JPS6228315B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6228315B2 JPS6228315B2 JP55038901A JP3890180A JPS6228315B2 JP S6228315 B2 JPS6228315 B2 JP S6228315B2 JP 55038901 A JP55038901 A JP 55038901A JP 3890180 A JP3890180 A JP 3890180A JP S6228315 B2 JPS6228315 B2 JP S6228315B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- casing
- plate
- stay vane
- semi
- center
- 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
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Classifications
-
- 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
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半渦巻ケーシングを有する水力機械
に係り、特に、ステーベーン間に流入する水量を
均一にする構造に関するものである。
に係り、特に、ステーベーン間に流入する水量を
均一にする構造に関するものである。
第１図は半渦巻ケーシングを有する従来の水
力、機械の平面図である。この図において、水車
に供給された一様流３は、ケーシング１、ピア２
によつて導かれ、ステーベーン４間に流入する。
このときステーベーン４間に流入する水量が各ス
テーベーン間で均一でないと、ランナの個々の羽
根に入る流れは非定常な流れとなる。このため、
ランナの羽根にかかる負荷が不均一となり、効率
が低下し騒音の原因となる。
力、機械の平面図である。この図において、水車
に供給された一様流３は、ケーシング１、ピア２
によつて導かれ、ステーベーン４間に流入する。
このときステーベーン４間に流入する水量が各ス
テーベーン間で均一でないと、ランナの個々の羽
根に入る流れは非定常な流れとなる。このため、
ランナの羽根にかかる負荷が不均一となり、効率
が低下し騒音の原因となる。
そこで、従来の半渦巻ケーシングを有する水力
機械においては、種々の工夫がなされてきた。例
えば、第１図に示すように、ピア２の下流端を曲
線的にしたり、あるいは、図示の如く、巻き始め
部６に導水板５を取り付けていた。
機械においては、種々の工夫がなされてきた。例
えば、第１図に示すように、ピア２の下流端を曲
線的にしたり、あるいは、図示の如く、巻き始め
部６に導水板５を取り付けていた。
しかし、このような方法では、本発明者らが行
なつた水理実験により、各ステーベーン間の水量
は均一とはならないことが判明した。第２図はそ
の実験結果を示すグラフである。測定した流速が
最も大きい巻き始め部６を基準とした各ステーベ
ーン出口全周における流速分布の偏流割合を示し
ている。ここに偏流割合とは、巻き始め部６のス
テーベーン出口における流速V0を基準として、
これと各位置の流速V1との差を流速V0で割つた
値である。第２図から明らかなように、各ステー
ベーン間に流入する水の流速は最も大きい巻き始
め部６と巻き終り部７とでは20％以上も偏流があ
ることが判る。このことは、ケーシング内に流入
した水のうち、巻き終り部７のステーベーン間ま
で回り込む水量が少なく、巻き始め部６のステー
ベーン間に流入する水量が多いためと考えられ
る。
なつた水理実験により、各ステーベーン間の水量
は均一とはならないことが判明した。第２図はそ
の実験結果を示すグラフである。測定した流速が
最も大きい巻き始め部６を基準とした各ステーベ
ーン出口全周における流速分布の偏流割合を示し
ている。ここに偏流割合とは、巻き始め部６のス
テーベーン出口における流速V0を基準として、
これと各位置の流速V1との差を流速V0で割つた
値である。第２図から明らかなように、各ステー
ベーン間に流入する水の流速は最も大きい巻き始
め部６と巻き終り部７とでは20％以上も偏流があ
ることが判る。このことは、ケーシング内に流入
した水のうち、巻き終り部７のステーベーン間ま
で回り込む水量が少なく、巻き始め部６のステー
ベーン間に流入する水量が多いためと考えられ
る。
また上記以外の従来技術として、第３図に示す
ように、各ステーベーン４を各々異なる形状にし
てランナに流入する水量を均一にしたものがある
が、このように各ステーベーンを異なる形状にす
ると、製作が困難になり、またコストアツプとな
るなどの欠点がある。
ように、各ステーベーン４を各々異なる形状にし
てランナに流入する水量を均一にしたものがある
が、このように各ステーベーンを異なる形状にす
