JP4073108B2 - 可動翼水力機械の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカプラン水車の如き可動翼水力機械の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１２は、可動翼水力機械の一種であるカプラン水車の概略構成を示す図であり、図示しない上池からケーシング１に流入した水は、ガイドベーン２で整流された後ランナベーン３を通過し、そのランナベーン３が装着されているランナボス４を介してそのランナボス４が連結されている回転主軸５を回転させ、その後吸出し管６を経て図示しない下池に排水される。
【０００３】
ランナベーン３はランナボス４に対して放射方向に複数個取り付けられてランナを構成しており、その各ランナベーン３は回転主軸５の軸線Ｌと直交する羽根軸の軸線Ｍを中心として回動し、ランナベーン３の傾斜角度が制御される。一方、上記ランナが配設される静止流水路にはランナの外周に配設され、ランナベーン３の先端部すなわちチップ側端面３ａとの隙間をできるだけ狭くするため、ディスチャージリング７が設けられている。
【０００４】
このディスチャージリング７は、回転主軸５に直交し、羽根軸の軸線Ｍを含む平面を堺に上下に分割されて、上流側ディスチャージリング７ａと下流側ディスチャージリング７ｂによって構成されている。ところで、上述のようにランナベーン３のチップ側端面３ａとディスチャージリング７との隙間を狭くするため、ランナベーン３のチップ側端面３ａは前記回転主軸５の軸線Ｌと羽根軸の軸線Ｍとの交点を中心とする球面状に形成され、これに対応して下流側ディスチャージリング７ｂの内周面もランナベーン３のチップ側端面３ａにおける球面の中心と同一点すなわち軸線ＬとＭとの交点を中心とし半径のみが若干大きい球面状に形成されている。そして、上流側ディスチャージリング７ａはランナの分解時にランナを上方に引き上げることができるように、その内面が円筒面としてある。
【０００５】
しかして、このカプラン水車の作動時に、各ランナベーン３がその全閉位置から傾斜角度が大きくなると、軸線Ｌに直交し軸線Ｍを含む平面より下流側ではランナベーン３のチップ側端面３ａと静止部である下流側ディスチャージリング７ｂとの間隔は一定になるが、上記平面より上流側ではチップ側端面３ａと上流側ディスチャージリング７ａとの間隔がランナベーンの先端に行く程広くなり、流水の漏れにより水車効率の低下が発生する。
【０００６】
なお、図１３は図１２に示したカプラン水車のランナベーン３のまわりを拡大した図である。ランナベーン３のチップ側端面３ａは半径Ｒの球面となっている。また上流側ディスチャージリング７ａの内面は半径Ｒｄの円筒面であり、下流側ディスチャージリング７ｂの内面は半径Ｒｄの球面である。ここで、半径Ｒｄは半径Ｒより若干大きい値である。なお、同じ符号は図１２と同一の部品を示す。図１３の（ｂ）は、ランナベーン３の傾斜角度が大きくなった場合、図１３の（ａ）の矢印Ｚの方向、すなわち羽根軸の軸線方向からランナベーンを見た図を示す。この図１３の（ｂ）で線Ｌは図１３の（ａ）の主軸５の軸線Ｌに相当する。ＭＭは軸線Ｍを含み軸線Ｌに垂直な平面を示す。ここで３ａはチップ側端面でありランナベーン３のチップ側の端面を矢印Ｚ方向から見た形状を示し、ディスチャージリング７との間隔が一定の部分を斜線でハッチィングした。線ＭＭより上流側がハッチングされていない理由は、上流側ディスチャージリング７ａが円筒面でランナベーンチップ側の端面３ａとの間隔が広くなるためである。
【０００７】
また、チップ側端面の最大径をＤ_０とするとき、上流側ディスチャージリング７ａの円筒面の直径は可能な限りＤ_０に近い方が流水の漏れを低減し、効率低下を抑えることができるが、ランナの分解或は点検時にランナを上方に引き上げる場合には、ランナベーン３の外周の最大径と静止壁の最小径の差がわずかなため引き上げ作業が困難となる問題がある。
