JP2020023890A - Movable blade pump device and blade adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、翼角が変更可能な複数の可動翼を有する可動翼ポンプ装置及び翼角調節方法に関する。 The present invention relates to a movable blade pump device having a plurality of movable blades whose blade angles can be changed, and a blade angle adjusting method.
翼角が変更可能な複数の可動翼を有する可動翼ポンプ装置は、河川水、上水、農業用水に使用する軸斜流ポンプや、発電所の循環水ポンプなどに使用される。 BACKGROUND ART A movable blade pump device having a plurality of movable blades whose blade angles can be changed is used for an axial mixed flow pump used for river water, clean water, agricultural water, a circulating water pump of a power plant, and the like.
この可動翼ポンプ装置は運転中に翼角度の調節により、吐出量を任意に制御できるため、固定翼ポンプに比べて広範囲の流量域でポンプを高効率で運転し、軸動力を節減できる。なお、翼角とは、可動翼の翼弦線と、該羽根車の回転軸心と直交する平面とがなす角度をいう。 Since the discharge amount can be arbitrarily controlled by adjusting the blade angle during operation of the movable blade pump device, the pump can be operated with higher efficiency in a wider flow rate range than the fixed blade pump, and the shaft power can be reduced. The blade angle refers to an angle formed by a chord line of the movable blade and a plane orthogonal to the rotation axis of the impeller.
可動翼ポンプ装置の一例として、特許文献1には、立軸斜流ポンプが開示されている。該立軸斜流ポンプは、主軸と翼角制御可能の可動翼とを設けたコーンを有し、コーン内に配設されたシリンダ内において、可動翼の吸込側と可動翼の吐出側の圧力差によって往復動するピストンの往復動と、可動翼とが連動するように構成されている。
As an example of a movable blade pump device,
しかし、特許文献1に開示された立軸斜流ポンプは、吸込側の水位変動などにより、吸込圧力が変化した場合は、吐出圧力との差が一定となるように翼角が変わり、翼角に応じた吐出量に変化するため、所定の吐出量とするためには、吐出弁の開閉調節などの調節が必要になる。このとき、吐出側の圧力が変わると、吸込圧力との差が一定となるように翼角が再び変わることとなる。したがって、最適なポンプ運転状態になるまでに、吐出弁の開閉調節が繰り返され、複雑な制御が必要になると考えられる。
However, the vertical mixed flow pump disclosed in
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、吐出弁で流量調節を行わずに、設定流量に対し、ポンプの設置条件に関係なく、最適な運転が可能な可動翼ポンプ装置及び翼角調節方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not perform flow rate adjustment by a discharge valve, and to a set flow rate, regardless of installation conditions of a pump, a movable blade pump device capable of optimal operation. An object of the present invention is to provide a blade angle adjusting method.
上述の目的を達成するための、本発明に係る可動翼ポンプ装置の特徴構成は、翼角が変更可能な複数の可動翼を有する可動翼ポンプ装置であって、複数の前記可動翼のうち少なくとも一枚の可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差を検出可能、又は前記圧力面側の流体及び前記負圧面側の流体の各圧力を検出可能な圧力検出機構と、前記圧力検出機構によって検出された前記圧力差又は前記各圧力に基づいて、複数の前記可動翼の前記翼角を個別に又は一斉に調節操作可能な翼角操作機構と、を備えている点にある。 In order to achieve the above object, a characteristic configuration of the movable blade pump device according to the present invention is a movable blade pump device having a plurality of movable blades whose blade angles can be changed, and at least one of the plurality of movable blades. A pressure detection mechanism capable of detecting the pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side of one movable blade, or capable of detecting each pressure of the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side, A blade angle operating mechanism capable of individually or simultaneously adjusting the blade angles of the plurality of movable blades based on the pressure difference or each of the pressures detected by the pressure detecting mechanism. is there.
上述の構成によると、流量に応じた標準的な翼角に操作した後に、可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差が最も小さくなるように翼角を調節する、つまり可動翼が流入角に正対するように調節操作をすることによって、そのときの流量において常に効率のよい運転が可能となる。これにより電気消費量の低減も達成することができる。なお、運転開始前の翼角は、適宜設定すればよい。例えば、可動翼ポンプ装置の運転開始前においては翼角を最も小さくしておき、可動翼ポンプ装置の運転に伴って翼角を徐々に最適にしていくような調節操作をすることができる。 According to the above-described configuration, after operating at the standard blade angle according to the flow rate, the blade angle is adjusted so that the pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side of the movable blade is minimized, that is, By performing the adjusting operation so that the movable blade faces the inflow angle, efficient operation can always be performed at the flow rate at that time. As a result, a reduction in electricity consumption can also be achieved. Note that the blade angle before the start of operation may be set as appropriate. For example, before starting the operation of the movable blade pump device, the blade angle may be minimized, and an adjustment operation may be performed such that the blade angle is gradually optimized with the operation of the movable blade pump device.
