JPH07310642A - Hydraulic machinery and manufacture thereof - Google Patents

Hydraulic machinery and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH07310642A
JPH07310642A JP6100952A JP10095294A JPH07310642A JP H07310642 A JPH07310642 A JP H07310642A JP 6100952 A JP6100952 A JP 6100952A JP 10095294 A JP10095294 A JP 10095294A JP H07310642 A JPH07310642 A JP H07310642A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spiral casing
casing
virtual
inlet
virtual curved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6100952A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takanori Nakamura
高紀 中村
Kaneo Sugishita
懷夫 杉下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6100952A priority Critical patent/JPH07310642A/en
Publication of JPH07310642A publication Critical patent/JPH07310642A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PURPOSE:To uniformize velocity of flow flowing in the annular flow passage of an annular body and to reduce incurring of a collision loss and a hydraulic loss at the inlet of an annular flow passage by a method wherein a plurality of rib-form protrusions or grooves are formed in the specified spot of the inner surface of a spiral case. CONSTITUTION:In the section of the inlet part of a spiral case 2, a portion extending to an outer periphery spaced away from the rotary shaft 7 of an impeller 6 is partitioned into n+1 virtual part cases by (n) virtual curved surfaces. Rib-form protrusions 8 or grooves 9 are formed along an intersection line between a given virtual curved surface and the inner surface of the helical case 2 so that an i-th virtual curved surface extends to an annular flow passage in a position thetaSAi in a peripheral direction from the inlet part of the helical case 2 and an i+1-th virtual curved surface extends to the inlet of the annular flow passage in a position thetaSAi +1. However, Ai+1 represents the casing sectional area of an i+ 1-th virtual part case and SAi represents a total of the sectional areas of first -i-th virtual part case. When SAO is the total sectional area of the inlet part, a formula of thetaSAi=SAi+SA0X 360 is established.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、渦巻ケーシング内面に
突起または溝を有する水車またはポンプ水車等の水力機
械およびその製作方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic machine such as a hydraulic turbine or a pump hydraulic turbine having a projection or a groove on the inner surface of a spiral casing, and a method for manufacturing the hydraulic machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は、従来の渦巻ケーシンを有する
水車の一例を示す断面図であり、図12は図11の水車
における流れの状態を示す図であり、図13は従来にお
ける渦巻ケーシング内の流れの模式図である。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a sectional view showing an example of a water turbine having a conventional spiral casing, FIG. 12 is a view showing a flow state in the water turbine of FIG. 11, and FIG. 13 is a conventional spiral casing. It is a schematic diagram of the flow of.

【0003】水車の主な構成は、水圧管1に連なる渦巻
ケーシング2、相対する2枚の環状板3、環状板3間に
挟まれたステーベーン4、流量調整を行なう可動のガイ
ドベーン5、高速で回転する羽根車6、羽根車6の軸と
なる回転軸7よりなっている。
The main components of a water turbine are a spiral casing 2 connected to a penstock 1, two opposing annular plates 3, a stay vane 4 sandwiched between the annular plates 3, a movable guide vane 5 for adjusting the flow rate, and a high speed. It is composed of an impeller 6 that rotates in the direction of and a rotating shaft 7 that is an axis of the impeller 6.

【0004】ステーベーン4およびガイドベーン5は、
羽根車6の外周に複数枚配列されている。そして、水圧
管1からの水流は、渦巻ケーシング2から固定されたス
テーベーン4、可動のガイドベーン5を通った後、羽根
車6を経て流出して行く。一般に、水圧管1からの水流
は、渦巻ケーシング2によって周方向へ曲げられるた
め、図12に示すように渦巻ケーシング2内の流速分布
は内周側で流速が速く、外周側では逆に流速が遅い分布
となっている。
The stay vanes 4 and the guide vanes 5 are
A plurality of blades are arranged on the outer circumference of the impeller 6. Then, the water flow from the water pressure pipe 1 passes through the fixed vane 4 and the movable guide vane 5 that are fixed from the spiral casing 2, and then flows out through the impeller 6. In general, since the water flow from the penstock 1 is bent in the circumferential direction by the spiral casing 2, the flow speed distribution in the spiral casing 2 is high on the inner peripheral side and conversely on the outer peripheral side as shown in FIG. It has a slow distribution.

【0005】一方、圧力は逆に内周側で低く、外周側で
高いという分布を示している。通常、渦巻ケーシング2
内のステーベーン4の高さ中心付近では、この圧力勾配
は水流が周方向に曲げられることによる遠心力とほぼ釣
り合い、バランスした流動状態になる。
On the other hand, on the other hand, the pressure distribution is low on the inner peripheral side and high on the outer peripheral side. Usually a spiral casing 2
In the vicinity of the center of the height of the stay vane 4 inside, this pressure gradient is almost balanced with the centrifugal force due to the water flow being bent in the circumferential direction, and a balanced flow state is achieved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、渦巻ケーシン
グ2の上下内壁面近傍では、流体の粘性の影響で流速が
減速されるため、前述の圧力勾配と遠心力の釣り合いは
保つことができず、図13に示すように渦巻ケーシング
2壁面近傍で中心部の内向きの流れより大きい過大な内
向き流れ11が発生する。その影響で、渦巻ケーシング
2の断面に、図に示すような渦が発生したり、図14に
示すようにステーベーン4へ流入する流れの子午面流量
が不均一となる結果、ステーベーン4に対する流れの流
入角度が、子午面方向で異なってくるため、ステーベー
ン4の入口衝突損失が増大する等のことから、水車の損
失が著しく増大する。
However, in the vicinity of the upper and lower inner wall surfaces of the spiral casing 2, since the flow velocity is reduced due to the influence of the viscosity of the fluid, the above-mentioned balance between the pressure gradient and the centrifugal force cannot be maintained. As shown in FIG. 13, an excessive inward flow 11 larger than the inward flow in the central portion is generated near the wall surface of the spiral casing 2. As a result, a vortex as shown in the figure is generated in the cross section of the spiral casing 2, or the meridional flow rate of the flow flowing into the stay vane 4 becomes uneven as shown in FIG. Since the inflow angle differs in the meridional plane direction, the collision loss at the inlet of the stay vane 4 increases, and the loss of the water turbine significantly increases.

【0007】以上のような過大な内向きの流れ11は、
一般には主流の方向と直交する面内の流れのため、2次
流れと称されているが、この2次流れによる流動損失の
低減方法としては、2次流れのフィン等により束縛する
ことが従来一般に行なわれてきた方法であり、これは機
会工学便覧A4流体工学日本機会学会に記載されてい
る。具体的には、例えば図15に示すように、エルボ等
の曲り管では流路を分割する水流案内板14により2次
流れによる損失を低減することができる。
The excessive inward flow 11 as described above is
It is generally called a secondary flow because it flows in a plane orthogonal to the direction of the main flow, but as a method of reducing the flow loss due to this secondary flow, it has been conventional to bind it with fins of the secondary flow. This method has been generally used, and it is described in Opportunity Engineering Handbook A4 Fluid Engineering Japan Opportunity Society. Specifically, for example, as shown in FIG. 15, in a bent pipe such as an elbow, the water flow guide plate 14 dividing the flow passage can reduce the loss due to the secondary flow.

【0008】また、実開昭59ー172282号公報で
は、渦巻ケーシングの断面を2分させる水流案内板を、
渦巻ケーシング流路部に設け、2次流れすなわち過大な
流れの発生を抑制する方法が提案されている。
Further, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-172228, a water flow guide plate that divides the cross section of the spiral casing into two parts is disclosed.
A method has been proposed in which a secondary flow, that is, an excessive flow is suppressed from being provided in the spiral casing flow passage.

