JPH0684750B2 - 水 車 - Google Patents
水 車Info
- Publication number
- JPH0684750B2 JPH0684750B2 JP59246834A JP24683484A JPH0684750B2 JP H0684750 B2 JPH0684750 B2 JP H0684750B2 JP 59246834 A JP59246834 A JP 59246834A JP 24683484 A JP24683484 A JP 24683484A JP H0684750 B2 JPH0684750 B2 JP H0684750B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- guide
- guide vane
- runner
- vane
- guide vanes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/16—Stators
- F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
- F03B3/183—Adjustable vanes, e.g. wicket gates
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，水車のガイドベーンに関する。
従来の水車を第３〜５図に基づき説明する。水車のガイ
ドベーン01はランナーベーン02に適正な流量を適正な角
度で流入させるためのもので，水車の性能に大きく関係
している。また，ガイドベーン01は操作機構03により回
転支持軸中心04まわりに回動され全閉から全開まで開度
が調整されるようになっている。一般に，水車のケーシ
ングは分割して製作されることが多いためガイドベーン
01は通常16,20,24枚程度となっている。一方，製作コス
ト面の制約からガイドベーン01の枚数は少ないものが要
求される。
ドベーン01はランナーベーン02に適正な流量を適正な角
度で流入させるためのもので，水車の性能に大きく関係
している。また，ガイドベーン01は操作機構03により回
転支持軸中心04まわりに回動され全閉から全開まで開度
が調整されるようになっている。一般に，水車のケーシ
ングは分割して製作されることが多いためガイドベーン
01は通常16,20,24枚程度となっている。一方，製作コス
ト面の制約からガイドベーン01の枚数は少ないものが要
求される。
第３図は従来のフランシス形水車に於けるガイドベーン
01が全部で16枚の場合，第４図は12枚にした場合のガイ
ドベーン01の平面図，第５図はその12枚の場合のガイド
ベーン01を出た流れの説明図にして，図に於いてガイド
ベーン01を開いて或る流量を図示しないランナーのラン
ナーベーン02に流入させるためには，ガイドベーン01の
ポート面積ａの合計はガイドベーン01の数に関係なくど
ちらも同一としなければならない。但し，ポート面積を
同一にした場合ガイドベーン01の枚数が少ない程，ガイ
ドベーン01のキヤンバーライン05がランナーの中心線06
と成す角度θが大きくなるので，ガイドベーン01を出た
流れがランナーベーン02に適正な角度で流入し難くな
る。即ち，製作コスト低減のためガイドベーン01を12枚
に削減した場合，ガイドベーン01から出た流れの速度三
角形とランナーベーン02入口に於ける流れの速度三角形
とが，最高効率点に於いても一致しなくなるため水車効
率が低下する問題を有している。
01が全部で16枚の場合，第４図は12枚にした場合のガイ
ドベーン01の平面図，第５図はその12枚の場合のガイド
ベーン01を出た流れの説明図にして，図に於いてガイド
ベーン01を開いて或る流量を図示しないランナーのラン
ナーベーン02に流入させるためには，ガイドベーン01の
ポート面積ａの合計はガイドベーン01の数に関係なくど
ちらも同一としなければならない。但し，ポート面積を
同一にした場合ガイドベーン01の枚数が少ない程，ガイ
ドベーン01のキヤンバーライン05がランナーの中心線06
と成す角度θが大きくなるので，ガイドベーン01を出た
流れがランナーベーン02に適正な角度で流入し難くな
る。即ち，製作コスト低減のためガイドベーン01を12枚
に削減した場合，ガイドベーン01から出た流れの速度三
角形とランナーベーン02入口に於ける流れの速度三角形
とが，最高効率点に於いても一致しなくなるため水車効
率が低下する問題を有している。
本発明に係る水車は，上記の問題点を解決しガイドベー
ンを12枚に削減した場合でも性能を保持することを目的
として,12枚のガイドベーンを具え該ガイドベーンのキ
ヤンバーラインの曲率半径を該ガイドベーンのピッチ円
直径の0.5倍ないし1.0倍としランナー側へ湾曲させてな
ることを特徴とするものである。
ンを12枚に削減した場合でも性能を保持することを目的
として,12枚のガイドベーンを具え該ガイドベーンのキ
ヤンバーラインの曲率半径を該ガイドベーンのピッチ円
直径の0.5倍ないし1.0倍としランナー側へ湾曲させてな
ることを特徴とするものである。
即ち，ガイドベーンのキヤンバーラインは従来の直線状
を廃して１つの曲率半径の円弧を保たせランナー側に向
けて湾曲させており，ガイドベーンのキヤンバーライン
がランナーの中心線と成す角度を小さくしている。曲率
半径をあまり小さくするとガイドベーンの水力損失が増
加するが，各ガイドベーンの回転支持軸中心の全部をそ
の円周上に有する円の直径をガイドベーンのピッチ円直
径Dgとすると，ガイドベーンが12枚の場合キヤンバーラ
インの曲率半径Ｒはガイドベーンのピッチ円直径Dgの0.
