JP2016205226A - Runner and hydraulic machinery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a runner capable of reducing hydraulic loss by suppressing flow deviation that may be generated when the flow velocity of water near the negative pressure surface of a runner blade is faster than the flow velocity of water near the pressure surface of the runner blade.SOLUTION: A runner 4 according to this embodiment includes a crown 8, a band 9, and a plurality of runner blades 10 provided between the crown 8 and the band 9. In a part or the whole of a region on the side of a negative pressure surface 10n of the runner blade 10 in a water flowing surface 90 of the band 9, provided is a recess part 90A adjacent to the part or whole thereof in a circumferential direction and recessed to an anti-flow passage side with respect to a root portion 91 of the water flowing surface 90 of the band 9 on a pressure surface 10p of the runner blade 10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施の形態は、ランナ及び水力機械に関する。   Embodiments described herein relate generally to a runner and a hydraulic machine.

図6は一般的なフランシス型水車の子午面断面図を示している。図6に示すようなフランシス型水車では、発電運転時に、水がケーシング1からステーベーン2及びガイドベーン3を通ってランナ4に流れ込む。ガイドベーン3からの水流によってランナ4が回転駆動され、主軸6を介して発電機7が駆動される。一方、ランナ4を駆動した水は、吸出し管5を経て放水路へと流出する。また、この発電運転時には、ガイドベーン3の開度を変化させることにより、ランナ4に流入する水の水量を調整して発電量を変化させることができる。また、ランナ4は、主軸6の回転中心C1を中心軸とした軸対称形状を有するクラウン8及びバンド9と、ランナ羽根10と、を有している。ランナ羽根10は、クラウン8とバンド9との間において周方向に間隔を空けて複数設けられている。   FIG. 6 shows a meridional section of a typical Francis type turbine. In the Francis type turbine as shown in FIG. 6, during the power generation operation, water flows from the casing 1 through the stay vane 2 and the guide vane 3 into the runner 4. The runner 4 is rotationally driven by the water flow from the guide vane 3, and the generator 7 is driven via the main shaft 6. On the other hand, the water that has driven the runner 4 flows out to the water discharge channel through the suction pipe 5. Further, during the power generation operation, the amount of power generation can be changed by adjusting the amount of water flowing into the runner 4 by changing the opening of the guide vane 3. The runner 4 includes a crown 8 and a band 9 having a symmetrical shape with the rotation center C1 of the main shaft 6 as a central axis, and a runner blade 10. A plurality of runner blades 10 are provided between the crown 8 and the band 9 at intervals in the circumferential direction.

このような水力機械は、再生可能エネルギの有効活用の観点から、高性能化が求められている。そのため、様々な手法により流路形状の最適化が進められている。   Such hydraulic machines are required to have high performance from the viewpoint of effective use of renewable energy. For this reason, optimization of the flow path shape is being promoted by various methods.

図6に示すようなフランシス型水車では、特に、流路構成部位のうちのランナ4が、流速が最も高くなる部位であると共に、入口の旋回流れを出口でほぼ無旋回にして回転エネルギを発生させる重要な部材である。このようなランナ4において、流路損失の大半が発生する。したがって、ランナ4の性能を向上させることは、重要な研究課題となっている。   In the Francis type turbine as shown in FIG. 6, in particular, the runner 4 of the flow path constituent parts is the part where the flow velocity becomes the highest, and the rotational flow at the inlet is made almost non-circular at the outlet to generate rotational energy. It is an important member. In such a runner 4, most of the flow path loss occurs. Therefore, improving the performance of the runner 4 is an important research subject.

図6において、破線で示すラインL1は、理想的な流線を示している。流線L1に沿って水が流れる場合、理想的な運転がなされる。しかし、実際の運転時には、矢印Xに示すように、二次流れ(偏流)が生じ、流線L1から外れて水が流れる場合がよくある。このような二次流れの抑制は、フランシス型水車におけるランナ4の高性能化において有効である。   In FIG. 6, a line L1 indicated by a broken line indicates an ideal streamline. When water flows along the streamline L1, an ideal operation is performed. However, during actual operation, as indicated by the arrow X, a secondary flow (uneven flow) occurs, and water often flows away from the streamline L1. Such suppression of the secondary flow is effective in improving the performance of the runner 4 in the Francis turbine.