【0009】しかしながら、渦巻ケーシングの流れ場
は、エルボ等の曲り管と異なり、ステーベーン4に流入
する流れが常に存在するため、図15のような水流案内
板14や前記公報の案内板のように曲がりの接線方向に
向いたものでは、ステーベーン入口に向かう自然な内向
きながれまで抑制してしまうため、流路全体としては流
動損失の低減につながらない場合もあった。
However, unlike the curved pipe such as the elbow, the flow field of the spiral casing always has a flow flowing into the stay vane 4, so that the flow field of the water flow guide plate 14 as shown in FIG. If it is oriented in the tangential direction of the curve, even natural inward runout toward the inlet of the stay vane is suppressed, so that the flow path as a whole may not be able to reduce the flow loss.

【0010】このように、従来の水力機械において効率
向上を達成するためには、渦巻ケーシング内の過大な内
向き流れを抑制し、渦等が無く、ステーベーンの入口で
均一な流速分布を実現する水力機械の開発が望まれてい
る。
As described above, in order to achieve the efficiency improvement in the conventional hydraulic machine, an excessive inward flow in the spiral casing is suppressed, and there is no vortex and a uniform flow velocity distribution is achieved at the inlet of the stay vane. Development of hydraulic machinery is desired.

【0011】そこで、本発明は渦巻ケーシング内の過大
な内向き流れを防止することができ、ステーベーン入口
の衝突損失の増大も発生せず、従来内向き流れによって
発生していた水力損失を低減でき、高効率の水力機械お
よびその製作方法を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent an excessive inward flow in the spiral casing, increase the collision loss at the stay vane inlet, and reduce the hydraulic loss that has been conventionally caused by the inward flow. An object of the present invention is to provide a highly efficient hydraulic machine and a manufacturing method thereof.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、羽根車回転軸と羽根車
と渦巻ケーシングと環状体を備え、前記羽根車の外周
に、前記渦巻ケーシングの中心が前記羽根車回転軸と一
致するとともに、前記環状体に有する環状流路の外周に
配設された水力機械において、前記渦巻ケーシングの入
口部の断面において、前記羽根車回転軸から離れた外周
側までを、n枚の仮想曲面により、n+1個の仮想部分
ケーシングに仕切るとき、前記入口部の全断面積をSA
0、内周側のi番目の仮想曲面とi+1番目の仮想曲面
(i=nのときは最外周のケーシング内壁面)によって
形成されるi+1番目の仮想部分ケーシング断面積をA
i+1 、1番目からi番目の仮想部分ケーシング断面積の
合計をSAiとするとき、i番目の仮想曲面は前記渦巻ケ
ーシングの入口部より周方向にθSAi(度)の位置で前
記環状流路の入口に達し、i+1番目の仮想曲面はθS
Ai+1(度)の位置で環状流路の入口に達するように次式
で定義される仮想曲面と前記渦巻ケーシングの内面の交
線に沿って前記渦巻ケーシングの内面に突起または溝を
形成した水力機械である。
In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 1 is provided with an impeller rotating shaft, an impeller, a spiral casing, and an annular body, and the spiral is provided on the outer periphery of the impeller. In a hydraulic machine in which the center of the casing coincides with the impeller rotating shaft and is arranged on the outer periphery of the annular flow path of the annular body, in the cross section of the inlet portion of the spiral casing, the casing is separated from the impeller rotating shaft. When the outer peripheral side is partitioned into n + 1 virtual partial casings by n virtual curved surfaces, the total cross-sectional area of the inlet is SA
0, the i + 1-th virtual partial casing cross-sectional area formed by the i-th virtual curved surface on the inner peripheral side and the i + 1-th virtual curved surface (the outermost casing inner wall surface when i = n) is A
i + 1, where the sum of the first to i-th virtual partial casing cross-sectional areas is SAi, the i-th virtual curved surface is at the position θSAi (degrees) in the circumferential direction from the inlet of the spiral casing. Reaches the entrance, and the i + 1th virtual curved surface is θS
A protrusion or groove was formed on the inner surface of the spiral casing along the intersection of the virtual curved surface defined by the following equation and the inner surface of the spiral casing so as to reach the inlet of the annular flow path at the position of Ai + 1 (degrees). It is a hydraulic machine.

【0013】θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nである。
ΘSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, 1 ≦ i ≦ n.

【0014】前記目的を達成するため、請求項2に対応
する発明は、前記渦巻ケーシングの内面に、該渦巻ケー
シング内壁面からの距離hのn個のリブ状突起を、前記
渦巻ケーシングをn+1個の部分ケーシンに分割するn
枚の仮想曲面に沿って設けるとともに、距離hは次式で
定めていることを特徴とする請求項1記載の水力機械で
ある。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 2 is such that n rib-shaped protrusions at a distance h from the inner wall surface of the spiral casing are provided on the inner surface of the spiral casing, and n + 1 spiral casings are provided. N to divide into partial caseins
The hydraulic machine according to claim 1, wherein the hydraulic machine is provided along a virtual curved surface and the distance h is defined by the following equation.

【0015】 0.0005×Ds ≦高さh≦0.025×Ds ただし、Ds は渦巻ケーシングの巻き始め断面の内径で
ある。前記目的を達成するため、請求項3に対応する発
明は、前記渦巻ケーシングの内面に、該渦巻ケーシング
内壁面からの距離hのn個のリブ状突起を、前記渦巻ケ
ーシングをn+1個の部分ケーシンに分割するn枚の仮
想曲面に沿って設けるとともに、前記渦巻ケーシング入
口断面のリブ状突起の先端の設置範囲は、前記渦巻ケー
シングの断面の最外周と環状流路の入口までの幅をDb
とするとき、前記渦巻ケーシングの断面の中心位置また
は前記渦巻ケーシングの断面が円形で近似できるときは
その中心位置から ±0.25×Db で定める範囲とすることを特徴とする請求項2記載の水
力機械である。
0.0005 × Ds ≦ height h ≦ 0.025 × Ds where Ds is the inner diameter of the winding start cross section of the spiral casing. In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 3 provides the inner surface of the spiral casing with n rib-shaped projections at a distance h from the inner wall surface of the spiral casing, and with the spiral casing having n + 1 partial casings. It is provided along n virtual curved surfaces that are divided into two parts, and the installation range of the tips of the rib-like projections in the cross section of the inlet of the spiral casing has a width Db between the outermost periphery of the cross section of the spiral casing and the inlet of the annular flow path.
3. When, the center position of the cross section of the spiral casing or, when the cross section of the spiral casing can be approximated by a circle, is within the range defined by ± 0.25 × Db from the center position. It is a hydraulic machine.

【0016】前記目的を達成するため、請求項4に対応
する発明は、前記渦巻ケーシングの内面に、該渦巻ケー
シングを間隔bで部分ケーシングに分割する仮想曲面
と、前記渦巻ケーシング内壁面との仮想交線に沿って、
幅bで深さhの溝を設けたことを特徴とする請求項1記
載の水力機械である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is such that a virtual curved surface that divides the spiral casing into partial casings at an interval b on the inner surface of the spiral casing, and a virtual inner wall surface of the spiral casing. Along the line of intersection,
The hydraulic machine according to claim 1, wherein a groove having a width b and a depth h is provided.

