JPS6361777A - クロスフロ−水車のランナ - 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】 人、　産業上の利用分野 本発明は軽量化を企図したクロスフロー水車のランナに
関する。

Ｂ　発明の概要 本発明は水力発電に用いられるクロスフロー水車のラン
ナにおいて、側板同士をブレードでもって結合すると共
にブレードを環状円盤状の中板で結合し、それぞれの側
板の外側に回転軸を取外し可能に設け、側板間に回転軸
が貫通しないようにしてランナの軽量化を企図したもの
である。

Ｃ１従来の技術 クロスフロー水車は小水力発電に用いられる原動機であ
り、落差２０〜１００ｍ程度、出力Ｉ　ＫＷ以下で河川
水や高炉の冷却水などの放流から電気エネルギーを取出
すためのものである。

第３図は従来のクロスフロー水車のランナを示すもので
あり、とのランナは、二枚の側板１と、この側板１同士
を結合する三十枚のブレード２と、ブレード２を結合す
る二枚の中板３と、両端が側板１から突出し側板１間を
貫通する一本の回転軸４とから構成されている。この各
構成要素の材料は、ブレード２は５ＵＳ３０４または５
ＵＳ３０４．Ｌ、側板１と中板３は８３４１、回転軸４
は３３５Ｃである。ブレード２の材料としてＳＵＳ３０
４またはＳ　Ｕ　Ｓ　３０４１．、を用いることは、ブ
レード２が耐食性を有することと、水車の稼動中にブレ
ード２の先端近傍に発生するキャビテーション・エロー
ジョン損陽を軽減するためである。また、側板］に挾ま
ねろブレード２の中間に二枚の中板３を設けてブレード
１を支えることは、水流の衝撃によるブレード２の振動
を抑止してブレード２と側板１との溶接接合部における
腐食疲労に基づく亀裂の発生を防止することにある。

次に第３図に示したランナの製作工程について説明する
。先ず各構成要素の加工としては、プレー１−２につい
ては前記材質のステンレス鋼管から第４図に示す翼形断
面形状のプレー１＜’　２を三十枚製作する。側板１と
中板３とについては前記材質の鋼板から各二枚ずつの円
板を切り出し、第５図に示すように円板の外周にブレー
ド２を差込むスリット１．　ａ　（３ａ）を各三十箇所
切削し、中心部には回転軸４の貫通ずる孔１．　ｂ　（
３ｂ）を設けて製作する。回転軸４についても前記材質
の鋼材から切削加工して製作する。これら要素の組立順
序は、まず回転軸４に側板１と中板３とを溶接接合し、
次に側板１と中板３の各スリッｌ−１，ａ　（３ａ）に
三十枚のブレード２を差し込んで、スリット部でブレー
ド２の周囲を側板１と中板３とに溶接接合する。溶接部
の応力焼なましは、回転軸４の付いたままのランナ全体
を焼なまし炉に入れ、９００度、２時間の空冷の処理を
行うものである。

Ｄ　発明が解決しようとする問題点 従来のクロスフロー水車のランナにおいては以下に示す
欠点があった。

（１）　　ランナ内に太い回転軸４が貫通しており、ラ
ンナの慣性重量が大きくなり、このため水車の効率を悪
くする。またブレード２を支える二枚の中板３について
も同様であり、ランナ全体の重量化が指摘できる。

（２）　　回転軸４を付けたまま焼なましを行なう＝３
− ので、焼なまし炉の炉内容積を無駄に占有して炉の稼動
効率を低下させる。

本発明は上記欠点を解消するためになされたもので、軽
量化を企図したクロスフロー水車のランナを提供し、も
って慣性重量を小さくして水車の効率向上を図ることを
目的とする。

Ｅ　問題点を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の構成は、一対の円盤
状側板の内側同士を多数のブレードでもって連結し、円
盤状側板間の多数のブレードを環状円盤状中板で結合し
、それぞれの円盤状側板の外側中心部に取外し可能な回
転軸を設けたことを特徴とする。

Ｆ　　作　　　　用 側板間はかこ状となり回転軸は側板の外側に取付けられ
、側板間に貫通しない。

Ｇ実施例 第１図には本発明の一実施例に係るクロスフロー水車の
ランナの一部断面側面、第２図一対の円盤状側板１１の
内側同士は三十枚のブレード１２でもって連結され、円
盤状側板１１間のブレード１２は環状円盤状中板１３で
連結されている。それぞれの円盤状側板１１の外側中心
部には回転軸取付座１４が設けられ、それぞれの回転軸
取付座】４には取外し可能に回転軸１５の端部が取付け
られている。

環状円盤状中板１３の幅はブレード１２の幅と等しく、
回転軸１５以外のランナ１６は一体鋳造品となっている
。鋳造品ランナ１６の材質は、クロスフロー水車が水質
汚染とキャビテーション・エロージョンの激しい環境で
使用される場合には、オーステナイト系ステンレス鋳鋼
品Ｓ　ＣＳ　１３　（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）またはＳ　Ｃ
Ｓ　１４　（１８Ｃｒ−１０Ｎｉ−２，５Ｍｏ）が適当
であす、キャビテーション・エロージョンが激しくない
環境では球状黒鉛鋳造品ＦＣＤ５０とし、ランナ１６全
体に耐食並びに耐キャビテーション・エロージョンの表
面窒化処理として塩浴窒化処理を施すものとする。

子２１の断面を示したものであるが、一方の側板部１１
ａを下に、他方の側板部１１ａを上にした縦鋳込みで、
下方の側板部１１ａの中心部の座部１４ａに切線方向に
堰２２を設け、湯ロアからの押上げ注湯法とする。上方
の側板部１１ａには適当な寸法と数の押湯２３を付け、
鋳型はコールドボックス造型法を用いる。また鋳型は完
成品のランナ１６に対し４／　１００　ｍｍ程大きめに
製作し、砂中子Ｈはクッション性のある結合剤で結合す
る。鋳造品ランナ内部の砂中子←の砂落し方法は、円盤
状側板１１の中心部に設けた回転軸取付座１４の孔部か
ら行なう。

鋳造品ランナの鋳造時の残留応力除去の焼なましは、ラ
ンナ１６がオーステナイト系ステンレス鋳鋼品の場合に
は、５７０度、３時間油冷の塩浴窒化処理の際に同時に
焼なましを行なう。この処理において球状黒鉛鋳鉄品ラ
ンナの組織変化は生じない。

上述したランナ１６は、製作面からは次のような特徴を
備えている。

によって同一材質であり、且つ形状的にも任意に十分の
アールをとることができる。

（２）鋳造時の残留応力は、ランナ１６内部の砂中子２
１に適当なりッション剤を配合することによって、鋳放
し状態でかなり低減でき、更に焼なましにおいて十分解
放できる。

（３）球状黒鉛鋳鉄品のランナでは、ブレード１２の端
部の表面がチル化し易いが、このチル層の形成は耐キャ
ビテーション・エロ一ジ讐ン性に有効であり、塩浴窒化
処理によって更に性能が向上する。

（４）焼なまし処理及び塩浴窒化処理の際、ランナ１６
のみを炉内に挿入でき、回転軸１５は別に回転軸取付座
１４に取付けられる。

上記鋳造品ランナ１６では、一体鋳物化によって結合部
は同一材質となり材質的弱点部が解消され、また溶湯鋳
込みによって直ちに最終製品のランナ１６を成形してい
るので加工費が軽減される。また鋳物化によりブレード
１２と円盤状側板１１及び環状円盤状中板１３との結合
部は、形状的に連続しておりしかも十分なアールを付け
ることができ、砂中子２１に例えば米粉などの適当なり
ッション剤を配合することによって鋳放し状態ですでに
鋳造時の残留応力はかなり低減でき、さら　　４に焼な
ましにおいて十分解放されｂｏまた、焼なまし処理及び
塩浴窒化処理の際回転軸１５を別にしたランナ１６だけ
を炉内に挿入できるので炉の稼動効率を低下させない。

体成形しその後回転軸１５を取付けたが、ランナ１６の
構成部品を溶接で接合し、その後回転軸１５を取付ける
等上記−実施例に限定されず、円盤状側板１１間に回転
軸１５が貫通しなければ良い。

Ｈ発明の効果 本発明のクロスフロー水車のランナは円盤状側板間に回
転軸が存在しないのでランナが軽量化され、慣性重量が
小さくなり水車の効率が向上する。また回転軸を取外し
可能に取付けたので回転軸以外のランナだけの交換を迅
速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るクロスフロの断面図、
第３図は従来のクロスフ四−水車のランナの一部断面側
面図、第４図はそのブレードの断面図、第５図はその側
板及び中板の側面図である。 図面中、 １１は円盤状側板、 １２はブレード、 １３は環状円盤状中板、 １４は回転軸取付座、 １５は回転軸である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の円盤状側板の内側同士を多数のブレードでもって
   連結し、円盤状側板間の多数のブレードを環状円盤状中
   板で結合し、それぞれの円盤状側板の外側中心部に取外
   し可能な回転軸を設けたことを特徴とするクロスフロー
   水車のランナ。