JPH1193822A - Vertical shaft hydraulic machine - Google Patents
Vertical shaft hydraulic machineInfo
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- JPH1193822A JPH1193822A JP9252315A JP25231597A JPH1193822A JP H1193822 A JPH1193822 A JP H1193822A JP 9252315 A JP9252315 A JP 9252315A JP 25231597 A JP25231597 A JP 25231597A JP H1193822 A JPH1193822 A JP H1193822A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フランシス水車に
代表される縦軸水力機械に係り、とりわけランナにおけ
るキャビテーションの発生を軽減することができる縦軸
水力機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical hydraulic machine represented by a Francis turbine, and more particularly to a vertical hydraulic machine capable of reducing the occurrence of cavitation in a runner.
【０００２】[0002]
【従来の技術】フランシス水車に代表される縦軸水力機
械５０は、図１０に示すように、ランナケーシング５５
と、ランナケーシング５５内に配置され、外周部から中
央部に向かうランナ流路５４ｆを形成するとともに主軸
周りに回転するランナ５４とを備え、ランナケーシング
５５の外方に渦巻き型ケーシング５１が連結されるとと
もに、ランナケーシング５５内であって、ランナ５４と
渦巻き型ケーシング５１との間にステーベーン流路５２
ｆを形成する上下一対のステーベーン５２ａ、５２ｂが
介在されている。2. Description of the Related Art A vertical hydraulic machine 50 typified by a Francis turbine has a runner casing 55 as shown in FIG.
And a runner 54 disposed in the runner casing 55 and forming a runner flow path 54f extending from the outer peripheral portion toward the central portion and rotating around the main axis. The spiral type casing 51 is connected to the outside of the runner casing 55. And a stay vane flow path 52 in the runner casing 55 between the runner 54 and the spiral casing 51.
A pair of upper and lower stay vanes 52a and 52b forming f are interposed.
【０００３】従来の縦軸水力機械５０は、図１０に示す
ように、鉄管５６に接続されており、ランナ５４のラン
ナ水平中心レベル５４ｃと、ステーベーン流路５２ｆの
ステーベーン流路水平中心レベル５２ｃと、渦巻き型ケ
ーシング５１の水平中心レベル５１ｃとは、鉄管５６の
鉄管水平中心レベル５６ｃと同一となっている。ここで
ランナ水平中心レベル５４ｃとは、ランナ５４の外周部
の断面における図心を含む水平面の位置をいい、ステー
べーン流路水平中心レベル５２ｃとはステーベーン流路
５２ｆの断面における図心を含む水平面の位置をいう。
さらにまた渦巻き型ケーシング５１の水平中心レベル５
１ｃとは、渦巻き型ケーシング５１の断面における図心
を含む水平面の位置をいう。また鉄管５６の鉄管水平中
心レベル５６ｃとは、鉄管５６の断面において図心を含
む水平面の位置をいう。As shown in FIG. 10, a conventional vertical hydraulic machine 50 is connected to an iron pipe 56, and has a runner horizontal center level 54c of a runner 54 and a stay vane horizontal center level 52c of a stay vane channel 52f. The horizontal center level 51c of the spiral casing 51 is the same as the horizontal center level 56c of the iron tube 56. Here, the runner horizontal center level 54c refers to the position of the horizontal plane including the centroid in the cross section of the outer periphery of the runner 54, and the stay vane flow path horizontal center level 52c refers to the centroid in the cross section of the stay vane flow path 52f. Includes horizontal position.
Furthermore, the horizontal center level 5 of the spiral casing 51
1c refers to the position of the horizontal plane including the centroid in the cross section of the spiral casing 51. The horizontal center level 56 c of the iron tube 56 refers to the position of a horizontal plane including the centroid in the cross section of the iron tube 56.
【０００４】図１０に示す縦軸水力機械５０において
は、運転中にランナ流路５４ｆ内の水流に圧力低下部分
が発生することがあり、この場合は低下した圧力がその
水流の水温における飽和蒸気圧に近づくと、沸騰と同様
の現象が生じて気泡が発生する。この気泡発生現象はキ
ャビテーションと呼ばれている。In the vertical hydraulic machine 50 shown in FIG. 10, a portion of the water flow in the runner flow path 54f may have a reduced pressure during operation, and in this case, the reduced pressure may cause the saturated steam at the water temperature of the water flow. When the pressure approaches, a phenomenon similar to boiling occurs and bubbles are generated. This bubble generation phenomenon is called cavitation.