【0017】前記目的を達成するため、請求項5に対応
する発明は、羽根車回転軸と羽根車と渦巻ケーシングと
環状体を備え、前記羽根車の外周に、前記渦巻ケーシン
グの中心が前記羽根車回転軸と一致するとともに、前記
環状体に有する環状流路の外周に配設されたものであっ
て、前記渦巻ケーシングの入口部の断面において、前記
羽根車回転軸から離れた外周側までを、n枚の仮想曲面
により、n+1個の仮想部分ケーシングに仕切るとき、
前記入口部の全断面積をSA0、内周側のi番目の仮想曲
面とi+1番目の仮想曲面(i=nのときは最外周のケ
ーシング内壁面)によって形成されるi+1番目の仮想
部分ケーシング断面積をAi+1 、1番目からi番目の仮
想部分ケーシング断面積の合計をSAiとするとき、i番
目の仮想曲面は前記渦巻ケーシングの入口部より周方向
にθSAi(度)の位置で前記環状流路の入口に達し、i
+1番目の仮想曲面はθSAi+1(度)の位置で環状流路
の入口に達するように次式で定義される仮想曲面と前記
渦巻ケーシングの内面の交線に沿って前記渦巻ケーシン
グの内面に突起または溝を形成した水力機械を製作する
場合、前記渦巻ケーシングは複数の平板から構成する際
に、該各平板を前記渦巻ケーシングの所定形状に合うよ
うに曲げ加工した後、この曲げ加工した各平板の内側に
対して最終的に形成されるベき前記突起または溝と一致
するように各平板に突起または溝をそれぞれ形成し、こ
の突起または溝を形成した後に各平板を溶接等により組
立てるようにしたことを特徴とする水力機械の製作方法
である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 is provided with an impeller rotating shaft, an impeller, a spiral casing, and an annular body, and the center of the spiral casing is on the outer periphery of the impeller. It is arranged on the outer circumference of an annular flow path that is coincident with the wheel rotation axis and has in the annular body, and in the cross section of the inlet portion of the spiral casing, extends from the impeller rotation axis to the outer circumference side. , When partitioning into n + 1 virtual partial casings by n virtual curved surfaces,
The total cross-sectional area of the inlet portion is SA0, and the i + 1th virtual partial casing section formed by the i-th virtual curved surface on the inner peripheral side and the i + 1th virtual curved surface (the outermost casing inner wall surface when i = n) When the area is Ai + 1 and the total of the first to i-th virtual partial casing cross-sectional areas is SAi, the i-th virtual curved surface is at the position θSAi (degrees) in the circumferential direction from the inlet of the spiral casing. Reaching the inlet of the flow path, i
The + 1st virtual curved surface is formed on the inner surface of the spiral casing along the line of intersection between the virtual curved surface and the inner surface of the spiral casing defined by the following equation so as to reach the inlet of the annular flow path at the position of θSAi + 1 (degree). When manufacturing a hydraulic machine having protrusions or grooves, when the spiral casing is composed of a plurality of flat plates, each flat plate is bent so as to match a predetermined shape of the spiral casing, and then each of the bent Be sure to form a projection or groove on each flat plate so that it matches the projection or groove finally formed on the inside of the flat plate, and after assembling each flat plate by welding etc. after forming this projection or groove It is a method of manufacturing a hydraulic machine characterized by the above.

【0018】θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nである。
ΘSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, 1 ≦ i ≦ n.

【0019】前記目的を達成するため、請求項6に対応
する発明は、前記渦巻ケーシングは複数の平板から構成
する際に、該各平板を前記渦巻ケーシングの所定形状に
合うように曲げ加工する前に、この曲げ加工する前の各
平板の内側に対して最終的に形成されるベき前記溝と一
致するように各平板の片側に予め溝をそれぞれ形成し、
この溝を形成した後に各平板を前記渦巻ケーシングの所
定形状に合うように曲げ加工した後、この曲げ加工した
各平板を溶接等により組立てるようにしたことを特徴と
する請求項5記載の水力機械の製作方法である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 6 is characterized in that, when the spiral casing is composed of a plurality of flat plates, before bending each flat plate to fit a predetermined shape of the spiral casing. In, the groove is formed in advance on one side of each flat plate so as to match the groove finally formed on the inside of each flat plate before bending,
The hydraulic machine according to claim 5, wherein after the grooves are formed, the flat plates are bent so as to fit the predetermined shape of the spiral casing, and then the bent flat plates are assembled by welding or the like. Is the manufacturing method.

【0020】前記目的を達成するため、請求項7に対応
する発明は、羽根車回転軸と羽根車と渦巻ケーシングと
環状体を備え、前記羽根車の外周に、前記渦巻ケーシン
グの中心が前記羽根車回転軸と一致するとともに、前記
環状体に有する環状流路の外周に配設されたものであっ
て、前記渦巻ケーシングの入口部の断面において、前記
羽根車回転軸から離れた外周側までを、n枚の仮想曲面
により、n+1個の仮想部分ケーシングに仕切るとき、
前記入口部の全断面積をSA0、内周側のi番目の仮想曲
面とi+1番目の仮想曲面(i=nのときは最外周のケ
ーシング内壁面)によって形成されるi+1番目の仮想
部分ケーシング断面積をAi+1 、1番目からi番目の仮
想部分ケーシング断面積の合計をSAiとするとき、i番
目の仮想曲面は前記渦巻ケーシングの入口部より周方向
にθSAi(度)の位置で前記環状流路の入口に達し、i
+1番目の仮想曲面はθSAi+1(度)の位置で環状流路
の入口に達するように次式で定義される仮想曲面と前記
渦巻ケーシングの内面の交線に沿って前記渦巻ケーシン
グの内面に突起または溝を形成した水力機械を製作する
場合、前記渦巻ケーシングは複数の平板から構成する際
に、該各平板を前記渦巻ケーシングの所定形状に合うよ
うに曲げ加工する前に、この曲げ加工する前の各平板の
内側に対して最終的に形成されるベき前記突起または溝
と一致するように各平板の片側に予め突起または溝をそ
れぞれ形成し、この突起または溝を形成した後に各平板
を前記渦巻ケーシングの所定形状に合うように曲げ加工
した後、この曲げ加工した各平板を溶接等により組立て
るようにしたことを特徴とする水力機械の製作方法であ
る。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 7 is provided with an impeller rotating shaft, an impeller, a spiral casing, and an annular body, and the center of the spiral casing is on the outer periphery of the impeller. It is arranged on the outer circumference of an annular flow path that is coincident with the wheel rotation axis and has in the annular body, and in the cross section of the inlet portion of the spiral casing, extends from the impeller rotation axis to the outer circumference side. , When partitioning into n + 1 virtual partial casings by n virtual curved surfaces,
The total cross-sectional area of the inlet portion is SA0, and the i + 1th virtual partial casing section formed by the i-th virtual curved surface on the inner peripheral side and the i + 1th virtual curved surface (the outermost casing inner wall surface when i = n) When the area is Ai + 1 and the total of the first to i-th virtual partial casing cross-sectional areas is SAi, the i-th virtual curved surface is at the position θSAi (degrees) in the circumferential direction from the inlet of the spiral casing. Reaching the inlet of the flow path, i
The + 1st virtual curved surface is formed on the inner surface of the spiral casing along the line of intersection between the virtual curved surface and the inner surface of the spiral casing defined by the following equation so as to reach the inlet of the annular flow path at the position of θSAi + 1 (degree). When manufacturing a hydraulic machine having protrusions or grooves, when the spiral casing is composed of a plurality of flat plates, this flat plate is bent before it is bent to fit the predetermined shape of the spiral casing. The projections or grooves are formed on one side of each flat plate so as to match the projections or grooves that are finally formed on the inside of each previous flat plate, and then each flat plate is formed after the projections or grooves are formed. Is bent so as to fit the predetermined shape of the spiral casing, and then the bent flat plates are assembled by welding or the like.

【0021】θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nである。である。
ΘSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, 1 ≦ i ≦ n. Is.

