JPH05256243A - 変則形ペルトン水車 - Google Patents
変則形ペルトン水車Info
- Publication number
- JPH05256243A JPH05256243A JP4088185A JP8818592A JPH05256243A JP H05256243 A JPH05256243 A JP H05256243A JP 4088185 A JP4088185 A JP 4088185A JP 8818592 A JP8818592 A JP 8818592A JP H05256243 A JPH05256243 A JP H05256243A
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- JP
- Japan
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- nozzle
- small
- jet
- nozzles
- runner
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-
- 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
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】６ノズルペルトン水車において、ランナバケッ
トの上面でジェットの干渉が発生しないようにする。 【構成】ノズルは、大口径の３個の大ノズルと４ａと、
小口径の３個の小ノズル４ｂとからなり、大ノズル４ａ
と小ノズル４ｂとを、それぞれのノズルから噴射するジ
ェット６の中心が、ランナ１のピッチ円１ａを均等に分
割する点に当たるように、周方向に交互に配置したこと
により、ランナバケットが１つのジェットを受け終わっ
てから、次のジェットを受けるようになり、ジェットの
干渉を避け、効率を高める。また、６ノズル運転、大ノ
ズル４ａによる３ノズル運転、小ノズル４ｂによる３ノ
ズル運転を行うので、広い流量範囲にわたり高い効率が
得られる。
トの上面でジェットの干渉が発生しないようにする。 【構成】ノズルは、大口径の３個の大ノズルと４ａと、
小口径の３個の小ノズル４ｂとからなり、大ノズル４ａ
と小ノズル４ｂとを、それぞれのノズルから噴射するジ
ェット６の中心が、ランナ１のピッチ円１ａを均等に分
割する点に当たるように、周方向に交互に配置したこと
により、ランナバケットが１つのジェットを受け終わっ
てから、次のジェットを受けるようになり、ジェットの
干渉を避け、効率を高める。また、６ノズル運転、大ノ
ズル４ａによる３ノズル運転、小ノズル４ｂによる３ノ
ズル運転を行うので、広い流量範囲にわたり高い効率が
得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、６ノズルペルトン水
車のノズル口径またはランナバケットの大きさを変えた
変則形ペルトン水車に関する。
車のノズル口径またはランナバケットの大きさを変えた
変則形ペルトン水車に関する。
【０００２】
【従来の技術】ペルトン水車は、約２００〜１８００ｍ
の高落差に適用される衝動水車で、以前は横軸であった
が、近年は立軸機が採用されるようになった。１個のラ
ンナに取り付けられるノズル数が、横軸では２個が限度
であるが、立軸には６個まで可能であり、大容量化、高
速化が計られれるようになり、また、使用ノズる数の制
御によって、きわめて広い出力範囲にわたって効率低下
の少ない運転ができるようになった。図４は従来のと６
ノズルペルトン水車の平面図である。ペルトン水車の流
量調整は、ノズル部に設けたニードル弁の出し入れによ
り行う。ペルトン水車では、入口弁３を経てさらに分岐
管２によって分岐された圧力水は、ノズル４で加速さ
れ、ジェットとなってランナ１の図示しないランナバケ
ットに当たり、ランナ１に回転力を与えた後、放水路に
自然落下する。ノズル４から噴射されるジェットは、ラ
ンナ１のピッチ円とジェット中心との接点で図示しない
ランナバケットに当たるように設定されている。
の高落差に適用される衝動水車で、以前は横軸であった
が、近年は立軸機が採用されるようになった。１個のラ
ンナに取り付けられるノズル数が、横軸では２個が限度
であるが、立軸には６個まで可能であり、大容量化、高
速化が計られれるようになり、また、使用ノズる数の制
御によって、きわめて広い出力範囲にわたって効率低下
の少ない運転ができるようになった。図４は従来のと６
ノズルペルトン水車の平面図である。ペルトン水車の流
量調整は、ノズル部に設けたニードル弁の出し入れによ
り行う。ペルトン水車では、入口弁３を経てさらに分岐
管２によって分岐された圧力水は、ノズル４で加速さ
れ、ジェットとなってランナ１の図示しないランナバケ