【０００５】キャビテーションによって発生した気泡
は、水流の高圧部分、例えばランナ流路５４ｆの壁面付
近で崩壊（凝縮）するが、その崩壊に伴う圧力波あるい
はマイクロジェットがランナ流路５４ｆの壁面に衝撃を
与え、これを壊食する。この壊食作用が連続すると、ラ
ンナ流路５４ｆの壁面に穴が開く等して、縦軸水力機械
５０の運転に支障を来すこととなる。[0005] Bubbles generated by cavitation collapse (condensate) near a high pressure portion of the water flow, for example, near the wall surface of the runner channel 54f, and a pressure wave or a micro jet accompanying the collapse impacts the wall surface of the runner channel 54f. Giving and eroding this. If this erosion action continues, a hole is formed in the wall surface of the runner flow path 54f, and the operation of the vertical hydraulic machine 50 is hindered.
【０００６】キャビテーションの評価に関して、トーマ
のキャビテーション係数が知られている。図９に示すよ
うに、水車発電所の大気圧をＨａ（ｍ、水頭換算）、使
用する水の温度における飽和蒸気圧をＨｖ（ｍ、水頭換
算）、有効落差をＨ（ｍ）、縦軸水力機械のランナ水平
中心レベル（基準レベル）から下池の水位レベルまでの
吹き出し高さをＨｓ（ｍ）とする（下池の水位レベルが
ランナ水平中心レベルより上方にある場合を正とする）
と、トーマのキャビテーション係数σは次の式で表され
る。[0006] Regarding the evaluation of cavitation, the cavitation coefficient of Toma is known. As shown in FIG. 9, the atmospheric pressure of the turbine power plant is Ha (m, converted to water head), the saturated vapor pressure at the temperature of the water used is Hv (m, converted to water head), the effective head is H (m), and the ordinate is The blowing height from the runner horizontal center level (reference level) of the hydraulic machine to the lower pond water level is Hs (m) (the case where the lower pond water level is higher than the runner horizontal center level is positive).
And the toma cavitation coefficient σ is expressed by the following equation.
【０００７】 σ＝（Ｈａ−Ｈｖ＋Ｈｓ）／Ｈ ………（１） （１）式においてキャビテーション係数σは、圧力場の
影響を分子部分で表し速度場の影響を分母部分で表した
一種の圧力係数で、値が小さいほどキャビテーションは
発生しやすい。つまり、大気圧Ｈａ、使用する水の温度
における飽和蒸気圧Ｈｖおよび有効落差Ｈが同一なら
ば、吹き出し高さＨｓを大きくすればするほど、キャビ
テーションは発生しにくくなる。また縦軸水力機械の運
転のために許容されるキャビテーション係数σは、縦軸
水力機械のタイプ、水車の比速度、キャビテーションに
よる壊食の度合い、等によってそれぞれ決定される。Σ = (Ha−Hv + Hs) / H (1) In equation (1), the cavitation coefficient σ is a kind of pressure in which the influence of the pressure field is represented by the numerator and the influence of the velocity field is represented by the denominator. As the coefficient is smaller, cavitation is more likely to occur. That is, if the atmospheric pressure Ha, the saturated vapor pressure Hv at the temperature of the water to be used, and the effective head H are the same, cavitation is less likely to occur as the blowing height Hs increases. The cavitation coefficient σ allowed for operation of the vertical hydraulic machine is determined by the type of the vertical hydraulic machine, the specific speed of the water turbine, the degree of erosion due to cavitation, and the like.
【０００８】図１０に示すように、従来の縦軸水力機械
５０では、縦軸水力機械５０の据え付け高さを深く、す
なわちランナ水平中心レベル５４ｃを低くすることによ
って吹き出し高さＨｓを大きくしている。掘削条件等か
ら縦軸水力機械５０の据え付け高さを深くすることがで
きない場合には、ランナ５４の羽根面形状を修正して局
所的な圧力低下が生じることを防止する方法が知られて
おり（特開昭５９−８２５８０公報参照）、さらには、
ランナ流路５４ｆの壁面をキャビテーションに対する耐
壊食材で構成する方法が知られている（特開昭５７−１
５４３９４号公報参照）。As shown in FIG. 10, in the conventional vertical hydraulic machine 50, the installation height of the vertical hydraulic machine 50 is made deep, that is, the blowout height Hs is increased by lowering the runner horizontal center level 54c. I have. When the installation height of the vertical hydraulic machine 50 cannot be deepened due to digging conditions or the like, a method of correcting the blade surface shape of the runner 54 to prevent a local pressure drop from occurring is known. (See JP-A-59-82580).
A method is known in which the wall surface of the runner channel 54f is made of an erosion-resistant material against cavitation (Japanese Patent Laid-Open No. 57-1).
No. 54394).
【０００９】尚、縦軸水力機械５０を長年にわたって使
用した場合、発電所の建屋やケーシングの上流側鉄管５
６についてはそのまま使用を継続し、縦軸水力機械５０
のみを取り換えることが多い。この場合、縦軸水力機械
５０は、鉄管５６に位置合わせされて設置される。すな
わち、縦軸水力機械５０は鉄管水平中心レベル５６ｃと
縦軸水力機械のランナ水平中心レベル５４ｃとが一致す
るように設置されることにより、縦軸水力機械を容易に
交換することができる。この場合、縦軸水力機械５０の
交換前と後とでトーマのキャビテーション係数σは変化
しない。When the vertical hydraulic machine 50 has been used for a long time, the iron pipe 5 on the upstream side of the building or casing of the power plant is required.
