JP2000054943A - 衝動タ―ビン - Google Patents
衝動タ―ビンInfo
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- JP2000054943A JP2000054943A JP11158535A JP15853599A JP2000054943A JP 2000054943 A JP2000054943 A JP 2000054943A JP 11158535 A JP11158535 A JP 11158535A JP 15853599 A JP15853599 A JP 15853599A JP 2000054943 A JP2000054943 A JP 2000054943A
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- runner
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- 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
- F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/24—Rotors for turbines
- F05B2240/241—Rotors for turbines of impulse type
- F05B2240/2411—Pelton type
-
- 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)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、安価に保守でき、中または
低落差を使用して満足できる出力を得ることができる、
比較的簡単な構造の衝動タービンを提供する。 【解決手段】 本発明の衝動タービンは、分配ユニット
３に組付けられている駆動シャフト３０に対してキー止
めされた少なくとも１つのランナー２０を含み、この分
配ユニットは各ランナー２０につき１つの円形出口６ａ
を有して、分配ユニット３からそれぞれのランナー２０
のブレード２２へ流体を供給する。本発明の特徴は、各
々の出口６ａがそれぞれのランナー２０の内側に同軸配
置されていること、流体のために実質的に円形の通路を
形成し、少なくとも１つの出口６ａを通して、その出口
６ａに対して主に接線方向に流体を分配ユニット３から
流出させるように分配ユニット３が形成されていること
である。
低落差を使用して満足できる出力を得ることができる、
比較的簡単な構造の衝動タービンを提供する。 【解決手段】 本発明の衝動タービンは、分配ユニット
３に組付けられている駆動シャフト３０に対してキー止
めされた少なくとも１つのランナー２０を含み、この分
配ユニットは各ランナー２０につき１つの円形出口６ａ
を有して、分配ユニット３からそれぞれのランナー２０
のブレード２２へ流体を供給する。本発明の特徴は、各
々の出口６ａがそれぞれのランナー２０の内側に同軸配
置されていること、流体のために実質的に円形の通路を
形成し、少なくとも１つの出口６ａを通して、その出口
６ａに対して主に接線方向に流体を分配ユニット３から
流出させるように分配ユニット３が形成されていること
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は衝動タービン、特に
液圧タービン、すなわちランナーではなく分配装置のみ
において、利用可能な位置（ポテンシャル）圧力エネル
ギーが運動エネルギーに全て変換されるタービンに関す
る。
液圧タービン、すなわちランナーではなく分配装置のみ
において、利用可能な位置（ポテンシャル）圧力エネル
ギーが運動エネルギーに全て変換されるタービンに関す
る。
【０００２】本発明はさらに詳しくは、分配ユニットに
組付けられている駆動シャフトに対してキー止めされた
少なくとも１つのランナーを含み、この分配ユニットは
各ランナーにつき１つの円形出口を有して、分配ユニッ
トからそれぞれのランナーのブレードへ流体を供給する
ようになされている衝動タービンに関する。
組付けられている駆動シャフトに対してキー止めされた
少なくとも１つのランナーを含み、この分配ユニットは
各ランナーにつき１つの円形出口を有して、分配ユニッ
トからそれぞれのランナーのブレードへ流体を供給する
ようになされている衝動タービンに関する。
【０００３】
【従来の技術】上述したような形式の周知の衝動タービ
ン、例えばペルトン水車は、構造がかなり簡単であり、
保守が容易であり、また作動において大出力および信頼
性を得られるというような各種利点を有している。しか
しながら数メートル程度の非常に小さい落差（heights
of fall）に使用することはできず、それらを使用する
ことはいずれにしても中落差および低落差では全く適当
でない。しかしながら、特に小エネルギー生産プラント
による水力発電のエネルギー生産に容易に使用できる落
差のほとんど全ては、ペルトン水車の使用を一般に推奨
し得ないような厳密に中、低および極低の落差であるこ
とが知られている。それ故に小落差に対しては、フラン
シス水車またはカプラン水車のように一層高価な構造
で、保守に多大な費用の掛る反動タービンを使用するこ
とが一般に必要となる。
ン、例えばペルトン水車は、構造がかなり簡単であり、
保守が容易であり、また作動において大出力および信頼
性を得られるというような各種利点を有している。しか
しながら数メートル程度の非常に小さい落差（heights
of fall）に使用することはできず、それらを使用する
ことはいずれにしても中落差および低落差では全く適当