ットに当たり、ランナ１に回転力を与えた後、放水路に
自然落下する。ノズル４から噴射されるジェットは、ラ
ンナ１のピッチ円とジェット中心との接点で図示しない
ランナバケットに当たるように設定されている。
【０００３】図５は図４のペルトン水車の等効率特性曲
線を示す図である。図において、横軸は単位回転速度、
縦軸は単位流量を示す。単位回転速度が速くなると、６
ノズル運転では隣のジェットと干渉し合って効率低下を
起こす。図において、単位回転速度が速くなり、かつ単
位流量が増加すると等効率曲線が接近しているのは、ジ
ェット干渉が開始して効率低下が激しくなることを示し
ている。ここで、単位回転速度ｎ11＝ｎ・Ｄ／√Ｈ、
単位流量Ｑ11＝Ｑ／Ｄ2 ・√Ｈであり、ｎは水車の回転
速度、Ｄはランナのピッチ円の直径、Ｈは落差、Ｑはノ
ズル１個当たりの流量である。
線を示す図である。図において、横軸は単位回転速度、
縦軸は単位流量を示す。単位回転速度が速くなると、６
ノズル運転では隣のジェットと干渉し合って効率低下を
起こす。図において、単位回転速度が速くなり、かつ単
位流量が増加すると等効率曲線が接近しているのは、ジ
ェット干渉が開始して効率低下が激しくなることを示し
ている。ここで、単位回転速度ｎ11＝ｎ・Ｄ／√Ｈ、
単位流量Ｑ11＝Ｑ／Ｄ2 ・√Ｈであり、ｎは水車の回転
速度、Ｄはランナのピッチ円の直径、Ｈは落差、Ｑはノ
ズル１個当たりの流量である。
【０００４】図６は１個のランナバケットについて、１
個のノズルから噴射されるジェットの方向の変化を示す
図で、（Ａ）はジェットの受け始めを示す図、（Ｂ）は
ジェットの直角流入の状態を示す図、（Ｃ）はジェット
受け終わりを示す図である。ジェットは６はランナバケ
ット５の切欠き部８から衝突し、ランナバケット５の内
径側に向かって進む。ランナバケット５が回転すると、
ランナバケット５の中央部から尖縁７に直角に、即ちピ
ッチ円の接線の方向に進む。さらにランナバケト５が回
転すると、ランナバケット５の内径側から衝突し、外径
側へ向かって進み、一部の水は切欠き部８から抜ける。
次のランナバケット５も同様の経過を繰り返す。従来の
６ノズルペルトン水車では、口径が等しい６個のノズル
と、ランナバケット５の形状が等しい１６乃至２２個程
度のランナバケット５を備えていた。従って、各ノズル
及びバケットに発生する現象はどのランナバケット５に
も発生していた。
個のノズルから噴射されるジェットの方向の変化を示す
図で、（Ａ）はジェットの受け始めを示す図、（Ｂ）は
ジェットの直角流入の状態を示す図、（Ｃ）はジェット
受け終わりを示す図である。ジェットは６はランナバケ
ット５の切欠き部８から衝突し、ランナバケット５の内
径側に向かって進む。ランナバケット５が回転すると、
ランナバケット５の中央部から尖縁７に直角に、即ちピ
ッチ円の接線の方向に進む。さらにランナバケト５が回
転すると、ランナバケット５の内径側から衝突し、外径
側へ向かって進み、一部の水は切欠き部８から抜ける。
次のランナバケット５も同様の経過を繰り返す。従来の
６ノズルペルトン水車では、口径が等しい６個のノズル
と、ランナバケット５の形状が等しい１６乃至２２個程
度のランナバケット５を備えていた。従って、各ノズル
及びバケットに発生する現象はどのランナバケット５に
も発生していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく６ノズル
ペルトン水車において、ランナが高速で回転すると、１
個のランナバケットがジェットを受けているとき、次の
ジェットを受けるタイミングが早まるため、ジェッの干
渉が発生していた。干渉の現象は、図６において、ラン
ナバケット上面でジェットの受け終わり時期の水と、次
のジェットの受け始めの水とが衝突し合って発生し、干
渉が発生すると水車の効率低下を来していた。ジェット
の干渉を避けるためには、ランナバケットの切欠き部８
から内径側に流入する水の影響を少なくするか、または
ジェットの受け終わりに、ランナバケットの切欠き部８
から流出する流れを早く終わらせることにある。
ペルトン水車において、ランナが高速で回転すると、１
個のランナバケットがジェットを受けているとき、次の
ジェットを受けるタイミングが早まるため、ジェッの干
渉が発生していた。干渉の現象は、図６において、ラン
ナバケット上面でジェットの受け終わり時期の水と、次
のジェットの受け始めの水とが衝突し合って発生し、干
渉が発生すると水車の効率低下を来していた。ジェット
の干渉を避けるためには、ランナバケットの切欠き部８
から内径側に流入する水の影響を少なくするか、または
ジェットの受け終わりに、ランナバケットの切欠き部８
から流出する流れを早く終わらせることにある。
【０００６】この発明は、６ノズルペルトン水車におい
て、ランナバケットの上面でジェットの干渉が発生しな
