JPS60164672A - 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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JPS60164672A
JPS60164672A JP59019016A JP1901684A JPS60164672A JP S60164672 A JPS60164672 A JP S60164672A JP 59019016 A JP59019016 A JP 59019016A JP 1901684 A JP1901684 A JP 1901684A JP S60164672 A JPS60164672 A JP S60164672A
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gears
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紺野 大介
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東 泰造
Takashi Ono
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    • 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
    • F03B3/145Mechanisms for adjusting the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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番
ト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、翼角制御用操作軸に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に
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に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。これに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君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#I
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3g
−1,071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。
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7図
は第2図のA−A断面図、第2図は第1図のB−B[i
図、第3図は#I1図のC−C断面図2第ダ図はクラッ
チ部の拡大図、第5図は第1図の一部を示す他の実施例
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5が軸方向移動自在に挿通している。こ
の翼角制御用操作軸!には図示されないが可動具に連結
された直接の操作部材が係合されている。翼角制御用操
作軸5は円板形のクロスヘッド6に嵌入し、かつ翼角制
御用操作軸jにねじ込まれた軸ナットクに依り固定され
ている。クロスヘッド基の円周上で軸方向の孔に複数の
連結棒tが嵌入し、連結棒tlこねじ込まれたナツト9
に依り固定されている。
連結棒gはカップリングlO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iiに接続されている。滑りリングll上
には主軸lと同心のおねじ//Tが設けてあり駒ノコに
切られためねじlコTと係合している。駒12は主軸l
に固定された軸受/3f:介し軸方向移動しないように
、かつ主軸lに対して回転自在に結合されている。
駒/、2上には主軸/と同心の平歯車72Gが設けられ
ており翼角操作力伝達軸ty、is、i6に固定された
平歯車/la、/ja、/Aaと係合してい。
る。翼角操作力伝達軸/4I、/!、/6は回転自在か
つ軸方向移動しないように夫々軸受it、itを介して
下ケーシング19に支持されている。
各翼角操作力伝達軸/41./に、/6上には翼角操作
力伝達軸lダ、1Bitと平歯車lダb、irb。
zAbとの連結、切離しを行なう為の電磁クラッチlダ
e、/、t(!、/AQが設けられている。尚翼角操作
力伝達軸is及びこれが担持する歯車等は第1図に総て
図示されていないが翼角操作力伝達軸/II、/&同り
と同様な構成であり、第1図において翼角操作力伝達軸
i4I及びそれが担持する部品には翼角操作力伝達軸/
k及びそれが担持する部品の符号を併記しである。
第9図に示すように電磁クラッチ/’IQ 、/!Q 
i6aは公知の構成であり、翼角操作力伝達軸/41.
/に、Itのそれぞれには、コア、20が固定され、コ
アー〇に軸受21を介して電meλコが取付けられ電磁
石ココは図示されない部材により下ケーシングl?に対
して回転しないように係止されている。平歯車/4Ib
、/jl)、74m)に固定された外歯付アダプタコ3
とコア20には夫々軸方向移動可能に交互に摩擦板コダ
が係止されており、摩擦板、2ダを間にしてコアー〇に
アマチュアλjが対向している。電磁石−一に通電する
ことによりアマチュアコjは磁力吸引され摩擦板コダは
密着して平歯車tab、ij′b、ibbは翼角操作力
伝達軸tti、is、itと一体的となるものである。
平歯車、/lb、/jl)、/lは翼角操作力伝達軸l
ダ、/j、Itに対して回転自在かつ軸方向移動しない
ように軸受lfd、/jd、/Adを介して翼角操作力
伝達軸/4t、/!、/6上に取付けられている。平歯
車/lb、/j’l)、/6bは主軸に一体に取付けら
れた軸受部材2乙に主軸と同心に設けられた平歯車26
Gに係合している。
平歯車/JG、/4’a、/jlL、/61L、26G
、/lt)、/、tb。
/ A b(7)歯数Z12GIZlJ&1215a+
z+411224G+z14!++z11sbIz16
bは z26o/z+zbXZ+4a/z+2o=/ * e
 I −(s)z26゜/z、5bxz、!a/z、2
o〉/・・・・(2)Z2aa/Z+ 6bXZ+ 6
a/z+ 2+1</ @ II ・# (31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平歯
車/jfL 、 /jbのいずれか、平歯車74a、/
lのいずれかを転位歯車としてこのような歯数比を得て
いる。
カップリング10はキー27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2g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lOには相手のカップリン
グ29が固定され、動力伝達軸30がカップリングコ9
と固定されていて主軸lと動力伝達軸30は連結されて
いる。
ベースプレート32に固定されたラジアル軸受31には
主軸lに固定された軸受部材26が滑入されラジアル軸
受を構成する。
翼角制御装置は主軸回りに軸受、歯車類を装着する。従
来、このような内部に軸受、歯車類を備える翼角制御装
置のケーシングはそのベースプレートを床上或は架台上
に載置し剛に固定していた。そのため流体機械の主軸即
ち、ポンプ又は水車の回転軸、或はポンプに直結した電
動機又は水車に直結した発電機の、回転軸が傾いたり、
中心がずれたりすると、翼角制御装置内の軸受に過大な
荷重が加わったり、歯車類の歯あたりが変化したりかみ
合い深さが変る。そして歯の片あたりのための歯の破損
、背隙減少による歯荷重の増大、あるいは背隙増大によ
る騒音を発生することがある。
このような主軸の偏倚による翼角制御装置への悪影響を
避ける目的のために本発明ではベースプレート3.2を
次のような方法で支持してい、 る。
基礎もしくは架台上に据付けられた防振ゴム台4t3と
ベースプレート3.2の間には防振ゴム34Iが間挿さ
れる。防振ゴム3ダは防振ゴム台グ3の円孔+pに嵌入
する円筒部両側に防振ゴム台グ3の該円孔p+の端縁d
こ接するフランジを備え、防振ゴム344の上側のフラ
ンジにベースプレート3コを載置する。そしてベースプ
レート32のボルト孔と防振ゴム34Iの中心孔及び防
振ゴム341下端に癲接する画板p、tの中心孔をボル
トナツトクロが挿通してベースプレート3コと防振ゴム
台ダ3は締結されている。か\る弾性支持はベースプレ
ート32の周上複数個所に配される。
ベースプレート3コは防振ゴム3グ、防振ゴム台3Sを
介して基礎もしくは架台に柔に据付けられているため主
軸lが半径方向の変位や傾斜を起こした場合に前1己ラ
ジアル軸受31や各平歯車の歯面を介しケーシングに主
軸lと同様の変位を生じさせる。このため、平歯車間の
歯あたりは常に良好な状態を保つことができる。
また駒12をケーシングに固定された軸受でラジアル方
向に支持してやるとこの効果はさらに顕著となる。勿論
、このような弾性制振支持により附随して翼角制御装置
の振動を予防できることとなる。
ベースプレート3コには密封して下ケーシング/fが固
定され、下ケーシング19には隔壁板3jを介して密教
して上ケーシング36が固定され、上ケーシング3乙に
はフランジ付の円筒形軸封材37が固定され、軸封材3
りはカップリング、29に固定された円筒形の軸封材3
gと円筒形端部が遊嵌し合って軸封を行っている。
ベースプレート32には主軸lの挿通する油筒33が固
定され、油筒33と下ケーシングt9及びベースプレー
ト32で油溜を構成している。
滑りリング//には円板3デが固定され、円板3?には
シフタeOが係合し、シフタダθは上ケーシング36の
内周の軸方向の案内lこ保合して軸方向に移動可能とな
っており、シフタダ0に固定した感応片F/が位置検出
器4!コの中に出入りするようになっている。位置検出
器4Iλは例えば感応片ダlを導体とした差動トランス
である。
つぎに本発明の翼角制御1装置の作用を説明する。可動
翼を有する流体機械の運転中は常に主軸lやカップリ−
ング10,29、動力伝達軸3θと共に翼角制御用操作
軸S1軸ナツトク、クロスヘッド6、連結棒t1ナット
デ、滑りリングll及び軸受部材コ≦、円板39等が一
体で回転する。
翼角度を一定に保持しておく場合lこは、電磁クラッチ
/410を連結し他の電磁クラッチ150゜00を解放
