JPH0151672B2 - - Google Patents

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JPH0151672B2
JPH0151672B2 JP59019017A JP1901784A JPH0151672B2 JP H0151672 B2 JPH0151672 B2 JP H0151672B2 JP 59019017 A JP59019017 A JP 59019017A JP 1901784 A JP1901784 A JP 1901784A JP H0151672 B2 JPH0151672 B2 JP H0151672B2
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JP
Japan
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shaft
blade angle
piece
continuously variable
rotating shaft
Prior art date
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JP59019017A
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JPS60164673A (ja
Inventor
Daisuke Konno
Taizo Azuma
Tomohiro Wakukawa
Takashi Oono
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Publication of JPH0151672B2 publication Critical patent/JPH0151672B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • F03B3/145Mechanisms for adjusting the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置に関するものである。
翼角制御装置は流体機械の可動翼を取付ける回
転軸中に可動翼駆動のための翼角制御用操作軸を
軸方向移動可能に備えるが、翼角制御用操作軸に
作用する翼角操作力を該回転軸に依つて支持する
ものと回転軸以外の静止物体にて支持するものと
がある。翼角操作力を静止物体にて支持して可動
翼を動作するものは回転軸と前記静止物体との相
互間にこの作用力が働くことになり、この為回転
軸を支持する推力軸受にこの作用力が追加される
為、より大容量の推力軸受にせねばならないとい
う欠点がある。これに対して回転軸にて翼角操作
力を支持するものは回転軸上に翼角制御用操作軸
を作動する手段を備える為、回転軸を支持する推
力軸受に翼角操作力が加わらない。
従来回転軸上で翼角制御用操作軸を作動させる
手段としては一般に回転軸上に回転軸と同芯に油
圧シリンダを設けて油圧シリンダのピストンと翼
角制御用操作軸を連結した如き構成がとられてい
た。しかし、このような油圧駆動装置の場合には
油圧供給装置、翼角制御の為のフイードバツク機
構などを備える必要があり装置は大型複雑化し、
かつ油圧シールの問題があり、翼角一定として運
転中においても油圧を加えておかねばならず運転
経費も少なしとしないものであつた。
それゆえに比較的小型の流体機械の翼角制御に
は機械的駆動装置が用いられることが多い。しか
しながら従来の機械的駆動装置は例えば特公昭58
−6078号公報に記載されている発明のようにすべ
て翼角制御用操作軸の推力を回転軸以外の静止物
体で支持するものである為、回転軸を支持する推
力軸受が大型化するという欠点があつた。
本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置において上記の欠点を除去する為に油圧を用い
ず、かつ翼角制御用操作軸の推力を回転軸上で支
持する構造の機械的作動手段を提供することを目
的としたものである。
本発明は中空の回転軸中を貫通する翼角操作軸
を軸方向に移動させることにより翼角操作を行う
流体機械の翼角制御装置において、回転軸上に設
けたねじと係合するねじを備え軸受を介して滑り
リングに対して回転自在で軸方向に連結された駒
と、前記回転軸に直接もしくは回転軸に固定され
た歯車を含む歯車列を介して間接にその入力軸を
連結しその出力軸に前記駒に直接もしくは駒に固
着した主軸と同心の歯車を含む歯車列を介して間
接に取り付けられた無段変速機を持つ可動翼を備
えた流体機械の翼角制御装置である。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。第1図に示す例は無段変速機の入力軸と出力
軸の軸心が一致する場合の縦断面図である。
可動翼を備えた流体機械の中空のポンプもしく
は水車の回転軸又はこれらに直結した電動機もし
くは発電機の回転軸(以下主軸と称す)1の内部
には翼角制御用操作軸3が軸方向移動自在に挿通
している。(この実施例では主軸1はポンプもし
くは水車の回転軸となつている)この翼角制御用
操作軸3には図示されないが可動翼に連結された
直接の操作部材が係合される。翼角制御用操作軸
