JP2858595B2 - 水車ドラフトコアの低減装置 - Google Patents
水車ドラフトコアの低減装置Info
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- JP2858595B2 JP2858595B2 JP3080872A JP8087291A JP2858595B2 JP 2858595 B2 JP2858595 B2 JP 2858595B2 JP 3080872 A JP3080872 A JP 3080872A JP 8087291 A JP8087291 A JP 8087291A JP 2858595 B2 JP2858595 B2 JP 2858595B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- guide
- water
- suction pipe
- guide blade
- turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フランシス水車の吸出
管に発生するドラフトコアの低減装置に関する。
管に発生するドラフトコアの低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４はフランシス水車の構成を示す概念
図である。図において１はケーシング、２はガイドベー
ン、３は主軸、４は主軸３に結合されたランナ、５は上
部吸出管、６は上部吸出管５の一端に接続された下部吸
出管、７は上部吸出管に形成された空気管である。
図である。図において１はケーシング、２はガイドベー
ン、３は主軸、４は主軸３に結合されたランナ、５は上
部吸出管、６は上部吸出管５の一端に接続された下部吸
出管、７は上部吸出管に形成された空気管である。
【０００３】上記の構成において、ケーシング１から導
入された水はガイドベーン２を経て主軸３に結合された
ランナ４を駆動し、上部吸出管５、下部吸出管６を経
て、矢印で示す方向へ流れて放水口へ流出する。上部，
下部吸出管５，６は一般に放水口水面よりも低い位置に
設置され、この部分の形状により損失水頭の回復が図ら
れる。
入された水はガイドベーン２を経て主軸３に結合された
ランナ４を駆動し、上部吸出管５、下部吸出管６を経
て、矢印で示す方向へ流れて放水口へ流出する。上部，
下部吸出管５，６は一般に放水口水面よりも低い位置に
設置され、この部分の形状により損失水頭の回復が図ら
れる。
【０００４】次に、ランナ４を出た流れは正規点では軸
方向に流れ、損失水頭を最小にして効率の向上が図られ
る。ところが、正規点を外れた部分負荷時では、ガイド
ベーン２を絞って流量を減少させるが、回転速度は一定
であるために、ランナ４の出口からの水は軸方向に流れ
ず、円周方向の速度成分が発生して旋回流となる。
方向に流れ、損失水頭を最小にして効率の向上が図られ
る。ところが、正規点を外れた部分負荷時では、ガイド
ベーン２を絞って流量を減少させるが、回転速度は一定
であるために、ランナ４の出口からの水は軸方向に流れ
ず、円周方向の速度成分が発生して旋回流となる。
【０００５】図５はその速度三角形で、実線は正規点、
点線は部分負荷時を示している。正規点では相対速度ｗ
でランナ羽根の出口角β方向に流出し、羽根の周速ｕと
合成されて、絶対速度ｖで軸方向に流出する。しかし部
分負荷時では絶対速度ｖ′で流出し、角度（９０−
α′）°の旋回流となる。この旋回流は過旋回と呼ば
れ、中心部程流速が速いために圧力が低下し、ドラフト
コアと呼ばれる旋回渦が発生する。
点線は部分負荷時を示している。正規点では相対速度ｗ
でランナ羽根の出口角β方向に流出し、羽根の周速ｕと
合成されて、絶対速度ｖで軸方向に流出する。しかし部
分負荷時では絶対速度ｖ′で流出し、角度（９０−
α′）°の旋回流となる。この旋回流は過旋回と呼ば
れ、中心部程流速が速いために圧力が低下し、ドラフト
コアと呼ばれる旋回渦が発生する。
【０００６】このドラフトコアは効率を低下させるだけ
でなく、水圧脈動を発生させて軸振動を起こしたり、発
電機パワースウィングの原因となる。このため図４に示
すように上部吸出管５に大気に連通した空気管７を取り
付け、真空下のドラフトコア中に空気を自然給気して、
ドラフトコアの消滅を図っている。なお、ドラフトコア
の圧力が大気圧以上のときには、圧縮空気による強制給
気が行われる。
でなく、水圧脈動を発生させて軸振動を起こしたり、発
電機パワースウィングの原因となる。このため図４に示
すように上部吸出管５に大気に連通した空気管７を取り
付け、真空下のドラフトコア中に空気を自然給気して、
ドラフトコアの消滅を図っている。なお、ドラフトコア
の圧力が大気圧以上のときには、圧縮空気による強制給
気が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
水車ドラフトコアの低減装置においては自然給気、強制
給気いずれの場合も、ランナの出口圧力を上昇させて有
効落差を減少させているので、水車効率低下の原因とな
