JPS6032998A - 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】 本発明は可動翼な備えた流体機械のへ角制御装置に関す
るものである。

従来回転翼を備えた流体機械で汎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
１３は回転軸ｌ端に固定されており、回転軸ｌ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には紡錐形の
可動翼本体Ｃが固定され、可動翼本体Ｃ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により枢着されている。翼角制
御装置ａ中にはテンションロツドコの軸方向移動を行う
装置が納めである。テンションロッドλ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ｄのピッチを変えるものである。図は横
型の例であり文型もあり、水車についても同側がある。

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テンションロッドを軸方
向移動可能に備えるがテンションロッドに作用する翼角
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。テンションロッドに
作用する翼角操作力を回転軸にて支持して可動翼を動作
するものは回転軸とテンションロッドとの相互間にこの
作用力が働くことになり、このため回転軸を支持する推
力軸受に、この作用力が追加されるため、より大容量の
推力軸受にせねばならぬという欠点がある。これに対し
て前記静止物体にてテンションロッドに作用する翼角操
作力を支持するものは静止物体上にテンションロッドを
作動する手段を備えるため回転軸を支持する推力軸受に
テンションロッドに加える力の反作用が働かない。

従来の作動手段としては一般に回転軸上に回転軸と同窓
に油圧シリンダを構成して油圧シリンダのピストンとテ
ンションロッドを連結した如き構成がとられている。し
かし、このような油圧式の場合油圧源、テンションロッ
ドの位置制御のための油圧サーボ機構などを備える必要
があり装置は大型複雑化しかつ回転軸を支持する推力軸
受を大容量のものとしなければならなくなるので油圧を
使用しない磯絨式の作動手段を前記静止物体上に備える
ことが望まれる。

また、油圧式の場合回転軸の回転中に常ｌこテンション
ロッドの位置制御を行なう必要があり、翼角を一定に保
つ為に常に動力を必要とする。

本発明は可動翼を備えた流体機械のへ角制御装置におい
てテンションロッドに作用する８角操作力を回転軸外の
静止物体によって支持し、かつ、翼角を変える時のみ操
作動力を必要とするテンションロッドの作動手段を提供
することを目的とする。

本発明は可動翼を備えた流体機械の回転軸中ヲ押通する
テンションロッドを駆動させて翼角制御を行う装置にお
いて、ケーシング上に回転軸と同窓のスリーブ状の駒を
回転可能に配し、該駒外周には電動機の回転子を固定し
回転子と空隙をおいて電動機の固定子を固設し、駒の回
転運動を直線運動に変換する機械的運動変換手段をケー
シング上において構成し、該機械的運動変換手段の軸方
向、ｉ！！！動出力部材とテンションロッドを回転自在
になるように連結したものである。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。第２図
は縦断面図である。図示されない可動翼を備える流体機
械の中空の回転軸／の中心にはテンションロツドコが軸
方向移動自在に挿通している。このテンションロッド２
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
が係合される。テンションロツドコにはキー３を介して
円板形のディスフグが嵌入し、且つテンションロツドコ
に対してディスフグが軸方向にも回転に対しても移動し
ないようにテンションロッドユに固定されている。ディ
スフグの円周上で軸方向の孔に複数の操作棒６が嵌入し
、ナットクを操作棒６にねじ込んでディスフグと操作棒
６が固定されている。操作棒６は回転軸／にキーｇを介
して嵌入し、且つ回転軸ｌにねじ込まれたナツト？によ
り軸方向に締付りられて回転軸ｌに固定されたカップリ
ング／／１こ圧入したブツシュｔＳに滑入している。

カップリングｌ／には原動軸（流体機械がポンプの場合
）もしくは被動軸（流体機械が水車の場合）端の軸継手
／３が嵌め合され両者はカップリングボルトナツト／り
により連結されている。カップリング／ｌにはキーｌ古
を介して滑りリング１６が軸方向移動可能に１代入し、
円筒外周部と端板部に分割して両者を固定したケーシン
グ、２４を上の駒ｌざの回転運動を直件運動に変換する
機械的運動変換手段としての回転軸ｌと同窓のおねじ２
１Ｉａには円筒形の駒ｉｔの内周のめねじ／ｇｔＬがね
じ込まれている。そして駒／ｇは軸受１７を介して滑り
リングｌ乙に対して軸方向移動しないように且つ回転可
能に支持されている。即ち、軸受１７はアンギュラコン
タクト軸受をフェイスツウフェイス合せとし駒／ｇの軸
受ハウスの段／ｇｂとボルト１９により駒／ｇに取り付
けたつば付カラー−／で軸受１７の外輪を押え、内輪側
面で滑りリング／Ａの段／Ａａを挾持している。駒／１
の外周にはモータの回転子コニが固定され、回転子ココ
と空隙をおいてケーシング２ダに固定されて固定子２３
が配されている。

駒／ざにはボルトＳＯによりクランク状のピース２乙の
一端が固定され、該ピース２６の他端はケーシング、２
Ｆの内円筒部にキー２７を介して軸方向移動自在に滑入
している滑りｍｓｇの内円周溝に滑入している。滑り１
３２ｇにはケーシング２ダを軸方向に挿通する指針コタ
が固定され、ケーシング２１Ｉ外においてケーシング、
２１Ｉに固定された翼角検知装置コｊに翼角を伝達する
構造となっている。

