JP2703427B2 - 可変翼水力機械のランナ羽根角度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のランナ羽根を有
しランナの回転中にランナ羽根の角度を変化させること
ができる可変翼水力機械のランナ羽根角度検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カプラン水車や斜流水車といっ
たプロペラ水車等の水力機械は、ランナの回転中に外部
から油圧などで操作することによって、ランナ羽根の角
度を変化することが可能な構造になっている。このよう
な水力機械には、ランナ羽根の角度を検出するランナ羽
根角度検出装置が付設されている。このランナ羽根角度
検出装置としては、ランナの回転と共に回転しランナ羽
根の角度変化に連動してランナの軸方向に移動するロッ
ドを設け、このロッドの軸方向移動量を検出することに
よって、ランナ羽根の角度を検出するものが知られてい
る。図４及び図５はこのような従来の可変翼水力機械の
ランナ羽根角度検出装置を示したものである。図４及び
図５において、ランナと共に回転するロッド１の頂部に
はボールベアリング２とベアリングケース３とが装着さ
れ、このボールベアリング２は、内側ベアリング押え４
と外側ベアリング押え５とによって保持されている。ロ
ッド１の上端部にはネジが刻設され、このネジにはナッ
ト６が螺合し、内側ベアリング押え４を締付けている。
これらのロッド１と軸受装置２，３，４，５はハウジン
グ７内に収容され、このハウジング７の上部開口には上
カバー８が被覆されている。

【０００３】ベアリングケース３には対向する位置に一
対の長穴３ａが穿設され、これらの長穴３ａにはピン９
によって二股状のレバー１０が連結されている。このレ
バー１０はスピンドル１１にキー１２によって固着さ
れ、このスピンドル１１はハウジング７に設けられたブ
ッシュ１３に挿入されている。スピンドル１１の一端に
には図５に示したようにノックピン１４によって扇形状
のアーム１５が取付けられ、このアーム１５には目盛り
が付けられている。ハウジング７には指示針１６が固着
され、この指示針１６の先端はアーム１５の目盛りを指
示する。またアーム１５には、位置の変化を電気信号に
変換することができるポテンショメータ等の電気的検出
器１７が接続されている。ハウジング７には対向する２
箇所にアクリル等の照明板を嵌め込んだ点検用窓１８が
設けられており、この窓８を通して軸受装置２，３，
４，５の状態を点検できると共に、分解・組立時にはこ
の点検用窓１８を外して作業を行うことができる。ハウ
ジング７内にはボールベアリング２の上部まで潤滑油が
常時充満されており、スピンドル１１とブッシュ１３と
の間などには、液密性に保つためのパッキン１９が介在
されている。更にロッド１の上下運動による潤滑油上の
空間の体積変化を吸収するために、上カバー８にはエア
ブリーザ２０が設置されている。

【０００４】この従来のランナ羽根角度検出装置の作用
は以下の通りである。ランナ羽根の角度変化に連動して
ロッド１が軸方向に移動し、これに伴いベアリング２と
ベアリングケース３とが同方向に移動する。ベアリング
ケース３の移動はレバー１０によってスピンドル１１の
回動に変換され、アーム１５に伝えられる。アーム１５
がスピンドル１１を中心として回動すると、アーム１５
の目盛りと指示針１６とからロッド１の上下動が目視に
より読み取ることができると共に、検出器１７がロッド
１の上下動を電気信号に変換する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のランナ羽根角度検出装置は、軸受装置２，３，４，
５がロッド１の円周面を軸受しているので、この軸受装
置２，３，４，５の軸方向移動を検出するための構成な
どが複雑になってしまうといった問題がある。詳述する
と、軸受装置２，３，４，５の軸方向移動を検出器１７
に伝えるのに、ベアリングケース３の上下動をレバー８
とスピンドル１１とを介してアーム１５の回転動に変換
するといった複雑な構成を必要とすると共に、潤滑油中
のスピンドル１１をシールするパッキン１９も必要とな
り、部品点検が非常に多くなり、このために、部品の損
傷等に起因する異常発生の可能性が高くなり、信頼性が
劣るという問題が発生する。

【０００６】更に、上述のパッキン１９やその他の耐久
性に劣る部品は定期的に点検し、交換を必要とする。し
かしながら、この交換作業は、２箇所の点検用窓１８と
上カバー８との両方を夫々外して、行わなければなら
ず、分解・組立の作業性が悪いという問題もあった。そ
こで、本発明の目的は、構成が簡単であり、分解・組立
等の作業性が良好で、かつ信頼性の高い可変翼水力機械
のランナ羽根角度検出装置を提供するものである。

