JPH09310670A - 水車の流量調整構造 - Google Patents

水車の流量調整構造

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JPH09310670A
JPH09310670A JP8124765A JP12476596A JPH09310670A JP H09310670 A JPH09310670 A JP H09310670A JP 8124765 A JP8124765 A JP 8124765A JP 12476596 A JP12476596 A JP 12476596A JP H09310670 A JPH09310670 A JP H09310670A
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JP
Japan
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runner
casing
guide vanes
lower covers
flow passage
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JP8124765A
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English (en)
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Yoshiaki Hayashi
義彰 林
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Individual
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    • 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

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガイドベーン周りからの流体のリークを無く
すと共に保守点検も簡単な水車の流量調整構造を提供す
ること。 【解決手段】 ケーシングからランナを収納した内部ま
での流路に複数のガイドベーンを備え、これらのガイド
ベーンの翼の上下両端から突き出した支軸を流路壁の中
に組み込んだ軸受によって支持し、更に支軸を外部から
の操作によって回転操作することによりランナへの流入
角を変更可能とした水車において、軸受を内部流路に対
して水密状に遮断して配置すると共に、支軸と翼との間
に前記ケーシングからランナ側へ向けての流路の内壁に
水密状で摺接するシールフランジを形成し、ガイドベー
ンとケーシングとの間からの流体のリークを無くすと共
に給油式またはグリース塗布式の軸受を利用可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フランシス水車,
プロペラ水車,カプラン水車,斜流水車及びポンプ水車
等の反動式水車に係り、特に流量調整用のガイドベーン
を組み込むことによる流体のリークによる効率低下を抑
えると同時にガイドベーン周りの保守点検も容易にした
流量調整構造に関する。
【0002】
【従来の技術】発電等に利用される水車は、反動式と衝
動式の2種に大別され、反動式の水車としてはフランシ
ス水車,プロペラ水車,カプラン水車,斜流水車及びポ
ンプ水車等が従来から一般に利用されている。
【0003】このような反動式の水車は、ケーシングに
内蔵したランナの周りにその姿勢を変更できるようにし
て配置した複数のガイドベーンを備え、これらのガイド
ベーンの姿勢を変えることによってランナ側への流体の
流量を調整可能とし、供給流量が変動してもランナの回
転及びこれによる出力を維持しようとしたものがその基
本的な構成である。
【0004】図6は従来の水車におけるガイドベーンの
組み込み構造の要部を示す縦断面図である。
【0005】給水源に連通している渦巻き状のケーシン
グ1には上カバー2と下カバー3とを連結してこの内部
にランナ4を収納し、このランナ4には回転主軸4aを
連結している。そして、上カバー2と下カバー3との間
であってケーシング1からランナ4側への流路中に流量
調整用の複数のガイドベーン51が配列されている。こ
れらのガイドベーン51は共通の駆動用のモータ(図示
せず)によってそれぞれが連動して姿勢を変え、隣接し
合うガイドベーン51の間の流路を広げたり絞ったりす
ることでランナ4側への供給水量及び流入角が調整され
る。これによって、設計流量に対して決まる流入角にガ
イドベーン51を設定しさえすれば、所定の効率が得ら
れることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ガイドベー
ン51を上,下カバー2,3の間に配列する組立て構造
では、ガイドベーン51が自由に姿勢を変えることがで
きるように、このガイドベーン51の上下両端面とこれ
に対峙している上,下カバー2,3の面との間にクリア
ランスを持たせることが必要である。
【0007】このようなクリアランスは流路を閉じるこ
とができない部分となることから、運転時にはガイドベ
ーン51の姿勢がどのようであっても水がランナへ向け
て常に供給されることになり、ガイドベーン51によっ
て設定された流入角による供給水の流れを乱してしま
う。このため、設定流量に対するランナ4への最適な入
射角の水の流れに影響を与え、効率低下の原因となる。
特に、低流量の場合であれば、クリアランスからランナ
4に向かう水量が全体流量の中で占める割合が高くなる
ことから、効率の低下は著しい。
【0008】また、ガイドベーン51は上,下カバー