【０００８】
このため、上流側ディスチャージリング７ａの内面を上に向ってわずかに径が大きくなるような逆円錐状としたものもあるが、その場合にはランナを上方に引き上げることは容易となるが、チップ側端面と上流側ディスチャージリング７ａとの間隔がますます広くなり、流水の漏れが増加し、水車効率の低下につながる。また、このような流水の漏れの増大はキャビテーションを発生させ、ランナベーンの表面に壊食を発生させることもある。
【０００９】
さらに、図１３に示すカプラン水車では、球面状の下流側ディスチャージリング７ｂと吸出し管６とが接続する部分は流路側に突出し、ノド部Ｐが形成されている。このため、流水は上記ノド部Ｐの上流では断面積が絞られるため増速されるが、ノド部Ｐを通過すると、断面積が広がるため減速される。このようにノド部Ｐがあると、流速が一度増速されその後減速されるため、単純に減速される場合と比較すると余分な流動損失が発生する。
【００１０】
一方、チップ側端面での流水の漏れによる水車効率の低下を防ぐために、上流側ディスチャージリング７ａの内面を球面にし、下流側ディスチャージリング７ｂの内面を円筒面または広がり角度１０度以下の円錐面としたプロペラ水車も提案されている（特開昭６１−６１９８１号公報）。ランナベーンの傾斜角度が大きくなると、チップ側端面と下流の円筒面或は円錐面との間の間隔が広くなるが、ランナベーンの圧力面、負圧面の圧力差はランナベーンの下流側の方が上流側より小さいため、図１３に示すようなカプラン水車より流水の漏れは少なくなり効率低下が改善されるとしているが、間隔が広がることに対する改善はなされていない。特に、下流側ディスチャージリングを円錐面とした場合は、円筒面以上にランナベーンのチップ側端面との間隔が大きくなるので、図１３に示すカプラン水車よりも多量の流水の漏れが発生し、効率が低下する可能性がある等の問題がある。
【００１１】
以上の図１３に示した円筒形の上流側ディスチャージリングと球面の下流側ディスチャージリングによるカプラン水車の問題点を解決する方法として、図１４に示した様なカプラン水車がある。すなわち、図１４のカプラン水車では上流側ディスチャージリング７ａ、下流側ディスチャージリング７ｂ共に内面は球面で加工されている。その半径は、図１３の場合と同様ランナベーン３のチップ側端面の半径Ｒより若干大きい半径Ｒｄである。ここで図１４の（ｂ）は、前記の図１３の（ｂ）と同様に、ランナベーン３の傾斜角が大きくなった場合の、図１４の（ａ）の矢印Ｚ方向からランナベーンを見た図を示す。ここでも、ディスチャージリング７との間隔が一定の部分を斜線でハッチィングしたが、図１３の（ｂ）と異なり、図１４の（ｂ）ではチップ側端面３ａの全面がハッチングされており、ランナベーン３のチップ側端面３ａとディスチャージリングとの間隔が一定になっていることが示されている。すなわち、上流側ディスチャージリング７ａ、下流側ディスチャージリング７ｂ共に内面は球面のため、チップ側端面３ａの全領域でランナベーンのチップ側端面３ａとの距離はＲｄ−Ｒに等しくなる。また、ランナベーンの傾斜角度が変化してもこの関係は変化しない。
【００１２】
しかしながら、図１４に示したカプラン水車では、以下の様な問題点がある。すなわち、上流側ディスチャージリング７ａと下流側ディスチャージリング７ｂの最小半径、すなわち、これらの内面を回転主軸の軸線Ｌに垂直な平面に投影した際の半径は、ディスチャージリング球面の半径Ｒｄより小さく、またランナベーン３の傾斜角度がどのような角度になっても、そのチップ側端面３ａの回転主軸の軸線Ｌに垂直な平面へ投影した半径は、前記したディスチャージリングの最小半径より大きいので、ランナベーン３をランナボス４に組み込んだ状態で上方（すなわち発電機方向）または下方（すなわち吸出し管方向）へ移動させることは不可能である。