JPH09209899A - ペルトン水車のデフレクタ開閉装置 - Google Patents
ペルトン水車のデフレクタ開閉装置Info
- Publication number
- JPH09209899A JPH09209899A JP8020771A JP2077196A JPH09209899A JP H09209899 A JPH09209899 A JP H09209899A JP 8020771 A JP8020771 A JP 8020771A JP 2077196 A JP2077196 A JP 2077196A JP H09209899 A JPH09209899 A JP H09209899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deflector
- drive motor
- ball screw
- nut
- turbine
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
- F03B1/04—Nozzles; Nozzle-carrying members
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で小形化が図れ、かつ的確な動作
が期待できるペルトン水車のデフレクタ開閉装置を提供
すること。 【解決手段】 負荷が急減した場合にニードル弁３から
噴出するジェット水流をランナ１からそらせて水車回転
数の急激な上昇を抑えるようにデフレクタ４を設置した
ペルトン水車において、制御信号によって作動する駆動
モータ１６、ギア列１４、ボールねじ１２・ナット１３
などにより電動サーボモータを構成する。ボールナット
１３とデフレクタ４の間をリンク機構で連結する。駆動
モータ１６とボールねじ１２との間にパウダークラッチ
１５及びギア列１４を介在させる。更に、デフレクタ開
方向動作で蓄勢し異常時に放勢してデフレクタ４を瞬時
動作させるスプリング１７を電動サーボモータに内蔵さ
せる。
が期待できるペルトン水車のデフレクタ開閉装置を提供
すること。 【解決手段】 負荷が急減した場合にニードル弁３から
噴出するジェット水流をランナ１からそらせて水車回転
数の急激な上昇を抑えるようにデフレクタ４を設置した
ペルトン水車において、制御信号によって作動する駆動
モータ１６、ギア列１４、ボールねじ１２・ナット１３
などにより電動サーボモータを構成する。ボールナット
１３とデフレクタ４の間をリンク機構で連結する。駆動
モータ１６とボールねじ１２との間にパウダークラッチ
１５及びギア列１４を介在させる。更に、デフレクタ開
方向動作で蓄勢し異常時に放勢してデフレクタ４を瞬時
動作させるスプリング１７を電動サーボモータに内蔵さ
せる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電所に設備
するペルトン水車のデフレクタ開閉装置、特に電動サー
ボモータを備えたデフレクタ開閉装置に関する。
するペルトン水車のデフレクタ開閉装置、特に電動サー
ボモータを備えたデフレクタ開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ペルトン水車のデフレクタは、異常時
（負荷急減時）にニードル弁から噴出するジェット水流
を素早くランナからそらせて水車回転数の急激な上昇を
抑えるために設置されている。デフレクタの閉方向への
動作で回転数の急上昇を抑えた後は、ニードル弁が徐々
に閉じる。
（負荷急減時）にニードル弁から噴出するジェット水流
を素早くランナからそらせて水車回転数の急激な上昇を
抑えるために設置されている。デフレクタの閉方向への
動作で回転数の急上昇を抑えた後は、ニードル弁が徐々
に閉じる。
【０００３】デフレクタを開閉駆動する装置には、電動
サーボモータを用いたものがある。その場合も、電動サ
ーボモータは慣性が大きく瞬時動作には不向きであるた
め、リンク機構、ソレノイド、スプリングなどと組み合
わせた構成としている。その構成例（特開平２−９９５
１）を図３に示す。
サーボモータを用いたものがある。その場合も、電動サ
ーボモータは慣性が大きく瞬時動作には不向きであるた
め、リンク機構、ソレノイド、スプリングなどと組み合
わせた構成としている。その構成例（特開平２−９９５
１）を図３に示す。
【０００４】図３において、１はランナ、２はバケッ
ト、３はニードル弁、４はデフレクタ、３１は電動サー
ボモータ、３２は制御器、３３は前記電動サーボモータ
３１の出力を受けて直線往復運動をするロッド、３４は
