JP2000297735A - Stain vane for hydraulic machine - Google Patents
Stain vane for hydraulic machineInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水力機械におけるステーベーン入口部での入
口角度と流入角度とのずれにより生じる衝突損失を低減
すること。
【解決手段】 ガイドベーンとスパイラルケーシングと
の間に設けられたステーリングのステーベーンにおい
て、ステーベーンの両端部における上記ステーリングと
の接合端部近傍の入口角度を、中間部の入口角度より小
さくしたことを特徴とする。
(57) [Problem] To reduce a collision loss caused by a deviation between an inlet angle and an inlet angle at a stay vane inlet portion in a hydraulic machine. SOLUTION: In a stay vane of a stay provided between a guide vane and a spiral casing, an inlet angle at both ends of the stay vane near a joint end with the stay is smaller than an inlet angle of an intermediate portion. It is characterized by.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電などに適
用される水車またはポンプ水車におけるステーリングの
ステーベーンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stay vane for sterning in a water turbine or a pump water turbine applied to hydroelectric power generation or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６は、水力発電などに使用される一般
的なフランシス型水車の概略構成を示す縦断面図であっ
て、水車主軸１の下端にランナ２が固着されており、そ
のランナ２がランナ室３内で回転するように配設されて
いる。ランナ室３は上カバー４および下カバー５によっ
て包囲形成され、下カバー５の下方には吸出し管６が設
けられている。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of a general Francis type water turbine used for hydroelectric power generation and the like, in which a runner 2 is fixed to a lower end of a turbine main shaft 1, and the runner 2 is fixed. 2 is arranged to rotate in the runner chamber 3. The runner chamber 3 is formed so as to be surrounded by an upper cover 4 and a lower cover 5, and a suction pipe 6 is provided below the lower cover 5.
【０００３】上記ランナ２の外周部には、上記上カバー
４および下カバー５間に設けられた複数の可動のガイド
ベーン７が環状に配設されている。一方、上カバー４お
よび下カバー５の外周には、スパイラルケーシング８の
内周部に連結された環状の上ステーリング９ａおよび下
ステーリング９ｂからなるステーリング９が連設されて
おり、そのステーリング９の上ステーリング９ａと下ス
テーリング９ｂ間に複数のステーベーン１０が周方向に
等間隔に配列固着されている。そして、上下の各ステー
リング９ａ，９ｂはスパイラルケーシング８と滑らかに
つながるような円弧状のベルマウス形状となっている。A plurality of movable guide vanes 7 provided between the upper cover 4 and the lower cover 5 are annularly disposed on the outer periphery of the runner 2. On the other hand, on the outer periphery of the upper cover 4 and the lower cover 5, a stay 9 composed of an annular upper stay 9 a and a lower stay 9 b connected to the inner periphery of the spiral casing 8 is provided continuously. A plurality of stay vanes 10 are arranged and fixed at equal intervals in the circumferential direction between an upper stay 9a and a lower stay 9b of the ring 9. Each of the upper and lower stays 9a and 9b has an arc-shaped bell mouth shape so as to be smoothly connected to the spiral casing 8.
