JPH03267583A - 水車のガイドベーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポンプ水車、フランシス水車、カブラン水車な
ど渦巻ケーシングをもつ水車におけるガイドベーンの翼
形状に関する。

〔従来の技術〕

従来の水車は、第４図に示すように、ランナ１のまわり
にガイドベーン２がその回転軸を上カバー５及び下カバ
ー６で支持され、ランナ１の回転中心に対し放射状、か
つ、均等間隔に複数枚配列されている。ガイドベーン２
の外径側にはランナ１の回転中心に対し、放射状にステ
イベーン３が配列され、ステイベーン３は渦巻ケーシン
グ４につながっている。水流は渦巻ケーシング４からス
テイベーン３．ガイドベーン２を通過しランナ１へ流入
する。

このような構造をしている従来の水車では、従来のガイ
ドベーン２の形状は第５図に示すように水流方向に対し
流線形をしており、上カバー側から下カバー側の方向に
は同一な翼形状をしている。

したがって第５図に示すように面ＩｃＩＩｃｍｃ■ｃで
ガイドベーン２を切断したときの断面の翼厚ｔは、上カ
バー側ｔ＾、上カバーと下カバーの中間ｔＢ、下カバー
側ｔｃが同じになっている。

一方、特殊形状のガイドベーンは特開昭５９−２１１７
６６号公報に記載のように、水流に対し翼後縁側の翼厚
が下カバー側から上カバー側に向って。

漸次、薄くなっている形状をしたガイドベーンがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

水車の効率を向上するにはガイドベーン２で生じる水力
損失を低減することが重要である。ガイドベーン２はそ
の回転軸を中心に水車の運転状態に応じて回動し翼の向
きを変えるが、翼の向きと水流の流れ角度αが一致しな
いときは、ターボ機械第１２巻第４号第２１４から第２
２０項に論じられているように、衝突損失が生じる。そ
こで発明者らがガイドベーン２へ流入する水流の流れ角
度αを測定したところ、第６図に示すように、上カバー
と下カバーの間で変化していることが分かった。

このような水流の流れ状態に対し上記従来技術及び特開
昭５９−２１１７６６号公報は、水流に対し翼前縁側の
翼形状が上カバー側から下カバー側にわたって同一とな
っているため、第７図に示すようにガイドベーン開度ａ
ｏが大きい大流量時の運転状態では上カバー側の水流Ｖ
＾と下カバー側の水流Ｖｃは比較的ガイドベーン２の翼
の向きと一致するが、上カバーと下カバーの中間位置に
おける水流Ｖａは翼の向きと合わなくなりガイドベーン
２の前縁側で、かつ、外径側の翼面で水流が翼面からは
く離し損失が急激に増大する問題があった。

本発明の目的はガイドベーン開度ａＯが大きい大流量時
にもガイドベーン２の前縁側でかつ外径側の翼面で水流
がはく離しないようにすることである。

なお、第８図に示すように、ガイドベーン開度ａｏが小
さい小流量時の運転状態では、水流の流れ角度αと翼の
向きが一致しなくても水流のはく離が小さいので衝突損
失は小さいと前述の文献に論じられている。

〔課題を解決するための手段〕

上記自記を達成するために、第１図に示すようにガイド
ベーン２の翼形状を上カバー側と下カバー側では同一で
あるが、上カバー側と下カバー側の中間位置では外径側
の翼厚が上カバー側と翼厚に比べ、翼前縁２ａでは同じ
であるが水流方向に漸次厚くなり、翼前縁２ａとガイド
ベーン２の回転軸位置２ｄの間の適当な位置２ｃで最も
厚くなった後、漸次薄くなり回転軸位置２ｄでは、再び
、上カバー側の翼厚と同一になるようにしたものである
。

さらに、上カバー側と下カバー側の中間位置の翼形状が
上カバー側、及び下カバー側の翼形状と滑らかにつなが
るようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、第２図に示すように上カバー側と下カ
バー側の中間位置で翼の向きに合わない流れ角度で水流
ＶＢが流入して来ても、外径側の翼厚が厚くなっている
ので、翼面ば水流Ｖａの方向と同じ向きになるから、水
流が翼面からはく離することがない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。上カ
バー側と下カバー側の翼形状を同一とする。そして、上
カバー側と下カバー側の中間位置の翼形状は翼前縁２ａ
と回転軸位置２ｄの中間位１２ｃにおける翼厚ｔｕを同
じ位置２ｃの上カバー側の翼厚ｔ＾の１．３倍とし、こ
の中間位置２ｃと翼前縁２ａ、及び、回転軸位置２ｄの
間を円弧で滑らかにつなぐ。回転軸位置２ｄから下流側
翼後縁２ｂまでの間は上カバー側と同一の形状である。

さらに、上カバーの翼形状、上カバー側と下カバー側の
中間位置の翼形状及び下カバー側の翼形状を滑らかな曲
面で構成する。

本実施例によれば、第２図に示すように、上カバー側と
下カバー側の中間位置で翼の向きに合わない流れ角度で
水流ＶＢが流入して来ても、外径側の翼厚が厚くなって
いるので翼面から水流がはく離するのを防止する効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によればガイドベーン開度ａｏが大きい大流量時
の運転状態でもガイドベーン２の前縁側で外径側の翼面
で水流がはく離しないようにできるので、ガイドベーン
２で生じる衝突損失を低減する効果がある。その結果、
第３図に示すように。

大流量時の運転状態における水車効率を向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のガイドベーンの斜視図、第
２図は本発明の効果を示す第１図の上面図、第３図は本
発明の効果を示す水車特性図、第４図は従来の水車の縦
断面図、第５図は従来のガイドベーンの斜視図、第６図
はガイドベーンへ流入する水流の流れ角度分布図、第７
図はガイドベーン開度が大きいときの流れ状態を示す第
５図の上面図、第８図はガイドベーン開度が小さいとき
の流れ状態を示す第５図の上面図である。 １・・・ランナ、２・・・ガイドベーン、３・・・ステ
イベーン、４・・・渦巻ケーシング、５・・・上カバー
　６・・・下箱１図 ５ 第４図 第２区 第３図 第７図 ｆ間位ＪＪ＠４に

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ランナ、前記ランナのまわりに前記ランナ回転中心
   に対して放射状、かつ、均等間隔に配列されその回転軸
   が上カバー、及び、下カバーで支持されている複数枚の
   流線形のガイドベーンをもち、前記ランナの回転中心に
   対して前記ガイドベーンの外径側に放射状に複数枚配列
   されたステイベーンを設け、前記ステイベーンにつなが
   る渦巻ケーシングと、前記渦巻ケーシングから流入した
   水が前記ステイベーンを通過し、さらに、前記ガイドベ
   ーンを通過して前記ランナへ流入する水車のガイドベー
   ンにおいて、前記上カバー側と前記下カバー側では翼の
   形状が同一であるが、前記上カバーと前記下カバーの中
   間位置では前記水流の方向の翼厚が前記水流に対し翼前
   縁では同一であるが前記翼前縁から前記回転軸位置へ向
   かつては前記上カバー側の翼厚に比べて漸次厚くなり、
   前記翼前縁と前記回転軸の位置の間の適当な位置で前記
   上カバー側の翼厚との差が最も厚くなつた後、漸次薄く
   なり、前記回転軸の位置では前記上カバー側の翼厚と同
   一となり、かつ、前記上カバー側と前記中間位置と前記
   下カバー側の翼形状が滑らかにつながつていることを特
   徴とする水車のガイドベーン。