枢支点を中心に揺動する揺動体、３５Ａ及び３５Ｂは一
対のアームとしての働きをなす上部及び下部ロックアー
ム、３６はこの上下のロックアーム３５Ａ，３５Ｂを一
対のアームとして一体化したり、解列したりするロッ
ド、３７はこのロッド３６を進退させるソレノイド、３
８は前記揺動体３４の一点に支点を有する揺動アーム、
３９はこの揺動アーム３８と共に上下動ロッド４０に連
結されたリンクで、前記下部アーム３５Ｂとの間に介在
している。４１はコイルスプリングで、電動サーボモー
タ３１の開方向動作で圧縮（蓄勢）され、異常時（負荷
急減時）にデフレクタ４を瞬時に閉動作させるように配
設されている。
ト、３はニードル弁、４はデフレクタ、３１は電動サー
ボモータ、３２は制御器、３３は前記電動サーボモータ
３１の出力を受けて直線往復運動をするロッド、３４は
枢支点を中心に揺動する揺動体、３５Ａ及び３５Ｂは一
対のアームとしての働きをなす上部及び下部ロックアー
ム、３６はこの上下のロックアーム３５Ａ，３５Ｂを一
対のアームとして一体化したり、解列したりするロッ
ド、３７はこのロッド３６を進退させるソレノイド、３
８は前記揺動体３４の一点に支点を有する揺動アーム、
３９はこの揺動アーム３８と共に上下動ロッド４０に連
結されたリンクで、前記下部アーム３５Ｂとの間に介在
している。４１はコイルスプリングで、電動サーボモー
タ３１の開方向動作で圧縮（蓄勢）され、異常時（負荷
急減時）にデフレクタ４を瞬時に閉動作させるように配
設されている。
【０００５】通常の運転状態におけるデフレクタ４の開
閉動作は、電動サーボモータ３１と、これに接続した状
態にあるデフレクタ閉鎖機構のコイルスプリング４１に
蓄積されたエネルギーによって行わせる。
閉動作は、電動サーボモータ３１と、これに接続した状
態にあるデフレクタ閉鎖機構のコイルスプリング４１に
蓄積されたエネルギーによって行わせる。
【０００６】負荷が急減した場合は、図４に示すように
ソレノイド３７によるロッド３６の引き上げ動作でデフ
レクタ閉鎖機構と電動サーボモータ３１とを切り離し、
デフレクタ４の開動作時に蓄積されたエネルギーのみに
よってデフレクタ４を瞬時に閉動作させる。
ソレノイド３７によるロッド３６の引き上げ動作でデフ
レクタ閉鎖機構と電動サーボモータ３１とを切り離し、
デフレクタ４の開動作時に蓄積されたエネルギーのみに
よってデフレクタ４を瞬時に閉動作させる。
【０００７】デフレクタ４の瞬時の閉動作後は、図５に
示すように電動サーボモータ３１を作動させてロッド３
３を前進させ、これによって上下のロックアーム３５
Ａ，３５Ｂを再び接触させて一体化する。この後、ロッ
ド３３を後退させて図３の元の状態に戻している。
示すように電動サーボモータ３１を作動させてロッド３
３を前進させ、これによって上下のロックアーム３５
Ａ，３５Ｂを再び接触させて一体化する。この後、ロッ
ド３３を後退させて図３の元の状態に戻している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の構成で
は、スプリング４１の力でデフレクタ４を瞬時に閉方向
へ動作させた後、電動サーボモータ３１を作動させて上
下のロックアーム３５Ａ，３５Ｂが接続状態となるよう
に操作する必要があり、操作が煩雑となる。また、リン
ク機構が複雑で、機械的に高精度を要求されたり、耐久
性に問題があったりするため、高コストとなる。更に、
部品数が多い上に各部が個別に配置されているため、そ
の配置にスプリング収納用の凹部を掘削するといった特
別な工作を必要としたり、大きな設置スペースを要す
る。
は、スプリング４１の力でデフレクタ４を瞬時に閉方向
へ動作させた後、電動サーボモータ３１を作動させて上
下のロックアーム３５Ａ，３５Ｂが接続状態となるよう
に操作する必要があり、操作が煩雑となる。また、リン
ク機構が複雑で、機械的に高精度を要求されたり、耐久
性に問題があったりするため、高コストとなる。更に、
部品数が多い上に各部が個別に配置されているため、そ
の配置にスプリング収納用の凹部を掘削するといった特
別な工作を必要としたり、大きな設置スペースを要す
る。
【０００９】そこで本発明は、上記課題を解決し、簡単
な構造で、的確な動作が期待できるペルトン水車のデフ
レクタ開閉装置を提供することを目的とする。
な構造で、的確な動作が期待できるペルトン水車のデフ
レクタ開閉装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、負荷急減時に
ニードル弁から噴出するジェット水流をランナからそら
せて水車回転数の急激な上昇を抑えるようにデフレクタ
を設置したペルトン水車において、制御信号によって作