このため通常は、ランナベーン３を上方へ抜くため、ランナベーン３の分解に先立ち、まずディスチャージリング７ａを分解して上方へ取り出せる様な構造になっている。このため、図１３のカプラン水車と比較すると図１４のカプラン水車は上流側ディスチャージリング７ａまわりの構造が複雑になり、その結果、製作コストも高騰し、かつランナベーン３の分解、組み込み時の時間も長くなる等の問題を有する。このため、こうしたカプラン水車は、従来、あまり製作されていない。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑み、ランナの分解、点検等の際に容易にランナを取り出すことができるとともに、ランナ外周部からの流水の漏れを低減し、それによる水力機械の効果の低下やキャビテーションの発生を抑制し得るようにした可動翼水力機械の製造方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、それぞれ羽根軸を中心として回動可能な複数のランナベーンを放射方向に設けたランナを有する可動翼水力機械の製造方法であって、
前記可動翼水力機械は、
上記ランナベーンのチップ側端面を、ランナの回転主軸の軸線と羽根軸の軸線との交点を中心とする球面状に形成するとともに、
ランナベーンの羽根部の軸線を、上記回転主軸の軸線に直交し且つ羽根軸の軸線を含む平面に対して通水路の高圧側または低圧側のいずれか一方に傾斜させ、
ランナベーンの全閉時にそのランナベーンのチップ側端面を、ランナの回転主軸と直交する平面に投影したときの最大半径が、上記チップ側端面における球面の半径より小さくなるようにしたものであり、
ランナベーンの羽根面もしくはチップ側端面から、羽根軸の軸線の延長線上に突起部を突出させ、上記羽根軸及び突起部の端部によってランナベーンを保持して軸対称面の加工を行い、その後上記突起部を除去して、ランナベーンを加工することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の前提となる各参考例および本発明の実施の形態について説明する。なお、図中図１３と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００１６】
第１参考例
図１は、本発明の前提となる第１参考例を示す図であり、ランナベーン３がランナボス４に対して放射方向に複数個取り付けられてランナを構成しており、各ランナベーン３は水力機械の回転主軸の軸線Ｌと直交する羽根軸の軸線Ｍを中心として回動し、ランナベーン３の傾斜角度が制御される。
【００１７】
上記各ランナベーン３のチップ側端面３ａは回転主軸の軸線Ｌと羽根軸の軸線Ｍとの交点を中心とする半径Ｒの球面状に形成されている。また、上流側ディスチャージリング７ａの内周面は、ランナベーン３のチップ側端面３ａを形成する球面の半径Ｒよりわすがに大きな半径Ｒｄの円筒に形成されており、下流側ディスチャージリング７ｂの内周面は半径Ｒｄの球面に加工されている。
【００１８】
ここまでは、図１３に示した従来の可動翼水力機械と同一であるが、本第１参考例においては、ランナベーン３が全閉位置のときには点線３ｃで示すようになり、羽根外周のチップ側端面が上流側ディスチャージリング７ａの方向に偏位するようにしてある。すなわち、ランナベーン３の全閉時においては、羽根部の軸線Ｖが回転主軸の軸線Ｌに直交し羽根軸の軸線Ｍを含む平面に対し高圧側に傾斜するようにしてある。したがって、ランナベーン３を全閉にしランナの回転主軸の軸線Ｌに垂直な平面に投影した際の時のランナの最大半径Ｒｃは、チップ側端面の球面の半径Ｒより小さくなっている。
【００１９】
ところで、図１３に示す可動翼水力機械においては、ランナベーン３のチップ側端面３ａがランナベーン３の羽根軸の軸線Ｍのほぼ延長線上にあるので、ランナベーン３の角度がとのような角度であっても、ランナベーンをランナの回転主軸の軸線Ｌに垂直な平面に投影した際の最大半径Ｒｃは、常にチップ側端面の半径Ｒと等しくなっている。