また、図6において、ラインL1は2つ示されるが、これら2つのラインL1は、図6に示す子午面流路におけるクラウン8からバンド9にかけての流路を等断面積に複数に分割(この例では3等分)する仮想分割線でもある。図7は、仮想分割線L1のうちの一方に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を示した図である。また、図8は、図6において二点鎖線で示すラインL2に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させたランナ4の翼間流路図を示している。   In FIG. 6, two lines L1 are shown. These two lines L1 divide the flow path from the crown 8 to the band 9 in the meridional flow path shown in FIG. It is also a virtual dividing line that is divided into three equal parts in the example. FIG. 7 is a view showing a part of a cross section in which a flow path cross section along one of the virtual dividing lines L1 is continuous over the entire circumference. FIG. 8 shows an inter-blade flow path diagram of the runner 4 in which a part of a cross section in which the flow path cross section along the line L2 indicated by a two-dot chain line in FIG. Yes.

図7及び図8には、ランナ羽根10の圧力面10p付近の領域が符号11で示され、ランナ羽根10の負圧面10n付近の領域が符号12で示されている。図7の矢印Y,Zに示すように、フランシス型水車では、圧力面10p付近の領域11における水の流速に比較して、負圧面10n付近の領域12における水の流速が早くなる傾向がある。このような流れの偏りを抑制することも、フランシス型水車におけるランナ4の高性能化において有効である。   7 and 8, a region near the pressure surface 10 p of the runner blade 10 is denoted by reference numeral 11, and a region near the negative pressure surface 10 n of the runner blade 10 is denoted by reference numeral 12. As indicated by arrows Y and Z in FIG. 7, in the Francis turbine, the water flow rate in the region 12 near the negative pressure surface 10n tends to be faster than the water flow rate in the region 11 near the pressure surface 10p. . It is also effective in improving the performance of the runner 4 in the Francis type turbine to suppress such flow unevenness.

このようなフランシス型水車の分野では、羽根形状の最適化、補助翼の追加配置、及び羽根配置位置の工夫等によりランナの高性能化を図る技術が従来から種々提案されている。   In the field of such Francis type turbines, various techniques for improving the performance of the runner have been proposed in the past by optimizing the blade shape, adding additional auxiliary blades, and improving the blade arrangement position.

特許第4094495号公報Japanese Patent No. 40944495 特許第3524955号公報Japanese Patent No. 3524955 特許第3782753号公報Japanese Patent No. 3782753

しかしながら、軸対称形状を有するクラウン及びバンドと、ランナ羽根とから構成される従来のフランシス型水車のランナでは、現状、性能が限界性能に近づきつつある。そのため、更なる高性能化を容易に達成できないという課題があった。   However, the performance of a conventional Francis turbine runner composed of an axisymmetric crown and band and runner blades is approaching the limit performance at present. For this reason, there has been a problem that further improvement in performance cannot be easily achieved.

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、ランナ羽根の圧力面付近の水の流速に比較してランナ羽根の負圧面付近の水の流速が早くなることにより生じ得る流れの偏りを抑制することにより、水力損失を低減できるランナ及び水力機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the flow of water that can be generated by increasing the flow velocity of water near the negative pressure surface of the runner blade is higher than the flow velocity of water near the pressure surface of the runner blade. It aims at providing the runner and hydraulic machine which can reduce a hydraulic loss by suppressing bias.

実施の形態によるランナは、クラウンと、バンドと、前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、を備える。前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の負圧面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の圧力面との付け根部分よりも反流路側にへこむ凹部が設けられている。   The runner according to the embodiment includes a crown, a band, and a plurality of runner blades provided between the crown and the band. A part or all of the area on the suction surface side of the runner blade on the surface of the flow of the band is adjacent to the pressure surface of the runner blade on the surface of the band that is adjacent to the part or the whole in the circumferential direction. A recessed portion is provided that is recessed on the side opposite to the flow path from the portion.

他の実施の形態によるランナは、クラウンと、バンドと、前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、を備える。前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の圧力面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の負圧面との付け根部分よりも流路側に突出する凸部が設けられている。   A runner according to another embodiment includes a crown, a band, and a plurality of runner blades provided between the crown and the band. A part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade on the water surface of the band is adjacent to the part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade in the circumferential direction. A convex portion that protrudes further toward the flow path than the portion is provided.

さらに他の実施の形態によるランナは、クラウンと、バンドと、前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、を備える。前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の負圧面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の圧力面との付け根部分よりも反流路側にへこむ凹部が設けられている。   A runner according to still another embodiment includes a crown, a band, and a plurality of runner blades provided between the crown and the band. A part or all of the region on the suction surface side of the runner blade on the flow surface of the crown is adjacent to the pressure surface of the runner blade on the flow surface of the crown. A recessed portion is provided that is recessed on the side opposite to the flow path from the portion.

