JPH0723584Y2 - カプラン水車のランナベ−ンの電動操作装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、カプラン水車のランナベーンの電動操作装置
に関する。

B.従来の技術 カプラン水車におけるランナベーンの操作装置の従来の
ものを第３図に示す。

複数枚の羽根11が放射状に装着された筒状をなす回転軸
12の先端部には、回転軸12に対する羽根11の取付角度を
すべて等しく調整し得る可変ピッチ機構13が収納されて
おり、この可変ピッチ機構13はその操作桿14を回転軸12
と平行な方向に変位させることにより作動して回転軸12
に対する羽根11の取付角度が変化するようになってい
る。前記回転軸12は軸受15を介してベース16上に回転自
在に設置された中空軸17の一端部に同軸に連結されてい
る。中空軸17の他端にこれと同軸一体に連結された支軸
筒18は、一対の軸受19を介してベース16上に回転自在に
設置されており、この支持筒18の中央には当該支持筒18
と同心の駆動軸20が一対の軸受21を介して回転自在に支
持されている。また、支持筒18には図示ない発電機が組
み付けられている。一端が操作桿14に連結され且つ中空
軸17内にその長手方向に沿って一対の軸受22を介し摺動
自在に嵌着された連結桿23の他端には、前記駆動軸20の
先端部に形成された雄ねじ部24と螺合する送りナット25
が一体的に形成されており、この連結桿23には中空軸17
に対する図示しない回り止め機構が設けられている。な
お、この回り止め機構や前述した可変ピッチ機構13等は
従来から周知のものを適宜使用することができる。又、
本実施例では支持筒18を設けて中空軸17に連結したが、
この支持筒18を中空軸17と一体に成形することも当然可
能であり、雄ねじ部24を連結桿23の後端部に形成すると
共にこの雄ねじ部24と螺合する送りナット25を駆動軸20
の先端に一体的に形成するようにしても良い。前記駆動
軸20の基端には電動機26の回転子27が一体的に固着され
ており、この回転子27を囲む固定子28を具えた電動機26
は、ベース16上に設置されている。この電動機26は制御
装置29により回転速度を調整されるが、この操作は支持
筒18の回転速度を検出する回転センサ30からの信号に基
づいて行われるようになっている。

従って、図示しない水の流れにより羽根11が回転軸12と
共に回転し、この回転が中空軸17に伝わって図示しない
発電機を作動させる。中空軸17の回転は支持筒18を介し
て回転センサ30により検出され、制御装置29が支持筒18
の回転速度と等速となるように電動機26の作動を制御す
るため、駆動軸20は支持筒18と一体回転して回転軸12に
対する羽根11の取付角度が一定に保持される。この取付
角度を変えたい場合には、電動機26の電圧や周波数を変
化させて支持筒18に対する駆動軸20の相対回転速度を変
え、これにより雄ねじ部24に対する送りナット25のねじ
込み量が変化して連結桿23がその長手方向に摺動するた
め、可変ピッチ機構13が操作桿14を介して作動し、回転
軸12に対する羽根11の取付角度を任意に変えることがで
きる。

C.考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上記した従来の技術にあっては、駆動軸
20や連結桿23が剛性を必要とするため太くまた長く形成
されているので中空軸17や支持筒18から成る水車軸は太
くなると共に長くなり、また、該水車軸には大きな軸穴
を穿設しなければならず、装置が大型化すると共に加工
が難しいという問題がある。

本考案はかかる現状に鑑みてなされたものであり、小
型、軽量化が果せるカプラン水車のランナベーンの電動
操作装置を提供することを目的とするものである。

D.問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本考案では、カプラン水車のラ
ンナコーン内に、ランナベーンの操作機構、該操作機構
の駆動電動機、該駆動電動機への電力の伝達手段を収納
し、ランナコーンの先端部にシール材を介して嵌合する
先端コーンをステーにより固定して設け、外部からの電
線を先端コーン内を通して前記電力伝達手段に接続し、
前記ステーを通して前記先端コーン内に電圧空気を供給
して前記ランナコーンの先端部と先端コーンとの嵌合部
をシールするようにしたのである。

E.実施例 第１図には本考案の一実施例に係るランナベーン電動操
作装置を備えたカプラン水車の断面を示しており、第２
図にはその概略正面を示してある。

１は水車軸、２は水車ガイドベーン軸受部で水車軸１を
支持している。３は水車ガイド軸受部２の回りに形成さ
れている水車渦巻室、４は水流を方向づけるために水車
渦巻室内に固定的に設けられたステーベーン、５はステ
ーベーン４の内側に設けられた可変ガイドベーンで、水
流を方向づけると共に水車を加減する。９は水車出口に
接続されたドラフト管である。

水車軸１の先端にはボス部をかねたランナコーン７が一
体的に設けられている。ランナコーン７の根元部（水車
ボス部）7aにはそれぞれ軸受メタル８及び水封装置（図
示省略）を介して複数のランナベーン６が支承されてい
る。ランナベーン６の軸部6aにはアーム31が固定されて
おり、該アーム31のランナベーン６の軸部6aとは反対側
の端部には連結ロッド32が連結され、連結ロッド32は昇
降めねじ部材33に連結されている。ランナコーン７内の
中程に設けられた支持部34に減速機35がボルト止めさ
れ、一端を減速機35の出力軸に連結し、他端をランナコ
ーンの根元部7aにおいてオイルレスベアリング36を介し
て回転自在に支持し、かつ中心軸をランナコーン７の中
心軸に合わせておねじ軸37が設けられ、このおねじ軸37
に前記昇降めねじ部材33がねじ合わされている。前記減
速機35の入力軸には駆動電動機38が連結されている。し
たがって、駆動電動機38の駆動によりおねじ軸37が回転
されると、昇降めねじ部材33が昇降動し、それに連結し
ている連結ロッド32,アーム31を介してランナベーン６
は開閉動される。

