JP2002138939A

JP2002138939A - 水力機械のスピードリング

Info

Publication number: JP2002138939A
Application number: JP2000333182A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Shimizu; 光一郎清水; Kaneo Sugishita; 懷夫杉下; Koji Hamaguchi; 晃二濱口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ステーベーンを支持する主板のケーシングへの
突出し長さをより一層短くしても運転中に発生する外力
に対して充分な強度維持を図った水力機械のスピードリ
ングを提供する。【解決手段】本発明に係る水力機械のスピードリング
は、ステーベーン２２を長翼ステーベーン２２ａ１と短
翼ステーベーン２２ａ２とに区分けし、長翼ステーベー
ン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２とを交互に順番
に主板２１ａ１，２１ａ２に固設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転中に発生する
動力水の噴流に基づく外力や、負荷遮断時、動力水の水
圧変動に基づく外力等に対して充分に抗し得る水力機械
のスピードリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、フランシス形の水車またはポン
プ水車等の水力機械では、図１０に示すように、基礎コ
ンクリート部ＣＯＮに埋設した渦巻状のケーシング１の
出口側（渦巻状の巻き終り端）ＥＸに平行配置の環状の
主板（胴板）３ａ１，３ａ２を備えるとともに、主板３
ａ１，３ａ２の周方向に沿ってステーベーン２を固設す
るスピードリング３を備えた構成になっている。

【０００３】このスピードリング３は、その内径側の主
軸（回転軸）８に向って延びる上カバー４と下カバー５
とを備えて流路６ａとランナ室７とを形成している。

【０００４】また、流路６ａには、ステーベーン２側に
ガイドベーン６が設けられるとともに、ランナ室７に
は、クラウン９ａとバンド９ｂとで支持されたランナベ
ーン９が収容されている。なお、主軸８側には、ランナ
室７からの動力水Ｗの漏洩防止を図るシール部１１と軸
受１０とが設けられている。

【０００５】このような構成を備えた水力機械におい
て、発電（水車）運転時、上ダムからの動力水Ｗは、水
圧鉄管（図示せず）を介してケーシング１に案内され、
ステーベーン２で流れを整流にし、流路６ａを流れる間
にガイドベーン６で流量制御し、ランナベーン９で動力
水Ｗのエネルギを回転トルクに変えて主軸８に伝え、発
電電動機（図示せず）を駆動するとともに、仕事を終え
てランナベーン９を出ると、吸出し管１２を介して下ダ
ムに放出されている。

【０００６】また、揚水（ポンプ）運転時、下ダムから
の動力水Ｗは、発電電動機から主軸８を介してランナベ
ーン９に与えられた駆動力で吸出し管１２、ランナベー
ン９、ガイドベーン６、ステーベーン２、ケーシング１
を介して揚水され、上ダムに集められている。

【０００７】ところで、発電運転時や揚水運転時、スピ
ードリング３には、加えられる外力の内訳が図１１に示
すように、リブ３ｂやフランジ３ｃに加えられる外力Ｆ
１、ケーシング１に加えられる外力Ｆ２、主板３ａ１
（３ａ２）に加えられる外力Ｆ３、ステーベーン２の主
軸８側から加えられる外力Ｆ４、ステーベーン２のケー
シング１側から加えられる外力Ｆ５になっている。ここ
で外力Ｆ４と外力Ｆ５とは等しいので、他部材への影響
力はない。

【０００８】しかし、ステーベーン２の主板３ａ１（３
ａ２）に対する取付位置が図示の位置から移動すると、
外力Ｆ４，Ｆ５の均衡が崩れ、リブ３ｂやフランジ３ｃ
に加えられる外力Ｆ１、ケーシング１に加えられる外力
Ｆ２、主板３ａ１（３ａ２）に加えられる外力Ｆ３が変
動する。特に、図１０で示されたステーベーン２の内径
側（主軸８側）の端面部分１３、その外径側（ケーシン
グ１側）の端面部分１４および主板３ａ１（３ａ２）と
ケーシング１との接続部分１５に高い応力が発生してい
る。

