き
さとなり、互いに打消し合うように構成され、前
記中子に前記弁体の開閉力が作用した時に前記中
子がほぼ所定方向のみに変位するように構成した
ことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) The valve body opening/closing device of the present invention opens and closes a valve port formed near the head of the cylinder to enable communication between the inside of the cylinder and the gas supply system. a valve body for opening and closing the valve body, and a piston that moves within the cylinder to open and close the valve body, and is movable in order to transmit the moving force of the piston as an opening force of the valve body when the piston moves within a predetermined distance. A valve body opening/closing device comprising a valve body opening/closing mechanism having a core supported by the valve body, and a core support mechanism supporting the core so as to be reciprocally movable in a predetermined direction, wherein the core support mechanism includes: a first elastic support member that supports the movable relay body so as to be movable in a predetermined direction with respect to the body or the piston; and a second elastic support member that supports the core so as to be movable in a predetermined direction with respect to the movable relay body. a support member, the first and second elastic support members are configured to support the first elastic support member when the opening/closing force of the valve body acts on the core.
and the respective deformations generated in the second elastic support member in directions different from the predetermined movement direction of the core are substantially opposite to each other and have substantially the same magnitude, and are configured to cancel each other out, The present invention is characterized in that the core is configured to be displaced only in approximately a predetermined direction when the opening/closing force of the valve body acts on the core.
(作用)
上記のように構成された弁体の開閉装置によれ
ば、摺動部分の無い構成であつて、しかも弁体を
開閉させるための中子が、所定方向以外には変形
の無い変位を生ずるように第1、第2の弾性支持
部材によつて支持されているため弁の開閉動作が
信頼性の高いものとなる。(Function) According to the valve body opening/closing device configured as described above, there is no sliding part, and the core for opening and closing the valve body can be displaced without being deformed in any direction other than a predetermined direction. Since the valve is supported by the first and second elastic support members so as to produce the following effects, the opening and closing operations of the valve are highly reliable.
(実施例)
本発明の弁体開閉装置を膨張エンジンの吸気装
置に適用した実施例を第1図、第2図を用いて説
明する。第1図は本発明に係る膨張エンジンの吸
気装置に使用する組合せバネの機能の原理図であ
る。22は、棒状の可動体(第2図に示す膨張エ
ンジンでは、中子11に相当する)であり、この
可動体22を図中Z軸方向に移動させる手段とし
て、棒状の中継可動体20と第1および第2の弾
性支持部材の一例としてのスプリングワツシヤー
状のバネ29a,29bおよび21a,21bを
用いている。(Embodiment) An embodiment in which the valve body opening/closing device of the present invention is applied to an intake device of an expansion engine will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram showing the principle of the function of a combination spring used in the intake device of an expansion engine according to the present invention. 22 is a rod-shaped movable body (corresponding to the core 11 in the expansion engine shown in FIG. 2), and as a means for moving this movable body 22 in the Z-axis direction in the figure, a rod-shaped relay movable body 20 and Spring washer-like springs 29a, 29b and 21a, 21b are used as examples of the first and second elastic support members.
すなわち、スプリングワツシヤー状バネ29
a,29bの一端を静止部(第2図に示す膨張エ
ンジンでは、シリンダ2に相当する)28a,2
8bに固定し、更に、スプリングワツシヤー状バ
ネ21a,21bの一端を可動体22に固定し、
これらスプリングワツシヤー状バネ21a,21
b,29a,29b各々の他端をそれぞれ中継可
動体20に固定している。スプリングワツシヤー
状バネ21a,21bのうずの向き、23a,2
3bはそれぞれスプリングワツシヤー状バネ29
a,29bのうずの向き24a,24bに対して
反対向きとなるように設置する。可動体22はス
プリングワツシヤー状バネ29a,29b,21
a,21bの中心を結ぶ軸上に配置し、又、中継
可動体20は可動体22の移動方向に平行に配置
する。尚、スプリングワツシヤー状バネ21a,
21b,29a,29bは同じ曲げ強さ、同じね
じり強さであることが必要である。 That is, the spring washer spring 29
One end of a, 29b is connected to a stationary part (corresponding to cylinder 2 in the expansion engine shown in FIG. 2) 28a, 2
8b, and further, one end of the spring washer-like springs 21a, 21b is fixed to the movable body 22,
These spring washer springs 21a, 21
The other ends of each of b, 29a, and 29b are fixed to the movable relay body 20, respectively. Spiral direction of spring washer springs 21a, 21b, 23a, 2
3b is a spring washer-like spring 29, respectively.