ると、製作が困難になり、またコストアツプとな
るなどの欠点がある。
本発明の目的は、各ステーベーン間に流入する
水量が均一で効率が良く騒音の少ない半渦巻ケー
シングを有する水力機械を提供することである。
水量が均一で効率が良く騒音の少ない半渦巻ケー
シングを有する水力機械を提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために、ステー
ベーンより上流側のケーシング内に、板の長さが
ケーシング入口幅の1/3〜1/4であり、板厚が板の
長さの1/5〜1/10倍であり、ランナの回転中心か
ら自らの中心までの半径がランナの回転中心から
ステーベーンの中心までの半径の1.5〜２倍であ
り、ケーシング入口流れ方向の水平軸となす角度
が30〜35°である導水板を設け、ケーシング巻き
始め側から巻き終り側の方に流れる水量を従来よ
りも多くして、各ステーベーン間に流入する水量
を均一にした水力機械を提案するものである。
ベーンより上流側のケーシング内に、板の長さが
ケーシング入口幅の1/3〜1/4であり、板厚が板の
長さの1/5〜1/10倍であり、ランナの回転中心か
ら自らの中心までの半径がランナの回転中心から
ステーベーンの中心までの半径の1.5〜２倍であ
り、ケーシング入口流れ方向の水平軸となす角度
が30〜35°である導水板を設け、ケーシング巻き
始め側から巻き終り側の方に流れる水量を従来よ
りも多くして、各ステーベーン間に流入する水量
を均一にした水力機械を提案するものである。
本発明においては、ケーシング巻き始め側を流
れる水量と巻き終り側を流れる水量とが従来より
もはるかに均一となるので、回転が滑らかとな
り、効率が良く騒音の少ない水力機械が実現され
る。
れる水量と巻き終り側を流れる水量とが従来より
もはるかに均一となるので、回転が滑らかとな
り、効率が良く騒音の少ない水力機械が実現され
る。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。第４図は本発明の一実施例である半渦巻
ケーシングを有する水力機械の平面図である。本
実施例は、ステーベーン４より上流側のケーシン
グ１内に、曲線のキヤンバーラインを有する２個
の導水板８ａ，８ｂを取り付けたことが特徴であ
る。導水板８ａ，８ｂは、板の長さｌがケーシン
グ１の入口端l0の1/3〜1/4倍とするのが好まし
い。板の長さｌが、1/3l0よりも長くなると流れ
の抵抗が大きくなりすぎ、また1/4l0よりも短く
なると整流効果がなくなり、いずれも好ましくな
い。導水板８ａ，８ｂの厚さｔは板の長さｌの1/
５〜1/10倍であるのが好ましい。板の厚さｔが1/1
０ｌよりも薄いと強度上問題が生じ、また1/5ｌよ
りも厚いと製作コストが高くなり、かつ偏流を促
進するので、いずれも好ましくない。またランナ
の回転中心から導水板８ａ，８ｂの中心までの半
径ｒは、ランナの回転中心からステーベーンの中
心までの半径r0の1.5〜２倍であるのが好まし
い。半径ｒが1.5r0よりも短くなると導水板８
ａ，８ｂがステーベーン４に近づきすぎ、また
2r0よりも長くなるとピア２に近づきすぎて、い
ずれも偏流状態が大きくなつて好ましくない。さ
らに導水板８ａ，８ｂがケーシング入口流れ方向
の水平軸となす角度θは30〜35゜であるのが好ま
しい。角度θが35゜よりも大になると流れが邪魔
されて、損失が大きくなり、好ましくなく、また
30゜よりも小になると水の流れの方向が変化しに
くくなり、好ましくない。
明する。第４図は本発明の一実施例である半渦巻
ケーシングを有する水力機械の平面図である。本
実施例は、ステーベーン４より上流側のケーシン
グ１内に、曲線のキヤンバーラインを有する２個
の導水板８ａ，８ｂを取り付けたことが特徴であ
る。導水板８ａ，８ｂは、板の長さｌがケーシン
グ１の入口端l0の1/3〜1/4倍とするのが好まし
い。板の長さｌが、1/3l0よりも長くなると流れ
の抵抗が大きくなりすぎ、また1/4l0よりも短く
なると整流効果がなくなり、いずれも好ましくな
い。導水板８ａ，８ｂの厚さｔは板の長さｌの1/
５〜1/10倍であるのが好ましい。板の厚さｔが1/1
０ｌよりも薄いと強度上問題が生じ、また1/5ｌよ
りも厚いと製作コストが高くなり、かつ偏流を促
進するので、いずれも好ましくない。またランナ
の回転中心から導水板８ａ，８ｂの中心までの半
径ｒは、ランナの回転中心からステーベーンの中
心までの半径r0の1.5〜２倍であるのが好まし
い。半径ｒが1.5r0よりも短くなると導水板８
ａ，８ｂがステーベーン４に近づきすぎ、また
2r0よりも長くなるとピア２に近づきすぎて、い
ずれも偏流状態が大きくなつて好ましくない。さ
らに導水板８ａ，８ｂがケーシング入口流れ方向
の水平軸となす角度θは30〜35゜であるのが好ま
しい。角度θが35゜よりも大になると流れが邪魔
されて、損失が大きくなり、好ましくなく、また
30゜よりも小になると水の流れの方向が変化しに
くくなり、好ましくない。
