JP3524955B2 - 水力機械のランナ構造 - Google Patents
水力機械のランナ構造Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水力機械のランナ構造
に係り、特にフランシス水車のランナ構造に関する。
に係り、特にフランシス水車のランナ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５（ａ）（ｂ）は従来のフランシス水
車の構造を示したもので、回転軸１の下端にはランナ２
が固着され、このランナ２はクラウン２ａとバンド２ｂ
と複数枚のランナ羽根２ｃとから構成されている。ラン
ナ２の外周側の固定流路には複数枚のガイドベーン３が
円周方向に等角度間隔で配列され、このガイドベーン３
は、水車運転時には圧力水をその流量を調整してランナ
２に導き、これによってランナ２がＴ方向に回転する。
近年、水車は、経済性の面に加えて、主機の大容量化及
び高速化が強く要求され、このためランナ２とガイドベ
ーン３との間の水圧脈動に起因した相互干渉現象による
ランナ２の振動が大きな問題となっている。
車の構造を示したもので、回転軸１の下端にはランナ２
が固着され、このランナ２はクラウン２ａとバンド２ｂ
と複数枚のランナ羽根２ｃとから構成されている。ラン
ナ２の外周側の固定流路には複数枚のガイドベーン３が
円周方向に等角度間隔で配列され、このガイドベーン３
は、水車運転時には圧力水をその流量を調整してランナ
２に導き、これによってランナ２がＴ方向に回転する。
近年、水車は、経済性の面に加えて、主機の大容量化及
び高速化が強く要求され、このためランナ２とガイドベ
ーン３との間の水圧脈動に起因した相互干渉現象による
ランナ２の振動が大きな問題となっている。
【０００３】そこで、このような水圧脈動に起因したラ
ンナの振動問題を解決するために、特公昭６２−１９５
８９号公報及び特公昭６２−４４０９９号公報には、ラ
ンナに発生する振動応力を解析し、材料強度を改良して
疲労強度を高めたり、形状を変更してランナ固有振動数
を調整してランナ振動を抑制したり、またはランナ羽根
２ｃの枚数Ｚｒとガイドベーン３の枚数Ｚｇとの組合わ
せを最適にしてランナ振動を抑制した水力機械が開示さ
れている。
ンナの振動問題を解決するために、特公昭６２−１９５
８９号公報及び特公昭６２−４４０９９号公報には、ラ
ンナに発生する振動応力を解析し、材料強度を改良して
疲労強度を高めたり、形状を変更してランナ固有振動数
を調整してランナ振動を抑制したり、またはランナ羽根
２ｃの枚数Ｚｒとガイドベーン３の枚数Ｚｇとの組合わ
せを最適にしてランナ振動を抑制した水力機械が開示さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の水力機械では、ランナの振動強度を高めたり、ランナ
固有振動数を調整するため、水力機械毎に解析や実験で
検証しなければならず、設計が非常に複雑になるといっ
た問題がある。更に、ランナ羽根枚数Ｚｒとガイドベー
ン枚数Ｚｇとの組合わせを最適に手法は、性能面との整
合性をとる必要があると共に、既存の水力機械には適用
することができないといった問題がある。そこで、本発
明の目的は、ランナ羽根枚数とガイドベーン枚数との任
意の組合わせにおいて励振される振動モードを抑制し、
ランナに発生する振動応力を低減することができ、かつ
既存の水力機械にも適用することができる水力機械のラ
ンナ構造を提供することにある。
の水力機械では、ランナの振動強度を高めたり、ランナ
固有振動数を調整するため、水力機械毎に解析や実験で
検証しなければならず、設計が非常に複雑になるといっ
た問題がある。更に、ランナ羽根枚数Ｚｒとガイドベー
ン枚数Ｚｇとの組合わせを最適に手法は、性能面との整
合性をとる必要があると共に、既存の水力機械には適用
することができないといった問題がある。そこで、本発
明の目的は、ランナ羽根枚数とガイドベーン枚数との任