【０００９】このため、従来のスピードリング３では、
その対応策として主板３ａ１（３ａ２）の厚み増し、あ
るいはリブを追加し、あるいは主板３ａ１（３ａ２）と
ケーシング１との接続部分の板厚を増す等の手段を採用
していた。

【００１０】また、ケーシング１から主板３ａ１（３ａ
２）に与えられる力は、ケーシング１の内径に比例する
ので、ケーシング内径の最も大きい入口部の応力を基準
にし、この応力基準に見合うように、主板３ａ１（３ａ
２）、ケーシング１、ケーシング１と主板３ａ１（３ａ
２）との接続部分の板厚を決定し、運転中に発生する外
力に対して強度の保証を行っていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】最近のフランシス形の
水力機械では、高効率の再強化が行われており、その一
つとして主板３ａ１（３ａ２）のケーシング１への突出
し量をより一層少なくさせた構造のスピードリング３が
提案されている。

【００１２】しかし、提案されているスピードリング３
は、上述のとおり、ケーシング１の入口部に発生する応
力を基準にして各構造物の板厚を設定しているので、主
板３ａ１（３ａ２）のケーシング１への突出し量をより
一層少なくすると、主板３ａ１（３ａ２）とケーシング
１との接続部分が外径側（ケーシング１側）に片寄りす
ぎ、ケーシング１から主板３ａ１（３ａ２）に与えられ
る力に抗するステーベーン２の強度に不足が生じ、ある
いは、ステーベーンの内径側（主軸８側）の端面部分１
７、主板３ａ１（３ａ２）とケーシング１との接続部１
９等の高い応力発生部分に亀裂が発生し、運転上、支障
を招く等の可能性がある。

【００１３】また、主板３ａ１（３ａ２）のケーシング
１への突出し量が少なくなると、主軸８とシール部１１
との隙間が増え、シール効果の信頼性が損なわれる等の
虞がある。

【００１４】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、高効率化を求める必要上、主板のケーシン
グへの突出し長をより一層短くしても、運転中に発生す
る外力に対し構造簡素にして充分な強度維持を図った水
力機械のスピードリングを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水力機械の
スピードリングは、上述の目的を達成するために、請求
項１に記載したように、渦巻状のケーシングの出口側に
主板で支持したステーベーンを備えた水力機械のスピー
ドリングにおいて、前記ステーベーンを長翼ステーベー
ンと短翼ステーベーンとに区分けし、長翼ステーベーン
と短翼ステーベーンとを交互に順番に前記主板に固設し
たものである。

【００１６】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼ス
テーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと短翼ステ
ーベーンとを交互に順番に前記主板に固設するととも
に、前記長翼ステーベーンおよび前記短翼ステーベーン
の後流側に設けたガイドベーンの枚数と同数および倍数
のうち、いずれか一方に設定したものである。

【００１７】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼ス
テーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと短翼ステ
ーベーンとを交互に順番に前記主板に固設するととも
に、前記主板に交互に順番に固設した長翼ステーベーン
と前記短翼ステーベーンとの設置位置領域を、前記ケー
シングの渦巻巻き始め位置を境に入口に向かう上流側の
ステーベーン設置位置領域および前記ケーシングの渦巻
巻き始め位置から角度９０°の下流側のステーベーン設
置位置領域の範囲に設定したものである。

【００１８】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼ス
テーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと隣りの長
翼ステーベーンとの間に２枚の短翼ステーベーンを配置
して前記主板に固設し、前記長翼ステーベーンと前記隣
りの長翼ステーベーンとの間に配置した前記２枚の短翼
ステーベーンの設置位置領域を、前記ケーシングの渦巻
巻き始めの位置範囲に設定したものである。

【００１９】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンを短翼ステーベーンにすると
ともに、短翼ステーベーンを動力水の流線に沿って２枚
にして列状配置し、隣りの列状配置の２枚の短翼ステー
ベーンとの間に１枚の短翼ステーベーンを配置して前記
主板に固設したものである。