5倍ないし1.0倍，即ちＲ＝（0.5〜1.0）Dg程度が総合的
に優れており，ガイドベーンから出た流れの速度三角形
とランナーベーン入口に於ける流れの速度三角形とが最
高効率点で一致し，水車の最高効率が向上する。
を廃して１つの曲率半径の円弧を保たせランナー側に向
けて湾曲させており，ガイドベーンのキヤンバーライン
がランナーの中心線と成す角度を小さくしている。曲率
半径をあまり小さくするとガイドベーンの水力損失が増
加するが，各ガイドベーンの回転支持軸中心の全部をそ
の円周上に有する円の直径をガイドベーンのピッチ円直
径Dgとすると，ガイドベーンが12枚の場合キヤンバーラ
インの曲率半径Ｒはガイドベーンのピッチ円直径Dgの0.
5倍ないし1.0倍，即ちＲ＝（0.5〜1.0）Dg程度が総合的
に優れており，ガイドベーンから出た流れの速度三角形
とランナーベーン入口に於ける流れの速度三角形とが最
高効率点で一致し，水車の最高効率が向上する。
この場合，ガイドベーンの全閉から全開までの開度はキ
ヤンバーラインが直線状の場合に比べて約10％程度狭く
なるので，ガイドベーンから出た流れの速度三角形とラ
ンナーベーン入口に於ける流れの速度三角形とが一致す
る範囲が広がって水車効率が全般的にも向上し，ガイド
ベーンの操作機構も小形化出来る。一般にガイドベーン
を全閉の状態から少し開いた開度に無負荷開度が存在し
ているが，ガイドベーンを全閉の状態から少し開いた開
度でガイドベーンを出た流れがランナーの外側の方向か
ら内側へ向けられるので，キヤンバーラインが直線状の
場合に比べて少ない流量で無負荷回転数が得られる。ま
た，ガイドベーンのキヤンバーラインは１つの円弧で形
成されているので，キヤンバーラインが直線状の場合に
比べて製作が特に煩雑になることはない。
ヤンバーラインが直線状の場合に比べて約10％程度狭く
なるので，ガイドベーンから出た流れの速度三角形とラ
ンナーベーン入口に於ける流れの速度三角形とが一致す
る範囲が広がって水車効率が全般的にも向上し，ガイド
ベーンの操作機構も小形化出来る。一般にガイドベーン
を全閉の状態から少し開いた開度に無負荷開度が存在し
ているが，ガイドベーンを全閉の状態から少し開いた開
度でガイドベーンを出た流れがランナーの外側の方向か
ら内側へ向けられるので，キヤンバーラインが直線状の
場合に比べて少ない流量で無負荷回転数が得られる。ま
た，ガイドベーンのキヤンバーラインは１つの円弧で形
成されているので，キヤンバーラインが直線状の場合に
比べて製作が特に煩雑になることはない。
本発明の構成と作用とを具体的に第１図，第２図及び第
６図に示す一実施例に基づき説明する。第１図は本発明
に係るフランシス形水車に於けるガイドベーン１が全部
で12枚の場合のガイドベーン１の平面図，第２図はその
ガイドベーン１を出た流れの説明図にして，図に於いて
ガイドベーン１のキヤンバーライン５は従来の直線状を
廃して１つの曲率半径Ｒの円弧を保たせランナー側に向
けて湾曲させており，ガイドベーン１のキヤンバーライ
ン５がランナーの中心線６と成す角度θを小さくしてい
る。12枚のガイドベーン１は，それぞれ回転支持軸中心
４を中心に操作機構３により回動され，全閉から全開ま
で開度が調整されるようになっている。各ガイドベーン
１の回転支持軸中心４はランナの回転中心７と同心の円
周上に等ピッチに配されており、この円周をガイドベー
ン１のピッチ円８という。
６図に示す一実施例に基づき説明する。第１図は本発明
に係るフランシス形水車に於けるガイドベーン１が全部
で12枚の場合のガイドベーン１の平面図，第２図はその
ガイドベーン１を出た流れの説明図にして，図に於いて
ガイドベーン１のキヤンバーライン５は従来の直線状を
廃して１つの曲率半径Ｒの円弧を保たせランナー側に向
けて湾曲させており，ガイドベーン１のキヤンバーライ
ン５がランナーの中心線６と成す角度θを小さくしてい
る。12枚のガイドベーン１は，それぞれ回転支持軸中心
４を中心に操作機構３により回動され，全閉から全開ま
で開度が調整されるようになっている。各ガイドベーン
１の回転支持軸中心４はランナの回転中心７と同心の円
周上に等ピッチに配されており、この円周をガイドベー
ン１のピッチ円８という。
ガイドベーン１が12枚の場合のキヤンバーライン５の曲
率半径Ｒについて第６図を用いて説明する。第６図は，
横軸にガイドベーン１のキヤンバーライン５の曲率半径
Ｒとピッチ円８直径Dgとの比α（＝R/Dg）を，縦軸にガ
イドベーン１出口からの流線とランナーベーン２入口へ
