JPS6338558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置に関するものである。

従来回転翼を備えた流体機械で翼を可動として
翼のピツ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１端に固定されており、
回転軸１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１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１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１中を挿通するテンシヨンロツド２に
固定したクロスヘツドｊにピンｉにより枢着され
ている。翼角制御装置ａ中にはテンシヨンロツド
２の軸方向移動を行う装置が納めてある。テンシ
ヨンロツド２が軸方向に動くとクロスヘツド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のピツチを変えるものである。図は横型の例
であり立型もあり、水車についても同例がある。

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ヨ
ンロツドを軸方向移動可能に備えるがテンシヨン
ロツドに作用する翼角操作力を該回転軸によつて
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。テンシヨンロツドに作用する翼角
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ヨンロツ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ヨ
ンロツ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ヨンロツ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ヨ
ンロツ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
軸と同芯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ヨンロツ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、テンシヨンロツ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
使用しない機械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にテン
シヨンロツ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。

油圧力を用いないで回転軸と同心の電動機を用
いるものとしては特開昭54―30517号公報に示さ
れる発明がある。然し乍ら、この従来例ではテン
シヨンロツドを駆動するための上記電動機と回転
軸を駆動する電動機の二つの電動機の相対回転速
度を制御しなければならないという複雑な制御を
要し、翼角を一定に保つ場合も、テンシヨンロツ
ド駆動用の電動機を回転しておかなければならな
いという不経済さがあり、又、固定翼の流体機械
を後に可動翼に変更するのが不可能とみてよい位
困難である。

本発明は可動翼を備えた流体機械の翼角制御装
置においてテンシヨンロツドに作用する翼角操作
力を回転軸外の静止物体によつて支持し、かつ、
翼角を変える時のみ操作動力を必要とするテンシ
ヨンロツドの作動手段を提供することを目的とす
る。

本発明は中空の回転軸と該回転軸中を貫通した
テンシヨンロツ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、静止したケーシング
上で回転軸の周囲に回転可能に設けた駒と、駒外
周に固定した電動機の回転子と、該回転子と空隙
をおいて固設した電動機の固定子と、前記駒を軸
承するとともに、前記テンシヨンロツドに連結さ
れ、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を有し、前記駒
と前記静止したケーシングを回転軸と同心のねじ
対偶により結合したことを特徴とする可動翼を備
えた流体機械の翼角制御装置である。

以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
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１の中心には
テンシヨンロツド２が軸方向移動自在に挿通して
いる。このテンシヨンロツド２には図示されない
が可動翼に連結された直後の操作部材が係合され
る。テンシヨンロツド２にはキー３を介して円板
形のデイスク４が嵌入し、且つテンシヨンロツド
２に対してデイスク４が軸方向にも回転に対して
も移動しないようにテンシヨンロツド２に固定さ
れている。デイスク４の円周上で軸方向の孔に複
数の操作棒６の一端が嵌入し、ナツト７を操作棒
６にねじ込んでデイスク４と操作棒６が固定され
ている。操作棒６は回転軸１にキー８を介して嵌
入し、且つ回転軸１にねじ込まれたナツト９によ
り軸方向に締付けられて回転軸１に固定されたカ
ツプリング１１に圧入したブツシユ１２に回転軸
１の軸方向と同方向に移動自在に滑入している。

カツプリング１１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１３が嵌め合され両者はカツプリ
ングボルトナツト１４により連結されている。

カツプリング１１にはキー１５を介して滑りリ
ング１６が回転軸１の軸方向移動可能に嵌入し、
円筒外周部２４Ｂと端板部２４Ａに分割して両者
を固定したケーシング２４の端板部２４Ａのボス
２４ｂ上の回転軸１と同芯のおねじ２４ａには円
筒形の駒１８の内周のめねじ１８ａがねじ込まれ
ている。そして駒１８は軸受１７を介して滑りリ
ング１６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
ギユラコンタクト軸受をフエイスツウフエイス合
せとし駒１８の軸受ハウスの段１８ｂとボルト１
９により駒１８に取り付けたつば付カラー２１で
軸受１７の外輪を押え、内輪側面で滑りリング１
６の段１６ａを挾持している。

以上の駒１８の回転運動を直線運動に変換する
機械的運動変換手段の出力側部材の滑りリング１
６とテンシヨンロツド２は連結されている。即
ち、滑りリング１６には操作棒６の他端がねじ込
み固定されている。

駒１８の外周にはモータの回転子２２が固定さ
れ、回転子２２と空隙をおいてケーシング２４に
固定されて固定子２３が配されている。

駒１８にはボルト２０によりクランク状のピー
ス２６の一端が固定され、該ピース２６の他端は
ケーシング２４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環２８の内円周
溝に滑入している。滑り環２８にはケーシング２
４を軸方向に挿通する指針２９が固定され、ケー
シング２４外においてケーシング２４に固定され
た翼角検知装置２５に翼角を伝達する構造となつ
ている。

