JPH0774633B2 - 水力機械のガイドベーン開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は水力機械のガイドベーン開閉装置に関し、特に
ガイドベーンの開閉に異常が生じたときにガイドベーン
に所定の大きさ以上の駆動トルクが作用しないようにし
た水力機械のガイドベーン開閉装置に関する。

（従来の技術） 一般に、水車あるいはポンプ水車等の水力機械では、系
統から要求された出力または揚水量に応じて可動ガイド
ベーンを所定の開度に開閉して流量を調節している。こ
の可動ガイドベーンは、サーボモータなどの駆動装置に
よって開閉駆動されるようになっているが、ガイドベー
ンの閉操作時において隣接されているガイドベーン間に
異物等を挟み込んだりするとガイドベーンには異常な荷
重が作用して、ガイドベーンに損傷をもたらすことがあ
る。

そこで、ガイドベーンの損傷を防止するために、ガイド
ベーンのスピンドルとガイドベーンアームの一端をキー
によって結合すると共にガイドベーンアームの他端とガ
イドリングとをリンクおよびピンによって結合し、ガイ
ドベーンアームの先端部とリンクとの間にいわゆる弱点
ピンを挿入しておき、前述の異常荷重の作用時には、こ
の弱点ピンが切損されてガイドベーンの損傷が保護され
る構造のものが知られている。

また、ガイドベーンのスピンドルとガイドベーンアーム
との間にトルク伝達部材を装入しておき、前述の異常荷
重の作用時に、ガイドベーンの駆動トルクが所定トルク
以上となって、トルク伝達部材に滑り状態が発生し、ガ
イドベーンの損傷が保護される構造のものが知られてい
る（例えば、実開昭53−72034号公報、実開昭54−11153
号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の構造は、ガイドベーンを閉じ
る際にガイドベーン間に異物等を挟み込んだりして異常
荷重の作用時にトルク伝達部材に滑り状態が発生し、ガ
イドベーンの異常荷重が回避される点で有効である。し
かしながら、ガイドベーンが不拘束状態のもとで流水に
よる水力モーメントの不平衡によって激しく揺動される
にいたり、隣接するガイドベーンを繰返し打撃すること
となり、水力機械に重大な影響を及ぼすことになり好ま
しくない。そこで、ガイドベーンの揺動角度を規制する
ストッパを設けることも従来から行われている。しかし
ながら、ストッパを設けるためにガイドベーンアーム等
の形状が複雑になったり、勢い良く揺動するガイドベー
ンを停止させるためにストッパを強固で大きなものとな
ったりせざるを得ず、ガイドベーン開閉装置の構成が複
雑かつ大型なものとなっている。

そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する問
題点を解消し、ガイドベーンが単独で揺動する現象が生
じた際にガイドベーンの揺動角度を正確に規制すること
ができるとともに、構成が簡単でコンパクトな水力機械
のガイドベーン開閉装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の水力機械のガイド
ベーン開閉装置は、ガイドベーンのスピンドルに固着さ
れたアームボスと、このアームボスとガイドベーンアー
ムとの間に取り付けられ、所定の大きさまでの回転トル
クを伝達可能な摩耗トルク伝達部材と、上記アームボス
の側面に円周方向に所定の間隔をあけて突設された一対
の突起と、上記ガイドベーンアームの側に突設され、前
記一対の突起の間に位置させられたストッパとを備える
ことを特徴とするものである。

（作 用） 流水の作用によりガイドベーンに所定の値以上の揺動ト
ルクが作用すると、摩耗トルク伝達部材に滑りが生じて
ガイドベーンは単独で揺動するが、アームボスの側面に
突設された一対の突起と、ガイドベーンアームに突設さ
れたストッパとが互いに当接するので、ガイドベーンの
揺動角度を規制することができる。

このとき、ガイドベーンの揺動エネルギーは摩耗トルク
伝達部材により減衰されるので、上記突起と上記ストッ
パとが激しく激突することがない。これにより、上記突
起および上記ストッパを大型で強固なものとしなくとも
良いから、ガイドベーンの開閉装置をコンパクトに構成
することができる。

