JP2573089Y2 - クロスフロー水車 - Google Patents

クロスフロー水車

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JP2573089Y2
JP2573089Y2 JP1990066008U JP6600890U JP2573089Y2 JP 2573089 Y2 JP2573089 Y2 JP 2573089Y2 JP 1990066008 U JP1990066008 U JP 1990066008U JP 6600890 U JP6600890 U JP 6600890U JP 2573089 Y2 JP2573089 Y2 JP 2573089Y2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、クロスフロー水車の改良に関する。
B.考案の概要 本考案のクロスフロー水車は、ランナの回転中心軸に
沿った面内でケーシングとハウジングとを接合し、接合
部の両端部に形成された中心孔部でランナの軸端及びガ
イドベーンを支持し、ケーシング外のガイドベーンボス
部にガイドベーン操作手段を設け、ランナ及びガイドベ
ーンを同軸に支持すると共にガイドベーンの操作をケー
シング外から行ない、更に、ケーシングとハウジングと
を分割した際にランナ及びガイドベーンの支持部を分割
させ、ランナ及びガイドベーンの支持精度向上と操作性
の向上、及び分解組立時の作業性向上を図ったものであ
る。
C.従来の技術 水力エネルギー回収の一環としてクロスフロー水車を
利用した発電システムが知られている。
第17図には従来のクロスフロー水車の断面を示してあ
る。
水の位置エネルギーにより回転されるランナ1には複
数のランナブレード1aが円筒状に取付けられ、ランナ1
はケーシング2に回転自在に支持された回転軸3に取付
けられている。ケーシング2とランナ1の上部外周面と
の間には、水漏れや水流の飛散を防止するために上部ノ
ズル2aがケーシング2から延設されている。ランナ1の
上流側においてケーシング2には入口管4が接続され、
ランナ1の下流側においてケーシング2には放水管5が
接続されている。
ケーシング2にはランナ1と同芯状の円環6が回動自
在に設けられ、ランナ1の入口側の部位の円環6にはガ
イドベーン(仕切板)7が固定され、ガイドベーン7は
ケーシング2の水密パッキン2bに摺接して案内されてい
る。ケーシング2には送り装置8が取付けられ、送り装
置8によって円環6が回動されるようになっている。
送り装置8によって円環6を回動させることにより、
ガイドベーン7がランナ1の外周部を旋回してランナ1
の入口管4側の流路を開閉し、ランナ1に入る水の流量
を調整することができる。
D.考案が解決しようとする課題 従来の旋回式のガイドベーンを備えたクロスフロー水
車にあっては、ガイドベーンの操作機構の一部がケーシ
ング内にあり、水に接することから、この部分の保守や
自動操作への変更が困難であった。また、据付後にラン
ナの修理や交換を行なう場合、ケーシング2を基礎から
外す必要があり、メンテナンス性に劣るものであった。
E.課題を解決するための手段 上記課題を解決するための本考案の構成は、略水平方
向より水がランナに流入し、ランナを介して流入した水
が下方向に吐出するクロスフロー水車において、流入側
の水路を構成するケーシングと吐出側の水路を構成する
ノズルを収納したハウジングとをランナの回転中心軸に
沿った面内で接合すると共に、この接合部に中心孔部を
形成する一方、回転軸と一体となった前記ランナの外側
にベーン部が位置する環状のガイドベーンを前記ランナ
と同心状に配すると共に、当該ガイドベーンのボス部を
前記ランナの前記回転軸に回転自在に嵌合し、前記中心
孔部に嵌合させて軸受枠を取り付けると共に、当該軸受
枠に、前記ガイドベーンのボス部を嵌合支持するガイド
ベーン支持部と前記ランナの前記回転軸を回転自在に支
持するランナ支持軸受部とを備えさせ、更に、前記ガイ
ドベーン支持部から突出する前記ボス部にガイドベーン
操作手段を設けたことを特徴とする。
