JPS5870064A - 水車ケ−シング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水車又はポンプ水車の渦巻ケーシング、特にオ
フセット型渦巻ケーシングの改良に係る。

従来のオフセット型渦巻ケーシングの水平断面を第１５
Ａに、又第１図のＩ−１断面を第２図に示す。これらの
図において、　（０１）は渦巻ケーノノク、　（０２）
はステーベーン、　（０８）はステーベーン外周円、　
（０４）はガイドベーン、　（０５）はランチである。

ステーベーンの入口幅りはケーシングの巻始め部から巻
終りにゆ（こしたがって。

第３図上段の破線曲線および第４図（Ａｌ　（Ｂｌ　（
０１（それぞれ第１図のＡ、Ｂ、０断面）に示されるよ
うに、単調に減小していた。又ステーベーンの人口角度
αは第３図下段の破線又は鎖線で示されるように１巻始
めから巻終りまで一定か、又は階段状に減小していた。

オフセット型渦巻ケーシングでは、ケーシング寸法を小
型化するために、ステーベーン外周円（０３）がケーシ
ングの人口直管部（０６）の中に（オフセット量ｅだけ
°）張出している形状となっている。すなわち、ケーソ
ング入口゛管路が、第１図中に鎖線（０７）で示すよう
な、ステーベーン外周円（０８）に接する形状には、な
っていない。

従来のオフセット型渦巻ケーシングでは、前記のように
ステーベーン入口幅が単調に減小し。

入口角度は一定又は階段状に減小するだけで。

入口直管部におけるステーベーン入口の流れに対する配
慮に欠けていたので、ステーベーンの周方向の流量配分
に不均一が生じ、損失の発性ならびに効率低下の原因と
なっていた。

本発明は前記事情に鑑み、水車又はポンプ水車のオフセ
ット型渦巻ケーシングの損失低減を目的としてなされた
もので、その要旨とするところは、ステーベーン外周円
（３）がケーシングの入口直管部（６）の中に張出して
いるオフセット型ケーシング巻始め部０ηとの間の領域
に前縁が配されたステーベーンの入口幅りが−ｈ４平面
０１におけるステーベーン入口幅よりも小さ鳴、かつ上
記領域に前縁が配されたステーベーンの入口角度αが−
Ｅ記平面α１よりも下流に前縁が配されたステーベーン
の入口角度よりも大きいことを特徴とする水車ケーシン
グにある。すなわち。

本発明のオフセット型渦巻ケーシングにおいては、ステ
ーベーン入口付近の形状を、速度ベクトルより算出され
るステーベーン入口幅と入口角度とに基づいて決定し、
スピードリングへの周方向流入不均一を極力均一化して
、水車の損失を減少し効率向−Ｆをはかるものである。

次に本発明の実施例を図面により説明する。

第５図は本発明の一実施例の水平断面図、第６図は第５
図の要部拡大図、第７図（Ａｔ、　（Ｂ１．　（Ｏｌは
チーベーン、、　（３）はステーベーン外周円、　（４
）はガイドベーンである。上記ステーベーン外周円（３
）は上記渦巻ケーシング（１）の入口直管部（６）の中
にｅだけ張出している。

そして、水車の回転軸線（８）を含み上記人口直管部（
６）の軸線（９）に垂直な平面ａＯ香キ千午とケーシン
グ巻始め部αｐとの間に前縁（２）が配されたステーベ
ーン（２ａ）の入口幅りはで表わされる値になっており
、又同ステーベーン（２ａ）の入口角度αは で表わされる値になっている。ここにＤｌはケーシング
人口径、Ｄ、はステーベーン入口外径Ｉ　Ｌ。

は上記平面ＱＯにおけるステーベーン入口幅、Ｌｍは全
ステーベーンの幅の算術平均、βは水車回転軸線（８）
を軸にして、ステーベーン入口位置■を上記平面００か
ら上流に向かって測った角度である。

上記ステーベーンの入口幅（Ｌｌおよび入口角度（α）
を図示するとそれぞれ第８図上段および下段の実線のよ
うになる。すなわち上記平面０１とケーシング巻始 れたステーベーンの（２ａ）入口幅りは上記平面ＯＱに
おけるステーベーン入口幅よりも小さく、かつ上記ステ
ーベーン（２ａ）の入口角度αは上記平面００よりも下
流に前縁が配されたステーベーン（２）の人口角度より
も大きい。

さて、を記乎面００よりも下流に配されたステーベーン
（２）に流入する流れＶ′の速度線図は第６図中α葎の
ようになる。ここでＶ。はケーシング内主流方向速度（
上記平面Ｑ１よりも下流では接線方向速度となる）、Ｖ
ｍはステーベーン入口子午面方向（半径方向）速度（ラ
ンナ゛方向の吸引力により発生する。）である。

ところが、−ｈ記事面Ｏ０よりも上流側、のケーシング
巻始め部０υとの間に前縁（至）が配されたステーベー
ン（２ａ）について考えると、ケーシング内主流方向速
度■。は子午面方向（半径方向）の成分を持つ。今水車
回転軸線（８）を軸にして、このステーベーン（２ａ）
の入口位置（２）を上記平面Ｑｌから上流に測った角度
をβとするとき、上記速度成分はＶ。ｓｉｎβとなり、
これが上記ｖｍに加算されるから、子午面方向速度はｖ
□＋Ｖ□ｓｉｎβとなる。