さらに他の実施の形態によるランナは、クラウンと、バンドと、前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、を備える。前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の圧力面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の負圧面との付け根部分よりも流路側に突出する凸部が設けられている。
また、実施の形態のよる水力機械は、上記のいずれかのランナを備えている。
A runner according to still another embodiment includes a crown, a band, and a plurality of runner blades provided between the crown and the band. A part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade on the flow surface of the crown is adjacent to the pressure surface side of the runner blade on the flow surface of the crown. A convex portion that protrudes further toward the flow path than the portion is provided.
The hydraulic machine according to the embodiment includes any one of the runners described above.

本発明によれば、ランナ羽根の圧力面付近の水の流速に比較してランナ羽根の負圧面付近の水の流速が早くなることにより生じ得る流れの偏りを抑制することにより、水力損失を低減できる。   According to the present invention, hydraulic loss is reduced by suppressing the flow bias that can be caused by the increased flow rate of water near the negative pressure surface of the runner blades compared to the flow rate of water near the pressure surface of the runner blades. it can.

第1の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図である。It is meridional surface sectional drawing of the Francis type water turbine concerning a 1st embodiment. (A)は、図1の要部の拡大図であり、(B)は、(A)のII−II線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。(A) is an enlarged view of the main part of FIG. 1, (B) is a planar development of a part of a cross-section in which the cross-section of the flow path along the line II-II in (A) is continued all around. FIG. (A)は、第2の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図であり、(B)は、(A)のIII−III線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。(A) is a meridional cross-sectional view of the Francis type turbine according to the second embodiment, and (B) is a cross-section in which the cross-section of the flow path along the line III-III in (A) is continuous over the entire circumference. FIG. 2 is a flow diagram between blades in which a part of the blade is developed in a plane. (A)は、第3の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図であり、(B)は、(A)のIV−IV線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。(A) is a meridional cross-sectional view of the Francis type turbine according to the third embodiment, and (B) is a cross section in which the cross-section of the flow path along the line IV-IV in (A) is continuous over the entire circumference. FIG. 2 is a flow diagram between blades in which a part of the blade is developed in a plane. (A)は、第4の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図であり、(B)は、(A)のV−V線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。(A) is a meridional section view of the Francis type turbine according to the fourth embodiment, and (B) is a section in which the section of the flow path along the line V-V in (A) is continuous over the entire circumference. FIG. 2 is a flow diagram between blades in which a part of the blade is developed in a plane. 一般的なフランシス型水車の子午面断面図である。It is a meridional section view of a general Francis type turbine. 図6に示す子午面流路におけるクラウンからバンドにかけての流路を等断面積に複数に分割する仮想分割線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を示した図である。It is the figure which showed a part of cross section which made the flow-path cross section along the virtual dividing line which divides | segments the flow path from the crown to a band in the meridional flow path shown in FIG. . 図6において二点鎖線で示すラインL2に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。FIG. 7 is an inter-blade channel diagram in which a part of a cross section in which a channel cross section along a line L2 indicated by a two-dot chain line in FIG.

以下に、添付の図面を参照して、本発明の各実施の形態を詳細に説明する。以下の説明する図面において、図6で説明した一般的なフランシス型水車と同様の構成要素については、同一符号が示されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings to be described below, the same reference numerals are given to the same components as those of the general Francis type turbine described in FIG.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る水力機械としてのフランシス型水車100を示している。このフランシス型水車100は、図示しない上池から鉄管を通って水が流入するケーシング1と、複数のステーベーン2と、複数のガイドベーン3と、ランナ4と、を備えている。ケーシング1は、上池から流入した水を等流速化させてステーベーン2に供給する。複数のステーベーン2は、ケーシング1から流出する水をガイドベーン3に導くためのものであり、ケーシング1の内周側において周方向に所定の間隔をあけて配置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a Francis turbine 100 as a hydraulic machine according to the first embodiment. The Francis type turbine 100 includes a casing 1 into which water flows from an upper pond (not shown) through an iron pipe, a plurality of stay vanes 2, a plurality of guide vanes 3, and a runner 4. The casing 1 supplies the water flowing in from the upper pond to the stay vane 2 at a uniform flow velocity. The plurality of stay vanes 2 are for guiding water flowing out from the casing 1 to the guide vanes 3, and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner peripheral side of the casing 1.