It is installed so that the direction of the spirals 24a and 24b of a and 29b is opposite to that of the spirals 24a and 24b. The movable body 22 includes spring washer-like springs 29a, 29b, 21.
The relay movable body 20 is disposed on an axis connecting the centers of the movable bodies 21a and 21b, and the relay movable body 20 is disposed parallel to the moving direction of the movable body 22. In addition, the spring washer-like spring 21a,
It is necessary that 21b, 29a, and 29b have the same bending strength and the same torsional strength.
ここで1対のスプリングワツシヤー状バネ21
a,21bがなく中継可動体20自身が可動体で
ある場合を考える。この時、可動体(第1図にお
いては20に相当)にZ方向の力を作用させる
と、スプリングワツシヤー状バネ29a,29b
が面外変形するために可動体はZ軸と平行な状態
でZ方向に変位すると同時に半径方向(R方向)
および円周方向(θ方向)にも変位してしまい、
可動体と静止部との〓間を大きく設定しないと接
触する。これに対して第1図に示すようにスプリ
ングワツシヤー状バネ29a,29bのうずの向
き24a,24bと反対の向きのうずの向き23
a,23b、としたスプリングワツシヤー状バネ
21a,21bを付加すると、可動体22にZ方
向の力を作用させた場合、中継可動体20は上記
の如く、Z方向とともにR方向、θ方向にも変位
するが、うずの向きを各々反対向きとしたスプリ
ングワツシヤー状バネ21a,21bと29a,
29bとによつて、R方向およびθ方向の変位が
それぞれ打消し合うために、可動体22はZ方向
に直線状に変位するだけでR方向、θ方向には変
位しない。したがつて可動体22と静止部に対す
る相対変位は同じ作用力に対してスプリングワツ
シヤー状バネ21a,21bがない場合の2倍と
なる。すなわちバネが塑性変形したり破断したり
しない条件で決まる可動体の許容ストロークを2
倍にすることができる。 Here, a pair of spring washer springs 21
Consider a case where there are no a, 21b and the relay movable body 20 itself is a movable body. At this time, when a force in the Z direction is applied to the movable body (corresponding to 20 in FIG. 1), the spring washer-like springs 29a, 29b
deforms out of plane, the movable body is displaced in the Z direction parallel to the Z axis, and at the same time in the radial direction (R direction)
and is also displaced in the circumferential direction (θ direction),
If the distance between the movable body and the stationary part is not set large, they will contact each other. On the other hand, as shown in FIG.
When the spring washer-like springs 21a and 21b, denoted by a and 23b, are added, when a force is applied to the movable body 22 in the Z direction, the relay movable body 20 moves in the R direction and the θ direction as well as the Z direction, as described above. are also displaced, but the spring washer-like springs 21a, 21b and 29a, whose spiral directions are opposite to each other.
29b, the displacements in the R direction and the θ direction cancel each other out, so the movable body 22 is only linearly displaced in the Z direction and not in the R direction or the θ direction. Therefore, the relative displacement between the movable body 22 and the stationary part is twice that of the case without the spring washers 21a, 21b for the same acting force. In other words, the allowable stroke of the movable body determined under the condition that the spring does not undergo plastic deformation or breakage is 2.
Can be doubled.
