JPH11257199A - フランシス型の水力機械用のランナ - Google Patents
フランシス型の水力機械用のランナInfo
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- JPH11257199A JPH11257199A JP11006221A JP622199A JPH11257199A JP H11257199 A JPH11257199 A JP H11257199A JP 11006221 A JP11006221 A JP 11006221A JP 622199 A JP622199 A JP 622199A JP H11257199 A JPH11257199 A JP H11257199A
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- Japan
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- runner
- blade
- point
- edge
- additional blade
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
- F03B3/125—Rotors for radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side, e.g. for Francis-type turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Motor Power Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フランシス型タービンのランナにおける損傷
し易い個所を、最小限のコストで、タービンの耐用年数
に十分見合う強度を有するような形状にする。 【解決手段】 本発明は、フランシス型水力機械用、特
に水力タービン用のランナに関する。このランナは、ラ
ンナ底部、ランナリム、および多数のブレードを備え、
各ブレードは、入口縁と出口縁とを有している。ブレー
ドの出口縁を、ランナ底部領域内のある点で偏倚させる
ことによって、ランナ底部における出口縁を、偏倚させ
ない場合における交点と比較して、下流側に位置させ
る。
し易い個所を、最小限のコストで、タービンの耐用年数
に十分見合う強度を有するような形状にする。 【解決手段】 本発明は、フランシス型水力機械用、特
に水力タービン用のランナに関する。このランナは、ラ
ンナ底部、ランナリム、および多数のブレードを備え、
各ブレードは、入口縁と出口縁とを有している。ブレー
ドの出口縁を、ランナ底部領域内のある点で偏倚させる
ことによって、ランナ底部における出口縁を、偏倚させ
ない場合における交点と比較して、下流側に位置させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に水力タービ
ン、ポンプタ−ビン、またはポンプのようなランナ、お
よび水の出入りのための接続部を囲むハウジングを備え
る、フランシス型水力機械用のランナに関する。この種
のタービンは、一般に、多数のブレードが、当該ランナ
または別のランナの前方または後方で配置されたディフ
ューザを備えている。この種のタービンについては、た
とえば米国特許第４,４９６,２８２号明細書を参照され
たい。
ン、ポンプタ−ビン、またはポンプのようなランナ、お
よび水の出入りのための接続部を囲むハウジングを備え
る、フランシス型水力機械用のランナに関する。この種
のタービンは、一般に、多数のブレードが、当該ランナ
または別のランナの前方または後方で配置されたディフ
ューザを備えている。この種のタービンについては、た
とえば米国特許第４,４９６,２８２号明細書を参照され
たい。
【０００２】
【従来の技術】この種のタービンのランナは、発生する
力によって、運転中に高い応力を受け易い。この問題
は、特に、各ブレードとランナ底部およびランナリムと
の間の接続部におこる。高い応力のピークは、ブレード
とランナ底部との間の遷移部で発生する。そのため、過
度の負荷がかかった時に、一定の場所に亀裂を生じさせ
ることとなる。
力によって、運転中に高い応力を受け易い。この問題
は、特に、各ブレードとランナ底部およびランナリムと
の間の接続部におこる。高い応力のピークは、ブレード
とランナ底部との間の遷移部で発生する。そのため、過
度の負荷がかかった時に、一定の場所に亀裂を生じさせ
ることとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来とられている対策
では、一定限度の成果しか得られない。すなわち、たと
えばブレードを部分的または全面的に厚くすることが行
われてきた。しかし、それでも亀裂は発生した。さらに
この解決方法では、水力学的に最適な形状から逸脱した
形状となってしまう。
では、一定限度の成果しか得られない。すなわち、たと
えばブレードを部分的または全面的に厚くすることが行
われてきた。しかし、それでも亀裂は発生した。さらに
この解決方法では、水力学的に最適な形状から逸脱した
形状となってしまう。
【０００４】本発明の課題は、フランシス型タービンの
ランナの形状を、タービンのための最適形状を損うこと
なく、また損傷し易い特定の個所における強度を、耐用
年数に十分に耐え得るようなものとするとともに、これ
に要する費用を最小限に抑えるようにすることにある。
これにより、ブレードの厚さを、極力薄くすることがで
きる。
ランナの形状を、タービンのための最適形状を損うこと
なく、また損傷し易い特定の個所における強度を、耐用
年数に十分に耐え得るようなものとするとともに、これ
に要する費用を最小限に抑えるようにすることにある。
これにより、ブレードの厚さを、極力薄くすることがで
きる。
【０００５】この課題は、請求項１に記載の特徴によっ
て解決される。
て解決される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】各ブレードは、出口縁領
域で、かつランナ底部との接続領域において、下流方向
を向く小表面の付加的ブレード部によって拡大されてい
る。そのため、連続線を有するブレードの出口縁は、ラ
ンナ底部から一定距離のところで偏倚され、ランナ底部
領域における出口縁の終端部は、通常の場合よりさらに
下流側に位置している。
域で、かつランナ底部との接続領域において、下流方向
を向く小表面の付加的ブレード部によって拡大されてい
る。そのため、連続線を有するブレードの出口縁は、ラ
ンナ底部から一定距離のところで偏倚され、ランナ底部
領域における出口縁の終端部は、通常の場合よりさらに
下流側に位置している。
【０００７】そのため、負荷軽減用の上記ブレード部
は、ブレードの剛性を増大させ、従来の急角度の接続部
において発生する構造的応力を、付加的ブレード部の表
面領域に移行させ、かつ応力レベルを低下させることと
なる。
は、ブレードの剛性を増大させ、従来の急角度の接続部
において発生する構造的応力を、付加的ブレード部の表
面領域に移行させ、かつ応力レベルを低下させることと
なる。
【０００８】本発明は、非常に簡単な解決策を提供する
ものである。付加的ブレード部の厚さは、出口領域にお
けるブレードのそれより厚くする必要はない。
ものである。付加的ブレード部の厚さは、出口領域にお
けるブレードのそれより厚くする必要はない。
【０００９】ブレードとランナ底部との間の遷移領域に
対する適用事項は、ブレードとランナリムとの間の遷移
領域にも適用できる。しかし、ランナ底部に至る遷移領
域の応力は、一般により大きく、かつ危険性も高いた
め、この領域における本発明による解決策の重要性は、
より高い。
対する適用事項は、ブレードとランナリムとの間の遷移
領域にも適用できる。しかし、ランナ底部に至る遷移領
域の応力は、一般により大きく、かつ危険性も高いた
め、この領域における本発明による解決策の重要性は、
より高い。
【００１０】
【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明を詳細に
説明する。ランナは、ランナ底部（１.１）、ランナリ
ム（１.２）、および多数のブレード（１.３）を備えて
いる。タービンカバー（２.１）とランナ底部（１.１）
との間には、空間（５）が、またランナリム（１.２）
とハウジング（２）との間には、空間（６）がある。
説明する。ランナは、ランナ底部（１.１）、ランナリ
ム（１.２）、および多数のブレード（１.３）を備えて
いる。タービンカバー（２.１）とランナ底部（１.１）
との間には、空間（５）が、またランナリム（１.２）
とハウジング（２）との間には、空間（６）がある。
【００１１】図２には、フランシスタービンのランナ底
部（１.１）、ランナリム（１.２）、およびブレード
（１.３）が示されている。ブレード（１.３）には、入
口縁（１.３.１）と出口縁（１.３.２）がある。
部（１.１）、ランナリム（１.２）、およびブレード
（１.３）が示されている。ブレード（１.３）には、入
口縁（１.３.１）と出口縁（１.３.２）がある。
【００１２】ブレード（１.３）は、ランナ底部（１.
