JP7278985B2 - フランシス型水車用ランナ及びフランシス型水車 - Google Patents
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Description
更に、これは、特に下式(1)で示される比速度Nsが、200以下となる場合に顕著であることを見出した。
Ns=n√p / H^5/4 …(1)
(Ns・・比速度(m-kw)、n・・定格回転数(min-1)、P・・水車定格出力(kW)、H・・水車定格有効落差(m))
前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記入口端部の前記クラウン側の端点までの前記羽根のクラウン側縁部の距離に対する、前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記クラウン側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、前記直線と前記バンドの流水面とが交差する位置に定められる基準点から前記入口端部の前記バンド側の端点までの前記羽根のバンド側縁部の距離に対する、前記基準点から前記バンド側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、が同じになる前記参照点同士を通る直線を含み且つランナ軸方向に延びる面で前記羽根の各断面をとったとき、
前記各断面における少なくとも一部の断面で、曲線状に連なる前記羽根の中心線と前記バンドの流水面との交点を通る、前記羽根の中心線上の接線と、前記交点を通る前記バンドの流水面上の接線とが、前記羽根の負圧面側で鋭角をなし、圧力面側では鈍角をなす。
当該ランナでは、前記羽根の出口端部の前記クラウン側の端点と、当該出口端部の前記クラウン側の端点を除く前記出口端部におけるランナ回転方向での端点とを通る直線から翼弦長方向で前記羽根の入口端部までの羽根長さに対して前記直線から5%までの範囲において、
前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記入口端部の前記クラウン側の端点までの前記羽根のクラウン側縁部の距離に対する、前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記クラウン側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、前記直線と前記バンドの流水面とが交差する位置に定められる基準点から前記入口端部の前記バンド側の端点までの前記羽根のバンド側縁部の距離に対する、前記基準点から前記バンド側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、が同じになる前記参照点同士を通る直線を含み且つランナ軸方向に延びる面で前記羽根の各断面をとり、且つ前記圧力面側及び前記負圧面側の前記付け根厚肉部に内接する複数の内接円の中心を結んでなる曲線状の付け根厚肉部中心線を前記各断面で描いたとき、
前記各断面における少なくとも一部の断面で、前記付け根厚肉部中心線と前記バンドの流水面との交点を通る、前記付け根厚肉部中心線上の接線と、前記交点を通る前記バンドの流水面上の接線とが、前記負圧面側で鋭角をなし、前記圧力面側では鈍角をなす。
図1は第1の実施の形態にかかるフランシス型水車の一形態であるフランシス水車1のランナ軸方向に沿う断面図である。なお、フランシス型水車とは本明細書においてフランシス水車又はフランシス型ポンプ水車のことを意味する。
また、上述した下式(1)で示される比速度Nsが200以下となる場合に、衝撃的荷重が多く発生する傾向がある。そのため、本実施の形態(以下の実施の形態)に係る羽根形状を有するフランシス型水車は、比速度Nsが200以下となる場合に特に有効に機能する。
Ns=n√p / H^5/4 …(1)
(Ns・・比速度(m-kw)、n・・定格回転数(min-1)、P・・水車定格出力(kW)、H・・水車定格有効落差(m))
次に第2の実施の形態について図4A及び図4Bを参照しつつ説明する。第2の実施の形態における構成部分のうちの第1の実施の形態の構成部分と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
次に第3の実施の形態について図5A及び図5Bを参照しつつ説明する。第3の実施の形態における構成部分のうちの第1及び第2の実施の形態の構成部分と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
次に第4の実施の形態について図6を参照しつつ説明する。第4の実施の形態における構成部分のうちの第1乃至第3の実施の形態の構成部分と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
Claims (8)
- クラウン、バンド、及び前記クラウンと前記バンドとの間に設けられる複数の羽根を備えるフランシス型水車用ランナであって、
前記羽根は、圧力面及び負圧面のそれぞれにおける前記バンド側に、前記バンドに向けて厚さを次第に増加させて前記バンドに結合する付け根厚肉部を有しており、