【0022】[0022]

【作用】請求項1〜請求項4に対応する発明によれば、
渦巻ケーシング内面には複数のリブ状突起または溝が形
成されているので、渦巻ケーシングへ流入した流れにお
いて、前記突起または溝を横切る過大な内向きな流れは
該突起または溝によって阻止され、該突起または溝突起
により構成された仮想曲面を沿って流れ、所定巻き角θ
SAiまたはθSAi+1の位置で、環状流路の入口に滑らか
に流入する。その結果、環状体の環状流路に流入する流
速は均一化されるので、従来の例で発生していた渦も発
生せず、環状流路の入口の衝突損失の増大も発生しない
ため、従来過大な内向き流れによって発生していた水力
損失が低減される。請求項5〜請求項7に対応する発明
によれば、作業性が容易となり、製作コストが安価とな
る。
According to the inventions corresponding to claims 1 to 4,
Since a plurality of rib-shaped projections or grooves are formed on the inner surface of the spiral casing, in the flow flowing into the spiral casing, an excessive inward flow across the projections or grooves is blocked by the projections or grooves. Or, it flows along an imaginary curved surface composed of groove protrusions, and a predetermined winding angle θ
At the position of SAi or θSAi + 1, it smoothly flows into the inlet of the annular flow path. As a result, the flow velocity flowing into the annular flow passage of the annular body is made uniform, so that the vortex generated in the conventional example does not occur and the collision loss at the inlet of the annular flow passage does not increase. The hydraulic loss generated by the excessive inward flow is reduced. According to the inventions corresponding to claims 5 to 7, workability is facilitated and manufacturing cost is reduced.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明するが、始めに、図1および図2を参照して本発
明による水力機械の原理構成を説明する。図1(a)に
示すように、渦巻ケーシング2の内面に、ケーシング入
口よりリブ状突起8が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the principle configuration of a hydraulic machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1A, a rib-shaped projection 8 is formed on the inner surface of the spiral casing 2 from the casing inlet.

【0024】図1(b)に示すように、渦巻ケーシング
2の内面に、ケーシング入口より、溝9が形成されてい
る。この場合、リブ状突起8、または溝9が延びている
方向は、渦巻ケーシング2の接線方向ではなく、図2に
示すように延びる。すなわち、羽根車6の外周に、その
中心が羽根車回転軸7と一致し、かつ相対する環状板3
により形成された環状流路を有し、その環状流路の外周
に渦巻状に形成されたケーシング2を有する水力機械に
おいて、水圧管1に連なるケーシング2の入口部の断面
において、羽根車回転軸7に近い内周側から羽根車回転
軸7から離れた外周側までを、n枚の仮想曲面により、
n+1個の仮想部分ケーシングに仕切る時、ケーシング
2の入口部の全断面積をSA0、内周側からi番目の仮想
曲面とi+1番目の仮想曲面(i=nの時は最外周のケ
ーシング内壁面)によって形成されるi+1番目の仮想
部分ケーシングの断面積をAi+1 、1番目から1番目の
仮想部分ケーシングまでの断面積の合計をSAiとすると
き、i番目の仮想曲面はケーシング入口部より周方向に
θSAi(度)の位置で、前記環状流路の入口に達し、i
+1番目の仮想曲面はθSAi+1(度)の位置で、環状流
路の入口に達する。
As shown in FIG. 1B, a groove 9 is formed on the inner surface of the spiral casing 2 from the casing inlet. In this case, the direction in which the rib-shaped projection 8 or the groove 9 extends is not the tangential direction of the spiral casing 2 but extends as shown in FIG. That is, on the outer periphery of the impeller 6, the annular plate 3 whose center coincides with the impeller rotating shaft 7 and faces
In a hydraulic machine having an annular flow passage formed by, and a casing 2 formed in a spiral shape on the outer periphery of the annular flow passage, in a cross section of an inlet portion of the casing 2 connected to the hydraulic pipe 1, an impeller rotating shaft is provided. From the inner peripheral side near 7 to the outer peripheral side away from the impeller rotating shaft 7, by n virtual curved surfaces,
When partitioning into n + 1 virtual partial casings, the total cross-sectional area of the inlet of the casing 2 is SA0, the i-th virtual curved surface from the inner peripheral side and the i + 1-th virtual curved surface (when i = n, the outermost casing inner wall surface). ), The cross-sectional area of the i + 1-th virtual partial casing is Ai + 1, and the total cross-sectional area from the first to the first virtual partial casing is SAi. At the position of θSAi (degrees) in the circumferential direction, it reaches the inlet of the annular flow path, i
The + 1st virtual curved surface reaches the inlet of the annular flow path at the position of θSAi + 1 (degrees).

【0025】すなわち、 θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nの関係で定義される仮想曲面とケー
シング内面との仮想交線に沿ってリブ状突起8または溝
9を形成する。
That is, θSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, the rib-shaped projection 8 or the groove 9 is formed along the virtual intersection line between the virtual curved surface defined by the relationship of 1 ≦ i ≦ n and the inner surface of the casing.

【0026】以上のように、渦巻ケーシング内面には複
数のリブ状突起8または溝9(以下突起等8,9と称す
る)が形成されているので、水圧管1から渦巻ケーシン
グ2へ流入した流れにおいて、突起等8,9を横切る過
大な内向きな流れは突起等8,9によって阻止され、突
起等8,9により構成された仮想曲面を沿って流れ、所
定巻き角θSAiまたはθSAi+1の位置で、前記環状流路
の入口に滑らかに流入する。その結果、相対する2枚の
環状板3間に挟まれたステーベーン4へ流入する流速は
均一化されるので、図13に示すような渦も発生せず、
ステーベーン4の入口の衝突損失の増大も発生しないた
め、従来過大な内向き流れによって発生していた水力損
失が低減される。
As described above, since a plurality of rib-shaped projections 8 or grooves 9 (hereinafter referred to as projections 8 and 9) are formed on the inner surface of the spiral casing, the flow flowing from the hydraulic pipe 1 into the spiral casing 2 is described. , The excessive inward flow across the projections 8 and 9 is blocked by the projections 8 and 9, and flows along the virtual curved surface formed by the projections 8 and 9, and the predetermined winding angle θSAi or θSAi + 1 At the position, it smoothly flows into the inlet of the annular channel. As a result, the flow velocity flowing into the stay vanes 4 sandwiched between the two opposed annular plates 3 is made uniform, so that the vortex shown in FIG. 13 does not occur,
Since the collision loss at the inlet of the stay vane 4 does not increase, the hydraulic loss that has been conventionally caused by an excessive inward flow is reduced.

【0027】このような効果を発揮するために、リブ状
突起8のケーシング内壁面からの高さhは、内向き流れ
が壁面近くの減速領域で発生するため、減速領域の厚さ
程度はなければならない。
In order to exert such an effect, the height h of the rib-shaped projections 8 from the inner wall surface of the casing must be about the thickness of the deceleration area because the inward flow occurs in the deceleration area near the wall surface. I have to.

【0028】一般に、管路内の流速分布は、 u/Uo=(y/R)1/n である。ここで、u:流速、Uo:断面内の最大流速、
y:壁面からの距離、R:管路の半径で現される。
Generally, the flow velocity distribution in the conduit is u / Uo = (y / R) 1 / n . Where u: flow velocity, Uo: maximum flow velocity in cross section,
It is represented by y: distance from the wall surface, R: radius of the pipeline.

【0029】指数n値は、管路のレイノズル数により変
化するが、水力機械の場合は、105 から107 の範囲
なので、ほぼn=10と考えてよい。この場合、u/U
oが0.75以下の壁面近傍の減速領域とし、u/Uo
=0.5〜0.75の範囲を覆うようなリブ状突起8の
高さhは、管路の内径D(=2*R)に対して0.00
05〜0.025の範囲となる。すなわち、0.000
5XD以下の高さhのリブ状突起8の効果が無く、リブ
状突起8の高さhを0.025XD以上にする必要はな
い。
The index n value changes depending on the number of Reynolds in the pipeline, but in the case of a hydraulic machine, it is in the range of 10 5 to 10 7 , so it can be considered that n = 10. In this case u / U
u / Uo is the deceleration region near the wall surface where o is 0.75 or less.
= 0.5 to 0.75, the height h of the rib-shaped projection 8 is 0.00 with respect to the inner diameter D (= 2 * R) of the conduit.
The range is from 05 to 0.025. That is, 0.000
There is no effect of the rib-shaped projection 8 having a height h of 5XD or less, and it is not necessary to set the height h of the rib-shaped projection 8 to 0.025XD or more.