動する駆動モータ、ギア列、ボールねじ・ナットなどに
より電動サーボモータを構成して、ボールナットとデフ
レクタの間をリンク機構で連結するとともに、駆動モー
タとボールねじの間にパウダークラッチを介在させ、更
にデフレクタ開方向動作で蓄勢し異常時に放勢してデフ
レクタを瞬時動作させるスプリングを電動サーボモータ
に内蔵させたことを特徴とするものであり、デフレクタ
開閉操作が簡易になる。また、コンパクト化とコストの
低減が図れる。
ニードル弁から噴出するジェット水流をランナからそら
せて水車回転数の急激な上昇を抑えるようにデフレクタ
を設置したペルトン水車において、制御信号によって作
動する駆動モータ、ギア列、ボールねじ・ナットなどに
より電動サーボモータを構成して、ボールナットとデフ
レクタの間をリンク機構で連結するとともに、駆動モー
タとボールねじの間にパウダークラッチを介在させ、更
にデフレクタ開方向動作で蓄勢し異常時に放勢してデフ
レクタを瞬時動作させるスプリングを電動サーボモータ
に内蔵させたことを特徴とするものであり、デフレクタ
開閉操作が簡易になる。また、コンパクト化とコストの
低減が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態を示
す。図１には二射形ペルトン水車に適用した場合を示し
ている。
す。図１には二射形ペルトン水車に適用した場合を示し
ている。
【００１２】図中、１はランナ、２はバケット、３はニ
ードル弁、４はデフレクタ、５はこのデフレクタ４と軸
を共通にするアーム、６及び７はロッド、８は軸、９〜
１１はアーム、１２はボールねじ、１３はボールナット
で、前記ボールねじ１２に螺合するとともに、前記アー
ム１１に連結している。１４はギア列、１５はパウダー
クラッチ、１６は駆動モータ、１７は前記ボールナット
１３にデフレクタ４の閉動作のための押圧力を付与する
コイル状のスプリングである。
ードル弁、４はデフレクタ、５はこのデフレクタ４と軸
を共通にするアーム、６及び７はロッド、８は軸、９〜
１１はアーム、１２はボールねじ、１３はボールナット
で、前記ボールねじ１２に螺合するとともに、前記アー
ム１１に連結している。１４はギア列、１５はパウダー
クラッチ、１６は駆動モータ、１７は前記ボールナット
１３にデフレクタ４の閉動作のための押圧力を付与する
コイル状のスプリングである。
【００１３】前記ボールねじ１２、ボールナット１３、
ギア列１４、パウダークラッチ１５、駆動モータ１６な
どにより電動サーボモータを構成し、これに異常時に前
記デフレクタ４を瞬時動作させるためのスプリング１７
を内蔵せている。ギア列１４及びパウダークラッチ１５
は、ボールねじ１２と駆動モータ１６との間に介在させ
ている。駆動モータ１６は、制御部の出力で作動させ
る。
ギア列１４、パウダークラッチ１５、駆動モータ１６な
どにより電動サーボモータを構成し、これに異常時に前
記デフレクタ４を瞬時動作させるためのスプリング１７
を内蔵せている。ギア列１４及びパウダークラッチ１５
は、ボールねじ１２と駆動モータ１６との間に介在させ
ている。駆動モータ１６は、制御部の出力で作動させ
る。
【００１４】前記パウダークラッチ１５は、磁性パウダ
ーを媒体とした摩擦クラッチとも言える電磁クラッチで
あり、図２に示すようにトルク伝達部１５Ａの入力側
（モータ側）に励磁コイル１５Ｂを設けるとともに、入
力側と出力側（減速機側）の動作面の間の空隙部（ギャ
ップ）に磁性を有するパウダー１５Ｃを収容した構造と
なっている。無励磁状態で入力側が回転していれば、パ
ウダー１５Ｃは図２（ａ）のように遠心力により入力側
の動作面に押し付けられており、入力側と出力側の連結
は断たれる。励磁時には、図２（ｂ）のように磁束φに
沿ってパウダー１５Ｃが鎖状に連結し、パウダー１５Ｃ
間の連結力及びパウダー１５Ｃと動作面との摩擦力によ
りトルクの伝達が行われる。
ーを媒体とした摩擦クラッチとも言える電磁クラッチで
あり、図２に示すようにトルク伝達部１５Ａの入力側
（モータ側）に励磁コイル１５Ｂを設けるとともに、入
力側と出力側（減速機側）の動作面の間の空隙部（ギャ
ップ）に磁性を有するパウダー１５Ｃを収容した構造と
なっている。無励磁状態で入力側が回転していれば、パ
ウダー１５Ｃは図２（ａ）のように遠心力により入力側
の動作面に押し付けられており、入力側と出力側の連結
は断たれる。励磁時には、図２（ｂ）のように磁束φに
沿ってパウダー１５Ｃが鎖状に連結し、パウダー１５Ｃ
間の連結力及びパウダー１５Ｃと動作面との摩擦力によ
りトルクの伝達が行われる。
【００１５】次に、動作について述べる。デフレクタ４