6 is continued to be used, and the vertical
Often replace only. In this case, the vertical hydraulic machine 50 is installed in alignment with the iron pipe 56. That is, the vertical hydraulic machine 50 is installed such that the iron pipe horizontal center level 56c coincides with the runner horizontal center level 54c of the vertical hydraulic machine, so that the vertical hydraulic machine can be easily replaced. In this case, the cavitation coefficient σ of the toma does not change before and after the vertical hydraulic machine 50 is replaced.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縦軸水
力機械５０を交換する場合に、トーマのキャビテーショ
ン係数σを改善する、すなわちキャビテーションの発生
を抑制したい場合がある。このような場合、縦軸水力機
械５０をさらに深くに設置して、吹き出し高さＨｓを大
きくすることが考えられるが、縦軸水力機械５０を深く
設置するためにさらに地中を深く掘り下げることは、土
木コストを著しく増加させるとともに、鉄管５６とケー
シング５１との接続が困難となるという問題を生じてし
まう。However, when replacing the vertical hydraulic machine 50, there are cases where it is desired to improve the cavitation coefficient σ of the toma, that is, to suppress the occurrence of cavitation. In such a case, it is conceivable to increase the blowout height Hs by installing the vertical hydraulic machine 50 further deeply. However, it is difficult to dig deeper into the ground to install the vertical hydraulic machine 50 deep. This significantly increases the cost of civil engineering, and causes a problem that the connection between the iron pipe 56 and the casing 51 becomes difficult.
【００１１】また、ランナ５４の羽根面形状を修正して
局所的な圧力低下の防止を図る方法では、ランナ５４の
羽根面形状の修正によって縦軸水力機械５０の水車効率
が下がる場合がある。In the method of correcting the blade surface shape of the runner 54 to prevent a local pressure drop, the correction of the blade surface shape of the runner 54 may reduce the water turbine efficiency of the vertical hydraulic machine 50 in some cases.
【００１２】さらに、ランナ流路５４ｆの壁面をキャビ
テーションに対する耐壊食材で構成する方法では、壊食
のおそれのある位置をあらかじめ特定する必要がある
が、壊食のおそれのある位置をあらかじめ適正に特定す
る手法は未だ確立されていないのが実情である。Further, in the method in which the wall surface of the runner flow path 54f is formed of an erosion-resistant material against cavitation, it is necessary to specify in advance the position where erosion may occur. The fact is that the method of identification has not been established yet.
【００１３】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、従来の縦軸水力機械と比較してキャビテ
ーション係数を改善してキャビテーションの発生を抑制
するとともに、ケーシング上流側の鉄管と容易に接続す
ることができる縦軸水力機械を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above points, and has improved the cavitation coefficient as compared with the conventional vertical hydraulic machine to suppress the occurrence of cavitation. It is an object of the present invention to provide a vertical-axis hydraulic machine which can be easily connected to a hydraulic machine.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、ランナケーシ
ングと、ランナケーシング内に配置され、外周部から中
央部に向かうランナ流路を形成するとともに主軸周りに
回転するランナと、ランナケーシングの外方に連結され
た渦巻き型ケーシングと、ランナケーシング内であっ
て、ランナと渦巻き型ケーシングとの間に介在してステ
ーベーン流路を形成する上下一対のステーベーンと、を
備え、ランナのランナ水平中心レベルと、ステーベーン
流路のステーベーン流路水平中心レベルは、渦巻き型ケ
ーシングの水平中心レベルよりも下方に位置しているこ
とを特徴とする縦軸水力機械である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a runner casing, a runner which is disposed in the runner casing, forms a runner flow path from an outer peripheral portion to a central portion, and rotates around a main axis. And a pair of upper and lower stay vanes inside the runner casing and interposed between the runner and the spiral casing to form a stay vane flow path, and the runner horizontal center level of the runner is provided. Wherein the horizontal center level of the stay vane channel of the stay vane channel is located below the horizontal center level of the spiral casing.
