JP2000145608A - 水力機械 - Google Patents
水力機械Info
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- casing
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/20—Hydro energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 渦巻ケーシングとスピードリングとの接合部
等の高応力発生部における応力値を低減し、高応力発生
部の信頼性を向上すること。 【解決手段】 周方向に配列された複数のステイベーン
２を一対の環状の主板３ａ1，３ａ2によって挟持したス
ピードリング３を渦巻ケーシング１の内周部に配設した
水力機械において、渦巻ケーシング１内に挿入された一
対の主板３ａ1，３ａ2の外周端部にそれぞれ外側円筒リ
ブ２１ａ，２１ｂを設けた。
等の高応力発生部における応力値を低減し、高応力発生
部の信頼性を向上すること。 【解決手段】 周方向に配列された複数のステイベーン
２を一対の環状の主板３ａ1，３ａ2によって挟持したス
ピードリング３を渦巻ケーシング１の内周部に配設した
水力機械において、渦巻ケーシング１内に挿入された一
対の主板３ａ1，３ａ2の外周端部にそれぞれ外側円筒リ
ブ２１ａ，２１ｂを設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水力機械に係り、
特に水力発電所用の水車、ポンプ水車等の水力機械の案
内羽根通路に関する。
特に水力発電所用の水車、ポンプ水車等の水力機械の案
内羽根通路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は一般的な水車の概略構成を示す
図であり、渦巻ケーシング１の内周面には、一対の環状
の主犯３ａ1，３ａ2間に多数のステイベーン２が挾持さ
れた、上記渦巻ケーシング１内に連通するスピードリン
グ３が設けられている。スピードリング３の内周側には
上カバー４及び下カバー５が配設されており、その上カ
バー４及び下カバー５によって形成される流水路には、
上記ステイベーン２の内周側に水流を整流するガイドベ
ーン６が設けられている。
図であり、渦巻ケーシング１の内周面には、一対の環状
の主犯３ａ1，３ａ2間に多数のステイベーン２が挾持さ
れた、上記渦巻ケーシング１内に連通するスピードリン
グ３が設けられている。スピードリング３の内周側には
上カバー４及び下カバー５が配設されており、その上カ
バー４及び下カバー５によって形成される流水路には、
上記ステイベーン２の内周側に水流を整流するガイドベ
ーン６が設けられている。
【０００３】また、上記上カバー４及び下カバー５によ
って、その両者間にランナ室７が形成されており、その
ランナ室７内に主軸８の下端に固着されたランナ９が配
設されている。なお、図中符号１０は主軸用軸受、１１
は主軸封水位置である。
って、その両者間にランナ室７が形成されており、その
ランナ室７内に主軸８の下端に固着されたランナ９が配
設されている。なお、図中符号１０は主軸用軸受、１１
は主軸封水位置である。
【０００４】しかして、上記渦巻ケーシング１には図示
しない上ダムから送水された水が流入し、渦巻ケーシン
グ１内に流入した水がステイベーン２およびガイドベー
ン６で整流されランナ９内に流入する。そして、ランナ
９に流入した水の運動エネルギでランナ９が回転され、
そのランナ９とともに回転される主軸８を介して発電機
が駆動され、電気エネルギに変換される。そして、ラン
ナ９から流出した水は吸出し管１２を介して下ダムに放
出される。
しない上ダムから送水された水が流入し、渦巻ケーシン
グ１内に流入した水がステイベーン２およびガイドベー
ン６で整流されランナ９内に流入する。そして、ランナ
９に流入した水の運動エネルギでランナ９が回転され、
そのランナ９とともに回転される主軸８を介して発電機
が駆動され、電気エネルギに変換される。そして、ラン
ナ９から流出した水は吸出し管１２を介して下ダムに放
出される。
【０００５】前述したように水車が作動して上ダムから
渦巻ケーシング１内に流出した水は吸出し管１２の方向
に進むにしたがって水圧力が減少するので、水圧力が高
い渦巻ケーシング１の近傍で渦巻ケーシング１と一体と
なったスピードリング３の静的強度特性が重要になる。
なお、上述した構成は水車に限らずポンプ水車にも適用
され、ポンプ水車においては水車運転の場合は上述した
内容と同様であるが、ポンプ運転の場合は発電電動機で
主軸８と共にランナ９が回転して下ダムの水が吸出し管
１２を介してランナ９に吸い上げられる。そして、ラン
ナ９から流出した水はガイドベーン６及びステイベーン
２で整流されて渦巻ケーシング１を介して上ダムに放出
される。
渦巻ケーシング１内に流出した水は吸出し管１２の方向
に進むにしたがって水圧力が減少するので、水圧力が高
い渦巻ケーシング１の近傍で渦巻ケーシング１と一体と
なったスピードリング３の静的強度特性が重要になる。
なお、上述した構成は水車に限らずポンプ水車にも適用
され、ポンプ水車においては水車運転の場合は上述した
内容と同様であるが、ポンプ運転の場合は発電電動機で
主軸８と共にランナ９が回転して下ダムの水が吸出し管
１２を介してランナ９に吸い上げられる。そして、ラン
ナ９から流出した水はガイドベーン６及びステイベーン
２で整流されて渦巻ケーシング１を介して上ダムに放出
される。
【０００６】ここでスピードリング３に作用する力のバ
ランスを図１５に基づいて説明する。図１５に示すよう
にスピードリング３には、特にその上半部についてみる