の開方向の場合は、ボールナット１３が破線矢印の方向
へ移動するように駆動モータ１６が回転する。これに伴
い各アーム９〜１１が破線矢印方向に回動して、デフレ
クタ４が開方向へ駆動される。同時に、スプリング１７
が圧縮（蓄勢）される。
の開方向の場合は、ボールナット１３が破線矢印の方向
へ移動するように駆動モータ１６が回転する。これに伴
い各アーム９〜１１が破線矢印方向に回動して、デフレ
クタ４が開方向へ駆動される。同時に、スプリング１７
が圧縮（蓄勢）される。
【００１６】閉方向の場合は、２通りの動作となる。一
つは、駆動モータ１６による緩やかな閉動作である。そ
れは、駆動モータ１６が閉方向の回転で作動された場
合、パウダークラッチ１５が連結状態にあって、ボール
ねじ１２が閉方向（実線矢印方向）へ移動し、デフレク
タ４が閉方向へゆっくりした速度で駆動される。
つは、駆動モータ１６による緩やかな閉動作である。そ
れは、駆動モータ１６が閉方向の回転で作動された場
合、パウダークラッチ１５が連結状態にあって、ボール
ねじ１２が閉方向（実線矢印方向）へ移動し、デフレク
タ４が閉方向へゆっくりした速度で駆動される。
【００１７】他の一つは、スプリング１７による瞬時動
作である。それは、負荷が急減した場合にパウダークラ
ッチ１５が無励磁とされ、駆動モータ１６がギア列１４
と切り離されるために、スプリング１７の放勢でボール
ナット１３が実線矢印方向（閉方向）へ急速に移動する
動作に依拠するものである。
作である。それは、負荷が急減した場合にパウダークラ
ッチ１５が無励磁とされ、駆動モータ１６がギア列１４
と切り離されるために、スプリング１７の放勢でボール
ナット１３が実線矢印方向（閉方向）へ急速に移動する
動作に依拠するものである。
【００１８】異常時の瞬時の閉動作後は、ニードル弁３
が徐々に閉じる。この後、水車回転数に応じた制御動作
となり、デフレクタ４の開方向の動作となる。この時、
前述した開方向の場合と同様にスプリング１７の圧縮
（蓄勢）が行われる。
が徐々に閉じる。この後、水車回転数に応じた制御動作
となり、デフレクタ４の開方向の動作となる。この時、
前述した開方向の場合と同様にスプリング１７の圧縮
（蓄勢）が行われる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボールね
じ・ナット、ギア列、駆動モータなどを主体とする電動
サーボモータに、異常時にデフレクタを瞬時動作させる
ためのスプリングを内蔵させるとともに、パウダークラ
ッチを介在させて異常時にスプリングによる瞬時動作に
切り替えるようにしたので、構造が小形で簡単になり、
コストの低減が図れる。また、制御部の指令に従ってデ
フレクタを開閉駆動することが可能となり、ニードル弁
開放状態でのデフレクタ放流やデフレクタの微速開閉に
よる系統への並列動作が可能になる。更に、異常時の閉
方向への瞬時動作が的確となるため、回転数の上昇を抑
制するためのフライホイールが不要となり、安全性の向
上に加えて設備費の低減が可能となる。
じ・ナット、ギア列、駆動モータなどを主体とする電動
サーボモータに、異常時にデフレクタを瞬時動作させる
ためのスプリングを内蔵させるとともに、パウダークラ
ッチを介在させて異常時にスプリングによる瞬時動作に
切り替えるようにしたので、構造が小形で簡単になり、
コストの低減が図れる。また、制御部の指令に従ってデ
フレクタを開閉駆動することが可能となり、ニードル弁
開放状態でのデフレクタ放流やデフレクタの微速開閉に
よる系統への並列動作が可能になる。更に、異常時の閉
方向への瞬時動作が的確となるため、回転数の上昇を抑
制するためのフライホイールが不要となり、安全性の向
上に加えて設備費の低減が可能となる。
【図１】本発明の一実施形態を示す構成説明図。
【図２】一実施形態におけるパウダークラッチの動作原
理を説明する断面図で、（ａ）は解放時、（ｂ）は連結
時。
理を説明する断面図で、（ａ）は解放時、（ｂ）は連結
時。
【図３】従来例の構成説明図。
【図４】従来例の急速閉動作状態の説明図。
【図５】従来例の復帰状態の説明図。
１…ペルトン水車のランナ ２…バケット ３…ニードル弁 ４…デフレクタ ５，９〜１１…アーム ６及び７…ロッド ８…軸 １２…ボールねじ １３…ボールナット １４…ギア列 １５…パウダークラッチ １６…駆動モータ １７…スプリング
Claims (1)
- 【請求項１】 負荷急減時にニードル弁から噴出するジ
ェット水流をランナからそらせて水車回転数の急激な上
昇を抑えるようにデフレクタを設置したペルトン水車に
おいて、制御信号によって作動する駆動モータ、ギア