【００１５】本発明によれば、ランナ水平中心レベルが
より深くなるため、吹き出し高さＨｓが大きくなり、す
なわちトーマのキャビテーション係数が大きくなり、ラ
ンナにおけるキャビテーション発生を効果的に抑制する
ことができる。According to the present invention, since the horizontal center level of the runner becomes deeper, the blowing height Hs increases, that is, the cavitation coefficient of the toma increases, and the occurrence of cavitation in the runner can be effectively suppressed.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１は、本発明による縦軸水力機械の第１
の実施の形態を示す構成図である。図１に示すように、
縦軸水力機械１０は、ランナケーシング１５と、ランナ
ケーシング１５内に配置され、外周部から中央部に向か
うランナ流路１４ｆを形成するとともに主軸１４ｓ周り
に回転するランナ１４とを備えている。また、ランナケ
ーシング１５の外方に渦巻き型ケーシング１１が連結さ
れるとともに、ランナケーシング１５内であって、ラン
ナ１４と渦巻き型ケーシング１１との間にステーベーン
流路１２ｆを形成する上下一対のステーベーン１２ａ、
１２ｂが介在して設けられている。また、ランナ１４の
ランナ水平中心レベル１４ｃと、ステーベーン流路１２
ｆのステーベーン流路水平中心レベル１２ｃは、渦巻き
型ケーシング１１の水平中心レベル１１ｃよりも下方に
位置している。FIG. 1 shows a first embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment. As shown in FIG.
The vertical axis hydraulic machine 10 includes a runner casing 15 and a runner 14 that is disposed inside the runner casing 15 and that forms a runner flow path 14f extending from the outer peripheral portion to the central portion and that rotates around the main shaft 14s. A spiral casing 11 is connected to the outside of the runner casing 15, and a pair of upper and lower stay vanes 12a forming a stay vane flow path 12f between the runner 14 and the spiral casing 11 inside the runner casing 15. ,
12b is interposed. Also, the runner horizontal center level 14c of the runner 14 and the stay vane flow path 12
The horizontal center level 12c of the stay vane passage f is located below the horizontal center level 11c of the spiral casing 11.
【００１８】ここでランナ水平中心レベル１４ｃとは、
ランナ１４の外周部の断面における図心を含む水平面の
位置をいい、ステーべーン流路水平中心レベル１２ｃと
はステーベーン流路１２ｆの断面における図心を含む水
平面の位置をいう。さらにまた渦巻き型ケーシング１１
の水平中心レベル１１ｃとは、渦巻き型ケーシング１１
の断面における図心を含む水平面の位置をいう。Here, the runner horizontal center level 14c is
The horizontal plane level including the centroid in the cross section of the outer peripheral portion of the runner 14 refers to the position of the horizontal plane including the centroid in the cross section of the stay vane flow path 12f. Furthermore, the spiral casing 11
The horizontal center level 11c of the spiral type casing 11
Means the position of the horizontal plane including the centroid in the cross section.
【００１９】本実施の形態において、ランナケーシング
１５および渦巻き型ケーシング１１は、鉄管１６に接続
されている。すなわち、本実施の形態による縦軸水力機
械１０は、鉄管１６に容易に接続され、また、上下一対
のステーベーン１２ａ、１２ｂとランナ１４との間に
は、ガイドベーン１３が設けられている。In the present embodiment, the runner casing 15 and the spiral casing 11 are connected to an iron pipe 16. That is, the vertical hydraulic machine 10 according to the present embodiment is easily connected to the iron pipe 16, and the guide vane 13 is provided between the pair of upper and lower stay vanes 12 a and 12 b and the runner 14.
【００２０】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。まず、ケーシング１５内で
ランナ１４が回転し、ケーシング１５内に水が流れる。
この場合、ランナ１４のランナ水平中心レベル１４ｃお
よびステーベーン流路１２ｆのステーベーン流路水平中
心レベル１２ｃは、渦巻き型ケーシング１１の水平中心
レベル１１ｃよりも下方に位置しているため、ランナ水
平中心レベル１４ｃ（基準レベル）から下池の水位レベ
ルまでの吹き出し高さＨｓ（図９参照）が従来の縦軸水
力機械と比較して大きくなり、前述のトーマのキャビテ
ーション係数σが大きくなる。このためキャビテーショ
ンの発生が軽減される。Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. First, the runner 14 rotates in the casing 15, and water flows in the casing 15.
In this case, since the runner horizontal center level 14c of the runner 14 and the stay vane passage horizontal center level 12c of the stay vane passage 12f are located below the horizontal center level 11c of the spiral casing 11, the runner horizontal center level 14c The outlet height Hs (see FIG. 9) from the (reference level) to the water level of the lower pond is larger than that of the conventional vertical hydraulic machine, and the cavitation coefficient σ of the aforementioned toma is larger. For this reason, the occurrence of cavitation is reduced.
【００２１】以上のように本実施の形態によれば、キャ
ビテーションの発生を効果的に低減することができ、キ
ャビテーションによるランナ１４の壊食を効果的に防止
することができる。As described above, according to the present embodiment, the occurrence of cavitation can be effectively reduced, and erosion of the runner 14 due to cavitation can be effectively prevented.
