KR101560179B1

KR101560179B1 - 수력 기계용 휠, 그 휠을 포함하는 수력 기계 및 그 수력 기계가 장착된 에너지 변환 설비

Info

Publication number: KR101560179B1
Application number: KR1020107020181A
Authority: KR
Inventors: 파리드 마쭈지; 미셀 앙리 커스톤; 쟝 베르나르 호델린; 실뱅 라빈; 끌레르 세고팡
Original assignee: 알스톰 르네와블 테크놀로지즈
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2015-10-14
Also published as: IL207507A; FR2927670B1; JP5546465B2; RU2479746C2; CN101960091B; US8684694B2; WO2009101371A3; US20110008150A1; SI2242908T1; ATE531897T1; EP2242908A2; ES2374701T3; ZA201005925B; RU2010138127A; FR2927670A1; IL207507A0; EP2242908B1; CN101960091A; WO2009101371A2; KR20100112198A

Abstract

본 발명은 프란시스 유형의 휠(R)로서, 상기 휠(R)의 회전축(Z)을 중심으로 회전 대칭인 링(1: ring) 및 상기 링(1)에 연결되며 외측 가장자리 단부(212, 222)와 내측 중앙 단부(211, 221)를 각각 구비한 곡면 블레이드들(21, 22)을 포함하는 휠에 관한 것이다. 상기 링(1)과 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 내측 중앙 단부들(211, 221) 간의 연결 지점들(B₂₁, B₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 공통의 원(C₂₀) 상에 배치된다. 상기 링(1)과 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 외측 가장자리 단부들(212, 222) 간의 연결 지점들(A₂₁, A₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 적어도 두 개의 다른 원들(C₂₁, C₂₂)(D₂₁, D₂₂) 상에 배치된다.

Description

수력 기계용 휠, 그 휠을 포함하는 수력 기계 및 그 수력 기계가 장착된 에너지 변환 설비 {Wheel for hydraulic machine, a hydraulic machine including such a wheel, and an energy conversion installation equipped with such a hydraulic machine}

본 발명은 수력 기계(hydraulic machine)를 위한 프란시스 유형의 휠(wheel)에 관한 것이며, 상기 휠은 물의 강제 유동(forced flow)을 통과하도록 설계된다. 상기 기계가 터빈일 때 상기 유동은 상기 휠을 회전 구동한다. 상기 기계가 펌프일 때 상기 유동은 상기 회전으로부터 기인한다. 본 발명은 또한, 그러한 휠을 포함하는 수력 기계에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 수력 기계가 장착된 에너지 변환 설비(energy conversion installation)에 관한 것이다.

문헌 JP-A-2005 48608은 펌프-터빈 유형의 수력 기계를 위한 휠 또는 "러너(runner)"를 설명한다. 상기 휠은 축대칭 밴드(band) 및 그 밴드에 고정 또는 통합된 복수의 곡면 블레이드들(curved blades)을 가지며, 상기 블레이드들 각각은 외측 가장자리의 선단(leading edge) 및 내측 중앙의 후단(trailing edge)을 갖는다. 하나 걸러 하나마다의 블레이드의 내측 중앙 단부에 상기 밴드가 연결되는 연결부들은 큰 반지름의 제1 원(circle) 상에 배치되는 반면, 상기 하나 걸러 하나마다의 블레이드에 인접한 블레이드 각각의 내측 중앙 단부에 상기 밴드가 연결되는 연결부들은 보다 작은 반지름의 제2 원 상에 배치된다. 상기 휠의 외측 가장자리 영역에서, 상기 제1 원 상에 배치된 내측 중앙 단부들을 가진 블레이드들에 상기 밴드가 연결되는 연결부들은 상기 밴드의 가장자리에 배치되는 반면, 작은 반지름의 상기 제2 원 상에 배치된 중앙 단부들을 가지며 상기 블레이드들에 인접한 블레이드들에 상기 밴드가 연결되는 연결부들은 상기 밴드의 가장자리로부터 뒤로 물러나게 배치되어 있다. JP-A-2005 48608의 휠에 대한 이러한 특정적 형상은 상기 수력 기계가 정상(steady) 속도에서 작동할 때 터빈의 입구에서 즉, 휠의 가장자리에서 발생하는 캐비테이션(cavitation)을 줄이기 위해 설계된 것이며, 따라서 정상 속도에서 그것의 수력 효율(hydraulic efficiency)을 증대시킬 수 있다.