圧力検出機構は、可動翼の圧力面と負圧面とにそれぞれ設けられたひずみゲージや圧力センサ、可動翼に設けられた該可動翼を厚み方向に貫通する貫通穴の内部において可動翼の厚み方向と交差する仮想面に沿って配置されたひずみゲージや該貫通穴を流れる流体の流量及び方向を検出可能な流量センサが例示できる。なお、圧力検出機構は、少なくとも一枚の可動翼に備えていればよい。 The pressure detecting mechanism includes a strain gauge and a pressure sensor provided on a pressure surface and a suction surface of the movable wing, respectively, and a thickness direction of the movable wing in a through hole provided in the movable wing and passing through the movable wing in a thickness direction. And a flow sensor capable of detecting a flow rate and a direction of a fluid flowing through the through hole and a strain gauge disposed along an imaginary plane intersecting with the sensor. The pressure detection mechanism may be provided on at least one movable wing.
翼角操作機構は、圧力検出機構が検出した一枚の可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差に基づいて翼角を調節可能に構成されていてもよいし、圧力検出機構が検出した圧力面側の流体及び負圧面側の流体の各圧力から算出された圧力差に基づいて翼角を調節可能に構成されていてもよい。その際、翼角操作機構が、複数の可動翼の翼角を個別に調節操作可能に構成されているのであれば、可動翼毎に最適な翼角を実現することができるし、複数の可動翼の翼角を一斉に調節操作可能に構成されているのであれば、翼角の調節操作に係る機構を簡素化することができる。 The blade angle operation mechanism may be configured to be able to adjust the blade angle based on the pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side of one movable blade detected by the pressure detection mechanism, The blade angle may be adjustable based on a pressure difference calculated from each pressure of the fluid on the pressure surface side and the fluid pressure on the suction surface side detected by the detection mechanism. At this time, if the blade angle operating mechanism is configured to be capable of individually adjusting and operating the blade angles of the plurality of movable blades, it is possible to realize an optimum blade angle for each movable blade, If the wing angles of the wings are configured to be able to be adjusted at the same time, the mechanism related to the wing angle adjustment operation can be simplified.
翼角操作機構は、油圧式や機械式のアクチュエータによって、可動翼の翼角を調節操作可能に構成されている。翼角操作機構は、作業員の手動によって操作される構成であってもよいし、所定のプログラム等に基づいて自動的に操作される構成であってもよい。 The blade angle operation mechanism is configured to be able to adjust and operate the blade angle of the movable blade by a hydraulic or mechanical actuator. The blade angle operation mechanism may be configured to be operated manually by an operator, or may be configured to be automatically operated based on a predetermined program or the like.
本発明においては、前記翼角操作機構を制御する制御機構を備えると好適である。 In the present invention, it is preferable to include a control mechanism for controlling the blade angle operation mechanism.
上述の構成によると、制御機構によって、圧力検出機構によって検出された圧力差等に基づいて、翼角操作機構を自動的に操作することができるため、作業員の手動による翼角の調節操作が不要である。 According to the above configuration, the control mechanism can automatically operate the blade angle operation mechanism based on the pressure difference detected by the pressure detection mechanism or the like. Not required.
本発明においては、前記圧力検出機構は、複数の前記可動翼のうち少なくとも一枚の前記可動翼に設けられた該可動翼を厚み方向に貫通する貫通穴の内部において、前記厚み方向と交差する仮想面に沿って配置されたひずみゲージから構成されていると好適である。 In the present invention, the pressure detection mechanism intersects with the thickness direction inside a through hole that passes through the movable wing provided in at least one of the plurality of movable wings in the thickness direction. It is preferable that it is constituted by a strain gauge arranged along the virtual plane.