【００２０】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンを長翼ステーベーンにすると
ともに、長翼ステーベーンの設置位置領域を、前記ケー
シングの渦巻巻き始め位置を境に入口に向かう上流側の
ステーベーン設置位置領域および前記ケーシングの渦巻
巻き始め位置から角度９０°の下流側のステーベーン設
置位置領域の範囲に設定して前記主板に固設し、前記ス
テーベーン設置位置領域の範囲の長翼ステーベーンの配
置ピッチを、前記ステーベーン設置位置領域の範囲を除
く領域に設置した前記ステーベーンの配置ピッチよりも
半分にしたものである。

【００２１】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンの翼形は、前縁側の肉厚を厚
くし、後縁側の肉厚を薄く形成して前記主板に固設した
ものである。

【００２２】また、本発明に係る水力機械のスピードリ
ングは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載
したように、渦巻状のケーシングの出口側に主板で支持
したステーベーンを備えた水力機械のスピードリングに
おいて、前記ステーベーンの翼形は、前縁側の肉厚を厚
くし、後縁側の肉厚を薄く形成して前記主板に固設する
とともに、前縁側の肉厚を厚くし、後縁側の肉厚を薄く
した前記ステーベーン設置位置領域を、前記ケーシング
の渦巻巻き始め位置を境に入口に向かう上流側のステー
ベーン設置位置領域および前記ケーシングの渦巻巻き始
め位置から角度９０°の下流側のステーベーン設置位置
領域の範囲に設定したものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水力機械のス
ピードリングの実施形態を図面および図面に付した符号
を引用して説明する。

【００２４】図１および図２は、本発明に係る水力機械
のスピードリングの第１実施形態を説明するために用い
た概念図である。なお、図１は、ケーシングの側断面図
であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視方向から見た正面図
である。

【００２５】本実施形態は、渦巻状のケーシング２０の
出口ＥＸ側（渦巻状の巻終り端）に、ケーシング２０の
中心側に向って突出し長さをより一層短くさせた平行配
置の主板２１ａ１，２１ａ２を備えたスピードリング２
１を設けたものである。

【００２６】このスピードリング２１は、上カバーおよ
び下カバー（ともに図示せず）等に向かう軸方向力を支
持するリブ２１ｂやフランジ２１ｃを備えている。

【００２７】また、スピードリング２１は、平行配置の
環状の主板２１ａ１，２１ａ２に支持された長翼ステー
ベーン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２とを備えて
いる。長翼ステーベーン２２ａ１と短翼ステーベーン２
２ａ２とは、図２に示すように、ケーシング２０の中心
に向かう側に交互に順番に環状列にして配置されてい
る。

【００２８】従来、主板２１ａ１，２１ａ２をケーシン
グ２０の中心側に向かって長く突出させた場合、ステー
ベーン２２だけでも外力に対して強度を維持することが
できたが、主板２１ａ１，２１ａ２のケーシング２０の
中心側への突出し長さがゼロに近づくと、主板２１ａ
１，２１ａ２とケーシング２０との接続部分Ｊがケーシ
ング２０の中心側に片寄りすぎてケーシング２０から主
板２１ａ１，２１ａ２に与えられる力をステーベーン２
２だけで維持できなくなる可能性があった。

【００２９】しかし、本実施形態では、主板２１ａ１，
２１ａ２で支持されたステーベーン２２を長翼ステーベ
ーン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２とに区分け
し、長翼ステーベーン２２ａ１と短翼ステーベーン２２
ａ２とを交互に順番に環状列に配置し、ケーシング２０
から主板２１ａ１，２１ａ２に与えられる力を短翼ステ
ーベーン２２ａ２でも分担させたので、スピードリング
２１を高い強度に維持させることができる。

【００３０】したがって、本実施形態によれば、ケーシ
ング２０からステーベーン２２に与えられる動力水の流
れを乱すことなく安定流にして流すことができ、動力水
の持つエネルギの動力への変換効率をより一層向上させ
ることができる。

【００３１】図３は、本発明に係る水力機械のスピード
リングの第２実施形態を説明するために用いた概念図で
ある。

【００３２】一般に、フランシス形の水車またはポンプ
水車の水力機械では、ステーベーンの後流側に設置した
ガイドベーンの羽根枚数を２０枚にすることが多い。こ
のときのステーベーン２２の枚数は、ガイドベーンの羽
根枚数の半分か同数のうち、いずれか一方になっている
ことが多い。

