JP4115202B2 - ポンプ水車 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水力発電などに使用されるポンプ水車に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1(a)に示したものは、従来のフランシス型ポンプ水車である。図において、符号1はランナ、3はガイドベーン、4はガイドベーンアーム、5はリンク、6はガイドリング、7はステーベーン、8はステーベーン7を水圧から支持するスピードリング、9はケーシング、10はランナ1の主軸、11は主軸受、12は上カバー、13は下カバー、14は吸出し管である。
ランナ1は、クラウン板1a、シュラウド板1b、ランナベーン1c、およびランナコーン1dにより構成されており、クラウン板1aの上面中央部に主軸10が固定されている。クラウン板1aとシュラウド板1bとの間には水路が形成され、この水路中に複数のランナベーン1cが配置されている。
クラウン板1aの上方には上カバー12が配置されてクラウン板1aを覆っている。シュラウド板1bの下方には下カバー13が配置されており、ケーシング9とともにコンクリート15に固定されている。
このように構成されたポンプ水車では、ランナ1が回転することにより、吸出し管14から水を吸い上げて送り出すことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のポンプ水車において、上カバー12の内部は、セグメント状に周方向に沿って複数のリブ12aによって仕切られている。また、上カバー12には、その高さ方向上部にフランジ部12bが設けられ、このフランジ部12bとスピードリング8とが固定されている。
上カバー12の上部にはガイドベーン3を開閉するリンク機構としてガイドリング6がガイドレール12cに支持されている。このため、この部分に水圧によるたわみ等の変形が発生すると、ガイドベーン3の開度を正確に制御することができなくなってしまう。そのため、上カバー12を変形させないようリブ12aの枚数を多くし、また、上カバー12の高さを増して剛性を高くしている。
しかしながら、このために上カバー12が大型化してしまい、コストの増加を招いてしまうという問題があった。
【0004】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、小型化を実現するポンプ水車を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記実状に鑑みて上カバーのフランジ部の高さを種々に変えてたわみ量を解析したところ、フランジ部が上カバーの重心高さの近傍に設けられているときに上カバー上部のたわみ量が減少することを知見した。
すなわち、請求項1に記載の発明は、ランナの径方向外側に設けられたスピードリングと、該スピードリングの上方に固定されたランナの上カバーとを備え、前記上カバーには、周壁部の高さ方向中央部に位置して前記スピードリングと締結されるフランジ部が設けられ、前記フランジ部の下面高さは、前記上カバーの重心高さの近傍である前記周壁部の高さの34%以上かつ52%以下の位置であることを特徴とする。
【0007】
フランジ部を上記範囲に設けることにより、適切にたわみ量を減少させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1(b)に示したものは、本発明の一実施形態として示したフランシス型ポンプ水車である。図において、符号1はランナ、3はガイドベーン、4はガイドベーンアーム、5はリンク、6はガイドリング、7はステーベーン、8はステーベーン7を水圧から支持するスピードリング、9はケーシング、10はランナ1の主軸、11は主軸受、20は上カバー、13は下カバー、14は吸出し管である。
ランナ1は、クラウン板1a、シュラウド板1b、ランナベーン1c、およびランナコーン1dにより構成されており、クラウン板1aの上面中央部に主軸10が固定されている。クラウン板1bとシュラウド板1bとの間には水路が形成され、この水路中に複数のランナベーン1cが配置されている。
クラウン板1aの上方には上カバー20が配置されてクラウン板1aを覆っている。シュラウド板1bの下方には下カバー13が配置されており、ケーシング9とともにコンクリート15に固定されている。
【0009】
上カバー20の周壁部には、上カバー20の高さ方向略中央部にフランジ部21が設けられている。このフランジ部21がスピードリング8上に乗せられた状態で、フランジ部21とスピードリング8とがボルト22により締結されている。
また、上カバー20の内部は、セグメント状に周方向に沿って複数のリブ20aによって仕切られている。上カバー20の上方には、図1(b)および図2に示すように、ガイドベーン3を開閉するリンク機構としてガイドリング6が設けられており、上カバー20にはガイドリング6のガイドレール25が設けられている。
【0010】
さて、フランジ部21の高さは、たわみ量が最低となるように、以下のようにして設定されている。
上カバー20の上部にはガイドレール25が設けられており、この部分がたわむと、ガイドベーン3の開度を正確に制御することができなくなる。したがって、この部位におけるたわみ量を厳しく管理する必要がある。
そこで、フランジ部21の高さ位置を種々に変えて有限要素法による構造解析(FEM解析)により、図の部位Pにおける高さ方向のたわみ解析を行った。その結果、フランジ部21の下面高さが、上カバー20の重心高さの近傍である場合に、部位Pの高さ方向のたわみが減少することがわかった。
具体的には、フランジ部21下面の高さが上カバー20の高さの、60%(従来例)の場合を含めて種々の高さにて解析したところ、たわみ量は図3に示すようになった。図からわかるように、フランジ部21下面の高さが34%以上かつ52%以下(34%〜52%)のときにおける部位Pの高さ方向のたわみ量が、従来の99%以下に低減する。さらに、この部位Pにおける高さ方向のたわみ量は、特に40%付近のときに最も減少することがわかった。
【0011】
以上に基づき、本例においては、フランジ部21の下面高さが上カバー20の約40%の高さに設定されている。これにより、従来と同程度のたわみを許容するように上カバー20を設計すれば、その分、上カバー20の胴板28の高さを減少させることができ(図1(a)の胴板28’と比較参照)、また、リブ20aの枚数減や、上カバー20の高さの減少を図ることが可能となる。
【0012】
このように、本例のポンプ水車では、フランジ部21が上カバー20のたわみを減少することができる最適位置に設けられているため、従来と比較して胴板28の高さ減、リブ20aの枚数減、上カバー20の高さ減少が可能となって、上カバー20の小型化を実現することができる。
【0013】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のポンプ水車では、上カバーのフランジ部が、上カバー上部のたわみ量が少なくなる位置に設けられているため、従来と比較して胴板高さ減、リブ枚数減、上カバー高さ減が可能となって、上カバーの小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ポンプ水車の側断面図であり、(a)は従来のポンプ水車、(b)は本発明の一実施形態として示したポンプ水車である。
【図2】 同ポンプ水車の上面図である。
【図3】 ポンプ水車の上カバーのフランジ部の高さを種々に変え、従来を100%とした場合のたわみ量を計測したグラフである。
【符号の説明】
1 ランナ
8 スピードリング
20 上カバー
21 フランジ部
Claims (1)
- ランナの径方向外側に設けられたスピードリングと、該スピードリングの上方に固定されたランナの上カバーとを備え、
前記上カバーには、周壁部の高さ方向中央部に位置して前記スピードリングと締結されるフランジ部が設けられ、前記フランジ部の下面高さは、前記上カバーの重心高さの近傍である前記周壁部の高さの34%以上かつ52%以下の位置であることを特徴とするポンプ水車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002231467A JP4115202B2 (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | ポンプ水車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002231467A JP4115202B2 (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | ポンプ水車 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004068752A JP2004068752A (ja) | 2004-03-04 |
JP4115202B2 true JP4115202B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=32017229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002231467A Expired - Lifetime JP4115202B2 (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | ポンプ水車 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4115202B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6055706B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2016-12-27 | 株式会社日立製作所 | 渦巻きポンプ |
-
2002
- 2002-08-08 JP JP2002231467A patent/JP4115202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004068752A (ja) | 2004-03-04 |
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