F.作用 ランナ及びガイドベーンが中心孔部に同軸状態で支持
され、自動的にケーシングに対する芯出しが行なわれる
と共に、ケーシングとハウジングとを分割した際に中心
孔部が分割し、ランナ及びガイドベーンに対する作業が
容易となる。
G.実施例 第1図には本考案の第一実施例に係るクロスフロー水
車の断面、第2図には第1図中のII-II線矢視、第3図
にはノズル部の詳細を表わす斜視、第4図には第3図中
のノズルを取外した状態の斜視、第5図にはケーシング
及びハウジングの外観を表わす斜視を示している。
第1図、第2図において、10はケーシングで、ケーシ
ング10の後面側には入口管フランジ10aを介して入口管1
1が接続され、ケーシング10の前面側にはハウジングフ
ランジ10bを介してハウジング12が接続されている。
第5図に示すように、ケーシング10とハウジング12の
接合部は鉛直方向に延び、接合部の側部中心には中心孔
部13が形成され、中心孔部13にはケーシング10側の座10
cとハウジング12側の座12aとで軸受枠用の座14が形成さ
れている。第1図及び第5図に示すように、中心孔部13
の座14には軸受枠15が固定され、軸受枠15の軸受16には
ランナ17の回転軸17aが回転自在に支持されている。第
1図、第2図に示すように、ランナ17の外周部にはガイ
ドベーン18が配され、ガイドベーン18はボス部22が軸受
枠15に回動自在に支持されている。ランナ17及びガイド
ベーン18は軸受枠15を介して中心孔部13に同心状態で支
持され、ケーシング10とハウジング12の接合面はランナ
17の回転中心軸に沿った面内となっている。
ランナ17及びガイドベーン18の構成を第6図、第7図
に基づいて説明する。
第6図にはランナ17及びガイドベーン18の分解斜視、
第7図にはガイドベーン18を組込んだランナ17の斜視を
示してある。
ランナ17は、円盤状の端板19の外周部に多数のランナ
ブレード20が円筒状に配された本体17bと、軸受枠15に
支持される回転軸17aとから構成されている。ガイドベ
ーン18は、ランナ17のランナブレード20の外周に沿い旋
回することで、ケーシング10のポート部10d(第2図参
照)を開閉してランナ17への水量を調整するもので、一
対の円環部18aとこれら円環部18a間に架設された円弧状
の仕切板部18bとからなる。
ガイドベーン18にランナ17を組合わせた状態で、円環
部18aにはボス部22の取付フランジ部21がボルト結合さ
れている。また、仕切板部18bと反対側の円環部18a間に
は、水の排出案内を兼ねた補強板23が取付けられてい
る。
第2図、第3図、第4図に示すように、ケーシング10
内には水路形成板24が設けられ、ケーシング10のハウジ
ングフランジ10bにはノズル25が固定され、ノズル25に
は水漏れや水流の飛散を防止する水路形成板25aが形成
されている。第4図に示すように、水路形成板24の水路
Aとノズル25の水路Bは合致し、ケーシング10内を通っ
てきた流水を効率良くランナ17に導くようになってい
る。
尚、第1図〜第5図中の符号で、26はノズル25の補強
板、27はハウジング12に設けられた空気導入口、28は空
気導入口27に取付けられた空気導入装置、29はケーシン
グ10側の取付足、30はハウジング12側の取付足、31はハ
ウジング12の補強骨である。
第8図には第一実施例のクロスフロー水車の側面を示
してある。第1図及び第8図に示すように、ケーシング
10を貫通したガイドベーン18のボス部22にはガイドベー
ン開閉用の操作アーム32が取付けられ、操作アーム32に
はガイドベーン18を駆動させるアクチュエータ33が連結
されている。つまり、アクチュエータ33の駆動によって
操作アーム32を介してガイドベーン18が開閉される。
上記構成のクロスフロー水車では、入口管11よりポー
ト部10dに入った水はガイドベーン18で水量を調整され
てランナ17を回転させた後、放水管を通って放水庭に放
出される。水量の調整は、アクチュエータ33を駆動させ
て操作アーム32を介してガイドベーン18をランナ17の外
周で回動させることによって行なう。