3は円板形のクロスヘツド4に嵌入され、かつ翼
角制御用操作軸3にねじ込まれた軸ナツト5に依
り固定されている。クロスヘツド4の円周上で軸
方向の孔に複数の連結棒6が嵌入し、連結棒6に
ねじ込まれたナツト7に依り固定されている。連
結棒6はカツプリング8を軸方向移動自在に貫通
し、カツプリング8上に軸方向にのみ移動可能に
滑入した滑りリング9に接続されている。滑りリ
ング9は駒10に対して軸方向移動しないよう
に、かつ回転自在に軸受11を介して連結されて
いる。
駒10には主軸1と同芯のめねじ10sが切ら
れ、該めねじ10sが主軸1に嵌入固定された軸
受部材12に切られたおねじ12sと係合してい
る。このおねじ12sは主軸1と一体となつて回
動する部材もしくは主軸1に直接に設けてもよ
い。駒10の外周には主軸1と同心の平歯車10
Gが切られており、無段変速機2の出力軸14に
嵌入固定された平歯車14Gとかみあつている。
平歯車10G,14Gの歯幅は駒10が軸方向に
移動した場合に常にかみ合を保つ歯幅となつてい
る。主軸1に固定された軸受部材12の下部には
主軸1と同心の平歯車12Gが切られており、無
段変速機2の入力軸13に嵌入固定された平歯車
13Gとかみあつている。無段変速機2はケーシ
ング18に固定されており、入力軸13、平歯車
13G、出力軸14及び平歯車14Gは回転運動
のみ行う。無段変速機の入出力軸13,14は
夫々下ケーシング18に装着された軸受19,2
0に支持され、平歯車対12G,13G及び10
G,14Gの正しいかみ合いを確保している。
このような歯車列12G,13G及び14G,
10Gは主軸1と同心の主軸1上に設けた歯車1
2Gを含み無段変速機2の入力軸13に連結され
る歯車列及び主軸1と同心の駒10に固定された
歯車10Gを含み無段変速機2の出力軸14に連
結される歯車列であれば歯車列の種類は問うもの
ではない。
入力軸と出力軸が同一軸心上にない種類の無段
変速機を適当とする場合は主軸1を中心とする円
の周上で異なる位置に入出力軸13,14を配す
るか、第2図に示すように主軸1に無段変速機(2)
の入力軸と兼ねさせることも可能であるし、逆に
出力軸と駒をスプライン結合して出力軸を駒10
と同芯に配してもよい。更には入力軸を主軸に結
合すると共に出力軸を駒とスプライン結合するよ
うにすることも可能である。
カツプリング8はキー16を介して主軸1に嵌
入され、かつ主軸1にねじ込まれた軸ナツト17
に依り軸方向に締切られた主軸1に固定されてお
り、主動力の伝達を行なつている。カツプリング
8には相手のカツプリング21が固定され、動力
伝達軸22がカツプリング21と固定されていて
主軸1と動力伝達軸22は連結されている。
ベース23には密封して下ケーシング18が固
定され、下ケーシング18には隔離板24を介し
て密封して上ケーシング25が固定され、上ケー
シング25にはフランジ付の円筒形軸封材26が
固定され、軸封材26はカツプリング21に固定
された円筒形の軸封材27と円筒形端部が遊嵌し
合つて軸封を行つている。ベース23には主軸1
の挿通する油筒29が固定され、油筒29と下ケ
ーシング18及びベース23で油溜を構成してい
る。
駒10には円板31が固定され、円板31には
シフタ32が係合し、シフタ32は上ケーシング
25の内周の軸方向の案内に係合して軸方向に移
動可能となつており、シフタ32に固定した感応
片33が位置検出器34の中に出入りするように
なつている。位置検出器34は例えば感応片33
を導体とした差動トランスである。
35は位置検出器34の信号を受けて翼角の設
定値Aの信号と比較してその差の信号を出力する
制御装置、36は制御装置35の信号を増幅して
無段変速機2の駆動手段15を駆動する増幅器、
37は位置検出器34の信号を受けて現在翼角を
表示する表示器である。
こゝで無段変速機2としての適応性についての
べる。平歯車13G,12G,14G,10Gの
歯数を夫々Z13G,Z12G,Z14G,Z10Gとし無段変速
機の速比をRとすると主軸1の回転数をN1とし
たとき駒10の回転数N12は N12=Z12G/Z13G×R×Z14G/Z10G×N1 …(1) こゝでZ12G/Z13G×Z14G/Z10G=1に歯数比を選択し
た場 合は N12=RN1 駒10の回転数は主軸1の回転数N1に対して
早いか遅いかの回転数を必要とするので無段変速
機2は増減速域で用いられる例えば摩擦板駆動の
コツプ無段変速機(商品名)、Vベルト式、チエ
ン式等が適応性がある。
式(1)において歯数比を Z12G/Z13G×Z14G/Z10G>1 とすると無段変速機2は無段減速機でもよいので
摩擦駆動のリングコーン式(商品名)、コツプ式
等の無段変速機、Vベルト式、チエン式等が適応
性がある。
つぎに本発明の翼角制御装置の作用を説明す
る。可動翼を有する流体機械の運転中は常に主軸
1やカツプリング8,21、動力伝達軸22と共
に翼角制御用操作軸3、軸ナツト5、クロスヘツ
ド4、連結棒6、ナツト7、軸ナツト17、滑り
リング9及び軸受部材12等が一体で回転する。
今、翼角設定値Aを変化させると今まで位置検
出器34から送られて来た信号と差がないため制
御装置35は主軸1の回転が式(1)を通じてN1
N12となるように駒10を回転する信号を増幅器
36に送つており、増幅器36の信号は無段変速
