JPS6172897A - 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 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。

「従来の技術と発明が解決しようとする問題点」従来回
転翼を備えた流体機械で翼を可動として翼のピッチを変
えて流量に適応させ効率の向上を計ることが行われてい
る。

第１図は可動翼ポンプの縦断面図の一例である。軸継手
−２０は回転軸Ｉ端に固定されており、回転軸／は吸込
ケーシングｂに固定した翼角制御装置ａ中を経由して吸
込ケーシングｂへ軸封されて入り、回転軸ｌには紡鍾形
の可動翼本体Ｏが固定され、可動翼本体Ｏに羽根ｄの回
転軸ｌに対して半径方向の軸ｅが枢着され、軸ｅに固定
したアームｆ端にピンｇにより枢着されたリンクｈの他
端は回転軸ｌ中を挿通するテンションロツドコに固定し
たクロスヘッドｊにピン１番こより枢着されている。翼
角制御装置ａ中には翼角制御用操作軸−の軸方向移動を
行う装置が納めである。

翼角制御用操作軸−が軸方向に動くとクロスヘッドｊが
共に動き、リンクｈによりアームｆを回動して羽根改の
ピッチを変えるものである。

図は横型の例であり立盤もあり、水車についても回倒が
ある。

このような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に作用する翼角
操作力を該回転軸によって支持するものと回転軸外の静
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。

従来回転軸上で真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芯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塵複雑
化し、かつ油圧シールの問題があった。

それゆえに比較的小臘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すべて翼角操作力
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屋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招い
て上記の欠点を除去する為に油圧を用いず、かつ翼角操
作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。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」 本発明は可動翼を備えた流体機械の中空の回転軸中に翼
角制御用操作軸を貫通させて設け、賦操作軸を軸方向に
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
、自転軸の周囲に回転軸に対し相対回転可能に設けた駒
と、駒外周に固定した電動機の回転子と、咳回転子と空
隙をおいて固定した電動機の固定子と、前記駒の回転運
動を回転軸上において軸方向運動に変換する出力側が翼
角制御用操作軸に連結された機械的運動変換手段とを有
する可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置である。

「作用」 電動機の固定子に通電すると回転子が附勢される。回転
子の回転速度を回転軸よりも早くするか遅くすると駒は
回転軸に対して相対回転する。この駒の回転軸に対する
相対回転は駒の回転運動を回転軸上において軸方向運動
に変換する出力側が翼角制御用操作軸に連結された機械
的運動変換手段番とより翼角制御用操作軸を駆動して翼
角を変える。回転子を回転軸と同回転速度て回るように
すると翼角は不動である〇「実施例」 本発明の実施例を図面に従って説明する。第一図は本発
明の実施例の縦断両図である。可動翼を備えた流体機械
の中空の回転軸ｌの内部には翼角制御用操作軸コが軸方
向移動自在に挿通している。この翼角制御用操作軸−に
は図示されないが本図下方にて可動翼に連結された直接
の操作部材が偽金されている。翼角制御用操作軸−は円
板形のクロスヘッドＪに嵌入し、かつ翼角制御用操作軸
−にねじ込まれた軸ナツト亭に依り固定されている。ク
ロスヘッド３の円周上の軸方向の孔には複数の連結棒Ｉ
が嵌入し、連結棒Ｉにねじ込まれたナツト４Ｎこより固
定されている。連結棒Ｉはカップリング／ｊを軸方向移
動自在に貫通し、回転軸ｌ上に軸方向にのみ移動可能に
滑入した滑りリングク１こ接続されている。滑りリング
クは外周に回転軸ｌと同心に切られたおねじりＳを持ち
、駒ｌの内周に切られためねじｔａと係合している。回
転軸ｌの段部コロに端部が接してディスタンスピース／
／が回転軸ｌに嵌入し、ディスタンスピースｉｉに接し
て回転軸ｌに玉軸受ヂが嵌入し、玉軸受？、ディスタン
スピース／／は回転軸ｌにねじ込まれた軸ナツトＩＯに
より固定されている。玉軸受ｆの外輪には駒ｔが嵌入固
定され、駒ｇは玉軸受９を介して回転軸ｌ上に軸方向移
動不可能かつ回転軸／に対し相対回転可能に取付けられ
ている。駒を外周には回転子／Ｊが駒ｔと一体に回転す
べく固定されている。回転子／コと空隙をおいて固定子
／Ｊがケーシング／１内周に固定されている。カップリ
ングｉｚはキー１９を介して回転軸／に嵌入され、かつ
１　　　回転軸ｌにねじ込まれた軸ナラ）／Ｆに依り軸
方向に締切られて回転軸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ｉｚにはこれと対を
なすカップリング１４が固定され、動力伝達軸／りがカ
ップリング／４９こ固定されることにより回転軸／と動
力伝達軸／りは連結されている。