複数のガイドベーン3は、流入した水をランナ4に導くためのものであり、ステーベーン2の内周側において周方向に所定の間隔をあけて配置されている。ガイドベーン3の各々は、回転することによって開度を調整することができる。これにより、ランナ4に流入する水の水量を調整して発電量を変化させることができる。   The plurality of guide vanes 3 are for guiding the inflowing water to the runner 4, and are arranged at a predetermined interval in the circumferential direction on the inner peripheral side of the stay vane 2. Each of the guide vanes 3 can adjust the opening degree by rotating. Thereby, the power generation amount can be changed by adjusting the amount of water flowing into the runner 4.

ランナ4は、ケーシング1に対して回転中心C1を中心に回転可能に構成され、ガイドベーン3から流出する水によって回転する。ランナ4は、クラウン8と、バンド9と、クラウン8及びバンド9の間に設けられる複数のランナ羽根10と、を有している。複数のランナ羽根10は、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。   The runner 4 is configured to be rotatable about the rotation center C <b> 1 with respect to the casing 1, and is rotated by water flowing out from the guide vane 3. The runner 4 includes a crown 8, a band 9, and a plurality of runner blades 10 provided between the crown 8 and the band 9. The plurality of runner blades 10 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction.

ランナ4には、主軸6を介して発電機7が連結されており、発電機7は、ランナ4によって回転されることで発電を行う。また、ランナ4の下流側には、吸出し管5が設けられている。ランナ4を流出した水は、吸出し管5を経て放水路に放出される。   A generator 7 is connected to the runner 4 via a main shaft 6, and the generator 7 generates power by being rotated by the runner 4. A suction pipe 5 is provided on the downstream side of the runner 4. The water that has flowed out of the runner 4 is discharged to the water discharge channel through the suction pipe 5.

図2(A)は、図1の要部の拡大図であり、図2(B)は、図2(A)のII−II線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。図2(B)においては、ランナ羽根10の圧力面10pと負圧面10nとが示されている。また、図中の符号Fは、クラウン8とバンド9との間に形成される流路を示している。   2A is an enlarged view of the main part of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view in which the cross-section of the flow path along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a flow diagram between blades in which a part is developed in a plane. In FIG. 2 (B), the pressure surface 10p and the negative pressure surface 10n of the runner blade 10 are shown. Further, the symbol F in the figure indicates a flow path formed between the crown 8 and the band 9.

図2(B)の翼間流路図において、バンド9の流水面90におけるランナ羽根10の負圧面10n側の部分には、当該部分と周方向で隣り合う、流水面90における他のランナ羽根10の圧力面10pとの付け根部分91(以下、圧力面側付け根部分91と呼ぶ。)よりも反流路側にへこむ凹部90Aが設けられている。図2(B)における破線は、圧力面側付け根部分91の表面位置を示している。   In the inter-blade channel diagram of FIG. 2 (B), the portion on the negative pressure surface 10n side of the runner blade 10 on the flowing water surface 90 of the band 9 is adjacent to this portion in the circumferential direction, and another runner blade on the flowing water surface 90. A recessed portion 90 </ b> A is provided that is recessed on the side opposite to the flow path from the base portion 91 (hereinafter, referred to as the pressure surface side base portion 91) with the ten pressure surfaces 10 p. A broken line in FIG. 2B indicates the surface position of the pressure surface side root portion 91.

本実施の形態では、このような凹部90Aが、バンド9の流水面90におけるランナ羽根10の負圧面10n側の領域の全部に、流線方向に沿って設けられている。なお、凹部90Aは、流水面90における負圧面10n側の領域の一部に設けられてもよい。この場合、凹部90Aは、流水面90の下流側に部分的に設けられることが好ましい。   In the present embodiment, such a recess 90 </ b> A is provided along the streamline direction in the entire region on the negative pressure surface 10 n side of the runner blade 10 in the water flow surface 90 of the band 9. Note that the concave portion 90A may be provided in a part of the region on the negative pressure surface 10n side in the flowing water surface 90. In this case, it is preferable that the concave portion 90 </ b> A is partially provided on the downstream side of the flowing water surface 90.