る。このため給気量を水量の２％程度に押さえている
が、ドラフトコアを十分に消滅できない場合があった。
また、強制給気の場合には特別な圧縮空気源を必要とし
ていた。本発明は上記従来技術の課題を解決するために
成されたもので、自然給気や強制給気を行う必要のない
構成としながら、水車効率の向上と水圧脈動による振動
の防止をはかった水車ドラフトコアの低減装置を提供す
ることを目的とする。
水車ドラフトコアの低減装置においては自然給気、強制
給気いずれの場合も、ランナの出口圧力を上昇させて有
効落差を減少させているので、水車効率低下の原因とな
る。このため給気量を水量の２％程度に押さえている
が、ドラフトコアを十分に消滅できない場合があった。
また、強制給気の場合には特別な圧縮空気源を必要とし
ていた。本発明は上記従来技術の課題を解決するために
成されたもので、自然給気や強制給気を行う必要のない
構成としながら、水車効率の向上と水圧脈動による振動
の防止をはかった水車ドラフトコアの低減装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、ケーシングからガイドベーンを経て水を
導入し、主軸に結合されたランナを駆動させ、上部吸出
管、下部吸出管を経て放水口へ流出させるようにした水
車にあって前記ガイドベーンを絞ったときに発生するド
ラフトコアを低減させる装置において、前記上部吸出管
の中にこれを横切るようにかつこれの中心を境として２
分割された流線形の断面を有する第１ガイド羽根および
第２ガイド羽根と、該第１および第２ガイド羽根の間に
設けられてこれらを互いに逆方向にかつ同一角度に回動
させる逆転歯車機構と、前記第１ガイド羽根を前記ガイ
ドベーンの開閉機構に連動して回動させるアームとを具
備したものである。
めに本発明は、ケーシングからガイドベーンを経て水を
導入し、主軸に結合されたランナを駆動させ、上部吸出
管、下部吸出管を経て放水口へ流出させるようにした水
車にあって前記ガイドベーンを絞ったときに発生するド
ラフトコアを低減させる装置において、前記上部吸出管
の中にこれを横切るようにかつこれの中心を境として２
分割された流線形の断面を有する第１ガイド羽根および
第２ガイド羽根と、該第１および第２ガイド羽根の間に
設けられてこれらを互いに逆方向にかつ同一角度に回動
させる逆転歯車機構と、前記第１ガイド羽根を前記ガイ
ドベーンの開閉機構に連動して回動させるアームとを具
備したものである。
【０００９】
【作用】上記の手段によれば、負荷に応じてガイドベー
ンの角度が変わると、ガイドベーンの開閉機構に連動し
てアームが回転する。従って、アームに係合された流線
形の第１，第２ガイド羽根が上部吸出管の中心にある逆
転歯車機構を中心にしてそれぞれ反対方向に自動的にそ
の角度を変える。その結果、ランナ出口からの中心に対
して第１，第２ガイド羽根の傾斜角度が逆対象となって
水の流れは矯正され、過旋回は抑制されて、ドラフトコ
アの発生が防止される。
ンの角度が変わると、ガイドベーンの開閉機構に連動し
てアームが回転する。従って、アームに係合された流線
形の第１，第２ガイド羽根が上部吸出管の中心にある逆
転歯車機構を中心にしてそれぞれ反対方向に自動的にそ
の角度を変える。その結果、ランナ出口からの中心に対
して第１，第２ガイド羽根の傾斜角度が逆対象となって
水の流れは矯正され、過旋回は抑制されて、ドラフトコ
アの発生が防止される。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の水車ドラフトコア低減装置の
一実施例を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図
３は図１のＢ−Ｂ断面図である。これらの図において、
８はアームであり、上部吸出管５の外に設置され、ガイ
ドベーンの開閉機構（図示せず）に連動して回動する。
９は軸１０に一体に形成された断面流線形の第１ガイド
羽根である。そして、軸１０の一端はアーム８にキー１
１により固定されると共にライナ１２、パッキン箱１３
を介して上部吸込管５に支持されている。１４はパッキ
ン箱１３に収納され軸１０が貫通するパッキン、１５は
パッキン押さえである。
一実施例を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図
３は図１のＢ−Ｂ断面図である。これらの図において、
８はアームであり、上部吸出管５の外に設置され、ガイ
ドベーンの開閉機構（図示せず）に連動して回動する。
９は軸１０に一体に形成された断面流線形の第１ガイド
羽根である。そして、軸１０の一端はアーム８にキー１
１により固定されると共にライナ１２、パッキン箱１３
を介して上部吸込管５に支持されている。１４はパッキ
ン箱１３に収納され軸１０が貫通するパッキン、１５は
パッキン押さえである。
【００１１】１６は軸１７に一体に固定された断面流線
形の第２ガイド羽根であり、軸１７の一端はライナ１
８，１９を介して支持軸２０および上部吸出管５に支持
されている。そして、支持軸２０の他端は第２ガイド羽