【０００４】しかして、スパイラルケーシング８に導入
された水は、各ステーベーン１０、および各ガイドベー
ン７間を通り、ランナ室３内に流入し、ランナ２を回転
駆動し、水車主軸１を介して図示しない発電機が回転駆
動される。一方、ランナ２を回転させた水は吸出し管６
を経て下水池に放水される。[0004] The water introduced into the spiral casing 8 passes between each of the stay vanes 10 and each of the guide vanes 7, flows into the runner chamber 3, drives the runner 2 to rotate, and passes through the turbine main shaft 1. A generator (not shown) is driven to rotate. On the other hand, the water that caused the runner 2 to rotate is
The water is discharged into the sewage pond.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】スパイラルケーシング
８から各ステーベーン１０の間に流入する水の周方向速
度Ｖθはステーベーンの高さ方向で殆ど変化はないが、
半径方向速度Ｖγは図７（ａ）に示すように、ステーリ
ング壁面形状の影響から壁面付近の流速ＶγB が中央付
近の流速ＶγA に比べて小さくなっている。このため、
ステーベーン４に流入する水の流入角βは図７（ｂ）に
示すように高さ方向で変化し、中央付近ではβA 、壁面
付近ではβB となり、三次元的な流れになっている。す
なわち、ステーベーンのステーリング壁面付近の流れの
角度が、中央付近の流れの角度より小さい流れになって
いる。The circumferential velocity V theta of water flowing between THE INVENTION Problems to be Solved] Each stay vane 10 from the spiral casing 8 is not almost changed in the height direction of the stay vane,
As shown in FIG. 7A, the radial velocity Vγ is such that the flow velocity VγB near the wall surface is smaller than the flow velocity VγA near the center due to the influence of the shape of the sterning wall surface. For this reason,
The inflow angle β of the water flowing into the stay vane 4 changes in the height direction as shown in FIG. 7 (b), and becomes β A near the center and β B near the wall surface, forming a three-dimensional flow. That is, the flow angle near the staying wall surface of the stay vane is smaller than the flow angle near the center.
【０００６】ところが、従来のフランシス水車などのス
テーベーン１０は、図７（ｂ）に示すように、断面形状
が高さ方向に一定の二次元形状をしているため、ステー
ベーン入口で入口角度と流入角度とのずれが生じる部分
が生じ、そのずれが大きくなると流れの剥離などが生
じ、ステーベーン入口での衝突損失が大きくなり性能の
低下を引き起こすなどの問題がある。さらにここで生じ
た流れの乱れが下流方向に伝わり、損失を増大させるこ
とにもなる。However, as shown in FIG. 7 (b), the stay vane 10 of a conventional Francis turbine or the like has a two-dimensional shape whose cross section is constant in the height direction. There is a problem that there is a portion where a deviation from the angle occurs, and if the deviation is large, separation of the flow occurs, and a collision loss at the entrance of the stay vane is increased to cause a decrease in performance. Further, the turbulence of the flow generated here is transmitted to the downstream direction, which increases the loss.
【０００７】本発明は、このような点に鑑み、ステーベ
ーン入口部での入口角度と流入角度とのずれにより生じ
る衝突損失を低減するようにしたステーベーンを得るこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a stay vane that reduces collision loss caused by a difference between an inlet angle and an inlet angle at a stay vane inlet.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、水力機械のラ
ンナの外周に配列されたガイドベーンとスパイラルケー
シングとの間に設けられたステーリングのステーベーン
において、上記ステーベーンの両端部におけるステーリ
ングとの接合端部近傍の入口角度を、中間部の入口角度
より小さくしたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a stay vane provided between a spiral vane and a guide vane arranged on the outer periphery of a runner of a hydraulic machine. Is characterized in that the entrance angle near the joint end is smaller than the entrance angle at the middle part.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１０】図１（ａ）は本発明におけるステーベーン
１０部およびスパイラルケーシング８を示す断面図、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図１
（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。FIG. 1A is a sectional view showing a stay vane 10 and a spiral casing 8 according to the present invention. FIG. 1B is a sectional view taken along the line A--A in FIG.
FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
【００１１】図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、本発明
におけるステーベーン１０は、上ステーリング９ａおよ
び下ステーリング９ｂとの接合端部付近における入口側
端縁が、ステーベーン１０の中間部（図１（ｂ）の斜線
で示す部分）の輪郭に沿って水の流入側に延出されてい
る。すなわち、ステーベーン１０の入口側端縁部にステ
ーベーン１０の中間部の輪郭に沿う延長部１０ａが一体
的に形成され、ステーリングとの接合端部付近における
入口角が中間部における入口角より小さくなるように形
成されている。As shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), the stay vane 10 of the present invention has an inlet-side edge near a joint end with the upper and lower stays 9a and 9b. The portion (portion indicated by oblique lines in FIG. 1B) extends to the inflow side of the water. That is, the extended portion 10a is formed integrally with the edge of the stay vane 10 on the inlet side along the contour of the intermediate portion of the stay vane 10, and the entrance angle near the joint end with the stay is smaller than the entrance angle at the intermediate portion. It is formed as follows.
【００１２】このように、上記延長部１０ａによって当
該部の入口角が小さくなるようにしてあるため、ステー
ベーン１０に流入するステーリング壁面付近では中央付
近に比べて流入角が小さくなる三次元的な流れに対し
て、流入角度とステーベーン入口角度とのずれを小さく
することができる。したがって、ステーベーンに沿って
水が滑らかに流入するようになり、ステーベーン入口で
の衝突損失が低減され、性能の向上を図ることができ
る。As described above, since the entrance angle of the extension portion 10a is reduced by the extension portion 10a, the three-dimensional angle at which the inflow angle becomes smaller near the wall surface of the staying which flows into the stay vane 10 than at the vicinity of the center. The deviation between the inflow angle and the stay vane inlet angle with respect to the flow can be reduced. Therefore, water flows smoothly along the stay vanes, and the collision loss at the stay vane inlet is reduced, so that the performance can be improved.
【００１３】図２（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施の
形態を示す図であり、既設の水力機械用ステーベーンの
ようにステーベーンの全高さ（ステーベーンの軸線方向
長さ）にわたり同一角度の入口角度を有するステーベー
ンのステーリングとの接合端部付近における入口側端縁
にパテ等により肉盛１０ｂが形成されている。そして、
上記肉盛１０ｂによって当該部の入口角度が中間部の入
口角度より小さくなるように形成してある。FIGS. 2 (a) and 2 (b) show another embodiment of the present invention, which is the same over the entire height of the stay vane (axial length of the stay vane) as an existing stay vane for a hydraulic machine. Overlay 10b is formed by putty or the like on the entrance side edge near the joint end of the stay vane having the angle of entrance with the stay. And
The entrance angle of the portion is made smaller than the entrance angle of the intermediate portion by the overlay 10b.
【００１４】しかして、ステーベーン１０のステーリン
グとの接合端部付近の入口角度と流入角度とのずれが小
さくなり、第１の実施の形態と同様な作用効果を奏せし
めることができる。しかも、既設のステーベーンに対し
ても適用でき、新たにステーベーンを製作するよりも安
価に製作することができる。Thus, the difference between the inlet angle and the inflow angle near the joint end of the stay vane 10 with the stay is reduced, and the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. Moreover, the present invention can be applied to an existing stay vane, and can be manufactured at a lower cost than when a new stay vane is manufactured.
【００１５】図３は本発明のさらに他の実施の形態を示
す図であって、前記延長部１０ａに対応するような形状
に平板を曲げ加工した入口角度調整部材１０ｃが、全高
さにわたって同一入口角度を有するステーベーンの両端
部における入口側端縁に溶接により固着されている。そ
して、上記入口角度調整部材１０ｃによって当該部の入
口角度が中間部における入口角度より小さくなるように
してある。FIG. 3 is a view showing still another embodiment of the present invention, in which an inlet angle adjusting member 10c formed by bending a flat plate into a shape corresponding to the extension 10a has the same inlet over the entire height. The stay vanes having an angle are fixed to the inlet side edges at both ends by welding. The entrance angle of the portion is made smaller than the entrance angle of the intermediate portion by the entrance angle adjusting member 10c.
【００１６】しかして、この場合も前記各実施の形態と
同様な作用効果を奏せしめることができ、既設のステー
ベーンに適用した場合には、新たにステーベーンを製作
する必要がなく安価に製作することができる。なお、上
記実施の形態においては入口角度調整部材１０ｃを平板
を曲げ加工により形成したものを示したが、ブロック状
のものとすることもできる。However, in this case, the same operation and effect as those of the above embodiments can be obtained. When the present invention is applied to an existing stay vane, it is not necessary to newly manufacture a stay vane, and it is possible to manufacture the stay vane at low cost. Can be. In the above embodiment, the inlet angle adjusting member 10c is formed by bending a flat plate, but may be formed in a block shape.
【００１７】また、図４は本発明の他の実施の形態を示
す断面図であり、全高さにわたって同一入口角度を有す
るステーベーン１０の中間部を切削加工し、図４に点線
で示すように入口側端縁に両端部が中間部より突出する
ような凹部１０ｄが形成されている。そして、ステーベ
ーンの入口側端縁の中央付近を切削することによって、
当該部の入口角度が両端のステーリングとの接合端部の
入口角度より大きくなるようにしてある。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. The intermediate portion of the stay vane 10 having the same entrance angle over the entire height is cut, and the entrance portion is cut as shown by a dotted line in FIG. A concave portion 10d is formed at the side edge so that both ends protrude from the intermediate portion. And by cutting around the center of the entrance edge of the stay vane,
The entrance angle of this part is set to be larger than the entrance angle of the joint end with the staling at both ends.
【００１８】しかして、この場合も容易に流入角度とス
テーベーンの入口角度とをほぼ一致するような形状にす
ることができ、前記各実施の形態と同様な効果を奏せし
めることができる。また、既設のステーベーンに対して
も適用することができ、新たにステーベーンを製作する
ものに比し安価に製作することができる。In this case, too, it is possible to easily make the shape such that the inflow angle and the stay vane entrance angle substantially coincide with each other, so that the same effects as those of the above embodiments can be obtained. Further, the present invention can be applied to an existing stay vane, and can be manufactured at a lower cost as compared with a case where a new stay vane is manufactured.
【００１９】さらに、図５は本発明の他の実施の形態を
示すステーベーンの斜視図であって、高さ方向中間部の
前縁部が凹曲されたステーベーンの全高さにわたって延
びるステーベーン入口端縁部材１０ｅを製作し、これを
ステーベーン１０の本体部の入口側端縁に一体的に溶着
されている。そして、これによってステーベーンの両端
のステーリングとの接合端部の入口角度が中間部の入口
角度より小さくなるようにしてある。FIG. 5 is a perspective view of a stay vane showing another embodiment of the present invention, in which a stay vane inlet edge extends over the entire height of the stay vane having a concave front end portion at a middle portion in the height direction. A member 10e is manufactured, and is integrally welded to the entrance-side edge of the main body of the stay vane 10. Thus, the entrance angle of the joint end of the stay vane with the stay at both ends is made smaller than the entrance angle of the intermediate portion.
【００２０】しかして、この場合も前記各実施の形態と
同様な作用効果を奏せしめることができ、また既設のス
テーベーンに対しても適用することができる。However, in this case, the same operation and effect as those of the above embodiments can be obtained, and the present invention can be applied to the existing stay vanes.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明は、上述のように構成したので、
ステーベーンの入口側における入口角度と水の流入角度
とが、入口側端縁の全高さ方向にわたってほぼ等しくな
り、ステーベーン間に水が滑らかに流入し、ステーベー
ン入口での衝突損失を低減することができ、ステーベー
ン後流での乱れも小さくなり、ステーベーンの性能向上
を図ることができる。The present invention is constructed as described above.
The inlet angle on the inlet side of the stay vanes and the inflow angle of water become substantially equal over the entire height direction of the inlet side edge, so that water can smoothly flow between the stay vanes, and the collision loss at the stay vane inlet can be reduced. The turbulence downstream of the stay vanes is also reduced, and the performance of the stay vanes can be improved.
【図１】（ａ）は本発明のステーベーン部の断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。FIG. 1A is a sectional view of a stay vane portion of the present invention,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a), and (c) is a sectional view taken along line BB of (a).
【図２】（ａ）は本発明の他の実施の形態におけるステ
ーベーン部の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う
断面図。FIG. 2A is a sectional view of a stay vane portion according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図３】本発明のさらに他の実施の形態を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の他の実施の形態を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.
【図６】従来のフランシス水車の概要を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing an outline of a conventional Francis turbine.
【図７】（ａ）従来のステーベーン部の半径方向速度分
布を示す図、（ｂ）はステーベーン部の高さ方向位置に
おける周方向速度Ｖθおよび半径方向速度Ｖγ、ならび
に流入角の変化説明図。7A is a diagram showing a conventional radial velocity distribution of a stay vane portion, and FIG. 7B is a diagram illustrating changes in a circumferential velocity V θ and a radial velocity V γ at a height position of the stay vane portion, and an inflow angle. FIG.
