JP6726845B2 - Turbine blade angle adjustment mechanism and adjustment method for tubular turbines - Google Patents

Turbine blade angle adjustment mechanism and adjustment method for tubular turbines Download PDF

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Description

本発明は発電能力100Kw以下の発電能力を有する小容量チューブラ水車に於いて、水車ランナーの水車羽根角度を調整可能とする調整機構と調整方法に関する。 The present invention relates to an adjusting mechanism and an adjusting method capable of adjusting a turbine blade angle of a turbine runner in a small-capacity tubular turbine having a generator capacity of 100 Kw or less.

特許文献1に示されるように、マイクロ水車と呼ばれるような小容量チューブラ水車は、一般に図8に示すように小形であり、流路10を形成する外側ケーシング3内に、内側ケーシング4によって支持された水車ランナーを収容し、外側ケーシング3の外側に発電機8を設置し、水車ランナー1の回転軸5と発電機8の駆動軸とをベルト7等を使用した回転伝動機構を介して連結して構成されている。水車ランナー1は、流路10から供給される水流によって回転され、この回転力が回転伝動機構により発電機8へ伝動され、発電機8が駆動されることによって発電がなされることが述べられている。 As shown in Patent Document 1, a small-capacity tubular turbine such as a micro turbine is generally small as shown in FIG. 8, and is supported by an inner casing 4 inside an outer casing 3 forming a flow path 10. A water turbine runner is housed, a generator 8 is installed outside the outer casing 3, and the rotary shaft 5 of the water turbine runner 1 and the drive shaft of the generator 8 are connected via a rotary transmission mechanism using a belt 7 or the like. Is configured. It is stated that the water turbine runner 1 is rotated by the water flow supplied from the flow path 10, this rotational force is transmitted to the generator 8 by the rotation transmission mechanism, and the generator 8 is driven to generate electricity. There is.

このような従来の小容量チューブラ水車による発電装置は、ケーシングが小形であるため、内側ケーシング内に発電機を収容することができず、これを外側ケーシングの外側に設置している。 In such a conventional small-capacity tubular turbine generator, since the casing is small, the generator cannot be housed in the inner casing, and the generator is installed outside the outer casing.

また、流路から供給される水流の流量が変化する場合、この流量の変化に応じて、水車ランナーの水車羽根を回転軸と直角な軸を中心にして回動してそのピッチ角を調整するようにすれば、流量変化に対する水車の効率の低下が抑制され、広い流量範囲において高い効率での運転が可能となることはよく知られている。 When the flow rate of the water flow supplied from the flow path changes, the pitch angle of the water wheel of the water wheel runner is adjusted by rotating the water wheel blade of the water wheel runner about an axis perpendicular to the rotation axis according to the change of the flow rate. It is well known that, by doing so, a decrease in the efficiency of the water turbine with respect to changes in the flow rate is suppressed, and operation with high efficiency is possible in a wide flow rate range.

このため、これまでの小容量チューブラ水車においては、多くの場合水車羽根のピッチ角を固定した水車羽根固定式の水車が使用されてきた。運転に必要な流量が確保できない状態になったときは、運転を停止せざるを得ず、運転可能な流量範囲が狭く制限される不都合があった。 Therefore, in the conventional small-capacity tubular turbines, in many cases, turbine blade fixed type turbines in which the pitch angle of the turbine blades is fixed have been used. When the flow rate required for the operation cannot be ensured, the operation has to be stopped, and the operable flow rate range is narrowly limited.

特許文献2には、図9に示すように、小容量チューブラ水車において、水車羽根1‐1のピッチ角度を任意に調整出来るよう水車ランナー1を支持する内側ケーシング4内に軸方向に移動可能な操作軸9‐2を設け、この操作軸9‐2の一端を、リンク機構9‐1を介して水車羽根1‐1の回転軸に回転操作可能に結合すると共にこの操作軸9‐2の他端を、内側ケーシング4内に設けた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構9‐3に結合し、さらに前記外側ケーシング3の外側に水車羽根駆動用モーター9‐4を設置してベルト9‐5でモーター9‐4の回転力を運動変換機構に伝達する機構が述べられている。 In Patent Document 2, as shown in FIG. 9, in a small-capacity tubular turbine, it is axially movable into an inner casing 4 supporting the turbine runner 1 so that the pitch angle of the turbine blades 1-1 can be arbitrarily adjusted. An operating shaft 9-2 is provided, and one end of the operating shaft 9-2 is rotatably connected to the rotary shaft of the water turbine blade 1-1 via the link mechanism 9-1, and the other end of the operating shaft 9-2 is connected. The end is connected to a motion converting mechanism 9-3 provided in the inner casing 4 for converting a rotary motion into a linear motion, and a water turbine blade driving motor 9-4 is installed outside the outer casing 3 to install a belt 9 -5 describes a mechanism for transmitting the rotational force of the motor 9-4 to the motion converting mechanism.

特許文献3には、小容量チューブラ水車において、水車羽根のピッチ角度を調整するため、水車羽根を交換し、水車羽根を容易にランナーボスへ固定出来るよう水車羽根とランナーボスを貫通するテーパーピンを打ち込む構造が述べられている。 In Patent Document 3, in a small-capacity tubular turbine, in order to adjust the pitch angle of the turbine blades, the turbine blades are replaced and a taper pin that penetrates the turbine blades so that the turbine blades can be easily fixed to the runner boss. A striking structure is described.

特開2002−295395号公報JP 2002-295395A 特開2004−316484号公報JP, 2004-316484, A 特開2007−32338号公報JP, 2007-32338, A

近年、再生エネルギー買い取り制度が運用され、今まで見過ごされていた流量の少ない水源も、マイクロ水車を設置して、100Kw以下の発電を行い、売電を計画する企業が増えてきた。しかし水源調査を行うと、豊富な水量の水源は開発が進み、今後活用可能な水源は季節により、水量、落差が大きく変化する水源が多い。今まで図8の様な、低落差で、流量の比較的少ない水源に容易に設置可能な小容量チューブラ水車が多く設置されてきた。チューブラ水車は水車ランナー1に固定のプロペラ形状の水車羽根1‐1を設けた水車で、水量が変化しない場合に有効である。有効落差と流路10を流れる水量が変化すると、水車羽根1‐1のピッチ角度が変わらないため大きく発電効率が低下する。 In recent years, the renewable energy purchase system has been put into operation, and even for water sources with a small flow rate, which have been overlooked until now, there are an increasing number of companies that plan to sell electricity by installing micro turbines to generate power of 100 Kw or less. However, when a water source survey is conducted, the development of abundant water sources progresses, and there are many water sources that can be utilized in the future, where the amount of water and the head change greatly depending on the season. Up to now, many small-capacity tubular turbines have been installed that can be easily installed in a water source with a low head and a relatively small flow rate as shown in FIG. The tubular turbine is a turbine with a fixed propeller-shaped turbine blade 1-1 attached to the turbine runner 1, and is effective when the amount of water does not change. When the effective head and the amount of water flowing through the flow path 10 change, the pitch angle of the water wheel blades 1-1 does not change, and the power generation efficiency significantly decreases.

この落差や、流量変化に対応し、常に高い発電効率を維持するために有効な手段が特許文献2で述べた水車ランナー1に組み込まれた水車羽根1‐1のピッチ角度を可変にする機構である。1000Kw以上の中、大型水車では水車ランナー1の径も大きいのでランナーボス1‐2内部に油圧シリンダーやリンク機構を組み込むことが容易である。図9の様に、100Kw以下の発電を行う小容量チューブラ水車では水車羽根1‐1を支えるランナーボス1‐2の径が細く、限られた空間の中に操作軸9‐2の直線移動をリンク機構9‐1で水車羽根1‐1の角度を変える旋回運動に変換する機構を設ける必要がある。 An effective means for responding to this head difference and flow rate change and always maintaining high power generation efficiency is a mechanism for varying the pitch angle of the turbine blade 1-1 incorporated in the turbine runner 1 described in Patent Document 2. is there. Since the diameter of the water turbine runner 1 is large in a large-sized water turbine of 1000 Kw or more, it is easy to incorporate a hydraulic cylinder or a link mechanism inside the runner boss 1-2. As shown in Fig. 9, in a small-capacity tubular turbine that generates power of 100 Kw or less, the diameter of the runner boss 1-2 that supports the turbine blade 1-1 is small, and the linear movement of the operating shaft 9-2 can be performed in a limited space. It is necessary to provide a mechanism for converting the angle of the turbine blade 1-1 by the link mechanism 9-1 into a turning motion.