固定子コ３の固定子コイルは機外に導かれ端子台３１を
介して制御装置へ配線される。固定子２３、回転子ココ
の対はモータを構成している。

回転軸ｌが回転しているときは回転軸ｌに対して回転に
ついて剛となっているカップリングｌ／、軸継手１３、
滑りリング１６、操作棒ｔ。

ディスク弘、テンションロンドλ等は常に一体的に回転
する。そして、固定子コ３に通電されていないときは駒
ｉｔは回転しないからねじ２１１ａ、Ｉｇａは相対運動
をしないのでテンションロツドコの軸方向位置は変化せ
ず翼角は一定に保たれる。またこの時指針２ヂは不動で
ある。

今、回転子Ｊ、２を回転させる。即ち、固定子ａ３に通
電すると回転子ココ、固定子２３はモータとなり、回転
子、２コはトルクを受け駒／Ｉｔを回転させる。この駒
／１の回転により駒のめねじｉｇａとケーシングのおね
じ、２４（ａは相対回転し、駒／ざは軸方向に移動する
ので軸受／りを介して滑りリング１６を軸方向に附勢し
、１’ｌＪリリング／６はカップリングｌｌ上で滑り、
操作棒６を移動させ、ディスク９で連結しているテンシ
ョンロツドコを軸方向に移動させ翼角を変える。そして
ピース２乙は駒／ｇと共に回転しながら軸方向に移動す
るから滑り項２ｇは軸方向に移動し、指針コ９は翼角検
知装置ユ！にテンションロツドコの位置を伝え、これは
又翼角の現在状態を示し必要あればフィードバック回路
にこの信号を投入する。この際回転子ａ２は軸方向に移
動するが軸方向移動は速度がおそく誘導して発生する電
力により軸方向移動は邪げられない。

以上と逆方向に回転子ニーを回転させると、駒／１も前
記と逆方向に回り、ケーシングのおねじ、２＋ａと駒の
めねじｉｇａにより駒１ｇは軸方向に移動し、軸受／７
を介して滑りリング／６をカップリングｌｌ上で滑らせ
て移動させ、滑りリング／Ａと共に像作棒６、ディスク
弘、テンションロツドコは移動して翼角は前記と逆方向
に移動する。

ケーシングのおねじ２１１ａと駒のめねじＩｇａ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／１及
び駒ｌざが担持している物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。

このような装置に用いられる回転子、２．２、固定子２
３からなるモータは例えばステップモータ、低周波多極
モータ等に構成するのが適当であり、パルスモータに構
成し数値制御をす、？−１，ば好適である。

本発明では駒の回転を回転軸を中心とする駒のめねじと
ケーシング上のおねじ部材を係合して機械的に直線運動
に変換しているので、翼が受ける流体力によりテンショ
ンロンドが軸力ヲ受けてもねじの摩擦に依り駒は回転し
ない。つまり翼角制御動作時以外は翼角を一定に保つ為
に動力を必要としない。

このことを実際の運転状態では羽根ピッチ苓一定で運転
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、この効果は非常に大きい。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。ケーシング上に翼角制
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
作のためテンションロッドに加える力は作用しないので
該推力軸受は小形化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可動翼を備えた流体機緘の翼角制御を説明する
ための縦断面図、第２図は本発明の実施例の縦断面図で
ある。 ／・・回転軸　コ・・テンションロッド　３・・キー　
ダ・・ディスク　ｔ・・操作棒　り・・ナツト　ｇ・・
キー　タ・・ナツト　／１・・カップリング　１２・・
ブツシュ　１３・會軸継手　／４’・伊カツプリングボ
ルトナッ］・／ｊ−−−キー　／Ａ−−渭りリング　ｌ
Ａａ、／ｇｂ・・段　１ｇ−−駒　ｌり、２０−・ボル
トコト・つば付カラー　、２ｊ・・回転子　２Ｊ・・固
定子　２り・・ケーシング　：ｌＳ・・翼角検知装置　
２６・・ピース　２７・・キー２ｇ・・滑り環　ユ９・
・指針　３１・・端子台　ａ・・翼角制御装置　ｂ・・
吸込ケーシング　Ｃ・・可動具本体　ｄ・・羽根　ｅ・
°軸ｆ・・アーム　ｇ−φピン　ｈ・・リンク　１・・
ピン　ｊ・・クロスへラド。 特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　新　井　−部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　中空の回転軸と該回転軸中を貫通したテンションロ
   ヅドを有する可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置に
   おいて、ケーシング上で回転軸の周囲に回転可能に設け
   た駒と駒外周に固定した電＊ｔｆＡの回転子と、該回転
   子と、該回転子と空隙をおいて固設した電動気の固定子
   と、前記駒の回転運動をケーシング上において軸方向運
   動に変換する出力側がテンションロンドに回転自在に対
   して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。 ユ　機械的運動変換手段が駒内に切られた回転軸と同心
   のめねじと、該めねじと係合するねじを有するケーシン
   グと、駒を軸承し回転軸に固定された部材に回転軸の軸
   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。