【００２０】
これに対し、この第１参考例においては、回転主軸の軸線Ｌに垂直な平面に投影したランナベーンの最大半径Ｒｃはその角度により異なり、全閉位置で最も小さくなり、Ｒｃ＜Ｒとなる。したがって、ランナベーン３とランナボス４を図において上方に引き上げる場合、半径Ｒに対してわずかしか大きくない半径Ｒｄの上流側ディスチャージリング７ａ内を余裕をもって通過させることができ、ランナの分解組立時においてランナベーン３とランナボスを組み立てた状態のまま上方に引き上げる作業が容易となる。
【００２１】
しかも、ランナベーンの角度が変化すると、ランナベーン３のチップ側端面３ａは半径Ｒの球面上を動くので、球面状ディスチャージリングすなわち下流側ディスチャージリング７ｂとの隙間は、従来の可動翼水力機械と同様に一定に保たれ、流水の漏れを最小限に保持することができる。
【００２２】
なお、上記説明においては、ランナベーンの全閉位置においてチップ側端面が上流側ディスチャージリング側にある場合について説明したが、チップ側端面を下流側ディスチャージリングの方に位置するようにすることもできる。
【００２３】
第２参考例
図２は、本発明の第２参考例を示す図であり、図１に示すものに対して、上流側ディスチャージリング７ａと下流側ディスチャージリング７ｂとの接続部が、ランナの回転主軸に直交し且つ羽根軸の軸線Ｍを含む平面に対して高圧側に偏位されている。したがって、この場合上流側ディスチャージリング７ａの半径Ｒdminが下流側ディスチャージリング７ｂの球面の半径Ｒｄより小さくなっており、その結果下流側ディスチャージリング７ｂの球面状部が上記羽根軸の軸線Ｍを含む平面より高圧側まで延びている。
【００２４】
すなわち、この第２参考例においても、回転軸の軸線Ｌに直交する平面に投影したランナの最大半径は羽根角度により異なり、全閉位置で最も小さくなる。このため、ランナがその中を通過できるために十分な上流側ディスチャージリング７ａの内径Ｒdminは、上記全閉状態でのランナの最大半径Ｒｃより大きければよいことになり、下流側のディスチャージリング７ｂの球面半径Ｒｄよりも小さくすることができる。
【００２５】
そこで、この第２参考例においては、Ｒｄ＞Ｒ＞Ｒdmin＞Ｒｃの関係となるようにしてある。
【００２６】
しかして、この場合、ランナの分解組立時にランナベーン３とランナボス４とを組み立てた状態のままで、全閉位置でのランナの最大半径Ｒｃに対してわずかしか大きくないＲdminの上流側ディスチャージリング７ａ内を上方に引き上げることができる。しかも、内周が円筒状の上流側ディスチャージリング７ａの内径を小さくできるため、結果として下流側ディスチャージリング７ｂによる球面部の範囲を広くすることができ、チップ側端面とディスチャージリングとの間隙に起因する流水の漏れによる効率の低下及びキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００２７】
第３参考例
なお、以上の説明では、全閉位置でのチップ側端面が上流側ディスチャージリング側にある場合を示したが、それが下流側にある場合も同様の効果を奏する。
【００２８】
すなわち、図３はランナベーン３が全閉位置の場合、そのチップ側端面が上記羽根軸の軸線Ｍを含む平面に対して低圧側に位置するようにしてものであって、その他の点では図２に示すものと同一である。
【００２９】
しかして、この場合も、上流側ディスチャージリング７ａの内径Ｒdminをランナベーン３が全閉位置にあるランナの半径Ｒｃより若干大きくすることによって、ランナベーン３とランナボス４を組み立てた状態で上方に容易に引き上げることができる。
【００３０】
しかも、球面状の下流側ディスチャージリング７ｂをランナベーンの羽根軸の上方まで延長でき、ランナベーンの角度が増えてその姿勢が図３の３ｄ（一点鎖線）になるまでは、ランナベーン３のチップ側端面とディスチャージリングの間隙は、チップ側端面の全面にわたり、Ｒｄ−Ｒの狭い間隙のまま一定に保持される。