と、上カバー４から伝達される力１３、渦巻ケーシング
１から伝達される力１４、スピードリング３の主板３ａ
に作用する水圧力１６ａ、１６ｂ及びステイベーン２に
作用する水圧力１７が付与される。これらの力のうち、
ステイベーン２に作用する水圧力１７については、ステ
イベーン２の両側を圧縮するように作用するので力の釣
り合いが保たれる。従って、ステイベーン２に作用する
水圧力１７は他部材に伝達されないので、スピードリン
グ３の強度特性に影響しない。
ランスを図１５に基づいて説明する。図１５に示すよう
にスピードリング３には、特にその上半部についてみる
と、上カバー４から伝達される力１３、渦巻ケーシング
１から伝達される力１４、スピードリング３の主板３ａ
に作用する水圧力１６ａ、１６ｂ及びステイベーン２に
作用する水圧力１７が付与される。これらの力のうち、
ステイベーン２に作用する水圧力１７については、ステ
イベーン２の両側を圧縮するように作用するので力の釣
り合いが保たれる。従って、ステイベーン２に作用する
水圧力１７は他部材に伝達されないので、スピードリン
グ３の強度特性に影響しない。
【０００７】しかしながら、その他の力はスピードリン
グ３の強度特性に影響を与える。すなわち、上カバー４
から伝達された力１３及びステイベーン２の内側の主板
３ａの接水面に作用する力１６ａと、渦巻ケーシング２
から伝達される力１４及びステイベーン２の外側の主板
３ａの接水面に作用する力１６ｂとがステイベーン２を
支点として釣り合っている。そして、この釣り合いによ
りスピードリング３の変形モードが発生する。この場
合、ステイベーン２は図１６に示すように、主板３ａの
内側から外側に延長して配設されているので、例えばＥ
−Ｅ線に沿った断面と、Ｆ−Ｆ線に沿った断面とでは支
点となるステイベーン２の位置が変化する。すなわち、
Ｅ−Ｅ線に沿った断面の場合、ステイベーン２が外側に
位置するので図１７に示すようにスピードリング３の主
板３ａの内側が上方に変形し、また、Ｆ−Ｆ線に沿った
断面の場合、ステイベーン２が内側に位置するので図１
８に示すように主板３ａの外側が上方に変形する。
グ３の強度特性に影響を与える。すなわち、上カバー４
から伝達された力１３及びステイベーン２の内側の主板
３ａの接水面に作用する力１６ａと、渦巻ケーシング２
から伝達される力１４及びステイベーン２の外側の主板
３ａの接水面に作用する力１６ｂとがステイベーン２を
支点として釣り合っている。そして、この釣り合いによ
りスピードリング３の変形モードが発生する。この場
合、ステイベーン２は図１６に示すように、主板３ａの
内側から外側に延長して配設されているので、例えばＥ
−Ｅ線に沿った断面と、Ｆ−Ｆ線に沿った断面とでは支
点となるステイベーン２の位置が変化する。すなわち、
Ｅ−Ｅ線に沿った断面の場合、ステイベーン２が外側に
位置するので図１７に示すようにスピードリング３の主
板３ａの内側が上方に変形し、また、Ｆ−Ｆ線に沿った
断面の場合、ステイベーン２が内側に位置するので図１
８に示すように主板３ａの外側が上方に変形する。
【０００８】このように、ステイベーン２の位置の変化
に対応して主板３ａ内側や外側が変形するので、図１
９，２０に示すように主板３ａが波打ち変形し、この波
打ち変形が渦巻ケーシング１とスピードリング３の内側
リング３ｂ等に波及して、スピードリング３の変形モー
ドが発生する。ところで、上述した変形モードが発生す
ると、図に示すステイベーン２の内側端部近傍１８、ス
テイベーン４の外側端部近傍１９及び図１９に示す渦巻
ケーシング１と主板３ａとの接合部２０で高い応力値が
発生するので、主板３ａの板厚を厚くしたり渦巻ケーシ
ング１と主板３ａとの接合部を厚くして高応力発生部の
応力値を許容範囲内に収めるようにしていた。なお、渦
巻ケーシングから主板に伝達する力１４は、ケーシング
径に比例するので、ケーシング径が最も大きい渦巻ケー
シング入口部の応力値が最も高く強度的に厳しいが、従
来技術に於いては、材料力学により算定された渦巻ケー
シング入口部の予想応力を基に主板３ａの板厚と渦巻ケ
ーシング１と主板３ａとの接合部の肉厚を決めていた。
に対応して主板３ａ内側や外側が変形するので、図１
９，２０に示すように主板３ａが波打ち変形し、この波
打ち変形が渦巻ケーシング１とスピードリング３の内側
リング３ｂ等に波及して、スピードリング３の変形モー
ドが発生する。ところで、上述した変形モードが発生す
ると、図に示すステイベーン２の内側端部近傍１８、ス
テイベーン４の外側端部近傍１９及び図１９に示す渦巻
ケーシング１と主板３ａとの接合部２０で高い応力値が
発生するので、主板３ａの板厚を厚くしたり渦巻ケーシ
ング１と主板３ａとの接合部を厚くして高応力発生部の
応力値を許容範囲内に収めるようにしていた。なお、渦
巻ケーシングから主板に伝達する力１４は、ケーシング
径に比例するので、ケーシング径が最も大きい渦巻ケー
シング入口部の応力値が最も高く強度的に厳しいが、従
来技術に於いては、材料力学により算定された渦巻ケー
シング入口部の予想応力を基に主板３ａの板厚と渦巻ケ
ーシング１と主板３ａとの接合部の肉厚を決めていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
水車等は高落差化が進み主板の板厚を厚くしたり、渦巻
ケーシングと主板との接合部の厚肉化を図るだけでは高
応力発生部の応力値を許容範囲内に収めることが困難に
なり、高応力発生部を起点としてスピードリングが破損
するという問題、スピードリングの近傍に位置する主軸
や主軸封水装置の隙間が増加するという問題…等が懸念
されている。したがって、本発明の目的は上記従来技術