【００３３】本実施形態は、このような点に着目したも
ので、ステーベーン２２を支持する主板２１ａ１，２１
ａ２のケーシング２０の中心側に向かう突出し長さをほ
ぼゼロにするとともに、ステーベーン２２を長翼ステー
ベーン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２とに区分け
し、かつ長翼ステーベーン２２ａ１の枚数を１０枚およ
び２０枚のうち、いずれか一方とし、短翼ステーベーン
２２ａ２の枚数を１０枚および２０枚のうち、いずれか
一方とし、長翼ステーベーン２２ａ１と短翼ステーベー
ン２２ａ２との合計枚数をガイドベーンの枚数と同数お
よび倍数のうち、いずれか一方とするスピードリング２
１を備えたものである。

【００３４】このように、本実施形態は、長翼ステーベ
ーン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２との合計枚数
をガイドベーンの枚数と同数および倍数のうち、いずれ
か一方にするとともに、長短翼ステーベーン２２ａ１，
２２ａ２を交互に順番に配置し、運転中に発生する外力
に対する抵抗力を短翼ステーベーン２２ａ２でも分担さ
せたので、動力水の流れを乱すことなく安定流にしてケ
ーシング２０からステーベーン２２に流すことができ、
動力水の持つエネルギの動力への変換効率をより一層向
上させることができる。

【００３５】図４は、本発明に係る水力機械のスピード
リングの第３実施形態を説明するために用いた概念図で
ある。

【００３６】一般に、フランシス形の水車またはポンプ
水車の水力機械では、渦巻状のケーシング２０のうち、
入口２３の渦巻巻き始め位置ＳＳＰの流路面積が大き
く、下流に向かうに従って流路面積が小さくなる設計を
行っている。このため、ケーシング２０の入口２３の渦
巻巻き始め位置ＳＳＰに近いステーベーン２２の設置位
置は、その下流側に較べて相対的に高い応力が発生して
いることが知られている。特に、ケーシング２０の渦巻
巻き始め位置ＳＳＰを境に、入口２３に向かう上流側の
ステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１と渦巻巻き始め
位置ＳＳＰから角度９０°の下流側のステーベーン２２
の設置位置領域ＡＲ２とが高い応力になっている。

【００３７】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、ステーベーン２２を支持する主板２１ａ１，２１
ａ２のケーシング２０の中心側に向かう突出し長さをほ
ぼゼロにするとともに、ケーシング２０の渦巻巻き始め
位置ＳＳＰを境に、入口２３に向かう上流側のステーベ
ーン２２の設置位置領域ＡＲ１と渦巻巻き始め位置ＳＳ
Ｐから角度９０°の下流側のステーベーン２２の設置位
置領域ＡＲ２との間に、長翼ステーベーン２２ａ１と短
翼ステーベーン２２ａ２とを交互に順番に配置するスピ
ードリング２１を備えたものである。

【００３８】このように、本実施形態は、ケーシング２
０の渦巻巻き始め位置ＳＳＰを境に、入口２３に向かう
上流側のステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１と渦巻
巻き始め位置ＳＳＰから角度９０°の下流側のステーベ
ーン２２の設置位置領域ＡＲ２との間に、長翼ステーベ
ーン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２とを交互に順
番に配置し、運転中に発生する外力に対する抵抗力を短
翼ステーベーン２２ａ２でも分担させたので、ステーベ
ーン２２を支持する主板２１ａ１，２１ａ２のケーシン
グ２０の中心側に向かう突出し長さをほぼゼロにしても
ステーベーン２２の強度を高く維持することができ、動
力水の持つエネルギの動力への変換効率をより一層向上
させることができる。

【００３９】図５は、本発明に係る水力機械のスピード
リングの第４実施形態を説明するために用いた概念図で
ある。

【００４０】本実施形態は、ステーベーン２２を支持す
る主板２１ａ１，２１ａ２のケーシング２０の中心側に
向かう突出し長さをほぼゼロにするとともに、ケーシン
グ２０の入口２３側に、長翼ステーベーン２２ａ１と長
翼ステーベーン２２ａ１との間に２枚の短翼ステーベー
ン２２ａ２，２２ａ２を配置するスピードリング２１を
備えたものである。

