JP4163091B2 - 水力機械 - Google Patents
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Description
まず、図1から図4を参照して第1の実施の形態を説明する。本実施の形態は、ケーシング7の内側に円周上に配置された複数のステーベーン4を備えた水力機械(水車またはポンプ水車)において、ステーベーン4の上下端部は環状の上ステーリング5および下ステーリング6に接合されており、ステーベーン4の内周側端部(すなわち水車流れにおける出口端部)4aの羽根肉厚は、羽根高さ方向において、中央付近が付根部4b、4cよりも薄く形成されている。
本発明に係るステーベーンの第2の実施の形態を図5に示す。本実施の形態で、羽根出口部の羽根肉厚が羽根高さ方向に異なり、中央付近が付根部よりも薄く形成されてなる構成は第1の実施の形態と同様である。ただし、このステーベーンは上端部付根4bの羽根肉厚が下端部4d側よりも厚く形成されている。図5は本実施の形態の縦断面形状を示したもので、位置的には図1のZ−Z断面に相当する。図から明らかなように、ステーベーンの上端側付根分部4bの肉厚は下端部側4dの肉厚よりも厚くなっており、この場合における下端側の肉厚は中央付近の羽根肉厚とほぼ同等の厚みである。
次に、図6〜図9を参照して本発明の第3の実施の形態を説明する。図6〜図8に示すように、ステーベーンの羽根高さをB0とし、ステーベーン4の内周側端部の羽根肉厚が上下付根部4b、4cにおいて、中央断面における羽根肉厚と異なり始める高さ方向位置であって、その上下端面からの距離をB1とする。また、図中Y−Y断面における羽根出口端4b、4cの肉厚をS0、中央付近であるX−X断面の羽根出口端4aの肉厚をS1とする。このとき、第3の実施の形態は、ステーベーン4の上下付根部4b、4cにおける厚肉の範囲B1が、0.2≧B1/B0≧0.1を満足するように構成されている。
本発明の第4の実施の形態では、第3の実施の形態に示されるように定義されたステーベーンにおいて、当該ステーベーンの内周側端部であって付根部4b、4cの羽根肉厚をS0、中央付近の羽根出口端4aの肉厚をS1と定義した際、ステーベーンの内周側端部4aの羽根肉厚が0.7≧S1/S0≧0.5であるように構成されている。
本発明の第5の実施の形態は、第3の実施の形態に示されるように定義されたステーベーン4において、図7に示されるようにステーベーンの付根部4b、4cの羽根肉厚S0よりも薄い領域を、ステーベーンの出口端からの距離Lとして定義した際、その薄肉範囲はL/S0≧2.0となるように構成されている。
本発明の第6の実施の形態を図12〜図14に示す。本実施の形態はポンプ水車を対象とし、第1の実施の形態におけるステーベーン4において、その羽根面の内周側のみ薄く構成されている。具体的な形状を、図を用いて以下に説明する。図12に出口部縦断面形状を示す。付根部4b、4cの肉厚および形状は内外周側ともに同じであるが、上下壁面から任意距離離れた位置から外周側は付根部と同様で内周側のみ厚みが変化している。図13は図12におけるX−X断面およびY−Y断面の羽根形状を示している。第1の実施の形態での羽根出口の薄肉化は羽根面の外周側と内周側の両面から薄肉化されるものであったが、本実施の形態では、羽根面の外周側は付根部形状と同様であるが、内周側は付根部よりも薄くなるように構成されている。
第7の実施の形態は、第6の実施の形態において、ステーベーン出口の付根部および中央付近の肉厚分布を第3、第4、第5の実施の形態の数式で定義されるように構成したものである。図15は本実施の形態によるポンプ性能曲線を従来例と比較して示した図である。本実施の形態によるポンプ性能曲線は、高揚程側において従来例に見られるようなステーベーン内周側端部での剥離による揚程の低下を引き起こすことがない。ポンプ性能曲線における揚程右上がり不安定特性は、主機の運用上好ましくないことから、本実施の形態により信頼性の高い揚水運転が可能である。
Claims (6)
- 鉛直軸回りに回転可能なランナと、このランナの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の可動のガイドベーンと、このガイドベーンの外側に周方向に互いに間隔をあけて配列された複数の固定のステーベーンと、このステーベーンの外側に配置された渦巻きケーシングと、を有し、前記ケーシングからステーベーン、ガイドベーンを経てランナに水を送ることによってランナを回転駆動できるように構成された水力機械において、
前記各ステーベーンの上下端部はそれぞれ、環状の上ステーリングおよび下ステーリングに固定され、そのステーベーンの内周側端部のみの肉厚が上端部よりも中央部で薄く形成され、前記ステーベーンの高さをB0とし、ステーベーンの内周側端部の肉厚が上端部で中央断面での肉厚と異なり始める高さ方向位置を上端面からの距離B1とするとき、B1/B0≧0.1であること、を特徴とする水力機械。 - 請求項1に記載の水力機械において、前記ステーベーンの内周側端部の肉厚が下端部よりも上端部で厚く形成されていること、を特徴とする水力機械。
- 請求項1または2に記載の水力機械において、前記ステーベーンの高さをB0とし、ステーベーンの内周側端部の肉厚が上端部で中央断面での肉厚と異なり始める高さ方向位置を上端面からの距離B1とするとき、0.2≧B1/B0≧0.1であること、を特徴とする水力機械。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の水力機械において、前記ステーベーンの内周側端部であって上端部の肉厚をS0とし、中央部付近の肉厚をS1とするとき、0.7≧S1/S0≧0.5であること、を特徴とする水力機械。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の水力機械において、前記ステーベーンの上端部の肉厚をS0とし、この肉厚S0よりも薄い領域の長さをステーベーンの内周側端部から距離Lの範囲であるとするとき、L/S0≧2.0であること、を特徴とする水力機械。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の水力機械において、前記ステーベーンの内周側端部の肉厚が薄く形成される部分の高さ方向の断面は、羽根面の内周側のみ薄く形成されていること、を特徴とする水力機械。
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