JPH05195941A - 水車の吸出し管構造 - Google Patents

水車の吸出し管構造

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JPH05195941A
JPH05195941A JP4028882A JP2888292A JPH05195941A JP H05195941 A JPH05195941 A JP H05195941A JP 4028882 A JP4028882 A JP 4028882A JP 2888292 A JP2888292 A JP 2888292A JP H05195941 A JPH05195941 A JP H05195941A
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JP
Japan
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suction pipe
runner
water surface
water
swirling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4028882A
Other languages
English (en)
Inventor
Kozo Mutaguchi
弘造 牟田口
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

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  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水車又はポンプ水車の吸出し管構造におい
て、ランナ空転時の水面の動揺を防止する。 【構成】 垂直な主軸1の下端にランナコーン2を介し
てランナ3を取付け、その下方に吸出し管7を設ける。
吸出し管7内の水位を上カバー4の給排気管8から供給
する圧縮空気で押下げてランナ空転を行う。このものに
おいて、吸出し管7に、押下げた水面Aの動揺を阻止す
る機構10を設ける。この機構10は、水の旋回を阻止
する断面形状(例えば四角形)の凹部11とする。ま
た、この凹部の断面を円形としてスペースを大きくする
と共に、その中に複数の邪魔板を設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水車又はポンプ水車に
適用される吸出し管の構造に係り、更に詳細には、調相
運転時の押下げ水面の動揺を防止できるようにした水車
の吸出し管構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の水車又はポンプ水車として、例え
ば図5に示す構成のものが知られている。すなわち、垂
直な主軸1の下端にランナコーン2を介してランナ3が
取付けられ、ランナ3は上カバー4及び下カバー5によ
って覆われている。また、ランナ3の両側方にはガイド
ベーン6、下方には吸出し管7が設けられている。
【0003】そして、上カバー4には圧縮空気を供給又
は排出するための給排気管8が設けられ、ポンプ水車の
ポンプ起動時や、水車又はポンプ水車の調相運転を行う
場合、ガイドベーン6が全閉のまま給排気管8から圧縮
空気を供給し、停止状態にあるランナ3部分の水面を押
下げて、ランナ3に水面がかからない位置Aまで水面を
保持した状態でランナ3を空転し、この空転に要するト
ルクを減少させるようにしている。
【0004】このように圧縮空気によって水位を低下さ
せる必要が生じる理由は、一般的な水車又はポンプ水車
の場合、ランナ3に発生するキャビテーションを防止す
るために、下ダムの水位よりもランナ3の位置を下方に
設定するためである。また、水面位置の保持のためには
水位リレーを設け、漏気により水面が上昇した場合に
は、再度圧縮空気を供給して規定の水面位置を保つよう
にしている。
【0005】そして、この状態でランナ3を空転する
と、空転により吸出し管7内に空気の旋回流が発生し、
押下げた水面Aに、吸出し管7の円周長さと等しい波長
の旋回波が引起こされ、水面の状態はBで示す傾斜状態
に変化する。
【0006】この場合、押下げた水面位置Aが十分に低
くないと、Bのような水面の動揺が生じた時に、ランナ
3に水面が接触し、主軸1の大きなトルク変動や、ラン
ナ3、主軸1、上カバー4、下カバー5等に振動が発生
する。このため従来では、吸出し管7の上部の長さを大
きくする等の対策を施し、押下げた水面位置Aをランナ
3に対して十分低くし、波がランナ3に接触しないよう
にしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の技術では、調相運転等の数時間に亘るランナ3の空
転時の水面の波立ちに対し、これを防止する積極的な対
策ではなく、押下げ水面位置を低くする等の対応を採っ
ているので、種々の問題が生じている。すなわち、旋回
空気流の力が水面の全体に及んで水面が動揺すると、押
下げした空気が巻込まれて吸出し管7の下流側へ持ち去
られる。このため、給排気管8から供給すべき圧縮空気
が多量に必要となっている。また、水面が動揺している
と、水面位置のレベル把握及び水面位置の保持コントロ
ールが難しい。更に、吸出し管7のために深い掘削が必
要となり、不経済になる。
【0008】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、押下げた水面の動揺を防
止でき、これにより空気巻き込みも防止して圧縮空気の
