JPH0444154B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水中タービンまたはプロペラポンプ
の翼の角度の制御等に使用される回転継手に関す
るものである。以下の説明は、交流発電機に連結
された水中タービンに関するものであるが、その
論理は電気モータまたは他のエネルギー供給源等
に接続されたポンプに対しても適用できる。

［従来技術］ 水中タービンは、内部を水が流れる管内に設置
され、多数の翼を具備する回転ハブを有する。得
られた回転エネルギは発電機に伝達されて電気エ
ネルギに変換される。

得られた回転エネルギは、もちろん使用される
水流およびポテンシヤルエネルギ量であるヘツド
に全体的に関係する。水量はかなり変化し、その
ためタービンは時々刻々異なる状態の流れにより
動作されることになる。タービンは所定の流量お
よび所定のヘツドのおいてその最大効率を発揮す
るように設計されているので、水のエネルギーは
常に充分有効に利用することはできるとは限らな
い。

水流に応じて翼の角度が変化する調節可能な翼
を設計することにより、非常に大きな水量範囲で
最大の効率をあげることが可能となる。

延長軸を介して水流から隔離して配置された発
電機に結合されている既知のタービン設備では、
この結合軸に沿つて水圧または機械的伝達手段に
よつて容易に翼の角度を調節して最適効率が得ら
れるようにすることができる。

しかしながら、近年全く新しいタイプのタービ
ン発電機が開発されている。このタービン発電機
はタービンと発電機とが１つのユニツトとして一
体化され、発電機もタービンと共に水中に配置さ
れる。このタイプの発電機は、特に小型で比較的
低いヘツドで使用するのに適している。

［発明が解決使用とする課題］ このようなタービンが調節可能な翼を有する場
合、特有の問題が生じる。翼の角度を調節する油
圧等の圧力制御媒体は、水中の、外部から高い水
圧が加えられている悪条件の下で回転しない静止
側のユニツトからタービンに結合されている回転
ユニツトへ伝達されなければならない。

本発明の目的は、このような悪条件の下で回転
しない静止側のユニツトから回転ユニツトへ圧力
制御媒体伝達し、シール部分に大きい負荷がかか
らない回転継手を提供することである。

［課題解決のための変段］ 本発明によると、この目的は、回転しない部分
と回転部分とから構成されたユニツト全体が液体
中に浸漬されて高い圧力下で動作され、機械的シ
ールが前記２つの部分の間に設けられているユニ
ツトの一部を構成する回転継手であつて、回転し
ない部分である外側のハウジングと回転部分の一
部であるこのハウジングの内側に配置された回転
軸との間で液圧流を伝達し、液圧流はハウジング
中の放射状の連結部および回転軸中に縦方向に設
けられた通路を通つて軸と共に回転する制御ユニ
ツトとの間で移動し、ハウジングと回転軸との間
に回転しない分配ソケツトが設置され、この分配
ソケツトは回転軸との間に複数のシール部分を形
成し、外側および内側のリング通路を連結してい
る複数の放射方向に設けられた穴を有する回転継
手において、ハウジングは、ソケツトの両端部に
設けられたローラー軸受によつて前記回転軸を支
持し、これらのローラー軸受はそれらの軸受面が
前記回転軸の中心軸に対して互いに反対方向に傾
斜した状態で設置されており、液圧流が供給され
る回転部分と反対側に配置されたローラ軸受の内
側のリングは前記回転軸に設けられた肩部等の突
出部と接触し、他方のローラ軸受の内側のリング
はばね装置によつて前記分配ソケツトの方向に圧
力を加えられており、ローラ軸受の外側のリング
はハウジングに設けられた支持リングと接触して
軸受部における軸方向荷重が分配ソケツトに伝達
されることが阻止されていることを特徴とする。

［実施例］ 実施例で説明する。第１図において１はハブで
あり、２はハブに取付けられたタービンの回転翼
を示している。３は回転翼２の角度を変化させる
ための制御力の機械的な伝達手段であり、４は圧
力シリンダ、５および６はこの圧力シリンダ４に
結合された回転ユニツトの回転しない静止した部
分およびこの静止した部分によつて支持された回
転する部分である。７および８は圧力シリンダ４
を制御するための液圧を供給する圧力媒体管を示
している。