また、ガイドベーンアームは組み付け精度の高い摩耗ト
ルク伝達部材を介してアームボスに接続されているの
で、アームボスとガイドベーンアームとの相対角度の精
度はきわめて高い。これにより、上記突起と上記ストッ
パとを直接当接させることにより、アームボスに対する
ガイドベーンアームの相対角度を正確に定めることがで
きる。したがって、アームボスに突設した一対のの突起
とガイドベーンアームに突設したストッパとを当接させ
ることにより、ガイドベーンが単独で揺動する際の揺動
角度を正確に規制することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図において、符号１はガイドベーンを
示し、このガイドベーン１にはスピンドル２が一体的に
取付けられている。上記ガイドベーン１は上カバー３と
図示を省略した下カバーの間に設けられている。上記ス
ピンドル２は、上記上カバー３に設けられたブッシュ４
を貫通して上カバー３の上方に突き出している。このス
ピンドル２の上部には、アームボス５が嵌着され、この
アームボス５の下部には鍔部６が形成されている。ま
た、鍔部６の上部は分割されたスラスト受材7,7により
軸方向に移動せぬように回転可能に支承されている。ス
ラスト受材７はボルト８によって上カバー３に固定され
ている。また、アームボス５とスピンドル２の境界には
スピンドルキー９が固着されている。

一方、スピンドル２の端面2aには、ねじ部10が一体的に
形成され、また、アームボス５の上端部にはカバー11が
ねじ部10を貫通するようにして設けられ、このカバー11
とスピンドル２の頂面との間には適当枚数の調整材12が
装入され、ねじ部10にはナット13が取付けられている。
調整材12の厚さを調整することによってスピンドル２を
軸方向に揺動でき、ガイドベーン１の軸方向端面と上下
カバーとの間隙が微調整される。

アームボス５の頂部には段差部14が形成されており、こ
の段差部14にはガイドベーンアーム15が嵌着されてい
る。そして、アームボス５とガイドベーンアーム15との
間には摩耗トルク伝達部材16が介装されており、ガイド
ベーン１の開閉に要するトルクが所定の値を超えた場合
には摩耗トルク伝達部材16に滑りが生じ、アームボス５
には所定の大きさ以上の駆動トルクがガイドベーンアー
ム15から伝達されないようになっている。ガイドベーン
アーム15の自由端は、リンクピン17を介してガイドベー
ンリンク18の一端に結合され、ガイドベーンリンク18の
他端は、リンクピン19を介してガイドリング20に連結さ
れている。

ガイドベーンサーボモータ（図示を省略）の駆動により
操作力がガイドリング20に対して伝達され、ガイドリン
グ20の所定角度の回転により、リンクピン19、ガイドベ
ーンリンク18、リンクピン17、ガイドベーンアーム15、
摩耗トルク伝達部材16、アームボス５、スピンドルキー
９、スピンドル２の順序に操作力が伝達され、ガイドベ
ーン１の開閉動作が行われる。

しかして、本発明によれば、上記アームボス５の側面に
は、２つの突起21,22が所定の角度間隔をあけて突設さ
れ、この挟角θをガイドベーンの全閉から全開に至る角
度に設定されている。一方、上記ガイドベーンアーム15
の先端には、ストッパ23が垂設され、このストッパ23
は、組立時において突起21と22との間に位置するように
なっている。

第３図は突起21と22との間にストッパ23が位置した平面
図を示しており、ガイドベーンアーム15の側のストッパ
23は、突起21に当接した位置と突起22に突設した位置と
の間を動けるようになっており、この角度がガイドベー
ンの全開角に一致している。

次に上述した実施例の作用について説明する。

ガイドベーン１はサーボモータの駆動によりガイドリン
グ20、ガイドベーンリンク18、ガイドベーンアーム15、
摩耗トルク伝達部材16、アームボス５およびスピンドル
キー９を経てトルクが伝達された開閉駆動される。ガイ
ドベーン１の開閉時に隣接されたガイドベーン１間に異
物等を挟み込んだりするとガイドベーン１の駆動トルク
も著しく増大し、異常荷重が作用する。摩耗トルク伝達
部材16の伝達トルクは所定トルクに設定されているの
で、ガイドベーン１の駆動トルクが所定トルク以下であ
るときは、ガイドベーンアーム15の回動に随伴されてガ
イドベーン１の閉動作が継続される。しかしながら、ガ
イドベーン１の駆動トルクが所定トルク以上となった時
は、摩耗トルク伝達部材16に滑り状態が発生し、ガイド
ベーン１の閉動作は中断されたまま、ガイドベーンアー
ム15の駆動が継続され、異常が発生されていない別のガ
イドベーン１は支承なく、正常に閉動作が行われ、流量
が調整される。前記摩耗トルク伝達部材16に滑り状態が
発生されてもガイドベーンアーム15のストッパ23はアー
ムボス５の突起部21,22の間を移動されるのでガイドベ
ーンアーム15の駆動が拘束されることなく行われる。閉
動作が中断されたガイドベーン１の移動範囲はストッパ
23と突起部21,22との接触により拘束されるので、ガイ
ドベーン１の流水による揺動の揺動角度が規制される。
このとき、アームボス５とガイドベーンアーム15との間
には摩耗トルク伝達部材16のみを介して連結されている
ので、突起21、22およびストッパ23を互いに当接させる
ことにより、両者の相対位置を正確に定めることができ
る。これにより、ガイドベーン１が単独で揺動する際の
揺動角度を正確に規制することができる。さらに、ガイ
ドベーン１が単独で揺動する際の揺動エネルギーが摩耗
トルク伝達部材16により減衰されるので、ストッパ23が
突起21,22に激しく激突することがない。これにより、
突起21、22およびストッパ23を強固に形成する必要がな
く小型なものとすることができるから、アームボス５や
ガイドベーンアーム15が大型化することがなく、ガイド
ベーン開閉装置をコンパクトに構成することができる。