【0030】一方、溝9の場合は、仮想曲面の数nを多
くした場合に相当し、高さhはリブ状突起8よりも低く
てもよいが、間隔はリブ状突起8の場合より狭く、数も
多くなければならない。溝9の高さは、管内径の1〜2
%が適当であり、このようにすることにより、管路の流
動損失が低減する。
On the other hand, the groove 9 corresponds to the case where the number n of virtual curved surfaces is increased, and the height h may be lower than that of the rib-shaped projection 8, but the interval is narrower than that of the rib-shaped projection 8. , There must be a large number. The height of the groove 9 is 1 to 2 of the pipe inner diameter.
% Is suitable and by doing so reduces the flow loss in the line.

【0031】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図3は本発明による水力機械の第1実施
例を示す断面図であり、図4は図3の作用を説明するた
めの水車の水平断面図である。この実施例は、渦巻きケ
ーシング2の内面に3枚2組のリブ状突起8を設けた例
である。すなわち、水圧管1に連なるケーシング2の入
口部の断面を3枚の仮想曲面により、4個の仮想部分ケ
ーシングに仕切る場合、ケーシング2の入口部の全断面
積をSA0、i=1から3までの仮想曲面に仕切られた4
個の仮想ケーシングの断面積を内周側からA1 、A2 、
A3 、A4 とし、1番目の仮想曲面はケーシング入口部
より周方向にθSA1の位置で環状流路3の入り口に達
し、2番目の仮想曲面はケーシング入口部より周方向に
θSA2の位置で環状流路3の入口に達し、3番目の仮想
曲面はケーシング入口部より周方向にθSA3の位置で環
状流路3の入口に達するとすると、 θSA1(度)=SA1÷SA0×360(度) θSA2(度)=(A1+A2)÷SA0×360(度) θSA3(度)=(A1+A2+A3)÷SA0×360(度) となる。4番目の仮想曲面はケーシングの外周壁に相当
し、前述の式に代入すると、θSA4は360度、すなわ
ち渦巻ケーシングの入口となる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 3 is a sectional view showing a first embodiment of a hydraulic machine according to the present invention, and FIG. 4 is a horizontal sectional view of a water turbine for explaining the operation of FIG. This embodiment is an example in which two sets of rib-shaped projections 8 are provided on the inner surface of the spiral casing 2. That is, when the cross section of the inlet portion of the casing 2 connected to the penstock 1 is divided into four virtual partial casings by the three virtual curved surfaces, the total sectional area of the inlet portion of the casing 2 is SA0, i = 1 to 3 4 divided into virtual curved surfaces
The cross-sectional area of each virtual casing is A1, A2,
A3 and A4, the first virtual curved surface reaches the inlet of the annular flow path 3 at the position θSA1 in the circumferential direction from the casing inlet, and the second virtual curved surface makes the annular flow at the position θSA2 in the circumferential direction from the casing inlet. If it reaches the inlet of the passage 3, and the third virtual curved surface reaches the inlet of the annular flow passage 3 at the position of θSA3 in the circumferential direction from the casing inlet, θSA1 (degree) = SA1 ÷ SA0 × 360 (degree) θSA2 ( Degree) = (A1 + A2) ÷ SA0 × 360 (degree) θSA3 (degree) = (A1 + A2 + A3) ÷ SA0 × 360 (degree) The fourth virtual curved surface corresponds to the outer peripheral wall of the casing, and when substituted into the above equation, θSA4 becomes 360 degrees, that is, the inlet of the spiral casing.

【0032】ケーシング内壁に沿って発生する減速領域
の厚さは、渦巻ケーシングの巻き始めの入口径Ds で決
まるので、リブ状突起8のケーシング内壁面からの高さ
hは、下記の式で定められる。
Since the thickness of the deceleration region generated along the inner wall of the casing is determined by the inlet diameter Ds at the start of winding of the spiral casing, the height h of the rib-like projection 8 from the inner wall of the casing is determined by the following equation. To be

【0033】 0.0005XDs ≦高さh≦を0.025XDs また、ケーシングの真ん中ではケーシング壁面の接線方
向と、圧力勾配の方向(=羽根車回転軸と直交する方
向)が一致するため内向き流れが発生しやすいが、ケー
シングの内周、外周側ではケーシング壁面が水平から傾
いてくるため、圧力勾配の方向(=羽根車回転軸と直交
する方向)のと壁面の方向が一致しなくなるので、ケー
シング真ん中より内向き流れが発生しにくくなる。従っ
て、ケーシング入口のリブ状突起8の先端位置は、渦巻
ケーシングの入口断面の最外周位置と環状流路の入口ま
での幅をDb とするとき、渦巻ケーシングの断面の中心
位置(断面が円形で近似できるときはその中心)から±
0.25×Db の範囲に設置すればよい。
0.0005XDs ≤ height h ≤ 0.025XDs Further, in the middle of the casing, the tangential direction of the casing wall surface and the direction of the pressure gradient (= the direction orthogonal to the impeller rotation axis) match, so the inward flow However, since the casing wall surface inclines from the horizontal on the inner and outer peripheries of the casing, the direction of the pressure gradient (= direction orthogonal to the impeller rotation axis) does not match the direction of the wall surface. Inward flow is less likely to occur than in the middle of the casing. Therefore, the tip position of the rib-like projection 8 at the casing inlet is defined as the center position of the cross section of the spiral casing (with a circular cross section when the outermost position of the inlet cross section of the spiral casing and the width to the inlet of the annular flow path are Db). If it can be approximated, its center) ±
It may be installed in the range of 0.25 × Db.

【0034】ここで、以上述べた渦巻ケーシング2の製
作方法について、図7を参照して説明する。はじめに、
複数の平板を渦巻ケーシング2の所定形状に合わせて曲
げ加工した後、これらは溶接等で一体に組み立てられ
る。その際、リブ状突起8は、一体組み立てが完了した
後に、ケーシング内面に溶接等に取り付けてもよいが、
作業性としては、ケーシングが一体に組み立てられる前
に渦巻状の小部分に分かれている時、リブ状突起8の溶
接をした方が容易である。従って、リブ状突起8は曲げ
加工した後、一体に組み立てられる前に、図7に示す状
態で渦巻状の小部分12に取り付けられた後に一体に溶
接組み立てられる。
Here, a method of manufacturing the spiral casing 2 described above will be described with reference to FIG. First,
After bending a plurality of flat plates in accordance with a predetermined shape of the spiral casing 2, they are integrally assembled by welding or the like. At that time, the rib-shaped projections 8 may be attached to the inner surface of the casing by welding or the like after the integrated assembly is completed.
As for workability, it is easier to weld the rib-like projections 8 when the casing is divided into spiral small parts before being assembled together. Therefore, after the rib-shaped projection 8 is bent, it is attached to the spiral small portion 12 in the state shown in FIG. 7 before being integrally assembled and then integrally assembled by welding.

