(57)【要約】【課題】ランナベーン操作装置の構造を工夫し、ランナボス内のスペースを有効に利用することにより、駆動装置の回転軸を分断することなく倍力機構を設置できるランナベーン操作装置を提供する。【解決手段】可動翼水力機械の回転軸２内に設けられ、駆動装置により軸方向に往復動駆動接続され操作ロッド１と、所定角度分回転するランナブレード４とを備える。操作ロッド１の往復動をランナブレード４の回転動に変換する操作機構は、リンク機構とレバー機構とからなる機械的な倍力装置により構成し、これをランナボス３内に設置する。【選択図】  図１
2004308589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動翼水力機械の回転軸内に設けられ、駆動装置により軸方向に往復動駆動される操作ロッドと、回転動するランナブレードに連結され、前記操作ロッドの往復動を該ランナブレードの回転動に変換する操作機構とを備え、該操作機構は、リンク機構とレバー機構とからなる機械的な倍力装置であり、この倍力装置をランナボス内に設置したことを特徴とする可動翼水力機械のランナベーン操作装置。
【請求項２】
可動翼水力機械の回転軸内に設けられ、駆動装置により軸方向に往復動駆動される操作ロッドと、この操作ロッドの往復動を回転動に変換する操作機構が収納されたランナボスと、前記操作機構により所定角度分回転するランナブレードとを備え、このランナブレードはランナ保持軸と一体化されるとともに、一端に溝を形成したフォークレバーと前記ランナ保持軸とが一体化され、前記溝に遊嵌したスライダブロックが回動自在に倍力レバーの一端に設けられたスライダブロックピンに遊嵌し、前記倍力レバーの他端は回動自在に設けたリンクピンに遊嵌し、このリンクピンと前記スライダブロックピンとの間に前記倍力レバーの支点となるレバーピンが設けられ、前記スライダブロックピンと前記レバーピンとの距離が、前記リンクピンと前記レバーピンとの距離より短く、前記操作ロッドの下降および上昇移動に連動するリンクによって、前記レバーピンを支点とし前記リンクピンを介して前記倍力レバーが回動し、前記スライダブロックが前記フォークレバーを回動することにより、前記操作機構が機械的な倍力装置として構成されていることを特徴とする可動翼水力機械のランナベーン操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動翼を有する水力発電機用水車や、ポンプ等の水力機械におけるランナベーン操作装置に係わり、特に小さな力で大きな操作力が得られる可動翼水力機械のランナベーン操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可動翼を有する水力発電機用水車やポンプ等の水力機械においては、負荷の変化に対応して回転中にランナベーン（可動翼）の角度を変化させる必要があるため、ランナボス内にリンク機構を組み込み、このリンク機構を、操作ロッドを介してサーボモータ等の駆動装置に接続している。そしてこの駆動装置の往復動が、ランナベーンリンク機構によりランナベーンの回転動に変換され、ランナベーンの角度が変化するようになっている。
【０００３】
ところがこの種のランナベーン操作装置においては、サーボモータ等の駆動装置が操作ロッドに直結しているため、流水からの水圧力によって受けるランナベーンの水力アンバランストルクや摩擦トルク等の荷重が、リンク機構を介して直接駆動装置に伝達されることになる。したがって、この力に打ち勝ってランナベーンを操作するためには、必然的に駆動装置の容量を大きくせざるを得ない。
【０００４】
そこで容量が小さくて済むようにするため、例えば特許文献１に示されるように、駆動装置とランナベーンリンク機構との間に、駆動装置からの操作力を増幅する機械的な倍力機構を設置する方式が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３３２４０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１に記載の方式では、サーボモータの操作ロッド，回転軸を分断して倍力機構を設置した後、再度回転軸を結合する構造のため、組立に困難さをともなう可能性がある。また、この倍力機構は回転軸の一部をなしており、その重さで回転アンバランスに起因する遠心力による応力が大きくなる可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、前記したような課題を解決するもので、ランナベーン操作装置の構造を工夫し、ランナボス内のスペースを有効に利用することにより、駆動装置の回転軸を分断することなく倍力機構を設置できる、ランナベーン操作装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