【００２２】次に、図２を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第２の実施の形態について説明する。図２に示
す実施の形態においては、渦巻き型ケーシング１１の下
端部によって規定される面１１ｄがランナ１４の主軸１
４ｓに垂直となるように配置されている。このため、渦
巻き型ケーシング１１において、断面が小径である部分
Ｓの水平中心レベルＳｃと断面が大径である部分Ｌの水
平中心レベルＬｃとは一致しないが、ランナ１４のラン
ナ水平中心レベル１４ｃとステーベーン流路１２ｆのス
テーベーン流路水平中心レベル１２ｃとは、渦巻き型ケ
ーシング１１のいずれの水平中心レベル１１ｃに対して
も、下方に位置している。その他の構成は図１に示す実
施の形態と略同様である。Next, a second embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 2, the surface 11 d defined by the lower end of the spiral casing 11 is the main shaft 1 of the runner 14.
It is arranged to be perpendicular to 4s. For this reason, in the spiral casing 11, the horizontal center level Sc of the portion S having a small cross section and the horizontal center level Lc of the portion L having a large cross section do not coincide with each other. The stay vane flow passage horizontal center level 12c of the stay vane flow passage 12f is located below any horizontal center level 11c of the spiral type casing 11. Other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG.
【００２３】図２において、図１に示す実施の形態と同
一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。In FIG. 2, the same parts as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
【００２４】図２に示す第２の実施の形態において、渦
巻き型ケーシング１１は、渦巻き型ケーシング１１の下
端部によって規定される面１１ｄがランナ１４の主軸１
４ｓに垂直となるように配置されているため、鉄管１６
に渦巻き型ケーシング１１を容易に据え付けることがで
き、また、渦巻き型ケーシング１１を分割輸送して据え
付ける際に容易に溶接組立することができる。In the second embodiment shown in FIG. 2, the spiral casing 11 has a surface 11 d defined by the lower end of the spiral casing 11.
4s, the iron pipe 16
The spiral type casing 11 can be easily installed on the surface, and the spiral type casing 11 can be easily assembled by welding when the spiral type casing 11 is separately transported and installed.
【００２５】次に、図３を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第３の実施の形態について説明する。図３に示
す実施の形態においては、渦巻き型ケーシング１１の下
端部によって規定される面１１ｄと、ランナ１４の外周
部の下端部によって規定される面１４ｄと、ステーベー
ン流路１２ｆの下端部によって規定される面１２ｄと
が、略同一となっている。その他の構成は図２に示す第
２の実施の形態と略同様である。Next, a third embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, the surface 11d is defined by the lower end of the spiral casing 11, the surface 14d is defined by the lower end of the outer periphery of the runner 14, and the lower end of the stay vane channel 12f. 12d is substantially the same as the surface 12d. Other configurations are substantially the same as those of the second embodiment shown in FIG.
【００２６】図３において、図２に示す第２の実施の形
態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。In FIG. 3, the same parts as those in the second embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【００２７】図３に示す第３の実施の形態において、渦
巻き型ケーシング１１は、渦巻き型ケーシング１１の下
端部によって規定される面１１ｄがランナ１４の主軸１
４ｓに垂直となるように配置されており、さらに渦巻き
型ケーシング１１の下端部によって規定される面１１ｄ
と、ランナ１４の外周部の下端部によって規定される面
１４ｄと、ステーベーン流路１２ｆの下端部によって規
定される面１２ｄとが略同一であるため、鉄管１６に渦
巻き型ケーシング１１をより簡単に据え付けることがで
き、また、渦巻き型ケーシング１１を分割輸送して据え
付ける際に、容易に溶接組立することができる。In the third embodiment shown in FIG. 3, the spiral casing 11 has a surface 11d defined by a lower end portion of the spiral casing 11 and a main shaft 1 of the runner 14.
4 d, and a surface 11 d defined by the lower end of the spiral casing 11.
Since the surface 14d defined by the lower end of the outer peripheral portion of the runner 14 and the surface 12d defined by the lower end of the stay vane flow path 12f are substantially the same, the spiral casing 11 can be more easily attached to the iron tube 16. The spiral casing 11 can be easily assembled by welding when the spiral casing 11 is separately transported and installed.
【００２８】次に、図４を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第４の実施の形態について説明する。図４に示
す実施の形態においては、渦巻き型ケーシング１１の下
端部のうち下方のステーベーン１２ｂに隣接する部分１
１ｎが、渦巻き型ケーシング１１の他の部分に比べて厚
肉となる厚板構造となっている点が異なるのみであり、
その他の構成は図３に示す第３の実施の形態と略同様で
ある。Next, a fourth embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 4, the lower end portion of the spiral casing 11 has a portion 1 adjacent to the lower stay vane 12b.
1n is different only in that it has a thick plate structure that is thicker than other portions of the spiral type casing 11,
Other configurations are substantially the same as those of the third embodiment shown in FIG.
【００２９】図４において、図３に示す第３の実施の形
態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。In FIG. 4, the same portions as those of the third embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００３０】図４に示す第４の実施の形態において、渦
巻き型ケーシング１１の下端部のうち下方のステーベー
ン１２ｂに隣接する部分１１ｎが厚板構造となっている
ので、渦巻き型ケーシング１１の水流に対する構造強度
が増す。このため渦巻き型ケーシング内の水流に対する
構造強度を、効果的に向上させることができる。In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the portion 11n of the lower end of the spiral casing 11 adjacent to the lower stay vane 12b has a thick plate structure. Increases structural strength. For this reason, the structural strength against the water flow in the spiral casing can be effectively improved.