いようにした変則形ペルトン水車を提供することを目的
とする。
て、ランナバケットの上面でジェットの干渉が発生しな
いようにした変則形ペルトン水車を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】６ノズルペルトン水車に
おいて、ノズルは大口径の３個の大ノズルと小口径の３
個の小ノズルとからなり、前記大ノズルと前記小ノズル
とをそれぞれのノズルから噴射するジェットの中心が、
ランナのピッチ円を均等に分割する点に当たるように周
方向に交互に配置したことによって、上記目的を達成す
る。
おいて、ノズルは大口径の３個の大ノズルと小口径の３
個の小ノズルとからなり、前記大ノズルと前記小ノズル
とをそれぞれのノズルから噴射するジェットの中心が、
ランナのピッチ円を均等に分割する点に当たるように周
方向に交互に配置したことによって、上記目的を達成す
る。
【０００８】また、水車の流量に対応して、６ノズル運
転と、大ノズルによる３ノズル運転と、小ノズルによる
３ノズル運転とを行うようにすれば、広い範囲で効率を
高くする上に好適である。
転と、大ノズルによる３ノズル運転と、小ノズルによる
３ノズル運転とを行うようにすれば、広い範囲で効率を
高くする上に好適である。
【０００９】さらに、６ノズルペルトン水車において、
ランナバケットは、その中央の尖縁が大きい大ランナバ
ケットと、前記尖縁が小さい小ランナバケットとからな
り、前記大ランナバケットと小ランナバケットとをピッ
チ円に沿って周方向に等間隔を保って交互に配置したこ
とによって、上記目的を達成する。
ランナバケットは、その中央の尖縁が大きい大ランナバ
ケットと、前記尖縁が小さい小ランナバケットとからな
り、前記大ランナバケットと小ランナバケットとをピッ
チ円に沿って周方向に等間隔を保って交互に配置したこ
とによって、上記目的を達成する。
【００１０】
【作用】この発明においては、大口径の大ノズルと小口
径の小ノズルとを交互に配置したことにより、小ノズル
から噴射されるジェットは細いので、ジェット受け始め
におけるランナバケットの切欠き部から流入する水及び
ジェットの受け終わりにおける切欠き部から流出する流
れによる影響を少なくし、ジェットの干渉を避けること
ができる。また、水車の流量に応じて、６ノズル運転
と、大ノズルによる３ノズル運転と、小ノズルによる３
ノズル運転とを行うので、水量が部分流量から定格容量
まで広い範囲にわたり、高い効率を維持することができ
る。
径の小ノズルとを交互に配置したことにより、小ノズル
から噴射されるジェットは細いので、ジェット受け始め
におけるランナバケットの切欠き部から流入する水及び
ジェットの受け終わりにおける切欠き部から流出する流
れによる影響を少なくし、ジェットの干渉を避けること
ができる。また、水車の流量に応じて、６ノズル運転
と、大ノズルによる３ノズル運転と、小ノズルによる３
ノズル運転とを行うので、水量が部分流量から定格容量
まで広い範囲にわたり、高い効率を維持することができ
る。
【００１１】また、この発明においては、大小２種類の
ランナバケットをピッチ円に沿って周方向に間隔を保っ
て交互に配置したため、大ランナバケットと小ランナバ
ケットとは、ジェットを受けるタイミングがずれて、ラ
ンナバケットが１つのジェットを受け終わってから、次
のジェットを受ける始めるようになるので、ランナバケ
ットの上面でジェッの干渉が発生しない。
ランナバケットをピッチ円に沿って周方向に間隔を保っ
て交互に配置したため、大ランナバケットと小ランナバ
ケットとは、ジェットを受けるタイミングがずれて、ラ
ンナバケットが１つのジェットを受け終わってから、次
のジェットを受ける始めるようになるので、ランナバケ
ットの上面でジェッの干渉が発生しない。
【００１２】
【実施例】実施例１ 図１はこの発明の大ノズルと小ノズルとを備えた変則形
ペルトン水車の実施例を示すノズルの構成図である。図
１において、ノズルは大口径の３個の大ノズル４ａと、
小口径の３個の小ノズル４ｂとからなり、大ノズル４ａ
と小ノズル４ｂとを、それぞれのジェットの６の中心が
ランナ１のピッチ円１ａを均等に分割する点に当たるよ
うに周方向に交互に配置されている。小ノズル４ｂは口
径が小さいので、小ノズルから噴射されるジェットは細
く、ランナバケットの上面で次の大ノズルから噴射され
るジェットと干渉する恐れはない。
ペルトン水車の実施例を示すノズルの構成図である。図
１において、ノズルは大口径の３個の大ノズル４ａと、
小口径の３個の小ノズル４ｂとからなり、大ノズル４ａ
と小ノズル４ｂとを、それぞれのジェットの６の中心が
ランナ１のピッチ円１ａを均等に分割する点に当たるよ
うに周方向に交互に配置されている。小ノズル４ｂは口
径が小さいので、小ノズルから噴射されるジェットは細
く、ランナバケットの上面で次の大ノズルから噴射され
