JPS58160560A - フランシス水車ランナ - Google Patents
フランシス水車ランナInfo
- Publication number
- JPS58160560A JPS58160560A JP57043238A JP4323882A JPS58160560A JP S58160560 A JPS58160560 A JP S58160560A JP 57043238 A JP57043238 A JP 57043238A JP 4323882 A JP4323882 A JP 4323882A JP S58160560 A JPS58160560 A JP S58160560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- runner
- secondary flow
- blade
- launch
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
- F03B3/125—Rotors for radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side, e.g. for Francis-type turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、フランシス水車ランナに関するものである。
フランシス水車は、ダム水位が所定の値に達する迄の運
転のように、設計点から大きく離れた状態で運転する場
合には、激しいキャビテーションが発生する。
転のように、設計点から大きく離れた状態で運転する場
合には、激しいキャビテーションが発生する。
このキャビテーションの発生を防止するためには、種々
のランチが提案されている。第１図および第１図のＩ−
Ｉ断面を示す第２図はその一例を示すもので、ランナ羽
根１の入口部に各羽根を連ねて環状の整流板４を設けた
構造になっている。
のランチが提案されている。第１図および第１図のＩ−
Ｉ断面を示す第２図はその一例を示すもので、ランナ羽
根１の入口部に各羽根を連ねて環状の整流板４を設けた
構造になっている。
２．３は、それぞれ、ランチクラウン、ランナバンドＩ
ＤＩはランナ入口直径を示している（以下、同一部分に
は同一符号を付す。）。しかし、この整流板４は羽根外
周部に環状に設けられているため、ランチの回転による
一遠心力が大となり強度上好ましいものではなく、水力
的にも、環状の整流板４がランナ内を流れる主流の方向
をも強制することになり、反って流れを乱すので、振動
、キャビテーションを減するためにはむしろ逆効果とな
ることが実験等でも容易に確認できる。
ＤＩはランナ入口直径を示している（以下、同一部分に
は同一符号を付す。）。しかし、この整流板４は羽根外
周部に環状に設けられているため、ランチの回転による
一遠心力が大となり強度上好ましいものではなく、水力
的にも、環状の整流板４がランナ内を流れる主流の方向
をも強制することになり、反って流れを乱すので、振動
、キャビテーションを減するためにはむしろ逆効果とな
ることが実験等でも容易に確認できる。
また、別の例には、第３図に示すように、ランチ羽根ｌ
の出口に整流板５を設けてランチ内の流れを制御するも
のがある。しかし、このような整流板５を最も流速が大
となるランチ出口に設ける場合には、それ自体がキャビ
テーションを誘起することになる。さらに、低落差運動
時のキャビテーションはランナ羽根人口角と流入角との
くいちがいに起因するものであるから、出口側に整流板
を取り付けてもキャビテーション防止用としては効果は
ない。
の出口に整流板５を設けてランチ内の流れを制御するも
のがある。しかし、このような整流板５を最も流速が大
となるランチ出口に設ける場合には、それ自体がキャビ
テーションを誘起することになる。さらに、低落差運動
時のキャビテーションはランナ羽根人口角と流入角との
くいちがいに起因するものであるから、出口側に整流板
を取り付けてもキャビテーション防止用としては効果は
ない。
本発明は、このような問題点を除去し、設計落差より低
い落差で運転する場合にランナ羽根入口に発生する流れ
の剥離、乱れに起因するキャビテーションの防止可能な
フランシス水車ランチを提供することを目的とし、フラ
ンシス水車ランナのランナ羽根の入口部圧力面上に、主
流方向に沿って位置し、ランナクラウンからランチバン
ドに流れる二次流れを防止する二次流れ防止部材が設け
であることを特徴とするものである。
い落差で運転する場合にランナ羽根入口に発生する流れ
の剥離、乱れに起因するキャビテーションの防止可能な
フランシス水車ランチを提供することを目的とし、フラ
ンシス水車ランナのランナ羽根の入口部圧力面上に、主
流方向に沿って位置し、ランナクラウンからランチバン
ドに流れる二次流れを防止する二次流れ防止部材が設け
であることを特徴とするものである。
本発明は、従来のフランシス水車ランナにおけるキャビ
テーションの発生原因の究明結果に基づいてなされたも
のである。
テーションの発生原因の究明結果に基づいてなされたも
のである。
一般に、水車は同期速度で規制された一定の回転速度Ｎ
（ｒ ｐ ｍ ）で運転される。その時のランナ羽根
入口の周速ｕ、（ｍ／ｓ）は一定値、即ちｕ會＝（πＮ
／６０）・Ｄｔ（ｍ／”） −−（１）である。
（ｒ ｐ ｍ ）で運転される。その時のランナ羽根
入口の周速ｕ、（ｍ／ｓ）は一定値、即ちｕ會＝（πＮ
／６０）・Ｄｔ（ｍ／”） −−（１）である。