でない。しかしながら、特に小エネルギー生産プラント
による水力発電のエネルギー生産に容易に使用できる落
差のほとんど全ては、ペルトン水車の使用を一般に推奨
し得ないような厳密に中、低および極低の落差であるこ
とが知られている。それ故に小落差に対しては、フラン
シス水車またはカプラン水車のように一層高価な構造
で、保守に多大な費用の掛る反動タービンを使用するこ
とが一般に必要となる。
【０００４】ペルトン水車の他の欠点は、例えばその水
車に連結されている電気的ネットワークの故障が原因し
て、使用負荷の予期できない休止が生じた結果として、
ランナーの回転速度が突然に相当大きく増大し得ること
であり、これは遠心力で生じる大応力のために破壊的影
響が生じる危険がある。この問題を防止するために、比
較的簡単な安全装置、例えば、そのような状況において
ランナーから流体の流れを切換えるためのいわゆる「切
換えプレート」と称する形式の装置がペルトン水車に組
付けられている。
車に連結されている電気的ネットワークの故障が原因し
て、使用負荷の予期できない休止が生じた結果として、
ランナーの回転速度が突然に相当大きく増大し得ること
であり、これは遠心力で生じる大応力のために破壊的影
響が生じる危険がある。この問題を防止するために、比
較的簡単な安全装置、例えば、そのような状況において
ランナーから流体の流れを切換えるためのいわゆる「切
換えプレート」と称する形式の装置がペルトン水車に組
付けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、安
価に保守でき、中または低落差を使用して満足できる出
力を得ることができる、比較的簡単な構造と識別される
衝動タービンを提供することである。
価に保守でき、中または低落差を使用して満足できる出
力を得ることができる、比較的簡単な構造と識別される
衝動タービンを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明によ
るタービンにより、各々の出口がそれぞれのランナーの
内側に同軸配置されるという事実、および流体のために
実質的に円形の通路を形成し、少なくとも１つの出口を
通して、その出口に対して主に接線方向に流体を分配ユ
ニットから流出させるように分配ユニットが形成される
という事実によって、達成される。
るタービンにより、各々の出口がそれぞれのランナーの
内側に同軸配置されるという事実、および流体のために
実質的に円形の通路を形成し、少なくとも１つの出口を
通して、その出口に対して主に接線方向に流体を分配ユ
ニットから流出させるように分配ユニットが形成される
という事実によって、達成される。
【０００７】この概念により、本発明によるタービンは
構造的に非常に簡単となり、その製造費の削減および運
転における信頼性を有利に達成する。衝動タービンであ
るが故に、反動タービンのようにランナーブレードは低
圧状態では決して作動せず、またそれ故にブレードはキ
ャビテーションが生じて、その結果としてブレードが侵
食されるという危険性は生じない。さらに本発明による
タービンは、ランナーブレードへ向けて流体の流れを正
確に方向決めするために偏向ブレードを分配装置に備え
ることを必要とせず、ランナーブレードに対する正確な
流体の供給方向は分配装置の幾何学形状によってのみ決
定されるのであり、このことはタービン構造を簡単化す
る助けとなり、分配装置の内部の摩擦によって生じる損
失を最少限に止めて、この機械は改良された出力を理論
上の最大値に近づける。
構造的に非常に簡単となり、その製造費の削減および運
転における信頼性を有利に達成する。衝動タービンであ
るが故に、反動タービンのようにランナーブレードは低
圧状態では決して作動せず、またそれ故にブレードはキ
ャビテーションが生じて、その結果としてブレードが侵
食されるという危険性は生じない。さらに本発明による
タービンは、ランナーブレードへ向けて流体の流れを正
確に方向決めするために偏向ブレードを分配装置に備え
ることを必要とせず、ランナーブレードに対する正確な
流体の供給方向は分配装置の幾何学形状によってのみ決
定されるのであり、このことはタービン構造を簡単化す
る助けとなり、分配装置の内部の摩擦によって生じる損
失を最少限に止めて、この機械は改良された出力を理論
上の最大値に近づける。
【０００８】本発明の他の特徴および利点は、純粋に非
制限例として与えられた添付図面を参照して、以下の詳
細な説明から明白となろう。
制限例として与えられた添付図面を参照して、以下の詳
細な説明から明白となろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面を参照すれば、本発明による
全体を符号１で示された衝動タービンは、全体的に流入
形式のものである。以下の説明は特に衝動水車、すなわ
ち流体として水を使用するのが好ましいタービンを引用
するが、本発明は当業者の能力範囲内での僅かな変更に
より、例えば幾つかの同様な段（ステージ）を直列に形
成し、速度段によって作動を達成するように構成するこ
とで、例えばガス衝動タービンまたは蒸気衝動タービン
にも適用することができる。
全体を符号１で示された衝動タービンは、全体的に流入
形式のものである。以下の説明は特に衝動水車、すなわ
ち流体として水を使用するのが好ましいタービンを引用
するが、本発明は当業者の能力範囲内での僅かな変更に
より、例えば幾つかの同様な段（ステージ）を直列に形
成し、速度段によって作動を達成するように構成するこ
とで、例えばガス衝動タービンまたは蒸気衝動タービン
にも適用することができる。
【００１０】タービン１は基本的に分配ユニット３を含
み、この分配ユニット３は入口ダクト１０を通して作動