が有する問題を解消し、簡易的補強もしくは簡易的構造
変更で高応力発生部の信頼性の向上を図ることが出来る
水力機械を提供することにある。
水車等は高落差化が進み主板の板厚を厚くしたり、渦巻
ケーシングと主板との接合部の厚肉化を図るだけでは高
応力発生部の応力値を許容範囲内に収めることが困難に
なり、高応力発生部を起点としてスピードリングが破損
するという問題、スピードリングの近傍に位置する主軸
や主軸封水装置の隙間が増加するという問題…等が懸念
されている。したがって、本発明の目的は上記従来技術
が有する問題を解消し、簡易的補強もしくは簡易的構造
変更で高応力発生部の信頼性の向上を図ることが出来る
水力機械を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、周方向に配列された複数のステ
イベーンを一対の環状の主板によって挟持したスピード
リングを渦巻ケーシングの内周部に配設した水力機械に
おいて、上記渦巻ケーシング内に挿入された一対の主板
の外周端部にそれぞれ円筒リブを設けたことを特徴とす
る。
に、請求項１の発明は、周方向に配列された複数のステ
イベーンを一対の環状の主板によって挟持したスピード
リングを渦巻ケーシングの内周部に配設した水力機械に
おいて、上記渦巻ケーシング内に挿入された一対の主板
の外周端部にそれぞれ円筒リブを設けたことを特徴とす
る。
【００１１】請求項２の発明は、上記水力機械におい
て、渦巻ケーシングの巻始入口部のケーシング内にケー
シング上部とケーシング下部を連結する整流翼を設けた
ことを特徴とする。
て、渦巻ケーシングの巻始入口部のケーシング内にケー
シング上部とケーシング下部を連結する整流翼を設けた
ことを特徴とする。
【００１２】請求項３の発明は、上記水力機械におい
て、前記ステイベーンのうち渦巻ケーシングの巻始部に
配置されるステイベーンの肉厚を他のステイベーンより
も厚くしたことを特徴とする。
て、前記ステイベーンのうち渦巻ケーシングの巻始部に
配置されるステイベーンの肉厚を他のステイベーンより
も厚くしたことを特徴とする。
【００１３】請求項４の発明は、上記水力機械におい
て、前記ステイベーンのうち渦巻ケーシングの巻始部に
配置されるステイベーンの翼弦長を他のステイベーンよ
りも長くしたことを特徴とする。
て、前記ステイベーンのうち渦巻ケーシングの巻始部に
配置されるステイベーンの翼弦長を他のステイベーンよ
りも長くしたことを特徴とする。
【００１４】請求項５の発明は、上記水力機械におい
て、渦巻ケーシングの巻始部における前記ステイベーン
の配置間隔を渦巻ケーシングの巻終部におけるものより
狭くしたことを特徴とする。
て、渦巻ケーシングの巻始部における前記ステイベーン
の配置間隔を渦巻ケーシングの巻終部におけるものより
狭くしたことを特徴とする。
【００１５】請求項６の発明は、上記水力機械におい
て、渦巻ケーシングの巻始部における前記主板の肉厚を
他部における肉厚より厚くしたことを特徴とする。
て、渦巻ケーシングの巻始部における前記主板の肉厚を
他部における肉厚より厚くしたことを特徴とする。
【００１６】請求項７の発明は、上記水力機械におい
て、渦巻ケーシングの外周部の肉厚を内周部の前記主板
との接合部の肉厚を内周部の前記主板との接合部の肉厚
より厚くしたことを特徴とする。
て、渦巻ケーシングの外周部の肉厚を内周部の前記主板
との接合部の肉厚を内周部の前記主板との接合部の肉厚
より厚くしたことを特徴とする。
【００１７】請求項８の発明は、上記水力機械におい
て、前記渦巻ケーシングと主板を弾性体を介して接続す
るとともに、渦巻ケーシングを固定部材を介して固定支
持したことを特徴とする。
て、前記渦巻ケーシングと主板を弾性体を介して接続す
るとともに、渦巻ケーシングを固定部材を介して固定支
持したことを特徴とする。
【００１８】請求項９の発明は、上記水力機械におい
て、前記渦巻ケーシングと主板との連結位置をステイベ
ーン翼型断面の中立軸位置にしたことを特徴とする。
て、前記渦巻ケーシングと主板との連結位置をステイベ
ーン翼型断面の中立軸位置にしたことを特徴とする。
【００１９】請求項１０の発明は、上記水力機械におい
て、主板から立設された内周リングを、ステイベーン翼
型断面の中立軸位置において主板に連結したことを特徴
とする。
て、主板から立設された内周リングを、ステイベーン翼
型断面の中立軸位置において主板に連結したことを特徴
とする。
【００２０】請求項１１の発明は、上記水力機械におい
て、前記渦巻ケーシングと内周リングを環状部材によっ
て連結し、この環状部材をステイベーン翼型断面の中立
軸位置において接続リングを介して主板に連結したこと
を特徴とする。
て、前記渦巻ケーシングと内周リングを環状部材によっ
て連結し、この環状部材をステイベーン翼型断面の中立
軸位置において接続リングを介して主板に連結したこと
を特徴とする。
【００２１】請求項１２の発明は、上記水力機械におい
て、前記渦巻ケーシングの断面形状を、長軸が水力機械
の主軸と平行となるような楕円形状にした事を特徴とす
る。
て、前記渦巻ケーシングの断面形状を、長軸が水力機械
の主軸と平行となるような楕円形状にした事を特徴とす
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。なお、図中図１５と同
一部分については同一符号を付してその詳細な説明は省
略する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
を示す図であり、スピードリング３の主板３ａ1および
３ａ2の外周端部が渦巻ケーシング１内に突入されてお
