JPH0721900Y2 - クロスフロー水車のガイドベーン重錘自閉装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、クロスフロー水車のガイドベーンの重錘にて
自閉するための装置に関する。

B.従来の技術 第５図はクロスフロー水車を示す構成図である。第５図
において、１はランナー、1aはランナー１のブレード、
1bは仕切板、1cは端板、２はケーシング、３はシャフ
ト、４は入口管、5a,5bはガイドベーン、６はハウジン
グ、７はドラフト管、８は空気導入弁、９は軸受枠、10
は仕切板である。かかるクロスフロー水車にあってガイ
ドベーン5a,5bはそれ自体自閉できる構成となってい
る。第６図，第７図はガイドベーン５を自閉させるため
の装置である。これらの図において、ガイドベーン５の
シャフト11はアーム12を介して重錘13に連結されてお
り、このアーム12を支えるようにしてアクチュエータ14
及びダッシュポット15が備えられている。そして、アク
チュエータ14を作動させない状態では重錘13はその自重
によりガイドベーン５を閉めるようにシャフト11を回動
させている。ガイドベーン５を開く場合には、アクチュ
エータ14を作動させて重錘13を持ち上げると共にアーム
12を開く方向に回動させる。この場合開閉の時間を一定
に保つようにダッシュポット15が備えられる。

C.考案が解決しようとする課題 上述の第６図，第７図に示す装置においてもガイドベー
ンの開閉が可能であるが、クロスフロー水車の特有の問
題点として次の事柄があげられる。

第６図や第７図に示す構造では、アーム12ひいては
重錘13の回動角度θ_１は、アーム12がガイドベーン５と
直結されているため、例えば20°〜35°程度と小さく、
しかも重錘13の重量Wkgによるトルクは閉時の回転トル
クT₁＝Wl₁と開時の回転トルクT₂＝Wl₂とを比較するとl₁
とl₂とがあまり変化しないので、一様なトルクしか得ら
れない。しかし、一般に用いられているバランス形では
第８図に示すようにガイドベーン水圧の受圧が一定でな
いので、重錘13を均一の速度で降下させるのが困難であ
る。

ガイドベーン５のシャフト11には直接重錘が連結さ
れているので、シャフト11にはWLなる曲げ荷重がかかり
周囲の構造物との関係上Ｌが小さくできないのでシャフ
ト11に必要な強度・剛性を得るためにはシャフト11の大
きさを大きくする必要があるが、ガイドベーン５の厚さ
以上に大きくするのは困難である。

そこで、本考案は重錘を均一の速度で降下させると共に
ガイドベーンシャフトへの曲げ荷重を減少させるように
したクロスフロー水車のガイドベーン重錘自閉装置を提
供する。

D.課題を解決するための手段 上述の目的を達成する本考案は、ガイドベーンのシャフ
トにアクチュエータにて回動し得るリンクを取付け、こ
のリンクに連結ロッドの一端を連結し、この連結ロッド
の他端に支点を中心に回動する重錘に連結されるリンク
を連結したことを特徴とする。

E.作用 ガイドベーンのシャフトに取付けたリンクと重錘に連結
されるリンクとをロッドにて連結しており、ガイドベー
ンのシャフトへの曲げ荷重はリンクの重さがかかるだけ
のため小さくでき、またリンクと他のリンクとの組合せ
により重錘の回動角を任意にでき、このためガイドベー
ンの開度に対する重錘の垂直方向成分とガイドベーンの
受圧成分との和が略一定となるように重錘を重かすよう
な重錘なリンクへの取付位置により均一な降下速度が得
られる。

F.実施例 ここで、第１図ないし第４図を参照して本考案の実施例
を説明する。なお、第６図，第７図と同一部分には同符
号を付す。第１図および第２図において、ガイドベーン
５のシャフト11の端には折れ曲ったリンク16が折り曲り
部を支点として取付けられている。このリンク16の一端
はアクチュエータ14が連結されていると共に他端は連結
ロッド17の一端が連結されている。リンク16の他端の回
動半径はR₁でありガイドベーン５の開閉に伴い角度θ_１
だけ回動する。

連結ロッド17の他端はリンク18の一端に連結され、この
リンク18は入口管に取付けられた軸19を支点として半径
R₂にて回動する。軸19には一体に回動半径R₃のアーム20
が連結されこのアーム20の端に重錘13が取付けられてい
る。なお、アーム20にはダッシュポット15が連結されて
いる。リンク18とアーム20とは同一のリンクとしてもよ
い。

このような構成において、ガイドベーン５が開いた状態
では、第１図の状態からリンク16がθ_１だけ時計方向に
回動した状態であり、またリンク15がθ_２だけ時計方向
に回動して重錘13が持ち上った状態にある。また、ガイ
ドベーン５が閉じた状態は第１図に示す状態である。こ
こで、リンク16は連結ロッド17との連結点に作用する力
を考えるに、重錘13の重量はR₃／R₂倍で作用するので、
アーム20は水車車体から離れた所にあることからアーム
20の長さR₃を任意設定できるので、小さな重錘13にて従
来と同様の重錘による操作力を発生できる。

また、重錘13の動きに着目するに、アーム20の回動角θ
_２は となり、 の比率はリンク16と連結ロッドとの連結点位置が制約さ
れることなく、またリンク18は水車車体から外れた所に
あるので、R₁R₂を任意に選択でき、よって回動角θ_２は
任意に選ぶことができる。

回動角θ_２を任意選べることにより、第３図に示すよう
に支点に対し水平な位置に対し上側を大きくθ′とし下
側を小さい振りとすると重錘13の重量Ｗの垂直方向成分
F_wはF_w＝W_cos｜θ｜となる。この垂直方向成分をガイド
ベーンの開度に対応させると、第４図の（ａ）図の如き
特性となり、重錘13が最も下降した状態ではガイドベー
ン開度０（閉じている）であり、重錘13が水平となると
重量Ｗの垂直方向成分F_wが最大、以後重錘13が持ち上げ
られるに従い重量Ｗの垂直方向成分F_wが小さくなってい
る。一方、ガイドベーン５に作用する水圧はその開度に
より異なり、第４図（ｂ）に示す如く（第４図（ｂ）は
第８図と同じ）閉じている状態では負の開けようとする
力が働きガイドベーン５が次第に開いてくると、ある時
点で開けようとする水圧と閉じようとする水圧が平衡
し、ついで更に開くと閉じようとする水圧が大きくなっ
ていく。この結果、重錘13の垂直方向成分とガイドベー
ン５への水圧とを加えると、第４図（ｃ）に示すように
F_w＋F_sとして略一様な特性が得られ、一様な速度により
ガイドベーン５を閉じることができる。

また、ガイドベーン５のシャフト11には、曲げ荷重とし
てリンク16の重さしか加わらないので、この荷重を小さ
くすることができガイドベーン５の厚さよりシャフトの
径が大きくなるようなことは無い。

G.考案の効果 以上の構造としたことにより次の効果がある。

1.ガイドベーン操作に要する重錘重量を小さくでき経済
的である。

2.操作速度を一様にでき水車で生ずるΔＰ（流量変化に
伴う入口管内の圧力上昇）を、一定に保ち、小さくする
ことができる。

3.クロスフロー水車であるが故の欠点を除去でき理想的
な制御を行うことができると共にガイドベーンのシャフ
トに無理な曲げ荷重が加わらないので、水車自体を特別
な設計とする必要がなくなる。

4.重錘により、重錘の垂直成分はケーシングと入口管を
引きよせる方向に働くためケーシングと入口管とを接続
しているフランジ部は、押しつけられる方向で操作力伝
達により、水もれ等を生じ難い。

5.この装置は、水車入口管に設けられることからまとま
りが良く、工場で組立てたものを現地搬入でき工場での
分解、現地での再組立の作業を省略できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の一実施例で、第１図は全
体構成図、第２図は部分拡大図、第３図は重錘の動きの
説明図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は重錘とガイドベー
ン受圧との特性の説明図、第５図はクロスフロー水車の
構造斜視図、第６図ないし第８図は従来例で第６図は全
体構成図、第７図は部分拡大図、第８図はガイドベーン
受圧特性図である。 図中、 ５はガイドベーン、11はシャフト、13は重錘、16,18は
リンク、17は連結ロッド、19は軸、20はアームである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガイドベーンのシャフトにアクチュエータ
   にて回動し得るリンクを取付け、このリンクに連結ロッ
   ドの一端を連結し、この連結ロッドの他端に支点を中心
   に回動する重錘に連結されるリンクを連結したことを特
   徴とするクロスフロー水車のガイドベーン重錘自閉装
   置。