列、ボールねじ・ナットなどにより電動サーボモータを
構成して、ボールナットとデフレクタの間をリンク機構
で連結するとともに、駆動モータとボールねじの間にパ
ウダークラッチを介在させ、更にデフレクタ開方向動作
で蓄勢し異常時に放勢してデフレクタを瞬時動作させる
スプリングを電動サーボモータに内蔵させたことを特徴
とするペルトン水車のデフレクタ開閉装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020771A JPH09209899A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ペルトン水車のデフレクタ開閉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020771A JPH09209899A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ペルトン水車のデフレクタ開閉装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209899A true JPH09209899A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12036438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8020771A Pending JPH09209899A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ペルトン水車のデフレクタ開閉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209899A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104295435A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-01-21 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法 |
| CN108005844A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 天峨县宏昌农机专业合作社 | 一种用于水轮发电机的水流换向装置 |
| CN113738561A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 福建省力得自动化设备有限公司 | 一种水电站应用的折向器操作机构 |
-
1996
- 1996-02-07 JP JP8020771A patent/JPH09209899A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104295435A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-01-21 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法 |
| CN104295435B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-05-25 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法 |
| CN108005844A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 天峨县宏昌农机专业合作社 | 一种用于水轮发电机的水流换向装置 |
| CN108005844B (zh) * | 2017-11-30 | 2019-05-17 | 天峨县宏昌农机专业合作社 | 一种用于水轮发电机的水流换向装置 |
| CN113738561A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 福建省力得自动化设备有限公司 | 一种水电站应用的折向器操作机构 |
| CN113738561B (zh) * | 2021-09-02 | 2024-05-10 | 福建省力得自动化设备有限公司 | 一种水电站应用的折向器操作机构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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