落差が設計値あるいはそれに近い値であれば、ランナ内
に流れ込む水の絶対入口速度ベクトルＣ８とランナ羽根
周速ベクトルｕＩとのベクトル差、す々わち、相対入口
速度ベクトルＷ、は、第３図の■−■断面を示す第４図
のランチ羽根入口速度三角形に示すように、ランナ羽根
人口角度β儂と一致するので、ランナ内の水の流れは羽
根に沿って無理なく進む。
に流れ込む水の絶対入口速度ベクトルＣ８とランナ羽根
周速ベクトルｕＩとのベクトル差、す々わち、相対入口
速度ベクトルＷ、は、第３図の■−■断面を示す第４図
のランチ羽根入口速度三角形に示すように、ランナ羽根
人口角度β儂と一致するので、ランナ内の水の流れは羽
根に沿って無理なく進む。
ところが、運転落差が設計値より小となると、同じく第
３図のＩＩ−ＩＩ断面を示す第５図のランチ羽根入口速
度三角形に示すように、絶対入口速度ベクトルばｃ’に
変化する。ＣＣの値は、設計落差（Ｈ）、低落差（Ｈ′
）から と表わされる。従って、第５図に示すように、相対入口
速度ベクトルｗ／は羽根入口角、β濡とくい違い（Δβ
）を生じることになる。
３図のＩＩ−ＩＩ断面を示す第５図のランチ羽根入口速
度三角形に示すように、絶対入口速度ベクトルばｃ’に
変化する。ＣＣの値は、設計落差（Ｈ）、低落差（Ｈ′
）から と表わされる。従って、第５図に示すように、相対入口
速度ベクトルｗ／は羽根入口角、β濡とくい違い（Δβ
）を生じることになる。
このくい違いが羽根入口圧力面における剥離６を発生さ
せ、さらにこれが原因となって羽根入口圧力面における
ランナクラウンからランナバンドへ流れる二次流れを発
生する。第６図は二次流れを説明する斜視図で、７およ
び８はそれぞれ、主流（方向）および二次流れ（方向）
を示している。
せ、さらにこれが原因となって羽根入口圧力面における
ランナクラウンからランナバンドへ流れる二次流れを発
生する。第６図は二次流れを説明する斜視図で、７およ
び８はそれぞれ、主流（方向）および二次流れ（方向）
を示している。
この図の示すように、ランナクラウン２からランナバン
ド３へ流れる二次流れ８は隣接の羽根出口側負圧面方向
に流れ込み、元々流速の大なる部分をさらに加速し、あ
るいは加振することになシ、この現象によって、低落差
運転にも拘わらず、羽根出口側負圧面に激しいキャビテ
ーション９が発生することになる。この発明は、このよ
うな検討結果に基づいて合理的な二次流れ防止方法を探
究した結果得られたもので、例えば、羽根吟直角に取り
付けられる長方形又は台形の板体を羽根の入口部圧力面
上に主流方向に沿って位置せしめた二次流れ防止部材を
設けることによって所期の目的の達成の可能な点に想到
したものである。
ド３へ流れる二次流れ８は隣接の羽根出口側負圧面方向
に流れ込み、元々流速の大なる部分をさらに加速し、あ
るいは加振することになシ、この現象によって、低落差
運転にも拘わらず、羽根出口側負圧面に激しいキャビテ
ーション９が発生することになる。この発明は、このよ
うな検討結果に基づいて合理的な二次流れ防止方法を探
究した結果得られたもので、例えば、羽根吟直角に取り
付けられる長方形又は台形の板体を羽根の入口部圧力面
上に主流方向に沿って位置せしめた二次流れ防止部材を
設けることによって所期の目的の達成の可能な点に想到
したものである。
以下、実施例について説明する。
第７図は一実施例の斜視図、第８図は要部の説明図を示
し、１０．１０が二次流れ防止部材で、１０．１０はラ
ンナ羽根１０入ロ部圧力面上に主流方向に沿って位置し
て設けられた台形の板体よすなっている。このようにラ
ンチ羽根ｌの入口部圧力面上に二次流れ防止部材１０．
１０が主流方向に沿って設けられていると、ランナクラ
ウン２からランナバンド３方向に二次流れ１１が流れて
も、二次流れ防止部材１００台形の板体によってその進
行が阻害され、その後は台形の板体に沿って流れるよう
になる。従って、二次流れ１１は二次流れ防止部材１０
によって主流と同じ方向へ流れるようになり、隣接の羽
根出口側負圧面方向に流れ込むのが防止されるのでキャ
ビテーションが低減され、それと同時に、水車効率を向
上させることが可能とな乞。
し、１０．１０が二次流れ防止部材で、１０．１０はラ
ンナ羽根１０入ロ部圧力面上に主流方向に沿って位置し
て設けられた台形の板体よすなっている。このようにラ
ンチ羽根ｌの入口部圧力面上に二次流れ防止部材１０．
１０が主流方向に沿って設けられていると、ランナクラ
ウン２からランナバンド３方向に二次流れ１１が流れて
も、二次流れ防止部材１００台形の板体によってその進
行が阻害され、その後は台形の板体に沿って流れるよう
になる。従って、二次流れ１１は二次流れ防止部材１０
によって主流と同じ方向へ流れるようになり、隣接の羽
根出口側負圧面方向に流れ込むのが防止されるのでキャ
ビテーションが低減され、それと同時に、水車効率を向
上させることが可能とな乞。
この二次流れ防止部材は、流体力学的、強度的には、そ
の長さ、高さ、板厚が、ランナ出口直径がり、（ｍ）の
場合、それぞれ、 ０．０５Ｄ、≦長さく／＝）≦０．３ Ｄ。
の長さ、高さ、板厚が、ランナ出口直径がり、（ｍ）の
場合、それぞれ、 ０．０５Ｄ、≦長さく／＝）≦０．３ Ｄ。
０．０ＩＤ、≦高さくｈ）≦０．０５Ｄ。
０．００５Ｄ、≦板厚（１）≦０．０３Ｄ。
の条件を満足する場合に最も効果的であり、これらの値
より小さい場合には二次流れの効果的な防止ができず、
これらの値より大きい場合には重量の増加による水車効
率の低下のため望ましくない。
より小さい場合には二次流れの効果的な防止ができず、
