JPH061779U - ペルトン水車の噴口装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水流中の土砂によるニードル、ニードルチッ
プライナの摩耗を防止するとともにニードルチップライ
ナと噴口部との隙間からの漏水を防止する。 【構成】 ニードルの表面にセラミックス部材を被着す
る一方、ニードルチップライナのエッジにもセラミック
ス部材を被着させ、またニードルチップライナを嵌挿す
る噴口部間に緩衝部材を介挿する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、水流中に混入する土砂による摩耗に対処するペルトン水車の噴口 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ペルトン水車の噴口装置は、水車に流入する水量を制御し、かつ、水 流が飛散しないようにニードルタイプのヘッドが取付けられている。

【０００３】 図３は、ペルトン水車の噴口装置を示す一例であって、水流噴流管１には、ニ ードルガイド２、ニードルステム３、ニードル４が組み込まれている。また、ニ ードルステム３には、サーボモータ５が取付けられ、このサーボモータ５の駆動 力によってニードル４がノズルチップライナー６から進退し、これによって噴口 部８からの流量調整された水流がバケット７に与えられるようになっている。

【０００４】 図４は、噴口部８の部分的拡大を示しており、ノズルチップライナー６から進 退するニードル４は、図にも見られるように、曲面形状の一体連続的に成形され たライナー部４ａとヘッド部４ｂを備え、１３Ｃｒステンレス鋳鋼または鍛造品 ないしは炭素鋼鋳鋼または同鍛造品である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、近年、水力発電所においては、エネルギーの有効利用の観点から、 ダムあるいは河川水の溢水量の削減を目的に、河川水の汚濁時における取水制限 の緩和あるいは廃止、オーバーホール停止期間の短縮、又は、オーバーホールサ イクル期間の延長等、種々の対策がとられている。特に、水力発電所におけるオ ーバーホールサイクル期間は標準的には１０年程度であるが、その中で、土砂摩 耗による影響は大きく、標準的期間では機械自体の安全性さえ阻害することも起 こり、又、機械の効率の低下を来し、オーバーホールサイクル期間を短縮せざる をえない重要な要因となっている。

【０００６】 一方、河川の状態はその流域の開発、都市化、あるいは山林の減少等により、 悪化の一途をたどっており、流入する土砂の量もより多くなりつつあり、応じて 、機器の摩耗も増大し、寿命の短縮化となってきつつある。

【０００７】 水車部品の土砂摩耗については、昭和初期の水力発電機器の誕生以来の懸案で あり、特に、近年では、上記の状況下にあり、取水制限、排砂池、オーバーホー ル期間の短縮、又は、従来材料間のグレードアップ（炭素鋼のステンレス化）等 では十分ではなく、より積極的な対策が望まれている。

【０００８】 １３ｃｒステンレス鋳鋼品、同鋳造品、あるいは、炭素鋼鋳鋼品、同鍛造品で 製作されたこれらの部品は土砂の多量に含有する河川水を使用する発電所におい てはニードル廻りの流速が速いこともあり、短期間の内に土砂による摩耗が激し く、ニードルライナー及びノズルチップライナーのシャッター面が凹み、間隙が 生じ、ニードルを全閉しても流水を止めることが不可能になる。又、摩耗による 凹みの発生による噴出するジェット流に乱れが生じ、高速流水の有する運動エネ ルギーがバケットに有効に作用しなくなり、運用効率の低下を来してしまう。

【０００９】 このような状態に至った場合には、短い周期でも、水力発電所を停止し、これ らを新しいものと交換取換えが必要があり、大きな発電効率の低下を来すといっ た欠点を有する。 この考案は、上述背景の下、土砂摩耗による水流噴出部の寿命を極力長くする よう改良を加えたペルトン水車の噴口装置を公表することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案にかかる第１の構成は、バケットに臨む水流噴出管の先端に噴口部を 備え、この噴口部の出口にニードルチップライナを嵌挿する一方、ニードルチッ プライナから進退自在なニードルを備えたペルトン水車の噴口装置において、ニ ードルの表面にセラミックス部材を被着することを特徴としている。

【００１１】 また、この考案にかかる第２の構成は、バケットに臨む水流噴出管の先端に噴 口部を備え、この噴口部の出口にニードルチップライナを嵌挿する一方、ニード ルチップライナから進退自在なニードルを備えたペルトン水車の噴口装置におい て、ニードルチップライナのエッジにセラミックス部材を被着する一方、ニード ルチップライナを嵌挿する噴口部間に緩衝部材を介挿することを特徴としている 。

【００１２】

【作用】

第１の構成によれば、ニードルが進退する際、ニードルチップライナに土砂が 付着していると、ニードルはかじり現象を起し、損耗する。このため、ニードル の表面にセラミックスを被着させることによって損耗の防止を図ることができる 。