固定子２３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２
３、回転子２２の対はモータを構成している。

回転軸１が回転しているときは回転軸１に対し
て回転について剛となつているカツプリング１
１、軸継手１３、滑りリング１６、操作棒６、デ
イスク４、テンシヨンロツド２等は常に一体的に
回転する。そして、固定子２３に通電されていな
いときは駒１８は回転しないからねじ２４ａ，１
８ａは相対的運動をしないのでテンシヨンロツド
２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２９は不動である。

今、回転子２２を回転させる。即ち、固定子２
３に通電すると回転子２２、固定子２３はモータ
となり、回転子２２はトルクを受け駒１８を回転
させる。この駒１８の回転により駒のめねじ１８
ａとケーシングのおねじ２４ａは相対回転し、駒
１８は軸方向に移動するので軸受１７を介して滑
りリング１６を軸方向に附勢し、滑りリング１６
はカツプリング１１上で滑り、操作棒６を移動さ
せ、デイスク４で連結しているテンシヨンロツド
２を軸方向に移動させ翼角を変える。そしてピー
ス２６は駒１８と共に回転しながら軸方向に移動
するから滑り環２８は軸方向に移動し、指針２９
は翼角検知装置２５にテンシヨンロツド２の位置
を伝え、これは又翼角の現在状態を示し必要あれ
ばフイードバツク回路にこの信号を投入する。こ
の際回転子２２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２２を回転させると、駒
１８も前記と逆方向に回り、ケーシングのおねじ
２４ａと駒のめねじ１８ａにより駒１８は軸方向
に移動し、軸受１７を介して滑りリング１６をカ
ツプリング１１上で滑らせて移動させ、滑りリン
グ１６と共に操作棒６、デイスク４、テンシヨン
ロツド２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２４ａと駒のめねじ１８ａ
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１８及び駒１８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２２、固定
子２３からなるモータは例えばステツプモータ、
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れば好適であ
る。

本発明は中空の回転軸と該回転軸中を貫通した
テンシヨンロツ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、静止したケーシング
上で回転軸の周囲に回転可能に設けた駒と、駒外
周に固定した電動機の回転子と、該回転子と空隙
をおいて固設した電動機の固定子と、前記駒を軸
承するとともに、前記テンシヨンロツドに連結さ
れ、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を有し、前記駒
と前記静止したケーシングを回転軸と同心のねじ
対偶により結合したことを特徴とする可動翼を備
えた流体機械の翼角制御装置としているので、翼
が受ける流体力によりテンシヨンロツドが軸力を
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
力を必要としないようにすることができる。

このことを実際の運転状態では羽根ピツチを一
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、回転軸の回転速度の影響を受けないで回転子
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
でき制御が簡単である。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ヨンロツ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。テンシヨ
ンロツド駆動用の電動機の回転子のトルクは回転
軸に加わらず回転軸に影響を与えない。回転子の
回転運動を直線運動に変換する機械的運動変換手
段の回転軸と同心のねじ対偶をケーシングと駒間
に設けて回転軸から分離してあるため、テンシヨ
ンロツドを駆動する翼角制御装置部分を回転軸の
途中に設けることができ、既設の固定翼を備えた
流体機械を可動翼を備えた流体機械に改造ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は可動翼を備えた流体機械の翼角制御を
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。 １…回転軸、２…テンシヨンロツド、３…キ
ー、４…デイスク、６…操作棒、７…ナツト、８
…キー、９…ナツト、１１…カツプリング、１２
…ブツシユ、１３…軸継手、１４…カツプリング
ボルトナツト、１５…キー、１６…滑りリング、
１６ａ，１８ｂ…段、１８…駒、１８ａ…めね
じ、１９，２０…ボルト、２１…つば付カラー、
２２…回転子、２３…固定子、２４…ケーシン
グ、２４Ａ…端板部、２４Ｂ…円筒外周部、２４
ａ…おねじ、２４ｂ…ボス、２５…翼角検知装
置、２６…ピース、２７…キー、２８…滑り環、
２９…指針、３１…端子台、ａ…翼角制御装置、
ｂ…吸込ケーシング、ｃ…可動翼本体、ｄ…羽
根、ｅ…軸、ｆ…アーム、ｇ…ピン、ｈ…リン
グ、ｉ…ピン、ｊ…クロスヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空の回転軸と該回転軸中を貫通したテンシ
   ヨンロツ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、静止したケーシング上で回
   転軸の周囲に回転可能に設けた駒と、駒外周に固
   定した電動機の回転子と、該回転子と空隙をおい
   て固設した電動機の固定子と、前記駒を軸承する
   とともに、前記テンシヨンロツドに連結され、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を有し、前記駒と前記
   静止したケーシングを回転軸と同心のねじ対偶に
   より結合したことを特徴とする可動翼を備えた流
   体機械の翼角制御装置。 ２ ねじ対偶が駒内に切られためねじと、該めね
   じと係合するケーシングに切られたおねじとから
   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。