これらの値より大きい場合には重量の増加による水車効
率の低下のため望ましくない。
また取付板数はランチ羽根１枚当り１〜５枚が最も効果
的である。また、二次流れ防止部材の外面は、全て角を
丸めて主流を阻げないようにすることが望ましい。
的である。また、二次流れ防止部材の外面は、全て角を
丸めて主流を阻げないようにすることが望ましい。
このように、実施例のフランシス水車ランチは設計値よ
りも低い落差で運転した場合に発生する二次流れを防止
することができ、従って、この二次流れによって生ずる
激しいキャビテーションをも防止することができ、さら
に水車効率も向上させることが可能である。
りも低い落差で運転した場合に発生する二次流れを防止
することができ、従って、この二次流れによって生ずる
激しいキャビテーションをも防止することができ、さら
に水車効率も向上させることが可能である。
以上の如く、本発明は設計落差より低い落差で運転する
場合にランナ羽根入口に発生する流れの剥離、乱れに起
因するキャビテーションの防止口■能なフランシス水車
ランナの提供を可能とするもので、産業上の効果の犬な
るものである。
場合にランナ羽根入口に発生する流れの剥離、乱れに起
因するキャビテーションの防止口■能なフランシス水車
ランナの提供を可能とするもので、産業上の効果の犬な
るものである。
第１図はフランシス水車ランナの従来例の断面図、第２
図は第１図のＩ−Ｉ断面図、第３図は向じく他の従来例
の断面図、第４図はよび第５図はそれぞれ異なる運転条
件におけるランナ羽根入口速度三角形を示す第３図のＩ
Ｉ−ＩＩ断面図、第６図は同じ〈従来例の斜視図、第７
図は本発明のフランシス水車ランナの一実施例の斜視図
、第８図は第７図の要部断面図である。 １・・・ランナ羽根、２・・・ランナクラウン、３・・
・ランナバンド、７・・・主流（方向）、１０・・・二
次流れ防止部材、１１・・・二次流れ（方向）。 第５旧 第６閲
図は第１図のＩ−Ｉ断面図、第３図は向じく他の従来例
の断面図、第４図はよび第５図はそれぞれ異なる運転条
件におけるランナ羽根入口速度三角形を示す第３図のＩ
Ｉ−ＩＩ断面図、第６図は同じ〈従来例の斜視図、第７
図は本発明のフランシス水車ランナの一実施例の斜視図
、第８図は第７図の要部断面図である。 １・・・ランナ羽根、２・・・ランナクラウン、３・・
・ランナバンド、７・・・主流（方向）、１０・・・二
次流れ防止部材、１１・・・二次流れ（方向）。 第５旧 第６閲
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、フランシス水車ランナのランナ羽根の入口部圧力面
上に、主流書出に沿って位置し、ランチクラウンからラ
ンナバンドに流れる二次流れを防止する二次流れ防止部
材が設けであることを特徴とするフランシス水車ランナ
。 ２、前記二次流れ防止部材が、前記ランナ羽根に直角に
取り付けられ声長方形又は台形の板体である特許請求の
範囲第１項記載のフランシス水車ランチ。 ３、前記板体が、ランナ出口直径がり。（ｍ）の場合、 ０．０５Ｄ、≦長さ≦０．３Ｄ。 ０、ＯＩＤ、≦高さ≦０．０５Ｄ。 ０．００５ Ｄ、≦板厚≦０．０３Ｄ。 を満足する寸法を有し、ランチ羽根１枚当り１〜５枚設
けられている特許請求の範囲第２項記載の７ランシス水
車ランチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57043238A JPS58160560A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | フランシス水車ランナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57043238A JPS58160560A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | フランシス水車ランナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160560A true JPS58160560A (ja) | 1983-09-24 |
| JPH0152588B2 JPH0152588B2 (ja) | 1989-11-09 |
Family
ID=12658316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57043238A Granted JPS58160560A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | フランシス水車ランナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160560A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0744552A1 (de) * | 1995-05-23 | 1996-11-27 | KSB Aktiengesellschaft | Einrichtung zur Vermeidung von Kavitations-Erosion |
| US7220106B2 (en) * | 2002-09-13 | 2007-05-22 | Alstom Technology Ltd. | Francis wheel and hydraulic machine comprising one such wheel |