意の組合わせにおいて励振される振動モードを抑制し、
ランナに発生する振動応力を低減することができ、かつ
既存の水力機械にも適用することができる水力機械のラ
ンナ構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載された発明は、複数枚のランナ羽根と
これらのランナ羽根の上下面を取囲むクラウン及びバン
ドとから構成されるランナと、このランナの外周側の固
定流路に設けられたベーンとを具備する水力機械におい
て、上記ランナ羽根の外周部に対してランナ回転方向と
逆の周方向に所定の角度間隔だけ離間した位置に、その
上下端が上記クラウン及び上記バンドに固着された補助
翼を具備し、上記補助翼の形状は、上記ランナ羽根の外
周部形状とほぼ相似であることを特徴とするものであ
る。ここで、任意の整数をｍ、上記ランナ羽根の枚数を
Ｚｒ、上記ベーンの枚数をＺｇとした時に、Ｚｇ＋ｎ＝
ｍ×Ｚｒを満足するｎを±２、±３，±４の中から求
め、このｎを式α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）に代入してαの最
大値及び最小値を求め、上記角度間隔を上記αの最大値
及び最小値の範囲内に定めるとよい。この構成にあって
は、上記ランナは可逆式ランナであり、上記補助翼は上
記ランナ羽根を挟んで互いに対称な位置に配置されてい
ることが望ましい。
に請求項１に記載された発明は、複数枚のランナ羽根と
これらのランナ羽根の上下面を取囲むクラウン及びバン
ドとから構成されるランナと、このランナの外周側の固
定流路に設けられたベーンとを具備する水力機械におい
て、上記ランナ羽根の外周部に対してランナ回転方向と
逆の周方向に所定の角度間隔だけ離間した位置に、その
上下端が上記クラウン及び上記バンドに固着された補助
翼を具備し、上記補助翼の形状は、上記ランナ羽根の外
周部形状とほぼ相似であることを特徴とするものであ
る。ここで、任意の整数をｍ、上記ランナ羽根の枚数を
Ｚｒ、上記ベーンの枚数をＺｇとした時に、Ｚｇ＋ｎ＝
ｍ×Ｚｒを満足するｎを±２、±３，±４の中から求
め、このｎを式α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）に代入してαの最
大値及び最小値を求め、上記角度間隔を上記αの最大値
及び最小値の範囲内に定めるとよい。この構成にあって
は、上記ランナは可逆式ランナであり、上記補助翼は上
記ランナ羽根を挟んで互いに対称な位置に配置されてい
ることが望ましい。
【０００６】
【０００７】
【作用】請求項１に記載の発明にあっては、ランナの回
転に伴い、ランナ羽根とベーンとの干渉によって干渉波
が発生すると共に、補助翼とベーンとの干渉によっても
干渉波が発生する。補助翼は、上記両干渉波の位相が互
いにほぼ逆位相となるように、ランナ羽根に対して位置
決めされているので、ランナ羽根とベーンとの干渉によ
って発生される干渉波は、補助翼とベーンとの干渉によ
って発生されるほぼ逆位相の干渉波によって相殺され
て、励振が抑制される。
転に伴い、ランナ羽根とベーンとの干渉によって干渉波
が発生すると共に、補助翼とベーンとの干渉によっても
干渉波が発生する。補助翼は、上記両干渉波の位相が互
いにほぼ逆位相となるように、ランナ羽根に対して位置
決めされているので、ランナ羽根とベーンとの干渉によ
って発生される干渉波は、補助翼とベーンとの干渉によ
って発生されるほぼ逆位相の干渉波によって相殺され
て、励振が抑制される。
【０００８】
【０００９】
【実施例】以下に本発明による水力機械のランナ構造の
実施例を図５と同部分には同一符号を付して示した図１
乃至図４を参照して説明する。図１は、ガイドベーン枚
数Ｚｇ＝２０、ランナ羽根枚数Ｚｒ＝６のフランシス水
車に本発明を適用した実施例を示したもので、ランナ２
は円盤状のクラウン２ａとバンド２ｂとこれらの間に取
付けられた６枚の主羽根、即ちランナ羽根２ｃとから構