上記のように、タービン発電機の電気および水
圧部品は水流中に、好ましくは垂直管の中に容易
に設置することができるように１つのユニツトに
組立てられている。これは、装置の保守点検等の
サービスの時、ならびにパワープラントの建設の
間非常に有効である。

これらの有効性を十分活用するために、前記の
ようにタービンの翼２の角度を調節するための手
段がこの集積ユニツトに含まれることが大切であ
る。本発明による回転継手は、簡単で確実にこれ
を可能にするものである。

角度調節のために圧力シリンダ４を制御する圧
力媒体は管７および８を介して供給源から継手の
回転しない部分５に送られる。前記の静止した部
分５は回転部６に結合されており、その結合部は
機械的シールによつて閉鎖され、回転継手がユニ
ツトの他の部分と共に水中に沈められることを可
能にしている。

第２図は、第１図における回転ユニツトの主要
部である本発明の１実施例の回転継手の断面図を
示している。第２図において１０はハウジングを
示し、１１はこのハウジング１０内で回転できる
ようにローラ軸受２６，２７によつて支持された
軸であり、軸方向の通路１２および１３を具備し
ている。１４はハウジング１０内において軸１１
の外面に接して配置された分配ソケツトであり、
１５はこの分配ソケツト１４と軸１１の外面との
間の境界のシール部分であり、１６および１７は
前記第１図に示す圧力シリンダ４を制御する圧力
媒体用のパイプの入口および出口結合部であり、
１８は排水結合部である。

分配ソケツト１４は、回転しないハウジング１
０と回転する軸１１との間の圧力媒体の結合部分
の中心部分となる。ハウジング１０の内面と分配
ソケツト１４の外面との間には環状の外側リング
通路１９および２０が、また分配ソケツト１４の
内面と軸１１の外面との間には環状の内側リング
通路２１および２２が設けられている。前記圧力
媒体用のパイプの入口および出口結合部１６およ
び１７はこの外側リング通路１９および２０とそ
れぞれ連通している。２３はソケツト１４に放射
方向に形成された多数の穴であり、それぞれ外側
リング通路１９および２０と内側リング通路２１
および２２とを連結している。また軸１１には内
側リング通路２１および２２を軸１１内の軸方向
に延在する通路１２および１３とそれぞれ連結す
る対応する穴２４を有する。

ハウジング１０の上端部は、軸１１に固定され
てそれと共に回転する前記回転部６（第１図）の
フランジ部分との接触部に機械的シール２５を具
備し、それによつて水中に浸漬されたとき水がこ
の接触部からハウジング１０内に侵入することを
防止している。２６および２７は前記のように軸
１１を回転できるようにハウジング１０内で支持
するローラー軸受、２８はばねパツケージ、２９
および３０は支持リング、３１はＯリングを示し
ている。

圧力シリンダ４を制御する圧力媒体としては水
圧または油圧が使用されることができ、これは入
口結合部１６に送られ、分配ソケツト１４および
軸１１中の通路１２を介して圧力シリンダ４に伝
達され、圧力シリンダ４はその液圧によつて翼の
角度を機械的に調整する。圧力シリンダ４から排
出された圧力媒体は、通路１３およびソケツト１
４を介して出口の結合部１７へ伝達される。翼の
角度を逆方向に調節するときには媒体は今度は結
合部１７に供給され、結合部１６を通じて排出さ
れる。

ハウジング１０内への外部からの水の侵入を阻
止するシールは前記のように機械的シール２５に
よつて実現され、シール２５は非常に高い圧力に
耐えるように構成される。ソケツト１４に加わる
回転部６の荷重がシール部分１５との摩擦接触力
によつてソケツト１４に加わらないようにするた
めに、その荷重が軸１１の中心軸に対して傾斜す
る方向に作用するようにローラの軸が軸１１の中
心軸に対して傾斜して設置されたローラー軸受２
６，２７が使用され、これらローラー軸受２６，
２７はその回転軸１１の支持面が円錐面上にあ
り、その円錐はソケツト１４と反対の方向に開い
た形状である。