チューブラ水車では水車羽根1‐1が通常4枚から5枚あり、同時に動かす必要があるので、リンク機構9‐1も複雑になる。更に、水車ランナー1を回転させながら操作軸9‐2を軸方向に移動させるため、操作軸9−2は高速で回転する主軸4の内側に入る二重構造にしなければならない。水車を運転しながら、水車羽根1‐1のピッチ角度を変えるため構造が複雑になり、部品数も増え、価格的にも固定水車羽根1‐1と比較し高額になる課題を抱えている。 In a tubular turbine, there are usually four to five turbine blades 1-1 and it is necessary to move them at the same time, so the link mechanism 9-1 also becomes complicated. Further, since the operation shaft 9-2 is moved in the axial direction while rotating the water turbine runner 1, the operation shaft 9-2 must have a double structure that is inside the main shaft 4 that rotates at high speed. The structure is complicated because the pitch angle of the turbine blade 1-1 is changed while the turbine is operating, the number of parts is increased, and the price is higher than the fixed turbine blade 1-1.

本発明は、上述した課題を解決するため、小容量チューブラ水車を、季節により水量の変化が大きい小河川を利用して発電電力を回収するに際して、常に高い発電効率を維持し、水車羽根のピッチ角度調整を簡便に行うことを可能とする機構を採用可能となし、この小容量チューブラ水車を設置することのできる発電システム、方法を提供することを目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a small-capacity tubular turbine to constantly maintain high power generation efficiency and recover the pitch of turbine blades when recovering generated electric power by utilizing a small river in which the amount of water changes greatly depending on the season. It is an object of the present invention to provide a power generation system and method that can install a small-capacity tubular turbine, without being able to adopt a mechanism that enables easy angle adjustment.

本発明は、チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備えたチューブラ水車において、
水車ランナーに設けられ、密封された内部空間の形成されたランナーボス内に設けられた水車羽根角度調整機構と、
該水車角度調整機構に一方が連結子を介して連結され、他方が前記水車ランナーの外側まで露出する水車羽根角度調整軸と、からなり、
該水車羽根角度調整軸が前記ケーシングの外側から工具あるいは装置により人為的操作によって回転可能とされ、該回転により複数の水車羽根の開放ピッチ角度が調整されること
を特徴とするチューブラ水車を提供する。
The present invention relates to a tubular turbine, wherein the tubular turbine includes a casing that forms a flow path, and a turbine runner that is rotatably supported by the casing and that has a plurality of turbine blades.
A turbine blade angle adjusting mechanism provided in the runner boss provided in the turbine runner and having a sealed internal space,
One of which is connected to the water turbine angle adjusting mechanism via a connector, and the other of which is a turbine blade angle adjusting shaft exposed to the outside of the turbine runner,
A tubular water turbine characterized in that the water turbine blade angle adjusting shaft is rotatable from the outside of the casing by a manual operation with a tool or a device, and the opening pitch angles of a plurality of water turbine blades are adjusted by the rotation. ..

本発明は、チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備え、該チューブラ水車を備えた発電システムにおいて、
チューブラ水車が、水車ランナー内の密封された内部空間に設けられた水車羽根角度調整機構と、該水車羽根角度調整機構に一方が連結可能とされ、他方が前記水車ランナーの外側まで露出する水車羽根角度調整軸と、を備えて構成され、
水車羽根角度調整軸が、水車羽根のピッチ角度を調整するピッチ角度調整部を備え、
該チューブラ水車が設置される河川の年間を通して計測された水量が取得されて、季節ごとに計測された水量に対して予め設定され、補正可能な水車羽根のピッチ角度が前記水車羽根ピッチ角度調整装置の記憶手段に格納され、
季節情報が取得され、
前記水車羽根が、操作者のピッチ角度調整部操作によって、取得された季節ごとに予め設定されたピッチ角度に前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により調整されること
を特徴とするチューブラ水車による発電システムを提供する。
The present invention, a tubular turbine, a casing that forms a flow path, and a rotatably supported by the casing, comprising a turbine runner having a plurality of turbine blades, in a power generation system comprising the tubular turbine,
A tubular turbine is a turbine blade angle adjusting mechanism provided in a sealed internal space inside a turbine turbine runner, and one of the turbine blade angle adjusting mechanism is connectable to the turbine turbine blade angle adjusting mechanism, and the other is exposed to the outside of the turbine turbine runner. And an angle adjustment axis,
The turbine blade angle adjusting shaft includes a pitch angle adjusting section for adjusting the pitch angle of the turbine blade,
The amount of water measured throughout the year of the river in which the tubular turbine is installed is acquired and preset for the amount of water measured for each season, and the correctable pitch angle of the turbine blade is the turbine blade pitch angle adjusting device. Stored in the storage means of
Seasonal information is acquired,
Power generation by a tubular turbine, wherein the turbine blade is adjusted by a tool or a device from the outside of the turbine runner to a preset pitch angle for each acquired season by the operator's operation of the pitch angle adjusting unit. Provide the system.

本発明は、上述されたチューブラ水車あるいはチューブラ水車を備えた発電システムにおいて、
水車羽根角度調整機構が、水車回転中心に配置された傘歯歯車(A)と、前記水車羽根の根本に連結して配置された傘歯歯車(B)と、水車羽根角度調整軸に設けられ、傘歯歯車(A)によって連動される連結子とからなり、各傘歯歯車(B)は、隣り合う傘歯歯車同士が噛み合わないように傘歯歯車の一部歯部を切り欠いた形態とされたことを特徴とするチューブラ水車あるいはチューブラ水車を備えた発電システムを提供する。
The present invention, in the above-described tubular turbine or a power generation system including a tubular turbine,
A turbine blade angle adjusting mechanism is provided on a turbine blade angle adjusting shaft and a bevel gear (A) arranged at the center of rotation of the turbine, a bevel gear (B) connected to the root of the turbine blade, and a turbine wheel angle adjusting shaft. , A bevel gear (A) interlocked with each other, and each bevel gear (B) has a bevel gear partially cut away so that adjacent bevel gears do not mesh with each other. The present invention provides a tubular turbine or a power generation system equipped with the tubular turbine.

本発明は、チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備え、該チューブラ水車を備えた発電システムの発電方法において、
チューブラ水車が、水車ランナー内の密封された内部空間に設けられた水車羽根角度調整機構と、該水車羽根角度調整機構に一方が連結可能とされ、他方が前記水車ランナーの外側まで露出する水車羽根角度調整軸と、を備えて構成され、
水車羽根角度調整軸が、水車羽根のピッチ角度を調整するピッチ角度調整部を備え、
該チューブラ水車が設置される河川の年間を通して計測された水量が取得されて、季節ごとに計測された水量に対して予め設定され、補正可能な水車羽根のピッチ角度が前記水車羽根ピッチ角度調整装置の記憶手段に格納され、
季節情報が取得され、
前記水車羽根を、操作者のピッチ角度調整部操作によって、取得された季節ごとに予め設定されたピッチ角度に前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により調整すること
を特徴とするチューブラ水車を備えた発電システムの発電方法を提供する。
The present invention, a tubular turbine, a casing that forms a flow path, and a rotatably supported by the casing, comprising a turbine runner having a plurality of turbine blades, in a power generation method of a power generation system including the tubular turbine,
A tubular turbine is a turbine blade angle adjusting mechanism provided in a sealed internal space inside a turbine turbine runner, and one of the turbine blade angle adjusting mechanism is connectable to the turbine turbine blade angle adjusting mechanism, and the other is exposed to the outside of the turbine turbine runner. And an angle adjustment axis,
The turbine blade angle adjusting shaft includes a pitch angle adjusting section for adjusting the pitch angle of the turbine blade,
The amount of water measured throughout the year of the river in which the tubular turbine is installed is acquired and preset for the amount of water measured for each season, and the correctable pitch angle of the turbine blade is the turbine blade pitch angle adjusting device. Stored in the storage means of
Seasonal information is acquired,
The tubular turbine is characterized in that the turbine blade is adjusted to a preset pitch angle for each acquired season from the outside of the turbine runner with a tool or a device by operating the pitch angle adjusting section of the operator. A power generation method of a power generation system is provided.