【００３１】
すなわち、図３の（ｂ）に示されている通り、ランナベーン３の姿勢が前記した３ｄの姿勢となった場合、ランナベーン３を、図３の（ａ）の矢印Ｚの方向から見た形状は、この図の様になる。ここでも、ディスチャージリング７との間隔が一定の部分を斜線でハッチィングしたが、前記した通り、姿勢３ｄまではランナベーン３とディスチャージリング７との間隔はＲｄ−Ｒが一定なので、チップ側端面３ａの全面がハッチィングされている。
【００３２】
以上により図３の第３参考例では従来のものに比し流水の漏れによる効率の低下及びキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００３３】
第４参考例
図４は図１の変形例である第４参考例を示す図であり、ランナベーン３の全閉時におけるチップ側端面３ａが回転主軸の軸線Ｌに直交し羽根軸の軸線Ｍを含む平面より下流側に位置するようにしてある。そして、ランナベーンが全開した状態でもランナベーンが２点鎖線３ｄで示すようになり、その際ランナベーンのチップ側端面が上記平面より高圧側に出ないようにしてある。その他は図１に示すものと同一である。
【００３４】
しかして、この場合も、回転主軸に直交する平面に投影したランナの最大半径はランナベーンの全閉位置で最も小さくなり、ランナベーンを全閉状態とすることにより、ランナベーン３とランナボス４を組み立てた状態のまま、図において上方（高圧側）に容易に引き上げることができる。しかも、ランナベーン３のチップ側端面とディスチャージリングの間隙がランナベーンの角度が全閉から全開の全範囲にわたってＲｄ−Ｒの狭い間隙に保持され、チップ側端面とディスチャージリングとの間の間隙に起因する流水の漏れが規制され、その漏水による効率の低下とキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００３５】
図５は本発明の参考例の効果を示すための実験結果を示す。実験は実物水車と幾何学的に相似な模型カプラン水車を製作し、模型の特性を正確に測定できる試験装置を用いて行なった。
【００３６】
実験は２種類のランナベーンについて実施した。一つのランナベーンは、図１３に示す従来のカプラン水車と同様なランナベーンであり、全閉時のランナベーンチップ側端面がほぼ羽根軸の軸線の延長上にある。もう一つのランナベーンは本発明の第４参考例のランナベーンに相当し、全閉時のランナベーンのチップ側端面が羽根軸の軸線より下流側にある。
【００３７】
図中の点は３種類のランナベーンの傾斜角度θ１、θ２、θ３について、設計回転数、設計有効落差の基で、図１３で説明したガイドベーン２の姿勢を変化させた場合の特性を示す。横軸は最高効率点の流量Ｑ_０を１．０とし、測定された流量Ｑを無次元した流量Ｑ／Ｑ_０、立軸は従来ランナベーンの最高効率η_０を１．０とし、測定された効率ηを無次元した効率η／η_０である。
【００３８】
可動羽根カプラン水車の場合は、効率が最も高くなるランナベーン傾斜角度θとガイドベーンの姿勢の組み合わせで運転される。図中の点線はその時の効率の変化を示す。この図から、全ての流量で、第４参考例のランナベーンの方が効率が高いことがわかる。その程度は、最高効率点で約０．２％に相当する。
【００３９】
第５参考例
図６は本発明の第５参考例を示す図であり、各ランナベーン３の外周すなわちチップ側端面は半径Ｒの球面に形成されており、ランナベーン３を全閉状態としたときにはそのチップ側端面が回転主軸の軸線Ｌに直交し羽根軸の軸線Ｍを含む平面より高圧側に位置するようにしてある。そして、上流側ディスチャージリング７ａの内周が、ランナの半径Ｒより若干大きな半径Ｒｄの球面で加工されており、下流側ディスチャージリング７ｂの内面が、回転主軸の軸線Ｌに直交する平面に投影した全閉状態のランナの半径Ｒｃより大きく、上記半径Ｒｄより小さな半径Ｒdminの円筒状に形成されている。したがって、上流側ディスチャージリング７ａの球面と下流側ディスチャージリング７ｂの円筒状部とは、上記軸線Ｍを含む面より低圧側で接続されている。
