JPS60187774A - ペルトン水車のノズル制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ペルトン水車のノズル制御装置に係り、特に
、ノズル噴射口の口径を狭める絞シ板を設けることによ
って水車運転性能を向上させることができるようにした
ペルトン水車のノズル制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、ペルトン水車は第１図に示すように、水管１の
先端に取り付けられたノズル２の噴射口２ａからの噴流
８が図示を省略したランチに向って射出され、これによ
って回転駆動力が得られるようになっている。また、上
記ノズル２の内部にミニ−ドル弁４が往復動自在に配置
されており、このニードル弁４の先端部に設けられたノ
ズルチップ４ａを矢印８方向に移動させることによって
、ノズル２の噴射口２ａの開度が調節され、噴流８の流
量が常に負荷に対応するように調整されるように嫌って
いる。　′ 〔背景技術の問題点〕　− ところが、上記ノズル２の噴射口２ａの口径りは、最大
出力時に要求される噴流流量・を基準として大径状に形
成されるため、第１図に示すような小開度時において不
都合を生じる。すなわち、小開度時においては、噴流８
が大径状の噴射口２ａの周縁部分から吐出され、その後
合流するまで該噴流Ｂの外表面は何ら案内されることな
く流動することとなる。このため、噴流８に乱れが生じ
、この乱れから大きなノズル損失が発生して水車の運転
効率が大幅に低下してしまっていた。さらに小開度時に
おいては、ニードル弁４のストローク量に対して噴流８
の吐出流量が大きく変動してしまい、低負荷時の水車出
力の調整が困難となっていた。このため発電所において
は、無負荷運転から主機を送電線に並入させる並入動作
制御に非常に大き々困難性を伴っていた。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、このような従来のペルトン水車の欠点
を解消し、低出力時の運転効率を向上させるとともに、
出力調整を容易かつ正確に行うことができるようにした
ペルトン水車のノズル制御装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

上ｄＣＤ的を達成するため、本発明によるペルトン水車
のノズル制御装置は、ノズル噴射口の直後に該ノズル噴
射口より小さな口径を備えた絞シ板を開閉自在に設けて
なることを特徴とし、噴流流量に応じてノズル噴出口の
口径を大きくしたり小さくしたりすることができるよう
にしている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて絆細に説明する。

第１図と同一構成物を同一符号で表した第２図および第
８図に示す実施例では、ノズル２の噴射口２ａの前壁に
密層するように２枚の絞り板１０゜１１が開閉自在に設
けられている。すなわち、この両絞り板ｌｏ、ｔｉは後
述する送シ装置工２によって対称的に往復移動され、互
いに密層したり離間されたりするように設けられている
。さらに、これら両絞り板１０．１１の対向辺中央部分
には、半円状の切欠部１３．１４が互いに対向するよう
に形成されている。そして、第Ｂ図二点鎖線で示すよう
に、これら２つの半円状切欠部１３．１４は上目ｒ２絞
り板１０゜１１が閉じられたときに一つの円形状をなす
ように合体し、これによって小径状（直径Ｄｏ）の噴射
口１５が構成されるようになっている。

また、上記絞り板１０．１１が開かれて互いに離間した
ときには、ノズル２の大径状（直径Ｄ）噴射口２ａが前
面に開放されるようになっている。

なお、上記噴射口１５を構成する両生円状切欠部１３、
１４の周縁は鋭角状に形成され、これによって良好な水
切作用が得られるようになっている。

さらに、上記送シ装置１２は駆動側かさ歯車１６および
出力側かさ歯車１７と、これら両歯車１６．１７を介し
て回転力が付与される送りねじ１８とを備えている。こ
の送りねじ１８は、右ねじ部と左ねじ部とを有し、両ね
じ部にそれぞれ絞り板１０．１１の一方が螺着され、送
りねじ１８の回転によって両絞り板１０．１１が対称に
往復動されるようになっている。

このような構成からなるペルトン水車のノズル制御装置
においては、水車出力が大きい場合すなわち噴流流量が
大きい場合には絞り板１０．１１は開放位置にセットさ
れ（第８図実線）、噴流８は、従来と同様にノズル２の
大径状の噴射口２ａから大量に吐出される。