可動翼水力機械の回転軸内に設けられ、駆動装置により軸方向に往復動駆動される操作ロッドと、所定角度分回転するランナブレードとを備え、この操作ロッドの往復動を前記ランナブレードの回転動に変換する操作機構は、リンク機構とレバー機構とからなる機械的な倍力装置であり、これをランナボス内に設置する。
【０００９】
また、好ましくは、回転軸内に設けられ、駆動装置により軸方向に往復動駆動される操作ロッドと、この操作ロッドの往復動を回転動に変換する操作機構が収納されたランナボスと、前記操作機構により所定角度分回転するランナブレードとを備え、このランナブレードはランナ保持軸と一体化されるとともに、一端に溝を形成したフォークレバーと前記ランナ保持軸とが一体化され、前記溝に遊嵌したスライダブロックが回動自在に、倍力レバーの一端に設けられたスライダブロックピンに遊嵌し、前記倍力レバーの他端は回動自在に設けたリンクピンに遊嵌し、このリンクピンと前記スライダブロックピンとの間に前記倍力レバーの支点となるレバーピンが設けられる。
【００１０】
前記スライダブロックピンと前記レバーピンとの距離を、前記リンクピンと前記レバーピンとの距離より短く設定しておく。したがって前記操作ロッドの下降および上昇移動に連動するリンクによって、前記レバーピンを支点とし前記リンクピンを介して前記倍力レバーが回動し、前記スライダブロックが前記フォークレバーを回動することになり、前記操作機構が機械的な倍力装置として構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図６にランナ弁操作装置の全体図を示す。５０はサーボモータである。サーボモータの操作軸は操作ロッド１の上端に連結される。操作ロッド１は回転軸２内を軸方向に往復動できるように設置されている。５３は発電機ロータで回転軸５２と一体に回転する。操作ロッド１の下端には往復動をランナブレード４の回転動に変換する操作機構が結合されている。操作機構はランナボス３内に配置されている。以下、図１〜図５により操作機構の詳細を説明する。
【００１２】
図１は本発明のランナベーン操作装置の断面側面図である。
【００１３】
倍力機構のない従来のランナベーン操作装置では、リンク機構の組合せにより構成されていたが、本発明ではリンク機構とレバー機構とを巧みに組合せた倍力機構を、ランナボス内に設置したものである。また、ランナボスの下部は流水の流動抵抗の関係から、あまり短くすることはできないため、若干の空きスペースがあるが、本発明では、そのスペースを有効に利用した。以下その詳細を述べる。
【００１４】
１は操作ロッドで、回転軸２に対して隙間を介し、ランナボス３に圧入している２個の軸受１８に軸方向往復動自在に支承され、回転軸２はランナボス３にボルト１６で、ランナベーンの発生する回転トルクを伝達するピン１５とともに結合されている。
【００１５】
操作ロッド１の下端は、ボス９に接合されたクロスヘッド７が押さえ板１０を介してボルト１１で固定され、クロスヘッド７の一端にはボルト１４でガイドピン１３が、他端にはボルト１７でリンクボス８ａが、それぞれ固定されている。リンクボス８ａにはリンクピン８ｃが設けられてリンク８の下部が、またその上部はリンクピン８ｄが、それぞれ支承されている。１２はランナボス３に設けたガイド板で、ガイドピン１３が上下方向に滑動できるよう設置されている。このガイドピン１３は図２で後述するように、ガイド板１２の溝に遊嵌しており、操作ロッド１の回転方向を規制する役目を果たしている。
【００１６】
４はブレード保持軸４ａを一体化したランナブレードで、軸受１７，軸受１９により支承され、ブレード保持軸４ａに嵌着されたフォークレバー４ｂを介して回転するようになっている。フォークレバー４ｂは、スライダブロックピン５ａに遊嵌したスライダブロック５ｂによって所定角度分回転する。５は倍力レバーで、ランナボス３に固定したレバーピン６に遊嵌している。
【００１７】
動作の概要を述べると、図の状態では中立位置である。図示しないサーボモータによって操作ロッド１が下降すると、下端のボルト１７，ボルト１１，ガイドピン１３は、それぞれ１７ａ，１１ａ，１３ａの位置となる。