【０００７】この目的を達成するために、本発明の可変
翼水力機械のランナ羽根角度検出装置は、可動翼水力機
械のランナの回転と共に回転し軸方向に移動してランナ
羽根の角度を変化させるロッドと、上記ロッドの上端に
取り付けられた軸受装置と、上部開口を有し上記ロッド
と上記軸受装置とを収容するハウジングと、上記ハウジ
ングの上部開口を被覆する上カバーと、上記ロッドの軸
方向移動に伴う上記軸受装置の軸方向の変位量を検出し
て上記ランナ羽根角度を検出する電気的検出器とを具備
し、上記軸受装置は、上記ロッドと一体に回転するよう
に上記ロッドの上端に取付けられた下側ケースと、この
下側ケースとは別体で構成され上記ロッドの軸方向には
移動可能であるが回転を拘束された上側ケースと、上記
上側及び下側ケースの間に収容されたころ軸受とから構
成され、上記カバーと上記上側ケースとの間には、上記
上側ケースを上記下側ケースの方へ付勢するスプリング
が張設され、さらに上記上カバーから垂下し上記上側ケ
ースの軸方向移動を案内すると共に上記上側ケースの回
転を拘束する軸受ガイドが設けられ、上記上側ケースの
上面には指示針が植設される一方、前記上カバーにはス
ケールが設けられたことを特徴とするものである。

【０００８】この構成にあっては、ランナ羽根角度検出
装置は、上部開口を有し上記ロッドと上記軸受装置とを
収容するハウジングと、上記ハウジングの上部開口を被
覆する上カバーと、上記上カバーと上記上側ケースとの
間に張設され上記上側ケースを上記下側ケースの方へ付
勢するスプリングと、上記上カバーから垂下し上記上側
ケースの軸方向移動を案内すると共に上記上側ケースの
回転を拘束する軸受ガイドとを更に具備し、上記検出手
段は、上記上カバーに載置された電気的検出器とこの電
気的検出器と上記上側ケースとを連結するベローとを含
むことが望ましい。

【０００９】

【作用】ランナの回転に伴いロッドが回転すると、軸受
装置のうち、下側ケースはロッドと一体に回転するが、
上側ケースは回転拘束されているので回転しない。ラン
ナ羽根の角度変化に連動してロッドが軸方向に移動する
と、軸受装置全体が同方向に移動する。検出手段は、上
側ケースの移動を検出してランナ羽根の角度変化を検出
する。

【００１０】

【実施例】以下本発明による可変翼水力機械のランナ羽
根角度検出装置の一実施例を、図４および図５と同部分
には同一符号を付して示した図１乃至図３を参照して説
明する。図１及び図２において、ロッド１の上端面に
は、ロッド１と一体に回転するように軸受装置の下側ケ
ース２１が取付けられている。この下側ケース２１の取
付けは、次のように行われる、すなわちロッド１の上端
部に正方形断面の突起１ａを突設すると共にこの突起１
ａと同一形状の貫通孔２１ａを下側ケース２１に穿孔
し、この貫通孔２１ａを突起１ａに嵌合することによっ
て行われる。下側ケース２１の上方にはこれに対向する
ように上側ケース２２が配置され、これらの下側及び上
側ケース２１，２２の間には複数個のころ軸受２３が介
在されている。このように、軸受装置を構成する下側ケ
ース２１ところ軸受２３と上側ケース２２は、この順序
でロッド１の上端面から軸方向外方に順次積層されるよ
うに配置されている。上側ケース２２と上カバー８との
間には、スプリング２４が張設され、このスプリング２
４は上側ケース２２を下側ケース２１の方へ付勢して上
側ケース２２ところ軸受２３とが下側ケース２１から離
脱することを防止している。

【００１１】上側ケース２２の外周面には図２に明示し
たように、複数本、図示例では４本の案内突起２５が突
設され、これらの案内突起２５は、軸受ガイド２６に形
成されたスリット２７に挿通している。この軸受ガイド
２６は上カバー８から垂下した円筒体で、スリット２７
は軸受ガイド２６の下端から軸方向、すなわち上下方向
に延在している。軸受ガイド２６は、案内突起２５とス
リット２７との係合によって、上側ケース２２の軸方向
移動を案内すると共に上側ケース２２の回転を拘束す
る。上側ケース２２の上面中央にはフック２８が突設さ
れ、このフック２８にはベロー２９の一端が結合されて
いる。このベロー２９は上カバー８の貫通孔を挿通し
て、プーリー３０を通ってポテンショメータ等の電気的
検出器３１に連結されている。上カバー８の上面には、
ランナ羽根の角度を表す直線状のスケール３２が垂直に
取付けられ、このスケール３２と協働する指示針３３
は、上側ケース２２の上面に突設され、先端が上カバー
８の貫通孔を挿通してスケール３２に対向している。