【００４１】このように、本実施形態は、ケーシング２
０の入口２３側のステーベーン２２を、長翼ステーベー
ン２２ａ１と短翼ステーベーン２２ａ２とに区分けする
とともに、長翼ステーベーン２２ａ１と隣りの長翼ステ
ーベーン２２ａ１との間に２枚の短翼ステーベーン２２
ａ２，２２ａ２を配置し、運転中に発生する外力に対す
る抵抗力を２枚の短翼ステーベーン２２ａ２，２２ａ２
で分担させたので、上述と同様に、ステーベーン２２を
支持する主板２１ａ１，２１ａ２のケーシング２０の中
心側に向かう突出し長さをほぼゼロにしてもステーベー
ン２２の強度を高く維持することができる。

【００４２】なお、本実施形態では、長翼ステーベーン
２２ａ１と隣りの長翼ステーベーン２２ａ１との間に２
枚の短翼ステーベーン２２ａ２，２２ａ２を配置した
が、この例に限らず，例えば図６に示すように、動力水
の流線ＳＬに沿って２枚の短翼ステーベーン２２ａ２，
２２ａ２を列状に配置するとともに、隣りの列状配置の
２枚の短翼ステーベーン２２ａ２，２２ａ２との間に一
枚の短翼ステーベーン２２ａ２を配置してもよい。

【００４３】図７は、本発明に係る水力機械のスピード
リングの第６実施形態を説明するために用いた概念図で
ある。

【００４４】本実施形態は、ステーベーン２２を支持す
る主板２１ａ１，２１ａ２のケーシング２０の中心側に
向かう突出し長さをほぼゼロにするとともに、ケーシン
グ２０の渦巻巻き始め位置ＳＳＰを境に、入口２３に向
かう上流側のステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１と
渦巻巻き始め位置ＳＳＰから角度９０°の下流側のステ
ーベーン２２の設置位置領域ＡＲ２との間に、長翼ステ
ーベーン２２ａ１，２２ａ１，…を配置するとともに、
ステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１〜ＡＲ２に配置
した長翼ステーベーン２２ａ１，２２ａ１，…を、ステ
ーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１〜ＡＲ２を除く領域
に配置した長翼ステーベーン２２ａ１，２２ａ１，…に
較べてピッチＰを半ピッチだけ短くするスピードリング
２１を備えたものである。

【００４５】このように、本実施形態は、ケーシング２
０の渦巻巻き始め位置ＳＳＰを境に、入口２３に向かう
上流側のステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１と渦巻
巻き始め位置ＳＳＰから角度９０°の下流側のステーベ
ーン２２の設置位置領域ＡＲ２との間に、長翼ステーベ
ーン２２ａ１，２２ａ１，…を配置するとともに、ステ
ーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１〜ＡＲ２に配置した
長翼ステーベーン２２ａ１，２２ａ１，…を、ステーベ
ーン２２の設置位置領域ＡＲ１〜ＡＲ２を除く領域に配
置した長翼ステーベーン２２ａ１，２２ａ１，…に較べ
て半ピッチだけ短くして配置し、各領域ＡＲ１〜ＡＲ２
の長翼ステーベーン２２ａ１，２２ａ１，…に運転中に
発生する外力に対する抵抗力を分担させたので、ステー
ベーン２２を支持する主板２１ａ１，２１ａ２のケーシ
ング２０の中心側に向かう突出し長さをほぼゼロにして
もステーベーン２２の強度を高く維持することができ、
動力水の持つエネルギの動力への変換効率をより一層向
上させることができる。

【００４６】図８は、本発明に係る水力機械のスピード
リングの第７実施形態を説明するために用いた概念図で
ある。

【００４７】本実施形態は、ステーベーン２２を支持す
る主板２１ａ１，２１ａ２のケーシング２０の中心側に
向かう突出し長さをほぼゼロにするとともに、翼形が前
縁２４側（ケーシング２０の中心に向かう側）の肉厚を
従来よりもより一層厚くし、後縁２５側の肉厚を薄く
し、前縁２４側と後縁２５側とを曲線で結んだ流線形状
のステーベーン２２をスピードリング２１として備えた
ものである。