１）の近くにおいて撓んでいる。１点鎖線は、従来のブ
レードの出口縁（１.３.２）の輪郭を示す。本発明によ
ると、ブレード（１.３）は、従来のブレードとは対照
的に、出口縁（１.３.２）には、従来の円弧形曲線から
張り出す大きい付加的ブレード部（１.３.３）が設けら
れている。本件の場合、このブレード部（１.３.３）
は、おおむね三角形である。
１）の近くにおいて撓んでいる。１点鎖線は、従来のブ
レードの出口縁（１.３.２）の輪郭を示す。本発明によ
ると、ブレード（１.３）は、従来のブレードとは対照
的に、出口縁（１.３.２）には、従来の円弧形曲線から
張り出す大きい付加的ブレード部（１.３.３）が設けら
れている。本件の場合、このブレード部（１.３.３）
は、おおむね三角形である。
【００１３】図３により、各部の関係を認識できると思
う。図３から分かるように、従来のブレードでは、１点
鎖線で示すように、出口縁（１.３.２）の一部は、点
（Ａ）でランナ底部（１.１）と交わっている。他方本
発明の場合、出口縁（１.３.２）は、点（Ｂ）でランナ
底部（１.１）と交わっている。すなわち、発明による
ブレードの場合、点（Ｂ）は、従来のブレードの点
（Ａ）よりも下流側に位置している。
う。図３から分かるように、従来のブレードでは、１点
鎖線で示すように、出口縁（１.３.２）の一部は、点
（Ａ）でランナ底部（１.１）と交わっている。他方本
発明の場合、出口縁（１.３.２）は、点（Ｂ）でランナ
底部（１.１）と交わっている。すなわち、発明による
ブレードの場合、点（Ｂ）は、従来のブレードの点
（Ａ）よりも下流側に位置している。
【００１４】詳しく言うと、ランナ底部（１.１）の方
向に見て、次の通りである。まず、出口縁（１.３.２）
の広範囲の直線部に続いて、最初の丸みが現れる。この
最初の丸みは、凸状をなし、つぎに別の丸みが現れる。
これは、上向きをなし、点（Ｂ）でランナ底部（１.
１）に緩やかに移行していく。
向に見て、次の通りである。まず、出口縁（１.３.２）
の広範囲の直線部に続いて、最初の丸みが現れる。この
最初の丸みは、凸状をなし、つぎに別の丸みが現れる。
これは、上向きをなし、点（Ｂ）でランナ底部（１.
１）に緩やかに移行していく。
【００１５】本発明による出口縁における付加的ブレー
ド部（１.３.３）は、上記の形状から外れて、線形にす
ることもできる。さらに、概して若干凹入気味に、すな
わち、その全域の大半にわたって設けることもできる。
ド部（１.３.３）は、上記の形状から外れて、線形にす
ることもできる。さらに、概して若干凹入気味に、すな
わち、その全域の大半にわたって設けることもできる。
【００１６】本発明による付加的ブレード部（１.３.
３）は、ブレード（１.３）と一体的に形成することが
できる。ランナ全体を鋳造して製造する場合は、特にそ
うである。しかし、分割して製造することもできる。ま
た残りの出口縁（１.３.２）と同一厚さにすることがで
きるが、２つの部分とは異なる厚さとすることもでき
る。さらに、ブレード（１.３）の主要部分の反対側に
傾斜させることによって、流れをある程度、一方向また
は他方向に偏向させることもできる。
３）は、ブレード（１.３）と一体的に形成することが
できる。ランナ全体を鋳造して製造する場合は、特にそ
うである。しかし、分割して製造することもできる。ま
た残りの出口縁（１.３.２）と同一厚さにすることがで
きるが、２つの部分とは異なる厚さとすることもでき
る。さらに、ブレード（１.３）の主要部分の反対側に
傾斜させることによって、流れをある程度、一方向また
は他方向に偏向させることもできる。
【００１７】本発明による付加的ブレード部（１.３.