上述の構成によると、圧力検出機構をひずみゲージから構成し、該ひずみゲージを可動翼の内部に配置することによって、圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差を直接的に検出することができる。なお、貫通穴は、可動翼を鋳造によって形成する際に予め設けておくと、後からの切削加工等が不要となる。 According to the above configuration, the pressure detecting mechanism is constituted by a strain gauge, and the strain gauge is disposed inside the movable wing, thereby directly detecting the pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the fluid on the negative pressure surface side. be able to. In addition, if the through-hole is provided in advance when the movable wing is formed by casting, subsequent cutting or the like becomes unnecessary.
本発明においては、前記貫通穴は、前記圧力面及び前記負圧面の各表面における開口面積である表面開口面積が、前記ひずみゲージが配置されている部分の開口面積である内部開口面積よりも小さいと好適である。 In the present invention, the through hole has a surface opening area, which is an opening area on each surface of the pressure surface and the negative pressure surface, smaller than an internal opening area, which is an opening area of a portion where the strain gauge is disposed. It is suitable.
圧力面及び負圧面の各表面における開口が大きいと、可動翼の圧力面側や負圧面側を流れる流体に対して抵抗となる虞があり、また異物が挟まる虞もあるため好ましくない。圧力面及び負圧面の各表面における開口は流体が通流できさえすればよい。一方、貫通穴の内部においては、ひずみゲージを配置するのに十分な空間が必要である。そこで、上述のような構成が好ましく採用される。これにより、可動翼の表面においては、流体の圧力測定のための貫通穴が流体の抵抗とならず、またこの貫通穴に異物が挟まる虞を無くすことができ、可動翼の内部においてはひずみゲージの配置空間を十分に確保することができる。 If the openings on each of the pressure surface and the suction surface are large, there is a possibility that resistance to the fluid flowing on the pressure surface side or the suction surface side of the movable blade may occur, and there is a possibility that foreign matter may be caught, which is not preferable. The openings in the surfaces of the pressure surface and the suction surface only need to be able to flow the fluid. On the other hand, inside the through-hole, a sufficient space is required for disposing the strain gauge. Therefore, the above-described configuration is preferably adopted. Thereby, on the surface of the movable wing, the through hole for measuring the pressure of the fluid does not become the resistance of the fluid, and there is no danger of foreign matter being caught in the through hole. Can be sufficiently secured.
本発明においては、前記圧力検出機構は、前記可動翼のチップ側であって回転方向の前端側の隅部、前記可動翼のチップ側であって回転方向の後端側の隅部、前記可動翼のボス側であって回転方向の前端側の隅部又は前記可動翼のボス側であって回転方向の後端側の隅部の少なくともいずれか一箇所に設けられていると好適である。 In the present invention, the pressure detecting mechanism may include a tip portion of the movable wing on a tip end side in a rotation direction, a tip portion of the movable wing on a tip side of a rotation direction, a corner portion on a tip end of the movable wing, It is preferable that the movable wing is provided at at least one of a corner on the front end side in the rotational direction and a corner on the boss side of the movable wing and on the rear end in the rotational direction.
圧力検出機構は、可動翼のチップ側であって回転方向の前端側の隅部、可動翼のチップ側であって回転方向の後端側の隅部、可動翼のボス側であって回転方向の前端側の隅部又は可動翼のボス側であって回転方向の後端側の隅部の少なくともいずれか一箇所に設けられていると、可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差が検出可能、又は圧力面側の流体及び負圧面側の流体の各圧力が検出可能である。 The pressure detection mechanism is located on the tip side of the movable wing on the front end side in the rotational direction, on the tip side of the movable wing on the rear end side in the rotational direction, and on the boss side of the movable wing in the rotational direction. Is provided at at least one of the front end corner and the boss side of the movable wing and the rear end corner in the rotational direction, the fluid on the pressure side of the movable wing and the suction side The pressure difference of the fluid can be detected, or the respective pressures of the fluid on the pressure surface side and the fluid on the negative pressure surface side can be detected.
なお、回転方向の前端側の隅部は、最もキャビテーションが発生しやすい。したがって、圧力検出機構は、少なくとも可動翼のチップ側であって回転方向の前端側の隅部に、設けられていることが好ましい。この可動翼の回転方向の前端側の隅部における圧力差が小さくなるように可動翼を制御することによって、キャビテーションの発生を防止することができる。 Cavitation is most likely to occur at the corner on the front end side in the rotation direction. Therefore, it is preferable that the pressure detection mechanism is provided at least at the tip side of the movable wing and at the corner on the front end side in the rotation direction. Cavitation can be prevented from occurring by controlling the movable wing such that the pressure difference at the corner on the front end side in the rotation direction of the movable wing is reduced.