【0035】図5は以上述べた第1実施例による渦巻ケ
ーシング2の断面の流動状態を示している。この図によ
れば、従来の過大な内向き流れはリブ状突起8により阻
止されるので、ステーベーン4へ流体は滑らかに流入す
るようになる。すなわち、図6に示すように、ステーベ
ーン4の入口で高さ方向に均一な流速分布が字っげんさ
れるので、水力機械の効率向上が達成される。
FIG. 5 shows a cross-sectional flow state of the spiral casing 2 according to the first embodiment described above. According to this figure, the conventional excessive inward flow is blocked by the rib-shaped projections 8, so that the fluid smoothly flows into the stay vanes 4. That is, as shown in FIG. 6, a uniform flow velocity distribution is formed in the height direction at the inlet of the stay vane 4, so that the efficiency of the hydraulic machine is improved.

【0036】また、前述した定義の如く、リブ状突起8
が渦巻ケーシング内に形成されているので、内向き流れ
が顕著な高比速度の水力機械や大形水力機械に絶大な効
果が得られる。
Further, as defined above, the rib-shaped projection 8
Since it is formed in the spiral casing, a great effect can be obtained in a high specific velocity hydraulic machine or a large hydraulic machine in which an inward flow is remarkable.

【0037】次に、本発明の第2実施例について、図8
および図9を参照して説明する。図8は水車の断面図で
あり、渦巻ケーシング2の内面に溝9が形成された例で
ある。互いに交差する2方向(渦巻ケーシング2の管軸
方向に対して不平行)に配設されている。この溝9の形
成範囲は、前述の第1実施例と同様であるが、溝9の形
成方法が以下のように行う。すなわち、図9(a)に示
すように、平板13の片側の面に、予め平行な溝9を設
けた後、渦巻ケーシング2の形状に合わせて曲げ加工
し、この曲げ加工後、溶接等で組み立てる。図9(b)
の幅b、深さhは管内径の1〜2%とすることは、第1
実施例と同様である。
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
And it demonstrates with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the water turbine, which is an example in which the groove 9 is formed on the inner surface of the spiral casing 2. They are arranged in two directions (non-parallel to the tube axis direction of the spiral casing 2) intersecting with each other. The formation range of the groove 9 is the same as that of the first embodiment described above, but the method of forming the groove 9 is as follows. That is, as shown in FIG. 9A, after providing parallel grooves 9 on one surface of the flat plate 13 in advance, bending is performed according to the shape of the spiral casing 2, and after this bending, welding or the like is performed. assemble. Figure 9 (b)
The width b and the depth h of the pipe should be 1 to 2% of the inner diameter of the pipe.
It is similar to the embodiment.

【0038】以上述べた第2実施例は、渦巻ケーシング
の所定形状に曲げ加工する前に、あらかじめ平板13に
溝9を加工しているので、第1実施例よりも製作時間が
短く、コスト面で安価にできる。
In the second embodiment described above, since the groove 9 is machined in the flat plate 13 before bending the spiral casing into a predetermined shape, the manufacturing time is shorter than that of the first embodiment, and the cost is reduced. Can be cheaper.

【0039】図10は、本発明の第3実施例を説明する
ための図で、渦巻ケーシングに形成する溝9を、前述の
第2実施例では渦巻ケーシング2の管軸方向に対して不
平行に形成したが、以下のように製作した例である。す
なわち、渦巻ケーシング2の断面と直交する方向に平行
となるようにしたものであり、この場合も前述の実施例
と同様な効果が得られる。特に、低比速度の水力機械で
は渦巻ケーシング2が高比速度のものより小形であり、
内向き流れ方向も周方向に近いため、溝9の方向は曲げ
加工した後の渦巻ケーシング2の断面とは直交する方向
となるように、加工を施すだけで、前述の実施例と同様
な効果が得られ、特に低比速度の水力機械に有効であ
る。
FIG. 10 is a view for explaining the third embodiment of the present invention, in which the groove 9 formed in the spiral casing is not parallel to the axial direction of the spiral casing 2 in the second embodiment. It is an example manufactured as follows. That is, it is arranged so as to be parallel to the direction orthogonal to the cross section of the spiral casing 2, and in this case also, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. In particular, in a low specific speed hydraulic machine, the spiral casing 2 is smaller than that of a high specific speed,
Since the inward flow direction is also close to the circumferential direction, only the processing is performed so that the direction of the groove 9 becomes a direction orthogonal to the cross section of the spiral casing 2 after bending, and the same effect as the above-described embodiment is obtained. Is obtained, which is particularly effective for low specific speed hydraulic machines.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、渦巻ケー
シング内の過大な内向き流れを防止することができ、ス
テーベーン入口の衝突損失の増大も発生せず、従来内向
き流れによって発生していた水力損失を低減でき、高効
率の水力機械およびその製作方法を提供することができ
る。
According to the present invention described above, it is possible to prevent an excessive inward flow in the spiral casing, increase the collision loss at the stay vane inlet does not occur, and the conventional inward flow causes. It is possible to provide a highly efficient hydraulic machine and a manufacturing method thereof, which can reduce the hydraulic power loss.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による水力機械の原理構成を説明するた
めの断面図。
FIG. 1 is a sectional view for explaining the principle configuration of a hydraulic machine according to the present invention.

【図2】図1の作用を説明するための水車の水平断面
図。
FIG. 2 is a horizontal sectional view of the water turbine for explaining the operation of FIG.

【図3】本発明による水力機械の第1実施例を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing a first embodiment of the hydraulic machine according to the present invention.

【図4】図3の作用を説明するための水車の水平断面
図。
FIG. 4 is a horizontal sectional view of the water turbine for explaining the operation of FIG.

【図5】図1の渦巻ケーシング内の水流の模式図。FIG. 5 is a schematic diagram of water flow in the spiral casing of FIG.

【図6】図1のステーベーン入口の水流の模式図。6 is a schematic diagram of the water flow at the inlet of the stay vane of FIG. 1. FIG.

【図7】本発明による水力機械の第1実施例における渦
巻ケーシングの製作方法を説明するための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing a spiral casing in the first embodiment of the hydraulic machine according to the present invention.

【図8】本発明による水力機械の第2実施例における断
面図。
FIG. 8 is a sectional view of a hydraulic machine according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明による水力機械の第2実施例における渦
巻ケーシングの製作方法を説明するための図。
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of manufacturing a spiral casing in the second embodiment of the hydraulic machine according to the present invention.

【図10】本発明による水力機械の第3実施例における
渦巻ケーシングの製作方法を説明するための図。
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of manufacturing a spiral casing in the third embodiment of the hydraulic machine according to the present invention.

【図11】従来の渦巻ケーシングを有する水車の一例を
示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of a water turbine having a conventional spiral casing.

【図12】図11の水車における流れの状態を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a flow state in the water turbine of FIG. 11.

【図13】従来における渦巻ケーシング内の流れの模式
図。
FIG. 13 is a schematic diagram of a flow in a conventional spiral casing.

【図14】従来におけるステーベーン入口の流れの状態
図。
FIG. 14 is a state diagram of a conventional flow of a stay vane inlet.

