JP2009167948A - Operating mechanism of guide vane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガイドベーンの操作機構に関し、特にフランシス水車、カプラン水車等の水車の流量を調整乃至遮断するガイドベーンに適用して有用なものである。 The present invention relates to a guide vane operating mechanism, and is particularly useful when applied to a guide vane that adjusts or blocks the flow rate of a turbine such as a Francis turbine or a Kaplan turbine.
フランシス水車乃至プラン水車等の水車においては水路から水車内へ流入する水量を調整するため流入口に複数枚のガイドベーンを設置し、このガイドベーンの流水方向に対する角度をガイドベーンの操作機構を介して調整するようになっている。かかる調整により隣接するガイドベーン間の隙間を変えて流入水量を適切に制御するためである。 In a turbine such as a Francis turbine or a plan turbine, a plurality of guide vanes are installed at the inlet to adjust the amount of water flowing from the water channel into the turbine, and the angle of the guide vane with respect to the direction of water flow is determined via the guide vane operating mechanism. To adjust. This is because the inflow water amount is appropriately controlled by changing the gap between the adjacent guide vanes by such adjustment.
図4は従来技術に係るガイドベーンの操作機構をガイドベーンとともに示す分解斜視図である。同図に示すように、当該操作機構は、油圧シリンダ1の直線駆動力によりガイドリング2を回動し、このガイドリング2の回動力をリンク機構を介してガイドベーン3に伝達することにより、ガイドベーン3の羽根部3aを開閉して水車内での流量を調整乃至遮断する構造となっている。さらに詳言すると、油圧シリンダ1のピストンロッド1aの先端部は操作リンクピン4を介してガイドリング2に連結してあり、ガイドリング2に固着された偏芯ピン5、メガネリング6及び弱点ピン7を介してガイドベーンアーム8に連結してある。ガイドベーンアーム8は、羽根部3aと一体となったシャフト部本体3bの上端面にガイド弁押さえ板9を介してボルト10で固着してある。かくして、油圧シリンダ1が発生した駆動力が操作リンクピン4を介してガイドリング2に伝達されてこのガイドリング2を回動する。この回動力は、偏芯ピン5、メガネリング6、弱点ピン7からなるリンク機構及びガイドベーンアーム8を介してシャフト部本体3bを回動させる。この結果、羽根部3aが回動して当該水車のケーシング側Aからランナ側Bに至る水流Cを制御する。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a guide vane operating mechanism together with a guide vane according to the prior art. As shown in the figure, the operating mechanism rotates the
なお、この種のガイドベーンの操作機構を開示する公知文献として特許文献1がある。
Note that there is
しかしながら、上述の如き従来技術においては、次のような問題を生起していた。
1) 複雑なリンク機構を介して油圧シリンダ1の直線駆動力を回動力に変換してガイドベーン3に伝達しているので、部品点数が多く組み立て調整に時間を要していた。
2) また、連結部に摺動部分が多いので、連結部に隙間を生起し易く、この結果制御の遅れを生起し、調速機の不動時間が長くなっていた。
3) さらに、前記隙間が多くの連結部分で積算され、ガイドベーンの開時と閉時とで位置が異なるヒステリシス特性を持つことになっていた。
4) 電源喪失時に備えて別途非常用の電源を用意する等、多くの付帯設備を必要としていた。また、ガイドリング2の水平面内での回動によりガイドベーンを閉じる必要があるので、事故時であっても完全にガイドベーンを閉じるのが困難であるという問題も生起していた。
However, the following problems have occurred in the conventional technology as described above.
1) Since the linear driving force of the
2) Moreover, since there are many sliding parts in a connection part, it is easy to produce a clearance gap in a connection part, As a result, the delay of control arises and the immobility time of the governor became long.
3) Further, the gap is accumulated in many connecting portions, and has a hysteresis characteristic in which the position differs between when the guide vane is opened and when it is closed.
4) Many incidental facilities were required, such as preparing an emergency power supply in case of power loss. Further, since it is necessary to close the guide vane by the rotation of the
本発明は、上記従来技術に鑑み、複雑な構成で且つ磨耗部分が多いリンク機構を用いることなく構造が簡潔で保守も容易であり、さらに調速機の不動時間の低減に資することができるとともに、電源喪失時には特別な装置等を要することなくガイドベーンを自動的に閉じることで安全を確保し得るガイドベーンの操作機構を提供することを目的とする。 In view of the above-described prior art, the present invention has a simple structure and is easy to maintain without using a link mechanism having a complicated structure and a large number of wear parts, and can contribute to a reduction in the dead time of the governor. An object of the present invention is to provide a guide vane operating mechanism capable of ensuring safety by automatically closing a guide vane without requiring a special device or the like when power is lost.