閉動作が中断されたままのガイドベーン１の開閉位置を
正常位置に再調整する時は、上記ガイドベーン１に設け
られた摩耗トルク伝達部材16の締め込みを緩めて、ガイ
ドベーン１が全閉位置に位置されて、前記ストッパ23を
突起部21と相互に接触させるようにされた後、摩耗トル
ク伝達部材16の締め込みを再び行うことによって前記再
調整が完了する。

このようにして、ガイドベーン１の開閉位置の再調整を
容易に行うことができる。

また、ガイドベーン１の軸方向端面とカバー３との間隙
はスピンドル２の軸方向への移動と調整材12の厚さ調整
によって軸方向に微調整できるので、前記間隙は適正に
保持されてガイドベーン１とカバー11との好ましくない
接触などを回避することができるとともに、ガイドベー
ンの開閉動作を円滑にすることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らなかように、本発明の水力機械のガ
イドベーン開閉装置によれば、流水の作用によりガイド
ベーンに所定の値以上のトルクが作用すると、摩耗トル
ク伝達部材に滑りが生じガイドベーンは揺動するが、ア
ームボスの側面に突設された一対の突起と、ガイドベー
ンアームに突設されたストッパとが互いに当接するの
で、ガイドベーンの揺動角度を規制することができる。
これにより、ガイドベーンが単独で大きく揺動して他の
ガイドベーンに衝突することを防止することができる。

一方、ガイドベーンが単独で揺動する際には、ガイドベ
ーンの揺動エネルギーが摩耗トルク伝達部材により減衰
されるので、上記突起と上記ストッパとが激しく衝突す
ることがない。これにより、上記突起および上記ストッ
パを強固なものとする必要がないから、上記突起および
上記ストッパを小型化することができる。したがって、
アームボスの側面に突起を突設し、ガイドベーンアーム
にストッパを突設してもアームボスおよびガイドベーン
アームが大型化するがなく、ガイドベーン開閉装置をコ
ンパクトに構成することができる。

さらに、ガイドベーンアームは組み付け精度の高い摩耗
トルク伝達部材を介してアームボスに連結されているの
で、アームボスに突設された一対の突起とガイドベーン
アームに突設されたストッパとを互いに当接させること
により、アームボスとガイドベーンアームの相対角度を
正確に定めることができる。これにより、ガイドベーン
が単独で揺動する際の揺動角度を正確に規制することが
できるばかりでなく、摩耗トルク伝達部材に滑りが生じ
てアームボスとガイドベーンアームとの相対角度が変化
した後の再調整を容易かつ正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるガイドベーン操作装
置の縦断面図、第２図は同分解斜視図、第３図はアーム
ボスおよびガイドベーンアームに設けられたストッパの
動作説明図、第４図はガイドベーンアームとアームボス
との関係を示した斜視図である。 １……ガイドベーン、２……スピンドル、５……アーム
ボス、９……スピンドルキー、11……カバー、15……ガ
イドベーンアーム、16……摩擦トルク伝達部材、18……
ガイドベーンリンク、20……ガイドリング、21,22……
突起部、23……ストッパ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガイドベーンのスピンドルに固着されたア
   ームボスと、このアームボスとガイドベーンアームとの
   間に取り付けられ、所定の大きさまでの回転トルクを伝
   達可能な摩擦トルク伝達部材と、上記アームボスの側面
   に円周方向に所定の間隔をあけて突設された一対の突起
   と、上記ガイドベーンアームの側に突設され、前記一対
   の突起の間に位置させられたストッパとを備えることを
   特徴とする水力機械のガイドベーン開閉装置。