JPH06249124A - 流体機械の可動翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】静止壁と可動翼端面との間隙の漏れを防止し
て、流体機械の効率低下を防止する。 【構成】静止部と対向する可動翼の翼の端面にブラシ１
２を備えた。また、翼の端面に備えるブラシ１２を合成
樹脂で構成し、さらに、使用状況に応じ端面に備えるブ
ラシ１２を化学繊維で構成した。 【効果】可動翼を有する流体機械の損失を低減し、流体
機械の高効率化を達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体機械、例えば、水車
やポンプ水車、ポンプの構成要素である可動翼の改良に
係り、特に、高効率が要求されるこの種の流体機械の可
動翼の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来技術によるポンプ水車の主軸
方向の断面を示す。１は渦巻ケーシング、２は上カバ
ー、３は下カバー、４はステーベーン、５はガイドベー
ン、６はステム、７はランナを示している。ステム６の
軸心まわりに回動する可動翼であるガイドベーン５は渦
巻ケーシング１，ステーベーン４からランナ７に至る水
流の流路中において、上，下カバー２，３の間に設置さ
れて流量を調節している。ガイドベーン５及びステーベ
ーン４はいずれもランナ７を中心にして複数枚放射状に
配置されている。水車運転時には渦巻ケーシング１から
の水流は矢印８で示す方向に流れる。図４は従来技術に
よるガイドベーンとランナ羽根付近の配置及び水流の流
入状態、すなわち、ランナ羽根入口の速度三角形を示
す。この図でαはガイドベーンの出口角度、βはランナ
の入口角度である。これらの角度は水車の所望の特性に
応じて設計されている。９はランナの回転方向、１０は
ガイドベーンに沿った流れ、１１はガイドベーンの上，
下端面から漏れ出た流れを示す。速度三角形のＵはラン
ナの周速度成分、Ｃはガイドベーンからの流出分である
絶対速度成分、Ｗは相対速度成分であり、回転している
ランナ羽根にはＷの状態で入る。Ｗの角度がβと一致し
ていればランナ羽根には衝突しないでスムーズに流入す
る。本図では、Ｃの角度はガイドベーンに沿った流れ１
０の角度である。漏れ流れ１１はＣの方向とは異なる場
合があり、その結果、Ｗの方向も変化する場合がある。
そのときには、ランナ羽根に衝突するように流入して、
ランナ羽根入口で流れの方向が急変し、損失を発生す
る。一般にこの損失は衝突損失と呼ばれている。

【０００３】従来、この種の流体機械では、上記のよう
な好ましくない流動状態は当然発生するものとみなさ
れ、画期的対策は現在までのところほとんど見られ無
い。また、かかる翼端面からの漏れによって発生する衝
突損失の絶対値そのものが小さいとみなされ、無視され
てきた傾向がある。しかし、近年、一層の省エネルギの
時代を迎え、無駄を少しでも低減させることが要求され
るようになった。すなわち、機器の高効率化が重要視さ
れるようになった。この問題に対処しようとして、特開
平4−246279 号公報では、水車のガイドベーンの上，下
端面に複数個の細孔を設け、これらの複数個の細孔を導
管と連通管を介して吸出し管に連通し、ガイドベーンの
上，下端面と静止壁との間隙を流れる漏洩流をガイドベ
ーンと吸出し管との差圧によって細孔から吸出し、漏洩
流による水車性能の低下を防止する方法がとられてい
る。しかし、本手法ではガイドベーンの細孔加工や吸出
し管までの連通管、途中に吸引量を制御する流量制御弁
を必要とし、構成が複雑となり、それに伴って製作コス
トが上昇する恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は構造簡
単でしかも低コストのエネルギ損失の小さい流体機械の
可動翼を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の流体機械の可動翼は静止部と対向する翼の
端面にブラシを備えた。また、翼の端面に備えるブラシ
が合成樹脂で構成される。さらに、使用状況に応じ端面
に備えるブラシが化学繊維で構成される。