機の駆動手段15を駆動せず、駆動手段15を一
定に保ち、無段変速機2を定速回転していたの
が、制御装置35からは翼角設定値Aの信号と位
置検出器34の信号の差が送られ、増幅器36は
その信号を増幅して駆動手段15を附勢して無段
変速機2により出力軸14の回転は変化し、平歯
車14Gから駒の平歯車12Gに伝えられ、駒1
0は主軸1に対して相対回転する。これにより主
軸1と一体に回転する軸受部材12と駒10との
間に回転差が生じ、ねじ12sと10sとのねじ
対偶により駒10が軸方向に移動し、この動きは
軸受11、滑りリング9、連結棒6を介してクロ
スヘツド4に伝えられ翼角制御用操作軸3を動か
し翼角制御が行なわれる。
駒10の軸方向の移動は円板31からシフタ3
2に伝えられ、感応片33は位置を変え位置検出
器34の信号は制御装置35に送られる。制御装
置35では翼角設定値Aの信号と該位置検出器3
4からの信号は比較され、その差が零になると増
幅器36への信号は送られなくなり、無段変速機
の駆動手段15は無段変速機2を駒10と主軸1
を等速で回転させる速度で回転するように制御す
る。
現在の翼角度は翼角度表示器37に表示され
る。手動の場合は手動ハンドル38により駆動手
段15を介して無段変速機2を制御する。
本発明では可動翼を備えた流体機械の回転軸上
に翼角制御の為の機械的作動手段を設けたので、
回転軸の推力軸受には翼角操作力が作用せず該推
力軸受を小型化できる。
駒の回転軸に対する相対回転をねじ対偶を用い
て軸方向運動に変換しているので、翼が受ける流
体力により翼角制御用操作軸が推力を受けてもね
じの摩擦に依り駒は回転しない。つまり翼角制御
動作時以外は翼角を一定に保つ為に動力を必要と
しない。
翼角操作動力を回転軸より伝達しているので、
翼角操作用の駆動機が不要である。無段変速機の
速度比を変えるための小容量の駆動手段のみを必
要とするだけである。また本発明では無段変速機
を用いているため翼角度を変化させる場合に翼角
制御の速度を無段階で行うことができ翼角を変化
させる場合始めおそく、中間で早く、最後におそ
くすることもできるので、翼角度に応じて翼角変
化の速度の最適な制御が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の縦断面図、第2図は
他の実施例の縦断面図である。 1…主軸、2…無段変速機、3…翼角制御用操
作軸、4…クロスヘツド、5…軸ナツト、6…連
結棒、7…ナツト、8…カツプリング、9…滑り
リング、10…駒、10s…めねじ、11…軸
受、12…軸受部材、12s…おねじ、13…入
力軸、14…出力軸、10G,12G,13G,
14G…平歯車、15…駆動手段、16…キー、
17…軸ナツト、18…下ケーシング、19,2
0…軸受、21…カツプリング、22…動力伝達
軸、23…ベース、24…隔壁板、25…上ケー
シング、26…円筒形軸封材、27…軸封材、2
9…油筒、31…円板、32…シフタ、33…感
応片、34…位置検出器、35…制御装置、36
…増幅器、37…表示器、38…手動ハンドル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 中空の回転軸中を貫通する翼角操作軸を軸方
    向に移動させることにより翼角操作を行う流体機
    械の翼角制御装置において、回転軸上に設けたね
    じと係合するねじを備え軸受を介して滑りリング
    に対して回転自在で軸方向に連結された駒と、前
    記回転軸に直接もしくは回転軸に固定された歯車
    を含む歯車列を介して間接にその入力軸を連結し
    その出力軸に前記駒に直接もしくは駒に固着した
    主軸と同心の歯車を含む歯車列を介して間接に取
    り付けられた無段変速機を持つ可動翼を備えた流
    体機械の翼角制御装置。
JP59019017A 1984-02-04 1984-02-04 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 Granted JPS60164673A (ja)

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JP59019017A JPS60164673A (ja) 1984-02-04 1984-02-04 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS60164673A JPS60164673A (ja) 1985-08-27
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EP3101270B1 (en) * 2015-06-03 2019-07-31 GE Renewable Technologies Device for reversing a blade of a runner unit
CN106870258B (zh) * 2017-04-20 2023-01-31 顾云骥 一种江河流叶片可变角水轮发电机组
CN110513231B (zh) * 2019-09-09 2021-04-13 江西理工大学 一种转桨外油缸控制结构

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