【００４８】このように、本実施形態は、ステーベーン
２２の翼形を前縁２４側の肉厚を厚くし、肉厚を厚くし
た前縁２４で運転中に発生する外力に対する抵抗力を分
担させたので、ステーベーン２２を支持する主板２１ａ
１，２１ａ２のケーシング２０の中心側に向かう突出し
に長さをほぼゼロにしてもステーベーン２２の強度を高
く維持することができ、動力水の持つエネルギの動力へ
の変換効率をより一層向上させることができる。

【００４９】図９は、本発明に係る水力機械のスピード
リングの第８実施形態を説明するために用いた概念図で
ある。

【００５０】本実施形態は、ステーベーン２２を支持す
る主板２１ａ１，２１ａ２のケーシング２０の中心側に
向かう突出し長さをほぼゼロにするとともに、ケーシン
グ２０の渦巻巻き始め位置ＳＳＰを境に、入口２３に向
かう上流側のステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１と
渦巻巻き始め位置ＳＳＰから角度９０°の下流側のステ
ーベーン２２の設置位置領域ＡＲ２との間に、翼形が前
縁２４側の肉厚を従来よりもより一層厚くし、後縁２５
側の肉厚を薄くし、前縁２４側と後縁２５側とを曲線で
結んだ流線形状のステーベーン２２をスピードリング２
１として備えたものである。なお、ステーベーン設置位
置領域ＡＲ１〜ＡＲ２を除くステーベーン設置位置領域
には、比較的肉厚の薄い、通常のステーベーン２２が配
置される。

【００５１】このように、本実施形態は、ケーシング２
０の渦巻巻き始め位置ＳＳＰを境に、入口２３に向かう
上流側のステーベーン２２の設置位置領域ＡＲ１と渦巻
巻き始め位置ＳＳＰから角度９０°の下流側のステーベ
ーン２２の設置位置領域ＡＲ２との間に、翼形が前縁２
４側の肉厚を従来よりもより一層厚くし、後縁２５側の
肉厚を薄くし、前縁２４側と後縁２５側とを曲線で結ん
だ流線形状のスー手ベーン２２をスピードリング２１と
し、肉厚を厚くし、後縁２５側の肉厚を薄くし、前縁２
４側と後縁２５側とを曲線で結んだ流線形状のステーベ
ーン２２をスピードリング２１とし、肉厚を厚くした前
縁２４で運転中に発生する外力に対する抵抗力を分担さ
せたので、ステーベーン２２を支持する主板２１ａ１，
２１ａ２のケーシング２０の中心側に向かう突出し長さ
をほぼゼロにしてもステーベーン２２の強度を高く維持
することができ、動力水の持つエネルギの動力への変換
効率をより一層向上させることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る水力
機械のスピードリングは、ステーベーンを支持する主板
のケーシングの中心側に向かう突出し長さをほぼゼロに
する際、主板、ケーシング等に発生する高い応力をステ
ーベーンで分担させる手段を備えたので、ケーシングか
らステーベーンに乱れのない安定流の動力水を供給する
ことができ、動力水の持つエネルギの動力への変換効率
をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水力機械のスピードリングの第１
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向から見た正面図。

【図３】本発明に係る水力機械のスピードリングの第２
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図４】本発明に係る水力機械のスピードリングの第３
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図５】本発明に係る水力機械のスピードリングの第４
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図６】本発明に係る水力機械のスピードリングの第５
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図７】本発明に係る水力機械のスピードリングの第６
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図８】本発明に係る水力機械のスピードリングの第７
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図９】本発明に係る水力機械のスピードリングの第８
実施形態を説明するために用いた概念図。