の流線とのずれ角を取り，ランナの最高効率点における
両者の関係を示した図である。横軸は，αの数値が大き
いほどキヤンバーライン５の反りは緩やかであり，小さ
いほど急となることを意味し，また，縦軸は，ずれ角で
あり，ずれ角が小さいほど水車の水力性能が優れている
ということを意味している。そして，図中の２本の曲線
は，高落差用水車及び低落差用水車におけるランナの最
高効率点でのガイドベーン１出口とランナベーン２入口
における流線のずれ角を示している。なお，中落差用水
車に対する曲線は，上記２本の曲線の中間にあるので省
略した。
率半径Ｒについて第６図を用いて説明する。第６図は，
横軸にガイドベーン１のキヤンバーライン５の曲率半径
Ｒとピッチ円８直径Dgとの比α（＝R/Dg）を，縦軸にガ
イドベーン１出口からの流線とランナーベーン２入口へ
の流線とのずれ角を取り，ランナの最高効率点における
両者の関係を示した図である。横軸は，αの数値が大き
いほどキヤンバーライン５の反りは緩やかであり，小さ
いほど急となることを意味し，また，縦軸は，ずれ角で
あり，ずれ角が小さいほど水車の水力性能が優れている
ということを意味している。そして，図中の２本の曲線
は，高落差用水車及び低落差用水車におけるランナの最
高効率点でのガイドベーン１出口とランナベーン２入口
における流線のずれ角を示している。なお，中落差用水
車に対する曲線は，上記２本の曲線の中間にあるので省
略した。
図より，高落差用及び低落差用両水車共に，α＝0.5〜
1.0の範囲に於いて，ずれ角が小さくなっており，即ち
この範囲の曲率半径のキヤンバーライン５を採用すれば
水車の水力性能を損なうことはない。また，曲率半径Ｒ
をあまりにも小さくするとガイドベーン１の水力損出が
増加するがガイドベーン１が12枚の場合キヤンバーライ
ン５の曲率半径Ｒ＝（0.5〜1.0）Dgが総合的に優れてお
り，第２図に示すようにガイドベーン１から出た流れの
速度三角形とランナーベーン２入口に於ける流れの速度
三角形とが最高効率点で略一致し，水車の最高効率が向
上する。
1.0の範囲に於いて，ずれ角が小さくなっており，即ち
この範囲の曲率半径のキヤンバーライン５を採用すれば
水車の水力性能を損なうことはない。また，曲率半径Ｒ
をあまりにも小さくするとガイドベーン１の水力損出が
増加するがガイドベーン１が12枚の場合キヤンバーライ
ン５の曲率半径Ｒ＝（0.5〜1.0）Dgが総合的に優れてお
り，第２図に示すようにガイドベーン１から出た流れの
速度三角形とランナーベーン２入口に於ける流れの速度
三角形とが最高効率点で略一致し，水車の最高効率が向
上する。
この場合，ガイドベーン１の全閉から全開までの開度は
キヤンバーライン５が直線状の場合に比べて約10％程度
狭くなるので，ガイドベーン１から出た流れの速度三角
形とランナーベーン２入口に於ける流れの速度三角形と
が一致する範囲が広がって水車効率が全般的にも向上
し，ガイドベーン１の操作機構３も小形化出来る。一般
に，ガイドベーン１を全閉の状態から少し開いた開度に
無負荷開度が存在しているが，ガイドベーン１を全閉の
状態から少し開いた開度でガイドベーン１を出た流れが
ランナーの外側の方向から内側へ向けられるので，キヤ
ンバーライン５が直線状の場合に比べて少ない流量で無
負荷回転数が得られる。また，ガイドベーン１のキヤン
バーライン５は１つの円弧で形成されているので，キヤ
ンバーライン５が直線状の場合に比べて製作が特に煩雑
になることはない。
キヤンバーライン５が直線状の場合に比べて約10％程度
狭くなるので，ガイドベーン１から出た流れの速度三角
形とランナーベーン２入口に於ける流れの速度三角形と
が一致する範囲が広がって水車効率が全般的にも向上
し，ガイドベーン１の操作機構３も小形化出来る。一般
に，ガイドベーン１を全閉の状態から少し開いた開度に
無負荷開度が存在しているが，ガイドベーン１を全閉の
状態から少し開いた開度でガイドベーン１を出た流れが
ランナーの外側の方向から内側へ向けられるので，キヤ
ンバーライン５が直線状の場合に比べて少ない流量で無
負荷回転数が得られる。また，ガイドベーン１のキヤン
バーライン５は１つの円弧で形成されているので，キヤ
ンバーライン５が直線状の場合に比べて製作が特に煩雑
になることはない。
〔発明の効果〕 斯かる構成と作用とに因り，ガイドベーンの数が12枚に
削減されても16枚以上の場合と同様にガイドベーンを出
た流れがランナーベーンに適正な角度で流入するので，
水車の性能が保持され且つ製作コストが低減される効果
が奏せられる。