【０００６】

【作用】前述したように、損失の発生原因は静止壁と翼
端面との間隙の漏れにある。この漏れ、すなわち、図４
の１１の流れを無くし、すべての流れを図４の１０の流
れにしてやればよい。本発明では間隙をふさぐブラシを
備えることによって漏れを抑えた。そうすることによ
り、流体機械の効率低下を防止した。さらに、本発明で
はブラシの材質について検討を進め、対摩耗性，柔軟
性，加工性，対腐食性に優れた合成樹脂と合成繊維をブ
ラシの材質とした。そうすることにより、ブラシ、すな
わち、可動翼の信頼性が確保できた。

【０００７】

【実施例】以下、図面に従い本発明の実施例について説
明する。ここではポンプ水車のガイドベーンの場合につ
いて説明するが、ポンプ水車のガイドベーンに特に限定
するものではない。図１は本発明によるガイドベーンを
採用しているポンプ水車の主軸方向の断面図であり、図
２は本発明によるガイドベーン単体を示している。１２
は漏洩水を断ちきるブラシである。本実施例は以上のよ
うな構成となっているので、間隙からの漏れによる損失
発生を防止している。ブラシの設置方法はガイドベーン
への直接埋込式でもよいし、予めガイドベーンの一部を
構成する薄板片に接着もしくは埋め込んで、それをガイ
ドベーンの主要本体に取り付けてもよい。また、ブラシ
の密度，形状はガイドベーンの特性に応じ適宜選定され
ることは勿論である。

【０００８】本発明の他の実施例を図５に示す。図５は
可動翼斜流ポンプの羽根車付近を示しており、１２はブ
ラシ、１３は羽根車の可動翼羽根、１４は羽根車のボス
部、１５は案内羽根、１６はケーシング、１８は水流方
向である。本実施例では可動翼羽根１３の羽根車のボス
側翼端における翼の作用面（圧力面）側から反作用面
（負圧面）側への漏れ流れ、すなわち、高圧の流体が無
意味に低圧側に流出することを防止し、羽根車内の圧力
上昇をスムーズ化させる効果を持っている。

【０００９】さらに、本発明の他の実施例を図６に示
す。図６はカプラン水車の縦断面図である。ガイドベー
ンとランナ可動翼羽根の両端それぞれにブラシ１２を装
備している。ランナ可動翼羽根１３の両端のブラシはラ
ンナ可動翼羽根の両端で高圧の流体が羽根になんらの作
用もせずに低圧側に流出することを防いでいる。なお、
ランナ可動翼羽根１３の外周側端面のブラシは摩擦損失
が小さい材質で構成されており、摺動抵抗の発生を極力
抑えている。本実施例の場合にはランナ可動翼羽根１３
の外周翼端の漏洩水の存在によって発生する隙間キャビ
テーションを防止できる。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、可動翼を有する流体機
械の損失を低減でき、流体機械の高効率化を達成でき
る。高効率化とはエネルギを無駄なく利用しているので
省資源化と同等のものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すポンプ水車の縦断面
図。

【図２】図１の実施例のガイドベーンの斜視図。

【図３】従来例を示すポンプ水車の縦断面図。

【図４】従来技術によるポンプ水車のガイドベーンとラ
ンナ付近の配置と流れの説明図。

【図５】本発明の一実施例を示す可動翼斜流ポンプの説
明図。

【図６】本発明の一実施例を示すカプラン水車の説明
図。

【符号の説明】

５…ガイドベーン、１２…ブラシ、１３…可動翼羽根。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静止部と対向する翼の端面にブラシを備え
   たことを特徴とする流体機械の可動翼。
2. 【請求項２】請求項１において、翼の端面に備えるブラ
   シが合成樹脂で構成される流体機械の可動翼。
3. 【請求項３】請求項１において、翼の端面に備えるブラ
   シが化学繊維で構成される流体機械の可動翼。