クロスフロー水車を据付けた後に、修理等によってガ
イドベーン18又はランナ17を抜き外す場合、ケーシング
10とハウジング12の接合面を分離し、中心孔部13を二分
割にする。この状態でガイドベーン18及びランナ17が取
外し自在となり、ガイドベーン18及びランナ17を軸受枠
15と共にケーシング10及びハウジング12から抜き外す。
この時、ケーシング10とハウジング12の接合面を分離
しただけでは、軸受枠15と座14の間が嵌合された状態に
なっているため、軸受枠15を容易に取外すことができな
い。このため、座14と軸受枠15の嵌合部を示した第9図
に示すように、軸受枠15側にタップ穴15aを設け、タッ
プ穴15aにボルト34をねじ込んで軸受枠15を座14から浮
かせて隙間gを生じせ、軸受枠15の抜き外しを容易に行
なうようにする。
再組立時には、軸受枠15を介してガイドベーン18及び
ランナ17を中心孔部13に支持し、ケーシング10及びハウ
ジング12を接合する。これによりガイドベーン18及びラ
ンナ17が極めて容易に同軸状態で支持される。
上記構成のクロスフロー水車によると、ケーシング10
を据付固定した状態でランナ17及びガイドベーン18を容
易に分解することができると共に、再組立時にランナ17
及びガイドベーン18を同軸状態に支持することができ
る。また、ケーシング10とノズル25の接合面はランナ7
の回転中心に沿ってケーシング10及びハウジング12で囲
まれているため、接合面で若干の水漏れがあっても外部
への水漏れが生じない。
また、ガイドベーン18を旋回させる操作アーム32やア
クチュエータ33等の操作機構がケーシング10外に位置し
て水に接することがないので、保守や自動化が容易とな
る。
更に、ランナ17及びガイドベーン18を支持する中心孔
部13を分割するようにしたので、中心孔部13の穴径を小
さくして剛性を十分に確保することができ、重量軽減及
び加工時間の短縮が図れ、製造コストを下げることがで
きる。また、中心孔部13の小径化に伴ない軸受枠15の外
径を小さくできるので、水車軸の中心高さを低くするこ
とができ、有効落差を大きくできる。
次に本考案の第二実施例に係るクロスフロー水車を第
10図乃至第13図に基づいて説明する。
第10図には本考案の第二実施例に係るクロスフロー水
車の断面、第11図にはそのノズル部の詳細を表わす斜
視、第12図には第11図中のXII-XII線矢視、第13図には
ノズルが開いた状態におけるノズル部の詳細を表わす斜
視を示してある。尚、第一実施例で示したものと同一物
には同一符号を付して重複する説明は省略する。
ケーシング10のハウジングフランジ10bには蝶番35を
介してノズル36が開閉自在に支持され、ノズル36は弱点
ボルト37によってハウジングフランジ10bに固定されて
いる。ノズル36とランナブレード20の間に異物が流入し
た場合等に異常な力がノズル36に加わると、弱点ボルト
37には切断されるようになっている。
上述したクロスフロー水車では、運転中にノズル36と
ランナブレード20の間に異物が流入すると、異常な力が
ノズル36に加わって弱点ボルト37が切断される。弱点ボ
ルト37が切断すると、第13図に示すように、ノズル36が
開き異物が流れ去る。蝶番35は、ノズル36が異物によっ
て開いた後、ノズル36の自重でノズル36が落下しない支
持力となっている。
尚、ノズル36が開いたことを検知する検知装置を設け
ることも可能であり、検知装置を設けることにより異物
の流入を自動的に検出することができる。
上述したクロスフロー水車によると、ノズル36とラン
ナブレード20の間に異物が流入した場合、弱点ボルト37
が切断してノズル36が開き、異物を流し去ることができ
る。このため、運転中に異物が流入してもノズル36やラ
ンナブレード20等を破損することがない。
次に本考案の第三実施例に係るクロスフロー水車を第
14図〜第16図に基づいて説明する。
第14図には本考案の第三実施例に係るクロスフロー水
車の断面、第15図にはそのケーシング及びハウジングの
外観を表わす斜視、第16図にはハウジングを外した状態