流体を供給される。その後この流体は、分配ユニット３
によりそれぞれの円形出口６ａを通して少なくとも１つ
のブレードランナー２０へ供給される。
み、この分配ユニット３は入口ダクト１０を通して作動
流体を供給される。その後この流体は、分配ユニット３
によりそれぞれの円形出口６ａを通して少なくとも１つ
のブレードランナー２０へ供給される。
【００１１】図示し、以下に説明される好ましい実施例
において、２つのランナー２０が分配ユニット３の中央
面に対して対称的に配置されて、その分配ユニット３に
組付けられている。したがって分配ユニット３は対称形
をなしており、反対両側に２つの出口６ａが備えられ
る。しかしながら本発明によるタービンは、これに代え
て１つのランナーを有することができ、その回転軸線は
水平または垂直に等しく良好に配置でき、出口は頂部ま
たは底部に備えることができる。
において、２つのランナー２０が分配ユニット３の中央
面に対して対称的に配置されて、その分配ユニット３に
組付けられている。したがって分配ユニット３は対称形
をなしており、反対両側に２つの出口６ａが備えられ
る。しかしながら本発明によるタービンは、これに代え
て１つのランナーを有することができ、その回転軸線は
水平または垂直に等しく良好に配置でき、出口は頂部ま
たは底部に備えることができる。
【００１２】分配ユニット３は環状円周壁４によって画
成された主円筒本体を含んで成り、円周壁４は一対の環
状補助壁５によって画成され、補助壁５の各々は円周壁
４と同軸であるが小さい直径の管状本体６をそれぞれ担
持している。各管状本体６はそれぞれ円形出口６ａを画
成しており、出口６ａはそれぞれのランナー２０に対面
されている。各々の管状本体６の符号７ａ，７ｂで示さ
れる両側の端縁、特に補助壁５に連結された縁部および
それぞれのランナー２０に隣接した縁部は、分配ユニッ
ト３から流出する流体の流れを乱さないように丸められ
ている。管状本体６は流体に僅かな軸線方向の推力を与
える機能を有する。この推力は管状本体６がなければほ
とんどゼロとなるもので、この推力はランナーからの流
体の排出を助成する。
成された主円筒本体を含んで成り、円周壁４は一対の環
状補助壁５によって画成され、補助壁５の各々は円周壁
４と同軸であるが小さい直径の管状本体６をそれぞれ担
持している。各管状本体６はそれぞれ円形出口６ａを画
成しており、出口６ａはそれぞれのランナー２０に対面
されている。各々の管状本体６の符号７ａ，７ｂで示さ
れる両側の端縁、特に補助壁５に連結された縁部および
それぞれのランナー２０に隣接した縁部は、分配ユニッ
ト３から流出する流体の流れを乱さないように丸められ
ている。管状本体６は流体に僅かな軸線方向の推力を与
える機能を有する。この推力は管状本体６がなければほ
とんどゼロとなるもので、この推力はランナーからの流
体の排出を助成する。
【００１３】入口ダクト１０は少なくとも分配ユニット
３に近い位置において長方形横断面を有するのが好まし
い。また入口ダクト１０は流体供給開口１６が開放され
ている円周壁４の領域において、接線方向に沿って分配
ユニット３に連結される。円弧形のガイド装着部１４が
円周壁４に沿って供給開口１６に隣接して形成されてお
り、これにより同様に円弧形横断面をした長方形ゲート
１５が、供給開口１６および入口ダクト１０からそのゲ
ート１５が間隔を隔てられる図６に示す休止位置と、供
給開口１６をゲート１５が少なくとも部分的に閉止し
て、入口ダクト１０から供給開口１６を通って分配ユニ
ット３へ流れる流体と交差するような複数の作動位置と
の間を（図７の矢印Ｃの方向に）スライドできるように
する。ゲート１５は分配ユニット３へ流入する流体流
量、また分配ユニット３からランナー２０へ流入する流
体流量を有効に調整できるようにする。図７は、矢印Ｃ
で示される方向へゲートがスライドする結果として、供
給開口１６がゲート１５によって完全に閉止された状態
を示している。
３に近い位置において長方形横断面を有するのが好まし
い。また入口ダクト１０は流体供給開口１６が開放され
ている円周壁４の領域において、接線方向に沿って分配
ユニット３に連結される。円弧形のガイド装着部１４が
円周壁４に沿って供給開口１６に隣接して形成されてお
り、これにより同様に円弧形横断面をした長方形ゲート
１５が、供給開口１６および入口ダクト１０からそのゲ
ート１５が間隔を隔てられる図６に示す休止位置と、供
給開口１６をゲート１５が少なくとも部分的に閉止し
て、入口ダクト１０から供給開口１６を通って分配ユニ
ット３へ流れる流体と交差するような複数の作動位置と
の間を（図７の矢印Ｃの方向に）スライドできるように
する。ゲート１５は分配ユニット３へ流入する流体流
量、また分配ユニット３からランナー２０へ流入する流
体流量を有効に調整できるようにする。図７は、矢印Ｃ
で示される方向へゲートがスライドする結果として、供
給開口１６がゲート１５によって完全に閉止された状態
を示している。
【００１４】付加部分１７がゲート１５の横側面１５ａ
から円周壁４に対するゲートのスライド方向へ延在して
おり、分配ユニット３の円周壁４に入口ダクト１０が連
結された領域付近に形成されているそれぞれの細長いガ
イド凹部１８に収容されている。付加部分１７は、ゲー
トが少なくとも部分的に供給開口１６を開放するとき、
そのゲート１５の側方のスライドガイドすなわちガイド
装着部１４の延長部を占めて、分配ユニット３内の流体
流れの一様性を乱すことになる渦を形成するような角隅
または凹部が存在しないようにする。
から円周壁４に対するゲートのスライド方向へ延在して
おり、分配ユニット３の円周壁４に入口ダクト１０が連
結された領域付近に形成されているそれぞれの細長いガ