圧力検出機構の設置箇所が多いほど、可動翼の全体を総合的に見て、最もポンプ効率のよい翼角を実現することができる。 The more the pressure detection mechanism is installed, the more the movable blade can be viewed as a whole, and the blade angle with the highest pump efficiency can be realized.
上述の目的を達成するための、本発明に係る可翼角調節方法の特徴構成は、翼角が変更可能な複数の可動翼を有する可動翼ポンプ装置における翼角調節方法であって、複数の前記可動翼のうち少なくとも一枚の可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差、又は前記圧力面側の流体及び前記負圧面側の流体の各圧力を検出する圧力検出工程と、前記圧力検出工程によって検出された前記圧力差又は前記各圧力に基づいて、複数の前記可動翼の前記翼角を個別に又は一斉に調節操作する翼角調節工程と、を備えている点にある。 In order to achieve the above-described object, a characteristic configuration of a wing angle adjusting method according to the present invention is a wing angle adjusting method in a movable wing pump device having a plurality of movable wings whose wing angles can be changed. A pressure detecting step of detecting a pressure difference between a fluid on a pressure surface side and a fluid on a suction surface side of at least one of the movable blades, or a pressure of the fluid on the pressure surface side and a pressure on the suction surface side. And a blade angle adjusting step of individually or simultaneously adjusting the blade angles of the plurality of movable blades based on the pressure difference or the respective pressures detected by the pressure detecting step. It is in.
上述の構成によると、流量変動に伴って変化する、可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差が最も小さくなるように翼角を最適、つまり可動翼が流入角に正対するように調節操作をすることによって、常に効率のよい運転が可能となる。これにより電気消費量の低減も達成することができる。なお、運転開始前の翼角は、適宜設定すればよい。例えば、可動翼ポンプ装置の運転開始前においては翼角を最も小さくしておき、可動翼ポンプ装置の運転に伴って翼角を徐々に最適にしていくような調節操作をすることができる。 According to the above-described configuration, the blade angle is optimized so that the pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the suction surface side of the movable blade, which changes with the flow rate variation, is minimized. By performing the adjustment operation as opposed to the above, efficient operation can always be performed. As a result, a reduction in electricity consumption can also be achieved. Note that the blade angle before the start of operation may be set as appropriate. For example, before starting the operation of the movable blade pump device, the blade angle may be minimized, and an adjustment operation may be performed such that the blade angle is gradually optimized with the operation of the movable blade pump device.
圧力検出工程においては、可動翼の圧力面と負圧面とにそれぞれ設けられたひずみゲージや圧力センサ、可動翼に設けられた該可動翼を厚み方向に貫通する貫通穴の内部において可動翼の厚み方向と交差する仮想面に沿って配置されたひずみゲージや該貫通穴を流れる流体の流量及び方向を検出可能な流量センサから圧力ないし圧力差を検出すればよい。なお、圧力検出工程においては、少なくとも一枚の可動翼における圧力ないし圧力差を検出できればよい。 In the pressure detecting step, the thickness of the movable wing is set in a through hole that penetrates the movable wing in the thickness direction through a strain gauge or a pressure sensor provided on each of the pressure surface and the suction surface of the movable wing. The pressure or the pressure difference may be detected from a strain gauge disposed along a virtual plane intersecting the direction or a flow rate sensor capable of detecting the flow rate and direction of the fluid flowing through the through hole. In the pressure detecting step, it is sufficient that the pressure or the pressure difference in at least one movable wing can be detected.
翼角操作工程は、圧力検出工程において検出した一枚の可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差に基づいて翼角を調節可能に構成されていてもよいし、圧力検出工程において検出した圧力面側の流体及び負圧面側の流体の各圧力から算出された圧力差に基づいて翼角を調節可能に構成されていてもよい。その際、翼角操作工程が、複数の可動翼の翼角を個別に調節操作可能に構成されているのであれば、可動翼毎に最適な翼角を実現することができるし、複数の可動翼の翼角を一斉に調節操作可能に構成されているのであれば、翼角の調節操作を簡略化することができる。 The blade angle operation step may be configured such that the blade angle can be adjusted based on the pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side of one movable blade detected in the pressure detection step, The blade angle may be adjustable based on a pressure difference calculated from each pressure of the fluid on the pressure surface side and the pressure on the suction surface side detected in the detection step. At this time, if the blade angle operation step is configured so that the blade angles of a plurality of movable blades can be individually adjusted and operated, an optimum blade angle can be realized for each movable blade, and a plurality of movable blades can be realized. If the wing angles of the wings can be adjusted at the same time, the wing angle adjustment operation can be simplified.