根１６および逆転歯車機構２１を貫通しライナ２２を介
して第１ガイド羽根９の他端に支持されている。
形の第２ガイド羽根であり、軸１７の一端はライナ１
８，１９を介して支持軸２０および上部吸出管５に支持
されている。そして、支持軸２０の他端は第２ガイド羽
根１６および逆転歯車機構２１を貫通しライナ２２を介
して第１ガイド羽根９の他端に支持されている。
【００１２】上記の構成において、アーム８が回動する
と、第１ガイド羽根９は一体に形成された軸１０と共に
回動する。この軸１０の回動は逆転歯車機構２１に伝達
され、第２ガイド羽根１６が一体に形成された軸１７
を、第１ガイド羽根９の回動と逆位相にかつ同一角度分
だけ旋回させる。
と、第１ガイド羽根９は一体に形成された軸１０と共に
回動する。この軸１０の回動は逆転歯車機構２１に伝達
され、第２ガイド羽根１６が一体に形成された軸１７
を、第１ガイド羽根９の回動と逆位相にかつ同一角度分
だけ旋回させる。
【００１３】図２および図３はこれら第１および第２ガ
イド羽根９，１６の断面図で、それぞれ逆位置で同一角
度分旋回している状態を示している。
イド羽根９，１６の断面図で、それぞれ逆位置で同一角
度分旋回している状態を示している。
【００１４】なお本装置１台のみではドラフトコアの低
減が不十分なときは、本装置２台を軸方向に直交させて
併置してもよい。
減が不十分なときは、本装置２台を軸方向に直交させて
併置してもよい。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば水車のドラフトコアを低
減させるのに従来のような給気を行う必要がなく、また
低減効果も増大する。従って水車効果の向上、水圧脈動
による振動の防止を図ることができる。
減させるのに従来のような給気を行う必要がなく、また
低減効果も増大する。従って水車効果の向上、水圧脈動
による振動の防止を図ることができる。
【図１】本発明の水車ドラフトコア低減装置の一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】フランシス水車の構成を示す概念図である。
【図５】ランナ出口の速度線図である。
５ 上部吸出管 ８ アーム ９ 第１ガイド羽根 １０，１７ 軸 １６ 第２ガイド羽根 ２１ 逆転歯車機構
Claims (1)
- 【請求項１】ケーシングからガイドベーンを経て水を導
入し、主軸に結合されたランナを駆動させ、上部吸出
管、下部吸出管を経て放水口へ流出させるようにした水
車にあって前記ガイドベーンを絞ったときに発生するド
ラフトコアを低減させる装置において、前記上部吸出管
の中にこれを横切るようにかつこれの中心を境として２
分割された流線形の断面を有する第１ガイド羽根および
第２ガイド羽根と、該第１および第２ガイド羽根の間に
設けられてこれらを互いに逆方向にかつ同一角度に回動
させる逆転歯車機構と、前記第１ガイド羽根を前記ガイ
ドベーンの開閉機構に連動して回動させるアームとを具
備したことを特徴とする水車ドラフトコアの低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080872A JP2858595B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 水車ドラフトコアの低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080872A JP2858595B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 水車ドラフトコアの低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04292578A JPH04292578A (ja) | 1992-10-16 |
| JP2858595B2 true JP2858595B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=13730436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3080872A Expired - Lifetime JP2858595B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 水車ドラフトコアの低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2858595B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3080872A patent/JP2858595B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04292578A (ja) | 1992-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981020 |