の側面を示してある。尚、第一実施例で示したものと同
一物には同一符号を付して重複する説明は省略する。
本実施例のクロスフロー水車は、ケーシング10とハウ
ジング12の接合面が、ランナ17の回転中心軸に沿って鉛
直方向に対して約30度傾斜した状態となっている。従っ
て、ノズル25の水路形成板25aがランナ17の周方向に長
くなっている。
尚、ノズルの構成は第二実施例で示したように、異物
の流入によって開く構成とすることも可能である。
上述したクロスフロー水車では、第16図に示すよう
に、ハウジング12を取り去っても接合面が傾斜している
ので、ガイドベーン18、ランナ17、軸受枠15が落下する
ことがない。
H.考案の効果 本考案のクロスフロー水車は、ランナの回転中心軸に
沿った面内でケーシングとハウジングとを接合し、接合
部の両端部に形成された中心孔部でランナの軸端及びガ
イドベーンを支持し、ケーシング外のガイドベーンボス
部にガイドベーン操作手段を設けたので、ランナ及びガ
イドベーンを同軸に支持することができると共にガイド
ベーンの操作がケーシング外から行なえ、更に、ケーシ
ングとハウジングとを分割した際にランナ及びガイドベ
ーンの支持部を分割することができる。この結果、ラン
ナ及びガイドベーンの支持精度向上と操作性の向上、及
び分解組立時の作業性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本考案の第一実施例に係るクロスフロー水車の
断面正面図、第2図は第1図中のII-II線矢視図、第3
図はノズル部の詳細を表わす斜視図、第4図は第3図中
のノズルを取外した状態の斜視図、第5図は第1図のケ
ーシング及びハウジングの外観を表わす斜視図、第6図
はランナ及びガイドベーンの分解斜視図、第7図はガイ
ドベーンを組込んだランナの斜視図、第8図は第一実施
例のクロスフロー水車の側面図、第9図は座と軸受枠の
嵌合部を表わす断面図、第10図は本考案の第二実施例に
係るクロスフロー水車の断面図、第11図はそのノズル部
の詳細を表わす斜視図、第12図は第11図中のXII-XII線
矢視図、第13図はノズルが開いた状態におけるノズル部
の詳細を表わす斜視図、第14図は本考案の第三実施例に
係るクロスフロー水車の断面図、第15図はそのケーシン
グ及びハウジングの外観を表わす斜視図、第16図はハウ
ジングを外した状態の側面図、第17図は従来のクロスフ
ロー水車の断面図である。 図面中、 10はケーシング、12はハウジング、13は中心孔部、15は
軸受枠、17はランナ、17aは回転軸、18はガイドベー
ン、20はランナブレード、22はボス部、25,36はノズ
ル、32は操作アームである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F03B 1/00

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】略水平方向より水がランナに流入し、ラン
    ナを介して流入した水が下方向に吐出するクロスフロー
    水車において、 流入側の水路を構成するケーシングと吐出側の水路を構
    成するノズルを収納したハウジングとをランナの回転中
    心軸に沿った面内で接合すると共に、この接合部に中心
    孔部を形成する一方、 回転軸と一体となった前記ランナの外側にベーン部が位
    置する環状のガイドベーンを前記ランナと同心状に配す
    ると共に、当該ガイドベーンのボス部を前記ランナの前
    記回転軸に回転自在に嵌合し、 前記中心孔部に嵌合させて軸受枠を取り付けると共に、
    当該軸受枠に、前記ガイドベーンのボス部を嵌合支持す
    るガイドベーン支持部と前記ランナの前記回転軸を回転
    自在に支持するランナ支持軸受部とを備えさせ、更に、 前記ガイドベーン支持部から突出する前記ボス部にガイ
    ドベーン操作手段を設けたことを特徴とするクロスフロ
    ー水車。
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