成されている。６枚のランナ羽根２ｃは等角度間隔、即
ち６０°間隔に配置され、各ランナ羽根２ｃから回転方
向Ｔと逆方向にずれ角α＝７．５°〜１０°の位置に
は、補助翼４が設置されている。これらの補助翼４は、
ランナ２の外周部に位置し、かつランナ内の流れを妨げ
ないようにランナ羽根２ｃの外周形状とほぼ相似な形状
を有する。なお、補助翼４はその上下端がランナ羽根２
ｃと同様に夫々クラウン２ａ及びバンド２ｂに固着され
ている。
実施例を図５と同部分には同一符号を付して示した図１
乃至図４を参照して説明する。図１は、ガイドベーン枚
数Ｚｇ＝２０、ランナ羽根枚数Ｚｒ＝６のフランシス水
車に本発明を適用した実施例を示したもので、ランナ２
は円盤状のクラウン２ａとバンド２ｂとこれらの間に取
付けられた６枚の主羽根、即ちランナ羽根２ｃとから構
成されている。６枚のランナ羽根２ｃは等角度間隔、即
ち６０°間隔に配置され、各ランナ羽根２ｃから回転方
向Ｔと逆方向にずれ角α＝７．５°〜１０°の位置に
は、補助翼４が設置されている。これらの補助翼４は、
ランナ２の外周部に位置し、かつランナ内の流れを妨げ
ないようにランナ羽根２ｃの外周形状とほぼ相似な形状
を有する。なお、補助翼４はその上下端がランナ羽根２
ｃと同様に夫々クラウン２ａ及びバンド２ｂに固着され
ている。
【００１０】次に、補助翼４のずれ角α＝７．５°〜１
０°をどのように決定するかについて説明する。まず、
最初にランナ羽根とガイドベーンとの干渉による振動モ
ードについて詳述する。ランナ羽根の枚数をＺｒ、ベー
ンの枚数をＺｇ、ランナに発生する振動モードの直径節
の数をｎ，任意の整数をｍとした時に、次式（１）が成
立する。 Ｚｇ±ｎ＝ｍ×Ｚｒ （１） ここで、記号±のプラス記号（＋）は、振動の波がラン
ナの回転方向に伝搬する進行波、即ち前進波を表し、マ
イナス記号（−）は振動の波がランナの回転方向と逆方
向に伝搬する後退波を表す。
０°をどのように決定するかについて説明する。まず、
最初にランナ羽根とガイドベーンとの干渉による振動モ
ードについて詳述する。ランナ羽根の枚数をＺｒ、ベー
ンの枚数をＺｇ、ランナに発生する振動モードの直径節
の数をｎ，任意の整数をｍとした時に、次式（１）が成
立する。 Ｚｇ±ｎ＝ｍ×Ｚｒ （１） ここで、記号±のプラス記号（＋）は、振動の波がラン
ナの回転方向に伝搬する進行波、即ち前進波を表し、マ
イナス記号（−）は振動の波がランナの回転方向と逆方
向に伝搬する後退波を表す。
【００１１】水力機械のランナの振動は、低次モードの
みが問題となり、具体的にはｎの絶対値が４以下の場合
が問題となり、５以上の高次モードでは振動数がかなり
高いため運転上無視することができる。従って、ランナ
羽根枚数Ｚｒとベーン枚数Ｚｇとの組合わせの下では、
ランナに励振される振動は、式（１）を満足するｎ＝２
〜４の直径節モードの振動に限られる。本実施例では、
Ｚｒ＝６、Ｚｇ＝２０であるので、式（１）を満足する
ｎとｍは、次の二組となる。 （ａ） ｎ＝−２、ｍ＝３ （ｂ） ｎ＝＋４、ｍ＝４ 即ち、本実施例の場合には、ｎ＝−２の２直径節の後退
波とｎ＝＋４の４直径節の進行波が励振される。
みが問題となり、具体的にはｎの絶対値が４以下の場合
が問題となり、５以上の高次モードでは振動数がかなり
高いため運転上無視することができる。従って、ランナ
羽根枚数Ｚｒとベーン枚数Ｚｇとの組合わせの下では、
ランナに励振される振動は、式（１）を満足するｎ＝２
〜４の直径節モードの振動に限られる。本実施例では、
Ｚｒ＝６、Ｚｇ＝２０であるので、式（１）を満足する
ｎとｍは、次の二組となる。 （ａ） ｎ＝−２、ｍ＝３ （ｂ） ｎ＝＋４、ｍ＝４ 即ち、本実施例の場合には、ｎ＝−２の２直径節の後退
波とｎ＝＋４の４直径節の進行波が励振される。
【００１２】図２は、２直径節の後退波とランナ羽根と
ガイドベーンとの関係を示したもので、ランナ２は模式
的に円盤形状で示され、６枚のランナ羽根２ｃは模式的