翼角操作工程は、油圧式や機械式のアクチュエータによって、可動翼の翼角を調節操作可能に構成されている。翼角操作工程は、作業員の手動によって操作される態様であってもよいし、所定のプログラム等に基づいて自動的に操作される態様であってもよい。 The blade angle operation step is configured such that the blade angle of the movable blade can be adjusted and controlled by a hydraulic or mechanical actuator. The blade angle operation step may be a mode in which it is manually operated by an operator, or may be a mode in which it is automatically operated based on a predetermined program or the like.
本発明においては、前記圧力検出工程は、前記圧力差を前記可動翼の複数個所において検出すると好適である。 In the present invention, it is preferable that in the pressure detecting step, the pressure difference is detected at a plurality of positions on the movable wing.
圧力検出工程において、可動翼の複数個所において圧力差を検出することによって、可動翼の全体を総合的に見て、最もポンプ効率のよい翼角を実現することができる。 In the pressure detecting step, by detecting a pressure difference at a plurality of positions of the movable blade, it is possible to realize a blade angle with the highest pump efficiency when viewing the entire movable blade as a whole.
以下、本発明の実施形態に係る可動翼ポンプ装置及び翼角調節方法を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a movable blade pump device and a blade angle adjusting method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、可動翼ポンプ装置1が示されている。可動翼ポンプ装置1は、立軸斜流ポンプ10と、立軸斜流ポンプ10に備えられている羽根車13が有する可動翼33の翼角を調節操作する翼角操作機構40と、翼角操作機構40の制御機構50とを備えている。
FIG. 1 shows a movable
立軸斜流ポンプ10は、ケーシング11内において回転自在に配設された主軸12と、主軸12の下端部に設けられ主軸12と一体回転する羽根車13と、ケーシング11の上側に連設された揚水管14と、揚水管14の上側に連結された吐出曲管15と、ケーシング11の下側に連設された吸込ケーシング16と、吐出曲管15の下流側に連設された吐出管17とを備えている。
The vertical
ケーシング11には羽根車13の下流側に案内羽根18が備えられている。案内羽根18は、羽根車13から吐出した流体を軸方向に整流してスムーズに揚水管14に導くために設けられている。
The
建屋の床部20の開口21にアンカーボルト22によって位置決め固定された取付座23に、止水ゴム(図示せず)を介して円環状の鋼板から構成されたベースプレート25が固定されている。ベースプレート25には、吐出曲管15が固定されている。
A
吐出曲管15の上部には、主軸12の周囲に封水機構(図示せず)と、主軸12を支持する軸受機構26とが設けられ、主軸12の上端は軸継手としてのカップリング29を介して、ベースプレート25に固定された架台28に載置されたモータ30の出力軸31に連結されている。
A water sealing mechanism (not shown) around the
図3に示すように、羽根車13は、主軸12に固定的に支持されるボス部32と、ボス部32の周囲に配置された複数の可動翼33を備えている。
As shown in FIG. 3, the
ボス部32は、中央に主軸12を軸支する主軸固定部32aが設けられ、周囲に後述する可動翼33の支軸39を遊挿可能な支軸保持部32bが設けられている。なお、ボス部32は、ステンレス鋼やねずみ鋳鉄等の、流体に対して強度と耐食性のある材質から形成されている。
The
可動翼33は、基端部に支軸39が一体形成されている。可動翼33、支軸39は、ステンレス鋼やねずみ鋳鉄等の、流体に対して強度と耐食性のある材質から形成されている。
The
図3及び図4に示すように、羽根車13の複数の可動翼33のうち一枚の可動翼33のチップ側であって回転方向の前端側の隅部には、該可動翼33を厚み方向に貫通する貫通穴34が設けられている。さらに、可動翼33には、該可動翼33の厚み方向と交差する方向に沿って、貫通穴34に連通する横穴35が形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a thickness of the
横穴35から、該可動翼33の厚み方向と交差する仮想面に沿ってひずみゲージ36が貫通穴34の内部に配置される。なお、ひずみゲージ36の長手方向の両縁部が横穴35の対向側面にそれぞれ固定される。
From the
貫通穴34は、圧力面33a及び負圧面33bの各表面における開口面積である表面開口面積が、ひずみゲージ36が配置されている部分である横穴35の、厚み方向と交差する方向に沿った開口面積である内部開口面積よりも小さい。
The through
可動翼33の表面においては、流体の圧力測定のための貫通穴34が流体の抵抗とならず、またこの貫通穴34に異物が挟まる虞を無くすことができ、可動翼33の内部においてはひずみゲージ36の配置空間を十分に確保することができる。