【００１２】次に、上述した実施例の作用を説明する。
ランナの回転に伴ってロッド１が回転すると、軸受装置
のうち、下側ケース２１ところ軸受２３が回転するが、
上側ケース２２は案内突起２５と軸受ガイド２６のスリ
ット２７との係合により回転が拘束される。ランナ羽根
の角度変化に連動してロッド１が軸方向に移動すると、
下側ケース２１ところ軸受２３と上側ケース２２がロッ
ド１と一体的に軸方向に移動する。この上側ケース２２
の軸方向移動は、スケール３２と指示針３３とによって
ランナ羽根角度として表示されると共に、ベロー２９を
介して検出器３１に伝達され、電気信号に変換される。
検出器３１の電気信号はランナ羽根の角度を調整し運転
状態を制御する不図示の調整機に伝達される。この調整
機は検出されたランナ羽根角度を羽根角度指令とを比較
して羽根角度が羽根角度値に合致するように操作する。

【００１３】以上のように、本実施例ではロッド１の軸
方向移動を回転などへの変換なしにそのままベロー２９
によって検出器３１に伝えるので、構成が非常に簡単に
なる。更に、スケール３２と指示針３３も相対的に直線
移動するだけであるので、両者の初期設定時の微調整も
非常に容易になる。なお、上記実施例では、検出器３１
はロッド１の移動量を電気信号に変換して調整機に伝達
するものであった。しかしながら、本発明ではそれに限
ることなく、ロッド１の移動量を機械的に検出して直接
に機械的に調整機に伝達するものであってもよい。例え
ばアーム部に金属製ワイヤの一部を取付け、他端を調整
機内のカム装置に取付けて、アームの動きによって調整
機を直接制御する機械式検出装置とすることもできる。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、軸受装置はロッドの上端面から軸方向に下側ケ
ースと軸受と上側ケースとがこの順で順次積層状態に配
置される構成であるため、上側ケースとこれの上方に配
置された検出手段とを極めて簡単に連結することがで
き、可変翼水力機械のランナ羽根角度検出装置全体の構
成が非常に簡単となり、部品点数が少なくなり、信頼性
が向上する。また、ロッドと軸受装置の各部品と検出手
段とがロッドの軸方向に沿って配置されるため、分解・
組立作業がロッドの軸方向から行うことができ、作業性
が非常に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可変翼水力機械のランナ羽根角度
検出装置の実施例を示した縦断面図。

【図２】上記実施例の下側ケースと上側ケースを示した
斜視図。

【図３】上記実施例の上カバーと軸受ガイドとを示した
斜視図。

【図４】従来の可変翼水力機械のランナ羽根角度検出装
置を示した縦断面図。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った横断面図。

【符号の説明】

１ ロッド ２１ 下側ケース ２２ 上側ケース ２３ ころ軸受 ２１、２２、２３ 軸受装置 ２９ ベロー ３１ 検出器 ２９、３１ 検出装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可動翼水力機械のランナの回転と共に回転
   し軸方向に移動してランナ羽根の角度を変化させるロッ
   ドと、上記ロッドの上端に取り付けられた軸受装置と、
   上部開口を有し上記ロッドと上記軸受装置とを収容する
   ハウジングと、上記ハウジングの上部開口を被覆する上
   カバーと、上記ロッドの軸方向移動に伴う上記軸受装置
   の軸方向の変位量を検出して上記ランナ羽根角度を検出
   する電気的検出器とを具備し、上記軸受装置は、上記ロ
   ッドと一体に回転するように上記ロッドの上端に取付け
   られた下側ケースと、この下側ケースとは別体で構成さ
   れ上記ロッドの軸方向には移動可能であるが回転を拘束
   された上側ケースと、上記上側及び下側ケースの間に収
   容されたころ軸受とから構成され、上記上カバーと上記
   上側ケースとの間には、上記上側ケースを上記下側ケー
   スの方へ付勢するスプリングが張設され、さらに上記上
   カバーから垂下し上記上側ケースの軸方向移動を案内す
   ると共に上記上側ケースの回転を拘束する軸受ガイドが
   設けられ、上記上側ケースの上面には指示針が植設され
   る一方、前記上カバーにはスケールが設けられたことを
   特徴とする可変翼水力機械のランナ羽根角度検出装置。