本実施の形態の作用について説明する。ランナ4においては、ランナ羽根10の負圧面10n付近のクラウン8とバンド9との間の距離が、圧力面10p付近と比較して、相対的に長くなる。これにより、流路Fにおける負圧面10n付近の断面積が圧力面10p付近の断面積よりも拡大することによって、負圧面10n付近の水の流速を低減させることができる。これにより、負圧面10n付近と圧力面10p付近との水の流速差を低減させることができる。   The operation of the present embodiment will be described. In the runner 4, the distance between the crown 8 near the suction surface 10n of the runner blade 10 and the band 9 is relatively longer than that near the pressure surface 10p. As a result, the cross-sectional area in the vicinity of the negative pressure surface 10n in the flow path F is larger than the cross-sectional area in the vicinity of the pressure surface 10p, whereby the flow velocity of water in the vicinity of the negative pressure surface 10n can be reduced. Thereby, the flow rate difference of water between the negative pressure surface 10n vicinity and the pressure surface 10p vicinity can be reduced.

したがって、本実施の形態によれば、ランナ羽根10の圧力面付近の水の流速に比較してランナ羽根10の負圧面付近の水の流速が早くなることにより生じ得る流れの偏りを抑制することにより、水力損失を低減できることになる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress a flow deviation that may be caused by an increase in the flow velocity of water near the negative pressure surface of the runner blade 10 compared to the flow velocity of water near the pressure surface of the runner blade 10. Thus, hydraulic loss can be reduced.

(第2の実施の形態)
以下、第2の実施の形態について説明する。図3(A)は、第2の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図であり、図3(B)は、図3(A)のIII−III線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。なお、本実施の形態における第1の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明は省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment will be described. FIG. 3A is a meridional cross-sectional view of the Francis turbine according to the second embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. It is the inter-blade channel | path figure which expand | deployed planarly a part of the cross section continued to the periphery. In addition, about the component similar to 1st Embodiment in this Embodiment, the same code | symbol is shown and description is abbreviate | omitted.

図3(B)の翼間流路図において、バンド9の流水面90におけるランナ羽根10の圧力面10p側の部分には、当該部分と周方向で隣り合う、流水面90における他のランナ羽根10の負圧面10nとの付け根部分92(以下、負圧面側付け根部分92と呼ぶ。)よりも流路側に突出する凸部90Bが設けられている。図3(B)における破線は、負圧面側付け根部分92の表面位置を示している。   In the inter-blade channel diagram of FIG. 3B, the portion of the runner blade 10 on the pressure surface 10p side of the flow surface 90 of the band 9 is adjacent to this portion in the circumferential direction, and another runner blade on the flow surface 90. A convex portion 90 </ b> B is provided that protrudes more toward the flow path than a base portion 92 (hereinafter referred to as a negative pressure surface side root portion 92) with the 10 suction surfaces 10 n. A broken line in FIG. 3B indicates the surface position of the suction surface side root portion 92.

本実施の形態では、このような凸部90Bが、バンド9の流水面90におけるランナ羽根10の圧力面10p側の領域の全部に、流線方向に沿って設けられている。なお、凸部90Bは、流水面90における圧力面10p側の領域の一部に設けられてもよい。この場合、凸部90Bは、流水面90の下流側に部分的に設けられることが好ましい。   In the present embodiment, such a convex portion 90 </ b> B is provided along the streamline direction in the entire region on the pressure surface 10 p side of the runner blade 10 on the water flow surface 90 of the band 9. In addition, the convex part 90B may be provided in a part of the region on the pressure surface 10p side in the flowing water surface 90. In this case, it is preferable that the convex portion 90 </ b> B is partially provided on the downstream side of the flowing water surface 90.

本実施の形態の作用について説明する。ランナ4においては、ランナ羽根10の圧力面10p付近のクラウン8とバンド9との間の距離が、負圧面10n付近と比較して、相対的に短くなる。これにより、流路Fにおける圧力面10p付近の断面積が負圧面10n付近の断面積よりも縮小することによって、圧力面10p付近の水の流速を増加させることができる。これにより、負圧面10n付近と圧力面10p付近との水の流速差を低減させることができる。   The operation of the present embodiment will be described. In the runner 4, the distance between the crown 8 near the pressure surface 10 p of the runner blade 10 and the band 9 is relatively shorter than that near the negative pressure surface 10 n. As a result, the cross-sectional area near the pressure surface 10p in the flow path F is reduced more than the cross-sectional area near the negative pressure surface 10n, whereby the flow velocity of water near the pressure surface 10p can be increased. Thereby, the flow rate difference of water between the negative pressure surface 10n vicinity and the pressure surface 10p vicinity can be reduced.