尚、第1図においてはスプリングワツシヤー状
バネが29a,21a,21b,29bの順に並
んでいるが、29a,21a,29b,21bの
順であつてもよい。又、これらのスプリングワツ
シヤー状バネ21a,21b,29a,29bの
組が複数あつてもよい。更に、スプリングワツシ
ヤー状バネ21a,21b,29a,29bは短
形断面のバネである必要はなく、円形断面の他任
意の断面形状で良い。又、スプリングワツシヤー
状バネは一層で構成したものに限らず多層で構成
してもよい。第1図では、バネの形状が完全な円
弧で示してあるが、馬蹄形等可動体を囲む形状で
あればどのような形状であつても良い。要はスプ
リングワツシヤー状バネ21a,21b,29
a,29bのいずれも同一形状(同一剛性)すな
わち同じ曲げ強さ、同じねじり強さであり、かつ
スプリングワツシヤー状バネ21a,21bのう
ずの向き23a,23bとスプリングワツシヤー
状バネ29a,29bのうずの向き24a,24
bがそれぞれ逆向きであれば良い。又、第1図b
のようにスプリングワツシヤー状バネ30の端部
31近辺を階段状に多層にすることにより変形時
に端部31近傍に発生する応力集中を緩和するこ
とができ塑性変形、破断を防止することができ
る。 Although the spring washer-like springs are arranged in the order of 29a, 21a, 21b, and 29b in FIG. 1, they may be arranged in the order of 29a, 21a, 29b, and 21b. Further, there may be a plurality of sets of these spring washer springs 21a, 21b, 29a, 29b. Furthermore, the spring washers 21a, 21b, 29a, 29b do not need to be springs with a rectangular cross section, and may have any cross-sectional shape other than a circular cross-section. Further, the spring washer-like spring is not limited to a single layer structure, but may be a multilayer structure. In FIG. 1, the shape of the spring is shown as a complete arc, but it may have any shape as long as it surrounds the movable body, such as a horseshoe shape. In short, spring washer-like springs 21a, 21b, 29
Both a and 29b have the same shape (same rigidity), that is, the same bending strength and the same torsional strength, and the spiral directions 23a, 23b of the spring washer-like springs 21a, 21b and the spring washer-like springs 29a, 29b. Direction of the spiral 24a, 24
It is sufficient if b are in opposite directions. Also, Figure 1b
By making the vicinity of the end 31 of the spring washer-like spring 30 multi-layered in a stepped manner as shown in the figure, it is possible to alleviate the stress concentration that occurs near the end 31 during deformation, and to prevent plastic deformation and breakage. .
第2図は本発明の一実施例に係る膨張エンジン
の吸気装置の概略構成を示す断面図であり、第4
図を同一部分は同一符号で示してある。したがつ
て重複する部分の説明は省略する。 FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of an air intake device for an expansion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
Identical parts in the figures are designated by the same reference numerals. Therefore, the explanation of the overlapping parts will be omitted.
この実施例において、弁体8を開口部が弁座3
側に配置するように弁ケース4内に収容し、この
弁体8の外周面に一端が固定され、他端が棒状の
中継可動体35に固定される弁座3と平行な1対
のスプリングワツシヤー状バネ34a,34bを
設け又、弁ケースの内壁に一端が固定され、他端
が中継可動体35に固定される弁座3と平行な一
対のスプリングワツシヤー状バネ33a,33b
を設け、かつスプリングワツシヤー状バネ33
a,33bのうずの向きとスプリングワツシヤー
状バネ34a,34bのうずの向きとを反対の向
きに設定し、これらのスプリングワツシヤー状バ
ネ33a,33b,34a,34bの復元力によ
つて上記弁体8を上記弁座3に圧接しているよう
にしている。弁体8の内面40に開放力伝達機構
41を設け、この開放力伝達機構41は次のよう
に構成されている。上記弁体8の内面40に一端
が固定され、他端が棒状の中継可動体38に固定
される弁座3と平行な1対のスプリングワツシヤ
ー状バネ36a,36bを設け、又、中子11の
外壁に一端が固定され他端が中継可動体38に固
定される弁座3と平行な1対のスプリングワツシ
ヤー状バネ37a,37bを設け、スプリングワ
ツシヤー状バネ36a,36bのうずの向きとス
プリングワツシヤー状バネ37a,37bのうず
の向きとを反対の向きに設定する。中子11の弁
口5に対向する面に弁口5を貫通してシリンダ2
内に達する長さの棒体16aの一端を取着したも
のとなつている。 In this embodiment, the opening of the valve body 8 is connected to the valve seat 3.