イド凹部１８に収容されている。付加部分１７は、ゲー
トが少なくとも部分的に供給開口１６を開放するとき、
そのゲート１５の側方のスライドガイドすなわちガイド
装着部１４の延長部を占めて、分配ユニット３内の流体
流れの一様性を乱すことになる渦を形成するような角隅
または凹部が存在しないようにする。
【００１５】ゲート１５は特に周知形式のアクチュエー
タによって制御され、このアクチュエータとしては、例
えば機械的または液圧で作動されるジャツキが含まれ、
これは図面に詳細に照明されていないが、スライドガイ
ドすなわちガイド装着部１４の付近で円周壁４に隣接し
たケーシング１９に収容されるのが好ましい。このアク
チュエータの作動は、ランナー２０の回転速度および入
口ダクト１０の流体流量を検出するセンサー手段（図示
せず）により、最大利用可能出力を常に与えるようにす
るために、ランナーへ向う流体の流出量がタービン１の
上流側の流量に対して調整されるようにして、自動的に
制御される。
タによって制御され、このアクチュエータとしては、例
えば機械的または液圧で作動されるジャツキが含まれ、
これは図面に詳細に照明されていないが、スライドガイ
ドすなわちガイド装着部１４の付近で円周壁４に隣接し
たケーシング１９に収容されるのが好ましい。このアク
チュエータの作動は、ランナー２０の回転速度および入
口ダクト１０の流体流量を検出するセンサー手段（図示
せず）により、最大利用可能出力を常に与えるようにす
るために、ランナーへ向う流体の流出量がタービン１の
上流側の流量に対して調整されるようにして、自動的に
制御される。
【００１６】入口ダクト１０の接線方向の位置決めによ
り、分配ユニット３に流入する流体は、出口６ａの縁部
から流体を一様に排出する傾向を有する僅かな軸線方向
成分によって、実質的な円形通路に沿って方向決めされ
る（図６に矢印Ａで概略的に示される）。分配ユニット
３の環状および一様な流体流れの結果として、遠心力に
よって流体の排出は出口６ａの円周まわりにおいて一様
に、主として接線方向に行われる。
り、分配ユニット３に流入する流体は、出口６ａの縁部
から流体を一様に排出する傾向を有する僅かな軸線方向
成分によって、実質的な円形通路に沿って方向決めされ
る（図６に矢印Ａで概略的に示される）。分配ユニット
３の環状および一様な流体流れの結果として、遠心力に
よって流体の排出は出口６ａの円周まわりにおいて一様
に、主として接線方向に行われる。
【００１７】自動的な安全弁装置が分配ユニット３の付
近で入口ダクト１０に組付けられ、予め定めた閾値より
も高い圧力が入口ダクト１０内に生じたとき、ウォータ
ーハンマー現象を防止するために分配ユニット３の外側
へ流れを逸れさせるようにする。
近で入口ダクト１０に組付けられ、予め定めた閾値より
も高い圧力が入口ダクト１０内に生じたとき、ウォータ
ーハンマー現象を防止するために分配ユニット３の外側
へ流れを逸れさせるようにする。
【００１８】この安全装置は入口ダクト１０の入口に形
成された出口１１と、出口１１の形状と同じ形状をした
プレート形シャッター１２とを含んで成り、シャッター
１２は出口１１に密着して配置される閉止位置と、出口
１１から間隔を隔てられる開放位置との間を移動できる
ように、１２ａの位置で入口ダクト１０に対して関節連
結されている。特にシャッター１２は入口ダクト１０に
存在する流体の圧力作用を直接受けて、流体圧力の結果
として閉止位置から解放位置へ、またこの逆に移動でき
る。押圧手段がシャッター１２に組付けられており、シ
ャッター１２を閉止位置ヘ向かって押圧し、シャッター
を正常状態で、すなわち予め定めた圧力閾値を超えるま
では、閉止位置に保持することを可能にするのであり、
これにおいて流体は正常状態で入口ダクト１０を通って
分配ユニット３へ至るように流れる。
成された出口１１と、出口１１の形状と同じ形状をした
プレート形シャッター１２とを含んで成り、シャッター
１２は出口１１に密着して配置される閉止位置と、出口
１１から間隔を隔てられる開放位置との間を移動できる
ように、１２ａの位置で入口ダクト１０に対して関節連
結されている。特にシャッター１２は入口ダクト１０に
存在する流体の圧力作用を直接受けて、流体圧力の結果
として閉止位置から解放位置へ、またこの逆に移動でき
る。押圧手段がシャッター１２に組付けられており、シ
ャッター１２を閉止位置ヘ向かって押圧し、シャッター
を正常状態で、すなわち予め定めた圧力閾値を超えるま
では、閉止位置に保持することを可能にするのであり、
これにおいて流体は正常状態で入口ダクト１０を通って
分配ユニット３へ至るように流れる。
【００１９】シャッター１２を押圧する手段はいずれの
周知形式のものとすることができ、例えば図示したよう
にシャッター１２に固定されてその反対端部に釣合錘１
３ａを担持するアーム１３を含んで成る釣合錘形式、ま
たは例えば弾性ばねを含んで成る弾性形式のものとする
ことができる。
周知形式のものとすることができ、例えば図示したよう
にシャッター１２に固定されてその反対端部に釣合錘１
３ａを担持するアーム１３を含んで成る釣合錘形式、ま
たは例えば弾性ばねを含んで成る弾性形式のものとする
ことができる。
【００２０】タービンに連結された電気的ネットワーク
に不意の故障が生じた場合、使用装置の負荷が予期せず
に消失したり、または実質的に減少して、ブレードの回
転速度が急激に増大することになりかねず、プラントや
個人に損傷害を引き起す危険性がある。このような状況
において、ゲート１５を作動させる自動アクチュエータ
は供給開口１６を完全且つ即時に閉止するためにゲート
をスライドさせるが、入口ダクト１０におけるウォータ
ーハンマー現象の発生する危険性は避けがたい。入口ダ
クト１０内に瞬時に発生される過昇圧力は、その力が大