ランナコーン７の先端部には仕切板39で塞がれ、更にそ
の先端側にランナコーン７の一部としてコーン状の先端
部7bが設けられている。先端部7b内には前記仕切板39に
取付けてスリップリング40が設けられており、このスリ
ップリング40に前記駆動電動機38のリード線（電線）41
が接続されている。

一方、先端部7bの先端の筒状の突部7cには筒状の先端コ
ーン42の上部外筒部42aがシール材43を介して摺動を許
容するように嵌合されている。この先端コーン42はドラ
フト管９に張られたステー44により固定的に支持されて
いる。先端コーン42の上部には内筒部42bが設けてあ
り、この内筒部42bはランナコーン先端部7bの突部7c内
を通って先端部7b内に延びており、その上端部には支持
部材45が設けられ、この支持部材45に前記スリップリン
グ40に摺接するブラシ46が設けられている。ブラシ46の
リード線（電線）47は先端コーン42の内筒部42b内を通
して先端コーン42内に導かれ、更に、ステー44内を通し
て電源（図示省略）に接続されている。図中、51はステ
ー44の基端に設けられたリード線接続箱である。

先端コーン42の先端には空気吐出口48が設けられ、この
空気吐出口48に接続させて先端コーン42内は空気調整弁
49が設けられている。この空気調整弁49はステー44内を
通る操作ロッド50によって開閉操作されるようになって
いる。なお、エアはステー44内を通して供給される。52
はステー44の基端側に設けられた空気導入接手であり、
53は前記操作ロッド50を操作するアクチュエータであ
る。

なお、図中、54,55は仕切板39,支持部34にそれぞれ設け
られた空気導入孔である。

上記構成のランナベーン電動操作装置においては、外部
の電源からリード線47により給電することによって、ブ
ラシ46,スリップリング40,リード線41を介して駆動電動
機38に給電され、当該駆動電動機38は駆動される。電動
機38の駆動によりおねじ軸37が回転し、それに伴う昇降
めねじ部材33の昇降により、ロッド32,アーム31等を介
してランナベーン６は開閉動される。なお、水車の運転
中、ランナコーン７は回転するが、ランナコーン７とは
別に支持されている先端コーン42は回転しない。

また、ステー44を通して高圧の空気を供給することによ
って、先端コーン42内は高圧空気で充満され、先端コー
ン42とランナコーン先端部7bとの嵌合部との水封が図ら
れ、両者の隙間からの水の浸入は防止される。高圧空気
は、先端コーン42内からランナコーン７内に入り、空気
導入孔54,55を通してランナコーン７内全体に充満する
ことになるので、各部水封装置のシール性が劣化した場
合でも水の浸入は防止される。なお、ランナコーン７内
の圧力を検出する検出器を設けて、内部圧力の低下を検
知することでシールの劣化を知るようにすることもでき
る。

また、先端コーン42内の空気調整弁49を調整して、空気
吐出口48からドラフト管９内に空気を放出することによ
って、水車のキャビテーションを有効に保持することが
できる。吐出空気量は水車の流量に応じて調整される。

なお、上記実施例では、ランナコーン7,先端コーン42共
に一体構造のものとして説明したが、それぞれ分割組合
せ構造とすることも可能である。また、電力伝達手段と
してはスリップリング以外に電力移送トランスなどの採
用も可能である。

F.考案の効果 本考案に係るランナベーン電動操作装置によれば、ラン
ナベーンの操作機構、電動機等をランナコーン内に収
め、ランナコーン先端部に固定して設けられた先端コー
ンを通して電力を供給するようにしたので、装置全体の
構造が簡略化、小型化が図れ、また水車軸に電流を通す
ための穴を設ける必要もなくなり、穴加工に伴う従来の
問題点が解消される。更に、回転するランナコーンに対
し先端コーンは固定であるが、先端コーンに供給される
高圧空気によって両者の隙間は水封されるので、水が浸
入することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るランナベーン電動操作
装置を備えた水車の断面図、第２図はその概略正面図、
第３図は従来のランナベーン操作装置の断面図である。 図面中、 １は水車軸、３は水車渦巻室、６はランナベーン、７は
ランナコーン、32は連結ロッド、33は昇降めねじ部材、
37はおねじ軸、38は駆動電動機、40はスリップリング、
41,47はリード線、42は先端コーン、44はステー、46は
ブラシ、49は空気調整弁である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カプラン水車のランナコーン内に、ランナ
   ベーンの操作機構、該操作機構の駆動電動機、該駆動電
   動機への電力の伝達手段を収納し、ランナコーンの先端
   部にシール材を介して嵌合する先端コーンをステーによ
   り固定して設け、外部からの電線を先端コーン内を通し
   て前記電力伝達手段に接続し、前記ステーを通して前記
   先端コーン内に高圧空気を供給して前記ランナコーンの
   先端部と先端コーンとの嵌合部をシールするようにした
   ことを特徴とするカプラン水車のランナベーンの電動操
   作装置。