JPS621103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ペルトン水車における鉄管の抜水
方法およびその装置に関するものであつて、水圧
鉄管からの抜水が、振動、騒音が少なく、短時間
に行なえるようにしたものである。

水力発電等に用いられるペルトン水車は、定期
的な点検整備等の折に、水圧鉄管中から抜水を行
なう必要がある。ペルトン水車は高落差（高水
圧）において使用するため、抜水用の弁は一般に
構造が強固であり、振動、騒音の発生がないこ
と、またキヤビテーシヨンによる浸食の影響を受
けにくい材質を選定することが望まれる。

従来においては、抜水専用の弁を水圧鉄管に接
続していたが、この弁は前述のように構造を強固
にしなければならないので非常に高価なものとな
る上に、やはり振動や騒音の発生があり、また高
圧排水により排水箇所が浸食される欠点があつ
た。この浸食は、コンクリートの部分では穴があ
いてしまうようなこともあつた。

この発明はこのような欠点を除去して、振動や
騒音を極力小さくした上に、短時間で水圧鉄管の
抜水を行なうようにした方法と装置を提供するも
のである。

次にこの発明の方法と装置を説明するが、ま
ず、装置の一実施例から説明する。

図において１はケーシングであり、徐々に細径
となる欠円状のものである。このケーシング１
は、外周部にバケツト２を有するランナ３の外周
を囲むように配設されており、ケーシング１の内
側に設けられた複数個のノズル４からバケツト２
に向けて水を噴射するようになつている。そして
ケーシング１には、図示しない水圧鉄管から圧力
水が導びかれるようになつている。

ノズル４の先端中央部にはニードル５が進退自
在に設けられており、ノズル４の開口面積を変え
て、バケツト２に向けて噴射する水量を変えるよ
うになつている。ニードル５はロツド６の先端に
一体に取り付けられており、ロツド６の基端は、
ニードル５の進退機構となるサーボモータ７の内
部に位置するピストン８に取り付けられている。
このピストン８はニードル５がノズル４を塞ぐ方
向に付勢するスプリング９と、管路１０によつて
室１１内に加えられる油圧とによつて進退するよ
うになつている。

サーボモータ７には先端にスラストベアリング
１２を取り付けたねじ棒１３が螺合しており、こ
のねじ棒１３の基端はサーボモータ７の外部に露
出し、ハンドル１４が取り付けられている。ハン
ドル１４をねじ棒１３が進む方向に回転させる
と、スラストベアリング１２がピストン８に近接
し、やがてピストン８に当接してその後はピスト
ン８を押すようになつている。これによりニード
ル５は、閉鎖状態にロツクされることになる。図
示する４個のノズル４は、そのうちの１個のみに
ついてサーボモータ７、ニードル５の駆動機構の
説明をするが、これはどのノズル４についても同
様の構造になつている。

ノズル４の前部には、このノズル４とバケツト
２の間を遮断するようにデフレクタ１５が設けら
れている。このデフレクタ１５は、軸１６を中心
にして回動するもので、レバー１７とロツド１８
によつて連結されており、すべてのデフレクタ１
５が同時に回動するようになつている。このデフ
レクタ１５は調速機により制御され、水車の負荷
急減等の場合にノズル４からの噴射水を折り曲
げ、一方ではこのデフレクタ１５の動きに連動さ
せてニードル５が進行して、速度上昇を規定値内
におさめるようになつている。さらにデフレクタ
１５は、図示しない急停止弁により制御され、配
圧弁から油圧を供給することにより、常時閉側に
ロツクしている。

すなわち、レバー１７の一部にはリンク１９の
一端が結合しており、このリンク１９の他端は追
尾カム２０の一端に結合している。追尾カム２０
の他端は、ニードル５と一体のロツド６に取り付
けられたリターン軸２１の先端に軸２２で枢着さ
れており、ピン２２を中心にして回動するように
なつている。追尾カム２０のカム面は曲面になつ
ており、ここに配圧弁２３のプランジヤ２４先端
のローラ２５が接している。この機構により、正
常の運転時においてデフレクタ１５とニードル５
との位置関係が関連することになる。

配圧弁２３は、ニードル５が開閉動作をする時
サーボモータ７の駆動圧油を給排するもので、ニ
ードル５の開時には給油、閉時は排油に切換える
ものである。この配圧弁２３は前述のデフレクタ
１５の動きに関連して作動するものであつて、３
つの接続口２６，２７，２８、が設けられてお
り、接続口２６には絞り２９を介して排油用の管
路３０が接続されており、接続口２７には絞り３
１を介して給油用の管路３２が接続されている。
絞り３１はニードル５の開速度設定用であり、絞
り２９は閉速度設定用である。なお、管路３２に
は、その途中にストツプ弁３３が接続されてい
る。

接続口２８には、管路３４を介して三方切換弁
３５の１つの接続口が接続されている。この三方
切換弁３５は、サーボモータ７と接続する管路１
０に、配圧弁２３と接続する管路３４を連通させ
るか、またはニードル５の手動操作時の給油用に
他の接続口に接続された管路３６を連通させるか
のいずれかに切り換えるものである。配圧弁２３
は、内部にフローテイングバルブ３７が設けられ
ており、前述したプランジヤ２４と連動して、管
路３４の圧油の給排を制御するようになつてい
る。