【００４０】
しかして、この場合もランナベーン３の全閉時におけるランナの最大半径Ｒｃが下流側ディスチャージリング７ｂの半径Ｒdminより小さくなることにより、ランナの分解組み立てに際し、ランナベーン３とランナボス４を組み立てた状態のまま低圧側に容易に降ろすことができる。しかも、球面状に形成されているディスチャージリングを羽根軸の軸線Ｍを含む平面より下方すなわち低圧側に位置せしめているので、ランナベーン３の姿勢が図５の３ｄ（一点鎖線）になるまでは、ランナベーンのチップ側端面とディスチャージリングの間隙はＲｄ−Ｒの狭い間隙に保持される。
【００４１】
すなわち、図６の（ｂ）に示されている通り、ランナベーン３の姿勢が前記した３ｄの姿勢となった場合、ランナベーン３を、図６の（ａ）の矢印Ｚの方向から見た形状は、この図の様になる。ここでも、ディスチャージリング７との間隔が一定の部分を斜線でハッチィングしたが、前記した通り、姿勢３ｄまではランナベーン３とディスチャージリング７との間隔はＲｄ−Ｒが一定なので、チップ側端面３ａの全面がハッチィングされている。
【００４２】
したがって、チップ側端面が上流側ディスチャージリング７ａの下端から出ない範囲では、チップ側端面とディスチャージリングとの間隙に起因する流水の漏れが規制され、その漏水による効率の低下とキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００４３】
第６参考例
図７は図６の変形例である第６参考例を示す図であって、上流側ディスチャージリング７ａの球面半径とそれに接続されている下流側ディスチャージリング７ｂの円筒半径は互いに同じＲｄであり、ランナベーン３のチップ側端面の球面Ｒより若干大きくしてある。一方、ランナベーン３はその全閉位置で点線３ｃで示すようにチップ側端面３ａが、羽根軸の軸線Ｍを含む平面より上方すなわち高圧側に位置するようにされ、しかも、ランナベーンが全開となり図の２点鎖線で示す状態になってもチップ側端面が上記軸線Ｍを含む平面より下方すなわち低圧側に位置しないようにしてある。
【００４４】
しかして、ランナの分解組み立てに際しては、ランナベーンを全閉状態にすることによってランナベーン３とランナボス４とを組み立てた状態のまま、きわめて容易に下方に降ろすことができる。しかも、ランナベーン３のチップ側端面３ａと上流側ディスチャージリング７ａとの間隙は羽根角度の全閉から全開の全範囲にわたってＲｄ−Ｒの狭い間隙に維持される。したがって、チップ側端面とディスチャージリングとの間隙に起因する流水の漏れが規制され、それによる効率の低下及びキャビテーションの発生が抑制される。
【００４５】
第７参考例
図８は本発明の第７参考例を示す図であり、各ランナベーン３の羽根軸の軸線Ｍが、回転主軸の軸線Ｌに直交する面に対してランナベーンのチップ側端面が上方すなわち高圧側に位置するように角度θだけ傾斜されている。そしてこのランナベーンのチップ側端面は半径Ｒの球面状に形成されている。一方、上流側ディスチャージリング７ａの内周は半径Ｒｄの球面に形成されており、その下流側に接続される下流側ディスチャージリング７ｂの内周は、回転主軸の軸線Ｌに直交する平面に投影した全閉状態のランナの半径Ｒｃより若干大きい半径Ｒdminの円筒状に形成してある。
【００４６】