2,3に対して回転できるようにするため、その上下両
端に支軸51aを設け、これらの支軸51aを軸受52
によって支持する構造となっている。そして、上側の支
軸51aは各ガイドベーン51を回動させるための駆動
側に連接させるので、図示のように支軸51aは上カバ
ー2を貫通させることが必要となり、軸受52周りもO
リング等によってシールする構造が必要となる。
【0009】このようなシール構造に加えて、潤滑用の
グリースが流路側に漏出しないようにするため軸受52
としては一般にオイルレス式のものが用いられる。とこ
ろが、オイルレス式の軸受ではその潤滑性能が劣ること
は避けられず、支軸51aの速やかな回転に抵抗を与え
たり、損傷を伴う恐れが多い。そして、このような事故
を未然に防ぐために、ケーシング1や上,下カバー2,
3を分解して保守点検の作業を行うことになり、稼働率
も低下してしまう。
【0010】本発明において解決すべき課題は、ガイド
ベーン周りからの流体のリークを無くすと共に保守点検
も簡単な水車の流量調整構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、ケーシングか
らランナを収納した内部までの流路に複数のガイドベー
ンを備え、これらのガイドベーンの翼の上下両端から突
き出した支軸を流路壁の中に組み込んだ軸受によって支
持し、更に前記支軸を外部からの操作によって回転操作
することにより前記ランナへの流入角を変更可能とした
水車において、前記軸受を内部流路に対して水密状に遮
断して配置すると共に、前記支軸と翼との間に前記ケー
シングからランナ側へ向けての流路の内壁に水密状で摺
接するシールフランジを形成してなることを特徴とす
る。
【0012】
【発明の実施の形態】ガイドベーンの支軸をケーシング
等の流路構成部材に対して連接するための軸受を内部流
路に対して水密状に遮断することによって、軸受が流体
に曝されないようにすることができると同時に、潤滑油
等が給油されるタイプの軸受であっても潤滑油が内部流
路側に浸潤してしまうことが防止される。
【0013】また、ガイドベーンにシールフランジを設
けて内部流路に対して水密状に摺接させることで、隣接
し合うガイドベーンの翼どうしの間の間隔の変更のみに
よる流路面積の設定が可能となり、低流量時においても
リークを伴うことなくこの流量に見合った流入角にガイ
ドベーンを設定することが可能となる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の流量調整構造を備えたフラン
シス水車の要部を示す縦断面図、図2は要部を拡大して
示す縦断面図、図3はガイドベーンの配列を示す要部の
平面図である。
【0015】従来例で示したものと同様に、ケーシング
1に上カバー2及び下カバー3が一体に固定され、これ
らの内部に収納されたランナ4の回転主軸4aが上カバ
ー2を貫通すると共に下カバー3にはドラフトチューブ
3aを連結している。また、ケーシング1と上,下カバ
ー2,3との間は、導入リング5によって連結され、こ
の導入リング5にはその姿勢を固定させた複数のステー
ベーン5aが配置されている。そして、導入リング5の
内周に臨んでランナ4までの流路の間に複数のガイドベ
ーン6を環状に配列し、これらのガイドベーン6を同時
に姿勢を変えることによってランナ4側への供給流体の
流量及び流入角を変更可能とする。
【0016】図4はガイドベーン6をその軸受と共に示
す正面図、図5は図4の平面図である。
【0017】ガイドベーン6は従来周知のプロフィルを
持つ翼6aの上下に支軸6b,6cを突き出すと共にこ
れらの支軸6b,6cの周りに給油またはグリースを充
填可能な軸受7a,7bを外挿固定し、更に翼6aと支
軸6b,6cとの間にはそれぞれ円板状のシールフラン
ジ6d,6eを形成したものである。そして、これらの
シールフランジ6d,6eのそれぞれの外周面及び端面
にはパッキン溝6d−1,6d−2,6e−1,6e−
2を形成している。
【0018】図1及び図2に戻って、上,下カバー2,
3がそれぞれ流路側に臨む面であってガイドベーン6を
配置する位置には一対のライナ8,9を組み込む。これ
らのライナ8,9はいずれもランナ4の周囲を包囲する
環状のリングであって、支軸6b,6cをそれぞれ挟む
ようにして配置した2条のパッキン8a,9aによって
それぞれの上面及び下面がシールされている。また、ラ
イナ8,9には凹状断面の環状座8b,9bを形成し、
図2に示すようにこれらの環状座8b,9bの中にシー
ルフランジ6d,6eを回転自在に組み込む。そして、
シールフランジ6d,6eはそれぞれに設けたパッキン
溝6d−1〜6e−2にシール用のパッキン10a,1
0b,10c,10dを組み込む。
【0019】このようなガイドベーン6の組み込み構造
においては、軸受7a,7bはそれぞれライナ8,9よ
りも外側に位置し、これらのライナ8,9と上,下カバ
ー2,3との接合面の間にはパッキン8a,9aが介装
されているので、この接合面を介しての軸受7a,7b
部分から内部流路の間は完全にシールされる。また、ガ
イドベーン6のシールフランジ6d,6eはそれぞれの
周面及び端面がパッキン10a〜10dによってライナ
8,9に対してシールされているので、これらのシール
フランジ6d,6eとライナ8,9との間の連接部分に
ついても同様に完全にシールされている。
【0020】したがって、軸受7a,7bはケーシング
1及び上,下カバー2,3によって形成されている内部
流路に対して流体的に遮断された組立てとすることがで
き、軸受7a,7bはオイルレスとする必要はなく潤滑
油を給油またはグリースを塗布した通常のものをそのま
利用することができる。
【0021】更に、ガイドベーン6の上端側の支軸6b
は図2に示すように上カバー2よりも突き出た長さを持