したがって、本実施の形態によっても、ランナ羽根10の圧力面付近の水の流速に比較してランナ羽根10の負圧面付近の水の流速が早くなることにより生じ得る流れの偏りを抑制することにより、水力損失を低減できる。   Therefore, also by this embodiment, by suppressing the flow deviation that may be caused by the increase in the flow velocity of water near the negative pressure surface of the runner blade 10 compared to the flow velocity of water near the pressure surface of the runner blade 10. , Hydraulic loss can be reduced.

(第3の実施の形態)
以下、第3の実施の形態について説明する。図4(A)は、第3の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図であり、図4(B)は、図4(A)のIV−IV線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。なお、本実施の形態における第1及び第2の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明は省略する。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below. FIG. 4A is a meridional cross-sectional view of the Francis turbine according to the third embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. It is the inter-blade channel | path figure which expand | deployed planarly a part of the cross section continued to the periphery. In addition, about the component similar to the 1st and 2nd embodiment in this Embodiment, the same code | symbol is shown and description is abbreviate | omitted.

図4(B)の翼間流路図において、クラウン8の流水面80におけるランナ羽根10の負圧面10n側の部分には、当該部分と周方向で隣り合う、流水面80における他のランナ羽根10の圧力面10pとの付け根部分81(以下、圧力面側付け根部分81と呼ぶ。)よりも反流路側にへこむ凹部80Aが設けられている。図4(B)における破線は、圧力面側付け根部分81の表面位置を示している。   In the inter-blade channel diagram of FIG. 4 (B), the portion on the negative pressure surface 10 n side of the runner blade 10 on the flow surface 80 of the crown 8 is adjacent to this portion in the circumferential direction, and another runner blade on the flow surface 80. A concave portion 80 </ b> A is provided which is recessed on the side opposite to the flow path from the base portion 81 (hereinafter referred to as the pressure surface side base portion 81) with the ten pressure surfaces 10 p. The broken line in FIG. 4B indicates the surface position of the pressure surface side root portion 81.

本実施の形態では、このような凹部80Aが、クラウン8の流水面80におけるランナ羽根10の負圧面10n側の領域の全部に、流線方向に沿って設けられている。なお、凹部80Aは、流水面80における負圧面10n側の領域の一部に設けられてもよい。この場合、凹部80Aは、流水面80の下流側に部分的に設けられることが好ましい。   In the present embodiment, such a recess 80 </ b> A is provided along the streamline direction in the entire region of the flow surface 80 of the crown 8 on the negative pressure surface 10 n side of the runner blade 10. Note that the recess 80 </ b> A may be provided in a part of the area on the negative pressure surface 10 n side in the flowing water surface 80. In this case, the recess 80 </ b> A is preferably provided partially on the downstream side of the flowing water surface 80.

本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、ランナ4においては、ランナ羽根10の負圧面10n付近のクラウン8とバンド9との間の距離が、圧力面10p付近と比較して、相対的に長くなる。これにより、流路Fにおける負圧面10n付近の断面積が圧力面10p付近の断面積よりも拡大することによって、負圧面10n付近の水の流速を低減させることができる。これにより、負圧面10n付近と圧力面10p付近との水の流速差を低減させることができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, in the runner 4, the distance between the crown 8 near the suction surface 10n of the runner blade 10 and the band 9 is smaller than that near the pressure surface 10p. , Become relatively long. As a result, the cross-sectional area in the vicinity of the negative pressure surface 10n in the flow path F is larger than the cross-sectional area in the vicinity of the pressure surface 10p, whereby the flow velocity of water in the vicinity of the negative pressure surface 10n can be reduced. Thereby, the flow rate difference of water between the negative pressure surface 10n vicinity and the pressure surface 10p vicinity can be reduced.

したがって、本実施の形態によっても、ランナ羽根10の圧力面付近の水の流速に比較してランナ羽根10の負圧面付近の水の流速が早くなることにより生じ得る流れの偏りを抑制することにより、水力損失を低減できる。   Therefore, also by this embodiment, by suppressing the flow deviation that may be caused by the increase in the flow velocity of water near the negative pressure surface of the runner blade 10 compared to the flow velocity of water near the pressure surface of the runner blade 10. , Hydraulic loss can be reduced.