力の動きは、シール１５が圧力媒体を完全に遮
断できずある程度漏れるためにさらに複雑にな
る。排液はハウジング１０の底部に集められ、結
合部１８を介して図示されていない圧力供給源に
向かつて排出される（例えば第１図の管９によ
り）。圧力供給源は一般に継手の上部に設置され
ている。この排出によつて底部軸受部２７の内部
リングに高い静圧力が生じる可能性がある。この
力に耐えるために前記内部リングは軸１１に設け
られた肩部等によつて支えられている。

底部軸受部２７と反対側の上部軸受部２６にお
いては、内部リングは同じ静負荷にさらされてい
ない。静負荷によつて生じる運動において、内部
リングが外部リングと共に動作することを確実に
するために１つ以上のデイスクばね２８が軸上の
肩と内部リングとの間に設けられている。このよ
うにして軸受部は共に正確に負荷を与えられる。
ばねの強さは、負荷に応じて決定される。

ソケツト１４が軸方向の力にさらされるとシー
ル１５にダメージを与えるので、これを確実に避
けるために、支持リング２９，３０が軸受部の外
部リングとソケツト１４の上下端部との間に配置
されている。支持リング２９，３０はハウジング
１０に対してしつかりと取付けられ、軸受部の外
部リングが互いに移動してソケツトが軸方向の力
を受けることを防止する。

シール１５に対してさらに良い条件を確実にす
るために、ソケツト１４はハウジング１０との間
の僅かな動きを許容するＯリング３１を備えてい
る。

本発明によると回転継手は、水中の高い圧力荷
重の下で回転しない部分から回転部まで圧力媒体
を確実な方法で伝達する。上記実施例では垂直シ
ヤフトを有するタービンユニツトが示されている
が、本発明は、傾斜または水平に配置された軸を
有する装置においても使用されることが可能であ
る。この場合、上記の説明における上向きはター
ビンまたはポンプの方向を意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発電機を有する水中に沈めることが
可能なエネルギーユニツトにおける圧力ユニツト
の部分的な断面図であり、第２図は、本発明によ
る回転継手の詳細な図面である。 １…ハブ、２…翼、３…機械的な伝達手段、４
…圧力シリンダ、５，６…回転ユニツト、７，８
…圧力媒体管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転しない部分５と回転部分６とから構成さ
   れたユニツト全体が液体中に浸漬されて高い圧力
   下で動作され、機械的シール２５が前記２つの部
   分の間に設けられているユニツトの一部を構成す
   る回転継手であつて、回転しない部分である外側
   のハウジング１０と回転部分の一部であるこのハ
   ウジング１０の内側に配置された回転軸１１との
   間で液圧流を伝達し、液圧流はハウジング中の放
   射状の連結部および回転軸１１中に縦方向に設け
   られた通路１２，１３を通つて軸と共に回転する
   制御ユニツト４との間で移動し、ハウジング１０
   と回転軸１１との間に回転しない分配ソケツト１
   ４が設置され、この分配ソケツト１４は回転軸１
   １との間に複数のシール部分１５を形成し、外側
   および内側のリング通路を連結している複数の放
   射方向に設けられた穴２３を有する回転継手にお
   いて、 ハウジング１０は、ソケツトの両端部に設けら
   れたローラー軸受２６，２７によつて前記回転軸
   １１を支持し、これらのローラー軸受２６，２７
   はそれらの軸受面が前記回転軸１１の中心軸に対
   して互いに反対方向に傾斜した状態で設置されて
   おり、 液圧流が供給される回転部分６と反対側に配置
   されたローラー軸受２７の内側のリングは前記回
   転軸１１に設けられた肩部等の突出部と接触し、
   他方のローラ軸受２６の内側のリングはばね装置
   ２８によつて前記分配ソケツト１４の方向に圧力
   を加えられており、 ローラ軸受２６，２７の外側のリングはハウジ
   ング１０に設けられた支持リング２９，３０と接
   触して軸受部における軸方向荷重が分配ソケツト
   １４に伝達されることが阻止されていることを特
   徴とする回転継手。 ２ ローラ軸受２６，２７の外側のリングは、ハ
   ウジングの内側表面上の肩部と接触していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転継
   手。 ３ 分配ソケツト１４は、Ｏリング３１によりハ
   ウジングとの間がシールされ、少量の相対的な移
   動が可能であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の回転継手。