きくなって、押圧力がシャッター１２に作用する力に打
勝ってシャッターを開放位置へ移動させ、流体が出口１
１を通って分配ユニット３の外側へ流出（図７の矢印
Ｂ）されるようになされるまで、シャッター１２に作用
する。
に不意の故障が生じた場合、使用装置の負荷が予期せず
に消失したり、または実質的に減少して、ブレードの回
転速度が急激に増大することになりかねず、プラントや
個人に損傷害を引き起す危険性がある。このような状況
において、ゲート１５を作動させる自動アクチュエータ
は供給開口１６を完全且つ即時に閉止するためにゲート
をスライドさせるが、入口ダクト１０におけるウォータ
ーハンマー現象の発生する危険性は避けがたい。入口ダ
クト１０内に瞬時に発生される過昇圧力は、その力が大
きくなって、押圧力がシャッター１２に作用する力に打
勝ってシャッターを開放位置へ移動させ、流体が出口１
１を通って分配ユニット３の外側へ流出（図７の矢印
Ｂ）されるようになされるまで、シャッター１２に作用
する。
【００２１】タービン１のランナー２０は、分配ユニッ
ト３を通って同軸的に延在し且つ周知の方法で電気エネ
ルギーの発生手段または他の使用装置（図示せず）に連
結されている１つの駆動シャフト３０キー止めされてい
る。駆動シャフト３０はその支持部３５に対して回転可
能に取付けられる。
ト３を通って同軸的に延在し且つ周知の方法で電気エネ
ルギーの発生手段または他の使用装置（図示せず）に連
結されている１つの駆動シャフト３０キー止めされてい
る。駆動シャフト３０はその支持部３５に対して回転可
能に取付けられる。
【００２２】各々のランナー２０は、スポーク２４によ
ってハブ２６に連結された一組のブレード２２を有す
る。各ブレード２２は細長い実質的に半円形をしてお
り、その前端縁２２ａは分配ユニット３の出口６ａに向
い、且つまた出口に対して接線方向に配向されている。
さらに、駆動シャフト３０に直角な平面に対して接線方
向とされ、ブレードはそれぞれの出口６ａから分配装置
に流入する流体の方向と実質的に平行な方向に流出する
流れを直接に受ける。特に、出口６ａからランナー２０
のブレード２２へ向けて流体を方向決めするための偏向
装置を備える必要はない。何故なら、出口６ａから流出
する流体は既にブレード２２の各々の前端縁２２ａと偏
向に方向決めされているからである（図８の矢印Ｄ）。
ブレード２２の前端縁２２ａと後端縁２２ｂのなす角度
は１８０゜より小さく、１７０゜であるのが好ましく、
これにより各ブレード２２の後端縁２２ｂから流出する
流体（図８の矢印Ｅ）は、それぞれのランナー２０から
離れる方向へ移動するのに好適な軸線方向成分を保持し
ている。
ってハブ２６に連結された一組のブレード２２を有す
る。各ブレード２２は細長い実質的に半円形をしてお
り、その前端縁２２ａは分配ユニット３の出口６ａに向
い、且つまた出口に対して接線方向に配向されている。
さらに、駆動シャフト３０に直角な平面に対して接線方
向とされ、ブレードはそれぞれの出口６ａから分配装置
に流入する流体の方向と実質的に平行な方向に流出する
流れを直接に受ける。特に、出口６ａからランナー２０
のブレード２２へ向けて流体を方向決めするための偏向
装置を備える必要はない。何故なら、出口６ａから流出
する流体は既にブレード２２の各々の前端縁２２ａと偏
向に方向決めされているからである（図８の矢印Ｄ）。
ブレード２２の前端縁２２ａと後端縁２２ｂのなす角度
は１８０゜より小さく、１７０゜であるのが好ましく、
これにより各ブレード２２の後端縁２２ｂから流出する
流体（図８の矢印Ｅ）は、それぞれのランナー２０から
離れる方向へ移動するのに好適な軸線方向成分を保持し
ている。
【００２３】各々のブレード２２は、それぞれのランナ
ー２０に対して接線方向の平面内に位置してブレードの
前端縁２２ａと後端縁２２ｂとの間を延在する円弧形の
主母線（principal generatrix）２３ａを有する。各ブ
レード２２は、その主母線２３ａを横切る方向に平たい
包絡線（envelope）を有することができ、これは構造の
簡単化の点で有利であるが、主母線２３ａおよび円弧を
横断するように配置される二次母面２３ｂを有するよう
に成形されるならば、一層効率的な形状を有して形成で
きる。
ー２０に対して接線方向の平面内に位置してブレードの
前端縁２２ａと後端縁２２ｂとの間を延在する円弧形の
主母線（principal generatrix）２３ａを有する。各ブ
レード２２は、その主母線２３ａを横切る方向に平たい
包絡線（envelope）を有することができ、これは構造の
簡単化の点で有利であるが、主母線２３ａおよび円弧を
横断するように配置される二次母面２３ｂを有するよう
に成形されるならば、一層効率的な形状を有して形成で
きる。
【００２４】各々のブレード２２は反対両側の長手方向
縁部２２ｃ，２２ｄの領域で隣接ブレード２２に対して
固定され、これにより同一ランナー２０に折れる全ての
ブレード２２が単一本体を形成するようにするのが有利
である。
縁部２２ｃ，２２ｄの領域で隣接ブレード２２に対して
固定され、これにより同一ランナー２０に折れる全ての
ブレード２２が単一本体を形成するようにするのが有利
である。
【００２５】好ましい実施例として説明したタービンの
対称構造により、分配ユニット３および駆動シャフト３
０の支持部に作用する応力もまた対照的に分散され、軸
線方向の推力を釣合わせ、またタービンの構造および支
持部材を有利に簡単化する。
対称構造により、分配ユニット３および駆動シャフト３
０の支持部に作用する応力もまた対照的に分散され、軸
線方向の推力を釣合わせ、またタービンの構造および支
持部材を有利に簡単化する。
【図１】本発明によるタービンの斜視図、