【図15】水流案内板が取り付けられた曲り管の水平断
面図。
FIG. 15 is a horizontal cross-sectional view of a bent pipe to which a water flow guide plate is attached.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…水圧管、2…渦巻ケーシング、3…環状板、4…ス
テーベーン、5…ガイドベーン、6…羽根車、7…回転
軸、8…リブ状突起、9…溝、10a…i番目の仮想曲
面、10b…i+1番目の仮想曲線、12…曲げ加工後
の小部分ケーシング、13…平板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water pressure pipe, 2 ... Spiral casing, 3 ... Annular plate, 4 ... Stay vane, 5 ... Guide vane, 6 ... Impeller, 7 ... Rotating shaft, 8 ... Rib-shaped projection, 9 ... Groove, 10a ... I-th virtual Curved surface, 10b ... i + 1th virtual curve, 12 ... small portion casing after bending, 13 ... flat plate.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 羽根車回転軸と羽根車と渦巻ケーシング
と環状体を備え、前記羽根車の外周に、前記渦巻ケーシ
ングの中心が前記羽根車回転軸と一致するとともに、前
記環状体に有する環状流路の外周に配設された水力機械
において、 前記渦巻ケーシングの入口部の断面において、前記羽根
車回転軸から離れた外周側までを、n枚の仮想曲面によ
り、n+1個の仮想部分ケーシングに仕切るとき、前記
入口部の全断面積をSA0、内周側のi番目の仮想曲面と
i+1番目の仮想曲面(i=nのときは最外周のケーシ
ング内壁面)によって形成されるi+1番目の仮想部分
ケーシング断面積をAi+1 、1番目からi番目の仮想部
分ケーシング断面積の合計をSAiとするとき、i番目の
仮想曲面は前記渦巻ケーシングの入口部より周方向にθ
SAi(度)の位置で前記環状流路の入口に達し、i+1
番目の仮想曲面はθSAi+1(度)の位置で環状流路の入
口に達するように次式で定義される仮想曲面と前記渦巻
ケーシングの内面の交線に沿って前記渦巻ケーシングの
内面に突起または溝を形成した水力機械。 θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nである。
1. An annular ring provided with an impeller rotating shaft, an impeller, a spiral casing, and an annular body, wherein the center of the spiral casing coincides with the impeller rotating shaft on the outer periphery of the impeller and has the annular body. In the hydraulic machine arranged on the outer periphery of the flow path, in the cross section of the inlet portion of the spiral casing, up to the outer peripheral side away from the impeller rotation axis, by n virtual curved surfaces, into n + 1 virtual partial casings. At the time of partitioning, the total cross-sectional area of the inlet portion is SA0, the i + 1th virtual surface formed by the i-th virtual curved surface on the inner peripheral side and the i + 1th virtual curved surface (the outermost casing inner wall surface when i = n) When the partial casing cross-sectional area is Ai + 1 and the total of the first to i-th virtual partial casing cross-sectional areas is SAi, the i-th virtual curved surface is θ in the circumferential direction from the inlet of the spiral casing.
At the position of SAi (degrees), the inlet of the annular flow path is reached, and i + 1
The virtual curved surface is projected at the inner surface of the spiral casing along a line of intersection between the virtual curved surface defined by the following equation and the inner surface of the spiral casing so as to reach the inlet of the annular flow path at a position of θSAi + 1 (degrees). Or a hydromachine with a groove. θSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, 1 ≦ i ≦ n.
【請求項2】 前記渦巻ケーシングの内面に、該渦巻ケ
ーシング内壁面からの距離hのn個のリブ状突起を、前
記渦巻ケーシングをn+1個の部分ケーシンに分割する
n枚の仮想曲面に沿って設けるとともに、距離hは次式
で定めていることを特徴とする請求項1記載の水力機
械。 0.0005×Ds ≦高さh≦0.025×Ds ただし、Ds は渦巻ケーシングの巻き始め断面の内径で
ある。
2. The n-shaped rib-shaped projections at a distance h from the inner wall surface of the spiral casing are formed on the inner surface of the spiral casing along n virtual curved surfaces dividing the spiral casing into n + 1 partial casings. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the distance h is defined by the following equation while being provided. 0.0005 × Ds ≦ height h ≦ 0.025 × Ds where Ds is the inner diameter of the winding start cross section of the spiral casing.
【請求項3】 前記渦巻ケーシングの内面に、該渦巻ケ
ーシング内壁面からの距離hのn個のリブ状突起を、前
記渦巻ケーシングをn+1個の部分ケーシンに分割する
n枚の仮想曲面に沿って設けるとともに、前記渦巻ケー
シング入口断面のリブ状突起の先端の設置範囲は、前記
渦巻ケーシングの断面の最外周と環状流路の入口までの
幅をDb とするとき、前記渦巻ケーシングの断面の中心
位置または前記渦巻ケーシングの断面が円形で近似でき
るときはその中心位置から ±0.25×Db で定める範囲とすることを特徴とする請求項2記載の水
力機械。
3. The inner surface of the spiral casing is provided with n rib-shaped projections at a distance h from the inner wall surface of the spiral casing, along n virtual curved surfaces dividing the spiral casing into n + 1 partial casings. In addition, the installation range of the tip of the rib-like projection in the cross section of the inlet of the spiral casing is such that when the width between the outermost periphery of the cross section of the spiral casing and the inlet of the annular flow path is Db, the center position of the cross section of the spiral casing. 3. The hydraulic machine according to claim 2, wherein when the cross section of the spiral casing can be approximated to be circular, the range is set to ± 0.25 × Db from the center position.
【請求項4】 前記渦巻ケーシングの内面に、該渦巻ケ
ーシングを間隔bで部分ケーシングに分割する仮想曲面
と、前記渦巻ケーシング内壁面との仮想交線に沿って、
幅bで深さhの溝を設けたことを特徴とする請求項1記
載の水力機械。
4. An imaginary curved surface dividing the vortex casing into partial casings at an interval b on the inner surface of the vortex casing, and an imaginary line of intersection with the inner wall surface of the vortex casing,
The hydraulic machine according to claim 1, wherein a groove having a width b and a depth h is provided.
【請求項5】 羽根車回転軸と羽根車と渦巻ケーシング
と環状体を備え、前記羽根車の外周に、前記渦巻ケーシ
ングの中心が前記羽根車回転軸と一致するとともに、前
記環状体に有する環状流路の外周に配設されたものであ
って、前記渦巻ケーシングの入口部の断面において、前
記羽根車回転軸から離れた外周側までを、n枚の仮想曲
面により、n+1個の仮想部分ケーシングに仕切ると
き、前記入口部の全断面積をSA0、内周側のi番目の仮
想曲面とi+1番目の仮想曲面(i=nのときは最外周
のケーシング内壁面)によって形成されるi+1番目の
仮想部分ケーシング断面積をAi+1 、1番目からi番目
の仮想部分ケーシング断面積の合計をSAiとするとき、
i番目の仮想曲面は前記渦巻ケーシングの入口部より周
方向にθSAi(度)の位置で前記環状流路の入口に達
し、i+1番目の仮想曲面はθSAi+1(度)の位置で環
状流路の入口に達するように次式で定義される仮想曲面
と前記渦巻ケーシングの内面の交線に沿って前記渦巻ケ
ーシングの内面に突起または溝を形成した水力機械を製
作する場合、 前記渦巻ケーシングは複数の平板から構成する際に、該
各平板を前記渦巻ケーシングの所定形状に合うように曲
げ加工した後、この曲げ加工した各平板の内側に対して
最終的に形成されるベき前記突起または溝と一致するよ
うに各平板に突起または溝をそれぞれ形成し、この突起
または溝を形成した後に各平板を溶接等により組立てる
ようにしたことを特徴とする水力機械の製作方法。 θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nである。
5. An annular ring having an impeller rotating shaft, an impeller, a spiral casing, and an annular body, wherein the center of the spiral casing coincides with the impeller rotating shaft on the outer periphery of the impeller, and the annular body has the annular body. N + 1 virtual partial casings, which are arranged on the outer periphery of the flow path and have n virtual curved surfaces up to the outer peripheral side away from the impeller rotating shaft in the cross section of the inlet portion of the spiral casing. , The total cross-sectional area of the inlet portion is SA0, and the i + 1th virtual curved surface on the inner peripheral side and the i + 1th virtual curved surface (the outermost casing inner wall surface when i = n) are formed When the virtual partial casing cross-sectional area is Ai + 1 and the total of the first to i-th virtual partial casing cross-sectional areas is SAi,
The i-th virtual curved surface reaches the inlet of the annular flow path at a position of θSAi (degrees) in the circumferential direction from the inlet portion of the spiral casing, and the i + 1th virtual curved surface at the θSAi + 1 (degrees) of the annular flow path. In the case of manufacturing a hydraulic machine in which a protrusion or a groove is formed on the inner surface of the spiral casing along the intersection of the virtual curved surface defined by the following equation and the inner surface of the spiral casing so as to reach the inlet of When each flat plate is bent so as to match the predetermined shape of the spiral casing, the projection or groove finally formed on the inside of each bent flat plate. A method for manufacturing a hydraulic machine, characterized in that a protrusion or a groove is formed on each flat plate so as to coincide with the above, and each flat plate is assembled by welding or the like after forming the protrusion or the groove. θSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, 1 ≦ i ≦ n.
【請求項6】 前記渦巻ケーシングは複数の平板から構
成する際に、該各平板を前記渦巻ケーシングの所定形状
に合うように曲げ加工する前に、この曲げ加工する前の
各平板の内側に対して最終的に形成されるベき前記溝と
一致するように各平板の片側に予め溝をそれぞれ形成
し、この溝を形成した後に各平板を前記渦巻ケーシング
の所定形状に合うように曲げ加工した後、この曲げ加工
した各平板を溶接等により組立てるようにしたことを特
徴とする請求項5記載の水力機械の製作方法。
6. When the spiral casing is composed of a plurality of flat plates, before the flat plates are bent so as to conform to a predetermined shape of the spiral casing, the flat casing is preformed with respect to the inner side of the flat plates before the bending process. Then, a groove is previously formed on one side of each flat plate so as to coincide with the groove to be finally formed, and after this groove is formed, each flat plate is bent so as to match the predetermined shape of the spiral casing. The method for manufacturing a hydraulic machine according to claim 5, wherein each of the bent flat plates is then assembled by welding or the like.
【請求項7】 羽根車回転軸と羽根車と渦巻ケーシング
と環状体を備え、前記羽根車の外周に、前記渦巻ケーシ
ングの中心が前記羽根車回転軸と一致するとともに、前
記環状体に有する環状流路の外周に配設されたものであ
って、前記渦巻ケーシングの入口部の断面において、前
記羽根車回転軸から離れた外周側までを、n枚の仮想曲
面により、n+1個の仮想部分ケーシングに仕切ると
き、前記入口部の全断面積をSA0、内周側のi番目の仮
想曲面とi+1番目の仮想曲面(i=nのときは最外周
のケーシング内壁面)によって形成されるi+1番目の
仮想部分ケーシング断面積をAi+1 、1番目からi番目
の仮想部分ケーシング断面積の合計をSAiとするとき、
i番目の仮想曲面は前記渦巻ケーシングの入口部より周
方向にθSAi(度)の位置で前記環状流路の入口に達
し、i+1番目の仮想曲面はθSAi+1(度)の位置で環
状流路の入口に達するように次式で定義される仮想曲面
と前記渦巻ケーシングの内面の交線に沿って前記渦巻ケ
ーシングの内面に突起または溝を形成した水力機械を製
作する場合、 前記渦巻ケーシングは複数の平板から構成する際に、該
各平板を前記渦巻ケーシングの所定形状に合うように曲
げ加工する前に、この曲げ加工する前の各平板の内側に
対して最終的に形成されるベき前記突起または溝と一致
するように各平板の片側に予め突起または溝をそれぞれ
形成し、この突起または溝を形成した後に各平板を前記
渦巻ケーシングの所定形状に合うように曲げ加工した
後、この曲げ加工した各平板を溶接等により組立てるよ
うにしたことを特徴とする水力機械の製作方法。 θSAi(度)=SAi÷SA0×360(度) θSAi+1(度)=[(SAi+Ai+1 )÷SA0]×360
(度) ただし、1≦i≦nである。
7. An annular ring provided with an impeller rotating shaft, an impeller, a spiral casing, and an annular body, wherein the center of the spiral casing coincides with the impeller rotating shaft on the outer periphery of the impeller and has the annular body. N + 1 virtual partial casings, which are arranged on the outer periphery of the flow path and have n virtual curved surfaces up to the outer peripheral side away from the impeller rotating shaft in the cross section of the inlet portion of the spiral casing. , The total cross-sectional area of the inlet portion is SA0, and the i + 1th virtual curved surface on the inner peripheral side and the i + 1th virtual curved surface (the outermost casing inner wall surface when i = n) are formed When the virtual partial casing cross-sectional area is Ai + 1 and the total of the first to i-th virtual partial casing cross-sectional areas is SAi,
The i-th virtual curved surface reaches the inlet of the annular flow path at a position of θSAi (degrees) in the circumferential direction from the inlet portion of the spiral casing, and the i + 1th virtual curved surface at the θSAi + 1 (degrees) of the annular flow path. In the case of manufacturing a hydraulic machine in which a protrusion or a groove is formed on the inner surface of the spiral casing along the intersection of the virtual curved surface defined by the following equation and the inner surface of the spiral casing so as to reach the inlet of In the case where the flat plate is made of a flat plate, the flat plate is finally formed on the inner side of the flat plate before bending the flat plate so as to match the predetermined shape of the spiral casing. A protrusion or groove is formed in advance on one side of each flat plate so as to coincide with the protrusion or groove, and after this protrusion or groove is formed, each flat plate is bent to match the predetermined shape of the spiral casing, Hydraulic machine fabrication method, characterized in that each flat plate was processed and to assemble by welding or the like. θSAi (degrees) = SAi ÷ SA0 × 360 (degrees) θSAi + 1 (degrees) = [(SAi + Ai + 1) ÷ SA0] × 360
(Degree) However, 1 ≦ i ≦ n.
JP6100952A 1994-05-16 1994-05-16 Hydraulic machinery and manufacture thereof Pending JPH07310642A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6100952A JPH07310642A (en) 1994-05-16 1994-05-16 Hydraulic machinery and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6100952A JPH07310642A (en) 1994-05-16 1994-05-16 Hydraulic machinery and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07310642A true JPH07310642A (en) 1995-11-28