しかして、この場合もランナベーン３の全閉時におけるランナの最大半径は運転時の最大半径より小さくでき、ランナの分解組み立てのためにランナベーンを全閉状態にすることによってランナベーン３とランナボスを組み立てた状態のまま下方に容易に降ろすことができる。さらに、上流側ディスチャージリング７ａの球面部を下流側ディスチャージリング７ｂの半径Ｒdminの円筒状部と接続できるため、ランナベーン３の姿勢が全閉から図８の一点鎖線で示す位置になるまでチップ側端面とディスチャージリングとの間隙はＲｄ−Ｒの狭い間隙のまま一定となる。したがって、チップ側端面が球面状のディスチャージリングの下端より出ない範囲では、流水の漏れをより少なくでき、漏水による効率の低下とキャビテーションの発生が抑制される。しかも、この参考例におけるランナベーンでは、羽根軸の軸線Ｍが回転主軸の軸線Ｌに直交する面に対して傾斜しているため、羽根部の基準軸線を羽根軸の軸線に対して傾ける必要がなく、上記軸線Ｍがチップ側端面を通るように形成でき、ランナベーンの加工時に上記軸線Ｍ上でランナベーンを保持でき、ランナベーンの加工を容易に行うことができる。
【００４７】
第８参考例
図９は図７に示す第６参考例の他の例を示す図であり、上流側ディスチャージリング７ａに吸出し管６の上部が直接接続され、上流側ディスチャージリング７ａの球面が吸出し管６の内面に滑らかに接続されている。その他は図６のものと同一である。
【００４８】
しかして、この場合も図７に示すものと同様の効果を奏する。しかもこの参考例においては、図１３に示す従来の可動翼水力機械のように、球面状ディスチャージリングと吸出し管の上部との接続部に、流路内に出っ張り、流路断面積が狭くなるノド部が形成されるようなことがなく、ディスチャージリングから吸出し管上部に至る断面積変化は単調に増加するので、流路内での流速変化が単調で余分な流動損失が発生することも防止できる。
【００４９】
実施の形態
また、図１０は、それぞれ図１等に示すように、ランナベーンの全閉時に羽根軸３ｓの軸線Ｍに対してチップ側端面３ａが高圧側或は低圧側に偏位するようにしたランナベーンの製造方法を説明するための図であって、（ａ）はランナベーン３の平面図、（ｂ）は（ａ）における矢印Ｚ方向から見た図である。また（ｃ）は（ａ）における矢印Ｙ方向から見た図である。
【００５０】
ところで、従来の可動翼水力機械におけるランナベーンは、羽根軸３ｓの軸線Ｍがランナベーン内をその全長にわたって延びているため、上記軸線Ｍを対称軸とする軸線対称面の加工を行う際は、羽根軸３ｓの端面とチップ側端面に回転中心を設けることによってその加工を行うことができるが、本発明の第１参考例を示す図１におけるようなランナベーンでは、羽根部の基準軸線が軸線Ｍと同一軸線上になく、軸線Ｍがチップ側端面を通らないため、羽根軸３ｓを対称軸とする軸対称面の加工が困難となる。
【００５１】
そこで、本実施の形態においては、ランナベーン３のチップ側の羽根面またはチップ側端面に、軸線Ｍ上に位置する加工用突起１２を設けておき、その加工用突起１２と羽根軸３ｓの端部とを支持して軸対称面の加工を行い、軸対称面の加工が完了した後にその加工用突起１２を除去する。また、この加工用突起１２としては、ランナベーンのチップ側端面にキャビテーション壊蝕を防止する目的で備えられるフィレットをチップ側端面に対応するところまで延長して代用することもできる。
【００５２】
しかして、加工用突起１２の端面と羽根軸３ｓの端面を用いてランナベーン用ワークを支持することによって羽根軸３ｓの軸線Ｍを対称軸とする軸対称面の加工を容易に行うことができる。そして、この突起は加工後に除去するため、水力機械が完成した時点では性能等に影響を及ぼすことはない。
【００５３】
第９参考例
図１１は、本発明の第１参考例等に使用するランナベーンの一部断面図であり、ランナベーン３は、羽根部３ｆとランナベーンスピンドルである羽根軸３ｓが互いに分離可能に別々に加工されている。
【００５４】
すなわち、羽根部３ｆの基端面には、羽根部の基準軸線Ｎに対して直交する端面を有する円柱状突起１３が突設されている。一方、羽根軸３ｓの先端面にはその軸線Ｍに対する傾斜する羽根部の基準軸線Ｎに対して直交する底面ａを有し、上記円柱状突起１３に対応する凹部１４が形成されている。しかして、上記円柱状突起１３を凹部１４に挿入しボルト１５によって両者を締結することによって一つのランナベーン３が構成されている。