A pair of springs parallel to the valve seat 3 are housed in the valve case 4 so as to be arranged on the sides, one end is fixed to the outer peripheral surface of the valve body 8, and the other end is fixed to the rod-shaped relay movable body 35. Washer-like springs 34a, 34b are provided, and a pair of spring washer-like springs 33a, 33b parallel to the valve seat 3 have one end fixed to the inner wall of the valve case and the other end fixed to the relay movable body 35.
and a spring washer-like spring 33
The directions of the spirals of springs a and 33b and the spirals of spring washers 34a and 34b are set to be opposite to each other, and the restoring force of these springs 33a, 33b, 34a and 34b allows the above-mentioned The valve body 8 is brought into pressure contact with the valve seat 3. An opening force transmission mechanism 41 is provided on the inner surface 40 of the valve body 8, and this opening force transmission mechanism 41 is configured as follows. A pair of spring washer-like springs 36a and 36b are provided parallel to the valve seat 3, one end of which is fixed to the inner surface 40 of the valve body 8, and the other end of which is fixed to the rod-shaped relay movable body 38. A pair of spring washer-like springs 37a, 37b are provided parallel to the valve seat 3, one end of which is fixed to the outer wall of the valve seat 11, and the other end is fixed to the relay movable body 38. The direction and the direction of the spirals of the spring washer springs 37a, 37b are set to be opposite to each other. The cylinder 2 is inserted through the valve port 5 on the surface of the core 11 facing the valve port 5.
One end of a rod 16a having a length reaching inside is attached.
このような構成であると、今、ピストン1が下
死点から上死点に移動している状態では、弁体8
はスプリングワツシヤー状バネ33a,33b,
34a,34bの弾力性および弁ケース4内とシ
リンダ2内の圧力差とによつて弁座3に圧接され
ている。しかして、ピストン1が下死点近傍に接
近すると、上記ピストンの移動力は開放力伝達機
構41へ伝達される。すなわちピストン1が棒体
16aに接触し、この棒体16aが図中右方向に
向つて移動している間に、スプリングワツシヤー
状バネ36a,36b,37a,37bがたわん
で弾性エネルギーが蓄積される。そして、ピスト
ン1が上死点に達する直前に中子11が弁体8の
内壁の上面に接触し、弁体8をわずかに図中右方
向へ移動させる。このとき、弁体8と弁座3との
間に微小間隔が生じて、弁ケース4内とシリンダ
2内の圧力差が縮まる。圧力差が縮まると、上記
スプリングワツシヤー状バネ36a,36b,3
7a,37bに蓄積された弾性エネルギーは上記
弁体8を図中右方向へさらに移動させて、上記弁
体8を支持するスプリングワツシヤー状バネ33
a,33b,34a,34bをたわませるための
エネルギとして消費される。したがつて、弁口5
が開放され高圧ガスシリンダ2内に流入する。上
記弁体8はスプリングワツシヤー状バネ36a,
36b,37a,37bの復元力によつて図中右
方へ運動し、その運動エネルギがスプリングワツ
シヤー状バネ33a,33b,34a,34bの
弾性エネルギにほぼ等しくなつた時点で停止し、
その後スプリングワツシヤー状バネ33a,33
b,34a,34bに蓄積された弾性エネルギの
放出によつて逆方向に移動し、弁座3に再び圧接
して弁口5を閉塞する。 With such a configuration, when the piston 1 is currently moving from the bottom dead center to the top dead center, the valve body 8
are spring washer-like springs 33a, 33b,
The valve seat 3 is pressed against the valve seat 3 by the elasticity of the valves 34a and 34b and the pressure difference between the valve case 4 and the cylinder 2. When the piston 1 approaches the vicinity of the bottom dead center, the moving force of the piston is transmitted to the opening force transmission mechanism 41. That is, while the piston 1 is in contact with the rod 16a and the rod 16a is moving toward the right in the figure, the spring washers 36a, 36b, 37a, and 37b are deflected and elastic energy is accumulated. Ru. Then, just before the piston 1 reaches the top dead center, the core 11 contacts the upper surface of the inner wall of the valve body 8, causing the valve body 8 to move slightly to the right in the figure. At this time, a minute gap is created between the valve body 8 and the valve seat 3, and the pressure difference between the inside of the valve case 4 and the inside of the cylinder 2 is reduced. When the pressure difference decreases, the spring washer-like springs 36a, 36b, 3