On the surface of the
可動翼33の内部には、横穴35とボス部32とを連通する連通穴37が設けられてあり、この連通穴37にひずみゲージ36のリード線38が通されている。なお、連通穴37及びリード線38は、図3において記載を省略している。該リード線38は、主軸12の内部(後述のとおり主軸12は中空に構成されている。)を通り、回転接続用コネクター等を適宜介して、制御機構50に接続されている(図1参照)。
Inside the
貫通穴34、横穴35及び連通穴37は、可動翼33を鋳造によって形成する際に予め設けられていると好ましい。なお、貫通穴34、横穴35及び連通穴37は、可動翼33を鋳造後に切削加工によって形成されてもよい。
It is preferable that the through
上記のように貫通穴34の内部に配置されたひずみゲージ36の一方の面には、可動翼33の圧力面33a側の流体の圧力が作用し、ひずみゲージ36の他方の面には、可動翼33の負圧面33b側の流体との圧力が作用し、これらの圧力差に応じてひずみゲージ36はひずみを生じる。制御機構50は、生じたひずみによる抵抗変化を、可動翼33の圧力面33a側の流体と負圧面33b側の流体の圧力差として直接的に検出する。したがって、ひずみゲージ36が本発明に係る圧力検出機構である。
The pressure of the fluid on the
翼角操作機構40は、可動翼33の翼角を調節操作するものであり、可動翼33の翼角を変更させて吐出量を変更する。翼角操作機構40は以下のように構成されている。
The blade
上述のように、軸受機構26によって回転自在に支持されている主軸12の先端部に、ボス部32が設けられている。なお、主軸12及びボス部32は中空に構成されている。
As described above, the
この中空のボス部32を貫通して複数の支軸39が円周方向の間隔を隔てて、それぞれ支軸保持部32bによって回動可能に支持されている。支軸39のボス部32への挿入端部にアーム41が取付けられている。アーム41はジョイント42を介してヘッド43に連結されている。
A plurality of
ヘッド43には中空の主軸12の内部に、主軸12の軸心方向に沿って移動可能かつ主軸12とともに回転するように配置された翼角操作棒44の下端部が連結されている。
The lower end of a blade
翼角操作棒44の上端部には、該翼角操作棒44を、主軸12の軸心方向に沿って移動させるアクチュエータ45が配置されている。アクチュエータ45は、油圧機構から構成されている。具体的には、翼角操作棒44の上端部にはピストン46が連結され、該ピストン46は、主軸12とともに回転する油圧サーボシリンダ47の内部に配置されている。
An
油圧サーボシリンダ47の油室には方向制御弁48を介して油圧供給機構49からの圧油が給排され、これにより翼角操作棒44は、主軸12の軸心方向に沿って上下に移動操作される。翼角操作棒44の上下移動に伴って、翼角操作棒44の下端部に連結されたヘッド43が上下し、これに連動してアーム41が傾動され、アーム41に連結された支軸保持部32bが回動するのに伴って支軸39が回動し、したがって可動翼33の翼角が変更される。
Pressure oil from a
制御機構50は、マイクロコンピュータや、マイクロコンピュータで実行されるプログラム等を記憶したメモリ等の周辺機器から構成され、圧力検出機構としてのひずみゲージ36のリード線38が接続されている。制御機構50は、ひずみゲージ36によって検出された圧力差に基づいて、所定のプログラムを実行し、翼角操作機構40を制御、すなわち油圧供給機構49及び方向制御弁48を制御することにより可動翼33の翼角を調節操作するように構成されている。
The
制御機構50は、例えば、ひずみゲージ36が検出した、可動翼33の圧力面側の流体の圧力と負圧面側の流体の圧力とから検出される圧力差が所定の値より高くなると、翼角操作機構40を制御し、羽根車13の可動翼33の翼角を圧力差が小さくなる、好ましくは0となるように変化させる。これにより可動翼33に対する流体の衝突が少なくなり、流れの剥離が解消され、軸動力が低減される。
When the pressure difference between the pressure of the fluid on the pressure surface side of the
このように、制御機構50は、可動翼33の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差が最も小さくなるように翼角を最適、つまり可動翼が流入角に正対するように調節操作をすることによって、常に効率のよい運転を可能とする。これにより電気消費量の低減も達成することができる。なお、運転開始前の翼角は、適宜設定すればよい。例えば、可動翼ポンプ装置1の運転開始前においては翼角を最も小さくしておき、可動翼ポンプ装置1の運転に伴って翼角を徐々に最適にしていくような調節操作をすることができる。
In this manner, the
上述した実施形態においては、圧力検出機構が、可動翼33のチップ側であって回転方向の前端側の隅部に設けられている場合について説明した。これは、可動翼33のチップ側であって回転方向の前端側の隅部は、可動翼33において最もキャビテーションが発生しやすい。この隅部における圧力差が小さくなるように可動翼を制御することによって、キャビテーションの発生を効果的に防止することができるからである。
In the above-described embodiment, a case has been described in which the pressure detection mechanism is provided on the tip side of the