り、その渦巻ケーシング１内に突入されている主板３ａ
1および３ａ2の外周端部に、ステイベーン２と反対方向
に直立する外側円筒リブ２１ａ，２１ｂが設けられてい
る。
の実施の形態について説明する。なお、図中図１５と同
一部分については同一符号を付してその詳細な説明は省
略する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
を示す図であり、スピードリング３の主板３ａ1および
３ａ2の外周端部が渦巻ケーシング１内に突入されてお
り、その渦巻ケーシング１内に突入されている主板３ａ
1および３ａ2の外周端部に、ステイベーン２と反対方向
に直立する外側円筒リブ２１ａ，２１ｂが設けられてい
る。
【００２３】しかして、上記外側円筒リブ２１によって
主板３ａ1，３ａ2の周方向の曲剛性が強化されて主板３
ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少する。また、外側円筒リ
ブ２１をステイベーン２の外側端部Ａに重ね合わせれ
ば、高応力発生部となるステイベーン２の外側端部につ
いて剛性が特に局所的に強化される。したがって、上述
の如き簡易的補強により高応力発生部の応力値が低減さ
れ、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第２の実施の形態）図２及び図３は本発明の第２の実
施の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１の巻始入
口部にケーシングシェル上部とケーシングシェル下部と
を連結する整流翼２２が設けられている。
主板３ａ1，３ａ2の周方向の曲剛性が強化されて主板３
ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少する。また、外側円筒リ
ブ２１をステイベーン２の外側端部Ａに重ね合わせれ
ば、高応力発生部となるステイベーン２の外側端部につ
いて剛性が特に局所的に強化される。したがって、上述
の如き簡易的補強により高応力発生部の応力値が低減さ
れ、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第２の実施の形態）図２及び図３は本発明の第２の実
施の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１の巻始入
口部にケーシングシェル上部とケーシングシェル下部と
を連結する整流翼２２が設けられている。
【００２４】しかして、この実施の形態においては、上
記整流翼２２を設けることによって、ケーシングシェル
から主板３ａ1，３ａ2に伝達される力が渦巻ケーシング
入口部で減少し、強度的に最も厳しい渦巻ケーシング入
口部の主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。し
たがって、この実施の形態においても、高応力発生部の
応力値が低減され、高応力発生部の信頼性が向上され
る。 （第３の実施の形態）また、図４は本発明の第３の実施
の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１の巻始部に
配置されるステイベーン２ａの肉厚が他のステイベーン
２よりも厚くしてある。
記整流翼２２を設けることによって、ケーシングシェル
から主板３ａ1，３ａ2に伝達される力が渦巻ケーシング
入口部で減少し、強度的に最も厳しい渦巻ケーシング入
口部の主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。し
たがって、この実施の形態においても、高応力発生部の
応力値が低減され、高応力発生部の信頼性が向上され
る。 （第３の実施の形態）また、図４は本発明の第３の実施
の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１の巻始部に
配置されるステイベーン２ａの肉厚が他のステイベーン
２よりも厚くしてある。
【００２５】しかして、上記肉厚のステイベーン２ａに
より主板３ａ1，３ａ2の剛性が渦巻ケーシング１の入口
部で強化され、強度的に最も厳しい渦巻ケーシング入口
部の主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。した
がって、上記簡易的補強により高応力発生部の応力値が
低減されて、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第４の実施の形態）図５は、本発明の第４の実施の形
態を示す図であり、渦巻ケーシングの巻始部に配置され
るステイベーン２ｂの翼弦長が他のステイベーン２の翼
弦長よりも長く形成されている。
より主板３ａ1，３ａ2の剛性が渦巻ケーシング１の入口
部で強化され、強度的に最も厳しい渦巻ケーシング入口
部の主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。した
がって、上記簡易的補強により高応力発生部の応力値が
低減されて、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第４の実施の形態）図５は、本発明の第４の実施の形
態を示す図であり、渦巻ケーシングの巻始部に配置され
るステイベーン２ｂの翼弦長が他のステイベーン２の翼
弦長よりも長く形成されている。
【００２６】しかして、この翼弦長が長いステイベーン
２ｂによって主板３ａ1，３ａ2の剛性が渦巻ケーシング
入口部で強化され、渦巻ケーシング入口部の主板３
ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。したがって、こ