【図２】図１のタービンの長手方向断面図、
【図３】矢印ＩＩＩで示された側方から見た図１に示さ
れたタービンの前部立面図、
れたタービンの前部立面図、
【図４】拡大した縮尺でランナーのうちの１つのランナ
ーだけを示す図２のタービンの断面とした前部立面図、
ーだけを示す図２のタービンの断面とした前部立面図、
【図５】図３の矢印ＩＶで示された側方から見た部分的
に駄目とした側面立面図、
に駄目とした側面立面図、
【図６】タービンの分配ユニットの断面とされた側面立
面図、
面図、
【図７】異なる作動状態において図６の矢印ＶＩＩで示
される分配ユニットの詳細部の図６に似た断面とされた
側面立面図、
される分配ユニットの詳細部の図６に似た断面とされた
側面立面図、
【図８】それぞれの出口から流入してブレードに衝突す
る流体の流れを示す、タービンのランナーブレードの概
略的な斜視図、および
る流体の流れを示す、タービンのランナーブレードの概
略的な斜視図、および
【図９】ランナーのブレード油にの概略的な斜視図であ
る。
る。
１ タービン ３ 分配ユニット ４ 円周壁 ５ 補助壁 ６ 管状本体 ６ａ 出口 ７ａ，７ｂ 反対端部 １０ 入口ダクト １１ 出口 １２ シャッター １３ アーム １３ａ 釣合錘 １４ ガイド装着部 １５ ゲート １６ 供給開口 １７ 付加部分 １８ 凹部 １９ ケーシング ２０ ランナー ２２ ブレード ２２ａ 前端縁 ２２ｂ 後端縁 ２２ｃ，２２ｄ 長手方向縁部 ２４ スポーク ２６ ハブ ３０ 駆動シャフト ３５ 支持部
Claims (19)
- 【請求項１】 分配ユニット（３）に組付けられている
駆動シャフト（３０）に対してキー止めされた少なくと
も１つのランナー（２０）を含み、この分配ユニットは
各ランナー（２０）に対する円形出口（６ａ）を有し
て、分配ユニット（３）からそれぞれのランナー（２
０）のブレード（２２）へ流体を供給するようになされ
ている衝動タービンであって、 各々の出口（６ａ）がそれぞれのランナー（２０）の内
側に同軸配置されていること、および流体のために実質
的に円形の通路を形成し、少なくとも１つの出口（６
ａ）を通して、その出口（６ａ）に対して主に接線方向
に流体を分配ユニット（３）から流出させるように分配
ユニット（３）が形成されていることを特徴とする衝動
タービン。 - 【請求項２】 請求項１に記載された衝動タービンであ
って、分配ユニット（３）が接線方向の入口ダクト（１
０）を有する円筒本体を含み、入口ダクト（１０）は分
配ユニット（３）に流入する流体の流量を調整するため
に組付けられた手段（１４，１５，１５ａ）を有するこ
とを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項３】 請求項２に記載された衝動タービンであ
って、円筒形本体が環状円周壁（４）を有すること、ま
た入口ダクト（１０）が少なくとも円周壁（４）に対す
る接合位置付近において全体的に長方形横断面を有して
いることを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載された衝
動タービンであって、流体の流量を調整する手段がゲー
ト（１５）を含んでおり、ゲート（１５）は流体入口ダ
クト（１０）から間隔を隔てられた休止位置と、入口ダ
クト（１０）から供給開口（１６）を通って分配ユニッ
ト（３）へ流れる流体とゲート（１５）が少なくとも部
分的に交差する複数の作動位置との間で分配ユニット
（３）の円周壁（４）に沿ってスライド移動できること
を特徴とする衝動タービン。 - 【請求項５】 請求項４に記載された衝動タービンであ
って、ゲート（１５）は少なくとも１つのランナー（２
０）の回転速度と、入口ダクト（１０）内の流体流量と
を検出するセンサー手段によって制御されることを特徴
とする衝動タービン。 - 【請求項６】 請求項円周壁（４）または請求項５に記
載された衝動タービンであって、ゲート（１５）が分配
ユニット（３）の円周壁（４）に対応する円弧形横断面
を有していること、また２つの細長い付加部分（１７）
がゲートの横側面（１５ａ）の反対両端からゲートのス
ライド方向に延在しており、この付加部分（１７）は分
配ユニット（３）の円周壁（４）に対する入口ダクト
（１０）の接合部領域付近に形成されたそれぞれのガイ
ド凹部（１８）に収容されることを特徴とする衝動ター
ビン。 - 【請求項７】 請求項２から請求項６までのいずれか一
項に記載された衝動タービンであって、分配ユニット
（３）は自動安全弁装置（１１，１２）を含み、この自
動安全弁装置（１１，１２）は入口ダクト（１０）にお
ける予め定めた閾値より高い圧力が検出されると、流体
流量を分配ユニット（３）の外部へ逸らすことができる
ことを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項８】 請求項７に記載された衝動タービンであ
って、安全弁装置は入口ダクト（１０）に形成された出
口（１１）と、この出口（１１）と同様の形状で流体の
圧力作用を受けるプレート形シャッター（１２）とを含
んで成り、シャッター（１２）は出口（１１）に当接配
置された閉止位置と、流体圧力が作用する結果として出
口（１１）から間隔を隔てられた開放位置との間を移動
できるように、入口ダクト（１０）に対して関節連結さ
れていることを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項９】 請求項８に記載された衝動タービンであ
って、プレート形シャッター（１２）を閉止位置へ向け
て押圧するために該シャッターには押圧手段（１３，１
３ａ）が組合わされており、押圧手段（１３，１３ａ）
は閾値より高くない圧力が入口ダクト（１０）に存在す
