JPH03258970A - 水力機械におけるガイドベーン操作機構 - Google Patents

水力機械におけるガイドベーン操作機構

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JPH03258970A
JPH03258970A JP2053572A JP5357290A JPH03258970A JP H03258970 A JPH03258970 A JP H03258970A JP 2053572 A JP2053572 A JP 2053572A JP 5357290 A JP5357290 A JP 5357290A JP H03258970 A JPH03258970 A JP H03258970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
guide vane
guide
link
lever
ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP2053572A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Oshima
大嶋 勝宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2053572A priority Critical patent/JPH03258970A/ja
Publication of JPH03258970A publication Critical patent/JPH03258970A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は水車などの水力機械で使用されるガイドベーン
操作機構に関する。
[従来の技術] 一般に、水車並びにポンプ水車などの水力機械において
は、第8図に示すようにガイドリング9にリンク5並び
にガイドベーンレバー3をピン結合により、ガイドベー
ン軸2の廻りに回転可能なように連結し、ガイドベーン
の開閉機構を構成している。このガイドベーン1はサー
ボモータ8を駆動することによって開閉動作し、ケーシ
ングからランナ内を流れる水量の調整を行っている。従
来は、サーボモータ8には油圧を動力源としているもの
が大部分であったが、近頃は保守の簡素化、環境問題等
への配慮から油圧に代って電力を動作源とした電動サー
ボモータが使用される場合がある。電動サーボモータを
使用した場合、事故等により操作電力が消失すると、電
動サーボモータは即機能を停止するため、ガイドベーン
を閉じて水流を止める操作ができなくなる恐れがある。
このような事態に対処するため、従来はガイドベーンに
自己閉鎖する機能として、ガイドベーン1の軸中心から
先端方向にとなりのガイドベーン後端部との接触点まで
の長さQlと、同様に後端方向にとなりのガイドベーン
先端部との接触点までの長さQ2との関係を立□〉Q、
2として、ガイドベーン軸廻りに常に閉方向の水圧トル
クTが作用するようにするのが通例である。この水圧ト
ルクTは測定例によれば、第9図(、)に示すようにガ
イドベーン開度全領域でほぼ平坦な特性を有している。
従来の機構系の荷重伝達特性は下記である。図8におい
てガイドベーンレバー3とリンク5及びガイドリング9
がそれぞれレバーピン4とリンクピン6で連結されてい
るため、レバー3とリンク5のなす角度の、リンクとガ
イドリング9の接線とのなす角度βの特性は、第9図(
b)に示すようにαもβもガイドベーン開度により変化
する。
ここで、ガイドベーンレバー3の長さをR6,ガイドベ
ーン枚数をZ g +ガイドリング9上のリンクピン6
の回転半径をR1,ガイドリングピン7の回転半径をR
ztガイドベーン1本当りの水圧トルクをTとすると、
電動サーボモータ8に作用する力Fは、 で表され、第9図(c)に示すようにガイドベーンが閉
じる方向では小さく、開く方向に大きくなる特性を有す
る。
一方、機構系全体には回転摺動部を有していることから
、摺動摩擦抵抗Ffが存在し、それは第9図(a)に示
すようにガイドベーン開度に対して平坦な特性を示す。
ガイドベーンの開閉操作を行うためには、この摩擦抵抗
Ffに打ち勝った操作力が必要となる。即ち、前記の操
作電力消失時、摩擦力に打ち勝って、ガイドベーンを閉
じる方向に作用する力はF−Ffである。この力は第9