【００３１】次に、図５を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第５の実施の形態について説明する。図５に示
す実施の形態においては、渦巻き型ケーシング１１の下
端部のうち下方のステーベーン１２ｂに隣接する部分１
１ｐが、リブ構造となっている点が異なるのみであり、
その他の構成は図３に示す第３の実施の形態と略同様で
ある。すなわち渦巻き型ケーシング１１の部分１１ｐ
は、円周方向に放射状に設けられた複数個のリブ２０か
らなっている。Next, a fifth embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 5, the lower end of the spiral casing 11 has a portion 1 adjacent to the lower stay vane 12b.
1p has only a rib structure,
Other configurations are substantially the same as those of the third embodiment shown in FIG. That is, the portion 11p of the spiral casing 11
Is composed of a plurality of ribs 20 provided radially in the circumferential direction.
【００３２】図５において、図３に示す実施の形態と同
一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。In FIG. 5, the same parts as those of the embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
【００３３】図５に示す第５の実施の形態において、渦
巻き型ケーシング１１の下端部のうち下方のステーベー
ン１２ｂに隣接する部分１１ｐが複数のリブ２０からな
っているので、渦巻き型ケーシング１１の水流に対する
構造強度が増す。このため渦巻き型ケーシング１１内の
水流に対する構造強度を、効果的に向上させることがで
きる。In the fifth embodiment shown in FIG. 5, a portion 11p of the lower end of the spiral casing 11 adjacent to the lower stay vane 12b is composed of a plurality of ribs 20, so that the water flow of the spiral casing 11 The structural strength with respect to is increased. For this reason, the structural strength against the water flow in the spiral casing 11 can be effectively improved.
【００３４】次に、図６を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第６の実施の形態について説明する。図６に示
す実施の形態においては、上方のステーベーン１２ａ
が、外周側から内周側に向かって下方側に傾斜する構造
となっている。その他の構成は図３に示す第３の実施の
形態と略同様である。Next, a sixth embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 6, the upper stay vane 12a
However, it is structured to be inclined downward from the outer peripheral side toward the inner peripheral side. Other configurations are substantially the same as those of the third embodiment shown in FIG.
【００３５】図６において、図３に示す第３の実施の形
態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。In FIG. 6, the same parts as those in the third embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００３６】図６に示す第６の実施の形態において、上
方のステーベーン１２ａが外周側から内周側に向かって
下方側に傾斜する構造となっているので、渦巻き型ケー
シング１１からガイドベーン１３およびランナ流路１４
ｆへの水流がよりスムーズになる。In the sixth embodiment shown in FIG. 6, since the upper stay vane 12a is inclined downward from the outer periphery toward the inner periphery, the guide vane 13 and the spiral vane 11 are formed. Runner channel 14
The water flow to f becomes smoother.
【００３７】尚、上方のステーベーン１２ａを外周側か
ら内周側に向かって下方側に傾斜する構造とすること
は、前述の第１の実施の形態および第２の実施の形態に
おいても適用することが可能である。これらの場合、そ
れぞれ水車効率が向上する。The structure in which the upper stay vane 12a is inclined downward from the outer peripheral side toward the inner peripheral side is also applicable to the above-described first and second embodiments. Is possible. In these cases, the water turbine efficiency is improved.
【００３８】次に、図７を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第７の実施の形態について説明する。図７に示
す実施の形態においては、下方のステーベーン１２ｂの
外径が上方のステーベーン１２ａの外径より大きくなっ
ている。その他の構成は図３に示す第３の実施の形態と
略同様である。Next, a seventh embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 7, the outer diameter of the lower stay vane 12b is larger than the outer diameter of the upper stay vane 12a. Other configurations are substantially the same as those of the third embodiment shown in FIG.
【００３９】図７において、図３に示す第３の実施の形
態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。In FIG. 7, the same parts as those in the third embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００４０】図７に示す第７の実施の形態において、下
方のステーベーン１２ｂの外径が上方のステーベーン１
２ａの外径より大に構成されていることにより、渦巻き
型ケーシング１１からガイドベーン１３およびランナ流
路１４ｆへの水流がよりスムーズになる。In the seventh embodiment shown in FIG. 7, the outer diameter of the lower stay vane 12b is larger than that of the upper stay vane 1b.
By being configured to be larger than the outer diameter of 2a, the flow of water from the spiral casing 11 to the guide vanes 13 and the runner flow path 14f becomes smoother.
【００４１】上方のステーベーン１２ａを外周側から内
周側に向かって下方側に傾斜する構造とすることは、前
述の第６の実施の形態においても適用することが可能で
ある。The structure in which the upper stay vane 12a is inclined downward from the outer peripheral side toward the inner peripheral side can also be applied to the sixth embodiment.
【００４２】次に、図８を用いて、本発明による縦軸水
力機械の第８の実施の形態について説明する。図８に示
す実施の形態においては、ステーベーン１２ａ、１２ｂ
によってステーベーン流路１２ｆが外周側から内周側に
向かって下方側に傾斜するように形成され、渦巻き型ケ
ーシング１１の下端部によって規定される面１１ｄと、
ランナ１４のランナ水平中心レベル１４ｃとが、略同一
となっている。その他の構成は図２に示す第２の実施の
形態と略同様である。Next, an eighth embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 8, the stay vanes 12a, 12b
A surface 11d defined by the lower end of the spiral casing 11 is formed so that the stay vane passage 12f is inclined downward from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
The runner horizontal center level 14c of the runner 14 is substantially the same. Other configurations are substantially the same as those of the second embodiment shown in FIG.
【００４３】図８において、図２に示す第２の実施の形
態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。In FIG. 8, the same portions as those of the second embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
【００４４】図８に示す第８の実施の形態において、ス
テーベーン流路１２ｆが外周側から内周側に向かって下
方側に傾斜するように形成されていることにより、ラン
ナ水平中心レベル１４ｃ（基準レベル）から下池の水位
レベルまでの吹き出し高さＨｓ（図９参照）がさらに大
きくなる。このため、トーマのキャビテーション係数σ
を大きくして、キャビテーションの発生を軽減すること
ができ、キャビテーションによるランナ１４の壊食を効
果的に防止することができる。In the eighth embodiment shown in FIG. 8, since the stay vane passage 12f is formed so as to be inclined downward from the outer periphery toward the inner periphery, the runner horizontal center level 14c (reference) Level) to the water level of the lower pond, the blowing height Hs (see FIG. 9) further increases. Therefore, the cavitation coefficient σ of Toma
Is increased, the occurrence of cavitation can be reduced, and erosion of the runner 14 due to cavitation can be effectively prevented.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、キャビテ
ーションの発生を効果的に低減することができ、キャビ
テーションによるランナの壊食を効果的に防止すること
ができる。As described above, according to the present invention, occurrence of cavitation can be effectively reduced, and erosion of the runner due to cavitation can be effectively prevented.
【００４６】また本発明によれば、鉄管内に渦巻き型ケ
ーシングを据え付けるのが容易であり、また、渦巻き型
ケーシングを分割輸送して据え付け時に溶接組立するこ
とも容易である。Further, according to the present invention, it is easy to install the spiral casing in the iron pipe, and it is also easy to separately transport the spiral casing and perform welding and assembly at the time of installation.
【図１】本発明による縦軸水力機械の第１の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図２】本発明による縦軸水力機械の第２の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図３】本発明による縦軸水力機械の第３の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a third embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図４】本発明による縦軸水力機械の第４の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fourth embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図５】本発明による縦軸水力機械の第５の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 5 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図６】本発明による縦軸水力機械の第６の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図７】本発明による縦軸水力機械の第７の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a seventh embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図８】本発明による縦軸水力機械の第８の実施の形態
を示す断面概略図。FIG. 8 is a schematic sectional view showing an eighth embodiment of a vertical axis hydraulic machine according to the present invention.
【図９】縦軸水力機械のキャビテーション係数のパラメ
ータ説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of parameters of a cavitation coefficient of the vertical hydraulic machine.
【図１０】従来の縦軸水力機械を示す構成概略図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a conventional vertical hydraulic machine.