るときはシャッター（１２）をその閉止位置に保持でき
るが、閾値より高い圧力に対しては開放位置にすること
ができることを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項１０】 請求項９に記載された衝動タービンで
あって、押圧手段が釣合錘（１３ａ）すなわち弾性的に
押圧する形式とされていることを特徴とする衝動タービ
ン。 - 【請求項１１】 請求項１から請求項１０までのいずれ
か一項に記載された衝動タービンであって、各々の出口
（６ａ）付近において分配ユニット（３）は環状円周壁
（４）よりも小径の管状本体（６）をそれぞれ有してお
り、各々の管状本体（６）の反対両側の端部（７ａ，７
ｂ）は、その管状本体（６）と環状円周壁（４）との間
に介在された補助壁（５）に連結するために、また流体
出口に連結するために、それぞれ縁部を丸められている
ことを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項１２】 請求項１から請求項１１までのいずれ
か一項に記載された衝動タービンであって、各々のラン
ナー（２０）は細長く円弧形の一組のブレード（２２）
を含んで成り、各々のブレードはその前端縁（２２ａ）
が分配ユニット（３）におけるそれぞれの出口（６ａ）
に向けられて、出口に対して接線方向に配向されている
ことを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載された衝動タービン
であって、各々のブレード（２２）はそれぞれのランナ
ー（２０）に対して接線方向に配向された平面上に位置
する円弧形の主母線（principal generatrix）（２３
ａ）を有していることを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項１４】 請求項シャッター（１２）または請求
項１３に記載された衝動タービンであって、各々のブレ
ード（２２）の前端縁（２２ａ）と後端縁（２２ｂ）の
なす角度は１８０゜より小さく、好ましくは約１７０゜
であることを特徴とする衝動タービン。 - 【請求項１５】 請求項１２から請求項１４までのいず
れか一項に記載された衝動タービンであって、各々のブ
レード（２２）は主母線（２３ａ）を横切って位置され
る円弧形の二次母線（２３ｂ）を有していることを特徴
とする衝動タービン。 - 【請求項１６】 請求項１２から請求項１５までのいず
れか一項に記載された衝動タービンであって、ランナー
（２０）の各々のブレード（２２）は反対両側の長手方
向の縁部（２２ｃ，２２ｄ）の領域において隣接ブレー
ド（２２）に固定されていることを特徴とする衝動ター
ビン。 - 【請求項１７】 請求項１から請求項１６までのいずれ
か一項に記載された衝動タービンであって、分配ユニッ
ト（３）が対称形状を有し、また２つの反対両側の出口
（６ａ）を含んで成り、２つのランナー（２０）は中央
面に対して対称的に反対両側に配置されて分配ユニット
（３）に組合わされていることを特徴とする衝動タービ
ン。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載された衝動タービン
であって、２つのランナー（２０）が１つの駆動シャフ
ト（３０）にキー止めされており、駆動シャフト（３
０）は一連のスポーク（２４）によってブレード（２
２）に連結されたそれぞれのハブ（２６）を通して分配
ユニット（３）と同軸に延在されていることを特徴とす
る衝動タービン。 - 【請求項１９】 請求項１から請求項１８までのいずれ
か一項に記載された衝動タービンであって、分配ユニッ
ト（３）が少なくとも１つのランナー（２０）のブレー
ド（２２）へ向けて流れを偏向させるための偏向器を全
く有していないことを特徴とする衝動タービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98830345A EP0962653B1 (en) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Impulse-turbine |
| EP98830345.9 | 1998-06-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000054943A true JP2000054943A (ja) | 2000-02-22 |
Family
ID=8236674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11158535A Pending JP2000054943A (ja) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | 衝動タ―ビン |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6113348A (ja) |
| EP (1) | EP0962653B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000054943A (ja) |
| AT (1) | ATE256822T1 (ja) |
| AU (1) | AU742684B2 (ja) |
| CA (1) | CA2273106A1 (ja) |
| DE (1) | DE69820596T2 (ja) |
| ES (1) | ES2212252T3 (ja) |