の実施の形態においても高応力発生部の応力値が低減さ
れ、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第５の実施の形態）図６は、本発明の第５の実施の形
態を示す図であり、渦巻ケーシング１の巻終部から巻始
部にかけて、ステイベーン２の配置間隔Ｓを順次狭くし
てある。
２ｂによって主板３ａ1，３ａ2の剛性が渦巻ケーシング
入口部で強化され、渦巻ケーシング入口部の主板３
ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。したがって、こ
の実施の形態においても高応力発生部の応力値が低減さ
れ、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第５の実施の形態）図６は、本発明の第５の実施の形
態を示す図であり、渦巻ケーシング１の巻終部から巻始
部にかけて、ステイベーン２の配置間隔Ｓを順次狭くし
てある。
【００２７】しかして、渦巻ケーシング１の巻始部にお
けるステイベーン２の配置間隔Ｓが狭くしてあることに
より、主板３ａ1，３ａ2の剛性が渦巻ケーシング１の入
口部で強化され、強度的に最も厳しい渦巻ケーシング入
口部の主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。し
たがって、高応力発生部の応力値が低減されて、高応力
発生部の信頼性が向上される。 （第６の実施の形態）図７は、本発明の第６の実施の形
態を示す図であり、主板が、渦巻ケーシングの巻始部に
位置する部分３ｄ1 （斜線で示す）とそれ以外の部分３
ｄ2 の分割構造としてあり、主板における渦巻ケーシン
グの巻始部に位置する部分３ｄ1 が主板の他の部分３ｄ
2 より厚くしてある。
けるステイベーン２の配置間隔Ｓが狭くしてあることに
より、主板３ａ1，３ａ2の剛性が渦巻ケーシング１の入
口部で強化され、強度的に最も厳しい渦巻ケーシング入
口部の主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。し
たがって、高応力発生部の応力値が低減されて、高応力
発生部の信頼性が向上される。 （第６の実施の形態）図７は、本発明の第６の実施の形
態を示す図であり、主板が、渦巻ケーシングの巻始部に
位置する部分３ｄ1 （斜線で示す）とそれ以外の部分３
ｄ2 の分割構造としてあり、主板における渦巻ケーシン
グの巻始部に位置する部分３ｄ1 が主板の他の部分３ｄ
2 より厚くしてある。
【００２８】しかして、この実施の形態においても、渦
巻ケーシング入口部において主板の剛性が強化され、当
該部における主板の波打ち変化が減少される。したがっ
て、高応力発生部の応力値が低減されて、高応力発生部
の信頼性が向上される。 （第７の実施の形態）さらに、図８は本発明の第７の実
施の形態を示す図であり、渦巻ケーシング１が、一対の
主板３ａ1，３ａ2にそれぞれ接続されるケーシング本体
部２３と、このケーシング本体部２３の外周端部を接合
するケーシング外周部２４とによって構成され、上記ケ
ーシング外周部２４をケーシング本体部２３の肉厚より
厚くしてある。
巻ケーシング入口部において主板の剛性が強化され、当
該部における主板の波打ち変化が減少される。したがっ
て、高応力発生部の応力値が低減されて、高応力発生部
の信頼性が向上される。 （第７の実施の形態）さらに、図８は本発明の第７の実
施の形態を示す図であり、渦巻ケーシング１が、一対の
主板３ａ1，３ａ2にそれぞれ接続されるケーシング本体
部２３と、このケーシング本体部２３の外周端部を接合
するケーシング外周部２４とによって構成され、上記ケ
ーシング外周部２４をケーシング本体部２３の肉厚より
厚くしてある。
【００２９】しかして、ケーシング外周部２４の肉厚が
厚いことにより、ケーシング１とステイベーン２の上下
方向剛性のバランスが良くなり、ケーシング１に作用す
る水圧力のステイベーン２の負担量、すなわちケーシン
グシェルから主板３ａ1，３ａ2に伝達される力が減少さ
れ、主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。 （第８の実施の形態）図９は本発明の第８の実施の形態
を示す図であり、渦巻ケーシング１と主板３ａ1，３ａ2
が弾性体２５を介して接続され、さらに渦巻ケーシング
１が固定部材２６によって固定部に連結固定されてい
る。
厚いことにより、ケーシング１とステイベーン２の上下
方向剛性のバランスが良くなり、ケーシング１に作用す
る水圧力のステイベーン２の負担量、すなわちケーシン
グシェルから主板３ａ1，３ａ2に伝達される力が減少さ
れ、主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少される。 （第８の実施の形態）図９は本発明の第８の実施の形態
を示す図であり、渦巻ケーシング１と主板３ａ1，３ａ2
が弾性体２５を介して接続され、さらに渦巻ケーシング
１が固定部材２６によって固定部に連結固定されてい
る。
【００３０】しかして、上述のように渦巻ケーシング１
と主板３ａ1，３ａ2とが弾性体２５を介して接続されて
いることにより、ケーシングシェルから主板３ａ1，３
ａ2に伝達される力が遮断され、主板３ａ1，３ａ2の波
打ち変位が減少される。また、ケーシングシェルに作用
する水圧力はケーシングシェルの剛性により負担するの
で、ケーシングシェルの変形量が大きくなるが、渦巻ケ
ーシング１が固定部材２６によって固定されているた
め、その安定保持が行われる。
と主板３ａ1，３ａ2とが弾性体２５を介して接続されて