３）の出口側である点（Ｃ）の位置を、ケース毎に変え
ることができる。例えば、点（Ａ）と（Ｃ）との間の距
離を、ブレード出口縁（１.３.２）の全長の０．１〜
０．３にすることができる。この値は、０．２である
と、特に有利であることが証明されている。ある部分か
ら上下方向へ逸らせることも可能である。
３）の出口側である点（Ｃ）の位置を、ケース毎に変え
ることができる。例えば、点（Ａ）と（Ｃ）との間の距
離を、ブレード出口縁（１.３.２）の全長の０．１〜
０．３にすることができる。この値は、０．２である
と、特に有利であることが証明されている。ある部分か
ら上下方向へ逸らせることも可能である。
【００１８】従来の経験から、寸法（Ｂ−Ｃ）および寸
法（Ａ−Ｃ）を、流れ方向に測定したブレードの長さの
少なくとも５％にしなければならないことが分かってい
る。しかし、所期の課題を解決するという意味では、寸
法をさらに小としても効果があるので、このようにして
もよい。
法（Ａ−Ｃ）を、流れ方向に測定したブレードの長さの
少なくとも５％にしなければならないことが分かってい
る。しかし、所期の課題を解決するという意味では、寸
法をさらに小としても効果があるので、このようにして
もよい。
【図１】フランシス型タービンの軸線方向縦断面図であ
る。
る。
【図２】フランシス型タービンランナの一部の経方向の
断面図である。
断面図である。
【図３】図１における主要部の拡大図である。
（１） ランナ （１.１） ランナ底部 （１.２） ランナリム （１.３） ブレード （１.３.１） 入口縁 （１.３.２） 出口縁 （１.３.３） 付加的ブレード部 （２） ハウジング （２.１） タービンカバー （５）（６） 空間 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ） 点
Claims (9)
- 【請求項１】 水力タービン等のフランシス型水力機械
用のランナであって、ランナ底部（１.１）、ランナリ
ム（１.２）および多数のブレード（１.３）を備え、各
ブレード （１.３）が、入口縁（１.３.１）と出口縁
（１.３.２）とを有し、出口縁（１.３.２）の形状を、
ランナ底部（１.１）領域内の点（Ｃ）で偏倚させるこ
とによって、ランナ底部（１.１）における出口縁（１.
３.２）に続く付加的ブレード部（１.３.３）が、出口
縁（１.３.２）を偏倚させない場合における点（Ａ）よ
りも下流に位置する点（Ｂ）で、ランナ底部（１.１）
と交わるようにしたことを特徴とするランナ。 - 【請求項２】 点（Ｃ）と点（Ｂ）との間における出口
縁（１.３.２）の付加的ブレード部（１.３.３）が線形
であることを特徴とする請求項１によるランナ。 - 【請求項３】 さらに、偏倚点（Ｃ）と交点（Ｂ）との
間に位置する出口縁（１.３.２）の付加的ブレード部
（１.３.３）が、凹状であることを特徴とする請求項１
記載のランナ。 - 【請求項４】 点（Ｃ）と点（Ｂ）との間における出口
縁（１.３.２）の付加的ブレード部（１.３.３）が凸状
であることを特徴とする請求項１記載のランナ。 - 【請求項５】 点（Ａ）と（Ｂ）との間における付加的
ブレード部（１.３.３）が、ランナ底部における入口縁
と点（Ａ）との間のブレードの長さの少なくとも３％で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
ランナ。 - 【請求項６】 点（Ａ）と（Ｂ）との間における付加的
ブレード部（１.３.３）が、ランナ底部における入口縁
と点（Ａ）との間のブレードの長さの少なくとも５％で
あることを特徴とする請求項５記載のランナ。 - 【請求項７】 点（Ａ）と（Ｃ）との間の長さが、ラン
ナ底部における入口縁と点（Ａ）との間における付加的
ブレード部の長さの少なくとも３％であることを特徴と
する請求項１〜６のいずれかに記載のランナ。 - 【請求項８】 点（Ａ）と（Ｃ）との間の長さが、ラン
ナ底部における入口縁と点（Ａ）との間における付加的
ブレード部の長さの少なくとも５％であることを特徴と
する請求項１〜７のいずれかに記載のランナ。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載のランナ
を備えることを特徴とするフランシス構成型の水力ター
ビン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19801849.5 | 1998-01-20 | ||
| DE19801849A DE19801849B4 (de) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Laufrad für eine hydraulische Strömungsmaschine nach Francis-Bauart |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257199A true JPH11257199A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=7855055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11006221A Pending JPH11257199A (ja) | 1998-01-20 | 1999-01-13 | フランシス型の水力機械用のランナ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0930432B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11257199A (ja) |
| KR (1) | KR19990067983A (ja) |
| CN (1) | CN1100206C (ja) |
| AT (1) | ATE264999T1 (ja) |
| BR (1) | BR9805674A (ja) |
| DE (2) | DE19801849B4 (ja) |
| NO (1) | NO322075B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10210426A1 (de) * | 2002-03-09 | 2003-10-23 | Voith Siemens Hydro Power | Vorrichtung zur Strömungsstabilisierung in hydraulischen Strömungsmaschinen |