このように取り付けられた導水板８ａ，８ｂに
より、ケーシング１に流入した水の流れの方向が
変化する。すなわち、ケーシング１に流入した一
様流３は、導水板８ａ，８ｂによつてケーシング
半渦巻部の一方の壁面方向に向う流れが多くな
り、巻き始め部６内に流入する水量が減り、巻き
終り部７側に、流れる水量が多くなる。その結
果、巻き始め部６の流速が減少し、巻き終り部７
の流速が増加し、各ステーベーン４間に流入する
水量が全周にわたり均一となる。
より、ケーシング１に流入した水の流れの方向が
変化する。すなわち、ケーシング１に流入した一
様流３は、導水板８ａ，８ｂによつてケーシング
半渦巻部の一方の壁面方向に向う流れが多くな
り、巻き始め部６内に流入する水量が減り、巻き
終り部７側に、流れる水量が多くなる。その結
果、巻き始め部６の流速が減少し、巻き終り部７
の流速が増加し、各ステーベーン４間に流入する
水量が全周にわたり均一となる。
第５図は、第４図のlaが1/3l0，lbが1/4l0，ta，
tbがともに1/10，ra，rbがともに2r0，θａ，θ
ｂがともに35゜の場合の半渦巻ケーシングのステ
ーベーン出口における流速の偏流割合を示す実験
結果である。第２図の従来例では巻き始め部で局
部的に大きくなつていた流速分布が、第５図の本
実施例では偏流がなくなり、各ステーベーン間
は、均一な流速分布となることが判る。このよう
にしてステーベーン出口において流速分布が均一
になると、ランナには均一な負荷がかかることに
なり、効率が向上し、騒音の少ない静かな運転状
態が得られる。
tbがともに1/10，ra，rbがともに2r0，θａ，θ
ｂがともに35゜の場合の半渦巻ケーシングのステ
ーベーン出口における流速の偏流割合を示す実験
結果である。第２図の従来例では巻き始め部で局
部的に大きくなつていた流速分布が、第５図の本
実施例では偏流がなくなり、各ステーベーン間
は、均一な流速分布となることが判る。このよう
にしてステーベーン出口において流速分布が均一
になると、ランナには均一な負荷がかかることに
なり、効率が向上し、騒音の少ない静かな運転状
態が得られる。
次に、条件を変えたときの偏流割合の変化の例
をいくつか示す。以下の図には、比較のために、
第２図の特性を併せて示してある。
をいくつか示す。以下の図には、比較のために、
第２図の特性を併せて示してある。
第６図は、設定条件範囲内の例を示している。
すなわち、第５図の条件による特性と、ra，rb＝
1.5r0、θａ，θｂ＝30゜で他の条件が第５図の
例と同じ場合の特性である。これらの場合はいず
れも、整流効果が達成されている。
すなわち、第５図の条件による特性と、ra，rb＝
1.5r0、θａ，θｂ＝30゜で他の条件が第５図の
例と同じ場合の特性である。これらの場合はいず
れも、整流効果が達成されている。
第７図は、板の長さが不適当な場合である。実
線はla，lb＝1/2l0の例を、点線は、la，lb＝1/5l0
の例を示している。偏流割合の改善効果は、不十
分である。
線はla，lb＝1/2l0の例を、点線は、la，lb＝1/5l0
の例を示している。偏流割合の改善効果は、不十
分である。
第８図は、板厚が不適当な場合を示している。
すなわち、ta＝1/3la，tb＝1/3lbの例である。な
お、この条件とは逆に、板厚を板の長さの1/10以
下にすると、整流効果は十分になるものの、強度
的に問題があり、採用できない。
すなわち、ta＝1/3la，tb＝1/3lbの例である。な
お、この条件とは逆に、板厚を板の長さの1/10以
下にすると、整流効果は十分になるものの、強度
的に問題があり、採用できない。
第９図は、設定半径が不適当の場合である。実
線は、ra，rb＝1.2r0の条件を示している。ただ
し、設定位置がステーベーンに近すぎ当たつてし
まうので、やむを得ず、設定角度も変更してあ
る。一方、点線は、ra，rb＝3r0とした例であ
る。これらの場合も、不十分な整流効果しか得ら
れていない。
線は、ra，rb＝1.2r0の条件を示している。ただ
し、設定位置がステーベーンに近すぎ当たつてし
まうので、やむを得ず、設定角度も変更してあ
る。一方、点線は、ra，rb＝3r0とした例であ
る。これらの場合も、不十分な整流効果しか得ら
れていない。
第１０図は、設定角度が不適当な例を示してい
る。偏流割合は依然として大きい。
る。偏流割合は依然として大きい。
本発明による第６図の特性と、条件が不適当な
第７図〜第１０図の特性とを比較すると、本発明
の整流効果が著しいことは明らかである。
第７図〜第１０図の特性とを比較すると、本発明
の整流効果が著しいことは明らかである。
本発明においては、半渦巻ケーシングの各ステ
ーベーン間に流入する水量を均一にする導水板を
設けたので、効率が良く騒音の少ない水力機械が
得られる。
ーベーン間に流入する水量を均一にする導水板を
設けたので、効率が良く騒音の少ない水力機械が
得られる。
第１図は半渦巻ケーシングを有する従来の水力
