JPH11117895A - 可動翼ポンプの翼角操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可動翼ポンプには幾つもの利点がある一方で、
翼角操作のための複雑な制御機構が必要となることか
ら、保守点検に多くの時間を要しポンプの価格も高くな
るという点が、解決すべき課題となっている。 【解決手段】本発明は、空気或いは電気駆動式の汎用油
圧ポンプによって操作ロッドを上下動させ翼角操作を行
う翼角操作装置を回転体部に内蔵する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可動翼の斜流ある
いは軸流ポンプに係り、特に発電所設備に用いられる海
水ポンプの翼角操作を行う可動翼ポンプの翼角操作装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の可動翼ポンプは、中空のポンプ主
軸内の操作ロッドを油圧、又は機械式機構によって上下
させ、この上下動をリンク機構を介して翼ステムの回転
運動に変換することにより、ポンプ運転中に翼角度を操
作する機能を持っている。

【０００３】一般に可動翼ポンプは、翼角操作により流
量を広範囲に調整できることから、 負荷変動に対応する運転に適する、流量制御のため
の吐出弁が不要となる、ポンプ起動時の出力（起動電
流）を小さくできる、キャビテーションに対する考慮
が不要、等の利点がある。

【０００４】従来技術におけるこの種の可動翼ポンプの
一例を図７に示す。本ポンプは、翼角制御装置１，ポン
プ主軸４ａを駆動させるモータ２，ケーシング６，揚水
管７，吐出管８，ポンプ主軸４ａ内部に収納された操作
ロッド５を操作する油圧サーボ３，ポンプ主軸４ａの下
端に取り付けられ操作ロッド５を介して操作される翼９
により構成されている。前記油圧サーボ３は、シリンダ
機構を取り入れ、シリンダ内部にあるピストンは、操作
ロッド５に接続されている。

【０００５】図６に従来技術の翼操作機構の断面を示
す。翼角操作法は、翼角制御装置１内部にある配圧弁１
０のスプール１１が上昇又は下降すると、圧油がモータ
２の中空軸４ｂ内を貫通するパイプを通り、油圧サーボ
３のピストン１２の上部圧油室１３ａ又は下部圧油室１
３ｂに供給され、ピストンの受圧面に作用する油圧力で
操作ロッド５を上下して翼角度を操作する。油圧サーボ
３内の圧力は、翼角制御装置１内部にある配圧弁のスプ
ール１１を中立位置に戻し、圧油の回路を閉じることに
よって保持され、これにより操作ロッドの位置が保持さ
れる。

【０００６】尚、この種のポンプに関する従来技術とし
ては、例えば特開昭62−75099 号公報，特開昭62−1218
99号公報に記載のものが知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】可動翼ポンプには上記
に示すような利点がある一方で、操作ロッドの制御装
置、及びそれに係る付帯設備が必要となることから、部
品点数の増加によるポンプの高価格化、更に、構造が複
雑になるため不具合のポテンシャルが高くなり、保守点
検に多くの時間が必要になるという面がある。

【０００８】また、近年のポンプの大容量化と共に、必
要とされる翼操作力も増大する傾向にあり、これに対応
するため油圧サーボ内部にあるピストンの受圧面積を大
きくするか、或いは油圧を高く設定する必要がある。ピ
ストンの受圧面積が大きくなるとポンプロータが大型化
し、保守点検に費す項目が増大する。また、通常予圧は
５０kg／cm² 程度、翼操作力には１００kg／cm² 程度以
上必要となるため、油圧系統を構成する部材の材質及び
機能上の高信頼性が必要となり設備費が増大する。

【０００９】本発明の目的は、近年の海水ポンプの大型
化に対応した翼角操作機構に関し、構造を簡素化して組
立・分解・保守を容易にし、従来技術に比べてより信頼
性，経済性が高く、低価格の可動翼ポンプを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、モータ上部あるいはモータ主軸とポンプ主
軸とのカップリング部に設置される翼角操作装置におい
て、汎用油圧ポンプの圧油により操作ロッドを上下動さ
せ翼角操作を行う。油圧ポンプ内のシリンダは空気ある
いは電気によって駆動される。空気は、別に設置された
吸気部から取り込まれ供給される。このとき汎用油圧ポ
ンプは、従来のシリンダ式翼操作機構に比べて低い予圧
（６kg／cm² 程度）で高い油圧圧力を得ることができ
る。電気駆動の場合は、電極と汎用油圧ポンプとを連結
してシリンダを駆動する。

【００１１】さらに、操作ロッドの位置保持機構とし
て、操作ロッドの上方向及び下方向の移動をそれぞれ制
限するための２つのロックナットを備える。２つのロッ
クナットはそれぞれ、操作ロッド及びモータ主軸とすべ
りねじ構造をなしている。汎用電動モータ又はエアモー
タにより２つのロックナットをそれぞれ、操作ロッド及
びモータ主軸に対して相対回転させることにより、すべ
りねじの送り機構によってロックナットの上下動を行う
ことができる。

【００１２】よって、本発明においては、ロックナット
の移動による操作ロッドの位置ロック解除，操作ロッド
の上下動による翼角調整，ロックナットの移動による操
作ロッドの位置ロックという一連の操作によって可動翼
ポンプの翼角操作を実行する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、第１実施例及び第２実施例
について図１〜図５を用いて説明する。

【００１４】（実施の形態 １）第１実施例を図１，図
３〜図５により説明する。

【００１５】図４のごとく、本実施例は翼角操作装置１
５をポンプ上部に設置されるモータ２の上部に設置した
場合を示す。図１は翼角操作装置１５の断面図であり、
翼角操作装置１５は、操作ロッド５，モータ主軸４ｂ，
汎用油圧ポンプ１６ａ，吸気部１４，汎用電動モータ１
７ａ，１７ｂ，ロックナット１９，２０，歯車２１，か
さ歯車２２により構成されている。

【００１６】吸気部１４より取り込まれた空気は、汎用
油圧ポンプ１６ａに供給されて内部シリンダを駆動する
ことにより、圧油通路１８ａを通じて操作ロッド５とモ
ータ主軸４ｂにて形成される圧油室２４ａに圧油が供給
される。この圧油により、操作ロッド５を上方向に移動
することができる。また、操作ロッド５を下方向に移動
させるには、吸気部１４ａを徐々に減圧することにより
行う。

【００１７】前述したように、操作ロッド５は２つのロ
ックナット１９及び２０により、それぞれ上方向及び下
方向の移動が制限されている。したがって、翼角操作の
ため、操作ロッド５の上下移動を行うためにはロックナ
ット１９及び２０によるロックを解除しなければならな
い。

【００１８】操作ロッド５の下方向の移動を制限するた
めのロックナット２０は、操作ロッド５と操作ロッドの
外径部２５においてすべりねじ構造をなしている。さら
に、ロックナット２０は汎用電動モータ１７ａによりか
さ歯車２２を介して回転速度を制御される。一方、操作
ロッド５の上方向の移動を制限するためのロックナット
１９は、モータ主軸４ｂの外径部２６においてモータ主
軸４ｂとすべりねじ構造をなしている。さらに、ロック
ナット１９は汎用電動モータ１７ｂにより歯車２１を介
して回転速度を制御される。ロックナットの回転制御の
ための汎用モータには、電動モータだけでなくエアモー
タを用いても良い。

【００１９】次に操作ロッド５の移動・位置保持機構に
ついて図３を用いて説明を行う。

【００２０】まず、翼角操作を行うため操作ロッド５を
上方向に移動し位置保持する方法について述べる。汎用
電動モータ１７ｂにより、歯車２１を介してロックナッ
ト１９を、モータ主軸４ｂに対して相対回転させること
により、すべりねじの送り機構によりロックナット１９
を上方向に移動させる。これにより操作ロッド５の上方
向のロックを解除する（ａ）。次に、汎用油圧ポンプ１
６ａにより、圧油を操作ロッド５とモータ主軸４ｂにて
形成させる圧油室２４ａに供給し、操作ロッド５を要求
される翼角になるところまで移動する（ｂ）。続いて、
汎用電動モータ１７ａにより、かさ歯車２２を介してロ
ックナット２０を操作ロッド５に対して相対回転させる
ことにより、すべりねじの送り機構によりロックナット
２０をモータ主軸４ｂの上端部に当たるまで下方向に移
動する。

【００２１】これにより操作ロッド５の下方向への移動
をロックする（ｃ）。最後に、再度ロックナット１９を
下方向に移動させロックナット２０を押さえ込み、操作
ロッド５の上方向移動をロックする（ｄ）。このよう
な、一連の操作により、操作ロッド５の移動及び位置保
持を行い翼角操作を完了する。

【００２２】同様にして、操作ロッド５を下方向へ移動
して翼角操作を行う場合は、まずロックナット１９を上
方向に移動し、操作ロッド５の上方向のロックを解除す
る。次にロックナット２０を上方向に移動して操作ロッ
ド５の下方向のロックを解除する。続いて操作ロッド５
を要求される翼角となるところまで下方向に移動する。
次に、ロックナット２０を下方向に移動し操作ロッド５
の下方向への移動をロックする。最後にロックナット１
９を下方向に移動させ、操作ロッド５の上方向の移動を
ロックする。この操作により、操作ロッド５の下方向へ
の移動及び位置保持を行い翼角操作を完了する。