【００１３】 第２の構成によれば、噴口部に嵌挿されるニードルチップライナは長年の使用 の結果、土砂などによって損耗を招来し、当該部位から漏水する。このため、ニ ードルチップライナと噴口部との隙間に緩衝材を装着することによって漏水を防 止することができる。

【００１４】

【実施例】

以下、この考案にかかるペルトン水車の噴口装置の一実施例を図面を参照して 説明する。 図１は、この考案にかかるペルトン水車の噴口装置の第１構成を示す概略図で ある。

【００１５】 １３Ｃｒステンレス鋳鋼または同鍛造品ないし炭素鋼鋳鋼品または鍛造品で製 作されたニードル４のライナー部４ａには、別途成形加工されたセラミックス部 材４ｃが被着されている。被着に際しては、セラミックス部材４ｃの加工内面に 接着剤を塗布しておき、両者間に隙間が生じないよう位置合わせをして、被着一 体構造とするものである。この場合、両者間に隙間が生じないように挿入するこ とを目的としてニードル４のライナー部４ａに予め空気孔４ｄを穿口してある。 つまり、ライナー部４ａに被着するセラミックス部材４ｃの押圧力を空気孔４ｄ を通じて逃し、これによって接着力を増すことを意図したものである。 図２は、この考案にかかるペルトン水車の噴口装置の第２構成を示す概略図で ある。

【００１６】 噴口部８の出口に、ニードルチップライナ６が嵌挿されるが、このニードルチ ップライナ６のエッジ６ａにはセラミックス部材６ｂが被着される。このセラミ ックス部材６ｂは、上述第１構成と同じように、予め別途成形加工されており、 エッジ６ａに被着する際、接着剤によって接着一体構造とするものである。

【００１７】 このように形成されたニードルチップライナ６を、噴口部８の出口に嵌挿する 場合、図にも示すように、緩衝部材６ｃが介挿される。これは、水流中の土砂等 によってニードルチップライナ６が損耗し、噴口部８との隙間から漏水になるこ とを防ぐためである。 ところで、この種分野にセラミックスを適用した場合、打撃緩衝の対策が必要 である。

【００１８】 この対策として、一つは、ニードル４がニードルチップライナ６に近づくとき 、サーボモータ５の駆動力をゆっくりと下げることである。こうすれば、セラミ ックスに対する打撃・緩衝力は弱まる。他の一つは、上述、ニードルチップライ ナ６と噴口部８との間に介挿する緩衝部材６ｃを利用することができる。つまり 、ニードル４をニードルチップライナ６に向かって急速閉鎖すると、おのずと打 撃・緩衝力が出るが、緩衝部材６ｃによって打撃・緩衝力を吸収できるからであ る。 それゆえ、表１に示すように、セラミックスは金属にくらべ破壊靭性値が劣っ ていても、上記緩衝部材６ｃによって十分カバーできる。

【００１９】

【表１】

【００２０】 参考までに、図５を用いてセラミックスと金属との摩耗速度を比較してみると 、セラミックスは金属にくらべてはるかに低値になっている。したがって、この 種分野にセラミックスを適用しても損耗の心配はほとんどない。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案にかかるペルトン水車の噴口装置は、ニードル にセラミックス部材を被着したので、水流の土砂を受けようとも従来よりも長く 使用することができる。また、ニードルチップライナのエッジにセラミックス部 材を被着する一方、ニードルチップライナと噴口部との間に緩衝部材を介挿して あるので、土砂による損耗の防止はもとより、漏水も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案にかかるニードルの概略図。

【図２】この考案にかかるニードルチップライナを噴口
部に嵌挿した半分概略断面図。

【図３】従来の実施例を示す概略組立図。

【図４】噴口部に組み込まれたニードルの挙動の一部を
示す図。

【図５】セラミックス、金属の摩耗速度を比較するグラ
フ。

【符号の説明】

１…水流噴流管 ２…ニードルガイド ３…ニードルステム ４…ニードル ４ａ…ライナー部 ４ｃ…セラミックス材 ４ｄ…空気孔 ６…ニードルチップライナ ６ａ…エッジ ６ｂ…セラミックス部材 ６ｃ…緩衝材 ８…噴口部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バケットに臨む水流噴出管の先端に噴口
   部を備え、この噴口部の出口にニードルチップライナを
   嵌挿する一方、ニードルチップライナから進退自在なニ
   ードルを備えたペルトン水車の噴口装置において、ニー
   ドルの表面にセラミックス部材を被着することを特徴と
   するペルトン水車の噴口装置。
2. 【請求項２】 バケットに臨む水流噴出管の先端に噴口
   部を備え、この噴口部の出口にニードルチップライナを
   嵌挿する一方、ニードルチップライナから進退自在なニ
   ードルを備えたペルトン水車の噴口装置において、ニー
   ドルチップライナのエッジにセラミックス部材を被着す
   る一方、ニードルチップライナを嵌挿する噴口部間に緩
   衝部材を介挿することを特徴とするペルトン水車の噴口
   装置。