【００５５】
しかして、このランナベーン３の加工においては、羽根軸３ｓとは別個に個々の羽根部３ｆを基準軸線Ｎを基準にして加工することができ、全閉時のランナベーンのチップ側端面が羽根軸の軸線Ｍの位置とほぼ一致している従来のランナベーンの加工方法と全く同じになり、その加工を容易に行うことができる。ただし、ランナベーン３の羽根軸部の加工では、その軸線Ｍに対して傾いた面や孔の加工が必要であるが、回転支持部の大きさはランナベーン一枚の大きさより小さいため、その加工は容易となる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、上述のように構成したので、加工用突起の端面と羽根軸の端面を用いてランナベーン用ワークを支持することによって羽根軸の軸線を対称軸とする軸対称面の加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可動翼水力機械の第１参考例を示す図。
【図２】本発明の可動翼水力機械の第２参考例を示す図。
【図３】（ａ）は本発明の可動翼水力機械の第３参考例を示す図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向矢視図。
【図４】本発明の可動翼水力機械の第４参考例を示す図。
【図５】本発明の参考例の実験結果を示す図。
【図６】（ａ）は本発明の可動翼水力機械の第５参考例を示す図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向矢視図。
【図７】本発明の可動翼水力機械の第６参考例を示す図。
【図８】本発明の可動翼水力機械の第７参考例を示す図。
【図９】本発明の可動翼水力機械の第８参考例を示す図。
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の可動翼水力機械のランナベーンの製造方法を示す図。
【図１１】本発明の各参考例に使用し得るランナベーンの一部断面図。
【図１２】従来の可動翼水力機械の概略構成を示す図。
【図１３】（ａ）は図１２のランナベーンまわりの拡大図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向矢視図。
【図１４】従来の可動翼水力機械の他の例を示す図。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ ガイドベーン
３ ランナベーン
４ ランナボス
５ 回転主軸
６ 吸出し管
７ ディスチャージリング
８ 凹部
９ リング
１０ ピン
１１ 軸受
１２ 加工用突起
１３ 円柱状突起
１４ 凹部

Claims (1)

1. それぞれ羽根軸を中心として回動可能な複数のランナベーンを放射方向に設けたランナを有する可動翼水力機械の製造方法であって、
   前記可動翼水力機械は、
   上記ランナベーンのチップ側端面を、ランナの回転主軸の軸線と羽根軸の軸線との交点を中心とする球面状に形成するとともに、
   ランナベーンの羽根部の軸線を、上記回転主軸の軸線に直交し且つ羽根軸の軸線を含む平面に対して通水路の高圧側または低圧側のいずれか一方に傾斜させ、
   ランナベーンの全閉時にそのランナベーンのチップ側端面を、ランナの回転主軸と直交する平面に投影したときの最大半径が、上記チップ側端面における球面の半径より小さくなるようにしたものであり、
   ランナベーンの羽根面もしくはチップ側端面から、羽根軸の軸線の延長線上に突起部を突出させ、上記羽根軸及び突起部の端部によってランナベーンを保持して軸対称面の加工を行い、その後上記突起部を除去して、ランナベーンを加工することを特徴とする、可動翼水力機械の製造方法。

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