しておく。主軸lの回転数をN1とすると翼角操作力伝
達軸lダ上の平歯車/41a、/41bZ12G Zz
6G は同一の回転数□N1 ” N 1で回転し、214a
 z14b 214a 226G 駒lコの回転数N、 2−−□ X −−X N、 :
 N1ZI2G z14b となり駒12は主軸lに対して相対回転しない。
つまり翼角制御用操作軸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lコが回動しようとしても、歯車26G−歯車
l亭す一電磁りラッチ/1I0−翼角操作力伝達軸/l
−歯車/41aと連結されているから、駒7.2は主軸
l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、ねじ対偶//T、/2T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、ねじ対偶//T、/、2Tのリー
ド角が小さいときは翼角操作力伝達軸14を及び該軸/
Fに装着した歯車/FA、/4th 。
電磁クラッチlりC及び該軸14tを支持する軸受i’
t、tざ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/jfQを連
結し他の電磁クラッチ/4IO、/40を解放しておく
。翼角操作力伝達軸15上の平歯車駒1.2の回転数N
12=hμ×シー2 XN、)N、とZ’12() z
+sb なり、駒lλは主軸lに対して軸受/Jを介して相対回
転する。駒/Jの主軸lに対する回転のおねじ/ITに
依り軸方向運動lこ変換され、滑りリング/lをカップ
リング/θ上で軸方向に滑動させ、連結棒j1クロスヘ
ッド6t−介して翼角制御用操作□軸3を軸方向に移動
させ翼角度が変化する。
電磁クラッチitaを連結し他の電磁クラッチ/#O,
/jOを解放した場合には、翼角操作力伝達軸16上の
平歯車/Aa、/6bは同一の回転数軸lに対して電磁
クラッチlscを連吉した場合とは逆方向に相対回転す
る。つまり純角度が前記電磁クラッチ/10作動の場合
と笹方向に変化する。
翼角操作力としての軸方向推カ!゛駒/コのめねじ/2
Tと滑りリングl/のおねし//Tのねじ面で担持され
る。つ才り翼角操作力は主軸lにの移動につれて円板J
9も従動し、シフタq。
は上ケーシング36の案内を上下し、感応片針は移動す
る。位置検出器ダコは感応片piの位置を検知し、図示
されない制御回路を介して感応片4’/の位置即ち翼角
制御操作軸jの位置は表示され、該操作軸!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
/、2Gと軸受部材の平歯車26Gとを連結するのに主
軸lに平行な翼角操作伝達軸/41./、t、/l l
こ備える平歯車t4Ih、isa、ttaを平歯車/J
Gjこかみ合せ、同軸/41./j?、It上の平歯車
/弘す、/jtl、/6b を平歯車26Gとかみ合せ
、平歯車zpa、/j&、/6a夫々と平歯車/4(b
/j;b、/4b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N1としたとき駒12の回転数11
2がN12)N1又はN12<N1で回動するような歯
車比で平歯車/JGと21sGを選択的1こ連結できれ
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ttt、t’s、tbすなわち
平歯車/4tIL、/ja、/A&は平歯車lコGの外
周に等間隔に配置せず、gt図に示すように片寄せて配
置してもよい。才た、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。
また第1図の実施例では翼角操作力伝達軸を3本とした
が第6図に示すように1本としても可能である。第6図
では平歯車コロGは翼角操作力伝達軸//Qに固定され
た平歯車//41bとかみ合っている。翼角操作伝達軸
//4tには軸受lダd、7j4./6dを介して回転
自在に平歯車/4’G。
75G、z4Gが装架され、翼角操作力伝達軸114t
に装着した電磁クラッチ/IC,150,/ACを介し
て平歯車lダG、1%、/iは選択的に翼角操作力伝達
軸tieに連結されるようになっている。
平歯車/4IG、/、tG、/6Gは駒lコの平歯車l
λGと夫々かみ合っている。
主軸lが回転していると平歯車JAGから平歯車114
Ibへ回転は伝えられ、翼角操作力伝達軸iiyは回転
している。電磁クラッチ/FO、isc。
/40の何れかを附勢すると附勢した電磁クラッチに対
応する平歯車/’IG、/!G、/4Gの何れかは翼角
操作力伝達軸/IQと同速で回転し駒12は主軸l上で
回転するのでねじ対偶/2T、llTにより滑りリング
iiの軸方向運動が制御される。この実施例においても
前実施例と同様歯車対J6G、//l jこ歯車対lダ
G、/jG、z4Gの倒れく かとlコGを掛けた歯数比R≦lとなっている。
駒12が主軸lと等速となる平歯車/41G、軸受/4
1(1,電磁クラッチ1lICは省略することができる
この実施例によれば翼角操作力伝達軸が一本ですみ歯車
の数が少ない。
第7図はこの考案の更に他の実施例の動力伝達系統図で
ある。主軸lに固定した軸受部材、26の平歯車コロG
に対して夫々かみ合う平歯車//!rG、//6Gを回
転自在に翼角操作力伝達軸//4Iに備え、該翼角操作
力伝達軸//4/1に装着された電磁クラッチisa、
ibaを介して平歯車は選択的に翼角操作力伝達軸1i
IIに連結される。翼角操作力伝達軸//夕に固定され
た平歯車2/kから駒lコの平歯車72Gに回転を伝え
るものであり、各平歯車の符号を添符号として歯数を表
した場合に駒lコの回転数が226G Z2j5 N、2= −X −>N。
Zll(l Z12 Z24G z2ps M+a= −−X −−<N+ z11dG z、2 となるように歯数が選ばれている一0 尚この実施例では滑りリングのねじllTをめねじとし
該めねじに係合する駒のねじlλTをおねじにしである
本発明では可動翼を備えた流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。駒の回転軸に
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
まり翼角制御用作軸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し、第1図は第2図の
A−A断面図、第2図は第1図のB−B断面図、第3図
は第1図のa−a断面図、第7図は第1図の一部詳細拡
大図、第5図は本発明の他の実施例を示す水平断面図、
第6図は本発明の更に他の実施例の縦断面図、第7図は
本発明の別の実施例を示す駆動系統図である。 l・・主軸 !・・翼角制御用操作軸 6・・クロスヘ
ッド り・・軸ナツト ざ・・連結棒 タ・・ナツト 
10・・カップリング1i−−滑りリング 12・・駒
 //T、/コア・・ねじ /2G・・平歯車 13・
・軸受/lI、/!r、/A −−翼角操作力伝達軸 
/41a、/lb。 /4IG、/ka、/!b、/!G、/6tL、/Ab
、/lG−−平歯車 ltO,/、tO,/AQ−・電
磁クラッチ lグd。 /j(1,/Ad ・−軸受 /り、it・・軸受 1
9・・下ケーシング 20・・コア 、2/・−軸受 
ココ・・電磁石 コ3・・門付アダプタλダ争−摩擦板
 2S・・アマチュア 26拳・軸受部材 26G・・
平歯車 λり・・キー2t・・軸ナツト J?・・カッ
プリング 3゜・・動力伝達軸 31・・ラジアル軸受
 32・・ベースプレート 33・・油筒 、ta・・
防振ゴム 3S・・隔壁板 36・・上ケーシング 3
り、3t −−軸封材 39・・円板ダO・・シフタ 
F/・−感応片 4I2・・位置検出器 413−・防
振ゴム台 4I4I・・円孔り5・・当板 ダ6・・ボ
ルトナツト 1i41・・翼角操作力伝達軸 1ieb
、1isa、1i6a。 λis・、・平歯車。 特許出願人 株式会社荏原製作所 代理人 新 井 −部 第2図 16a 第3図 第4図 1ギ15,16) 14d(15d、16d)14G 
(15C,16C) 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 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、滑り
    リング上に設けたねじと係合するねじを備え主軸に固定
    された軸受を介して主軸に対して回転自在で軸方向に移
    動しないように装着された駒と、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N1、第二の歯車の回転数N2としたときN
    l<N2およびN、)N2のいずれかにて第二の歯車を
    回転させ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。 コ 歯車装置は第一の歯車と第二の歯車の周上二箇所に
    配されそれぞれ2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
    制御装置。 3、 歯車装置は第一の歯車と第二の歯車の周上一箇所
    に設けられ3個の歯車を主軸と平行な軸上に有し、第一
    の歯車に2個、第二の歯車に1個かみあうよう配した特
    許請求の範囲第1項記載の流体機械の翼角制御装置。 弘 歯車装置は第一の歯車と第二の歯車の周上一箇所に
    設けられ3個の歯車を主軸と平行な軸上に有し、第一の
    歯車に1個、第二の歯車に一個かみあうように配した特
    許請求の範囲第1項記載の流体機械の翼角制御装置。
JP59019016A 1984-02-04 1984-02-04 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 Granted JPS60164672A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60108569A (ja) * 1983-11-14 1985-06-14 Ebara Corp 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60108569A (ja) * 1983-11-14 1985-06-14 Ebara Corp 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置

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