JPS60108569A - 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 - Google Patents

可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置

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JPS60108569A
JPS60108569A JP58214784A JP21478483A JPS60108569A JP S60108569 A JPS60108569 A JP S60108569A JP 58214784 A JP58214784 A JP 58214784A JP 21478483 A JP21478483 A JP 21478483A JP S60108569 A JPS60108569 A JP S60108569A
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blade angle
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Yoshio Mimura
義雄 三村
Daisuke Konno
紺野 大介
Takashi Ono
大野 隆史
Tomohiro Wakukawa
湧川 朝宏
Taizo Azuma
東 泰造
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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
    • 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

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】 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1こ作用する翼角操作力
を該回転軸に依っ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番
ご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1こ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lこ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窓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、翼角制御の為のフィ
ードバッ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った。
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!g
−407g 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った。また、従来のν角制御装置
では主原動機とは別の翼角制御用駆動機を設けていた。
そのため別に翼角制御用駆動機の動力源を必要としてい
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。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。第1図
は第5図のA−A断面図、第2図は第6図のB−B断面
図、第3図は第1図の一部拡大図、第7図は第2図の拡
大図、第S図は第1図のO−0断面図、第6図は第1図
のD −D断面図、第7図は第1図、第2図の一部を示
す他の実施例の断面図である。
可動翼を備えた流体機械の中空の主軸lの内部には翼角
制御用操作軸Sが軸方向移動自在lこ挿通している。こ
の翼角制御用操作軸5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
jは円板形のクロスヘッド乙に嵌入し、かつ翼角制御用
操作軸Sにねじ込まれた軸ナットクに依り固定されてい
る。クロスヘッド乙の円周上で軸方向の孔に複数の連結
棒ざが嵌入し、連結棒gにねじ込まれたナラ)9に依り
固定されている。連結棒gはカップリング10を軸方向
移動自在に貫通し、カップリング10上に軸方向にのみ
移動可能に滑入した滑りリング//に接続されてl/)
る。滑りリング//は駒7.2に対して軸方向移動しな
いように、かつ回転自在に軸受13を介して結合されて
いる。
駒lλには主軸lと同窓のめねじ/、2(Lが切られ、
該めねじ/、2dが主軸l上に固定されたねじ部材14
tのおねじ/4’(lと係合している。
ねじ部材/4’はケーシング類を固設するように据付け
るベース、22に固定されたラジアル軸受23により半
径方向に支持されることにより主軸lの支持部の一つと
なっている。駒/、2の外周には主軸lと同窓の平歯車
i、2aが切られており、主軸lと平行な各翼角操作力
伝達軸コ。
3.4Iに固定された平歯車2a、、?a、&aとかみ
合っている。翼角操作力伝達軸2,3.’lは回転自在
かつ軸方向移動しないように軸受/!;、//、を介し
て下ケーシング17に支持されている。各翼角操作力伝
達軸ス、3.l上には翼角操作力伝達軸コ、3.グと平
歯車、2b、Jb、グbとの連結、切離しを行なう為の
電磁クラッチ2a、3a、qaが設けられている。
電磁クラッチ2c、tc、qcは公知の構成であって翼
角操作力伝達軸λ、3.yの夫々にはコア4tlが固定
され、コア4tllこ軸受/12を介して電磁石/I3
が取付けられ電磁石l13は図示されない部材により下
ケーシングlりに対して回動しないように係止されてい
る。平歯車2b、3b。
llbに固定された外歯付アダプタlIりとコア+/に
は夫々軸方向移動可能に交互に摩擦板グ6が係止されて
おり、摩擦板4t6を間にしてコア+/にアマチュア4
tSが対向している。電磁石4t3に通電することによ
り摩擦板416は密着して平歯車、2b、3b、ダbは
翼角操作力伝達軸、2.、?、グと一体的となるもので
ある。平歯車2b。
、?b、llbは翼角操作力伝達軸コ、3.lに対して
回転自在かつ軸方向移動しないようlこ軸受、2e。
3θ、グθを介して翼角操作力伝達軸コ、3.グ上に取
付けられている。ねじ部材/4’の外周には主軸lと同
窓の平歯車/11.bが切られており、翼角操作力伝達
軸コ、3.l上の平歯車2b、3b、41bとかみ合っ
ている。
平歯車/、2a、2a、、?a、Fa、/l)、、21
)、、?b、111)の歯数z+2a r z2a +
z3a tzae、 +z、4b t z2b +”A
b t 24bハとなるように設定されている。この実
施例の構成において歯車、?a、、7bの伺れか、出車
ダa。
llbの何れかを転位歯車としてこのような歯車比を得
ている。平歯車lコaは平歯車−a、ja。
41mとかみ合すながら軸方向に移動するから常時かみ
金員を保つ為、平歯車lコaの歯幅は平歯車Ja、ja
、laの歯幅よりも大きく軸方向移動量を考慮した長さ
となっている。或は逆に平歯車−a、Ja、41mの歯
幅な長くして平歯車/2aの歯幅を強度上必要な長さと
してもよく、更に又第7図に示すように翼角操作力伝達
軸上の平歯車Ja、Ja、4’aがスプライン等を介し
て翼角操作力伝達軸2,3.IJ上を軸方向にすべるよ
うにし、該歯車Ja、ja、llaの両端面に固定した
っはコtにより、歯車/、2mの両側面を抱くようにし
てもよい。また、平歯車ua、、7m、+aのすべり機
構としてスプラインの代りにすべりキー、ゴールスプラ
インなどを用いてもよい。
カップリングIQはキ―Hを介して主軸lに嵌入され、
かつ主軸lにねじ込まれた軸ナツト19に依り軸方向に
締切られて主軸lに固定されており、主動力の伝達を行
なっている。カップリング10には相手のカップリング
、2(7が固定され、動力伝達軸21がカップリングコ
θ♂固定されていて主軸lと動力伝達軸、2/は連結さ
れている。
ベースーーには密封して下ケーシングlりが固定され、
下ケーシング17には隔壁板−2yを介して密封して上
ケーシング、2j′が固定され、上ケーシング2sには
フランジ付の円筒形軸封材26が固定され、軸封材26
はカップリングコθに固定された円筒形の軸封材コアと
円筒形端部か遊嵌し合って軸封を行っている。ベース2
.2には主軸/の挿通する円筒部材29が固定され、円
筒部材λりとケーシング17及びペース2.2で油溜を
構成している。
駒7月こけ円板3/が固定され、円板3/にはシフタJ
aが係合し、シフタ3,2は上ケーシング2夕の内周の
軸方向の案内に係合して軸方向に移動可能となっており
、シフタ32に固定した感応片33が位置検出器31I
の中に出入りするようになっている。位置検出器3グは
例えば感応片33を導体としだ差動トランスである。
つぎlこ本発明の翼角制御装置の作用を説明する。可動
翼を有する流体機構の運転中は常に主軸/やカップリン
グio、、2θ、動力伝達軸2/と共に翼角制御用操作
軸j1軸ナットク、クロスヘッド6、連結棒ざ、ナツト
q、滑りリングl/及びねじ部材/グ等が一体で回転す
る。
翼角度を一定に保持しておく場合には、電磁クラッチコ
Cを連結し他の電磁クラッチ3c4tCを解放しておく
。主軸lの回転数をIJ、とす1.2は主軸/に対して
相対回転しない。つまり翼角!FI1111IJM操作
軸Sは軸方向に移動しないので翼角度は一定に保たれる
。主軸lの加減速時、又は振動等により駒12が回動し
ようとしても、歯車7pb−歯車2b−電磁クラッチ、
2C−翼角操作力伝達軸コー歯車2aと連結されている
から、駒12は主軸/に対して相対回転しないように制
動されているのである。そしてこのことにより、ねじ/
2d、/edのリード角を大きくし、ねじ効率を良好な
らしめることもできるのである。尚、ねじ/2d、/’
IeLのリード角が小さいときは翼角操作力伝達軸コ及
び該軸コに装着した歯車2a、2b、電磁クラッチ、2
0及び該軸λを支持する軸受/j、/を等を省略するこ
ともできる。
翼角制御を行なう場合には、電磁クラッチ3Cを連結し
他の電磁クラッチコC,グCを解放しておく。翼角操作
力伝達軸3上の平歯車3a。
14b 3bは同一の回転数−一×N、で回転し、駒12sb /2は主軸lに対して軸受/3を介して相対回転する。
駒/、2の主軸lに対する回転運動は駒12のめねじ/
2eLとねじ部材/ダ上のおねじ/4’(lに依り軸方
向運動に変換され、軸受/3を介して滑りリング//を
カップリングlO上で軸方向に滑動させ、連結棒g1ク
ロスヘッドtを介して翼角制御用操作軸Sを軸方向に移
動させ翼角度が変化する。
電磁クラッチpcを連結し他の電磁クラッチで回転し、
駒12の回転数 軸lに対して電磁クラッチ3Cを連結した場合とは逆方
向に相対回転する。つまり翼角度が前記電磁クラッチ3
C作動の場合と逆方向に変化する。
尚、真勇操作時、平歯車12aは平歯車、28、。
3a、ll&とかみ合いながら軸方向に移動するのであ
るが、歯面間に操作力lこ基づく歯荷重lこよる軸方向
の抵抗は電磁クラッチの結合により駆動される平歯車t
?a、4taの何れかと平歯車/、2a間にのみ生じ微