| JP2008175169A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | フランシス型水車 |
| FR2999243A1 (fr) * | 2012-12-11 | 2014-06-13 | Alstom Hydro France | Turbine-pompe de type francis et installation de conversion d'energie comprenant une telle turbine-pompe |
| EP3203061A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-09 | GE Renewable Technologies | Blade for shrouded runner and shrouded runner comprising said blade |
| EP3604792A1 (en) * | 2018-08-03 | 2020-02-05 | GE Renewable Technologies | Pre-formed plug with inter-blade profiles for hydraulic turbines |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS455762Y1 (ja) * | 1966-06-27 | 1970-03-20 | ||
| JPS50142940A (ja) * | 1974-04-26 | 1975-11-18 |
-
1982
- 1982-03-17 JP JP57043238A patent/JPS58160560A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS455762Y1 (ja) * | 1966-06-27 | 1970-03-20 | ||
| JPS50142940A (ja) * | 1974-04-26 | 1975-11-18 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0744552A1 (de) * | 1995-05-23 | 1996-11-27 | KSB Aktiengesellschaft | Einrichtung zur Vermeidung von Kavitations-Erosion |
| US7220106B2 (en) * | 2002-09-13 | 2007-05-22 | Alstom Technology Ltd. | Francis wheel and hydraulic machine comprising one such wheel |
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| JP4703578B2 (ja) * | 2007-01-19 | 2011-06-15 | 東京電力株式会社 | フランシス型水車 |
| FR2999243A1 (fr) * | 2012-12-11 | 2014-06-13 | Alstom Hydro France | Turbine-pompe de type francis et installation de conversion d'energie comprenant une telle turbine-pompe |
| WO2014090885A1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-19 | Alstom Renewable Technologies | Francis-type turbine-pump and energy conversion plant comprising such a turbine-pump |
| EP3203061A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-09 | GE Renewable Technologies | Blade for shrouded runner and shrouded runner comprising said blade |
| EP3604792A1 (en) * | 2018-08-03 | 2020-02-05 | GE Renewable Technologies | Pre-formed plug with inter-blade profiles for hydraulic turbines |
| US11454122B2 (en) | 2018-08-03 | 2022-09-27 | Ge Renewable Technologies | Pre-formed plug with inter-blade profiles for hydraulic turbines |
| US11692445B2 (en) | 2018-08-03 | 2023-07-04 | Ge Renewable Technologies | Pre-formed plug with inter-blade profiles for hydraulic turbines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0152588B2 (ja) | 1989-11-09 |
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