JP2000297735A - 水力機械用ステーリングのステーベーン - Google Patents
水力機械用ステーリングのステーベーンInfo
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- JP2000297735A JP2000297735A JP11106435A JP10643599A JP2000297735A JP 2000297735 A JP2000297735 A JP 2000297735A JP 11106435 A JP11106435 A JP 11106435A JP 10643599 A JP10643599 A JP 10643599A JP 2000297735 A JP2000297735 A JP 2000297735A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の実施の形態について説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
ーベーン部の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う
断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態を示す斜視図。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す断面図。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す斜視図。
【図６】従来のフランシス水車の概要を示す断面図。
【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。
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。
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
Claims (5)
- 【請求項１】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、水力機械用ステーリングのステーベーン。 - 【請求項２】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。 - 【請求項３】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。 - 【請求項４】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。 - 【請求項５】両端部近傍の入口角度が中間部の入口角度
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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106435A JP2000297735A (ja) | 1999-07-21 | 1999-04-14 | 水力機械用ステーリングのステーベーン |
| 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 (ja) | 1999-07-21 | 1999-04-14 | 水力機械用ステーリングのステーベーン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297735A true JP2000297735A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14433582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106435A Withdrawn JP2000297735A (ja) | 1999-07-21 | 1999-04-14 | 水力機械用ステーリングのステーベーン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297735A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7438521B2 (en) | 2005-07-08 | 2008-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Hydraulic turbine and stay ring |
| JP2008261292A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Hitachi Ltd | 水力機械のステーベーン |
| JP2010223074A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | 水力機械用ステーリングおよび水力機械 |
| JP2013072304A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Toshiba Corp | 水力機械 |
| JP2016136010A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 株式会社東芝 | 水力機械のステーリングおよび水力機械 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP11106435A patent/JP2000297735A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7438521B2 (en) | 2005-07-08 | 2008-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Hydraulic turbine and stay ring |
| JP2008261292A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Hitachi Ltd | 水力機械のステーベーン |
| JP2010223074A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | 水力機械用ステーリングおよび水力機械 |
| JP2013072304A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Toshiba Corp | 水力機械 |
| JP2016136010A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 株式会社東芝 | 水力機械のステーリングおよび水力機械 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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