図(e)に示すようにガイドベーン開度が小さい側でマ
イナスになる場合があり、この操作機構において仮りに
ガイドベーン全開時、操作電力が消失すると途中まで自
動的に閉動作するが、F−Ffがマイナスになるガイド
ベーン開度で閉動作は停止し、それ以上閉動作しなくな
る。この事態を回避するため、従来電動サーボモータ8
には常時ガイドベーン閉方向に作用する電離12を取り
付けて、ガイドベーン開度全領域で自己閉鎖する特性を
与えていた。尚、この種のガイドベーン操作機構に関連
するものとして特開昭55−81273号公報を挙げる
ことができる。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術は、氾□>Q2のガイドベーンに対して、
操作機構そのものにガイドベーン開度小の領域でガイド
ベーンが自己閉鎖しない特性があり、このため電離のよ
うな補助装置が必要となる問題があった。
本発明の目的は、ガイドベーンレバーとリンクのなす角
度αとリンクの取付角βによって決まる操作機構の特性
を改善し、ガイドベーン開度全領域でガイドベーンが自
己閉鎖する特性を持たせることを目的とし、前記の補助
装置が不要で信頼性の高いガイドベーン操作機構を提供
することにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、円周状に配置され、ガイド
ベーンレバーを有する複数のガイドベーン、これらガイ
ドベーンを操作するガイドリング及びこれらガイドベー
ンレバーとこのガイドリングとを結合する複数のリンク
をそなえてなるものにおいて、これらガイドベーンレバ
ーとこれらリンクのなす角度またはこのガイドリングと
これらのリンクのなす角度の変化に制限を設けるととも
に、これらガイドベーンレバーまたはこのガイドリング
とこれらリンクとの接合点は相対的に移動し得る構造と
したことを骨子とする水力機械におけるガイドベーン操
作機構を提供する。
[作用] 本発明のガイドベーン操作機構においては、ガイドベー
ンレバーとリンクのなす角度またはガイドリングとリン
クのなす角度の変化に制限があり、一方ガイドベーンま
たはガイドリングとリンクとの接合的は相対的に移動し
得るので、ガイドリングの動きによりガイドベーンを開
閉動作させることができるが、上記角度の変化が制限さ
れているのでガイドベーンの開度が小さい領域でもサー
ボモータに作用する力を大きくとることができ、その結
果ガイドベーン開度の全領域においてガイドベーンが自
己閉鎖する特性が実現される。
[実施例] 本発明の第1の実施例を第1図ないし第2図により説明
する。ガイドベーン軸2に固定されたガイドベーンレバ
ー3の先端部に固定これた摺動部10を設け、リンク5
の一端をこの摺動部に10を嵌合させることによりリン
クの先端部をガイドベーンレバーの先端の摺動部内を摺
動移動し得る構成にする。リンク5の他端はガイドリン
グ9とピン6により結合され、ガイドリングピン7によ
りガイドリング9と連結されたサーボモータ8によりガ
イドベーン開閉機構が駆動される。
ガイドベーンの開閉操作のための力は伝達は、サーボモ
ータ8→ガイドリングピン7→ガイドリング9→リンク
ピン6→リンク5→ガイドベーンレバー3→ガイドベー
ン軸2となるが、リンク5からガイドベーンレバー3へ
の伝達はガイドベーン先端の摺動部におけるリンク5の
先端との摺動によって行われる。これを第6図(b)で
示すと、ガイドベーンレバー3とリンク5との角度αは
一定となり、ガイドリング9とリンク5の角度βはガイ
ドベーン開度が小さくなるに従い大きくなるように変化
する。この関係においてはガイドベーンの閉鎖力特性は
第6図(e)の実施例1曲線のようになり、ガイドベー
ン開度の全領域において自己閉鎖力が生ずるようになる
第3図に第2の実施例を示す。動作原理及び機能は、前
記第1の実施例と同様であるが、本実施例においてはガ
イドベーンレバー3とリンク5の間の摺動方向をガイド
ベーンレバー3の軸方向に設定している。そのため、ガ
イドベーン1の開閉動作により、ガイドベーンレバー3
の先端の荷重点が移動し、カイトベーンレバーの長さR
8が変化する状態となる。第6図(b)に示すようにレ
バー長さR6はガイドベーンが全閉で最小、全開で最大
となるため、水圧トルクによって摩擦抵抗に対向して自
己閉鎖する力F−Ffは第6図(e)の実施例2曲線に
示すように前記実施例1より更に平坦な特性となり、ガ
イドベーン開度全領域でガイドベーンの自己閉鎖力が生
している。
第4図に第3の実施例を示す。ガイドベーン軸2に固定
されたガイドベーンレバー3の先端にスライドブロック
11と一体になったレバーピン4を挿入し、スライドブ
ロック11はレバーピン4を中心に回転可能とする。一
方リンク5はガイドリング9に角度βを保持した状態で
固定され、スライドブロック11.は第5図に示す如く
摺動部〕Oを有し、リンク5に沿って長手方向にスライ
ドできるようにする。このような構成においてガイドベ
ーン1の開閉動作は、ガイドリング9と固定されたリン
ク5との角度βが一定に保持されるため、レバーピン4
廻りの回転と摺動部10のスライドにより達成され、角
度αは第7図(b)のα曲線のように変化する。そのた
め、水圧トルクによって摩擦抵抗に対抗にして自己閉鎖
する力F−Ffは第7図(e)にようにガイドベーン閉
側で大きく、開側で小さい特性となり、ガイドベーン開
度の全領域において常時自己閉鎖が可能である。
[発明の効果コ 本発明によれば、ガイドベーンの水圧トルクを常にガイ
ドベーンの自己閉鎖力として有効に伝達されることがで
きるので、電動サーボモータ方式において操作電力消失
時等に備えた電離等の補助装置は不要となり装置が簡素
化でき、ガイドベーン操作機構及びこれを使用する水力
機械運転の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第Iの実施例のガイドベーン操作機構
の構成図、第2図は第1図の詳細構造図、第3図は本発
明の第2の実施例の構造図、第4図は第3の実施例の構
造図、第5図は第4図の要部断面図、第6図は、実施例
1及び2の荷重伝達特性図、第7図は実施例3の荷重伝
達特性図である。 第8図は、従来のガイドベーン操作機構の構成図、第9
図は第8図の荷重伝達特性図である。 1・・・ガイドベーン、2・・・ガイドベーン軸、3・
ガイドベーンレバー、4・・レバーピン、5・・リンク
、6・・・リンクピン、7・・・ガイドリングピン、8
・・・サーボモータ、9・・・ガイドリング、10・・
・摺動部、11−・・スライドブロック。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、円周状に配置され、ガイドベーンレバーを有する複
    数のガイドベーン、これらガイドベーンを操作するガイ
    ドリング及びこれらガイドベーンレバーとこのガイドリ
    ングとを結合する複数のリンクをそなえてなるものにお
    いて、 これらガイドベーンレバーとこれらリンクのなす角度ま
    たはこのガイドリングとこれらリンクのなす角度の変化
    に制限を設けるとともに、これらガイドベーンレバーま
    たはこのガイドリングとこれらリンクとの接合点は相対
    的に移動し得る構造としたことを特徴とする水力機械に
    おけるガイドベーン操作機構。 2、請求項1、において、前記ガイドベーンレバーの先
    端部に摺動部を、前記リンクにはこの摺動部に嵌合する
    ロッドを設けたことを特徴とする水力機械におけるガイ
    ドベーン操作機構。 3、請求項1、において、前記リンクに摺動部を、前記
    ガイドベーンレバーにこの摺動部に嵌合するロッドを設
    けたことを特徴とする水力機械におけるガイドベーン操
    作機構。 4、請求項1、において、前記ガイドベーンレバーの先
    端部に可回転に支持された摺動部を設け、前記ガイドリ
    ングにこの摺動部に嵌合するロッドを固定して設けたこ
    とを特徴とする水力機械におけるガイドベーン操作機構
    。 5、円周状に配置され、ガイドベーンレバーを有する複
    数のガイドベーン、これらガイドベーンを操作するガイ
    ドリングを備えてなるものにおいて、前記ガイドベーン
    レバーの先端部に可回転に支持された摺動部を設け、前
    記ガイドリングにこの摺動部に嵌合するロッドを固定し
    て設けたことを特徴とする水力機械におけるガイドベー
    ン操作機構。
JP2053572A 1990-03-07 1990-03-07 水力機械におけるガイドベーン操作機構 Pending JPH03258970A (ja)

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