上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、
リング状に配設された複数枚のガイドベーンの回動量を調整してランナに導入する流体の流量を調整するように構成したガイドベーンの操作機構であって、
駆動源により上下方向に昇降されるガイドリングと、
前記ガイドリングの内周面に基端部を固着して水平方向に突出させたスライドピンと、
軸方向に沿う螺旋状の溝を有するシャフト部及びこのシャフト部に一体的に固着されて前記流体の流量を調整する羽根部を有するガイドベーンとを具備し、
前記スライドピンの先端部を前記溝に嵌入させることにより前記ガイドリングの昇降に伴い前記シャフト部を回動させ、前記羽根部を回動させることにより前記ガイドベーンの開度を調整するように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構にある。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
An operation mechanism of a guide vane configured to adjust a flow rate of a fluid introduced into a runner by adjusting a rotation amount of a plurality of guide vanes arranged in a ring shape,
A guide ring that is moved up and down by a drive source;
A slide pin fixed to the inner peripheral surface of the guide ring and protruding in the horizontal direction;
A shaft portion having a spiral groove along the axial direction, and a guide vane integrally fixed to the shaft portion and having a vane portion for adjusting the flow rate of the fluid,
The slide pin is inserted into the groove so that the shaft is rotated as the guide ring is raised and lowered, and the blade is rotated to adjust the opening of the guide vane. The operation mechanism of the guide vane is characterized by the above.
本発明の第2の態様は、
第1の態様に記載するガイドベーンの操作機構において、
前記溝は、その最下部に前記スライドピンが嵌入された状態で前記ガイドベーンが全閉状態となるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構にある。
The second aspect of the present invention is:
In the operation mechanism of the guide vane described in the first aspect,
The groove is in the guide vane operating mechanism, wherein the guide vane is fully closed when the slide pin is fitted in the lowermost part thereof.
本発明の第3の態様は、
第1又は第2の態様に記載するガイドベーンの操作機構において、
前記スライドピンは、その途中に機械的な脆弱部を形成して弱点ピンとしても機能させるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構にある。
The third aspect of the present invention is:
In the operation mechanism of the guide vane described in the first or second aspect,
The slide pin is in a guide vane operating mechanism characterized in that a mechanical weak portion is formed in the middle of the slide pin so as to function as a weak pin.
本発明によれば、ガイドリングの上下方向の直線運動をスライドピンを介してガイドベーンに伝達するとともに、スライドピンの直線運動を螺旋状の溝でガイドベーンの回動力に変換しているので、複雑なリンク機構を介することなくガイドベーンを回動することができる。この結果、部品点数の大幅な削減を図り、組み立て調整を容易に行うことができる、また、従来技術の如く連結部に隙間を生起し易いという問題も解消し得るので、制御の遅れを可及的に低減でき、その分調速機の不動時間を短縮し得るばかりでなく、ガイドベーンの開時と閉時とで位置が異なるというヒステリシス特性を持つこともない。 According to the present invention, the linear motion of the guide ring in the vertical direction is transmitted to the guide vane via the slide pin, and the linear motion of the slide pin is converted into the rotational force of the guide vane by the spiral groove. The guide vane can be rotated without using a complicated link mechanism. As a result, the number of parts can be greatly reduced, assembly adjustment can be easily performed, and the problem of easily creating a gap in the connecting portion as in the prior art can be solved, thereby delaying the control. In addition to being able to reduce the immobility time of the governor, the hysteresis characteristic that the position of the guide vane is different between when the guide vane is opened and when the guide vane is closed is not provided.
電源喪失時等、駆動源の制御不能時には自重でガイドリングが下降することにより、ガイドベーンを閉じることができるので、何の付帯設備も要することなく自動的且つ確実に安全側にガイドベーンを動作させることができる。 When the power source cannot be controlled, such as when power is lost, the guide vanes can be closed by lowering the weight of the guide ring by its own weight, so the guide vanes operate automatically and reliably on the safe side without any additional equipment. Can be made.