るジェットと干渉する恐れはない。
【００１３】図２は図１の変則形ペルトン水車の特性を
示す図である。横軸は水車の流量、縦軸は効率を示す。
図において、Ａは６ノズル運転の特性、Ｂは大ノズルに
よる３ノズル運転の特性、Ｃは小ノズルによる３ノズル
運転の特性を示す。水車の流量に対応してノズルを３段
階に切り換えて運転するので、流量の広い範囲にわたり
高い効率を維持することができる。
示す図である。横軸は水車の流量、縦軸は効率を示す。
図において、Ａは６ノズル運転の特性、Ｂは大ノズルに
よる３ノズル運転の特性、Ｃは小ノズルによる３ノズル
運転の特性を示す。水車の流量に対応してノズルを３段
階に切り換えて運転するので、流量の広い範囲にわたり
高い効率を維持することができる。
【００１４】実施例２ 図３はこの発明の大ランナバケットと小ランナバケット
とを備えた変則形ペルトン水車の実施例を示すランナの
構成図である。図３において、バケットはバケット中央
の尖縁が大きい大ランナバケット５ａと、尖縁が小さい
小ランナバケット５ｂとからなり、大ランナバケット５
ａと小ランナバケット５ｂとをピッチ円１ａに周方向に
等間隔を保って交互に配置した。図３の例では大ランナ
バケット５ａと小ランナバケット５ｂとは、ジェットを
受けるタイミングがずれるので、ランナバケット５ａま
たは５ｂの上面でジェットの干渉が発生しない。このと
き、ノズルの口径は全て同一とする。
とを備えた変則形ペルトン水車の実施例を示すランナの
構成図である。図３において、バケットはバケット中央
の尖縁が大きい大ランナバケット５ａと、尖縁が小さい
小ランナバケット５ｂとからなり、大ランナバケット５
ａと小ランナバケット５ｂとをピッチ円１ａに周方向に
等間隔を保って交互に配置した。図３の例では大ランナ
バケット５ａと小ランナバケット５ｂとは、ジェットを
受けるタイミングがずれるので、ランナバケット５ａま
たは５ｂの上面でジェットの干渉が発生しない。このと
き、ノズルの口径は全て同一とする。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、ノズルは大口径の３
個の大ノズルと、小口径の３個の小ノズルとからなり、
大ノズルと小ノズルとを周方向に交互に配置したので、
大ノズルの両隣は小ノズルとなり、小ノズルから噴射さ
れるジェットは細く、隣の大ノズルから噴射されるジェ
ットとランナバケットの上面で干渉することはない。ま
た、流量に対応して、６ノズル運転と、大ノズルによる
３ノズル運転と、小ノズルによる３ノズル運転とを行う
ので、流量の広い範囲にわたり、水車は高い効率を保つ
ことができる。
個の大ノズルと、小口径の３個の小ノズルとからなり、
大ノズルと小ノズルとを周方向に交互に配置したので、
大ノズルの両隣は小ノズルとなり、小ノズルから噴射さ
れるジェットは細く、隣の大ノズルから噴射されるジェ
ットとランナバケットの上面で干渉することはない。ま
た、流量に対応して、６ノズル運転と、大ノズルによる
３ノズル運転と、小ノズルによる３ノズル運転とを行う
ので、流量の広い範囲にわたり、水車は高い効率を保つ
ことができる。
【００１６】さらに、この発明によれば、大ランナバケ
ットと小ランナバケットとを周方向に等間隔を保って交
互に配置したので、ランナバケットが１つのジェットを
受け終わった後に次のジェットを受け始めるので、ラン
ナバケットの上面でジェットが干渉することはない。こ
のようにして６ノズルペルトン水車の効率を高めること
ができる。
ットと小ランナバケットとを周方向に等間隔を保って交
互に配置したので、ランナバケットが１つのジェットを
受け終わった後に次のジェットを受け始めるので、ラン
ナバケットの上面でジェットが干渉することはない。こ
のようにして６ノズルペルトン水車の効率を高めること
ができる。
【図１】この発明の実施例１を示す変則形ペルトン水車
のノズルの構成図である。
のノズルの構成図である。
【図２】図１の変則形ペルトン水車の特性を示す線図で
ある。
ある。
【図３】この発明の実施例２を示す変則形ペルトン水車
のランナの構成図である。
のランナの構成図である。
【図４】従来の６ノズルペルトン水車の平面図である。
【図５】図４のペルトン水車の等効率曲線を示す図であ
る。
る。
【図６】ペルトン水車のジェットのバケット内面の流れ
を示す図で、（Ａ）はジェッの受け始めを示す図、
（Ｂ）はジェットの直角流入状態を示す図、（Ｃ）はジ
ェットの受け終わりを示す図である。
を示す図で、（Ａ）はジェッの受け始めを示す図、
（Ｂ）はジェットの直角流入状態を示す図、（Ｃ）はジ
ェットの受け終わりを示す図である。
１ ランナ ４ ノズル ４ａ 大ノズル ４ｂ 小ノズル ５ ランナバケット ５ａ 大ランナバケット ５ｂ 小ランナバケット ６ ジェット ７ 尖縁 ８ 切欠き部
Claims (3)