に直線Ｒ１〜Ｒ６で示され、２０枚のガイドベーンも模
式的に直線Ｓ１〜Ｓ２０で示されている。なお、補助翼
４は図の複雑化を避けるために図２の（ａ）のランナ羽
根Ｒ１に関連するものだけが示されている。ランナ２が
回転角速度Ωで回転している時にはランナ２上の波の移
動角速度は、次式で表される。なお、θは絶対座標系よ
り見たランナ２の移動角度である。 （Ｚｇ×Ω／ｎ）×（θ／Ω）＝Ｚｇ×θ／ｎ ガイドベーンＳ１とランナ羽根Ｒ１との干渉によって発
生した２直径節の後退波は、ランナ２上を伝搬し、ラン
ナ２がθ＝６°回転する間に、Ｚｇ×θ／ｎ＝６０°移
動して、ガイドベーンＳ１８に達する。この時点で、図
２（ｂ）に示したようにガイドベーンＳ１８はランナ羽
根Ｒ６との干渉によって後退波を発生し、この後退波は
ガイドベーンＳ１とランナ羽根Ｒ１との干渉による後退
波と重なり合って、増幅される。このような増幅作用
は、図２（ｃ）及び（ｄ）に示したように、更にθ＝１
２°及び１８°においても行われる。このようにして、
ランナ羽根とガイドベーンとの干渉によって発生した後
退波が、増幅されて大きな振動を引き起こす。同様に、
ｎ＝＋４の４直径節の進行波は、ランナ２がθ＝１２°
回転する間に、Ｚｇ×θ／ｎ＝６０°移動し、ガイドベ
ーンＳ４とランナ羽根Ｒ２とが干渉して発生する進行波
と重なり合い、増幅される。
ガイドベーンとの関係を示したもので、ランナ２は模式
的に円盤形状で示され、６枚のランナ羽根２ｃは模式的
に直線Ｒ１〜Ｒ６で示され、２０枚のガイドベーンも模
式的に直線Ｓ１〜Ｓ２０で示されている。なお、補助翼
４は図の複雑化を避けるために図２の（ａ）のランナ羽
根Ｒ１に関連するものだけが示されている。ランナ２が
回転角速度Ωで回転している時にはランナ２上の波の移
動角速度は、次式で表される。なお、θは絶対座標系よ
り見たランナ２の移動角度である。 （Ｚｇ×Ω／ｎ）×（θ／Ω）＝Ｚｇ×θ／ｎ ガイドベーンＳ１とランナ羽根Ｒ１との干渉によって発
生した２直径節の後退波は、ランナ２上を伝搬し、ラン
ナ２がθ＝６°回転する間に、Ｚｇ×θ／ｎ＝６０°移
動して、ガイドベーンＳ１８に達する。この時点で、図
２（ｂ）に示したようにガイドベーンＳ１８はランナ羽
根Ｒ６との干渉によって後退波を発生し、この後退波は
ガイドベーンＳ１とランナ羽根Ｒ１との干渉による後退
波と重なり合って、増幅される。このような増幅作用
は、図２（ｃ）及び（ｄ）に示したように、更にθ＝１
２°及び１８°においても行われる。このようにして、
ランナ羽根とガイドベーンとの干渉によって発生した後
退波が、増幅されて大きな振動を引き起こす。同様に、
ｎ＝＋４の４直径節の進行波は、ランナ２がθ＝１２°
回転する間に、Ｚｇ×θ／ｎ＝６０°移動し、ガイドベ
ーンＳ４とランナ羽根Ｒ２とが干渉して発生する進行波
と重なり合い、増幅される。
【００１３】以上のように、ランナ羽根枚数Ｚｒとベー
ン枚数Ｚｇとの組合わせによって式（１）によって決定
される直径節振動モードが発生する。次に、このような
直径節振動モードを減衰抑制させる補助翼の位置及び作
用を説明する。ｎ＝−２の２直径節の後退波を理論上完
全に抑制するためには、補助翼４を、図１に示したよう
にランナ羽根２ｃから回転方向Ｔと逆方向にずれ角α＝
π／（Ｚｇ＋ｎ）＝１８０°／（２０−２）＝１０°の
位置に配置する。ランナ羽根Ｒ１とガイドベーンＳ１と
の干渉波は、ランナ２が１０°回転する間にＺｇ×θ／
ｎ＝１００°逆方向に移動する。また、この時点で、補
助翼４とガイドベーンＳ１との干渉波が発生する。ラン
ナ羽根Ｒ１と補助翼４とのずれ角は１０°であるので、
この１００°移動時の干渉波は補助翼に対して９０°位
相がずれている。２直径節の干渉波の山と谷の位相差は
９０°であるので、ランナ羽根Ｒ１の２直径節の後退波
は補助翼の２直径節の後退波によって相殺され、励振が
抑制される。同様に、ｎ＝＋４の４直径節の進行波を理
論上完全に抑制するためには、補助翼４をα＝π／（Ｚ