少であり、軸方向移動速度も遅いから操作動力の損失は
わずかである。
翼角操作力としての軸方向推力は駒12のめねじ/2d
とねじ部材/4’のおねじ/4t(lのねじ面で担持さ
れる。つまり翼角操作力は主軸lCごて支持される。こ
のようにして駒/λの移動につれて円板3/も従動し、
シフタ3コは上ケーシングλSの案内を上下し、感応片
33は移動する。位置検出器31Iは感応片33の位置
を検知し、図示されない制御回路を介して感応片33の
位置即ち翼角制御操作軸Sの位置は表示され、該操作軸
Sの位置に対応して翼角が判明する。
以上の説明で明らかだと思われるが実施例は駒の平歯車
/、2aとねじ部材の平歯車/lIbとを連結するのに
主4111に平行な翼角操作力伝達111111.2.
.7.4tに備える平歯車Ja、、7a、paを平歯車
lコaにかみ合せ、同軸コ、3.ダ上の平歯車ユb。
3b、lIbを平歯車1llbとかみ合せ、平歯車2a
、3a、IL夫々と平歯車21:)、、)b、’Ib間
に電磁クラッチを介在させたが、本発明は主軸回転数を
馬としたとき駒7.2の回転数N2がN2>N。
又はN2〈馬で回動するような歯車比で平歯車/、2a
と1llbを選択的に連結できればよいのであり、歯車
列は実施例に限定されるものではない。実施例では歯車
歯数が少くてすみ好適である。
なお、翼角操作力伝達軸コ、3 、’lすなわち平歯車
、i!a 、、?a 、りaは平歯車/、2aの外周l
こ等間隔に配置せず、第3図に示すように片寄せて配置
してもよい。また、以上の実施例では翼角制御装置を流
体機械の主軸の回りに設けたが、この代りに原動機(水
車の場合には発電機)の軸の回り、例えば流体機械側と
反対側の軸端部に設けてもよい。
本発明では可動翼を備えたfAtc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。又、既設の固定翼ポンプを可動翼化する場合、
スラスト軸受の変更が不要なのでポンプ駆動の主モータ
を変更することなしに可動翼化を達成できる。駒の回転
軸lこ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。
【図面の簡単な説明】
図面は何れも本発明の実施例を示すもので第1図は第S
図のA−A断面図、第一図は第を図のB−E断面図、第
3図は第1図の一部拡大図、第り図は第2図の拡大図、
第5図は第1図のO−O[r面図、第6図は第1図のD
−D断面図、第7図は第1図、第2図の一部を示す他の
実施例の断面図、第S図は本発明の他の実施例の第S図
と同様の断面図である。 l・・主軸 コ、3.ダ・・翼角操作力伝達軸2a、、
2b、、?a、、?b、4’a、411)、/、2a、
/4tb l −平歯車2C,3C,グC−・電磁クラ
ッチ コθ、3θ、りθ・・軸受 S・・翼角制御用操
作軸 6・・クロスヘッド 7m・軸ナツト g・・連
結棒デ・・ナツト 10・・カップリング l/・・滑
りリング 12・・駒 /、2d・・めねじ/3・・軸
受 /lI・・ねじ部材 /4’d・・おねじ 1Bi
6・・軸受 lり・・下ケーシング tg−・キー /
9・・軸ナツト コθ・・カップリング 、21・・動
力伝達軸、22・・ベース 23−・ラジアル軸受 λ
り・・隔壁板 、23・・上ケーシング 26,2り・
・軸封材 2g・・つば 2?・・円筒部材31φ・円
板 3コ・・シフタ 33・・感応片 J4f・・位置
検出器 4t/・・コア 12e・軸受 4t、?・・
電磁石 ググ・・アダプタ11.1・・アマチュア l
I/、・・摩擦板。 特許出願人 株式会社荏原製作所 代理人 新 井 −部 第8図 2ユ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 / 可動翼を備えた流体機械の中空の主軸中に翼角制御
    用操作軸を貫通させて設け、該操作軸を軸方向に移動さ
    せることに依って翼角度を制御する装置において、駆動
    機もしくは被動機の主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、主軸に設けられた第一の歯車と、
    駒に設けられた第二の歯車と、第一の歯車と第二の歯車
    とを断接可能なりラッチを介して第一の歯車の回転数N
    !、第二の歯車の回転数N2としたときNl<Ni! 
    およびN、)N2の何れかにて第二の歯車が回転する歯
    数比を持って連結する歯車装置と、翼角制御用操作軸に
    剛に連結された軸方向移動自在かつ主軸に対して回転不
    可能な滑りリングとからなる流体機械の翼角制御装置。 2 両車装置は第一の歯車と第二の歯車の周一ヒ二個所
    に配され夫々λ個の歯車を主軸と平行な軸上に有し、そ
    れらの歯車はそれぞれ第一の歯車と第二の歯車にかみ合
    っている特許請求の範囲第1項記載の流体機械の翼角制
    m++装置。
JP58214784A 1983-11-14 1983-11-14 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 Granted JPS60108569A (ja)

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JPS60164672A (ja) * 1984-02-04 1985-08-27 Ebara Corp 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置

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