ランナ回転中心軸線と前記羽根の出口端部の前記バンド側の端点とを含む第1平面から、360°を前記羽根の枚数の4倍の値で割ることで定まる角度だけ前記第1平面を前記ランナ回転中心軸線を中心にランナ回転方向に回転移動させた位置に対応する第2平面までの範囲において、前記ランナ回転中心軸線を含み且つ前記ランナ回転中心軸線から放射状に延びる面で前記羽根の各断面をとり、且つ前記圧力面側及び前記負圧面側の前記付け根厚肉部に内接する複数の内接円の中心を結んでなる曲線状の付け根厚肉部中心線を前記各断面で描いたとき、
前記各断面における少なくとも一部の断面で、前記付け根厚肉部中心線と前記バンドの流水面との交点を通る、前記付け根厚肉部中心線上の接線と、前記交点を通る前記バンドの流水面上の接線とが、前記負圧面側で鋭角をなし、前記圧力面側では鈍角をなす、フランシス型水車用ランナ。 - 前記各断面の全てにおいて、前記付け根厚肉部中心線上の前記接線と、前記バンドの流水面上の前記接線とが、前記負圧面側で鋭角をなし、前記圧力面側で鈍角をなす、請求項1に記載のフランシス型水車用ランナ。
- クラウン、バンド、及び前記クラウンと前記バンドとの間に設けられる複数の羽根を備えるフランシス型水車用ランナであって、
前記羽根の出口端部の前記クラウン側の端点と、当該出口端部の前記クラウン側の端点を除く前記出口端部におけるランナ回転方向での端点とを通る直線から翼弦長方向で前記羽根の入口端部までの羽根長さに対して前記直線から5%までの範囲において、
前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記入口端部の前記クラウン側の端点までの前記羽根のクラウン側縁部の距離に対する、前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記クラウン側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、前記直線と前記バンドの流水面とが交差する位置に定められる基準点から前記入口端部の前記バンド側の端点までの前記羽根のバンド側縁部の距離に対する、前記基準点から前記バンド側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、が同じになる前記参照点同士を通る直線を含み且つランナ軸方向に延びる面で前記羽根の各断面をとったとき、
前記各断面における少なくとも一部の断面で、曲線状に連なる前記羽根の中心線と前記バンドの流水面との交点を通る、前記羽根の中心線上の接線と、前記交点を通る前記バンドの流水面上の接線とが、前記羽根の負圧面側で鋭角をなし、圧力面側では鈍角をなす、フランシス型水車用ランナ。 - 前記各断面の全てにおいて、前記羽根の中心線上の前記接線と、前記バンドの流水面上の前記接線とが、前記負圧面側で鋭角をなし、前記圧力面側で鈍角をなす、請求項3に記載のフランシス型水車用ランナ。
- クラウン、バンド、及び前記クラウンと前記バンドとの間に設けられる複数の羽根を備えるフランシス型水車用ランナであって、
前記羽根は、圧力面及び負圧面のそれぞれにおける前記バンド側に、前記バンドに向けて厚さを次第に増加させて前記バンドに結合する付け根厚肉部を有しており、
前記羽根の出口端部の前記クラウン側の端点と、当該出口端部の前記クラウン側の端点を除く前記出口端部におけるランナ回転方向での端点とを通る直線から翼弦長方向で前記羽根の入口端部までの羽根長さに対して前記直線から5%までの範囲において、
前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記入口端部の前記クラウン側の端点までの前記羽根のクラウン側縁部の距離に対する、前記出口端部の前記クラウン側の端点から前記クラウン側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、前記直線と前記バンドの流水面とが交差する位置に定められる基準点から前記入口端部の前記バンド側の端点までの前記羽根のバンド側縁部の距離に対する、前記基準点から前記バンド側縁部上に前記5%までの範囲で設定される参照点までの距離の割合と、が同じになる前記参照点同士を通る直線を含み且つランナ軸方向に延びる面で前記羽根の各断面をとり、且つ前記圧力面側及び前記負圧面側の前記付け根厚肉部に内接する複数の内接円の中心を結んでなる曲線状の付け根厚肉部中心線を前記各断面で描いたとき、
前記各断面における少なくとも一部の断面で、前記付け根厚肉部中心線と前記バンドの流水面との交点を通る、前記付け根厚肉部中心線上の接線と、前記交点を通る前記バンドの流水面上の接線とが、前記負圧面側で鋭角をなし、前記圧力面側では鈍角をなす、フランシス型水車用ランナ。 - 前記各断面の全てにおいて、前記付け根厚肉部中心線上の前記接線と、前記バンドの流水面上の前記接線とが、前記負圧面側で鋭角をなし、前記圧力面側で鈍角をなす、請求項5に記載のフランシス型水車用ランナ。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のフランシス型水車用ランナを備える、フランシス型水車。
- 比速度Nsが200以下である、請求項7に記載のフランシス型水車。
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