いることにより、ケーシングシェルから主板３ａ1，３
ａ2に伝達される力が遮断され、主板３ａ1，３ａ2の波
打ち変位が減少される。また、ケーシングシェルに作用
する水圧力はケーシングシェルの剛性により負担するの
で、ケーシングシェルの変形量が大きくなるが、渦巻ケ
ーシング１が固定部材２６によって固定されているた
め、その安定保持が行われる。
【００３１】したがって、高応力発生部の応力値が低減
され、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第９の実施の形態）また、図１０は本発明の第９の実
施の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１と主板３
ａ1，３ａ2の取付け位置２７が実線で示すように、ステ
イベーン２の翼型断面の中立軸位置ｎにしてある。しか
して、ケーシングシェルから主板３ａ1，３ａ2に伝達さ
れる力とステイベーンの翼型断面の中立軸位置とケーシ
ングシェル取付位置間の距離ｌ1 で決まるモーメント量
が殆どなくなるので、主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が
減少される。
され、高応力発生部の信頼性が向上される。 （第９の実施の形態）また、図１０は本発明の第９の実
施の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１と主板３
ａ1，３ａ2の取付け位置２７が実線で示すように、ステ
イベーン２の翼型断面の中立軸位置ｎにしてある。しか
して、ケーシングシェルから主板３ａ1，３ａ2に伝達さ
れる力とステイベーンの翼型断面の中立軸位置とケーシ
ングシェル取付位置間の距離ｌ1 で決まるモーメント量
が殆どなくなるので、主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が
減少される。
【００３２】したがって、この実施の形態においても高
応力発生部の応力値が低減され、高応力発生部の信頼性
が向上される。 （第１０の実施の形態）図１１は本発明の第１０の実施
の形態を示す図であって、スピードリング３の内周リン
グ３ｂと主板３ａ1，３ａ2の取り付け位置２８がステイ
ベーン２の翼型断面の中立軸位置ｎにしてある。
応力発生部の応力値が低減され、高応力発生部の信頼性
が向上される。 （第１０の実施の形態）図１１は本発明の第１０の実施
の形態を示す図であって、スピードリング３の内周リン
グ３ｂと主板３ａ1，３ａ2の取り付け位置２８がステイ
ベーン２の翼型断面の中立軸位置ｎにしてある。
【００３３】しかして、この場合、スピードリンク３の
内周リング３ｂから主板３ａ1，３ａ2に伝達される力と
ステイベーン２の翼型断面の中立軸位置とケーシングシ
ェル取付位置間の距離ｌ2 で決まるモーメント量が殆ど
なくなり、主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少され
る。したがって、高応力発生部の応力値が低減されて、
高応力発生部の信頼性が向上される。 （第１１の実施の形態）図１２は本発明の第１１の実施
の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１とスピード
リング３の内周リング３ｂが環状部材２９で接合される
とともに、この環状部材２９が主板接続リング３０を介
して主板３ａ1，３ａ2に接合されており、上記主板接続
リング３０と主板３ａ1，３ａ2との取り付け位置がステ
イベーン２の翼型断面の中立軸位置ｎとしてある。
内周リング３ｂから主板３ａ1，３ａ2に伝達される力と
ステイベーン２の翼型断面の中立軸位置とケーシングシ
ェル取付位置間の距離ｌ2 で決まるモーメント量が殆ど
なくなり、主板３ａ1，３ａ2の波打ち変位が減少され
る。したがって、高応力発生部の応力値が低減されて、
高応力発生部の信頼性が向上される。 （第１１の実施の形態）図１２は本発明の第１１の実施
の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１とスピード
リング３の内周リング３ｂが環状部材２９で接合される
とともに、この環状部材２９が主板接続リング３０を介
して主板３ａ1，３ａ2に接合されており、上記主板接続
リング３０と主板３ａ1，３ａ2との取り付け位置がステ
イベーン２の翼型断面の中立軸位置ｎとしてある。
【００３４】しかして、この場合ケーシングシェルから
伝達される力と内周リング３ｂから伝達される力がステ
イベーン２の翼型断面の中立軸位置に作用するようにな
り、これらの力と、力の作用する位置とステイベーンの
翼型断面の中立軸位置との距離で決まるモーメント量が
小さくなり、主板の波打ち変位が減少される。したがっ
て、高応力発生部の応力値が低減されて、高応力発生部
の信頼性が向上される。 （第１２の実施の形態）図１３は、本発明の第１２の実
施の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１が、実線
で示すように、点線で示す従来のものに比し、断面形状
の長軸が水車主軸と平行な上下方向となるような楕円形
状としてある。
伝達される力と内周リング３ｂから伝達される力がステ
イベーン２の翼型断面の中立軸位置に作用するようにな
り、これらの力と、力の作用する位置とステイベーンの
翼型断面の中立軸位置との距離で決まるモーメント量が
小さくなり、主板の波打ち変位が減少される。したがっ
て、高応力発生部の応力値が低減されて、高応力発生部
の信頼性が向上される。 （第１２の実施の形態）図１３は、本発明の第１２の実