一方、水車出力が小さく噴流流量がある値よシ小さくな
ったときには、絞り板１０．１１は閉位置にセットされ
（第８図二点鎖線）、両絞り板ｔｏ、ｔｔが密層するこ
とによって構成される小径状の噴射口１５から小量の噴
流８が吐出される。このように、小量の噴流８を得ると
きにはそれに適した小径状の噴射口１５を用りるように
すれば、吐出流が非常に安定し、流れの乱れによるノズ
ル損失をほとんどなくすことができる。

第４図は、水車出力Ｐ（横軸）と水車効率η（縦軸）と
の関係を表している。線図■で示される従来のペルトン
水車にお込ては、水車出力ＰがＰａより低す領域で噴流
の乱れからノズル損失が急激に悪化し、水車効率ηも急
激に悪化している。

これに対して、本発明によるペルトン水車においては、
水車出力Ｐｏ以下で絞り板１０．１１が閉じられ、小径
状の噴射口１５を通して噴流の吐出が行われる。これに
より、噴流の安定化が図られ、低出力域におけるノズル
損失が低減が図られる結果、線図■で表されるように水
車効率ηも大きく向上する。

また、第５図は、ニードル弁４のストロークＳ（横軸）
と噴流８の流量Ｑ（縦＠）との関係を表した線図である
。線図ａで表した従来のペルトン水車では、低流量域に
おいてストロークＳの変動量６日に対して噴流流量Ｑの
変動量ΔＱは比較的大きな値を持つ。一方本発明による
ペルトン水車では、絞り板ｔｏ、ｔｉを使用すれば、線
図すで表したように、同じストローク変動量６日に対し
て噴流流量の変動量は△Ｑ１　にしかならない。したが
って、噴流８の流量調整を細かくかつ正確に行うことが
でき、水車出力の調整も良好に行うことができる。

第６図には、本発明の他の実施例を示している。

本実施例では、絞り板２０　（２１）をノズル２の壁面
から所定距離りだけ離して配置するようにしてｂる。

このようにすれば、絞り板２０（２すをノズル壁面との
間に摩擦を生じさせることなく開閉作動させることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によるペルトン水車のノズル
制御装置は、小流量時においてノズル噴射口の口径を狭
めるように閉じられかつ大流量時にノズル噴射口を開放
するように開けられる絞り板を上記ノズル噴射口の直後
に設けるようにしたから、噴流の流量に合致したノズル
噴射口の口径を適宜選択することができ、小流量時すな
わち低出力時において噴流流量とノズル噴射口との不適
合から生ずるノズル損失を低減しうる。さらに、ニード
ル弁の調整量に対する噴流流量の変動を小さく抑えるこ
とができ、低負荷時の流量調整を極めて良好に行うこと
ができる。

したがって、本発明によれば、ペルトン水車の低負荷運
転時の運転性能を大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のペルトン水車のノズル先端部分の拡大縦
断面図、第２図および第８図は本発明の一実施例におけ
るペルトン水車のノズル先端部分を表した拡大縦断面図
および正面図、第４図は水車出力と水車効率との関係を
表した線図、第５図はニードル弁のストローク髪とノズ
ル噴流流量との関係を示す線図、第６図は本発明の他の
実施例を示した第２図相当の縦断面図である。 ２・・・ノズル、２ａ・・・噴射口、８・・・噴流、４
・・・ニードル弁、４ａ・・・ニードルチップ、１０．
　Ｊ、１．２０゜２１・・・絞り板、１２・・・送り装
置、１３．１４・・・切欠部、Ｉ５・・・噴射口。 出穎人代理人　猪　股　清 ８１目 第２目 躬ｌ目 林車畠力Ｐ 第５目 躬６目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノズル内に配置されたニードル弁を往復動させてノズル
   噴射口からの噴流流量を調節するようにしたペルトン水
   車のノズル制御装置において茅上記ノズル噴射口の噴流
   吐出側に該ノズル噴射口より小さな口径の噴射口を備え
   てなる絞り板を開閉自在に設けるようにしたことを特徴
   とするペルトン水車のノズル制御装置。