종래의 수력 기계에서는, 터빈 모드에서 개시(starting) 이후 또는 정지(stopping) 이전에 일어나는 전이 속도(transient speed)에서, 휠은 회전성의(rotating) 그리고 비동기성의(asynchronous) 반경방향 힘들(radial forces)을 받게 되며, 그 힘들은 상기 휠을 "왜곡(skew)"시킬 수 있다. 전이 속도에서, 휠에 작용하는 상기 반경방향 힘들은 기계적 응력 레벨들(mechanical stress levels)을 유발하며, 상기 응력 레벨들은 매우 높을 수 있어서 수력 기계의 부품들(예로써 샤프트 또는 베어링들)의 치수를 좌우한다. 따라서 그와 같은 반경방향 힘들로 인해 상기 부품들의 비용은 필연적으로 증가된다.

본 발명의 목적은 전이 속도(transient speed)에서의 회전성 반경방향 힘들(rotating radial forces)의 발생을 완화하는 또는 아예 방지하는 형상의 휠을 제공함으로써 상기 단점을 개선하는 것이다.

이에, 본 발명은 물의 강제 유동을 통과하도록 설계된, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠을 제공하며, 상기 휠은,

- 상기 휠의 회전축을 중심으로 원형 대칭인 밴드; 및

- 상기 밴드에 고정 또는 통합되며, 외측 가장자리 단부와 내측 중앙 단부를 각각 구비한 복수의 곡면 블레이드들;을 포함하며,

상기 휠은, 상기 밴드가 상기 블레이드들의 상기 내측 중앙 단부들에 연결되는 연결 지점들은 상기 축에 중심을 두고 있는 공통의 원 상에 실질적으로 배치되는 것, 그리고, 상기 밴드가 상기 블레이드들의 상기 외측 가장자리 단부들에 연결되는 연결 지점들은 상기 축에 중심을 두고 있는 적어도 두 개의 다른 원들 상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 휠 형상은 방위각 대칭성(azimuthal asymmetry)을 부여하며, 이로 인해 전이 속도에서 상기 휠이 받는 반경방향 힘들이 상당히 감소될 수 있다.

단독으로 또는 기술적으로 조합 가능한, 본 발명의 다른 유리한 그러나 선택적인 특징들은 하기와 같다:

- 상기 밴드가 상기 블레이드들의 상기 외측 가장자리 단부들에 연결되는 상기 연결 지점들은 상기 축에 중심을 두고 있는 두 개의 다른 원들 상에 배치되고, "긴" 블레이드들은 제1 원 상에 배치되는 연결 지점들을 가지며, "짧은" 블레이드들은 상기 제1 원의 직경보다 작은 직경을 가진 제2 원 상에 배치되는 연결 지점들을 갖는다;

- 상기 휠은, 상기 축을 중심으로 원형 대칭이며 상기 밴드를 마주하도록 배치된 크라운을 더 포함하며, 상기 블레이드들은 상기 크라운에 고정 또는 통합되며, 상기 크라운이 상기 블레이드들의 상기 내측 중앙 단부들에 연결되는 연결 지점들은 상기 축에 중심을 두고 있는 공통의 원 상에 배치되며, 상기 크라운이 상기 블레이드들의 상기 외측 가장자리 단부들에 연결되는 연결 지점들은 상기 축에 중심을 두고 있는 적어도 두 개의 다른 원들 상에 배치된다;

- 상기 크라운이 상기 블레이드들의 상기 외측 가장자리 단부들에 연결되는 상기 연결 지점들은 상기 축에 중심을 두고 있는 두 개의 다른 원들 상에 배치된다;

- 상기 짧은 블레이드들은 상기 축을 중심으로 균일하게 분포되며, 상기 긴 블레이드들은 상기 축을 중심으로 균일하게 분포된다;

- 상기 휠은 여섯 개의 긴 블레이드들과 세 개의 짧은 블레이드들을 포함하는 아홉 개의 블레이드들을 가지며, 상기 짧은 블레이드들은 120°의 각도 간격을 가지고 상기 밴드 상에 배치된다;

- 상기 휠은 짝수 개의 블레이드들을 가지며, 하나 걸러 하나마다의 블레이드는 짧은 블레이드이다; 그리고

- 각각의 짧은 블레이드는, 긴 블레이드의 전개 길이(developed length)의 50% 내지 99%의 범위에 속하는 전개 길이를 가지며, 바람직하게는 상기 긴 블레이드의 전개 길이의 70% 내지 85%의 범위에 속하는 전개 길이를 갖는다.

본 발명은 앞서 정의된 바와 같은 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 기계를 또한 제공한다.

따라서 본 발명의 수력 기계의 부품들은 보다 낮은 기계적 응력들, 그에 따른 보다 낮은 비용을 위한 치수들을 가지면서도, 동등한 성능을 유지한다.

본 발명은 앞서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 수력 기계가 장착된 에너지 변환 설비를 또한 제공한다.

따라서 본 발명의 에너지 변환 설비는 종래의 설비들에 비해 적은 비용이 소요되면서도 동등한 성능을 제공한다.

비제한적인 예로써 주어진 그리고 첨부된 도면들을 참조하는 이하의 설명으로부터 본 발명이 보다 쉽게 이해될 것이며 본 발명의 다른 이점들이 또한 보여질 것이다.
도 1은 본 발명의 에너지 변환 설비의 원리를 보이는 단면도로서, 에너지 변환 설비에는 본 발명의 휠을 포함한 본 발명의 수력 기계가 장착되어 있다.
도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ에 따른 상기 휠의 개략적 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ에 따른 상기 휠의 개략적 단면도이다.
도 4는 도 2의 휠의 부분 사시도이다.

도 1에 도시된 설비(

)는 프란시스-유형의 펌프 터빈에 해당하는 가역 수력 기계(reversible hydraulic machine: M)을 포함하며, 상기 펌프 터빈의 휠(또는 러너)(R)은 케이싱(3)으로부터 물을 공급받으며 그 케이싱에는 강제-유동 덕트(4)가 개방되어 있다. 작동 중에, 상기 휠(R)은 수직한 회전축(Z)을 중심으로 회전한다. 터빈 모드에서 전기를 발생시키기 위해, 상기 기계(M)는 상기 축(Z)을 중심으로 회전하는 샤프트(50)를 통해 교류 발전기(5: alternator)에 결합되어 있다. 상기 케이싱(3)과 상기 휠(R) 사이에는 고정 베인 블레이드들(6: static stay vane blades) 및 조종가능한 위켓 게이트들(7: steerable wicket gates)이 배치되어 있는데, 이들의 기능은 유동을 안내하는 것 그리고 상기 덕트(4)으로부터 유입되는 물(E)의 유량을 조절하는 것이며, 여기서 상기 물(E)은 상기 휠(R)을 통과하여 배출관(8)을 향한다.

도 2는 축(Z)에 대해 원형 대칭인(circularly symmetrical) 밴드(1)를 포함하는 휠(R)의 일부분을 도시한다. 밴드(1)는 직경 D₁₀의 외측 가장자리 단부(10: outside peripheral edge)를 갖는다. 도 3은 중앙 홀(11)을 형성하는 크라운(12: crown)을 포함하는 휠(R)의 일부분을 도시한다. 크라운(12)은 마찬가지로 상기 축(Z)에 대해 원형 대칭이며, 상기 밴드(1)를 마주하도록 배치된다. 크라운(12)의 외측 가장자리 선단의 직경은 D₁₂로 참조된다. 상기 외측 가장자리 단부(10) 및 상기 중앙 홀(11)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있다. 도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 밴드(1) 및 상기 크라운(12)의 표면들은 스큐(skew) 형상들을 갖는데, 이러한 스큐 형상들은 상기 축(Z)을 중심으로 그 축으로부터 이격된 곡면 조각(curve segment)을 회전함으로써 생성될 수 있다. 통상적인 프란시스-유형의 휠의 밴드 및 크라운에 대한 어떠한 형상도 본 발명의 휠의 밴드 및 크라운 각각의 표면들을 형성하는데 적용될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 휠(R)은 9개의 블레이드들(21, 22)을 또한 포함하는데, 이들 블레이드들(21, 22)은 밴드(1) 및 크라운(12)에 고정 또는 통합되며 상기 축(Z)을 중심으로 상기 밴드(1)와 상기 크라운(12) 사이에 연장된다. 각각의 블레이드(21, 22)는 곡면 형상을 가지며 실질적으로 나선(spiral)의 일부분에 해당하는 형상이다. 통상적인 어떤 블레이드 곡률(curvature)도 블레이드(21 또는 22)의 곡률을 규정하는데 적합할 수 있다. 각각의 블레이드(21; 22)는 밴드(1)의 가장자리에 배치된 가장자리 단부(212; 222) 및 축(Z)을 마주하는 중앙 단부(211; 221)를 갖는다. 이러한 예에서, 어떤 대상물이 축(Z)에 근접하여 배치된 경우 그것은 "중앙(cental)" 배치된 것으로 일컬어지며, 반대로 "가장자리(peripheral)" 배치는 어떤 대상이 축(Z)으로부터 이격된 경우를 가리킨다.

상기 휠(R)이 터빈 모드로 작동할 때, 외측 가장자리 단부(212; 222)는 블레이드(21; 22)의 선단(leading edge)을 형성하며, 내측 중앙 단부(211; 221)는 그것의 후단을 형성한다. 터빈 모드에 관하여 아래에서 개시되는 설명은 이러한 "선단" 및 "후단"과 같은 표현들을 사용한다: 상기 휠이 펌프 모드에서 사용될 경우 상기 표현들은 서로 맞바뀌어 사용될 수 있다.

상기 휠(R)의 9개의 블레이드들(21, 22) 중에서, 3개의 블레이드들(22)은 다른 6개의 블레이드들(21)의 전개 길이에 비해 보다 작은 전개 길이를 갖는다. 따라서 상기 블레이드들(22)은 "짧은" 것으로 지칭되는 반면, 상기 블레이드들(21)은 "긴" 것으로 지칭된다.

상기 밴드(1)의 중앙 영역에서, 상기 밴드(1)가 각각의 블레이드(21; 22)의 후단(211; 221)에 연결되는 지점들은 B₂₁ 및 B₂₂로 참조된다. 이 지점들(B₂₁, B₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 직경 D₂₀의 공통 중심원 상에 배치된다. 따라서, 블레이드들(21, 22) 모두는 직경 D₂₀의 상기 중심원(C₂₀)으로 연장된다.

상기 밴드(1)의 가장자리 영역에서, 긴 블레이드들(21)의 선단들(212)에 연결되는 지점들은 A₂₁로 참조된다. 이 지점들(A₂₁)은 축(Z)에 중심을 두고 있는 직경 D₂₁의 제1 원(C₂₁) 상에 배치된다. 유사하게, 상기 밴드(1)가 짧은 블레이드들(22)의 선단들(222)에 연결되는 지점들은 A₂₂로 참조된다. 이 지점들(A₂₂)은 축(Z)에 중심을 두고 있으며 상기 제1 원의 직경 D₂₁에 비해 작은 직경 D₂₂를 가진 제2 원(C₂₂) 상에 배치된다. 따라서, A₂₁ 지점들은 A₂₂ 지점들에 비하여 상기 밴드(1)의 단부(10)에 보다 가깝다. 제1 및 제2 원들(C₂₁; C₂₂)의 각각의 직경들(D₂₁; D₂₂) 그리고 중심원(C₂₀)의 직경(D₂₀)은 상기 단부(10)의 직경(D₁₀)에 비해 작다.

다시 말해서, 긴 블레이드들(21)이 상기 밴드(1)의 단부(10)를 향해 연장되는 정도에 비하여, 짧은 블레이드들(22)은 상기 밴드(1)의 단부(10)를 향해 덜 연장된다. 이는 짧은 블레이드들(22)의 전개 길이가 긴 블레이드들(21)의 전개 길이에 비해 작기 때문이다. 따라서, 블레이드들(21; 22)의 각각의 지점들(A₂₁; A₂₂)은 축(Z)에 중심을 두고 있으며 각각 다른 직경들(D₂₁; D₂₂)을 가진 두 개의 다른 원들(C₂₁; C₂₂) 상에 배치된다.

본 발명의 도시되지 않은 일 변형예에서, 상기 밴드가 상기 선단들에 연결되는 지점들은 두 개 이상의 다른 원들 상에(예로써, 세 개의 원들 상에) 배치될 수 있다.

도 3은 휠(R)의 크라운(12) 상에서의 블레이드들(21, 22)의 배치를 도시하고 있다. 블레이드들(21, 22)에 대한 밴드(1)의 연결과 유사하게, 크라운(12)의 중앙 영역에서, 크라운(12)이 각각의 블레이드들(21; 22)의 후단들(211; 221)에 연결되는 지점들은 G₂₁ 및 G₂₂로 각각 참조된다. 이 지점들(G_21,G₂₂)은 직경이 D₄₀이고 축(Z)에 중심을 두고 있는 공통의 중심원(C₄₀) 상에 배치된다. 따라서, 모든 블레이드들(21, 22)은 직경 D₄₀의 공통 중심원(C₄₀)에까지 연장된다.

상기 크라운(12)의 가장자리 영역에서, 상기 크라운(12)이 각각의 긴 블레이드(21)의 선단들(212)에 연결되는 지점들은 F₂₁로 참조된다. 이 지점들(F₂₁)은 직경이 D₄₁이고 축(Z)에 중심을 두고 있는 제3 원(C₄₁) 상에 배치된다. 이와 유사하게, 상기 크라운(12)이 각각의 짧은 블레이드(22)의 선단들(222)에 연결되는 지점들은 F₂₂로 참조된다. 이 지점들(F₂₂)은 축(Z)에 중심을 두고 있으며 상기 제3 원의 직경 D₄₁보다 작은 직경 D₄₂를 가진 제4 원(C₄₂) 상에 배치된다.

실제적으로, 휠(R)이 장착된 수력 기계에 요망되는 동력에 따라, 상기 밴드(1)의 단부(10)의 직경(D₁₀)은 0.4 m 내지 10 m 사이의 범위에 속할 수 있다. 상기 밴드(1)에 대해 선택된 치수들에 따라, 상기 제1 원의 직경(D₂₁)은 상기 직경(D₁₀)의 90% 내지 100%의 범위 내에 속할 수 있으며, 상기 제2 원의 직경(D₂₂)은 상기 직경(D₂₁)의 70% 내지 99%의 범위에 속할 수 있고 바람직하게는 상기 직경(D₂₁)의 80% 내지 95%의 범위에 속할 수 있다. 상기 크라운(12)에 대해 선택된 치수들에 따라, 상기 제3 원의 직경(D₄₁)은 상기 직경(D₁₂)의 90% 내지 100%의 범위 내에 속할 수 있으며, 상기 제4 원의 직경(D₄₂)은 상기 직경(D₄₁)의 70% 내지 99%의 범위에 속할 수 있고 바람직하게는 상기 직경(D₄₁)의 80% 내지 95%의 범위에 속할 수 있다.

휠(R)의 특성들, 특히 그것의 치수들 및 그것이 정상 속도에서 회전하도록 설계된 회전 수(frequency)에 따라, 각각의 짧은 블레이드(22)는 긴 블레이드(21)의 전개 길이의 50% 내지 99%의 범위에 속하는 전개 길이를 가질 수 있다. 긴 블레이드(21)의 전개 길이는 A₂₁ 및 B₂₁ 지점들 사이에서 또는 F₂₁ 및 G₂₁ 지점들 사이에서 측정될 수 있다. 이와 유사하게, 짧은 블레이드(22)의 전개 길이는 A₂₂ 및 B₂₂ 지점들 사이에서 또는 F₂₂ 및 G₂₂ 지점들 사이에서 측정될 수 있다. 바람직하게는, 짧은 블레이드(22)의 전개 길이는 긴 블레이드(21)의 전개 길이의 70% 내지 85%의 범위 내에 속할 수 있다. 따라서, 긴 블레이드(21)가 1 m에 해당하는 전개 길이를 가진다면, 짧은 블레이드(22)는 예로써, 0.8 m에 해당하는 전개 길이를 가질 수 있다.

휠(R)의 양호한 동적 균형(dynamic balancing)을 보장하기 위해, 짧은 블레이드들(22) 및 긴 블레이드들(21)은 휠(R)의 회전축(Z)을 중심으로 균일하게 분포된다. 이러한 예로써, 세 개의 짧은 블레이드들(22)은 그것들 사이에 120°에 해당하는 각도 간격(α₂₂)을 가지고 상기 밴드(1) 상에 배치된다. 연이은 두 개의 짧은 블레이들 사이에 두 개의 긴 블레이드들(21)이 규칙적인 간격으로 배치되며, 이때 인접한 두 개의 블레이드들(21) 간의 각도 간격은 40°이고, 그 사이에 하나의 짧은 블레이드(22)가 배치된 두 개의 긴 블레이드들(21) 간의 각도 간격은 80°이다.

짧은 그리고 긴 블레이드들의 다른 분포들이 가능하다. 따라서 짝수 개의 블레이드들(예로써, 10개의 블레이드들)을 구비하는 것이 가능하며, 이때 하나 걸러 하나마다의 블레이드들은 짧은 블레이드들이고 그것들 사이의 블레이드들은 긴 블레이드들이며, 짧은 블레이드들 및 긴 블레이드들은 휠의 회전축을 중심으로 균일하게 배치된다.

본 발명의 휠은 통상의 블레이드를 가진 휠들에서 특히 터빈 모드의 개시 또는 정지 시의 전이 속도(transient speed)에서 발생되는 반경방향 힘들(radial forces)을 완화시키는 것 또는 아예 방지하는 것을 가능하게 한다. 놀랍게도, 본 발명의 휠은 그것이 전이 속도에 있을 때 받는 반경방향 힘들의 크기를 감소시키는 것이 가능함이 관찰되었다. 휠의 블레이드들의 형상을 그것의 용도에 따라 최적화함으로써, 그 크기를 더욱 감소시키는 것이 가능하다.

따라서 본 발명의 수력 기계는 그것의 휠 및 샤프트의 반경방향 변형이 작아지거나 또는 영(0)이 된다. 이에 따라 수력 기계의 치수들이 작아질 수 있기 때문에 수력 기계의 비용이 감소될 수 있다.

이상에서 본 발명은 펌프 터빈 유형에 해당하는 가역 수력 기계인 것으로 설명되었다. 하지만, 본 발명은 터빈 유형에 해당하는 "단순(simple)" 수력 기계에 또한 적용될 수 있다.

Claims

물(E)의 강제 유동을 통과시키도록 설계된, 수력 기계(M)를 위한 프란시스 유형의 휠(R)로서,
상기 휠(R)의 회전축(Z)을 중심으로 원형 대칭인 밴드(1); 및
상기 밴드(1)에 고정 또는 통합되는 복수의 만곡된 블레이드들(21, 22)로서, 각각의 블레이드는 외측 가장자리 단부(212, 222)와 내측 중앙 단부(211, 221)를 구비한 상기 블레이드들(21, 22);을 포함하며,
상기 밴드(1)가 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 내측 중앙 단부들(211, 221)에 연결되는 연결 지점들(B₂₁, B₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 공통의 원(C₂₀) 상에 배치되는 것, 그리고, 상기 밴드(1)가 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 외측 가장자리 단부들(212, 222)에 연결되는 연결 지점들(A₂₁, A₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 적어도 두 개의 다른 원들(C₂₁, C₂₂) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제1항에 있어서,
상기 밴드(1)가 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 외측 가장자리 단부들(212, 222)에 연결되는 상기 연결 지점들(A₂₁, A₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 두 개의 다른 원들(C₂₁, C₂₂) 상에 배치되고, "긴" 블레이드들(21)은 제1 원(C₂₁) 상에 배치되는 연결 지점들(A₂₁)을 가지며, "짧은" 블레이드들(22)은 상기 제1 원의 직경(D₂₁)보다 작은 직경(D₂₂)의 제2 원(C₂₂) 상에 배치되는 연결 지점들(A₂₂)을 갖는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 휠은, 상기 축(Z)을 중심으로 원형 대칭이며 상기 밴드(1)를 마주하도록 배치되는 크라운(12)을 더 포함하며, 상기 블레이드들(21, 22)은 상기 크라운(12)에 고정 또는 통합되며, 상기 크라운(12)이 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 내측 중앙 단부들(211, 221)에 연결되는 연결 지점들(G₂₁, G₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 공통의 원(C₄₀) 상에 배치되며, 상기 크라운(12)이 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 외측 가장자리 단부들(212, 222)에 연결되는 연결 지점들(F₂₁, F₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 적어도 두 개의 다른 원들(C₄₁, C₄₂) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제3항에 있어서,
상기 크라운(12)이 상기 블레이드들(21, 22)의 상기 외측 가장자리 단부들(212, 222)에 연결되는 상기 연결 지점들(F₂₁, F₂₂)은 상기 축(Z)에 중심을 두고 있는 두 개의 다른 원들(C₄₁, C₄₂) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제2항에 있어서,
상기 짧은 블레이드들(22)은 상기 축(Z)을 중심으로 균일하게 분포되며, 상기 긴 블레이드들(21)은 상기 축(Z)을 중심으로 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제2항에 있어서,
상기 휠은 여섯 개의 긴 블레이드들(21)과 세 개의 짧은 블레이드들(22)을 포함하는 아홉 개의 블레이드들을 가지며, 상기 짧은 블레이드들(22)은 120°의 각도 간격(α₂₂)으로 상기 밴드(1) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제2항에 있어서,
상기 휠은 짝수 개의 블레이드들을 가지며, 하나 걸러 하나마다의 블레이드는 짧은 블레이드인 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제2항에 있어서,
각각의 짧은 블레이드(22)는 긴 블레이드(21)의 전개 길이(developed length)의 50% 내지 99%의 범위에 속하는 전개 길이를 가지는 것을 특징으로 하는, 수력 기계를 위한 프란시스 유형의 휠.
제1항 또는 제2항에 따른 휠(R)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 기계(M).
제9항에 따른 적어도 하나의 수력 기계(M)를 갖추는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 설비(
).