| NZ (1) | NZ335976A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014161750A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Taiyo Kagaku Kk | 銀イオン発生装置 |
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| US8789866B2 (en) * | 2011-07-27 | 2014-07-29 | General Electric Company | System and method for supporting a shaft inside a turbine |
| DE102012100669A1 (de) * | 2012-01-26 | 2013-08-01 | Florian Ziller | Impulsturbinenanorndung |
| US20180202308A1 (en) * | 2017-01-18 | 2018-07-19 | John Charles Bowles | Self-Sustaining Power Generation System (SPGS) |
| CN106762334B (zh) * | 2017-03-28 | 2023-01-03 | 临武县晟世新能源科技有限公司 | 一种超低水头滚流式水轮机 |
| CN112502884A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-16 | 天津市天发重型水电设备制造有限公司 | 一种冲压式水轮机转动部套导向结构及其安装方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| GB667129A (en) * | 1949-07-22 | 1952-02-27 | English Electric Co Ltd | Improvements in and relating to hydraulic turbines |
| GB938967A (en) * | 1961-05-02 | 1963-10-09 | Gilbert Gilkes & Gordon Ltd | Improvements in water turbines |
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| FR2611228B1 (fr) * | 1987-02-20 | 1990-05-25 | Boussuges Pierre | Turbine centrifuge a action |
-
1998
- 1998-06-04 EP EP98830345A patent/EP0962653B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-04 DE DE69820596T patent/DE69820596T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-06-04 AT AT98830345T patent/ATE256822T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-06-04 ES ES98830345T patent/ES2212252T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-05-25 AU AU32233/99A patent/AU742684B2/en not_active Ceased
- 1999-05-26 NZ NZ335976A patent/NZ335976A/xx unknown
- 1999-05-27 CA CA002273106A patent/CA2273106A1/en not_active Abandoned
- 1999-06-03 US US09/324,762 patent/US6113348A/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-04 JP JP11158535A patent/JP2000054943A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014161750A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Taiyo Kagaku Kk | 銀イオン発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6113348A (en) | 2000-09-05 |
| EP0962653A1 (en) | 1999-12-08 |
| ES2212252T3 (es) | 2004-07-16 |
| CA2273106A1 (en) | 1999-12-04 |
| DE69820596D1 (de) | 2004-01-29 |
| NZ335976A (en) | 2000-10-27 |
| EP0962653B1 (en) | 2003-12-17 |
| ATE256822T1 (de) | 2004-01-15 |
| DE69820596T2 (de) | 2004-09-30 |
| AU742684B2 (en) | 2002-01-10 |
| AU3223399A (en) | 1999-12-16 |
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|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20031215 |