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係るガイドベーンの操作機構の原理を示す説明図、図2はそのガイドベーン部分を抽出して示す説明図である。両図に示すように、当該操作機構は、リング状に配設された複数枚のガイドベーン13(図には1枚のみを示す)の回動量を調整してケーシング側Aからランナ側Bに導入する水流Cを調整するように構成してある。このため、上下方向に昇降するガイドリング12、ガイドリング12に基端部を固着されたスライドピン16及びスライドピン16の先端部が嵌入されるようガイドベーン13のシャフト部Iにその軸方向沿って形成された螺旋状の溝21を有している。ここで、特に図2に明示するように、溝21はシャフト部Iの上部に図中右上から左下に向けて下降するような螺旋形状となっている。この結果、スライドピン16が上昇した場合にはシャフトIが時計方向に回動する一方、下降した場合には反時計方向に回動してガイドベーン13の流線形状の羽根部13aを介して水車の水口を開閉する。したがって、本形態におかるガイドベーン13は反時計方向に回動した場合に閉じるように構成してある。非常時の自重によるガイドリング12の下降をガイドベーン13の駆動力として利用することで、これを閉じるという安全側の操作を行うことができるからである。なお、ガイドリング12は駆動源である油圧ジャッキ11により垂直方向に昇降される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing the principle of a guide vane operating mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing the guide vane portion extracted. As shown in both figures, the operation mechanism adjusts the rotation amount of a plurality of guide vanes 13 (only one is shown in the figure) arranged in a ring shape to move from the casing side A to the runner side B. The water flow C to be introduced is adjusted. For this reason, the
図3は本形態に係る操作機構の分解斜視図である。同図に基づき、さらに詳細に説明すると、スライドピン16はガイドリング12の内周面に基端部を固着して水平方向に突出させてあり、その先端部がスライド軸18に設けたシャフト部Iの螺旋状の溝21に嵌入してある。スライド軸18はガイドベーン連結軸19を介してボルト20でシャフト部本体13bの上端面に固着してある。本形態では、スライド軸18、ガイドベーン連結軸19及びシャフト部本体13bでシャフト部Iが構成されており、シャフト部本体13bに一体的に固着されている羽根部13aを介してケーシング側Aからランナ側Bに流入する水流Cを制御するようになっている。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the operation mechanism according to the present embodiment. More specifically, the
ここで、螺旋状の溝21は、その最下部にスライドピン16が嵌入された状態で当該ガイドベーンが全閉状態となるように構成してある。油圧ジャッキ11の制御不能時におけるフェールセーフを実現するためである。また、本形態におけるスライドピン16は、その途中に機械的な脆弱部16aを形成してある。ガイドベーンが異物を噛み込み当該操作機構に過大な負荷力が作用した場合に脆弱部16aが損壊することにより他の部分を保護するためである。すなわち、弱点ピンとしても機能させるように構成してある。
Here, the
かかる本形態によれば、油圧ジャッキ11の駆動によるガイドリング12の昇降に伴いスライドピン16を介してシャフト部Iが回動して羽根部13aを回動させることによりガイドベーンの開度を調整する。すなわち、ガイドリング12の直線的な昇降運動を、連結部が多い複雑な構成のリンク機構等を用いることなく、螺旋状の溝21でガイドベーン13の回動操作力に変換して所定の開閉操作を行わせることができる。
According to this embodiment, the opening degree of the guide vane is adjusted by rotating the shaft portion I and rotating the
本発明は水車を製造・販売する産業分野で有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used in the industrial field of manufacturing and selling water turbines.
I シャフト部
11 油圧ジャッキ
12 ガイドリング
13 ガイドベーン
13a 羽根部
13b シャフト部本体
16 スライドピン
16a 脆弱部
18 スライド軸
19 ガイドベーン連結軸
21 溝
I
Claims (3)
駆動源により上下方向に昇降されるガイドリングと、
前記ガイドリングの内周面に基端部を固着して水平方向に突出させたスライドピンと、
軸方向に沿う螺旋状の溝を有するシャフト部及びこのシャフト部に一体的に固着されて前記流体の流量を調整する羽根部を有するガイドベーンとを具備し、
前記スライドピンの先端部を前記溝に嵌入させることにより前記ガイドリングの昇降に伴い前記シャフト部を回動させ、前記羽根部を回動させることにより前記ガイドベーンの開度を調整するように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構。 An operation mechanism of a guide vane configured to adjust a flow rate of a fluid introduced into a runner by adjusting a rotation amount of a plurality of guide vanes arranged in a ring shape,
A guide ring that is moved up and down by a drive source;
A slide pin fixed to the inner peripheral surface of the guide ring and protruding in the horizontal direction;
A shaft portion having a spiral groove along the axial direction, and a guide vane integrally fixed to the shaft portion and having a vane portion for adjusting the flow rate of the fluid,
The slide pin is inserted into the groove so that the shaft is rotated as the guide ring is raised and lowered, and the blade is rotated to adjust the opening of the guide vane. A guide vane operating mechanism characterized by that.
前記溝は、その最下部に前記スライドピンが嵌入された状態で前記ガイドベーンが全閉状態となるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構。 In the operation mechanism of the guide vane according to claim 1,
The guide vane operating mechanism, wherein the groove is configured such that the guide vane is fully closed in a state where the slide pin is fitted in the lowermost part thereof.
前記スライドピンは、その途中に機械的な脆弱部を形成して弱点ピンとしても機能させるように構成したことを特徴とするガイドベーンの操作機構。 In the operation mechanism of the guide vane according to claim 1 or claim 2,
An operation mechanism for a guide vane, wherein the slide pin is configured so as to function as a weak pin by forming a mechanical weak portion in the middle thereof.
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JPH08284792A (en) * | 1995-04-18 | 1996-10-29 | Hitachi Ltd | Flowing water controller for waterwheel |
JPH10169538A (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Guide vane control device for generator water wheel |
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