(57)【要約】      （修正有）【課題】弁体を通過する流体の流体力によって発生する振動を減衰させて、弁体及び弁軸の磨耗を低減すると共に、減衰能力を容易に調整することができる弁駆動装置を提供する。【解決手段】蒸気が導入される蒸気室１５と、蒸気室１５に導入された蒸気を吐出する蒸気供給口と、蒸気室１５を貫通して、軸方向に摺動可能に支持される弁揚棒２３と、弁揚棒２３の下端２３ｂと接続し、当該弁揚棒２３の軸方向移動に応じて蒸気供給口を開閉する蒸気加減弁と、蒸気室１５の室外に配置された弁揚棒２３の上端２３ａと接続し、当該弁揚棒２３を軸方向に移動させるレバー部材２５と、レバー部材２５に着脱可能に設けられ、固有振動数がレバー部材２５の振動数に合わせて調整された動吸振器４０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が導入される流体室と、
前記流体室に形成され、前記流体室に導入された流体を吐出する流体供給口と、
前記流体室を貫通して、軸方向に摺動可能に支持される弁軸と、
前記流体室の室内に設けられると共に、前記弁軸の一端と接続し、前記弁軸の軸方向移動に応じて前記流体供給口を開閉する弁体と、
前記流体室の室外に配置された前記弁軸の他端と接続し、前記弁軸を軸方向に移動させるレバー部材と、
前記レバー部材に着脱可能に設けられ、固有振動数が前記レバー部材の振動数に合わせて調整された動吸振器とを備えた
ことを特徴とする弁駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の弁駆動装置において、
前記動吸振器は、
前記レバー部材の外面に設けられる弾性体と、
前記弾性体の外面に設けられる剛体と有する
ことを特徴とする弁駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の弁駆動装置において、
前記レバー部材の外面に、筒状に形成した前記動吸振器を嵌装する
ことを特徴とする弁駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の弁駆動装置において、
前記動吸振器は、
前記レバー部材の外面に接続するばねと、
前記レバー部材の外面に接続するダンパと、
前記レバー部材との間で、前記ばね及び前記ダンパを介在する錘とを有する
ことを特徴とする弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体による流量制御を行う際に発生する振動を抑制するための弁駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、高温及び高圧に保持された蒸気のエネルギを回転エネルギに変換することにより、動力を発揮するものである。このため、蒸気タービンには、車室内に供給する蒸気の流量を制御するための蒸気加減弁が、設置されている。この蒸気加減弁は、車室内と連通する蒸気供給口の弁座に対して着脱可能となっており、タービン負荷に応じて、蒸気供給口を開閉する。
【０００３】
しかしながら、蒸気加減弁の弁開時においては、蒸気が、蒸気加減弁と弁座との間の隙間を、高速で流れるため、蒸気加減弁には、その流体力によって振動が発生する。特に、蒸気加減弁の弁開度が比較的小さくなる場合には、蒸気が、微小となった隙間を勢い良く流れるため、その分、蒸気加減弁に対する蒸気の流体力も大きくなり、蒸気加減弁に発生する振動も大きくなる。このように、蒸気加減弁に大きな振動が発生すると、蒸気加減弁や、これと接触する弁座だけでなく、蒸気加減弁の弁軸や、これを摺動可能に支持するブッシュ等が、磨耗したり、破損したりするおそれがある。
【０００４】
そこで、従来から、蒸気の通過によって発生する蒸気加減弁の振動を抑制するようにした弁駆動装置が、種々提供されている。そして、このような、従来の弁駆動装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、蒸気加減弁の振動は、弁開時に発生するものの、その振動の大きさは一定ではなく、ある特定の弁開度において最も大きくなる。このような、蒸気加減弁の振動が過大となる弁開度については、ある程度予測ができるものの、実際に、蒸気タービンを運転してみないと、正確に把握できないことが多い。
【０００７】
つまり、上記従来の弁駆動装置においては、振動する弁体に対して、減衰手段による減衰力を作用させることにより、その振動を抑制することができる。しかしながら、従来の弁駆動装置では、減衰手段を弁体と弁軸との間に介在させているため、減衰手段の交換や、減衰手段の減衰性能の調整を行う際には、装置全体を分解して、弁体及び弁軸を取り外す必要があった。
【０００８】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、弁体を通過する流体の流体力によって発生する振動を減衰させて、弁体及び弁軸の磨耗を低減すると共に、減衰能力を容易に調整することができる弁駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る弁駆動装置は、