しかし、圧力検出機構としてのひずみゲージ36は、図5に示すように、可動翼のチップ側であって回転方向の前端側の隅部、可動翼33のチップ側であって回転方向の後端側の隅部、可動翼33のボス側であって回転方向の前端側の隅部又は可動翼のボス側であって回転方向の後端側の隅部に設けられていてもよい。また、ひずみゲージ36は、上述の四箇所のうち複数個所に設けられていてもよい。ひずみゲージ36の設置箇所が多いほど、可動翼33の全体を総合的に見て、最もポンプ効率のよい翼角を実現することができる。
However, as shown in FIG. 5, the
上述した実施形態においては、複数の可動翼33のうち一枚の可動翼33に、圧力検出手段が備えられている場合について説明したが、これに限らない。複数の可動翼33のそれぞれに圧力検出手段が備えられていてもよい。
In the above-described embodiment, a case has been described in which one of the plurality of
上述した実施形態においては、翼角操作機構40は、複数の可動翼33の翼角を簡素な機構でありながら一斉に調節操作可能に構成されている場合について説明したが、これに限らない。翼角操作機構40は、複数の可動翼33の翼角を個別に調節操作可能に構成されていてもよい。特に、上述のように、複数の可動翼33のそれぞれに圧力検出手段が備えられている場合に有効である。翼角操作機構40が、複数の可動翼の翼角を個別に調節操作可能に構成されているのであれば、可動翼33毎に最適な翼角を実現することができる。
In the above-described embodiment, the description has been given of the case where the blade
上述した実施形態においては、圧力検出機構としてのひずみゲージが貫通穴の内部に配置されている構成について説明したが、これに限らない。ひずみゲージは、可動翼33の圧力面や負圧面の表面に貼り付けされる構成であってもよい。可動翼33の圧力面及び負圧面のひずみを、ひずみゲージによって検出する。これらのひずみは、圧力面側の流体や負圧面側の流体が可動翼33に作用した結果生じることから、これらひずみを計測することによって、可動翼33の圧力面側の流体の圧力や負圧面側の流体の圧力、したがってこれらの圧力差が間接的に検出されることになる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the strain gauge as the pressure detecting mechanism is disposed inside the through-hole has been described, but the present invention is not limited to this. The strain gauge may be configured to be attached to the surface of the pressure surface or the suction surface of the
また、圧力検出機構は、ひずみゲージ36から構成される場合に限らず、貫通穴34を通る流体の流量及び方向を検出可能な流量センサから構成されてもよい。該流体は、可動翼33の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差によって流れることから、該流体の流量を計測することによって、圧力差を間接的に検出することができる。
Further, the pressure detection mechanism is not limited to the case where the pressure gauge is constituted by the
上述した実施形態においては、翼角操作機構40は、油圧式のアクチュエータによって、可動翼33の翼角を調節操作可能に構成されている場合について説明したが、これに限らない。翼角操作機構40は、ウォームギヤ及びネジ機構を有する機械式のアクチュエータによって翼角操作棒44を上下に移動操作することによって、可動翼33の翼角を調節操作可能に構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the blade
上述した実施形態においては、翼角操作機構40は、検出された圧力差に基づいて制御機構50が所定のプログラム等を実行することによって、自動的に操作される構成について説明したが、これに限らない。翼角操作機構40は、検出された圧力差に基づいて、作業員の手動によって操作される構成であってもよい。
In the above-described embodiment, a configuration has been described in which the blade
以上のように構成された可動翼ポンプ装置1において、本発明に係る翼角調節方法が好適に実行される。
In the movable
すなわち、翼角調節方法は、翼角が変更可能な複数の可動翼33を有する可動翼ポンプ装置1における翼角調節方法であって、複数の可動翼33のうち少なくとも一枚の可動翼33の圧力面33a側の流体と負圧面33b側の流体の圧力差、又は圧力面33a側の流体及び負圧面33b側の流体の各圧力を検出する圧力検出工程と、圧力検出工程によって検出された圧力差又は各圧力に基づいて、複数の可動翼33の翼角を個別に又は一斉に調節操作する翼角調節工程と、を備えている。その際、圧力検出工程は、圧力差を可動翼33の複数個所において検出するように構成されていると好ましい。
That is, the blade angle adjusting method is a blade angle adjusting method in the movable
可動翼ポンプ装置1が、立軸斜流ポンプ10を備え、該立軸斜流ポンプ10に備えられている羽根車13が有する可動翼33の翼角が調節可能な構成について説明したが、これに限らない。可動翼ポンプ装置1は、例えば、立軸軸流ポンプ、横軸斜流ポンプ又は横軸軸流ポンプを備え、これらのポンプに備えられている羽根車が有する可動翼の翼角が調節可能な構成であってもよい。
The movable