【００１８】
操作ロッド１が上昇すると、それぞれリンク８は８ｂ、ボス９は９ｂ、ガイドピン１３は１３ｂの位置に移動する。
【００１９】
この下降，上昇によってランナブレード４が所定角度分回転するが、この動きについては図３，図４，図５で後述する。
【００２０】
図２は本発明のランナベーン操作装置の断面平面図である。
【００２１】
ランナボス３に固定したレバーピン６に遊嵌している倍力レバー５は、図では２組示しているが、本願では７２度ピッチで５組設けている。また、ブレード保持軸４ａも、同様に５組設けている。これを３組乃至８組等、ランナボス３内のスペース，操作容量によって任意の組数に設定してよい。
【００２２】
クロスヘッド７に固定されたガイドピン１３は、ランナボス３に固定されたガイド板１２の溝に遊嵌しており、操作ロッド１の回転方向を規制する役目を果たしている。すなわち操作ロッド１の軸方向には、ガイドピン１３は滑動できるが、溝により回転方向には動かないようにしたものである。
【００２３】
図３，図４，図５は本発明のランナベーン操作装置のレバー，リンク機構の動作を示す説明図である。
【００２４】
図３は図１の断面図で示した実線位置のときで、ランナブレード４は中立位置にある。Ｌ１１はブレード保持軸４ａとクロスヘッド７との距離であり、操作ロッド１の下降，上昇により変化する。Ｌ２はブレード保持軸４ａとレバーピン６との距離で、一定である。Ｌ３はリンクピン８ｄとリンクピン８ｃとの距離で、これも一定である。
【００２５】
ブレード保持軸４ａに嵌着されたフォークレバー４ｂには溝５ｃが設けられ、スライダブロック５ｂが遊嵌している。本例の倍力レバー５は、レバーピン６とスライダブロックピン５ａとの距離Ａを、リンクピン８ｄとレバーピン６との距離Ｂの半分としている。このため、Ａの回転操作力はＢの２倍の回転操作力に倍力される。したがってＡとＢの比率を任意に設定することにより、任意の倍力が得られることとなる。
【００２６】
また、フォークレバー４ｂにスライダブロック５ｂが遊嵌している距離ｃとレバーピン６とスライダーブロックピン５ａとの距離Ａの比率を任意に設定することにより、更に大きな操作力を得ることができる。
【００２７】
図４は操作ロッド１の下降による動きであり、ブレード保持軸４ａとクロスヘッド７との距離はＬ１２に広がる。このため倍力レバー５はレバーピン６を支点として半時計方向に回転し、溝５ｃに遊嵌しているスライダブロック５ｂが溝５ｃを滑動してフォークレバー４ｂが時計方向に回転する。したがって図１で示したランナブレード４は回転し、全開位置となる。
【００２８】
図５は操作ロッド１の上昇による動きであり、ブレード保持軸４ａとクロスヘッド７との距離はＬ１３に狭まる。このため倍力レバー５は時計方向に回転し、フォークレバー４ｂが反時計方向に回転する。したがって図１で示したランナブレード４は回転し、全閉位置となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ランナボス内のスペースにリンク機構とレバー機構とで構成した倍力装置を設置したため、駆動装置の回転軸を分断することなく、組立性のよいランナベーン操作装置を構成できる利点がある。
【００３０】
倍力機構のない一般的なリンク機構の場合でも、ランナボスの下部は流水の流動抵抗の関係から、あまり短くすることはできないため、若干の空きスペースがあるが、本発明では、そのスペースを有効に利用したため、このスペースとほぼ同等で倍力装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のランナベーン操作装置の断面側面図。
【図２】本発明のランナベーン操作装置の断面平面図。
【図３】ランナベーン操作装置のレバー，リンク機構の動作を示す中立位置の説明図。
【図４】ランナベーン操作装置のレバー，リンク機構の動作を示す全開位置の説明図。
【図５】ランナベーン操作装置のレバー，リンク機構の動作を示す全閉位置の説明図。
【図６】ランナベーン操作装置の全体図。
【符号の説明】
１…操作ロッド、３…ランナボス、４…ランナブレード、４ａ…ブレード保持軸、４ｂ…フォークレバー、５…倍力レバー、５ｂ…スライダブロック、５０…サーボモータ。
【図１】
2004308589.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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