削減されても16枚以上の場合と同様にガイドベーンを出
た流れがランナーベーンに適正な角度で流入するので，
水車の性能が保持され且つ製作コストが低減される効果
が奏せられる。
第１図は本発明に係るフランシス形水車に於けるガイド
ベーンが全部で12枚の場合のガイドベーンの平面図，第
２図はそのガイドベーンを出た流れの説明図，第３図は
従来のフランシス形水車に於けるガイドベーンが全部で
16枚の場合，第４図は12枚にした場合のガイドベーンの
平面図，第５図はその12枚の場合のガイドベーンを出た
流れの説明図，第６図は，本発明に係るキヤンバーライ
ン曲率半径とずれ角との関係図である。 １……ガイドベーン,2……ランナーベーン,4……ガイド
ベーンの回転支持軸中心,5……キヤンバーライン,8……
ガイドベーンのピッチ円。
ベーンが全部で12枚の場合のガイドベーンの平面図，第
２図はそのガイドベーンを出た流れの説明図，第３図は
従来のフランシス形水車に於けるガイドベーンが全部で
16枚の場合，第４図は12枚にした場合のガイドベーンの
平面図，第５図はその12枚の場合のガイドベーンを出た
流れの説明図，第６図は，本発明に係るキヤンバーライ
ン曲率半径とずれ角との関係図である。 １……ガイドベーン,2……ランナーベーン,4……ガイド
ベーンの回転支持軸中心,5……キヤンバーライン,8……
ガイドベーンのピッチ円。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−72847（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−144079（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−7830（ＪＰ，Ｂ２) 水車とポンプ水車 石井安男著 電気書 院 Ｐ．49−64 Ｐ．76−Ｐ．94
Claims (1)
- 【請求項１】12枚のガイドベーンを具え該ガイドベーン
のキヤンバーラインの曲率半径を該ガイドベーンのピッ
チ円直径の0.5倍ないし1.0倍としランナー側へ湾曲させ
てなることを特徴とする水車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59246834A JPH0684750B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 水 車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59246834A JPH0684750B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 水 車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61126375A JPS61126375A (ja) | 1986-06-13 |
| JPH0684750B2 true JPH0684750B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=17154383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59246834A Expired - Lifetime JPH0684750B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 水 車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684750B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6873888B2 (ja) * | 2017-11-09 | 2021-05-19 | 株式会社東芝 | ガイドベーンおよび流体機械 |
-
1984
- 1984-11-21 JP JP59246834A patent/JPH0684750B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 水車とポンプ水車石井安男著電気書院Ｐ．４９−６４Ｐ．７６−Ｐ．９４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61126375A (ja) | 1986-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |