BR102016000156A2

BR102016000156A2 - palheta de rotor de máquina hidráulica axial, rotor de máquina hidráulica axial e máquina hidráulica axial

Info

Publication number: BR102016000156A2
Application number: BR102016000156A
Authority: BR
Inventors: Koji Hamaguchi; Pohan Ko
Original assignee: Toshiba Kk
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2016-10-04
Also published as: US20160245256A1; EP3093484B1; JP2016156313A; CN105909450B; BR102016000156B1; US10012206B2; EP3093484A1; JP6407763B2; CN105909450A

Abstract

palheta de rotor de máquina hidráulica axial, rotor de máquina hidráulica axial e máquina hidráulica axial uma palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial, de acordo com modalidades descritas aqui, inclui uma parte de palheta do lado central, provida em um lado central radial e definida por uma linha de curvatura do lado central, e uma parte de palheta do lado da bossa, provida em uma borda lateral de um lado da bossa de rotor e definida por uma linha de curvatura do lado da bossa. com determinado pela direção de fluxo de uma turbina, a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa é maior do que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central. a extremidade a montante da parte de palheta do lado da bossa é posicionada em um lado da direção de rotação do rotor, em comparação com a extremidade a montante da parte de palheta do lado central, quando vista em direção ao lado a jusante ao longo da linha de eixo geométrico de rotação do rotor.

Description

“PALHETA DE ROTOR DE MÁQUINA HIDRÁULICA AXIAL, ROTOR DE MÁQUINA HIDRÁULICA AXIAL E MÁQUINA HIDRÁULICA AXIAL” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] As modalidades descritas aqui referem-se genericamente a uma palheta de rotor de máquina hidráulica axial, um rotor de máquina hidráulica axial e a uma máquina hidráulica axial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Uma máquina hidráulica axial tem sido desenvolvida por muitos anos e o desempenho da máquina hidráulica axial tem sido significativamente melhorado. Por outro lado, uma operação para satisfazer desejadas exigências econômicas, por exemplo, operação em uma velocidade de fluxo, que é diferente de um ponto do projeto, é aumentada em frequência. Assim, não somente melhoria de eficiência da máquina hidráulica axial, mas também longa vida, baixa vibração, ou baixo ruído da máquina são requeridos, e melhoria no desempenho da cavitação é crescentemente requerida. Embora a melhoria do desempenho da cavitação tenha sido desenvolvida por muitos anos, é ainda um importante tema de desenvolvimento.

[0003] O aperfeiçoamento do desempenho de cavitação e eficiência de segurança de uma máquina hidráulica axial são conflitantes. Especificamente, para melhorar o desempenho da cavitação, a pressão da água fluindo, aplicada em uma palheta de rotor, especialmente uma sua superfície de sucção, é preferivelmente maior do que a pressão de vapor saturada de cada ponto de operação dentro de uma predeterminada faixa operacional. Desta maneira, quando uma pressão na superfície de sucção é aumentada, a ocorrência de cavitação pode ser suprimida. Entretanto, devido ao aumento da pressão na superfície de sucção, a diferença de pressão entre a superfície de pressão e a superfície de sucção de uma palheta de rotor pode ser reduzida. Portanto, o torque de rotação de um rotor é reduzido, uma vez que a força aplicada à palheta do rotor é reduzida. Como resultado, a eficiência da máquina hidráulica poderia ser reduzida. Como descrito acima, é difícil compativelmente conseguir melhorar o desempenho de cavitação e assegurar a eficiência da máquina hidráulica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0004] A Fig. 1 é uma vista ilustrando uma configuração de uma turbina Kaplan, de acordo com uma primeira modalidade;

[0005] A Fig. 2 é uma vista de topo de um rotor da turbina Kaplan ilustrada na Fig. 1;

[0006] A Fig. 3 é uma vista seccional da linha A-A, ilustrando uma parte de palheta do lado central, ilustrada na Fig. 2;

[0007] A Fig. 4 é uma vista seccional da linha B-B, ilustrando uma parte de palheta do lado da bossa ilustrada na Fig. 2;

[0008] A Fig. 5 é um gráfico ilustrando a distribuição de uma força aplicada na parte de palheta do lado central e um ângulo de curvatura ilustrado na Fig. 3;

[0009] A Fig. 6 é um gráfico ilustrando a distribuição de uma força aplicada ã parte de palheta do lado da bossa e um ângulo de curvatura ilustrado na Fig. 4.

[0010] A Fig. 7 é uma vista seccional na linha C-C, ilustrando uma palheta do lado do envoltório ilustrado na Fig. 2 de uma palheta de rotor, de acordo com uma segunda modalidade;

[0011] A Fig. 8 é um gráfico ilustrando a distribuição de uma força aplicada à palheta do lado do envoltório e um ângulo de curvatura ilustrado na Fig. 7; e [0012] A Fig. 9 é um gráfico ilustrando a distribuição da pressão sobre uma superfície de sucção da parte de palheta do lado central, ilustrada na Fig. 3. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0013] Uma palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial, de acordo com as modalidades descritas aqui, é provida entre uma bossa de rotor, conectada com o eixo principal rotativo e um envoltório circundando o rotor. A palheta de rotor da máquina hidráulica axial inclui uma parte de palheta do lado central, provida em um lado central radial e definida por uma linha de curvatura do lado central, e uma parte de palheta do lado da bossa, provida em uma borda lateral do lado de uma bossa de rotor e definida por uma linha de curvatura do lado da bossa. Como determinado pela direção de fluxo de uma turbina, uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa é maior do que uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central. A extremidade a montante do lado da parte de palheta do lado da bossa é posicionada no lado da direção de rotação do rotor, em comparação com a extremidade a montante da parte de palheta do lado central, quando vista em direção a um lado a jusante, ao longo da linha de eixo geométrico de rotação do rotor.

[0014] Uma palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial de acordo com as modalidades é provida entre uma bossa de rotor, conectada a um eixo principal rotativo e um envoltório circundando o rotor. A palheta de rotor da máquina hidráulica axial inclui uma parte de palheta do lado central, provida sobre um lado central radial e definida por uma linha de curvatura lateral-central, e uma palheta do lado do envoltório, provida em uma borda lateral no lado de um envoltório e definida por uma linha de curvatura do lado-envoltório. Como determinado pela direção de fluxo da turbina, a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório é maior do que a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central. Uma extremidade a montante da palheta do lado-envoltório é posicionada em um lado oposto à direção de rotação do rotor, em comparação com uma extremidade a montante da parte de palheta do lado-central, quando vista em direção ao lado a jusante ao longo da linha do eixo de rotação do rotor.

[0015] O rotor da máquina hidráulica axial de acordo com as modalidades inclui uma bossa de rotor e a palheta de rotor acima-descrita da máquina hidráulica axial.

[0016] A máquina hidráulica axial, de acordo com as modalidades, inclui um envoltório e o rotor acima descrito da máquina hidráulica axial.

[0017] As modalidades da presente invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos.

[0018] (Primeira Modalidade) [0019] Uma palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial, um rotor da máquina hidráulica axial e a máquina hidráulica axial, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, serão descritos empregando-se as Figs. 1 - 6.

[0020] Primeiro será descrita a máquina hidráulica axial. Aqui, uma turbina Kaplan será descrita como um exemplo da máquina hidráulica axial.

[0021] Como ilustrado na Fig. 1, uma turbina Kaplan 1 inclui um envoltório 2 e um rotor 10 de uma máquina hidráulica axial (a seguir, simplesmente chamados um rotor 10). Água flui de um reservatório superior (não ilustrado) para o envoltório 2. O rotor 10 é provido rotacionalmente com respeito ao envoltório 2 e rotacionalmente acionado pela água escoando do envoltório 2 para o rotor 10, através de uma palheta de ancoragem 3 e uma palheta guia 4.

[0022] A palheta de ancoragem 3 forma um canal do envoltório 2 para o rotor 10 e é disposta em um lado periférico interno que não o envoltório 2. A palheta guia 4 forma um canal até o rotor 10 e ajusta a velocidade de fluxo da água fluindo para o rotor 10. A palheta guia 4 é disposta em um lado periférico interno que não a palheta de ancoragem 3. Mudando-se o ângulo de abertura da pá guia 4, a velocidade de fluxo da água fluindo do envoltório 2 para o rotor 10 é ajustada e o valor de geração, de um gerador 8 a ser descrito mais tarde, é mudada.

[0023] O rotor 10 é disposto no lado periférico externo e no lado inferior que não a palheta guia 4. O fluxo principal de água fluindo do envoltório 2 (vide setas espessas na Fig. 1) escoa em uma direção substancialmente radial da palheta de ancoragem 3 e da palheta guia 4. Entretanto, o fluxo principal escoa na direção da linha de eixo geométrico de rotação X (direção vertical) do rotor 10. Além disso, o rotor 10 é circundado pelo envoltório 6 (anel de descarga) provido em seu lado periférico externo e fazendo parte da turbina Kaplan 1. O envoltório 6 define um canal de água fluindo dentro do rotor 10.

[0024] O gerador 8 é conectado ao rotor 109 via um eixo principal rotativo 7. Quando o rotor 10 é rotacionalmente acionado pela água entrando no rotor 10, o gerador 8 gera força.

[0025] Um tubo de aspiração 9 é provido no lado a jusante do rotor 10. O tubo de aspiração 9 é conectado a um reservatório inferior (não ilustrado) e a água que acionou rotacionalmente o rotor 10 é descarregada para o reservatório inferior.

[0026] Em seguida, o rotor 10, de acordo com a modalidade, será descrito.

[0027] Como ilustrado nas Figs. 1 e 2, o rotor 10 inclui uma bossa de rotor 11 e uma palheta de rotor 12 de uma máquina hidráulica axial (a seguir chamada simplesmente chamada palheta de rotor 12). A bossa de rotor 11 é conectada ao eixo principal rotativo 7 acima descrito. A palheta de rotor 12 é provida entre a bossa de rotor 11 e o envoltório 6. A bossa de rotor 11 gira em torno da linha de eixo geométrico de rotação X por intertravamento com o eixo principal rotativo 7.

[0028] As palhetas de rotor 12 são dispostas e intervalos predeterminados na direção circunferencial. O canal, em que a água flui, é formado entre as palhetas de rotor 12, de modo que as palhetas de rotor 12 recebem a pressão do fluxo de água. Além disso, a palheta de rotor 12 é girável em torno da linha de eixo geométrico giro Y vertical à linha de eixo geométrico de rotação X, com respeito ã bossa de rotor 11. Quando cada palheta de rotor 12 gira, o ângulo da palheta de rotor 12 é ajustada de acordo com a velocidade de fluxo da água escoando para o rotor 10 e a eficiência de uma máquina hidráulica pode ser melhorada.

[0029] Uma vez que o rotor 10 é configurado como descrito acima, o rotor 10 é rotacionalmente acionado em torno da linha de eixo geométrico de rotação X, quando a palheta de rotor 12 recebe pressão da água escoando para o rotor 10. O torque de rotação do rotor 10 é transmitido para o gerador 8 via o eixo principal rotativo 7. Portanto, a palheta de rotor 12 é um membro largamente relacionado com a eficiência da turbina Kaplan 1. Por outro lado, a palheta de rotor 12 poderia ter cavitação e, portanto, a palheta de rotor 12 é um membro grandemente relacionado com o desempenho de cavitação.

[0030] Em seguida, a palheta de rotor 12 será descrita de acordo com a modalidade.

[0031] Como ilustrado na Fig. 2, a palheta de rotor 12 inclui uma parte de palheta do lado central 13, uma parte de palheta de lado de bossa 14, e um palheta do lado de envoltório 15. A parte de palheta de lado central 13 é provida em um lado central radial. A parte de palheta de lado da bossa 14 é provida em uma borda lateral em um lado da bossa de rotor 11. A palheta de lado de envoltório 15 é provida em uma borda lateral em um lado do envoltório 6. Entre elas, a parte de palheta de lado central 13 é definida pela linha de curvatura de lado central 16, como ilustrado na Fig. 3. A parte de palheta de lado de bossa 14 é definida pela linha de curvatura de lado da bossa 17, como ilustrado na Fig. 4. A palheta do lado de envoltório 15 é definida pela linha de curvatura de lado de envoltório 18, como ilustrado na Fig. 7, que será descrito mais tarde. Assim, a parte de palheta do lado central 13 é disposta entre a parte de palheta de lado da bossa 14 e a palheta do lado de envoltório 15, como ilustrado na Fig. 2. Além disso, a parte de palheta do lado de bossa 14 é disposta entre a bossa de rotor 11 e a parte de palheta de lado central 13 e posicionada próxima da bossa de rotor 11. A palheta do lado de envoltório 15 é disposta entre o envoltório 6 e a parte de palheta de lado central 13 e posicionada próxima do envoltório 6. A palheta de rotor 12 é formada em uma forma de linha de vapor e, portanto, a parte de palheta de lado central 13, a parte de palheta de lado de bossa 14 e a palheta de lado de envoltório 15 são facilmente conectadas. Além disso, uma linha de curvatura significa uma linha conectando o centro de um circulo inscrito, entrando em contato com tanto uma superfície de pressão como uma superfície de sucção da palheta de rotor 12.

[0032] Um ângulo de curvatura, formado por cada linha de curvatura 16 a 18 e uma superfície horizontal (representativamente β ilustrada na Fig. 3) da paleta de rotor 12, é reduzido em direção ao lado a jusante ao longo de um comprimento de paleta. Portanto, cada linha de curvatura 16 a18 é feita e recebe pressão da água fluindo para dentro do rotor 10. Na modalidade, os ângulos de curvatura são formados de modo a diferir entre si em diferentes posições na direção radial da palheta de rotor 12.

[0033] Especificamente, como ilustrado nas Figs. 3 a 6, como determinado pela direção de fluxo de uma turbina, a curvatura de uma parte lateral a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 é maior do que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do centro 16. Em outras palavras, um raio de curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 é menor do que o raio de curvatura de uma parte lateral a montante da linha de curvatura do lado do centro 16. Por conseguinte, o ângulo de curvatura da linha de curvatura do lado de bossa 17, em uma extremidade a montante 14a da palheta do lado da bossa 14, é maior do que o ângulo de curvatura da linha de curvatura do lado central 16, em uma extremidade a montante 13a da parte da palheta do lado de centro 13, e relativamente inclinada grandemente com respeito a uma superfície horizontal. Desta maneira, o ângulo de curvatura βb1 da linha de curvatura de lado da bossa 17 na extremidade a montante 14a ilustrada na Fig. 6 é maior do que o ângulo de curvatura Pc1 da linha de curvatura do lado central 16 na extremidade a montante 13a ilustrada na Fig. 5. Aqui, uma escala do ângulo de curvatura ilustrado na Fig. 5 é o mesmo que uma escala do ângulo de curvatura da Fig. 6.

[0034] Como descrito acima, a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura de lado central 16 é relativamente pequena. A curvatura da linha de curvatura de lado central 16 será mais especificamente descrita usando-se a Fig. 5.

[0035] Na modalidade, como ilustrado na Fig. 5, no caso em que o comprimento de palheta total da parte de palheta de lado central 13 é indicado por Lc, uma curvatura da linha de curvatura de lado central 16, na extremidade a montante 13a da parte de palheta de lado central 13, é indicada por Bcl e um ângulo de curvatura da linha de curvatura de lado central 16, em uma extremidade a jusante 13b da parte de palheta de lado central 13, é indicado por Bc2, uma posição xc, onde o ângulo de curvatura da linha de curvatura de lado central 16 é indicado por (Bcl + Bc2)/2 está dentro de uma faixa de 0,25 < (xc/Lc) < 0,75 da extremidade a montante 13a. Portanto, a posição em que o ângulo de curvatura é indicado por (βοΐ + βο2)/2 é separado da extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13, uma mudança de ângulo, em uma parte do lado a montante da linha de curvatura de lado central 16,é reduzida, e uma curvatura da parte lateral a montante da linha de curvatura de lado central 16 é reduzida.

[0036] Por outro lado, a curvatura de uma parte lateral a montante da curvatura do lado da bossa 1 e 17 é relativamente aumentada. A curvatura da linha de curvatura do lado de bossa 17 será mais especificamente descrita utilizando-se a Fig. 5.

[0037] Na modalidade, como ilustrado na Fig. 5, no caso em que o comprimento de palheta total da parte de palheta de lado de bossa 4 é indicado por Lb, o ângulo de curvatura da linha de curvatura de lado de bossa 17, na extremidade a montante 14a da parte de palheta do lado de bossa 14, é indicado por 3b1, e o ângulo de curvatura de uma extremidade a jusante 14b da parte de palheta de lado de bossa 14 é indicado por βb2, uma posição xb, onde um ângulo de curvatura da linha de curvatura de lado da bossa 17 é indicado por (b1-h3b2)/2 está dentro de uma faixa de 0 < (xb/ XXX) < 0,2 a partir da extremidade a montante 14a. Por conseguinte, a posição onde o ângulo de curvatura é indicado por (βb1 + βb2)/2 fica próximo da extremidade a montnte 14a da parte de palheta do lado da bossa 14, a mudança de ângulo na parte de lado a montante da linha de curvatura de lado da bossa 17 é aumentada, e a curvatura da parte de lado a montante da linha de curvatura de lado da bossa 17 é aumentada.

[0038] Além disso, como ilustrado na Fig. 2, a extremidade a montante 14a da parte de palheta de lado da bossa 14 é posicionada em um lado de uma direção de rotação P do rotor 10, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de palheta de lado central 13, quando vista em direção a um lado a jusante (para baixo) ao longo da linha de eixo geométrico de rotação X. Neste caso, no caso em que um ângulo formado por um segmento de linha conectando o centro de rotação da bossa de rotor 11 (a linha de eixo geométrico de rotação X) e a extremidade a montante 14a da parte de palheta de lado da bossa 14 e um segmento de linha conectando o centro de rotação e a extremidade a montante 13a da parte de palheta de lado central 13 é indicado por Θ, Θ é igual a ou maior do que 0 (θ> 0).

[0039] Em seguida, uma ação da modalidade incluindo tal configuração será descrita.

[0040] No caso em que a turbina Kaplan 1, de acordo com a modalidade, é operada como um operação de turbina, os fluxos de água de um reservatório superior (não ilustrado) para dentro do invólucro 2 (vide Fig. 1). A água que entra para dentro do invólucro 2 flui do invólucro 2 para o rotor 10 através da palheta de ancoragem 3 e da palheta guia 4. O rotor 10 é rotacionalmente acionado pela água entrando no rotor 10. Assim, o gerador 8, conectado ao rotor 10, é acionado e gera força. A água que entrou dentro do rotor 10 é descarregada do rotor 10 para um reservatório inferior (não ilustrado) através do tubo de aspiração 9.

[0041] A água que entrou no rotor 10 flui em uma direção ao longo de cada linha de curvatura da palheta de rotor 12 (vide Fig. 2).

[0042] Neste caso, uma vez que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16 é relativamente reduzida, é evitado que o fluxo de aceleração seja localmente formado na parte de palheta do lado central 13. Por conseguinte, a queda de pressão local é evitada e a ocorrência de cavitação é evitada.

[0043] Por outro lado, a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 é relativamente aumentada. Entretanto, a extremidade a montante 14a da parte de palheta do lado da bossa 14 é posicionada no lado a montante, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13. Portanto, pressão relativamente grande é aplicada em uma parte do lado a montante da parte de palheta do lado da bossa 14 escoando-se água que entrou no rotor 10. Portanto, é evitado que o fluxo de aceleração seja localmente formado na parte de palheta do lado da bossa 14.

[0044] Embora água esteja fluindo no rotor 10, como ilustrado na Fig. 5, uma força da água fluindo é quase uniformemente aplicada sobre o comprimento total da palheta da parte de palheta do lado central 13. Por outro lado, uma vez que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 é grande, uma força a ser aplicada à área da parte central em uma parte lateral a montante da parte de palheta do lado da bossa 14 é aumentada como ilustrado na Fig. 6.

[0045] Como descrito acima, de acordo com a modalidade, uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 é maior do que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16. Por conseguinte, a queda da pressão local pode ser evitada na parte de palheta do lado do centro 13, e a ocorrência de cavitação pode ser evitada. Uma outra grande força pode ser aplicada à parte de palheta do lado da bossa 14 da água fluindo que entrou dentro do rotor 10, e o torque de rotação do rotor 10 pode ser aumentado. Além disso, uma vez que a extremidade a montante 14a da parte de palheta do lado da bossa 14 é posicionada em um lado da direção de rotação P do rotor 10, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13, a ocorrência de cavitação pode ser evitada prevenindo-se a queda da pressão local na parte de palheta do lado da bossa 14. Portanto, o desempenho de cavitação pode ser melhorado e também a eficiência da turbina Kaplan 1 pode ser assegurada.

[0046] (Segunda Modalidade) [0047] Em seguida, uma palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial, um rotor da máquina hidráulica axial e a máquina hidráulica axial,de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, serão descritos empregando-se as Figs. 7 a 9.

[0048] Na segunda modalidade ilustrada nas Figs 7 a 9, as configurações são significativamente as mesmas que as da primeira modalidade ilustrada nas Figs. 1 a 6, principalmente outras que não aquela de uma curvatura de uma parte do lado a montante de uma linha de curvatura do lado do envoltório é maior do que uma curvatura de uma parte do lado a montante de uma linha de curvatura do lado central. As partes que são as mesmas que aquelas da primeira modalidade ilustrada nas Figs. 1 a 6 são indicadas pelos mesmos sinais de referência das Figs. 7 a 9 e descrições detalhadas delas são omitidas.

[0049] Como ilustrado nas Figs. 7 e 8, como determinado pela direção de fluxo de uma turbina, uma curvatura de uma parte do lado a montante de uma linha de curvatura do lado do envoltório 18 é maior do que a curvatura (vide Fig. 5) da parte lateral a montante da linha de curvatura do lado central 16. Em outras palavras, umraio de curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é menor do que um raio de curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16. Portanto, o ângulo de curvatura da linha de curvatura do lado do envoltório 18 de uma extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15 é maior do que o ângulo de curvatura da linha de curvatura do lado central 16 da extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13, e o ângulo de curvatura da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é relativamente muito inclinado com respeito a uma superfície horizontal. Desta maneira, o ângulo de curvatura βt1 da linha de curvatura do lado do envoltório 18 da extremidade a montante 15a, ilustrada na Fig. 8, é maior do que o ângulo de curvatura 3c1 da linha de curvatura do lado central 16 da extremidade a montante 13a, ilustrada na Fig. 5. Aqui, a escala do ângulo de curvatura ilustrado na Fig. 8 é a mesma que a escala do ângulo de curvatura ilustrado na Fig. 5.

[0050] Como descrito acima, a curvatura de uma parte de lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é relativamente aumentada. A curvatura da linha de curvatura do lado do envoltório 18 será mais especificamente descrita utilizando-se a Fig. 8.

[0051] Na modalidade, como ilustrado na Fig. 8, no caso em que o comprimento total da palheta da palheta do lado do envoltório 15 é indicado por Lt, o ângulo de curvatura, da linha de curvatura do lado do envoltório 18 da extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15, é indicado por Btl, e o ângulo de curvatura da extremidade a jusante 15b, da palheta do lado do envoltório 15, é indicado por Bt2, a posição xt, onde o ângulo de curvatura da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é indicado por (Btl + Bt2)/2, está dentro da faixa de 0 < (xt/Lt) < 0,25 a partir da extremidade a montante 15a. Por conseguinte, a posição em que o ângulo de curvatura é indicado por (Btl + Bt2)/2 fica próxima da extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15, a mudança de ângulo, de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18, é aumentada e a curvatura, da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18, é aumentada.

[0052] Como ilustrado nas Figs. 6 e 8, a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 pode ser maior do que a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18.

[0053] Além disso, como ilustrado na Fig. 2, a extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15 é posicionada em um lado oposto à direção de rotação P do rotor 10, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de pá do lado central 13, quando vista em direção a um lado a jusante (para baixo) ao longo da linha de eixo geométrico de rotação X do rotor 10. Por exemplo, a extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15 é preferivelmente posicionada em um lado oposto à direção de rotação P em 2 a 6% do comprimento total da palheta da palheta do lado do envoltório 15, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13.

[0054] Quando a água que entrou no rotor 10 flui ao longo das linhas de curvatura 16 a 18 de uma pá de rotor 12, a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16 é relativamente pequena. Por conseguinte, é evitado que o fluxo de aceleração seja localmente formado na parte de palheta do lado central 13. Portanto, a queda de pressão local é impedida.

[0055] A Fig. 9 ilustra o caso acima. Aqui, a Fig. 9 ilustra a distribuição de pressão em uma superfície de sucção da parte de palheta do lado central 13 da modalidade. Uma linha tracejada indica distribuição de pressão de uma parte de palheta do lado central geral, uma linha contínua indica distribuição de pressão da parte de palheta do lado central 13, de acordo com a modalidade. De acordo com a Fig. 9, a queda de pressão de uma superfície de sucção é evitada em uma parte do lado a montante da parte de palheta do lado central 13. Desta maneira, a ocorrência de cavitação é evitada na parte de palheta do lado central 13.

[0056] Por outro lado, a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é relativamente aumentada. Entretanto, a extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15 é posicionada no lado a jusante, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13. Portanto, a pressão aplicada ã palheta de rotor 12 pela água escoando é distribuída e a pressão aplicada à palheta do lado do envoltório 15 pela água fluindo é reduzida. Por conseguinte, a mudança de velocidade da água fluindo, na direção ao longo da linha de curvatura do lado do envoltório 18, é diminuída e é evitado que fluxo de aceleração local seja formado.

[0057] Como descrito acima, uma vez que a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é aumentada, a palheta do lado do envoltório 15 é formada no lado externo radial (lado da ponta) no caso em que a linha do eixo geométrico de rotação X é no centro. Portanto, embora água flua dentro do rotor 10, como ilustrado na Fig. 8, a força a ser aplicada sobre a área da parte central, de uma parte lateral a montante da palheta do lado do envoltório 15, é aumentada.

[0058] Como descrito acima, de acordo com a modalidade, a curvatura de uma parte lateral a montante da linha de curvatura do lado do envoltório 18 é maior do que a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16. Por conseguinte, a queda de pressão local pode ser evitada na parte de palheta do lado central 13 e a ocorrência de cavitação pode ser evitada. Uma outra grande força pode ser aplicada à palheta do lado do envoltório 15 pela água fluindo para o rotor 10 e 0 torque de rotação do rotor 10 pode ser aumentado. Além disso, uma vez que a extremidade a montante 15a da palheta do lado do envoltório 15 é posicionada no lado oposto à direção de rotação P, em comparação com a extremidade a montante 13a da parte de palheta do lado central 13, a ocorrência de cavitação pode ser evitada impedindo-se a queda de pressão local na palheta do lado do envoltório 15. Portanto, o desempenho da cavitação pode ser melhorado e também a eficiência da turbina Kaplan 1 pode ser assegurada.

[0059] Na modalidade acima descrita, foi descrito um exemplo em que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 é maior do que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16, e a curvatura da parte do lado a montante 18 é maior do que a parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16. Entretanto, sem ficarmos limitados ao acima, a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa 17 pode não ser maior do que a curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central 16. Neste caso, na parte de palheta do lado central 13, a ocorrência de cavitação pode ser evitada. Na palheta do lado do envoltório 15 uma outra grande força de água fluindo pode ser aplicada ao rotor 10 e a ocorrência de cavitação pode ser evitada impedindo-se a queda de pressão local. Como resultado, o desempenho da cavitação pode ser melhorado e a eficiência da turbina Kaplan 1 pode ser assegurada.

[0060] De acordo com a modalidade acima descrita, o desempenho da cavitação pode ser melhorado e também a eficiência de uma máquina hidráulica pode ser assegurada.

[0061] Embora certas modalidades tenham sido descritas, estas modalidades foram apresentadas por meio de exemplo somente e não são destinadas a limitar o escopo da invenção. Na realidade, as novas modalidades descritas aqui podem ser corporificadas em uma variedade de outras formas; além disso, várias omissões, substituições e mudanças na forma das modalidades descritas aqui podem ser feitas sem desvio do espírito das invenções. As reivindicações acompanhantes e seus equivalentes são destinados a cobrir tais formas ou modificações, que se situariam dentro do escopo e espírito das invenções. Além disso, deve ser entendido queestas modalidades podem ser pelo menos parcialmente combinadas apropriadamente sem desvio do espírito da presente invenção.

[0062] Em cada uma das modalidades acima descritas, uma turbina Kaplan foi descrita como um exemplo de uma máquina hidráulica axial. Entretanto, sem ficarmos limitados ao exemplo, a presente invenção pode ser aplicada a uma máquina hidráulica axial que não a turbina Kaplan. Além disso, a presente invenção pode também ser aplicada a uma máquina hidráulica axial, que pode realizar uma operação de bombeio.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial, a palheta de rotor sendo provida entre uma bossa de rotor conectada a um eixo principal rotativo e um envoltório circundando o rotor, caracterizada pelo fato de que compreende: uma parte de palheta do lado central, provida em um lado central radial e definida por uma linha de curvatura do lado central; e uma parte de palheta do lado da bossa, provida em uma borda lateral de um lado da bossa de rotor e definida por uma linha de curvatura do lado da bossa, em que, como determinado pela direção de fluxo da turbina, uma curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa é maior do que uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central e uma extremidade a montante da parte de palheta do lado da bossa é posicionada em um lado em uma direção de rotação do rotor, em comparação com uma extremidade a montante da parte de palheta do lado central, quando vista em direção a um lado a jusante ao longo da linha do eixo geométrico de rotação do rotor.

2. Palheta de rotor de máquina hidráulica axial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, em um caso em que o comprimento total da palheta da parte de palheta do lado central é indicado por Lc, um ângulo da linha de curvatura do lado central em uma extremidade a montante da parte de palheta do lado central é indicado por βο1, e o ângulo da linha de curvatura do lado central em uma extremidade a jusante da parte de palheta do lado central é indicado por βο2, uma posição xc, onde um ângulo da linha de curvatura do lado central é indicado por (βο1 + βο2)/2 está dentro de 0,25 < (xc/Lc) < 0,75 da extremidade a montante, e em um caso em que o comprimento total da palheta da parte de palheta do lado da bossa é indicado por Lb, um ângulo da linha de curvatura do lado da bossa em uma extremidade a montante da parte de palheta do lado da bossa é indicado por βb1, e o ângulo da linha de curvatura do lado da bossa em uma extremidade a jusante da parte de palheta do lado da bossa é indicado por βb2, uma posição xb, onde o ângulo da linha de curvatura do lado da bossa é indicado por (3b1 + pb2)/2 está dentro da faixa de 0 < (xb/Lb) < 0,2 da extremidade a montante.

3. Palheta de rotor da máquina hidráulica axial, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma palheta do lado do envoltório de uma borda lateral do lado do envoltório e definida por uma linha de curvatura do lado do envoltório, em que uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório é maior do que uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central, uma extremidade a montante da palheta do lado do envoltório é posicionada em um lado oposto à direção de rotação do rotor, em comparação com uma extremidade a montante da parte de palheta do lado central, quando vista em direção a um lado a jusante ao longo da linha do eixo geométrico de rotação do rotor.

4. Palheta de rotor da máquina hidráulica axial de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que uma curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado da bossa é maior do que uma curvatura da parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório.

5. Palheta de rotor de uma máquina hidráulica axial, a palheta de rotor sendo provida entre uma bossa de rotor conectada a um eixo principal rotativo e um envoltório circundando o rotor, caracterizada pelo fato de que compreende: uma parte de palheta do lado central provida em um lado central radial e definida por uma linha de curvatura do lado central; e uma palheta do lado do envoltório provida em uma borda lateral em um lado do envoltório e definida por uma linha de curvatura do lado do envoltório, em que, como determinado pela direção de fluxo de uma turbina, a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado do envoltório é maior do que a curvatura de uma parte do lado a montante da linha de curvatura do lado central, e uma extremidade a montante da palheta do lado do envoltório é posicionada em um lado oposto a uma direção de rotação do rotor, em comparação com uma extremidade a montante da parte de palheta do lado central, quando vista em direção a um lado a jusante ao longo de uma linha de eixo geométrico de rotação do rotor.

6. Rotor de uma máquina hidráulica axial, caracterizado pelo fato de que compreende: a bossa de rotor; e a palheta de rotor da máquina hidráulica axial, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

7. Máquina hidráulica axial, caracterizada pelo fato de que compreende: o envoltório; e o rotor da máquina hidráulica axial, do tipo definido na reivindicação 6.