滑りリングクには連結棒５により半径方向断面がクラン
ク状で外径側が円板状のピースλ／の中心部が固定され
、該ピースＪ／の外周はケーシング／ｌの内円筒部にキ
ーココを介して軸方向移動自在に滑入している滑り片コ
３の溝に滑入している。滑り片コ３にはケーシング／ｆ
を挿通して外部１こ出た検出棒コ亭が固定され、ケーシ
ングｉｔ外においてケーシング／ｌに固定された位置検
知器λＩに検出棒ａ夕が翼角を伝達する構造となってい
る。

固定子ｉ３の固定子コイルは機外に導かれ制御装置へ配
線される０固定子１３１回転子ｌコの対は可変速電動機
を構成している。

次に本発明の翼角制御装置の作用について説明する。可
動翼を有する流体機械の運転中は常に回転軸ｌやカップ
リング／！！、／４．動力伝達軸／りと共に翼角制御用
操作軸−１軸ナツト１１クロスヘツド３、連結棒ｊ１ナ
ツト４及び滑りリング７等が一体に回転する。真角度を
一定に保持しておく場合には、回転子／１と固定子／Ｊ
で構成される電動機を回転軸／と同回転数で回転させる
。すなわち回転軸ｌと駒ｌの間に相対回転を生じさせな
い。翼角度を変化させる場合には回転子ｌコと固定子／
Ｊにより構成される電動機を回転軸ｌの回転に同期しな
い（回転軸回転数より速い、または遅い）ような回転数
に設定する。これにより回転軸ｌと駒ｌの間に相対回転
が生じ、回転軸／と一体Ｊこ回転する滑りリング７の外
周に切られたおねじ７８と駒ｔの内周に切られためねじ
ｔＢのねじ対偶により駒ｌの回転軸／ζζ対する相対回
転は滑りりングクの軸方向運動に変換される。この軸方
向運動は連結棒１１クロスヘツド３等を介して翼角制御
用操作軸−に伝えられ翼角度が変化する。

翼角操作力としての軸方向推力は駒ｇのめねじｔＢと滑
りリングクの詔ねじり８との蝉合間および玉軸受！、軸
ナツト１０又はディスタンスピース／ｌで回転軸／に伝
えられて担持される。このため、翼角操作力は回転軸ｌ
内部にて支持される。

滑りリングクの位置は翼角度に対応している。

滑りりングクと共に移動するピース２１により、滑り片
λ３は移動し、検出棒λｌは変位して位置検出器コｌに
より、翼角制御用操作軸コの位置が検出せられ、翼角の
現在値が判明する。

滑りリングのおねじりＳと駒のめねじｔ８のねじれ方向
はポンプの例でいうと起動又は停止時に駒を及び駒ｌが
担持している回転子／Ｊ等の慣性力で回転した場合に、
起動時は翼角が立つ方向とし、又停止時は翼角がねる方
向にしておくと、実際の運転操作方式と合致しているの
で支障がない。

〔発明の効果〕

本発明では回転軸に対して駒を相対回転するように回転
軸の周囲に配し、駒外周に回転子をそして回転子と空隙
を詔いて固定子を固設したから、翼角制御装置は回転軸
上に担持され翼角制御の駆動側と非接触で回転し、翼角
制御動作時間外は翼角制御装置に基く一切の摩擦損失が
ない。