１０ 縦軸水力機械 １１ 渦巻き型ケーシング １１ｃ 渦巻き型ケーシングの水平中心レベル １１ｄ 渦巻き型ケーシングの下端部によって規定され
る面 １１ｎ、１１ｐ 下方のステーベーンに隣接する部分 １２ ステーベーン １２ａ 上方のステーベーン １２ｂ 下方のステーベーン １２ｃ ステーベーン流路水平中心レベル １２ｄ ステーベーン流路の下端部によって規定される
面 １２ｆ ステーベーン流路 １３ ガイドベーン １４ ランナ １４ｃ ランナ水平中心レベル １４ｄ ランナの外周部の下端部によって規定される面 １４ｆ ランナ流路 １４ｓ 主軸 １５ ケーシング １６ 鉄管 １６ｃ 鉄管水平中心レベル ２０ リブ ５０ 縦軸水力機械 ５１ 渦巻き型ケーシング ５１ｃ 渦巻き型ケーシングの水平中心レベル ５２ ステーベーン ５２ａ 上方のステーベーン ５２ｂ 下方のステーベーン ５２ｃ ステーベーン流路水平中心レベル ５２ｆ ステーベーン流路 ５３ ガイドベーン ５４ ランナ ５４ｃ ランナ水平中心レベル ５４ｆ ランナ流路 ５４ｓ 主軸 ５５ ケーシング ５６ 鉄管 ５６ｃ 鉄管水平中心レベルReference Signs List 10 Vertical axis hydraulic machine 11 Spiral casing 11c Horizontal center level of spiral casing 11d Surface defined by lower end of spiral casing 11n, 11p Portion adjacent to lower stay vane 12 Stay vane 12a Upper stay vane 12b Lower stay vane 12c Stay vane passage horizontal center level 12d Surface defined by lower end of stay vane passage 12f Stay vane passage 13 Guide vane 14 Runner 14c Runner horizontal center level 14d Surface defined by lower end of outer periphery of runner 14f Runner passage 14s Main shaft 15 Casing 16 Iron pipe 16c Horizontal center level of iron pipe 20 Rib 50 Vertical axis hydraulic machine 51 Spiral casing 51c Horizontal center level of spiral casing 52 Stay vane 52a Above Stay vanes 52b below the stay vanes 52c stay vanes channel horizontal central level 52f stay vane channel 53 guide vanes 54 runner 54c runner horizontal central level 54f runner passage 54s spindle 55 casing 56 iron pipe 56c iron pipes horizontal center level
Claims (7)
かうランナ流路を形成するとともに主軸周りに回転する
ランナと、 ランナケーシングの外方に連結された渦巻き型ケーシン
グと、 ランナケーシング内であって、ランナと渦巻き型ケーシ
ングとの間に介在してステーベーン流路を形成する上下
一対のステーベーンと、を備え、 ランナのランナ水平中心レベルと、ステーベーン流路の
ステーベーン流路水平中心レベルは、渦巻き型ケーシン
グの水平中心レベルよりも下方に位置していることを特
徴とする縦軸水力機械。1. A runner casing, a runner which is arranged in the runner casing, forms a runner flow path from an outer peripheral portion to a central portion, and rotates around a main shaft, and a spiral type casing connected to the outside of the runner casing. And a pair of upper and lower stay vanes in the runner casing and interposed between the runner and the spiral casing to form a stay vane flow path, the runner horizontal center level of the runner, and the stay vane flow in the stay vane flow path. A vertical hydraulic machine wherein the road horizontal center level is located below the horizontal center level of the spiral casing.
される面は、ランナの主軸に垂直であることを特徴とす
る請求項１に記載の縦軸水力機械。2. The longitudinal hydraulic machine according to claim 1, wherein a plane defined by a lower end of the spiral casing is perpendicular to a main axis of the runner.
される面と、ランナの外周部の下端部によって規定され
る面と、下方のステーベーンによって規定される面と
が、略同一であることを特徴とする請求項２に記載の縦
軸水力機械。3. A surface defined by a lower end of the spiral casing, a surface defined by a lower end of an outer peripheral portion of the runner, and a surface defined by a lower stay vane are substantially the same. The vertical axis hydraulic machine according to claim 2, wherein:
ステーベーンに隣接する部分が、厚板構造またはリブ構
造となっていることを特徴とする請求項３に記載の縦軸
水力機械。4. The longitudinal hydraulic machine according to claim 3, wherein a portion of the lower end portion of the spiral casing adjacent to the lower stay vane has a thick plate structure or a rib structure.
に向かって下方側に傾斜する構造となっていることを特
徴とする請求項１に記載の縦軸水力機械。5. The vertical hydraulic machine according to claim 1, wherein the upper stay vane is configured to be inclined downward from an outer peripheral side toward an inner peripheral side.
ーベーンの外径より大となっていることを特徴とする請
求項１に記載の縦軸水力機械。6. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the outer diameter of the lower stay vane is larger than the outer diameter of the upper stay vane.
流路が外周側から内周側に向かって下方側に傾斜するよ
うに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
縦軸水力機械。7. The vertical hydraulic machine according to claim 1, wherein the pair of upper and lower stay vanes is formed such that the stay vane passage is inclined downward from the outer peripheral side toward the inner peripheral side. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9252315A JPH1193822A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Vertical shaft hydraulic machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9252315A JPH1193822A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Vertical shaft hydraulic machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1193822A true JPH1193822A (en) | 1999-04-06 |
Family
ID=17235551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9252315A Withdrawn JPH1193822A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Vertical shaft hydraulic machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1193822A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007192236A (en) * | 2007-05-14 | 2007-08-02 | Isamu Tojikubo | Hydraulic power generation by swirl stream |
| JP2015074981A (en) * | 2013-10-04 | 2015-04-20 | 株式会社東芝 | Kaplan turbine |
-
1997
- 1997-09-17 JP JP9252315A patent/JPH1193822A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007192236A (en) * | 2007-05-14 | 2007-08-02 | Isamu Tojikubo | Hydraulic power generation by swirl stream |
| JP2015074981A (en) * | 2013-10-04 | 2015-04-20 | 株式会社東芝 | Kaplan turbine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |