JPS6375362A - フランシス水車 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフランシス水車に係り、特にフランシス水車の
ランナの構造に関する。

〔従来の技術〕

従来のフランシス水車の構造を第２，３図に示す。第２
図は水車子午断面図であり、第３図は第２図のベーン１
のクラウン近＜（ａａ’断面）とバンド近＜（ｂｂ’断
面）の円錐断面図である。

第４図はバンドからクラウンまでの入口角（α）分布を
示す。同図からも分かるように、従来の水車の入口角は
バンドからクラウンまで、はぼ一様に変化している。

一方、第５図はランナ入口部における流れの様子を示す
。Ｃはガイドベーン出口部における絶対流れの速度ベク
トルであり、Ｕはランナベーン外周部における周方向の
速度ペルトル、Ｗはランナベーンへの相対流れの速度ベ
クトルである。本図のごとく、主流部、即ち、上下カバ
ーから十分に離れている部分では相対速度ベクトルの方
向とベーンの入口角とがほぼ一致する。しかしながら、
上下カバー近くでは壁面と流れとの間に生じる摩擦力の
ため速度が遅くなり、同図のＣ′のようになる。そのた
めランナへの相対速度ベクトルＷ′の方向が主流部の速
度ベクトルＷと異なり、ベーンへの相対流入角β′が小
さくなる。ランプへの相対流入角が小さくなるとベーン
入口角と合わなくなり、第６図に示すごとく、ベーンの
圧力面側に流れの剥離を生じる。このように剥離を生じ
ると土砂を多く含む河川においては、剥離部に生じる渦
のために土砂がベーンに衝突する回数が多くなり、土砂
でベーンが摩耗する欠点があった。

なお、土砂摩耗に関する文献として定期刊行物、Ｗａｔ
ｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　＆　Ｄａｍ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉ
ｏｎの１９８５年８月号に掲載の“Ａｃｔｉｏｎ　ｅｘ
ｅｒｔｅｄ　ｏｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎｔｕｒｂｉｎｅ　
ｂｙ　ｓａｎｄｆｌｏｗ”があるが、本件発明について
の記述はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術はクラウン・シュラウド近くの相対流れ角
の変化については配慮されておらず、ランナベーンが摩
耗したり、効率が低下するなどの欠点があった。

本発明の目的はランナベーンのクラウンやシュラウドの
付は根部における摩耗や効率低下を抑えたフランシス水
車を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ランナベーンのクラウンやシュラウドとの
接合部近くの入口角度を小さくすることにより達成され
る。

〔作用〕

本発明のランナベーンはクラウンやシュラウドとの接合
部近くの角度を小さくしている。そのためランナ上流の
上下カバー近くの遅い流れがランナベーンに流入し、そ
の部分のランナへの流入角が主流部よりも小さくなって
も、ランナの羽根角度を小さくしているため、その部分
での流れの剥離を起こすことがなく、土砂による摩耗や
効率の低下を防ぐことができる。

〔実施例〕

第１図はランナの子午断面図を示す、第７図の各断面Ｂ
−ｇの入口端において入口半径と平面図上の周方向角度
θを一致させて描いた図であり。

同図でａａ’断面とｇｇ’断面の実線は本発明の実施例
を示し、点線は従来例を示す。第８図は本発明の実施例
になるランナベーン入口角αのバンド・クラウン間の分
布を示す。

第２図に示すごとく、ガイドベーンで旋回を与えられた
水はランナに流入して仕事をする。ランナへの相対流入
角は第５図に示すごとく、絶対速度ベクトルＣと周方向
速度ベクトルＵとの合成で定まる。一方、上カバー４及
び下カバー５近くでは壁面の境界層（壁面との摩擦によ
る速度のおそい領域）のため同図にＣ′で示すごとく絶
対速度が小さくなる。実験結果ではこの絶対速度が遅く
　　。

なる範囲は壁面から、ランナベーン高さにして約１０％
の範囲内である。また、速度が遅くなった影響をランナ
への相対流入角に換算すると約５度から２０度である。

実験によれば高落差になる程この角度が大きくなる。こ
のため、本実施例では、第８図に示すごとくクラウンと
バンド近くのランナベーン角度を最大１０度小さくして
いる。

このように、本発明ではバンドとクラウン近くの羽根角
度を小さくしているため、流れ角と羽根角度が一致し、
流れの剥離がなくなり、剥離流れにより生ずる渦のため
に土砂がベーンに当たって生ずる土砂摩耗を低減するこ
とができ、さらに、剥離流れによる損失も小さくなリラ
ンナの効率向上も達成できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ランナ入口部のクラウンやバンド近く
の流れの剥離現象を抑制することができるので、土砂摩
耗や効率の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になるランナベーンの各部に
おける断面図、第２図は水車の子午面断面図、第３図は
第２図のａａ′、ｂｂ′断面図、第４図はランナベーン
の入口角分布を示す曲線図、第５図はランナベーン入口
部の流れベクトル図、第６図はランナベーン入口の流れ
の状態を示す路線図、第７図は本発明のランナ子午断面
図、第８図は本発明のベーン入口角分布図である。 １・・・ベーン、２・・・クラウン、３・・・バンド、
４・・・上カバー、５・・・下カバー、６・・・ガイド
ベーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バンド、クラウン及びベーンからなるフランシス水
   車ランナにおいて、ランナ入口部におけるベーンの入口
   角を、バンドおよびクラウンの接合部付近において、こ
   れらの接合部に近づくほどそれ以外の部分よりも小さく
   したことを特徴とするフランシス水車。 ２、第１項の発明において、ランナ入口部のベーンの高
   さをれとしたとき、バンドおよびクラウンからそれぞれ
   ０．１ｈの距離における入口角よりも、バンドおよびク
   ラウンとの接合部における入口角を、５ないし２０度小
   さくしたことを特徴とするフランシス水車。