【００２３】さらに、本実施例は図４に示すように、翼
角操作装置１５をモータ上部に設置した場合についての
ものであるが、図５の如く翼角操作装置１５をモータ主
軸とポンプ主軸のカップリング部に設置することもでき
る。

【００２４】さらに、本発明においては、操作ロッドを
駆動する汎用油圧ポンプのエアー源がたとえ喪失して
も、ロックナットによる操作ロッドの位置保持機構を有
するため容易に操作ロッドを保持することができ運転継
続可能である。

【００２５】（実施の形態 ２）次に、第２実施例につ
いて、図２により説明する。

【００２６】翼角操作装置１５は、操作ロッド５，モー
タ主軸４ｂ，ケース３０，汎用油圧ポンプ１６ａ，１６
ｂ，汎用モータ１７ａ，１７ｂ，ロックナット１９，２
０，歯車２１，かさ歯車２２により構成されている。ケ
ース３０は、図示しないボルト等により、モータ主軸４
ｂに固定される。操作ロッド５の上方向の移動を制限す
るロックナット１９は、ケース３０とケース３０の外径
部においてすべりねじ構造をなしている。操作ロッド５
の下方向の移動を制限するロックナット２０は、第一実
施例同様操作ロッド５とすべりねじ構造をなしている。

【００２７】本実施例においては、２つの汎用油圧ポン
プ１６ａ及び１６ｂにより、それぞれ圧油通路１８ａ，
１８ｂを通じて、操作ロッド５とモータ主軸４ｂにて形
成される下圧油室２４ａ及び操作ロッド５とケース３０
にて形成される上圧油室24ｂに圧油を供給する。第一実
施例が、圧油を１ヶ所の圧油室に供給して操作ロッド５
を上方向のみに移動させるのに対して、本第二実施例で
は、圧油を上下２ヶ所の圧油室に供給して操作ロッド５
を上下両方向に移動できるようにした。したがって、よ
り正確で確実な操作ロッドの上下移動を実現することが
できる。

【００２８】尚、操作ロッドの移動，位置保持方法は、
第一実施例の場合と同様である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、近年ポンプの大型化に
対応下ポンプの翼角操作での対応策に関して、従来技術
における油圧サーボを大きくする必要はなく、シャフト
構造及び油圧ラインが大幅に簡素化されることにより、
信頼性・保守性の向上、及びこれらの効果の結果として
従来より低価格のポンプを実現する。また、汎用油圧ポ
ンプを空気で駆動する場合は、従来より低い予圧でポン
プの大型化にも十分追随できるだけの高い圧力を得るこ
とが可能となり、従来と同等の必要強度を確保しながら
材料費の低減を図ることができる点でも、経済性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の発明の一実施の形態を示す翼角操作機構
の断面図。

【図２】第二の発明の一実施の形態を示す翼角操作機構
の断面図。

【図３】翼角操作機構における操作ロッドの移動，位置
保持方法の説明図。

【図４】発明の一実施の形態を示すポンプ全体の断面
図。

【図５】発明の一実施の形態を示すポンプ全体の断面
図。

【図６】従来技術の一例を示す翼操作機構の断面図。

【図７】従来技術の一例を示すポンプ全体の断面図。

【符号の説明】

１…翼角制御装置、２…モータ、３…油圧サーボ、４ａ
…ポンプ主軸、４ｂ…モータ軸、５…操作ロッド、６…
ケーシング、７…揚水管、８…吐出管、９…翼、１０…
配圧弁、１１…スプール、１２…ピストン、１３ａ…上
部圧油室、13ｂ…下部圧油室、１４ａ，１４ｂ…吸気
部、１５…翼角操作機構、１６ａ，１６ｂ…汎用油圧ポ
ンプ、１７ａ，１７ｂ…汎用電動モータ、１８ａ，１８
ｂ…導油通路、１９…上方向ロックナット、２０…下方
向ロックナット、２１…歯車、２２…かさ歯車、２３
ａ，２３ｂ，３１ａ，３１ｂ…Ｏリング、２４ａ…下圧
油室、２４ｂ…上圧油室、２５…操作ロッド外径ねじ
部、２６…モータ主軸外径ねじ部、３０…ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフト，インペラ、及びモータを含む立
   軸の斜流あるいは軸流のポンプにおいて、翼角を調整す
   るため、操作ロッドの上下移動を空気駆動式の汎用油圧
   ポンプにより動作する翼角操作装置を回転体部に内蔵し
   たことを特徴とする可動翼ポンプ。