(第4の実施の形態)
以下、第4の実施の形態について説明する。図5(A)は、第4の実施の形態に係るフランシス型水車の子午面断面図であり、図5(B)は、図5(A)のV−V線に沿う流路断面を全周に連続させた断面の一部を平面的に展開させた翼間流路図である。なお、本実施の形態における第1乃至第3の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明は省略する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment will be described. FIG. 5A is a meridional cross-sectional view of the Francis turbine according to the fourth embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. It is the inter-blade channel | path figure which expand | deployed planarly a part of the cross section continued to the periphery. In addition, about the same component as the 1st thru | or 3rd Embodiment in this Embodiment, the same code | symbol is shown and description is abbreviate | omitted.

図5(B)の翼間流路図において、クラウン8の流水面80におけるランナ羽根10の圧力面10p側の部分には、当該部分と周方向で隣り合う、流水面80における他のランナ羽根10の負圧面10nとの付け根部分82(以下、負圧面側付け根部分82と呼ぶ。)よりも流路側に突出する凸部80Bが設けられている。図5(B)における破線は、負圧面側付け根部分82の表面位置を示している。   In the inter-blade channel diagram of FIG. 5B, the portion on the pressure surface 10 p side of the runner blade 10 on the flow surface 80 of the crown 8 is adjacent to the other runner blade on the flow surface 80 adjacent to the portion in the circumferential direction. A convex portion 80 </ b> B that protrudes further to the flow path side than the root portion 82 (hereinafter referred to as the suction surface side root portion 82) with the 10 suction surfaces 10 n is provided. A broken line in FIG. 5B indicates the surface position of the suction surface side root portion 82.

本実施の形態では、このような凸部80Bが、クラウン8の流水面80におけるランナ羽根10の圧力面10p側の領域の全部に、流線方向に沿って設けられている。なお、凸部80Bは、流水面80における圧力面10p側の領域の一部に設けられてもよい。この場合、凸部80Bは、流水面80の下流側に部分的に設けられることが好ましい。   In the present embodiment, such convex portions 80 </ b> B are provided along the streamline direction in the entire region on the pressure surface 10 p side of the runner blade 10 on the flow surface 80 of the crown 8. In addition, the convex part 80B may be provided in a part of the region on the pressure surface 10p side in the flowing water surface 80. In this case, it is preferable that the convex portion 80 </ b> B is partially provided on the downstream side of the flowing water surface 80.

本実施の形態では、第2の実施の形態と同様に、ランナ4においては、ランナ羽根10の圧力面10p付近のクラウン8とバンド9との間の距離が、負圧面10n付近と比較して、相対的に短くなる。これにより、流路Fにおける圧力面10p付近の断面積が負圧面10n付近の断面積よりも縮小することによって、圧力面10p付近の水の流速を増加させることができる。これにより、負圧面10n付近と圧力面10p付近との水の流速差を低減させることができる。   In the present embodiment, as in the second embodiment, in the runner 4, the distance between the crown 8 near the pressure surface 10p of the runner blade 10 and the band 9 is smaller than that near the negative pressure surface 10n. , Relatively short. As a result, the cross-sectional area near the pressure surface 10p in the flow path F is reduced more than the cross-sectional area near the negative pressure surface 10n, whereby the flow velocity of water near the pressure surface 10p can be increased. Thereby, the flow rate difference of water between the negative pressure surface 10n vicinity and the pressure surface 10p vicinity can be reduced.

したがって、本実施の形態によっても、ランナ羽根10の圧力面付近の水の流速に比較してランナ羽根の負圧面付近の水の流速が早くなることにより生じ得る流れの偏りを抑制することにより、水力損失を低減できる。   Therefore, also by this embodiment, by suppressing the flow bias that can be caused by the increase in the flow velocity of water near the negative pressure surface of the runner blade compared to the flow velocity of water near the pressure surface of the runner blade 10, Hydraulic loss can be reduced.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、第1の実施の形態の変形例として、バンド9の流水面90におけるランナ羽根10の圧力面10p側の領域の一部又は全部に、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、バンド9の流水面90における負圧面側付け根部分92よりも流路側に突出する凸部90Bが設けられてもよい。   For example, as a modification of the first embodiment, a band adjacent to a part or all of the region on the pressure surface 10p side of the runner blade 10 on the flowing water surface 90 of the band 9 in the circumferential direction. The convex part 90B which protrudes in the flow path side rather than the negative pressure surface side root part 92 in the 9 flowing water surface 90 may be provided.