本発明によれば、水車羽根角度調整軸が前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により人為的操作によって回転可能とされ、該回転により複数の水車羽根の開放ピッチ角度が調整され、水車羽根が、操作者のピッチ角度調整部操作によって、取得された季節ごとに予め設定されたピッチ角度に前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により調整される。これによって、小容量チューブラ水車を、季節により水量の変化が大きい小河川を利用した発電電力を回収するに際して、常に高い発電効率を維持し、水車羽根のピッチ角度調整を簡便に行うことを可能とする機構を採用可能となし、この小容量チューブラ水車を設置することのできる発電システム、方法を提供することができる。 According to the present invention, the turbine blade angle adjusting shaft is rotatable from the outside of the turbine runner by a manual operation with a tool or a device, the opening pitch angles of the plurality of turbine blades are adjusted by the rotation, and the turbine blade is By the operation of the pitch angle adjusting unit by the operator, the pitch angle is adjusted to a preset pitch angle for each acquired season from the outside of the water turbine runner with a tool or a device. This allows the small-capacity tubular turbine to maintain high power generation efficiency and easily adjust the pitch angle of the turbine blade when recovering generated power from a small river whose water volume changes greatly depending on the season. It is possible to provide a power generation system and method capable of installing this small-capacity tubular water turbine without adopting the mechanism.

本発明に実施例の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the Example in this invention. 本発明の一実施形態ある小容量チューブラ水車を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing a small-capacity tubular turbine according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態あるランナーボス内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the runner boss internal structure which is one Embodiment of this invention. 図3に於けるランナーボス内部構造を示すA−A断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA showing the internal structure of the runner boss in FIG. 3. 本発明の一実施形態ある傘歯歯車(B)の噛み合わせを説明する図である。It is a figure explaining the meshing of the bevel gear (B) which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態ある水車羽根のピッチ角度変化を説明する図である。It is a figure explaining the pitch angle change of the turbine blade which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態ある傘歯歯車を遠隔操作で回転させる機構の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the mechanism which rotates the bevel gear which is one Embodiment of this invention by remote control. 小容量チューブラ水車の従来実施例を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a conventional example of a small-capacity tubular turbine. 可動水車羽根を持つ小容量チューブラ水車の従来例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing a conventional example of a small-capacity tubular turbine having a movable turbine blade.

図1は、本発明に実施例の概略を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of an embodiment of the present invention.

図1は、上述した課題を解決する小容量チューブラ水車(以下、チューブラ水車という)100を備えた発電システム200の概略を示す。この発電システム200の適用対象は、季節により水量、落差、特に水量が大きく変化する小河川50であり、この河川50にチューブ水車100が設置されると共に水量計測器51が設置される。水量計測器51としては既存の水量計測器を採用可能であり、小河川50への設置場所は、任意である。 FIG. 1 schematically shows a power generation system 200 including a small-capacity tubular turbine (hereinafter, referred to as a tubular turbine) 100 that solves the above-mentioned problems. The target of application of this power generation system 200 is a small river 50 in which the amount of water, the head, especially the amount of water greatly changes depending on the season. In this river 50, a tube turbine 100 and a water amount measuring device 51 are installed. An existing water amount measuring device can be adopted as the water amount measuring device 51, and the installation place on the small river 50 is arbitrary.

発電システム200は、チューブ水車100、水量計測器51及び解決手段90を組み込んだIT機器、すなわち典型的なパソコンから構成される。 The power generation system 200 is composed of an IT device incorporating a tube turbine 100, a water amount measuring device 51, and a solving means 90, that is, a typical personal computer.

水量計測器51が季節ごとの水量、落差の計測52を行う。計測したデータは、季節ごとのデータとしてパソコンの記憶手段(図示せず)に予め蓄積53される。 The water amount measuring device 51 measures the water amount and the head 52 for each season. The measured data is stored 53 in advance in the storage means (not shown) of the personal computer as seasonal data.

チューブラ水車100は、後述するようにして水車羽根のピッチ角度が調整される。この発電システム200では、水車羽根のピッチ角度調整要101とされる。 In the tubular turbine 100, the pitch angle of the turbine blades is adjusted as described below. In this power generation system 200, the pitch angle adjustment 101 of the turbine blade is required.

また、このような小河川に設置される水車によって発電される場合、水車設置のために低価格にする要求102がなされる。本実施例の場合、後述するように水車羽根ピッチ角度調整のために設けられる操作軸を主軸の内側に入れる二重構造は、高価になるため採用することができない。すなわち、操作軸を主軸の内側に入れる二重構造は不可102とされる。 Further, when power is generated by a water turbine installed in such a small river, there is a demand 102 that the price is low for installing the water turbine. In the case of the present embodiment, a double structure in which an operation shaft provided for adjusting the turbine blade pitch angle is inserted inside the main shaft as described later cannot be adopted because it is expensive. That is, the double structure in which the operation shaft is inserted inside the main shaft is not allowed.

これらの課題を解決する手段90が、手段91〜94によって示される。季節ごとーピッチ角度関係設定91が予めなされる。この関係の設定は、予め季節ごとのデータとして予め蓄積53して置いて、チューブ水車100の設計データを基に算出することで容易になされ、補正可能とされる。 Means 90 for solving these problems are indicated by means 91-94. Season-pitch angle relationship setting 91 is made in advance. This relationship can be easily set and corrected by preliminarily accumulating 53 as seasonal data in advance and calculating based on the design data of the tube turbine 100.

季節データが取得される。カレンダーによって、あるいはその年の雨量状態から操作担当の判断に基づいたデータから季節情報取得92がなされる。カレンダーによって予め定めた季節情報を操作担当の判断に基づいて調整するようにしてもよい。この季節情報取得92は、上述したような小河川を利用しての発電にとってはその経済性から重要な意味を持つ。 Seasonal data is acquired. Seasonal information acquisition 92 is performed by a calendar or from data based on the judgment of the operator in charge based on the amount of rainfall in that year. Seasonal information determined in advance by a calendar may be adjusted based on the judgment of the person in charge of operation. This seasonal information acquisition 92 has an important meaning from the economical point of view for power generation using the small river as described above.

水車羽根が、操作者の操作によってケーシングの外側から工具あるいは装置により、季節ごととの関係で予め設定されたピッチ角度に調整93される。 The turbine blade is adjusted 93 from the outside of the casing by a tool or a device by an operator to a preset pitch angle in relation to each season.

ピッチ角度に調整93され、チューブラ水車100の運転94がなされる。 The pitch angle is adjusted 93, and the tubular turbine 100 is operated 94.

このようにして、チューブラ水車100が、流路10を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根1‐1を持つ水車ランナー1とを備え、該チューブラ水車を備えた発電システムが以下のようして構成される。 In this way, the tubular water turbine 100 includes the casing forming the flow path 10 and the water turbine runner 1 rotatably supported by the casing and having a plurality of water turbine blades 1-1, and includes the tubular water turbine. The power generation system is configured as follows.

チューブラ水車が、水車ランナー1内の密封された内部空間に設けられた水車羽根角度調整機構と、該水車羽根角度調整機構に一方が連結可能とされ、他方が水車ランナー1の外側まで露出する水車羽根角度調整軸2と、を備えて構成される。 A tubular turbine is a turbine turbine blade angle adjusting mechanism provided in a sealed internal space inside the turbine turbine runner 1, and one of the turbine turbine blade angle adjusting mechanism is connectable to the turbine turbine turbine and the other is exposed to the outside of the turbine turbine runner 1. And a blade angle adjusting shaft 2.

水車羽根角度調整軸2が、水車羽根1‐1のピッチ角度を調整するピッチ角度調整部を備える。 The turbine blade angle adjusting shaft 2 includes a pitch angle adjusting unit that adjusts the pitch angle of the turbine blade 1-1.