ｇ＋ｎ）＝１８０°／（２０＋４）＝７．５°の位置に
配置する。
ン枚数Ｚｇとの組合わせによって式（１）によって決定
される直径節振動モードが発生する。次に、このような
直径節振動モードを減衰抑制させる補助翼の位置及び作
用を説明する。ｎ＝−２の２直径節の後退波を理論上完
全に抑制するためには、補助翼４を、図１に示したよう
にランナ羽根２ｃから回転方向Ｔと逆方向にずれ角α＝
π／（Ｚｇ＋ｎ）＝１８０°／（２０−２）＝１０°の
位置に配置する。ランナ羽根Ｒ１とガイドベーンＳ１と
の干渉波は、ランナ２が１０°回転する間にＺｇ×θ／
ｎ＝１００°逆方向に移動する。また、この時点で、補
助翼４とガイドベーンＳ１との干渉波が発生する。ラン
ナ羽根Ｒ１と補助翼４とのずれ角は１０°であるので、
この１００°移動時の干渉波は補助翼に対して９０°位
相がずれている。２直径節の干渉波の山と谷の位相差は
９０°であるので、ランナ羽根Ｒ１の２直径節の後退波
は補助翼の２直径節の後退波によって相殺され、励振が
抑制される。同様に、ｎ＝＋４の４直径節の進行波を理
論上完全に抑制するためには、補助翼４をα＝π／（Ｚ
ｇ＋ｎ）＝１８０°／（２０＋４）＝７．５°の位置に
配置する。
【００１４】ランナ羽根Ｒ１とガイドベーンＳ１との干
渉波は、ランナ２が７．５°回転する間にＺｇ×θ／ｎ
＝３７．５°前進する。従って、補助翼４に対しては、
４５°前進する。４直径節の進行波の山と谷の位相差は
４５°であるので、ランナ羽根Ｒ１の４直径節の進行波
は補助翼の４直径節の進行波によって相殺され、励振が
抑制される。従って、補助翼４は、ランナ羽根に対して
α＝７．５°〜１０°の範囲に配置することによって、
２直径節の後退波と４直径節の進行波との両方を充分に
抑制することができる。
渉波は、ランナ２が７．５°回転する間にＺｇ×θ／ｎ
＝３７．５°前進する。従って、補助翼４に対しては、
４５°前進する。４直径節の進行波の山と谷の位相差は
４５°であるので、ランナ羽根Ｒ１の４直径節の進行波
は補助翼の４直径節の進行波によって相殺され、励振が
抑制される。従って、補助翼４は、ランナ羽根に対して
α＝７．５°〜１０°の範囲に配置することによって、
２直径節の後退波と４直径節の進行波との両方を充分に
抑制することができる。
【００１５】次に、本実施例の作用を説明する。図１に
おいて、ランナ２が回転すると、ランナ羽根２ｃとガイ
ドベーンとの干渉によって２直径節の後退波及び４直径
節の進行波が発生すると共に、補助翼４とガイドベーン
との干渉によって２直径節の後退波及び４直径節の進行
波が発生する。この補助翼４による後退波及び進行波
と、ランナ羽根２ｃによる後退波及び進行波とは、夫々
位相がほぼ逆相であるので、互いに相殺されて励振が抑
制される。
おいて、ランナ２が回転すると、ランナ羽根２ｃとガイ
ドベーンとの干渉によって２直径節の後退波及び４直径
節の進行波が発生すると共に、補助翼４とガイドベーン
との干渉によって２直径節の後退波及び４直径節の進行
波が発生する。この補助翼４による後退波及び進行波
と、ランナ羽根２ｃによる後退波及び進行波とは、夫々
位相がほぼ逆相であるので、互いに相殺されて励振が抑
制される。
【００１６】図３は上記実施例の変形例を示したもの
で、可逆式ポンプ水車は、ポンプ運転のランナ回転方向
が点線の矢印で示したように水車運転時のランナ回転方
向Ｔの逆であるため、ランナ羽根２ｃに関して対称な位
置に補助翼４Ａと４Ｂが設置される。補助翼４Ａは図１
の補助翼４と同一の作用をするもので、水車運転時にラ
ンナ羽根２ｃとガイドベーンとの干渉波を抑制する。他
方、補助翼４Ｂはポンプ運転時にランナ羽根２ｃとガイ
ドベーンとの干渉波を抑制する。なお、可逆式ポンプ水
車であっても、必ずしも補助翼４Ａと４Ｂの両方を設置
する必要がない場合もある。例えば、水車運転とポンプ
運転の一方では振動が強いが、他方では振動が弱い場合
には、振動が強い方についてのみ補助翼を設置してもよ
い。
で、可逆式ポンプ水車は、ポンプ運転のランナ回転方向