また、上記の変形例において、クラウン8の流水面80におけるランナ羽根10の負圧面10n側の領域の一部又は全部に、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、クラウン8の流水面80における圧力面側付け根部分81よりも流路側にへこむ凹部80Aが設けられてもよい。さらに、この変形例において、上記の凹部80Aに加えて、第4の実施の形態で説明した凸部80Bが設けられてもよい。   Further, in the above modification, the flow surface 80 of the crown 8 that is adjacent to a part or all of the region on the suction surface 10n side of the runner blade 10 on the flow surface 80 of the crown 8 in the circumferential direction. A recess 80 </ b> A may be provided which is recessed toward the flow channel side from the pressure surface side root portion 81. Furthermore, in this modification, in addition to the above-described concave portion 80A, the convex portion 80B described in the fourth embodiment may be provided.

また、第3の実施の形態の変形例として、クラウン8の流水面80におけるランナ羽根10の圧力面10p側の領域の一部又は全部に、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、クラウン8の流水面80における負圧面側付け根部分82よりも流路側に突出する凸部80Bが設けられてもよい。   Further, as a modification of the third embodiment, a crown that is adjacent to a part or all of the region on the pressure surface 10p side of the runner blade 10 on the flowing water surface 80 of the crown 8 in the circumferential direction. The convex part 80B which protrudes in the flow path side rather than the negative pressure surface side root part 82 in the 8 flowing water surface 80 may be provided.

4 ランナ、8 クラウン、80 流水面、80A 凹部、80B 凸部、81,82 付け根部分、9 バンド、90 流水面、90A 凹部、90B 凸部、 91,92 付け根部分、10 ランナ羽根、10p 圧力面、10n 負圧面、100 フランシス型水車、F 流路。 4 runners, 8 crowns, 80 flowing water surfaces, 80A concave portions, 80B convex portions, 81, 82 root portions, 9 bands, 90 flowing water surfaces, 90A concave portions, 90B convex portions, 91, 92 root portions, 10 runner blades, 10p pressure surfaces 10n suction surface, 100 Francis type water wheel, F channel.

Claims (6)

クラウンと、
バンドと、
前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、
を備え、
前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の負圧面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の圧力面との付け根部分よりも反流路側にへこむ凹部が設けられている、ことを特徴とするランナ。
With the crown,
With the band,
A plurality of runner blades provided between the crown and the band;
With
A part or all of the area on the suction surface side of the runner blade on the surface of the flow of the band is adjacent to the pressure surface of the runner blade on the surface of the band that is adjacent to the part or the whole in the circumferential direction. A runner characterized in that a recess is provided on the side opposite to the flow path from the portion.
クラウンと、
バンドと、
前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、
を備え、
前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の圧力面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の負圧面との付け根部分よりも流路側に突出する凸部が設けられている、ことを特徴とするランナ。
With the crown,
With the band,
A plurality of runner blades provided between the crown and the band;
With
A part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade on the water surface of the band is adjacent to the part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade in the circumferential direction. A runner characterized in that a protrusion is provided that protrudes further toward the flow path than the portion.
クラウンと、
バンドと、
前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、
を備え、
前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の負圧面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の圧力面との付け根部分よりも反流路側にへこむ凹部が設けられている、ことを特徴とするランナ。
With the crown,
With the band,
A plurality of runner blades provided between the crown and the band;
With
A part or all of the region on the suction surface side of the runner blade on the flow surface of the crown is adjacent to the pressure surface of the runner blade on the flow surface of the crown. A runner characterized in that a recess is provided on the side opposite to the flow path from the portion.
クラウンと、
バンドと、
前記クラウン及び前記バンドの間に設けられる複数のランナ羽根と、
を備え、
前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の圧力面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記クラウンの流水面における前記ランナ羽根の負圧面との付け根部分よりも流路側に突出する凸部が設けられている、ことを特徴とするランナ。
With the crown,
With the band,
A plurality of runner blades provided between the crown and the band;
With
A part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade on the flow surface of the crown is adjacent to the pressure surface side of the runner blade on the flow surface of the crown. A runner characterized in that a protrusion is provided that protrudes further toward the flow path than the portion.
前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の圧力面側の領域の一部又は全部には、当該一部又は全部と周方向で隣り合う、前記バンドの流水面における前記ランナ羽根の負圧面との付け根部分よりも流路側に突出する凸部が設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載のランナ。   A part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade on the water surface of the band is adjacent to the part or all of the region on the pressure surface side of the runner blade in the circumferential direction. The runner according to claim 1, wherein a convex portion that protrudes further toward the flow path than the portion is provided. 請求項1乃至5のいずれかに記載のランナを備える、水力機械。   A hydraulic machine comprising the runner according to any one of claims 1 to 5.
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