Family

ID=14287697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6100952A Pending JPH07310642A (en) 1994-05-16 1994-05-16 Hydraulic machinery and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07310642A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100457381C (en) * 2006-09-29 2009-02-04 四川东风电机厂有限公司 Expansion and forming method for large and small round of elliptical spiral casing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100457381C (en) * 2006-09-29 2009-02-04 四川东风电机厂有限公司 Expansion and forming method for large and small round of elliptical spiral casing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100566759B1 (en) Turbine nozzle vane
RU2119102C1 (en) Centrifugal slurry pump wheel
EP1270953B1 (en) Axial-flow type hydraulic machine
EP2339115B1 (en) Turbine rotor assembly and steam turbine
WO2017098960A1 (en) Step seal, seal structure, turbomachine, and method for producing step seal
JP2003201802A (en) Impeller for radial turbine
US7210908B2 (en) Hydraulic machine rotor
KR20030032899A (en) Structures of turbine scroll and blades
US10378388B2 (en) Exhaust hood and its flow guide for steam turbine
JPH023003B2 (en)
AU2013333059B2 (en) Hydraulic machine
CN108730099B (en) Guide vane device of water turbine and water turbine with same
KR20010007189A (en) Turbine device
JP2001263296A (en) Turbo machine
JP2010168903A (en) Centrifugal hydraulic machine
US4143994A (en) Turbine housing for centrifugal turbosupercharger
JPS5944482B2 (en) axial turbine
JPH07310642A (en) Hydraulic machinery and manufacture thereof
JPH0692723B2 (en) Axial flow fluid machine
CN110469539A (en) Impeller, centrifugal pump and air-conditioning
JP2003090279A (en) Hydraulic rotating machine vane
JP4846139B2 (en) Hydraulic machine
JP3040601B2 (en) Radial turbine blade
CN112253536A (en) Centrifugal impeller and ventilator thereof
JPH03213699A (en) Volute casing