施の形態を示す図であって、渦巻ケーシング１が、実線
で示すように、点線で示す従来のものに比し、断面形状
の長軸が水車主軸と平行な上下方向となるような楕円形
状としてある。
【００３５】ところで、ケーシングシェルから主板に伝
達される力は渦巻ケーシングに作用する水圧力が一定と
仮定すると、渦巻ケーシングの投影断面積Ｓに比例す
る。したがって、上述のように楕円形のケーシング断面
形状を採用することにより、主板の波打ち変形の原因と
なっているケーシングシェルから主板に伝達される力を
低減することができ、高応力発生部の応力値が低減され
て、高応力発生部の信頼性が向上される。
達される力は渦巻ケーシングに作用する水圧力が一定と
仮定すると、渦巻ケーシングの投影断面積Ｓに比例す
る。したがって、上述のように楕円形のケーシング断面
形状を採用することにより、主板の波打ち変形の原因と
なっているケーシングシェルから主板に伝達される力を
低減することができ、高応力発生部の応力値が低減され
て、高応力発生部の信頼性が向上される。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
簡易的補強もしくは簡易的構造変更で高応力発生部位の
応力を低減させることができ、高応力発生部の信頼性向
上を図ることができる。
簡易的補強もしくは簡易的構造変更で高応力発生部位の
応力を低減させることができ、高応力発生部の信頼性向
上を図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面拡大図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す図。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す図。
【図７】本発明の第６の実施の形態を示す図。
【図８】本発明の第７の実施の形態を示す図。
【図９】本発明の第８の実施の形態を示す図。
【図１０】本発明の第９の実施の形態を示す図。
【図１１】本発明の第１０の実施の形態を示す図。
【図１２】本発明の第１１の実施の形態を示す図。
【図１３】本発明の第１２の実施の形態を示す図。
【図１４】一般的な水車の縦断面図。
【図１５】案内羽根流路に作用する力のバランス図。
【図１６】渦巻ケーシングとステイベーンの配置関係を
示す平面図。
示す平面図。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ線に沿った縦断面における案
内羽根流路の変形モード説明図。
内羽根流路の変形モード説明図。
【図１８】図１６のＦ−Ｆ線に沿った縦断面における案
内羽根流路の変形モード説明図。
内羽根流路の変形モード説明図。
【図１９】スピードリングの波打ち変形を説明する、図
１７のＧ−Ｇ線に沿う図。
１７のＧ−Ｇ線に沿う図。
【図２０】スピードリングの波打ち変形を説明する、図
１７のＨ−Ｈ線に沿う図。
１７のＨ−Ｈ線に沿う図。
１ 渦巻ケーシング ２ ステイベーン ３ スピードリング ３ａ1，３ａ2 主板 ３ｂ 内側リング ３ｃ フランジ ４ 上カバー ５ 下カバー ６ ガイドベーン ２１ 外側円筒リブ ２２ 整流翼 ２３ ケーシング本体部 ２４ ケーシング外周部 ２５ 弾性体 ２６ 固定部材 ２９ 環状部材 ３０ 主板接続リング
Claims (12)
- 【請求項１】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、上
記渦巻ケーシング内に挿入された一対の主板の外周端部
にそれぞれ外側円筒リブを設けたことを特徴とする水力
機械。 - 【請求項２】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、上
記渦巻ケーシングの巻始入口部のケーシング内に、ケー
シング上部とケーシング下部を連結する整流翼を設けた
ことを特徴とする水力機械。 - 【請求項３】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、前
記ステイベーンのうち渦巻ケーシングの巻始部に配置さ
れるステイベーンの肉厚を他のステイベーンよりも厚く
したことを特徴とする水力機械。 - 【請求項４】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、前
記ステイベーンのうち渦巻ケーシングの巻始部に配置さ
れるステイベーンの翼弦長を他のステイベーンの翼弦長
よりも長くしたことを特徴とする水力機械。 - 【請求項５】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、渦
巻ケーシングの巻始部におけるステイベーンの配置間隔
を渦巻ケーシングの巻終部におけるものより狭くしたこ
とを特徴とする水力機械。 - 【請求項６】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、渦
巻ケーシングの巻始部における前記主板の肉厚を他部に
おける肉厚よりも厚くしたことを特徴とする、水力機
械。 - 【請求項７】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、渦
巻ケーシングの外周部の肉厚を内周部の前記主板との接
合部の肉厚より厚くしたことを特徴とする水力機械。 - 【請求項８】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、渦
巻ケーシングと主板を弾性体を介して接続するととも
に、渦巻ケーシングを固定部材を介して固定支持したこ