流体が導入される流体室と、
前記流体室に形成され、前記流体室に導入された流体を吐出する流体供給口と、
前記流体室を貫通して、軸方向に摺動可能に支持される弁軸と、
前記流体室の室内に設けられると共に、前記弁軸の一端と接続し、前記弁軸の軸方向移動に応じて前記流体供給口を開閉する弁体と、
前記流体室の室外に配置された前記弁軸の他端と接続し、前記弁軸を軸方向に移動させるレバー部材と、
前記レバー部材に着脱可能に設けられ、固有振動数が前記レバー部材の振動数に合わせて調整された動吸振器とを備えた
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る弁駆動装置は、
前記動吸振器は、
前記レバー部材の外面に設けられる弾性体と、
前記弾性体の外面に設けられる剛体と有する
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る弁駆動装置は、
前記レバー部材の外面に、筒状に形成した前記動吸振器を嵌装する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る弁駆動装置は、
前記動吸振器は、
前記レバー部材の外面に接続するばねと、
前記レバー部材の外面に接続するダンパと、
前記レバー部材との間で、前記ばね及び前記ダンパを介在する錘とを有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
従って、本発明に係る弁駆動装置によれば、流体室の室外に設けられるレバー部材に、固有振動数をレバー部材の振動数に応じて調整可能とした動吸振器を備えることにより、弁体を通過する流体の流体力によって発生する弁体及び弁軸の振動を減衰させて、これらの磨耗を低減することができると共に、動吸振器の減衰能力を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る弁駆動装置の外観図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】動吸振器の縦断面図である。
【図５】周波数と伝達関数との関係を示した図である。
【図６】動吸振器をモデル化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る弁駆動装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１に示した本発明に係る弁駆動装置１は、例えば、蒸気タービンの車室ケーシングの外側に設けられており、その蒸気タービンの負荷（作動状況）に応じて、車室内に供給するための蒸気の遮断及び流量制御を行うものとなっている。
【００１７】
図１乃至図３に示すように、弁駆動装置１は、弁箱１１と、この弁箱１１の上端開口部を塞ぐように設けられる弁蓋１２とを有している。このように、弁駆動装置１では、弁箱１１の上端開口部に弁蓋１２を取り付けることにより、その内部には、蒸気（流体）が通過可能となる蒸気室（流体室、弁室）１５が形成されている。なお、図１及び図２に示した矢印は、蒸気の流れを表している。
【００１８】
弁箱１１の側部には、蒸気導入管１３が一体的に形成されており、この蒸気導入管１３は、蒸気室１５と連通している。また、弁箱１１の底部には、複数の蒸気供給口（流体供給口）１４が形成されており、この蒸気供給口１４は、蒸気タービンの車室内と連通している。つまり、高温及び高圧に保持された蒸気は、蒸気導入管１３を通じて、蒸気室１５に導入された後、蒸気供給口１４を通じて、蒸気タービンの車室内に供給される。
【００１９】
そして、各蒸気供給口１４の開口縁部には、弁座１４ａがそれぞれ形成されており、これらの弁座１４ａには、蒸気加減弁（弁体）２１が着脱可能となっている。つまり、蒸気加減弁２１は、弁座１４ａに対して着脱することにより、蒸気供給口１４を開閉して、車室内に供給する蒸気の流量を調整する。
【００２０】
蒸気加減弁２１は、一枚の水平板となる弁揚板２２に対して、上下方向に嵌入されている。このとき、蒸気加減弁２１の上端には、流量調整用ナット２１ａが締結されており、これらの流量調整用ナット２１ａの下端面と、弁揚板２２の上面との間には、閉弁時において、所定量の隙間Ｓが形成されている。つまり、流量調整用ナット２１ａの締め付け量を変えることにより、隙間Ｓの隙間量を調整することができる。これにより、蒸気加減弁２１ごとに、それぞれの開閉時期及び最大弁開度（蒸気流量）を自在に調整することができる。
【００２１】
また、弁揚板２２の左右両側部には、左右一対の弁揚棒（弁軸）２３の下端２３ｂが接続されている。この弁揚棒２３は、弁蓋１２の上面から上方に向けて突出した突出部１２ａを、上下方向（弁蓋１２の厚さ方向）に貫通している。即ち、弁揚棒２３の下端（一端）２３ｂは、蒸気室１１５の室内に配置される一方、弁揚棒２３の上端（他端）２３ａは、蒸気室１５の室外に配置されている。そして、弁蓋１２の突出部１２ａ内には、円筒状をなすブッシュ２４が設けられており、このブッシュ２４内には、上述した弁揚棒２３が、上下方向に摺動可能に支持されている。
【００２２】
更に、弁揚棒２３の上端２３ａには、レバー部材２５の一端２５ａが回転可能に連結されており、このレバー部材２５の他端２５ｂには、油圧シリンダ２６におけるピストンロッド２６ａの先端が、回転可能に連結されている。この油圧シリンダ２６は、蒸気タービンの負荷に応じて、駆動制御されるようになっている。
【００２３】
これに対して、弁蓋１２の前部には、左右一対のブラケット２７が、突出部１２ａ及び弁揚棒２３と前後方向において対向するように立設されている。これらのブラケット２７の上端には、レバー部材２５の長手方向中間部２５ｃが、回転可能に支持されている。即ち、レバー部材２５は、一端２５ａ及び他端２５ｂが、長手方向中間部２５ｃを中心として、上下方向に揺動するように、回転可能（揺動可能）に支持されている。
【００２４】
また、弁蓋１２の上部には、ガイドロッド３１が、左右一対の弁揚棒２３間の中間位置に立設されている。ガイドロッド３１の軸方向中間部には、連結部材３３が固定されており、この連結部材２８の左右両端には、弁揚棒２３がそれぞれ支持されている。そして、ガイドロッド３１の上端には、ばね押さえ部材３２が設けられており、このばね押さえ部材３２の下面と連結部材３３の上面との間には、ばね３４が介在されている。このとき、ばね３４は、連結部材３３を常に下方に向けて付勢している。
【００２５】
つまり、２つの弁揚棒２３は、連結部材３３に連結されることによって、その軸方向の移動が常に連動するようになっている。これにより、弁揚板２２は、常に水平状態が保持されることになり、蒸気加減弁２１の傾き防止が図られている。また、蒸気加減弁２１は、ばね３４によって、常に、蒸気供給口１４を閉鎖する方向に向けて付勢されている。
【００２６】
従って、油圧シリンダ２６を駆動して、ピストンロッド２６ａを短縮させると、レバー部材２５の一端２５ａが上方に向けて揺動する。これにより、ばね３４の付勢力に抗して、弁揚棒２３が上昇すると共に、弁揚板２２も上昇する。このとき、蒸気加減弁２１においては、隙間Ｓの隙間量が小さい方から順に、弁座１４ａから離れて、蒸気供給口１４を開放する。よって、蒸気室１５に導入された蒸気は、蒸気加減弁２１と弁座１４ａとの間の隙間を通過した後、蒸気供給口１４から車室内に供給される。
【００２７】
一方、油圧シリンダ２６を駆動して、ピストンロッド２６ａを伸長させると、レバー部材２５の一端２５ａが下方に向けて揺動する。これにより、弁揚棒２３が下降すると共に、弁揚板２２も下降する。このとき、蒸気加減弁２１においては、隙間Ｓの隙間量が大きい方から順に、弁座１４ａに着座して、蒸気供給口１４を閉鎖する。よって、蒸気室１５に導入された蒸気の車室内への供給は、蒸気加減弁２１によって遮断される。
【００２８】
即ち、油圧シリンダ２６におけるピストンロッド２６ａの伸縮動作（伸長量及び短縮量）を、蒸気タービンの負荷に応じて制御することにより、蒸気加減弁２１の弁開度（開閉量、リフト量）を調整することができる。これにより、蒸気タービンの負荷に応じた蒸気流量を、車室内に供給することができる。なお、上述した実施形態においては、蒸気加減弁２１を開閉させるためのアクチュエータとして、油圧シリンダ２６を採用しているが、サーボモータ等を採用しても構わない。
【００２９】
ここで、図３及び図４に示すように、レバー部材２５には、筒状をなす動吸振器４０が着脱可能に設けられている。この動吸振器４０は、固有振動数がレバー部材２５の振動数に合わせて調整されたものとなっている。即ち、動吸振器５０の固有振動数は、蒸気加減弁２１が振動過大となる弁開度に対応したレバー部材２５の振動数と一致している。
【００３０】
具体的に、動吸振器４０は、筒状をなす弾性体層４１及び剛体層４２を備えている。弾性体層４１は、ゴム等の弾性部材で形成されており、レバー部材２５における他端２５ｂと長手方向中間部２５ｃとの間に嵌装されている。また、剛体層４２は、金属部材で形成されており、弾性体層４１の外面に嵌装されている。
【００３１】
つまり、動吸振器４０は、内側に位置する弾性体層４１と外側に位置する剛体層４２とによって形成される筒形２層構造となっている。そして、弾性体層４１は、レバー部材２５と剛体層４２との間で、ばねとダンパとが並列に介在された状態のもとして機能する。言い換えれば、レバー部材２５の振動時において、弾性体層４１は弾性機能及び減衰機能を発揮すると共に、剛体層４２は錘として機能する。
【００３２】
そして、動吸振器４０は、弾性体層４１のばね定数及び剛体層５２の質量のうち、少なくともいずれか一方の値を調整することによって、その固有振動数が、レバー部材２５の振動数と同じになるように、予め設定されている。
【００３３】
この点について、図５を用いて説明する。この図５の実線は、動吸振器４０が設置されたレバー部材２５の周波数に対する伝達関数の変化を示しており、図５の点線は、動吸振器４０が設置されていないレバー部材２５の周波数に対する伝達関数の変化を示している。つまり、伝達関数が大きくなる程、レバー部材２５の振動が大きくなるため、動吸振器４０の設置前における伝達関数が最も大きくなる周波数ωに合わせて、動吸振器４０の固有振動数を予め調整しておく。これにより、動吸振器４０の設置後においては、周波数ωに対応した伝達関数が小さくなるため、レバー部材２５の振動が減衰する。
【００３４】
従って、蒸気加減弁２１が、振動過大となる所定の弁開度に設定されると、その振動は、弁揚板２２及び弁揚棒２３を介して、レバー部材２５に伝達される。このとき、レバー部材２５が振動しても、動吸振器４０の弾性体層４１及び剛体層４２が、そのレバー部材２５の振動を打ち消すように振動すると共に、弾性体層４１が、そのレバー部材２５の振動エネルギを吸収することになる。これにより、レバー部材２５の振動を減衰させることができるので、これに接続する蒸気加減弁２１及び弁揚棒２３の振動についても、減衰させることができる。
【００３５】
なお、図６に示した動吸振器５０の構成は、上述した動吸振器４０の構成を、モデル化したものとなっており、この動吸振器５０についても説明する。
【００３６】
動吸振器５０は、固有振動数がレバー部材２５の振動数に合わせて調整されたものとなっている。即ち、動吸振器５０の固有振動数は、蒸気加減弁２１が振動過大となる弁開度に対応したレバー部材２５の振動数と一致している。
【００３７】
具体的に、動吸振器５０は、ばね５１、錘５２、ダンパ５３を備えている。ばね５１及びダンパ５３は、レバー部材２５と錘５２との間に、それぞれ並列して介在されている。そして、動吸振器５０は、ばね５１のばね定数及び錘５２の質量のうち、少なくともいずれか一方の値を調整することによって、その固有振動数が、レバー部材２５の振動数と同じになるように、予め設定されている。
【００３８】
従って、蒸気加減弁２１が、振動過大となる所定の弁開度に設定されると、その振動は、弁揚板２２及び弁揚棒２３を介して、レバー部材２５に伝達される。このとき、レバー部材２５が振動しても、動吸振器５０におけるばね５１、錘５２、ダンパ５３が、そのレバー部材２５の振動を打ち消すように振動すると共に、ダンパ５３が、そのレバー部材２５の振動エネルギを吸収することになる。これにより、レバー部材２５の振動を減衰させることができるので、これに接続する蒸気加減弁２１及び弁揚棒２３の振動についても、減衰させることができる。
【００３９】
以上より、本発明に係る弁駆動装置１によれば、蒸気室１５の室外に設けられるレバー部材２５に、固有振動数をレバー部材２５の振動数に応じて調整可能とした動吸振器４０，５０を備えることにより、通過する蒸気の流体力によって発生する蒸気加減弁２１及び弁揚棒２３の振動を減衰させることができる。これにより、蒸気加減弁２１、弁揚棒２３、弁座１４ａ、及び、ブッシュ２４の磨耗を低減することができると共に、動吸振器４０，５０の減衰能力を容易に調整することができる。このとき、動吸振器４０，５０を、蒸気室１５の室外に設けられるレバー部材２５に着脱可能としているため、当該動吸振器４０，５０を既設の弁駆動装置にも適用することができる。
【００４０】
また、弁座１４ａと、これを開閉する蒸気加減弁２１との磨耗を抑えることにより、蒸気加減弁２１の弁開時においては、蒸気が必要以上に供給されるおそれが無くなると共に、蒸気加減弁２１の閉弁時においては、蒸気が蒸気室１５から車室内に漏れ出るおそれが無くなる。これにより、蒸気タービンにおけるロータの過回転を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る弁駆動装置は、弁の振動を効果的に吸収することができるため、流量制御の高精度化において、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１      弁駆動装置
１１      弁箱
１２      弁蓋
１３      蒸気導入管
１４      蒸気供給口
１４ａ    弁座
１５      蒸気室
２１      蒸気加減弁
２２      弁揚板
２３      弁揚棒
２４      ブッシュ
２５      レバー部材
２６      油圧シリンダ
２７      ブラケット
４０，５０      動吸振器
４１      弾性体層
４２      剛体層
５１      ばね
５２      錘
５３      ダンパ
【図１】
2016160973.tif 000003
【図２】
2016160973.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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