以上のように構成されたこの装置は、次のよう
に使用され、この発明の方法を実現することにな
る。

まず、図示しない調速装置によりレバー１７が
全閉位置に操作されると共に、それに連動してニ
ードル５がノズル４を全閉してランナ３を停止さ
せる。

この状態において鉄管の抜水を行なう場合に、
まずストツプ弁３３を全閉とし、配圧弁２３への
管路３２を閉路にして、配圧弁２３が誤動作によ
つて作動しないようにする。続いてハンドル１４
をねじ棒１３が進む方向に回動させ、スラストベ
アリング１２をピストン８に押し当てるように
し、これを更に進行させてニードル５をノズル４
の全閉状態にロツクする。

ここで、サーボモータ７のリターン軸２１と追
尾カム２０とを接続するピン２２を抜き取り、こ
れらの連結を解除する。これは手動操作により、
ニードル５が全閉およびデフレクタ１５が全閉の
状態から、ニードル５のみを開き、ノズル４の水
口部より水圧鉄管の抜水を行なうとき、ニードル
５の動作がリターン軸２１および追尾カム２０を
伝わり、リンク１９および配圧弁２３に作用する
ことによる不具合を防止するためのものである。

次に三方切換弁３５を切り換え、ニードル５を
抜水のための開放操作するために給油用の管路３
６とサーボモータ７の開側給油用の管路１０とを
連通させる。これにより、ニードル５を操作する
ピストン８に、ニードル５の開駆動力を得る油圧
が印加される。次にニードル５を全閉状態に維持
していたハンドル１４をニードル５の開側に回転
させ、これによりニードル５を徐々に開き、ノズ
ル４より水圧鉄管（図示せず）内の水を噴射させ
て抜水する。この噴射水は、全閉状態のデフレク
タ１５で折り曲げられ、ランナ３のバケツト２に
当ることはない。

ハンドル１４に取り付けられたねじ棒１３の先
端は油圧によるスラスト荷重を受け、またピスト
ン８に圧接することになるが、先端にはスラスト
ベアリング１２が取り付けられているので、ハン
ドル１４を回転させてもピストン８との間でかじ
りや、そのかじりによる操作油への金属粉の混入
等の不具合は生じない。また、ニードル５の位
置、すなわちノズル４の開度は、ハンドル１４の
回転操作で任意に選定可能であり、この開度調整
により、所望の抜水時間を得ることができること
になる。

ニードル５の閉操作において、開度微調整時の
閉操作はハンドル１４の回転によつて行なう。ま
た長いストロークおよび全閉操作は三方切換弁３
５を切換えて、管路１０を管路３４に連通させ、
サーボモータ７の開側圧油を配圧弁２３を介して
排出することによつて行なうことになる。このと
きニードル５の閉操作力は、スプリング９によつ
て得られる。

このとき配圧弁２３は、フローテイングバルブ
３７の位置が管路３４と排油用の管路３０とを連
通させる状態にあつて、サーボモータ７の開側圧
油は絞り２９を通つて排出されることになるた
め、ニードル５の閉動作は、あらかじめ設定され
た閉鎖速度に制限されることになる。

以上説明した実施例は、４個のノズル４のすべ
てが同じ機構であり、４個のノズルを全く同様に
同様に操作して４個のノズルから同時に水を噴射
させることにより水圧鉄管から抜水するものとし
て述べたが、これは４個のうちの任意の数のノズ
ル４のみがこのように作動するとしてもよいもの
である。

この発明は以上説明したような方法と装置であ
るから、従来用いられていた高価な抜水専用の弁
を必要とせず、構造簡単、安価な装置とすること
ができる。またノズル４は一般に上記専用弁より
口径が大きいので単位時間内の流出量が多く、し
たがつて短時間の抜水ができる。また抜水が、本
来ランナ３のバケツト２に圧力水を噴射する機能
を有し、このため強固に製作されたノズル４を用
いてケーシング１の内部で行なうので、振動や騒
音がきわめて少なくなる特長もある。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明に基づくペルトン水車における鉄
管の抜水装置の一実施例の系統図である。 １……ケーシング、２……バケツト、３……ラ
ンナ、４……ノズル、５……ニードル、７……サ
ーボモータ、８……ピストン、１３……ねじ棒、
１４……ハンドル、１５……デフレクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ニードルを動作してノズルを閉鎖すると共に
   デフレクタをノズルの前部に位置させてランナを
   停止させた状態において、まずニードルを手動に
   よつてノズルの閉塞状態にロツクし、しかる後に
   前記デフレクタとニードルとの連動を解いて該デ
   フレクタの開放作動を防止し、その後に前記ニー
   ドルのロツクを解いて該ニードルを油圧によつて
   徐々に後退させることによりノズルを開口し、該
   ノズルから水を噴射させることにより水圧鉄管内
   の抜水を行なうことを特徴とするペルトン水車に
   おける鉄管の抜水方法。 ２ 外周にバケツトを有するランナと、該ランナ
   に向けたノズル内に該ノズルの開口および遮断を
   行なえるように進退自在に設けたニードルと、該
   ニードルを進行および退出するサーボモータと、
   前記ニードルを手動により閉鎖状態にロツクする
   機構と、前記ランナ外周のバケツトとノズルとの
   間にあつてこれらの間を遮断または開放するデフ
   レクタと、該デフレクタとニードルとを連動させ
   る機構と、該デフレクタとニードルとの連動を手
   動により解除する機構と、前記サーボモータに圧
   油を供給して前記ニードルを退出する機構とを具
   備することを特徴とするペルトン水車における鉄
   管の抜水装置。