該チューブラ水車が設置される河川の年間を通して計測された水量が取得される。
季節ごとに計測された水量に対して予め設定され、補正可能な水車羽根のピッチ角度が前記水車羽根ピッチ角度調整装置の記憶手段に格納される。
The amount of water measured throughout the year in the river in which the tubular turbine is installed is acquired.
The pitch angle of the water turbine blade, which is preset and correctable for the water amount measured for each season, is stored in the storage means of the water turbine blade pitch angle adjusting device.

季節情報が取得される。 Seasonal information is acquired.

前記水車羽根が、操作者のピッチ角度調整部操作によって、取得された季節ごとに予め設定されたピッチ角度に前記水車ランナー1の外側から工具あるいは装置により調整される。 The water turbine blade is adjusted by a tool or a device from the outside of the water turbine runner 1 to the pitch angle preset in each acquired season by the operator's operation of the pitch angle adjusting unit.

調整されたピッチ角度でチューブラ水車100の運転94がなされる。 The operation 94 of the tubular turbine 100 is performed at the adjusted pitch angle.

小容量のチューブラ水車100に適した水車羽根1‐1のピッチ角度を可変にする機構の実施形態を図2、図3、図4を用いて説明する。 An embodiment of a mechanism for varying the pitch angle of the turbine blades 1-1 suitable for the small capacity tubular turbine 100 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4.

図2は、本発明の一実施形態ある小容量チューブラ水車を示す縦断面図である。 FIG. 2 is a vertical sectional view showing a small-capacity tubular turbine according to an embodiment of the present invention.

図3は、本発明の一実施形態あるランナーボス内部構造を示す断面図である。 FIG. 3 is a sectional view showing the internal structure of the runner boss according to the embodiment of the present invention.

図4は、図3に於けるランナーボス内部構造を示すA−A断面図である。 FIG. 4 is a sectional view taken along line AA showing the internal structure of the runner boss in FIG.

チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備えたチューブラ水車が、
水車ランナーに設けられ、密封された内部空間の形成されたランナーボス内に設けられた水車羽根角度調整機構と、
該水車角度調整機構に一方が連結子を介して連結され、他方が前記水車ランナーの外側まで露出する水車羽根角度調整軸と、からなり、
該水車羽根角度調整軸が前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により人為的操作によって回転可能とされ、該回転により複数の水車羽根の開放ピッチ角度が調整されることで構成される。以下、説明する。
A tubular turbine includes a casing that forms a flow path, and a turbine turbine that is rotatably supported by the casing and has a turbine runner having a plurality of turbine blades.
A turbine blade angle adjusting mechanism provided in the runner boss provided in the turbine runner and having a sealed internal space,
One of which is connected to the water turbine angle adjusting mechanism via a connector, and the other of which is a turbine blade angle adjusting shaft exposed to the outside of the turbine runner,
The water turbine blade angle adjusting shaft is configured to be rotatable from the outside of the water turbine runner by a manual operation by a tool or a device, and the rotation adjusts the open pitch angles of the plurality of water turbine blades. This will be described below.

図2に、小容量チューブラ水車100の概略断面図が示される。この水車ランナー1を構成するランナーボス1‐2に取り付けられた水車羽根1‐1を回転可能とする本実施例の機構を、図3のランナーボス1‐2の断面図で説明する。 FIG. 2 shows a schematic sectional view of the small-capacity tubular turbine 100. The mechanism of the present embodiment that allows the water turbine blades 1-1 attached to the runner bosses 1-2 constituting the water turbine runner 1 to rotate will be described with reference to the sectional view of the runner bosses 1-2 in FIG.

チューブラ水車100が、流路10を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根1‐1を持つ水車ランナー1とを備える。ケーシングは、外側ケーシング3と内側ケーシングとからなる。内側ケーシング4は、円筒状をなし、主軸5を収納する。 A tubular turbine 100 includes a casing forming a flow path 10 and a turbine runner 1 rotatably supported by the casing and having a plurality of turbine blades 1-1. The casing includes an outer casing 3 and an inner casing. The inner casing 4 has a cylindrical shape and houses the main shaft 5.

水車ランナー1は、主軸5の先端にランナーボス1‐2aが取り付けられ、ランナーボス1‐2は、1‐2aと1‐2bに二分割する構造になっている。4枚または5枚の水車羽根1‐1が二分割されたランナーボス1‐2により挟み込まれ、回転自在に組み付けられる。ランナーボス1‐2内に組み込まれる水車羽根1‐1の根元の軸を傘歯歯車(B)1‐3の内径部分に挿入し一体化する。傘歯歯車(B)1‐3と噛み合う傘歯歯車(A)1‐5は傘歯歯車(A)1‐5の回転中心と水車ランナー1の回転中心が一致する位置に配置され、全ての水車羽根1‐1に取り付けられた傘歯歯車(B)1‐3と噛み合う。 The water turbine runner 1 has a runner boss 1-2a attached to the tip of a main shaft 5, and the runner boss 1-2 has a structure in which it is divided into 1-2a and 1-2b. Four or five turbine blades 1-1 are sandwiched by the two-divided runner bosses 1-2 and are rotatably assembled. The root shaft of the water turbine blade 1-1 incorporated in the runner boss 1-2 is inserted into the inner diameter portion of the bevel gear (B) 1-3 to be integrated. The bevel gear (A) 1-5 meshing with the bevel gear (B) 1-3 is arranged at a position where the rotation center of the bevel gear (A) 1-5 and the rotation center of the water turbine runner 1 coincide with each other. It meshes with the bevel gear (B) 1-3 attached to the turbine blade 1-1.

図4に示すように、水車羽根1‐1軸に組み込まれた傘歯歯車(B)1‐3は、隣り合うに傘歯歯車(B)1‐3とは噛み合わないように、丸い歯車の左右の歯車部分が切断除去された形状として形成され、小判型形状の傘歯歯車となる。傘歯歯車(B)1‐3の隣り合う歯車の歯面のみ切り欠いて、噛み合いが生じないようにしてもよい。図6(b)の様に、隣り合う傘歯歯車(B)1‐3と噛み合ったとすると、傘歯歯車(B)1‐3は隣りの傘歯歯車(B)1‐3と逆方向に回転する。水車ランナー1を平面に展開すると図6(a)のように、表される。水車羽根1‐1のピッチ角(1)は平行に回転せず、基準の水車羽根1‐1はピッチ角(1)からピッチ角(2)に移動し、隣り合う水車羽根1‐1は逆方向に回転するのでピッチ角(1)からピッチ角(3)になる。旋回後の水車羽根1‐1のピッチ角(2)とピッチ角(3)は平行でないので、正常な水車ランナー1の回転が出来なくなる。 As shown in FIG. 4, the bevel gears (B) 1-3 incorporated in the water turbine blade 1-1 shaft are round gears so as not to mesh with the bevel gears (B) 1-3 adjacent to each other. The left and right gear parts are formed by cutting and removing, so that it becomes an oval bevel gear. The tooth surfaces of the adjacent gears of the bevel gear (B) 1-3 may be cut out so that meshing does not occur. As shown in FIG. 6(b), if the adjacent bevel gears (B) 1-3 mesh with each other, the bevel gears (B) 1-3 move in the opposite direction to the adjacent bevel gears (B) 1-3. Rotate. When the water turbine runner 1 is developed on a plane, it is represented as shown in FIG. The pitch angle (1) of the water turbine blade 1-1 does not rotate in parallel, the reference water turbine blade 1-1 moves from the pitch angle (1) to the pitch angle (2), and the adjacent water turbine blade 1-1 is reversed. Since it rotates in the direction, the pitch angle (1) changes to the pitch angle (3). Since the pitch angle (2) and the pitch angle (3) of the water turbine blade 1-1 after turning are not parallel, normal rotation of the water turbine runner 1 cannot be performed.

全ての水車羽根1‐1に取り付けられた傘歯歯車(B)1‐3は傘歯歯車(A)1‐5のみと噛み合い、水車羽根1‐1は平行に回転する。 The bevel gears (B) 1-3 attached to all the turbine blades 1-1 mesh only with the bevel gears (A) 1-5, and the turbine blades 1-1 rotate in parallel.