- 【請求項１】６ノズルペルトン水車において、ノズルは
大口径の３個の大ノズルと小口径の３個の小ノズルとか
らなり、前記大ノズルと前記小ノズルとをそれぞれのノ
ズルから噴射するジェットの中心が、ランナのピッチ円
を均等に分割する点に当たるように、周方向に交互に配
置したことを特徴とする変則形ペルトン水車。 - 【請求項２】請求項１記載の変則形ペルトン水車におい
て、水車の流量に対応して、６ノズル運転と、大ノズル
による３ノズル運転と、小ノズルによる３ノズル運転と
を行うことを特徴とする変則形ペルトン水車。 - 【請求項３】６ノズルペルトン水車において、ランナバ
ケットは、その中央の尖縁が大きい大ランナバケット
と、前記尖縁が小さい小ランナバケットとからなり、前
記大ランナバケットと小ランナバケットとをピッチ円に
沿って周方向に等間隔を保って交互に配置したことを特
徴とする変則形ペルトン水車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088185A JPH05256243A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 変則形ペルトン水車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088185A JPH05256243A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 変則形ペルトン水車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256243A true JPH05256243A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13935849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4088185A Pending JPH05256243A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 変則形ペルトン水車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256243A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012888A1 (de) * | 1994-10-25 | 1996-05-02 | Sulzer Hydro Ag | Düsenanordnung für eine freistrahlwasserturbine |
| JP6032827B1 (ja) * | 2016-08-01 | 2016-11-30 | 富士ソーラー株式会社 | 水平ラジアル・ピストンタービン |
| CN110529326A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-03 | 安徽师范大学 | 一种水力发电设备及方法 |
| CN112439659A (zh) * | 2015-04-02 | 2021-03-05 | 玛太克司马特股份有限公司 | 清洗方法、喷砂方法 |
| WO2023147918A1 (de) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | Voith Patent Gmbh | Pelton turbine und betriebsverfahren |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP4088185A patent/JPH05256243A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012888A1 (de) * | 1994-10-25 | 1996-05-02 | Sulzer Hydro Ag | Düsenanordnung für eine freistrahlwasserturbine |
| CN112439659A (zh) * | 2015-04-02 | 2021-03-05 | 玛太克司马特股份有限公司 | 清洗方法、喷砂方法 |
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| WO2023147918A1 (de) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | Voith Patent Gmbh | Pelton turbine und betriebsverfahren |
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