上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能である。 Each of the above-described embodiments is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the description, and the specific configuration of each unit can be appropriately changed and designed within a range in which the operation and effect of the present invention is exerted. is there.
1 :可動翼ポンプ装置
10 :立軸斜流ポンプ
13 :羽根車
33 :可動翼
33a :圧力面
33b :負圧面
34 :貫通穴
35 :横穴
36 :ひずみゲージ
37 :連通穴
38 :リード線
40 :翼角操作機構
50 :制御機構
1: movable blade pump device 10: vertical shaft mixed flow pump 13: impeller 33:
Claims (7)
複数の前記可動翼のうち少なくとも一枚の可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差を検出可能、又は前記圧力面側の流体及び前記負圧面側の流体の各圧力を検出可能な圧力検出機構と、
前記圧力検出機構によって検出された前記圧力差又は前記各圧力に基づいて、複数の前記可動翼の前記翼角を個別に又は一斉に調節操作可能な翼角操作機構と、を備えている可動翼ポンプ装置。 A movable blade pump device having a plurality of movable blades whose blade angles can be changed,
The pressure difference between the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side of at least one of the plurality of movable blades can be detected, or the respective pressures of the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side can be detected. A detectable pressure detection mechanism,
A blade angle operating mechanism capable of individually or simultaneously adjusting the blade angles of the plurality of movable blades based on the pressure difference or each of the pressures detected by the pressure detection mechanism. Pump device.
複数の前記可動翼のうち少なくとも一枚の可動翼の圧力面側の流体と負圧面側の流体の圧力差、又は前記圧力面側の流体及び前記負圧面側の流体の各圧力を検出する圧力検出工程と、
前記圧力検出工程によって検出された前記圧力差又は前記各圧力に基づいて、複数の前記可動翼の前記翼角を個別に又は一斉に調節操作する翼角調節工程と、を備えている翼角調節方法。 A blade angle adjusting method in a movable blade pump device having a plurality of movable blades whose blade angles can be changed,
A pressure for detecting a pressure difference between a fluid on the pressure surface side and a fluid on the suction surface side of at least one of the plurality of movable blades, or a pressure for detecting each pressure of the fluid on the pressure surface side and the fluid on the suction surface side. A detection step;
A blade angle adjustment step of individually or simultaneously adjusting the blade angles of the plurality of movable blades based on the pressure difference or the respective pressures detected in the pressure detection step. Method.
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JP2018147925A JP2020023890A (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Movable blade pump device and blade adjustment method |
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JP7472046B2 (en) | 2021-01-05 | 2024-04-22 | 株式会社酉島製作所 | Vertical Pump |
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- 2018-08-06 JP JP2018147925A patent/JP2020023890A/en active Pending
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