| WO2004011707A2 (de) | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Bernd Gapp | Verbundstoff |
| AT412496B (de) * | 2002-09-26 | 2005-03-25 | Va Tech Hydro Gmbh & Co | Laufrad einer hydraulischen maschine |
| JP4094495B2 (ja) * | 2003-06-16 | 2008-06-04 | 株式会社東芝 | フランシス形ランナ |
| CA2488714A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-05-30 | General Electric Canada | Runner for francis type hydraulic turbine |
| CA2503879A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-07 | General Electric Canada | Stress relief grooves for francis turbine runner blades |
| CN101798983B (zh) * | 2010-03-22 | 2011-12-21 | 东北师范大学 | 自变距双向流海流电站专用透平 |
| FR2999660B1 (fr) | 2012-12-19 | 2016-08-05 | Alstom Hydro France | Roue de type francis pour turbine et installation de conversion d'energie comprenant une telle roue |
| EP3683437A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-22 | GE Renewable Technologies | Hydroturbine runner blade local extension to avoid cavitation erosion |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE322233C (de) * | 1915-10-30 | 1920-06-23 | Viktor Kaplan Dr Ing | Laufrad fuer Wasserturbinen mit fluegelartigen Schaufeln |
| DE323190C (de) * | 1916-01-09 | 1920-07-17 | Robert Dubs | Laufschaufel fuer Schnellaeuferwasserturbinen mit sichelausschnittfoermigem Meridianschnitt |
| US4496282A (en) | 1982-05-06 | 1985-01-29 | Allis-Chalmers Corporation | Reversible two-stage hydraulic machine |
-
1998
- 1998-01-20 DE DE19801849A patent/DE19801849B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-04 EP EP98120883A patent/EP0930432B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-04 DE DE59811236T patent/DE59811236D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-04 AT AT98120883T patent/ATE264999T1/de active
- 1998-11-24 NO NO19985477A patent/NO322075B1/no not_active IP Right Cessation
- 1998-12-15 BR BR9805674-3A patent/BR9805674A/pt not_active Application Discontinuation
- 1998-12-20 CN CN98126941A patent/CN1100206C/zh not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-01-13 JP JP11006221A patent/JPH11257199A/ja active Pending
- 1999-01-19 KR KR1019990001444A patent/KR19990067983A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE264999T1 (de) | 2004-05-15 |
| NO985477D0 (no) | 1998-11-24 |
| CN1100206C (zh) | 2003-01-29 |
| BR9805674A (pt) | 1999-12-07 |
| NO322075B1 (no) | 2006-08-14 |
| EP0930432A3 (de) | 2001-02-21 |
| DE59811236D1 (de) | 2004-05-27 |
| DE19801849B4 (de) | 2004-01-15 |
| EP0930432A2 (de) | 1999-07-21 |
| CN1224116A (zh) | 1999-07-28 |
| DE19801849A1 (de) | 1999-07-22 |
| KR19990067983A (ko) | 1999-08-25 |
| NO985477L (no) | 1999-07-21 |
| EP0930432B1 (de) | 2004-04-21 |
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