【図１０】従来の水力機械を示す一部切欠き縦断面図。

【図１１】従来の水力機械のスピードリングやケーシン
グに加わる外力の分布を説明するために用いた外力分布
線図。

【符号の説明】

１ケーシング２ステーベーン３スピードリング３ａ１，３ａｂ主板３ｂリブ３ｃフランジ４上カバー５下カバー６ガイドベーン６ａ流路７ランナ室８主軸９ランナベーン９ａクラウン９ｂバンド１０軸受１１シール部１２吸出し管１３，１４端面部分１５接続部分２０ケーシング２１スピードリング２１ａ１，２１ａ２主板２１ｂリブ２１ｃフランジ２２ａ１長翼ステーベーン２２ａ２短翼ステーベーン２３入口２４前縁２５後縁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱口晃二神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内Ｆターム(参考） 3H072 AA07 AA17 BB05 BB09 BB31 CC02 CC16 CC17 CC18 CC19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼
ステーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと短翼ス
テーベーンとを交互に順番に前記主板に固設したことを
特徴とする水力機械のスピードリング。
【請求項２】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼
ステーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと短翼ス
テーベーンとを交互に順番に前記主板に固設するととも
に、前記長翼ステーベーンおよび前記短翼ステーベーン
の後流側に設けたガイドベーンの枚数と同数および倍数
のうち、いずれか一方に設定したことを特徴とする水力
機械のスピードリング。
【請求項３】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼
ステーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと短翼ス
テーベーンとを交互に順番に前記主板に固設するととも
に、前記主板に交互に順番に固設した長翼ステーベーン
と前記短翼ステーベーンとの設置位置領域を、前記ケー
シングの渦巻巻き始め位置を境に入口に向かう上流側の
ステーベーン設置位置領域および前記ケーシングの渦巻
巻き始め位置から角度９０°の下流側のステーベーン設
置位置領域の範囲に設定したことを特徴とする水力機械
のスピードリング。
【請求項４】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンを長翼ステーベーンと短翼
ステーベーンとに区分けし、長翼ステーベーンと隣りの
長翼ステーベーンとの間に２枚の短翼ステーベーンを配
置して前記主板に固設し、前記長翼ステーベーンと前記
隣りの長翼ステーベーンとの間に配置した前記２枚の短
翼ステーベーンの設置位置領域を、前記ケーシングの渦
巻巻き始めの位置範囲に設定したことを特徴とする水力
機械のスピードリング。
【請求項５】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンを短翼ステーベーンにする
とともに、短翼ステーベーンを動力水の流線に沿って２
枚にして列状配置し、隣りの列状配置の２枚の短翼ステ
ーベーンとの間に１枚の短翼ステーベーンを配置して前
記主板に固設したことを特徴とする水力機械のスピード
リング。
【請求項６】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンを長翼ステーベーンにする
とともに、長翼ステーベーンの設置位置領域を、前記ケ
ーシングの渦巻巻き始め位置を境に入口に向かう上流側
のステーベーン設置位置領域および前記ケーシングの渦
巻巻き始め位置から角度９０°の下流側のステーベーン
設置位置領域の範囲に設定して前記主板に固設し、前記
ステーベーン設置位置領域の範囲の長翼ステーベーンの
配置ピッチを、前記ステーベーン設置位置領域の範囲を
除く領域に設置した前記ステーベーンの配置ピッチより
も半分にしたことを特徴とする水力機械のスピードリン
グ。
【請求項７】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンの翼形は、前縁側の肉厚を
厚くし、後縁側の肉厚を薄く形成して前記主板に固設し
たことを特徴とする水力機械のスピードリング。
【請求項８】渦巻状のケーシングの出口側に主板で支
持したステーベーンを備えた水力機械のスピードリング
において、前記ステーベーンの翼形は、前縁側の肉厚を
厚くし、後縁側の肉厚を薄く形成して前記主板に固設す
るとともに、前縁側の肉厚を厚くし、後縁側の肉厚を薄
くした前記ステーベーン設置位置領域を、前記ケーシン
グの渦巻巻き始め位置を境に入口に向かう上流側のステ
ーベーン設置位置領域および前記ケーシングの渦巻巻き
始め位置から角度９０°の下流側のステーベーン設置位
置領域の範囲に設定したことを特徴とする水力機械のス
ピードリング。