ち、その上端にはアーム11を連結する。そして、上カ
バー2の外周縁に沿って配置され駆動モータ(図示せ
ず)によって回転駆動されるガイドリング12にリンク
ロッド12aを介してこのアーム11を連接する。この
ようなガイドリング12に対するガイドベーン6の連接
構造は従来周知のものであり、ガイドリング12の往復
回動によって図3に示すように翼6aを実線及び破線で
示す姿勢に設定可能である。すなわち、実線で示す姿勢
に設定すれば隣接し合うガイドベーン6の翼6aどうし
の間の開度が最大となって流量が最大に設定され、破線
で示す姿勢として翼6aどうしが接触し合う関係とする
ことで流路を遮断することができる。
【0022】なお、ライナ8,9を上,下カバー2,3
にそれぞれ組み込むのに代えて、これらの上,下カバー
2,3がステンレスや黄銅等の不錆材質であれば、これ
らの上,下カバーのそれぞれに環状座を形成してガイド
ベーン6のシールフランジ6d,6eを差し込むように
してもよい。
【0023】以上の構成において、ガイドベーン6はそ
の翼6aの上下両端に設けたシールフランジ6d,6e
を上,下カバー2,3に設けたライナ8,9の環状座8
b,9bにパッキン6d−1〜6e−2によって水密状
に連接されている。すなわち、ガイドベーン6は上,下
カバー2,3に対して従来のようにクリアランスを持た
せて組み込むのではなく、シールフランジ6d,6e及
びライナ8,9によってシール接合された状態で上,下
カバー2,3に連接されている。このため、ガイドベー
ン6がどの向きに回動しても上,下カバー2,3との間
にクリアランスが全くないことから、隣接し合うガイド
ベーン6どうしの翼6aの間だけをケーシング1から
上,下カバー2,3内への流路とすることができる。し
たがって、特に流量を小さく絞った設定としたときであ
っても、ガイドベーン6の翼6aどうしの間から適正な
流入角で流体をランナ4側に導くことができ、リークを
伴わずに常に高い効率での運転が維持される。
【0024】また、先に述べたように、軸受7a,7b
はそれぞれ流路側とは遮断されているので、潤滑油また
はグリースを含むタイプのものであってもこれらの潤滑
油やグリースが流路内に浸潤することはない。そして、
軸受7a,7b自身も流体に曝されることがないので、
常に良好な潤滑状態を維持することができ、ガイドベー
ン6の回転操作が速やかに行われるほか、オイルレスの
軸受とする必要がないので従来例のように頻繁な保守点
検等も一切不要となる。
【0025】
【発明の効果】本発明では、ガイドベーンの間を抜ける
流体に対してはガイドベーンの翼どうしの間の間隔によ
って決定される流路のみを形成し、翼の上端と流路内壁
との間は水密状態に維持され流体の無用なリークが発生
しない。このため、特に供給流量が小さい場合にこのよ
うなリークを生じないでランナに対して適正な流入角で
流体を供給することができ、大流量値から低流量値の広
い範囲で高い効率での運転が可能となる。
【0026】また、ガイドベーンの支軸を受ける軸受も
内部流路に対して水密状に遮断されているので、潤滑油
やグリースによる潤滑タイプの軸受を使うことができ、
従来のオイルレス式の軸受を利用する場合に比べると、
保守点検が格段に簡単になり耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流量調整構造を備えた水車を示す要部
の縦断面図である。
【図2】ガイドベーンの組み込み構造の詳細を示す要部
の拡大縦断面図である。
【図3】ガイドベーンの配列を示す要部の概略平面図で
ある。
【図4】ガイドベーンを軸受と共に示す切欠図である。
【図5】図4のガイドベーンの平面図である。
【図6】従来のガイドベーンの組み込み構造を示す要部
の縦断面図である。
【符号の説明】
1 :ケーシング 2 :上カバー 3 :下カバー 4 :ランナ 4a:回転主軸 5 :導入リング 5a:ステーベーン 6 :ガイドベーン 6a:翼 6b,6c:支軸 6d,6e:シールフランジ 7a,7b:軸受 8 :ライナ 8a:パッキン 8b:環状座 9 :ライナ 9a:パッキン 9b:環状座 10a,10b,10c,10d:パッキン 11 :アーム 12 :ガイドリング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシングからランナを収納した内部ま
    での流路に複数のガイドベーンを備え、これらのガイド
    ベーンの翼の上下両端から突き出した支軸を流路壁の中
    に組み込んだ軸受によって支持し、更に前記支軸を外部
    からの操作によって回転操作することにより前記ランナ
    への流入角を変更可能とした水車において、前記軸受を
    内部流路に対して水密状に遮断して配置すると共に、前
    記支軸と翼との間に前記ケーシングからランナ側へ向け
    ての流路の内壁に水密状で摺接するシールフランジを形
    成してなる水車の流量調整構造。
JP8124765A 1996-05-20 1996-05-20 水車の流量調整構造 Pending JPH09310670A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102007290A (zh) * 2008-03-27 2011-04-06 戴纳维科公司 降低水力涡轮机磨损的方法及设备
CN105697215A (zh) * 2014-12-09 2016-06-22 株式会社东芝 水力机械
CN109563801A (zh) * 2016-08-08 2019-04-02 福伊特专利有限公司 轴向辐流式涡轮机和运行方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040227