機械の平面図、第２図は第１図の半渦巻ケーシン
グのステーベーン出口における流速の偏流割合を
示すグラフ、第３図は半渦巻ケーシングを有する
従来の他の水力機械の平面図、第４図は本発明の
半渦巻ケーシングを有する水力機械の平面図、第
５図は第４図の半渦巻ケーシングのステーベーン
出口における流速の偏流割合を示すグラフ、第６
図は本発明の条件範囲内の例による偏流割合を示
すグラフ、第７図は板の長さが不適当な場合のグ
ラフ、第８図は板厚が不適当な場合のグラフ、第
９図は設定半径が不適当な場合のグラフ、第１０
図は設定角度が不適当な場合のグラフである。 １……ケーシング、２……ピア、４……ステー
ベーン、６……巻き始め部、７……巻き終り部、
８ａ，８ｂ……導水板。
機械の平面図、第２図は第１図の半渦巻ケーシン
グのステーベーン出口における流速の偏流割合を
示すグラフ、第３図は半渦巻ケーシングを有する
従来の他の水力機械の平面図、第４図は本発明の
半渦巻ケーシングを有する水力機械の平面図、第
５図は第４図の半渦巻ケーシングのステーベーン
出口における流速の偏流割合を示すグラフ、第６
図は本発明の条件範囲内の例による偏流割合を示
すグラフ、第７図は板の長さが不適当な場合のグ
ラフ、第８図は板厚が不適当な場合のグラフ、第
９図は設定半径が不適当な場合のグラフ、第１０
図は設定角度が不適当な場合のグラフである。 １……ケーシング、２……ピア、４……ステー
ベーン、６……巻き始め部、７……巻き終り部、
８ａ，８ｂ……導水板。
Claims (1)
- １ 半渦巻ケーシングを有する水力機械におい
て、ステーベーンより上流側のケーシング内に、
板の長さがケーシング入口幅の1/3〜1/4倍であ
り、板厚が板の長さの1/5〜1/10倍であり、ラン
ナの回転中心から自らの中心までの半径がランナ
の回転中心からステーベーンの中心までの半径の
1.5〜２倍であり、ケーシング入口流れ方向の水
平軸となす角度が30〜35゜である導水板を設けた
ことを特徴とする半渦巻ケーシングを有する水力
機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3890180A JPS56135756A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Hydraulic machine having semispiral casing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3890180A JPS56135756A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Hydraulic machine having semispiral casing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56135756A JPS56135756A (en) | 1981-10-23 |
| JPS6228315B2 true JPS6228315B2 (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=12538089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3890180A Granted JPS56135756A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Hydraulic machine having semispiral casing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56135756A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6245977A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | Fuji Electric Co Ltd | セミスパイラル形カプラン水車 |
| JPH0643840B2 (ja) * | 1985-10-04 | 1994-06-08 | 株式会社日立製作所 | 予旋回形ポンプ吸込流路 |
| JP4573020B2 (ja) * | 2004-05-06 | 2010-11-04 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 吸込ケーシング、吸込流路構造および流体機械 |
-
1980
- 1980-03-28 JP JP3890180A patent/JPS56135756A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56135756A (en) | 1981-10-23 |
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