The elastic energy stored in 7a and 37b moves the valve body 8 further to the right in the figure, and the spring washer-like spring 33 supporting the valve body 8
It is consumed as energy for deflecting a, 33b, 34a, and 34b. Therefore, Benguchi 5
is opened and flows into the high pressure gas cylinder 2. The valve body 8 has a spring washer-like spring 36a,
It moves to the right in the figure due to the restoring force of 36b, 37a, 37b, and stops when its kinetic energy becomes approximately equal to the elastic energy of spring washer-like springs 33a, 33b, 34a, 34b,
After that, the spring washer springs 33a, 33
By releasing the elastic energy stored in b, 34a, and 34b, they move in the opposite direction, press against the valve seat 3 again, and close the valve port 5.
したがつて、使用するスプリングワツシヤー状
バネ33a,33b,34a,34bおよびスプ
リングワツシヤー状バネ36a,36b,37
a,37bの材質、板厚および形状を必要なたわ
み量、剛性等を考慮して予め定めておけば、良好
に機能させることができる。 Therefore, the spring washer-like springs 33a, 33b, 34a, 34b and spring washer-like springs 36a, 36b, 37 used
If the material, plate thickness, and shape of a and 37b are determined in advance in consideration of the necessary amount of deflection, rigidity, etc., they can function well.
第3図は本発明の弁体開閉装置の他の実施例を
適用した膨張エンジンの吸気装置の概略構成を示
す断面図であり、第2図と同一部分は同一符号で
示してある。したがつて、重複する部分の説明は
省略する。 FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of an intake system for an expansion engine to which another embodiment of the valve body opening/closing device of the present invention is applied, and the same parts as in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. Therefore, the explanation of the overlapping parts will be omitted.
この実施例においては、開放伝達機構41が前
記実施例と異なつている。すなわち、この実施例
における開放力伝達機構41は、次のような構成
となつている。ピストン1の頭部42の中央部に
凹部43を設け、この凹部43に中子11を収容
し、凹部43の内周壁44に一端が固定され、他
端が中継可動体38に固定される弁座3と平行な
1対のスプリングワツシヤー状バネ36a,36
bを設け、又、一端が中子11の周壁に固定され
他端が中継可動体38に固定される弁座3と平行
な1対のスプリングワツシヤー状バネ37a,3
7bを設ける構成となつている。そして、中子1
1の上端に弁口5を貫通して弁ケース4内に達す
る長さの棒体16aの一端を取着している。弁体
8及びこれに設けられるスプリングワツシヤー状
バネ33a,33b,34a,34bは第2図と
同様なので説明は省略する。 In this embodiment, the opening transmission mechanism 41 is different from the previous embodiment. That is, the opening force transmission mechanism 41 in this embodiment has the following configuration. A recess 43 is provided in the center of the head 42 of the piston 1, the core 11 is accommodated in the recess 43, one end is fixed to the inner peripheral wall 44 of the recess 43, and the other end is fixed to the relay movable body 38. A pair of spring washer springs 36a, 36 parallel to the seat 3
b, and a pair of spring washer-like springs 37a, 3 parallel to the valve seat 3, one end of which is fixed to the peripheral wall of the core 11 and the other end of which is fixed to the relay movable body 38.
7b is provided. And the middle child 1
One end of a rod 16a having a length that passes through the valve port 5 and reaches inside the valve case 4 is attached to the upper end of the valve 1. Since the valve body 8 and the spring washer-like springs 33a, 33b, 34a, and 34b provided thereon are the same as those shown in FIG. 2, their explanation will be omitted.
このような構成であると、ピストン1が上死点
近傍に接近すると、上記ピストン1の凹部43に
設けた棒体16aが弁口5を通つて弁体8の底面
に接触し、その結果、弁体8をわずかに図中右方
向に移動させる。それ以後の動作は前記の実施例
とほぼ同じであるので省略する。 With such a configuration, when the piston 1 approaches near the top dead center, the rod 16a provided in the recess 43 of the piston 1 comes into contact with the bottom surface of the valve body 8 through the valve port 5, and as a result, Move the valve body 8 slightly to the right in the figure. The subsequent operations are almost the same as those in the previous embodiment, and will therefore be omitted.
上記のような構成であると、前述の実施例と同
様な効果が得られるとともに、中子11をピスト
ン1内に設けているので、弁体8を小型化でき
る。 With the above configuration, the same effects as those of the above-mentioned embodiments can be obtained, and since the core 11 is provided inside the piston 1, the valve body 8 can be made smaller.
なお、以上の実施例は、本発明の弁体の開閉装
置を膨張エンジンの吸気装置に適用した例を示し
たが、本発明はこれに限定されることなく一般の
弁体の開閉装置として適用できることは明白であ
る。 Although the above embodiment shows an example in which the valve body opening/closing device of the present invention is applied to an intake system of an expansion engine, the present invention is not limited to this and may be applied as a general valve body opening/closing device. It is obvious that it can be done.
本発明に係る弁体の開閉装置を用いれば摺動部
分が無いので装置の正常な長時間運転が可能とな
るとともに摺動面のような高精度加工が不要とな
り、信頼度の高い運転状態が得られる。とりわけ
ヘリウムガスの液化システムの膨張エンジンのよ
うに極低温下で潤滑が不能な雰囲気で使用する吸
気装置に適用して利用すると極めて有用である。
If the valve body opening/closing device according to the present invention is used, there are no sliding parts, so the device can operate normally for a long time, and high-precision machining such as sliding surfaces is not required, resulting in highly reliable operating conditions. can get. In particular, it is extremely useful when applied to an intake device used in an atmosphere where lubrication is impossible at extremely low temperatures, such as an expansion engine of a helium gas liquefaction system.
第1図は本発明における弁体および中子を支承
する組合せバネの構造を示す斜視図、第2図は本
発明の一実施例を湿す断面図、第3図は本発明の
他の実施例を示す断面図、第4図は従来の吸気装
置を示す断面図である。
1…ピストン、2…シリンダ、11…中子、2
9a,29b,37a,37b…スプリングワツ
シヤー状バネ(第1の弾性支持部材)、21a,
21b,36a,36b…スプリングワツシヤー
状バネ(第2の弾性支持部材)、38…中継可動
体、41…開放力伝達機構(弁体開閉機構)。
Fig. 1 is a perspective view showing the structure of a combination spring supporting the valve body and core in the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, and Fig. 3 is another embodiment of the present invention. A sectional view showing an example, FIG. 4 is a sectional view showing a conventional intake device. 1... Piston, 2... Cylinder, 11... Core, 2
9a, 29b, 37a, 37b...Spring washer spring (first elastic support member), 21a,
21b, 36a, 36b... Spring washer-like spring (second elastic support member), 38... Relay movable body, 41... Opening force transmission mechanism (valve body opening/closing mechanism).
Claims (1)
ス供給系とを連通可能とするために形成された弁
口を開閉するための弁体と、 この弁体を開閉するために前記シリンダ内を移
動するピストンが予め定められた距離以内に接近
した時に前記ピストンの移動力を前記弁体の開放
力として伝えるために移動自在に支持された中子
を有する弁体開閉機構と、 前記中子を所定方向に往復移動自在に支持する
中子支持機構と、 から成る弁体の開閉装置において、 前記中子支持機構は、 前記弁体あるいは前記ピストンに対して中継可
動体を所定方向に移動可能に支持する第1の弾性
支持部材と、 前記中継可動体に対して前記中子を所定方向に
移動可能に支持する第2の弾性支持部材と、 から成り、 前記第1および第2の弾性支持部材は、前記中
子に前記弁体の開閉力が作用した時に、前記第1
および第2の弾性支持部材で発生される前記中子
の所定の移動方向とは異なる方向のそれぞれの変
形が、互いにほぼ反対方向でかつほぼ等しい大き
さとなり、互いに打消し合うように構成され、前
記中子に前記弁体の開閉力が作用した時に前記中
子がほぼ所定方向のみに変位するように構成した
ことを特徴とする弁体の開閉装置。 2 前記第1および第2の弾性支持部材は、互い
に同一材料でほぼ形状が等しく形成され、前記第
1の弾性支持部材の前記中継可動体から前記弁体
あるいは前記ピストンに至るまでの形状と、前記
第2の弾性支持部材の前記中子から前記中継可動
体に至るまでの形状とが、前記第1および第2の
弾性支持部材の前記中子の所定の移動方向以外の
変形が互いに打消し合うように逆の関係に配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の弁体の開閉装置。 3 前記第1および第2の弾性支持部材は、共に
1対の第1および第2のスプリングワツシヤー状
バネで構成されており、これら第1および第2の
スプリングワツシヤー状バネのうずの向きを互い
に反対の向きに配置することで前記第1および第
2のスプリングワツシヤー状バネの前記中子の所
定の移動方向以外の変形を互いに打消し合わせる
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の弁体の開閉装置。[Scope of Claims] 1. A valve body for opening and closing a valve port formed in the vicinity of the head of the cylinder to enable communication between the inside of the cylinder and a gas supply system; a valve body opening/closing mechanism having a movably supported core for transmitting the moving force of the piston as the opening force of the valve body when a piston moving within the cylinder approaches within a predetermined distance; A core support mechanism that supports a core so as to be able to reciprocate in a predetermined direction; and a valve body opening/closing device, wherein the core support mechanism supports a movable relay body in a predetermined direction with respect to the valve body or the piston. a first elastic support member that movably supports the core; and a second elastic support member that movably supports the core in a predetermined direction with respect to the relay movable body; The elastic support member is configured to support the first elastic support member when the opening/closing force of the valve body acts on the core.
and the respective deformations generated in the second elastic support member in directions different from the predetermined movement direction of the core are substantially opposite to each other and have substantially the same magnitude, and are configured to cancel each other out, An opening/closing device for a valve body, characterized in that the core is configured to be displaced only in approximately a predetermined direction when the opening/closing force of the valve body acts on the core. 2. The first and second elastic support members are made of the same material and have substantially the same shape, and the shape of the first elastic support member from the relay movable body to the valve body or the piston; The shape of the second elastic support member from the core to the relay movable body cancels out deformation of the core of the first and second elastic support members in a direction other than a predetermined movement direction. 2. The valve body opening/closing device according to claim 1, wherein the valve body opening/closing device is arranged in an inverse relationship so as to fit together. 3. The first and second elastic support members are both composed of a pair of first and second spring washer-like springs, and the spiral directions of the first and second spring washer-like springs are A patent claim characterized in that deformations of the first and second spring washer-like springs in directions other than a predetermined movement direction of the core are canceled out by arranging the springs in opposite directions. The valve body opening/closing device according to item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064111A JPH02279959A (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Valve body on/off device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064111A JPH02279959A (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Valve body on/off device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5273583A Division JPS59180247A (en) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | Intake device for expansion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02279959A JPH02279959A (en) | 1990-11-15 |
| JPH0559341B2 true JPH0559341B2 (en) | 1993-08-30 |
Family
ID=13248635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2064111A Granted JPH02279959A (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Valve body on/off device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02279959A (en) |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2064111A patent/JPH02279959A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02279959A (en) | 1990-11-15 |
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