２ ランナ ３ ランナ室 ７ ガイドベーン ８ スパイラルケーシング ９ ステーリング ９ａ 上ステーリング ９ｂ 下ステーリング １０ ステーベーン １０ａ 延長部 １０ｂ 肉盛 １０ｃ 入口角度調整部材 １０ｄ 凹部 １０ｅ ステーベーン入口端縁部材 2 runner 3 runner chamber 7 guide vane 8 spiral casing 9 staying 9a upper staying 9b lower staying 10 stay vane 10a extension 10b overlay 10c inlet angle adjusting member 10d recess 10e stay vane entrance edge member
Claims (5)
ドベーンとスパイラルケーシングとの間に設けられたス
テーリングのステーベーンにおいて、上記ステーベーン
の両端部におけるステーリングとの接合端部近傍の入口
角度を、中間部の入口角度より小さくしたことを特徴と
する、水力機械用ステーリングのステーベーン。1. A stay vane provided between a guide vane and a spiral casing arranged on an outer periphery of a runner of a hydraulic machine, and an entrance angle near a joint end between the stay vane and the stay at both ends of the stay vane. Characterized in that the angle is smaller than the entrance angle of the middle part.
するステーベーンの両端部に肉盛りをすることによっ
て、ステーベーンのステーリングとの接合端部近傍の入
口角度を小さくしたことを特徴とする、請求項１記載の
水力機械用ステーリングのステーベーン。2. An entrance angle in the vicinity of a joint end of a stay vane and a staying is reduced by forming a weld on both ends of a stay vane having the same entrance angle over the entire height. Item 7. A stay vane for a sterning for a hydraulic machine according to item 1.
するステーベーンの両端部に予め成形した入口角度調整
部材を連設溶着することによって、ステーリングとの接
合端部近傍の入口角度を小さくしたことを特徴とする、
請求項１記載の水力機械用ステーリングのステーベー
ン。3. An inlet angle adjusting member formed in advance is continuously welded to both ends of a stay vane having the same inlet angle over the entire height to reduce an inlet angle near a joint end portion with a stay. Characterized by
A stay vane according to claim 1, wherein said stay vane is for a hydraulic machine.
するステーベーンの中間部を切削加工することによっ
て、ステーベーンの高さ方向中間部の入口角度を大きく
したことを特徴とする、請求項１記載の水力機械用ステ
ーリングのステーベーン。4. The stay vane according to claim 1, wherein the intermediate portion of the stay vane having the same entrance angle over the entire height is cut so as to increase the entrance angle of the stay vane in the intermediate portion in the height direction. Stain vane for hydraulic machinery.
より小さく形成されたステーベーン入口端縁部材を、全
高さにわたって同一角度の入口角度を有するステーベー
ン本体の入口側に連設溶着したことを特徴とする、請求
項１記載の水力機械用ステーリングのステーベーン。5. A stay vane inlet edge member in which an inlet angle near both ends is smaller than an inlet angle at an intermediate portion is continuously welded to an inlet side of a stay vane body having the same inlet angle over the entire height. The stay vane according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106435A JP2000297735A (en) | 1999-07-21 | 1999-04-14 | Stain vane for hydraulic machine |
| CA 2313595 CA2313595C (en) | 1999-07-21 | 2000-07-05 | Apparatus for controlling starting clutch of vehicle having function of stopping engine idling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106435A JP2000297735A (en) | 1999-07-21 | 1999-04-14 | Stain vane for hydraulic machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297735A true JP2000297735A (en) | 2000-10-24 |
Family
ID=14433582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106435A Withdrawn JP2000297735A (en) | 1999-07-21 | 1999-04-14 | Stain vane for hydraulic machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297735A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7438521B2 (en) | 2005-07-08 | 2008-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Hydraulic turbine and stay ring |
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1999
- 1999-04-14 JP JP11106435A patent/JP2000297735A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060704 |