したがって、ステーベーン入口幅りを、■、−Ｌｏｖｍ
／（Ｖｍ十■。ｓＩｎβ）（ここでり。は平面αＱにお
けるステーベーン入口幅。）に等し曵しておくと。

ステーベーン外周から流入する水の流量が均一となる。

又上記ステーベーン（２ａ）に流入する流れＶの速度線
図は第６図中α→で示され、ステーベーン（２ａ）への
流入角はｔａｎ−１（（Ｖｍ＋Ｖｏｓｉｎβ）／（Ｖ□
ｃｏｓβ））となる。したがって、ステーベーン（２ａ
）の入口角度αをこの流入角に等しくしてお（と、ステ
ーベーン入口における流体損失を小さく抑えることがで
きる。

ここで水車に流入する流量なＱとすると。

■ｏ＝Ｑ／（（π／４）Ｄｌ）、■ｏ−Ｑ／（πＤ、Ｌ
ｒｒ、）であるから、　　Ｌｏｏｍ／　（Ｖｍ　十Ｖ。

ｓｉｎβ）＝ＬｏＤｉ”／（ＤＦ＋４Ｄ３Ｌｍｓｉｎβ
）。

ｔａｎ−’（（Ｖｍ＋Ｖ６ｓｒｎβ）／（ＶＯｃｏｓβ
）　）　＝　ｔａｎ−’（ｔａｎｐ＋Ｄ＋２／（４ＤＳ
ＬｍＣｏｓβ））となる。

本実施例では前記したように、ステーベーン（２ａ）の
入口幅りがＬ＝ＬｏＤｉ／（ＤＨ＋４Ｄ、Ｌｍｓｉｎβ
）であり、又同ステーベーン（２ａ）の入口角度αがａ
−１ａｎ　’（ｔａｎβ＋Ｄ７／（４ＤｓＬｍｃｏｓβ
））であるから、ステーベーン外周から流入する水の流
量が円周方向に均一化され、又ステーベーンの入口角度
が水の流入角度と一致するから、損失が減少し。

水車効率が向−卜することになる。

第８図はステーベーン外周円から流入する半径方向流量
の円周方向分布を、従来のオフセット型渦巻ケーソング
の場合と本発明の渦巻ケーシングの場合とについて、測
定した、結果を示す。

図中の破線は従来のものの場合、実線は本発明の場合で
ある占図かられかるように、従来のオ　。

フセット型渦巻ケーソングでは、平面Ｑ１よりも上流に
おいて、半径方向の流入流量が大きく。

周方向に流量のアンバランスを生じ、損失発生。

効率低下の原因となっていたが２本発明では。

この部分における流入速度ベクトル増加の効果をステー
ベーン入口幅の減少によって相殺して周方向に半径方向
流入流量が均一化されるから。

損失が減少し、効率が向上するものである。

以上詳細に説明したとおり９本発明の水車ケーシングは
、ステーベーン外周円（３）がケーシングの入口直管部
（６）の中に張出しているオフセラ・αＱとケーシング
巻始め部αｐとの間の領域に前縁が配されたステーベー
ンの入口幅りが上記平面ＯＱにおけるステーベーン入口
幅よりも小さく。

かつ上記領域に前縁が配されたステーベーンの入口角度
αが上記平面ＱＯよりも下流に前縁が配されたステーベ
ーンの入口角度よりも大きいことを特徴とするので、ス
テーベーンの外周から流入する水の流量が円周方向に均
一化されるとともに、ステーベーン人口角度が水の流入
角度に近づき、したがって損失が減少し、水車効率を向
上させることができて、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のオフセント型渦巻ケーシングの水平断面
図、第２図は第１図の１−１断面・図。 第８図はステーベーン入口幅とステーベーン人口角度の
円周方向分布を示す図、第４図は第１図のＡ、Ｂ、Ｃ断
面図、第５図は本発明の水車ケーシングの一実施例を示
す水平断面図、第６図は第５図の要部拡大図、第７図は
第５図のＡ。 Ｂ、　Ｃ断面図、第８図は半径方向流量の円周方ベーン
；　（０８）、　（３）・・・ステーベーン外周円；　
（Ｏ４）　＋（４）・・・ガイドベーン＋　（Ｏ５）・
・・ランナ；　（０６）、　（６）・・・ケーシングの
入口直管部；（８）・・・水車の回転軸線；Ｑυ・・・
ケーシング巻始め部；（１３，Ｏ４）・・・速度線図。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステーベーン外周円（３）がケーシングの人口直管部（
   ６）の中に張出しているオフセット型渦巻ケング巻始め
   部Ｏｐとの間の領域に前縁が配されたステーベーンの人
   口幅りが上記平面Ｏ１におけるステーベーン入口幅より
   も小さく、かつ上記領域に前縁が配されたステーベーン
   の入口角度ａが上記平面αＯよりも下流に前縁が配され
   たステーベーンの入口角度よりも大きいことを特徴とす
   る水車ケーシング。