図5に示された様に、落差や流量の変化で必要となる水車羽根1‐1の調整角度Sは最大角度で25度程度である。その為、水車羽根1‐1に取り付けられた傘歯歯車(B)1‐3と傘歯歯車(A)1‐5の必要となる噛み合い角範囲も小さいので、左右の歯を切断除去しても噛み合いの問題は生じない。歯を切断除去せず隣り合うに傘歯歯車(B)1‐3とは噛み合わないように傘歯歯車(A)1‐5の径をより大きくすることが可能である。しかし、傘歯歯車(A)1‐5の径を大きくすると、ランナーボス1‐2の外径も大きくなる。小容量のチューブラ水車に適した水車ランナー1の径を流体計算から求めると、ランナーボス1‐2の外径にも制限が生まれる。歯車を用いた水車羽根1‐1の角度調整機構の場合、噛み合いに不要な部分を除去し、回転角度を伝達する歯の部分を残す手段は、ランナーボス1‐2内の回転機構をコンパクトに構成する上で重要である。 As shown in FIG. 5, the adjustment angle S of the water turbine blade 1-1 required for the drop or the change in the flow rate is about 25 degrees at the maximum. Therefore, the required meshing angle range of the bevel gear (B) 1-3 and the bevel gear (A) 1-5 attached to the water turbine blade 1-1 is also small, so cut and remove the left and right teeth. However, the problem of meshing does not occur. It is possible to make the diameter of the bevel gear (A) 1-5 larger so as not to mesh with the bevel gear (B) 1-3 adjacent to each other without cutting and removing the teeth. However, when the diameter of the bevel gear (A) 1-5 is increased, the outer diameter of the runner boss 1-2 is also increased. When the diameter of the turbine runner 1 suitable for a small-capacity tubular turbine is obtained from fluid calculation, the outer diameter of the runner boss 1-2 is also limited. In the case of the angle adjusting mechanism of the water turbine blade 1-1 using gears, the means for removing the unnecessary part for meshing and leaving the tooth part for transmitting the rotation angle makes the rotating mechanism in the runner boss 1-2 compact. It is important for the composition.

このように、内部の水車回転中心に傘歯歯車(A)を配置し、前記ランナーボスに挿入された水車羽根の根元にも全て傘歯歯車(B)を取り付け、前記水車羽根の根元に取り付けられた傘歯歯車(B)は隣り合う傘歯歯車(B)と噛み合わない様、傘歯歯車(B)の一部歯面を切り欠いた形状とし、
前記傘歯歯車(B)は傘歯歯車(A)のみと噛み合い、傘歯歯車(A)の回転により傘歯歯車(B)が回転し、傘歯歯車(B)の回転により前記水車羽根が全て同一方向へ同一角度回転する構造とし、
前記水車羽根のピッチ角度を任意に調整可能としたチューブラ水車が構成される
図9に示された様に、主軸5内に組み込まれた操作軸9−2の直線移動を水車羽根1‐1の回転運動に変化させるにはランナーボス1‐2内でレバーとリンクを用い、レバーとインクをピンで接続する機構になるのが一般的である。ランナーボス1‐2の内径を大きくできないので、レバーの回転半径を大きくできず、短いレバーで水車羽根1‐1に回転力を伝えるので、連結するピンに大きな負担が生ずる。そのため、強度的信頼性が低くなる。本発明では傘歯歯車で回転角度を伝えるので、滑らかに力を伝達することができ、狭隘な空間に組み込まれた機構でも強度的信頼性が高い。
In this way, the bevel gear (A) is arranged at the center of rotation of the water turbine, and the bevel gear (B) is also attached to all the roots of the water turbine blades inserted into the runner boss, and the bevel gears are mounted at the roots of the turbine blades. The bevel gear (B) has a shape in which a part of the tooth surface of the bevel gear (B) is cut out so as not to mesh with the adjacent bevel gear (B).
The bevel gear (B) meshes only with the bevel gear (A), the bevel gear (B) is rotated by the rotation of the bevel gear (A), and the turbine blade is rotated by the rotation of the bevel gear (B). All have the structure to rotate the same angle in the same direction,
As shown in FIG. 9, the tubular turbine is constructed in which the pitch angle of the turbine blade can be arbitrarily adjusted. As shown in FIG. 9, the linear movement of the operation shaft 9-2 incorporated in the main shaft 5 is changed to the turbine blade 1-1. In order to change it into a rotational movement, a lever and a link are generally used in the runner boss 1-2, and a mechanism for connecting the lever and the ink with a pin is generally used. Since the inner diameter of the runner boss 1-2 cannot be increased, the radius of rotation of the lever cannot be increased, and the rotational force is transmitted to the water turbine blade 1-1 by the short lever, which imposes a heavy load on the connecting pin. Therefore, strength reliability is lowered. In the present invention, since the rotation angle is transmitted by the bevel gear, the force can be smoothly transmitted, and the strength reliability is high even in the mechanism incorporated in the narrow space.

傘歯歯車(A)1‐5は、連結子であるウォーム減速機1‐4に取り付けられ、ウォーム減速機1‐4の回転により、傘歯歯車(A)1‐5が回転する。水車ランナー1が回転中、水車羽根1‐1にかかる水圧で水車羽根1‐1の軸中心に回転しようとする偶力が生じ、偶力は傘歯歯車(B)1‐3を介してウォーム減速機1‐4に伝わる。減速比の比較的大きいウォーム減速機1‐4用いているので、ウォーム減速機1‐4のセルフロック機能により、水圧により生じた傘歯歯車(B)1‐3からの回転トルクは拘束される。その為、水車羽根1‐1のピッチ角度を任意に回転させても、傘歯歯車(A)1‐5と傘歯歯車(B)1‐3の噛み合い位置をブレーキ等の機構を用いず、保持することが可能となる。ウォーム減速機1‐4は減速機能と回り止め機能の二つを同時に達成する。 The bevel gear (A) 1-5 is attached to the worm speed reducer 1-4 that is a connector, and the bevel gear (A) 1-5 is rotated by the rotation of the worm speed reducer 1-4. While the water turbine runner 1 is rotating, a couple of forces that try to rotate around the shaft center of the turbine blade 1-1 is generated by the water pressure applied to the turbine blade 1-1, and the couple force is transmitted through the bevel gear (B) 1-3 to the worm. It is transmitted to the speed reducer 1-4. Since the worm reducer 1-4 having a relatively large reduction ratio is used, the self-locking function of the worm reducer 1-4 restrains the rotational torque from the bevel gear (B) 1-3 caused by water pressure. .. Therefore, even if the pitch angle of the water turbine blade 1-1 is arbitrarily rotated, the meshing position of the bevel gear (A) 1-5 and the bevel gear (B) 1-3 is set without using a mechanism such as a brake. It becomes possible to hold. The worm speed reducer 1-4 simultaneously achieves both a speed reduction function and a rotation stop function.

図5に示されたように、傘歯歯車(A)1‐5が必要となる回転角度は、25度程度である。1回当たりの調整角度を5度程度とすると、細かな角度の調整になる。ウォーム減速機1‐4の減速比を1/36にすると、5度傘歯歯車(A)1‐5を回転させる場合、ウォーム軸の回転角度は180度になる。2.5度では45度になる。ウォーム減速機1‐4の減速比を1/36にすることで、工具12の回転角度を目視確認するだけで、変更後の水車羽根1‐1のピッチ角度を推定できる。 As shown in FIG. 5, the rotation angle required for the bevel gear (A) 1-5 is about 25 degrees. If the adjustment angle per time is set to about 5 degrees, fine adjustment of the angle is performed. When the reduction ratio of the worm reducer 1-4 is set to 1/36, when the bevel gear (A) 1-5 is rotated 5 degrees, the rotation angle of the worm shaft is 180 degrees. It becomes 45 degrees at 2.5 degrees. By setting the reduction ratio of the worm reducer 1-4 to 1/36, the pitch angle of the changed water turbine blade 1-1 can be estimated only by visually confirming the rotation angle of the tool 12.

ウォーム軸の先端に水車羽根角度調整軸2が取り付けられる。水車羽根角度調整軸2からの回転は、ウォーム減速機1‐4で減速され、回転角度が傘歯歯車(A)1‐5を介して、噛み合った傘歯歯車(B)1‐3に伝えられる。全ての水車羽根1‐1は、傘歯歯車(B)1‐3を介して1個の傘歯歯車(A)1‐5と噛み合っているので、同じ角度で回転する。 The turbine blade angle adjusting shaft 2 is attached to the tip of the worm shaft. The rotation from the turbine blade angle adjusting shaft 2 is reduced by the worm reducer 1-4, and the rotation angle is transmitted to the meshed bevel gear (B) 1-3 through the bevel gear (A) 1-5. To be Since all the water turbine blades 1-1 mesh with one bevel gear (A) 1-5 through the bevel gear (B) 1-3, they rotate at the same angle.

水車羽根角度調整軸2はより回し易くする為、水車ランナー1の外側、すなわちランナーボス1‐2の外側から回せるよう配置する。図1に示すように、ランナーボス1‐2は、外側ケーシング3の内側に組み込まれている。外側ケーシング3は、図1に示される河川51の流路10につながり、河川51の水源から放流口まで繋がっている。ランナーボス1‐2に取り付けられた水車羽根角度調整軸2を回転させるには外側ケーシング3を取り外す必要がある。外側ケーシング3を取り外すには重量があり人力では取り外し作業が困難なため、作業を行う機具を準備しなければならない。 The turbine blade angle adjusting shaft 2 is arranged so that it can be rotated from the outside of the turbine runner 1, that is, the outside of the runner boss 1-2 in order to make it easier to rotate. As shown in FIG. 1, the runner bosses 1-2 are incorporated inside the outer casing 3. The outer casing 3 is connected to the flow path 10 of the river 51 shown in FIG. 1, and is connected from the water source of the river 51 to the outlet. It is necessary to remove the outer casing 3 in order to rotate the water wheel impeller angle adjusting shaft 2 attached to the runner boss 1-2. Since it is heavy to remove the outer casing 3 and it is difficult to remove the outer casing manually, it is necessary to prepare equipment for performing the work.

ランナーボス1‐2に取り付けられた水車羽根角度調整軸2を回転させるために、大掛かりな作業が発生してしまう。 Since the water wheel impeller angle adjusting shaft 2 attached to the runner boss 1-2 is rotated, a large amount of work is required.

この課題を解決するため、一実施例として、外側ケーシング3の一部を取り外し可能とする。水車羽根角度調整軸2を図示するように垂直方向に設置する。取り外した部分から水車羽根角度調整軸2を回転させる工具12を外側ケーシング3内部に垂直方向から挿入出来るようにする。図2のように、外側ケーシング3の一部に外側ケーシング3内部の点検も可能な点検ハッチ11を設け、運転を止めこの点検ハッチ11を開放する。発電機8とベルト7をつなぐプーリーに軸を持たせ、軸にクラッチ14を設ける。運転中はクラッチ14を開放しておいて、水車羽根1‐1を調整する時にクラッチ14接続して、減速機付きモーター15の回転力を、ベルト7を経由し、主軸5に伝わるようにする。減速機付きモーター15の回転でゆっくり水車羽根1‐1を主軸5回りに回転させ、水車羽根角度調整軸2の方向を点検ハッチ11から確認し、水車羽根角度調整軸2が外部から操作可能な所定の位置に来たら、減速機付きモーター15を停止する。 In order to solve this problem, as an example, a part of the outer casing 3 can be removed. The turbine blade angle adjusting shaft 2 is installed in the vertical direction as shown. A tool 12 for rotating the turbine blade angle adjusting shaft 2 can be vertically inserted into the outer casing 3 from the removed portion. As shown in FIG. 2, an inspection hatch 11 that can also inspect the inside of the outer casing 3 is provided in a part of the outer casing 3, and the operation is stopped to open the inspection hatch 11. A pulley connecting the generator 8 and the belt 7 has a shaft, and a clutch 14 is provided on the shaft. The clutch 14 is opened during operation, and the clutch 14 is connected when adjusting the turbine blade 1-1 so that the rotational force of the motor 15 with a reducer is transmitted to the main shaft 5 via the belt 7. .. The turbine blade 1-1 is slowly rotated around the main shaft 5 by the rotation of the motor 15 with a reducer, the direction of the turbine blade angle adjusting shaft 2 is confirmed from the inspection hatch 11, and the turbine blade angle adjusting shaft 2 can be operated from the outside. When it comes to the predetermined position, the motor 15 with a reducer is stopped.

工具12を点検ハッチ11から水車羽根角度調整軸2に向けて挿入し、固着する。水車羽根1‐1のピッチ角度を、ランナーボス1‐2に設けた目盛りなどを目視確認しながら、水車羽根角度調整軸2を回転させる。これにより短時間で、容易に作業者が外側ケーシング3の外から挿入した工具12で、水車ランナー1の外側から水車羽根角度調整軸2を回転させ、水車羽根のピッチ角度を調整する。この点検ハッチ11には流路10からの水圧が生ずるので、水漏れなどの発生がないようしっかり取り付ける。水車羽根ピッチ角度を水車ランナー1の外側から容易に操作することができる。 Insert the tool 12 from the inspection hatch 11 toward the turbine blade angle adjusting shaft 2 and fix it. The turbine blade angle adjusting shaft 2 is rotated while visually confirming the pitch angle of the turbine blade 1-1 and the scale provided on the runner boss 1-2. Thus, in a short time, the operator easily rotates the turbine blade angle adjusting shaft 2 from the outside of the turbine runner 1 with the tool 12 inserted from the outside of the outer casing 3 to adjust the pitch angle of the turbine blade. Since water pressure from the flow path 10 is generated in the inspection hatch 11, the inspection hatch 11 is firmly attached so that water leakage does not occur. The turbine blade pitch angle can be easily operated from the outside of the turbine runner 1.

別の実施例として、この点検ハッチ11をアクリルなどの透明な素材で製作し、点検ハッチ11を取り外さず、上記と同様に、減速機付きモーター15で回転させ、透明な点検ハッチ11外から水車羽根1‐1の位置を確認するようにしてもよい。工具12だけを挿入可能なよう図示されないプラグを外側ケーシング3の一部に設け、透明な点検ハッチ11から水車羽根1‐1のピッチ角度を確認しながら、水車羽根角度調整軸2をプラグから挿入した工具12で回転させることも可能である。 As another embodiment, this inspection hatch 11 is made of a transparent material such as acrylic, and the inspection hatch 11 is not removed, but is rotated by the motor 15 with a reduction gear in the same manner as above, and the transparent inspection hatch 11 is rotated from the outside. The position of the blade 1-1 may be confirmed. A plug (not shown) is provided in a part of the outer casing 3 so that only the tool 12 can be inserted, and while checking the pitch angle of the turbine blade 1-1 from the transparent inspection hatch 11, the turbine blade angle adjusting shaft 2 is inserted from the plug. It is also possible to rotate it with the above-mentioned tool 12.

図7は、本発明の一実施形態ある傘歯歯車を遠隔操作で回転させる機構の縦断面図である。 FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a mechanism for remotely rotating a bevel gear according to an embodiment of the present invention.

図7に示したように、水車羽根1‐1の先端にマグネット16などを埋め込み、非接触位置センサー17を外側ケーシング3に取り付け、水車羽根1‐1の回転位置やピッチ角度を遠隔でも確認することが出来る。この方式は外側ケーシング3を取り外さず水車羽根角度調整軸2を回転させることが可能になることで、チューブラ水車を短時間の発電停止で、流量や落差に対応した最適効率で運転可能な水車羽根1‐1のピッチ角度調整が容易になる。 As shown in FIG. 7, a magnet 16 or the like is embedded in the tip of the water turbine blade 1-1, a non-contact position sensor 17 is attached to the outer casing 3, and the rotational position and pitch angle of the water turbine blade 1-1 are also confirmed remotely. You can In this method, the turbine blade angle adjusting shaft 2 can be rotated without removing the outer casing 3, so that the turbine turbine can be operated with optimum efficiency corresponding to the flow rate and the head by stopping power generation for a short time. It becomes easy to adjust the pitch angle of 1-1.

以上のように作業者が工具12を用いて水車羽根角度調整軸2を回転させ、小容量チューブラ水車に適した水車羽根1‐1のピッチ角度に調整する機構及び方法について述べてきた。 As described above, the mechanism and the method in which the worker rotates the turbine blade angle adjusting shaft 2 using the tool 12 to adjust the pitch angle of the turbine blade 1-1 suitable for the small capacity tubular turbine have been described.

冬季など雪などで水車設置場所へ作業員が近づくのが難しい場合、遠隔で水車羽根1‐1のピッチ角度を調整することが望まれる。 When it is difficult for an operator to approach the location where the turbine is installed due to snow or the like in winter, it is desirable to remotely adjust the pitch angle of the turbine blade 1-1.

図7を用いて、工具12を作業員が操作するのではなく、自動回転工具装置13を用いて遠隔で、ピッチ角度を調整する機構について述べる。 A mechanism for remotely adjusting the pitch angle by using the automatic rotary tool device 13 will be described with reference to FIG. 7 instead of the operator operating the tool 12.

自動回転工具装置13を外側ケーシング3に取り付け、電動又は、空力により水車羽根角度調整軸2を回転させ、目的の水車羽根1‐1のピッチ角度に調整する機構を述べる。自動工具回転装置13は、ガイドの付いた工具部13‐1、工具部13を水車羽根角度調整軸2まで押し込むロッド13‐2、水車羽根角度調整軸2を目的の回転角度に回転させる減速機付きモーター13‐3、工具部13‐1を水車運転中退避させるシリンダー13‐4と自動工具回転装置13を外側ケーシング3に取り付けるフレーム13‐5から構成されている。 A mechanism for attaching the automatic rotating tool device 13 to the outer casing 3 and rotating the turbine blade angle adjusting shaft 2 electrically or aerodynamically to adjust the pitch angle of the target turbine blade 1-1 will be described. The automatic tool rotation device 13 includes a tool portion 13-1 with a guide, a rod 13-2 that pushes the tool portion 13 to the turbine blade angle adjusting shaft 2, and a speed reducer that rotates the turbine blade angle adjusting shaft 2 to a target rotation angle. It is composed of an attached motor 13-3, a cylinder 13-4 for retracting the tool portion 13-1 during the water turbine operation, and a frame 13-5 for attaching the automatic tool rotating device 13 to the outer casing 3.

水車ランナーの回転が停止すると、クラッチ14、減速機付きモーター15により、水車羽根1−1を作業位置まで回転移動する。シリンダー13‐4で工具部13を水車羽根角度調整軸2に挿入し、減速機付きモーター13‐3で水車羽根角度調整軸2を目的の角度まで回転させる。以下の動きは作業者が工具12で水車羽根角度調整軸2を回転させた場合と同じである。この方式は、水車の運転を止めて水車羽根角度調整軸2を回転させる必要はあるが、図7で説明した位置センサー17と自動工具回転装置13を外側ケーシング3に取り付けることで、水車羽根ピッチ角度を外側ケーシングの外側から容易に操作する遠隔操作機構を導入することが出来る。 When the rotation of the water turbine runner stops, the clutch 14 and the motor 15 with a speed reducer rotationally move the water turbine blade 1-1 to the working position. The tool portion 13 is inserted into the turbine blade angle adjusting shaft 2 by the cylinder 13-4, and the turbine blade angle adjusting shaft 2 is rotated to a target angle by the motor 13-3 with a reducer. The following movements are the same as when the operator rotates the turbine blade angle adjusting shaft 2 with the tool 12. In this method, it is necessary to stop the operation of the turbine and rotate the turbine blade angle adjusting shaft 2, but by installing the position sensor 17 and the automatic tool rotating device 13 described in FIG. It is possible to introduce a remote control mechanism to easily operate the angle from the outside of the outer casing.

1…水車ランナー、1‐1…水車羽根、1‐2…ランナーボス、1‐3…傘歯歯車(B)、1‐4…ウォーム減速機、1‐5…傘歯歯車(A)、2…水車羽根角度調整軸、3…外側ケーシング、4…内側ケーシング、5…主軸、7…ベルト、8…発電機、9…水車羽根調整機構、9‐1…リンク機構、9‐2…操作軸、10…流路、11…点検ハッチ、12…工具、13…自動工具回転装置、14…クラッチ、15…減速機付きモ−ター、16…マグネット、17…非接触位置センサー、51…水量計測器、52…季節ごとの水量、落差の計測、53…季節ごとのデータとして予め蓄積、90…解決手段(IT機器、パソコン)、91…季節ごとーピッチ角度関係設定、92…季節情報取得、93…ピッチ角度に調整、94.…チューブラ水車の運転、200…チューブラ水車を備えた発電システム。 1... Turbine runner, 1-1... Turbine blade, 1-2... Runner boss, 1-3... Bevel gear (B), 1-4... Worm reducer, 1-5... Bevel gear (A), 2 ... Turbine blade angle adjusting shaft, 3... Outer casing, 4... Inner casing, 5... Main shaft, 7... Belt, 8... Generator, 9... Turbine blade adjusting mechanism, 9-1... Link mechanism, 9-2... Operation shaft 10... Flow path, 11... Inspection hatch, 12... Tool, 13... Automatic tool rotating device, 14... Clutch, 15... Motor with reduction gear, 16... Magnet, 17... Non-contact position sensor, 51... Water amount measurement Vessel, 52... Seasonal water volume, head measurement, 53... Pre-stored as seasonal data, 90... Solution means (IT equipment, personal computer), 91... Seasonal-pitch angle relation setting, 92... Seasonal information acquisition, 93 …Adjust to pitch angle, 94. …Tubular turbine operation, 200…Power generation system with tubular turbine.

Claims (4)

チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備えたチューブラ水車において、
水車ランナーに設けられ、密封された内部空間の形成されたランナーボス内に設けられた水車羽根角度調整機構と、
該水車羽根角度調整機構に一方が連結子を介して連結され、他方が前記水車ランナーの外側まで露出し、前記ケーシングの内部に垂直方向に設置される水車羽根角度調整軸と、からなり、
前記水車ランナーの外側から前記ケーシングの内部に挿入可能な工具を備え、
前記水車ランナーの外側から前記ケーシングの内部に垂直方向に挿入された当該工具で当該水車羽根角度調整軸を回動可能とし、前記水車ランナーの外側から当該工具の人為的操作によって当該水車羽根角度調整軸が回転し、該回転により複数の水車羽根の開放ピッチ角度を調整すること
を特徴とするチューブラ水車。
A tubular turbine includes a casing that forms a flow path, and a turbine turbine that is rotatably supported by the casing and includes a turbine runner having a plurality of turbine blades.
A turbine blade angle adjusting mechanism provided in the runner boss provided in the turbine runner and having a sealed internal space,
One of the turbine blade angle adjusting mechanism is connected via a connector, the other is exposed to the outside of the turbine runner, and the turbine blade angle adjusting shaft is installed inside the casing in a vertical direction.
A tool that can be inserted into the casing from the outside of the turbine runner,
The turbine blade angle adjustment shaft is made rotatable by the tool vertically inserted into the casing from the outside of the turbine runner, and the turbine blade angle is adjusted from the outside of the turbine runner by an artificial operation of the tool. A tubular turbine, wherein a shaft rotates and the opening pitch angles of a plurality of turbine blades are adjusted by the rotation.
チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備えたチューブラ水車において、
水車ランナーに設けられ、密封された内部空間の形成されたランナーボス内に設けられた水車羽根角度調整機構と、
該水車羽根角度調整機構に一方が連結子を介して連結され、他方が前記水車ランナーの外側まで露出する水車羽根角度調整軸と、からなり、
該水車羽根角度調整軸が前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により人為的操作によって回転可能とされ、該回転により複数の水車羽根の開放ピッチ角度が調整され、
水車羽根角度調整機構が、水車回転中心に配置された傘歯歯車(A)と、前記水車羽根の根本に連結して配置された傘歯歯車(B)と、水車羽根角度調整軸に設けられ傘歯歯車(A)によって連動される連結子とからなり、各傘歯歯車(B)は、隣り合う傘歯歯車同士が噛み合わないように傘歯歯車の一部歯部を切り欠いた形態とされたこと
を特徴とするチューブラ水車。
A tubular turbine includes a casing that forms a flow path, and a turbine turbine that is rotatably supported by the casing and includes a turbine runner having a plurality of turbine blades.
A turbine blade angle adjusting mechanism provided in the runner boss provided in the turbine runner and having a sealed internal space,
One of the turbine blade angle adjusting mechanism is connected via a connector, and the other is a turbine blade angle adjusting shaft exposed to the outside of the turbine runner.
The turbine blade angle adjusting shaft is rotatable from the outside of the turbine runner by a tool or a device by an artificial operation, and the rotation adjusts the open pitch angles of the plurality of turbine blades.
The turbine blade angle adjusting mechanism is provided on the turbine blade angle adjusting shaft and the bevel gear (A) arranged at the center of rotation of the turbine, the bevel gear (B) connected to the root of the turbine blade, and the turbine blade angle adjusting shaft. consists of a coupling element which is engaged by a bevel gear (a), the bevel gear (B) may be in a form between adjacent bevel gears partial cutaway teeth of bevel gears so as not to engage and A tubular turbine that has been characterized.
チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備え、該チューブラ水車を備えた発電システムにおいて、
チューブラ水車が、水車ランナー内の密封された内部空間に設けられた水車羽根角度調整機構と、該水車羽根角度調整機構に一方が連結可能とされ、他方が前記水車ランナーの外側まで露出する水車羽根角度調整軸と、を備えて構成され、
水車羽根角度調整機構が、水車回転中心に配置された傘歯歯車(A)と、前記水車羽根の根本に連結して配置された傘歯歯車(B)と、水車羽根角度調整軸に設けられ、傘歯歯車(A)によって連動される連結子とからなり、各傘歯歯車(B)は、隣り合う傘歯歯車同士が噛み合わないように傘歯歯車の一部歯部を切り欠いた形態とされ、
水車羽根角度調整軸が、水車羽根のピッチ角度を調整する水車羽根ピッチ角度調整部を備え、
該チューブラ水車が設置される河川の年間を通して計測された水量が取得されて、季節ごとに計測された水量に対して予め設定され、補正可能な水車羽根のピッチ角度が水車羽根ピッチ角度調整装置の記憶手段に格納され、
季節情報が取得され、
前記水車羽根が、操作者のピッチ角度調整部操作によって、取得された季節ごとに予め設定されたピッチ角度に前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により調整されること
を特徴とするチューブラ水車による発電システム。
A tubular turbine includes a casing forming a flow passage, and a turbine runner that is rotatably supported by the casing and has a plurality of turbine blades, in a power generation system including the tubular turbine.
A tubular turbine is a turbine blade angle adjusting mechanism provided in a sealed internal space inside a turbine turbine runner, and one of the turbine blade angle adjusting mechanism is connectable to the turbine turbine blade angle adjusting mechanism, and the other is exposed to the outside of the turbine turbine runner. And an angle adjustment axis,
The turbine blade angle adjusting mechanism is provided on the turbine blade angle adjusting shaft and the bevel gear (A) arranged at the center of rotation of the turbine, the bevel gear (B) connected to the root of the turbine blade, and the turbine blade angle adjusting shaft. , A bevel gear (A) interlocking member, and each bevel gear (B) has a bevel gear partially cut out so that adjacent bevel gears do not mesh with each other. And
The turbine blade angle adjusting shaft includes a turbine blade pitch angle adjusting section for adjusting the pitch angle of the turbine blade,
The amount of water measured throughout the year of the river in which the tubular turbine is installed is acquired and preset for the amount of water measured for each season, and the correctable pitch angle of the turbine blade is the turbine blade pitch angle adjusting device. Stored in storage means,
Seasonal information is acquired,
Power generation by a tubular turbine, wherein the turbine blade is adjusted by a tool or a device from the outside of the turbine runner to a preset pitch angle for each acquired season by the operator's operation of the pitch angle adjusting unit. system.
チューブラ水車が、流路を形成するケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、複数の水車羽根を持つ水車ランナーとを備え、該チューブラ水車を備えた発電システムの発電方法において、
チューブラ水車が、水車ランナー内の密封された内部空間に設けられた水車羽根角度調整機構と、該水車羽根角度調整機構に一方が連結可能とされ、他方が前記水車ランナーの外側まで露出し、前記ケーシングの内部に垂直方向に設置される水車羽根角度調整軸と、を備えて構成され、
水車羽根角度調整軸が、水車羽根のピッチ角度を調整する水車羽根ピッチ角度調整部を備え、
前記水車ランナーの外側から前記ケーシングの内部に挿入可能な工具を備え、
前記水車ランナーの外側から前記ケーシングの内部に垂直方向に挿入された当該工具で当該水車羽根角度調整軸を回動可能とし、前記水車ランナーの外側から当該工具の人為的操作によって当該水車羽根角度調整軸が回転し、該回転により複数の水車羽根の開放ピッチ角度が調整され、
該チューブラ水車が設置される河川の年間を通して計測された水量が取得されて、季節ごとに計測された水量に対して予め設定され、補正可能な水車羽根のピッチ角度が水車羽根ピッチ角度調整装置の記憶手段に格納され、
季節情報が取得され、
前記水車羽根を、操作者のピッチ角度調整部操作によって、取得された季節ごとに予め設定されたピッチ角度に前記水車ランナーの外側から工具あるいは装置により調整すること
を特徴とするチューブラ水車を備えた発電システムの発電方法。
A tubular turbine includes a casing that forms a flow path, and a turbine that is rotatably supported by the casing and has a turbine runner having a plurality of turbine blades, and in a power generation method of a power generation system that includes the tubular turbine,
The tubular turbine is a turbine blade angle adjusting mechanism provided in a sealed internal space in the turbine turbine runner, and one of the turbine blade angle adjusting mechanism is connectable, and the other is exposed to the outside of the turbine turbine runner. A turbine blade angle adjusting shaft installed vertically in the casing,
The turbine blade angle adjusting shaft includes a turbine blade pitch angle adjusting section for adjusting the pitch angle of the turbine blade,
A tool that can be inserted into the casing from the outside of the turbine runner,
The turbine blade angle adjustment shaft is made rotatable by the tool vertically inserted into the casing from the outside of the turbine runner, and the turbine blade angle is adjusted from the outside of the turbine runner by an artificial operation of the tool. The shaft rotates, the rotation adjusts the open pitch angle of the plurality of turbine blades,
The amount of water measured throughout the year of the river in which the tubular turbine is installed is acquired, and the pitch angle of the turbine blade that can be corrected is preset with respect to the water amount measured for each season. Stored in storage means,
Seasonal information is acquired,
A tubular water turbine characterized in that the turbine blade is adjusted by a tool or a device from the outside of the water turbine runner to a preset pitch angle for each acquired season by the operator operating the pitch angle adjusting unit. Power generation method of power generation system.
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CN112983729B (en) * 2021-03-29 2022-12-20 中国长江电力股份有限公司 Non-contact type locking state judgment device and use method
CN113202819B (en) * 2021-05-31 2024-05-28 河海大学 Flow guiding device for axial-extension tubular pump based on adjustable number of blades and control method
JP2023070229A (en) * 2021-11-09 2023-05-19 アクアテクノEsco事業株式会社 Hydraulic power generating device and hydraulic power generating system
CN114542355B (en) * 2022-02-10 2023-07-18 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 Variable-pitch disc turbine type water wheel device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6441508B1 (en) * 2000-12-12 2002-08-27 Ebara International Corporation Dual type multiple stage, hydraulic turbine power generator including reaction type turbine with adjustable blades
JP4065939B2 (en) * 2002-03-06 2008-03-26 東京電力株式会社 Water turbine generator overspeed prevention device
JP3963375B2 (en) * 2003-04-14 2007-08-22 東京電力株式会社 Small capacity tubular turbine
JP5191308B2 (en) * 2008-08-12 2013-05-08 中国電力株式会社 Water-based power generation output calculation device and water-based power generation output calculation program

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