が点線の矢印で示したように水車運転時のランナ回転方
向Ｔの逆であるため、ランナ羽根２ｃに関して対称な位
置に補助翼４Ａと４Ｂが設置される。補助翼４Ａは図１
の補助翼４と同一の作用をするもので、水車運転時にラ
ンナ羽根２ｃとガイドベーンとの干渉波を抑制する。他
方、補助翼４Ｂはポンプ運転時にランナ羽根２ｃとガイ
ドベーンとの干渉波を抑制する。なお、可逆式ポンプ水
車であっても、必ずしも補助翼４Ａと４Ｂの両方を設置
する必要がない場合もある。例えば、水車運転とポンプ
運転の一方では振動が強いが、他方では振動が弱い場合
には、振動が強い方についてのみ補助翼を設置してもよ
い。
【００１７】図４は、本発明の第２の実施例を示したも
のであり、図１の補助翼４の代りにリブ５がクラウン２
ａの流水面及びバンド２ｂの流水面に突設されている。
これらの突起状のリブ５の設置位置は図１の補助翼４と
同一であり、α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）によって決定され
る。このリブ５は、補助翼４と比べると、ランナの直径
節振動モードを抑制する効果は多少劣るが、構造が非常
に簡単でありかつ取付けが容易であるといった利点を有
する。以上の実施例では、ガイドベーンとランナ羽根と
の干渉による振動を抑制するために補助翼４やリブ５を
設置した。しかしながら、本発明は、ステーベーンとラ
ンナ羽根との干渉による振動に対しても同様に適用する
ことができる。
のであり、図１の補助翼４の代りにリブ５がクラウン２
ａの流水面及びバンド２ｂの流水面に突設されている。
これらの突起状のリブ５の設置位置は図１の補助翼４と
同一であり、α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）によって決定され
る。このリブ５は、補助翼４と比べると、ランナの直径
節振動モードを抑制する効果は多少劣るが、構造が非常
に簡単でありかつ取付けが容易であるといった利点を有
する。以上の実施例では、ガイドベーンとランナ羽根と
の干渉による振動を抑制するために補助翼４やリブ５を
設置した。しかしながら、本発明は、ステーベーンとラ
ンナ羽根との干渉による振動に対しても同様に適用する
ことができる。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ランナ羽根の外周部に対してランナ回転方向と
逆の周方向に所定の角度間隔だけ離間して配置された補
助翼を具備し、任意の整数をｍ、ランナ羽根の枚数をＺ
ｒ、ベーンの枚数をＺｇとした時に、Ｚｇ＋ｎ＝ｍ×Ｚ
ｒを満足するｎを±２、±３，±４の中から求め、この
ｎを式α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）に代入してαの最大値及び
最小値を求め、上記角度間隔を上記αの最大値及び最小
値の範囲内に定めるため、ランナ羽根枚数とベーン枚数
との任意の組合わせの水力機械についてランナを励振す
る振動モードを抑制することができる。更に、補助翼は
新たに製造する水力機械はもちろんのこと、既存の水力
機械にも設置することができる。
よれば、ランナ羽根の外周部に対してランナ回転方向と
逆の周方向に所定の角度間隔だけ離間して配置された補
助翼を具備し、任意の整数をｍ、ランナ羽根の枚数をＺ
ｒ、ベーンの枚数をＺｇとした時に、Ｚｇ＋ｎ＝ｍ×Ｚ
ｒを満足するｎを±２、±３，±４の中から求め、この
ｎを式α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）に代入してαの最大値及び
最小値を求め、上記角度間隔を上記αの最大値及び最小
値の範囲内に定めるため、ランナ羽根枚数とベーン枚数
との任意の組合わせの水力機械についてランナを励振す
る振動モードを抑制することができる。更に、補助翼は
新たに製造する水力機械はもちろんのこと、既存の水力
機械にも設置することができる。