供給量の低減が図れるとともに、水面位置のレベル把握
及び水面位置の保持コントロールが容易となり、しかも
吸出し管のための深い掘削も不要となる水車の吸出し管
構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1の本発明は、垂直な主軸の下端に取付けた
ランナの下方に吸出し管を有し、この吸出し管内の水位
を圧縮空気で押下げてランナ空転を行うようにしたもの
において、前記吸出し管に、押下げた水面の動揺を阻止
する機構を設けたものである。
【0010】また、請求項2の本発明は、垂直な主軸の
下端に取付けたランナの下方に吸出し管を有し、この吸
出し管内の水位を圧縮空気で押下げてランナ空転を行う
ようにしたものにおいて、水面押下げの際に押下げた水
面が位置する前記吸出し管の管壁部位に、水の旋回を阻
止する断面形状の凹部を設けたものである。
【0011】更に、請求項3の本発明は、垂直な主軸の
下端に取付けたランナの下方に吸出し管を有し、この吸
出し管内の水位を圧縮空気で押下げてランナ空転を行う
ようにしたものにおいて、水面押下げの際に押下げた水
面が位置する前記吸出し管の管壁部位に凹部を設けると
ともに、この凹部内に水の旋回を阻止する邪魔板を設け
たものである。
【0012】
【作用】請求項1の本発明によると、吸出し管に、押下
げた水面の動揺を阻止する機構を設けたので、空気巻き
込みが防止でき、これにより圧縮空気の供給量の低減が
図れるとともに、水面位置のレベル把握及び水面位置の
保持コントロールが容易となり、しかも吸出し管のため
の深い掘削も不要となる。なお、水面の動揺を阻止する
機構としては、水面を上方や側方等の各種方向から抑圧
する様々な機構を採用できる。
【0013】また、請求項2の本発明は下記の知見に基
づいてなされたものである。すなわち、従来の構成につ
いて本発明者が種々検討した結果、押下げられた吸出し
管内の水面に大きな旋回波が発生する主因は、水面位置
の吸出し管断面が円形又は楕円であることが分かった。
つまり、水面は、従来の構成による滑らかな円形又は楕
円形状の吸出し管内面に沿って速度を増し、徐々に波が
成長して、最終的に略吸出し管の断面円周長さと等しい
波長をもつ旋回波となっていたものである。つまり、空
気試験を行った結果、旋回空気流による水面波は、最初
さざ波が立つ状態となり、その後この波が円周方向に加
速されて徐々に波長の大きい旋回波に成長することが確
認された。
【0014】そこで、請求項2の本発明では、水面の動
揺を阻止する機構として、吸出し管の管壁部位に、水の
旋回を阻止する断面形状の凹部を設けることにより、波
の成長を防止することができるようにしたものである。
吸出し管の断面形状としては、円形又は楕円以外の多角
形等にすることが望ましく、これにより波の成長を十分
確実に防止することができる。
【0015】更に、請求項3の本発明は下記の知見に基
づいてなされたものである。すなわち、押下げられた吸
出し管内の水面で、空転ランナの旋回空気流による、水
面のさざ波が有害で大きい旋回波に成長するためには、
さざ波を旋回流にまで成長させるに十分な旋回空気と水
面の接触スペースが必要である。そこで、吸出し管内の
水面の面積を広げて相対的に上記の接触スペースを狭く
すると、水面に作用する旋回空気流の力が不足し、さざ
波を旋回波に成長させることができなくなる。特に、初
期のさざ波は吸出し管の外周管壁の部分に沿って増速し
て成長していくので、外周部分に旋回空気流のないスペ
ースを設けることは成長防止に大きな効果をもつ。
【0016】そこで、請求項3の本発明では、水面の動
揺を阻止する機構として、吸出し管の管壁部位に凹部を
設けるとともに、この凹部内に水の旋回を阻止する邪魔
板を設けることにより、さざ波を旋回波に成長させるこ
とを防止したものである。
【0017】
【実施例】以下、図1〜図4を参照して本発明の二つの
実施例について詳細に説明する。なお、これらの図にお
いて、図5に示したものと同一の部分には同一の符号を
付して、重複する説明は省略する。
【0018】図1及び図2(図1のII−II線断面
図)は本発明の第1実施例を示す。本実施例でも、水車
又はポンプ水車の垂直な主軸1の下端に取付けたランナ
3の下方に吸出し管7が設けられ、この吸出し管7内の
水位を上カバー4の給排気管8から供給した圧縮空気で
押下げて、ランナ空転を行うようになっている。
【0019】このものにおいて、本発明によれば、吸出
し管7に、押下げた水面の動揺を阻止する機構10が設
けられている。この機構10として、本実施例によれ
ば、水面押し下げの際に押下げた水面Aが位置する吸出
し管7の管壁部位に、水の旋回を阻止する断面形状の凹
部11が設けられている。凹部11は、図2に詳細に示
すように、吸出し管7の径方向全体を拡大したもので、
例えば四角形の断面形状を有している。なお、吸出し管
7の内部には、突出した部分は設けられていない。
【0020】このような本実施例の構成によると、押下
げた水面位置Aの部分に相当する吸出し管7の断面形状
が四角形で、水の旋回が阻止されるため、空転ランナ3
によって生じる空気の旋回流による水面のさざ波の速度
上昇が防止され、さざ波が吸出し管7内で振れ回る旋回
波に成長することが効果的に防止されることが確認され
た。
【0021】なお、吸出し管7の断面形状は四角形に限
らず、円形又は楕円以外であれば、どのような形状でも
よく、各種多角形が適用できるものである。また、凹部
11による拡大スペースは吸出し管7の外周側に設けた
ものであり、吸出し管7内には何等の突起物も設けない
ので、通常の運転時の流水を乱すことはない。
【0022】次に、図3及び図4(図3のIV−IV線
断面図)は本発明の第2実施例を示す。本実施例では、
押下げた水面の動揺を阻止する機構10として、水面押
下げの際に押下げた水面Aが位置する吸出し管7の管壁
部位に円形断面の凹部12が設けられて、円筒形状の拡
大スペースが形成されている。そして、図4に詳細に示
すように、凹部12内に水の旋回を阻止する4枚の邪魔
板13が、周方向に等しい間隔を置いて設けられてい
る。
【0023】このような本実施例の構成によると、押下
げた水面位置Aの部分に相当する吸出し管7の断面の面
積を部分的に広くして、押下げた水面の面積を広げるこ
とにより、空転ランナ3により発生する旋回空気流と押
下げした水面との相対的な接触面を小さくして、相対的
な加振力を減少することができる。また、押下げした水
面Aの外周部分に旋回防止用の邪魔板13を有する旋回
空気流のないスペースを設けることにより、水面の波が
加速されて大きな旋回波に成長することが有効的に防止
される。
【0024】なお、本実施例でも、拡大スペースは吸出
し管7の外周に設けられ、吸出し管7内には突起物がな
いので、通常の運転時の流水が乱れることはない。ま
た、邪魔板13の形状や配置構成等については、前記実
施例に限らず、種々変更することができる。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、水
車又はポンプ水車の垂直な主軸の下端に取付けたランナ
の下方に吸出し管を有し、この吸出し管内の水位を圧縮
空気で押下げてランナ空転を行うようにしたものにおい
て、押下げた水面の動揺を防止でき、これにより空気巻
き込みも防止して圧縮空気の供給量の低減が図れるとと
もに、水面位置のレベル把握及び水面位置の保持コント
ロールが容易となり、しかも吸出し管のための深い掘削
も不要となる等の優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る水車の吸出し管構造
を示す縦断面図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】本発明の第2実施例に係る水車の吸出し管構造
を示す縦断面図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】従来の水車の吸出し管構造を示す図である。
【符号の説明】
1 主軸 2 ランナコーン 3 ランナ 4 上カバー 5 下カバー 6 ガイドベーン 7 吸出し管 8 給排気管 10 水面の動揺を阻止する機構 11 凹部 12 凹部 13 邪魔板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】垂直な主軸の下端に取付けたランナの下方
    に吸出し管を有し、この吸出し管内の水位を圧縮空気で
    押下げてランナ空転を行うようにしたものにおいて、前
    記吸出し管に、押下げた水面の動揺を阻止する機構を設
    けたことを特徴とする水車の吸出し管構造。
  2. 【請求項2】垂直な主軸の下端に取付けたランナの下方
    に吸出し管を有し、この吸出し管内の水位を圧縮空気で
    押下げてランナ空転を行うようにしたものにおいて、水
    面押下げの際に押下げた水面が位置する前記吸出し管の
    管壁部位に、水の旋回を阻止する断面形状の凹部を設け
    たことを特徴とする水車の吸出し管構造。
  3. 【請求項3】垂直な主軸の下端に取付けたランナの下方
    に吸出し管を有し、この吸出し管内の水位を圧縮空気で
    押下げてランナ空転を行うようにしたものにおいて、水
    面押下げの際に押下げた水面が位置する前記吸出し管の
    管壁部位に凹部を設けるとともに、この凹部内に水の旋
    回を阻止する邪魔板を設けたことを特徴とする水車の吸
    出し管構造。
JP4028882A 1992-01-20 1992-01-20 水車の吸出し管構造 Withdrawn JPH05195941A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109139335A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 江西省莲花水轮机厂有限公司 水轮机
CN109185007A (zh) * 2018-10-17 2019-01-11 江西省莲花水轮机厂有限公司 一种水轮机
CN109404201A (zh) * 2018-10-17 2019-03-01 江西省莲花水轮机厂有限公司 一种水库用的水轮机
CN109681365A (zh) * 2018-10-17 2019-04-26 江西省莲花水轮机厂有限公司 一种带有泄水锥的水轮机

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CN109681365A (zh) * 2018-10-17 2019-04-26 江西省莲花水轮机厂有限公司 一种带有泄水锥的水轮机
CN109404201B (zh) * 2018-10-17 2020-03-27 江西省莲花水轮机厂有限公司 一种水库用的水轮机
CN109185007B (zh) * 2018-10-17 2020-04-14 江西省莲花水轮机厂有限公司 一种水轮机

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Effective date: 19990408