このことを実際の運転状態では羽根ピッチを一定で運転
を行う定常運転時間が殆んどの時間を占める点から考え
ると、この効果は大きく、又定常運転時−こ翼角制御装
置に相対的運動は一切生じないので摩耗等が皆無になり
耐久力は極めて大きくなる。翼角制御時の操作力は回転
軸に対して全円周に均一番と回転モーメント（正負）と
して作用するから回転軸の軸方向以外の方向の力を翼角
操作のための外力として回転軸系に与えることはない。

又、回転子の速度、トルク（正逆）は電気制御装置によ
り自由に変えられるため翼角制御動作時間を自由に変え
得ることが可能であり最適な制御を行うことができる０
回転子は回転軸薯こ回転自在に担持される駒尋ど固定さ
れているので回転子は回転軸の軸方向に移動せず通常の
電動機のように回転子と固定子を艷することができる。

回転子の回転軸に対する相対回転を、機械的な回転運動
から直線運動変換手段にて変換するようにし、該運動変
換手段の一部として回転軸を中心とする駒のめねじに回
転軸と一体回転可能で回転軸軸方向に移動自在に回転軸
に嵌入する滑りリングのおねじを係合したから、羽根に
受ける流体カミこより翼角制御用操作軸が力を受けても
、翼角制御用操作軸は移動することはない。回転軸上に
翼角制御装置を担持しているので回転軸の推力軸受には
翼角操作のため翼角制御用操作軸に加える力は作用しな
いので咳推力軸受は小形化できる。また、既設の固定翼
ポンプを可動翼化する場合、可動翼の推力を担持する推
力軸受を変更する必要がなく、主軸を駆動する主電動機
など駆動機を改造才たは交換する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は可動翼を備えた流体機械の翼角制御を説明する
ための縦断面図、第一図は本発明の実施例の縦断面図で
ある。 ｌ・Φ回転軸　−・・翼角制御用操作軸　Ｊ・・クロス
ヘッド　ａ・・翼角制御装置　ｂ・φ吸込ケーシング　
０・・可動翼本体　ｄ・・羽根　ｅ・・軸　ｆ、・アー
ム　ｇ、！”・ピンｈ・・リンク　ｊ・・ヘッド　ダ・
・軸ナツト！・拳連結棒　４・・ナツト　り―・滑りリ
ング　りＳ＠・おねじ　Ｉ・・駒　１８・ｅめねじ　ｔ
・・玉軸受　ｌＯ・・軸ナツト　／／・・ディスタンス
ピース　／Ｊ９・回転子　／ｊ嗜・固定子　／４（・・
軸ナツト　／に、／４・・カップリング　ｌり・・動力
伝達軸　／ｌ・・ケーシング　ｔｖ−・キー　コ０・中
軸継手−７・・ピース　２Ｊ・・キー　Ｊｊ・・滑り片
　、２ダ・・検出棒　ＪＩ・・位置検出器コ４Ｉ・段部
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可動翼を備えた流体機械の中空の回転軸中に翼角制
   御用操作軸を貫通させて設け、該操作軸を軸方向に移動
   させることに依つて翼角度を制御する装置において、回
   転軸の周囲に回転軸に対し相対回転可能に設けた駒と、
   駒外周に固定した電動機の回転子と、該回転子と空隙を
   おいて固定した電動機の固定子と、前記駒の回転運動を
   回転軸上において軸方向運動に変換する出力側が翼角制
   御用操作軸に連結された機械的運動変換手段とを有する
   可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置。 ２、機械的運動変換手段が駒に切られた回転軸と同芯の
   ねじと、該ねじと係合するねじを有し回転軸に対し相対
   回転不可能かつ軸方向に移動可能に滑入した滑りリング
   とからなる特許請求の範囲第１項記載の可動翼を備えた
   流体機械の翼角制御装置。