【図１】本発明による水力機械のランナ構造の第１の実
施例を概略的に示した断面図及び平面図。
施例を概略的に示した断面図及び平面図。
【図２】ランナ羽根とガイドベーンとの干渉による干渉
波の発生、及び補助翼とガイドベーンとの干渉による干
渉波の発生を説明する説明図。
波の発生、及び補助翼とガイドベーンとの干渉による干
渉波の発生を説明する説明図。
【図３】第１実施例の変形例を示した平面図。
【図４】本発明による水力機械のランナ構造の第２の実
施例を概略的に示した断面図と側面図。
施例を概略的に示した断面図と側面図。
【図５】従来のフランシス水車を概略的に示した断面図
及び平面図。
及び平面図。
２ ランナ
２ａ クラウン
２ｂ バンド
２ｃ ランナ羽根
４ 補助翼
５ リブ
Claims (3)
- 【請求項１】複数枚のランナ羽根とこれらのランナ羽根
の上下面を取囲むクラウン及びバンドとから構成される
ランナと、このランナの外周側の固定流路に設けられた
ベーンとを具備する水力機械において、上記ランナ羽根
の外周部に対してランナ回転方向と逆の周方向に所定の
角度間隔だけ離間した位置に、その上下端が上記クラウ
ン及び上記バンドに固着された補助翼を具備し、上記補
助翼の形状は、上記ランナ羽根の外周部形状とほぼ相似
であることを特徴とする水力機械のランナ構造。 - 【請求項２】任意の整数をｍ、上記ランナ羽根の枚数を
Ｚｒ、上記ベーンの枚数をＺｇとした時に、Ｚｇ＋ｎ＝
ｍ×Ｚｒを満足するｎを±２、±３，±４の中から求
め、このｎを式α＝π／（Ｚｇ＋ｎ）に代入してαの最
大値及び最小値を求め、上記角度間隔を上記αの最大値
及び最小値の範囲内に定めることを特徴とする請求項１
に記載の水力機械のランナ構造。 - 【請求項３】上記ランナは可逆式ランナであり、上記補
助翼は上記ランナ羽根を挟んで互いに対称な位置に配置
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水
力機械のランナ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07227094A JP3524955B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 水力機械のランナ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07227094A JP3524955B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 水力機械のランナ構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07279808A JPH07279808A (ja) | 1995-10-27 |
| JP3524955B2 true JP3524955B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=13484432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07227094A Expired - Lifetime JP3524955B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 水力機械のランナ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3524955B2 (ja) |
-
1994
- 1994-04-11 JP JP07227094A patent/JP3524955B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07279808A (ja) | 1995-10-27 |
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