とを特徴とする水力機械。 - 【請求項９】周方向に配列された複数のステイベーンを
一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを渦
巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、上
記渦巻ケーシングと主板の連結位置をステイベーン翼型
断面の中立軸位置にしたことを特徴とする水力機械。 - 【請求項１０】周方向に配列された複数のステイベーン
を一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを
渦巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、
上記主板から立設された内周リングを、ステイベーン翼
型断面の中立軸位置において主板に連結したことを特徴
とする水力機械。 - 【請求項１１】周方向に配列された複数のステイベーン
を一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを
渦巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、
上記渦巻ケーシングと内周リングを環状部材によって連
結し、この環状部材をステイベーン翼型断面の中立軸位
置において接続リングを介して主板に連結したことを特
徴とする水力機械。 - 【請求項１２】周方向に配列された複数のステイベーン
を一対の環状の主板によって挟持したスピードリングを
渦巻ケーシングの内周部に配設した水力機械において、
渦巻ケーシングの断面形状を、長軸が水力機械の主軸と
平行となるような楕円形状としたことを特徴とする水力
機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316285A JP2000145608A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 水力機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316285A JP2000145608A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 水力機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000145608A true JP2000145608A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18075413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10316285A Pending JP2000145608A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 水力機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000145608A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008049479A1 (de) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Voith Hydro Holding Gmbh & Co. Kg | Hydraulische maschine mit einem speziell geformten spiralgehäuse |
| CN109667698A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-04-23 | 江苏大学 | 一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置 |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP10316285A patent/JP2000145608A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008049479A1 (de) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Voith Hydro Holding Gmbh & Co. Kg | Hydraulische maschine mit einem speziell geformten spiralgehäuse |
| RU2450157C2 (ru) * | 2006-10-25 | 2012-05-10 | Фойт Хайдро Холдинг Гмбх Унд Ко. Кг | Гидравлическая машина |
| CN101548095B (zh) * | 2006-10-25 | 2013-07-17 | 沃易斯水电控股两合公司 | 带有特殊形状螺旋壳体的液压机 |
| CN109667698A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-04-23 | 江苏大学 | 一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070116 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070831 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080104 |