JPS5813171A - 水力回転機械 - Google Patents

水力回転機械

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JPS5813171A
JPS5813171A JP56110446A JP11044681A JPS5813171A JP S5813171 A JPS5813171 A JP S5813171A JP 56110446 A JP56110446 A JP 56110446A JP 11044681 A JP11044681 A JP 11044681A JP S5813171 A JPS5813171 A JP S5813171A
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JP
Japan
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runner
air supply
rotating machine
supply pipe
main shaft
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JP56110446A
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JPS6359026B2 (ja
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Hisao Kuwabara
尚夫 桑原
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/002Injecting air or other fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/04Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/02Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis turbines
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水力回転機械に係シ、特にランナーが直結され
た主軸が電気回転機械(発電機、電動機。
発電電動機など)の主軸に直結されてiる部分負荷運転
中るとl!IK好適な手段を備え丸木車、ポンプ水車、
ポンプなどの水力回転機械に関する−〇である。
従来、固定羽1sljIンナーを有する昔通水車の場合
、流入水量関節手段、すなわち、ガイドベーンの開度が
比較的大−一定格出力附近で最^効皐を示すように設計
されるのが一般的、であゐ、そしてこの最^効卓点にお
ける運転中には、ランナーを出た水に旋回成分の運転量
が発生しないよう、すなわち、ドラフト側へ流れ去る水
が*aエネルギーを持つ九まtm出しな−ように設計さ
れてiる。
しかし、水車中ポンプ水車の場合、発電機負荷が小さく
なって、これに合せて水車出力を絞シ込むと、必然的に
旋回流が現れる。このことは、園電羽根水阜O宿命とし
て広く知られてiる。このようにしてドフフト側に旋回
流が塊れると、これにともなってホワールと称する真空
部分がランナーの先端ま九はその下方に現れる。このホ
ワールは非常に不安定で、消滅、再発生を繰〕返し九ル
、あ4vsは、増大、収縮を繰〕返す、これにともない
、この部分の圧力動揺がはげしくなプ、轟然ながら2ン
ナー内0151れも変動し、出力がlll遥するととも
に効率低下を助長する。
そζで、従来よpこのホワール部分に空気を供給して真
空度を低下させ、上記圧力動**象を抑制する方法が提
案されて龜九、この中には大気から自然に吸気させる方
法と、強制的に圧縮!!気を供給する方法とがある。と
ころで、後者にはコンプレツtなどが必要となp1高価
なものとなるばか如でなく電力を消費するので、発電プ
ラントとして電力効率が低下するという問題があplこ
の点から前者の自然給気が好しい。しかし、水車中心の
標高(EL)に対する下池水位OIl高の鳥さ、すなわ
ち、吸出高さくH−)が深くなると、自然給気が困膿に
なってくる。
従来よりよく使われて−る自然給気方法には、第1図と
第2図に示すものとがある。第1図、第2図においで1
1はランナー、2は水車軸、3は1:。
上カバー、4はボトムリング、5はドラフトチェ□ 一プで、第1図にお−では、トン7トチユーブ5の側御
から給気パイプ101を突出させ、この給気パイプ10
10分岐部102の孔から直接ホワール部分に給気する
ようにしである。しかし、第imlによれば、給気パイ
プ101を流路を横切って配設しなければならないので
、給気ノ(イブ1010寿命KM雇がある。
まえ、第2図にお^ては、給気)(イブ103゜水車軸
8に設は九論気穴104t−介してランナー先端から給
気するようにしである。しかし、第211に!れば、ホ
ワールがランナー先端から離れた下方に発生し九場合は
効果が少なiとiう問題を生ずる。
さらに、第1図、第2図ともに給気位置が固定となるが
、実際にはガイドベーン14131!に応じて蛾適論気
点が動くので、常に効果的な自然給気が期待で重な−と
iう欠点がある。
本発明は上記に鑑みてなされ友もので、その目的とする
ところは、ホワール部分への1然給気とり/ナー内水流
の普流とを同時に行うことがで龜る水力WA@機械を提
供することにある。
本発l!l1lO第10特徴は、ランナーが直結された
主軸とζO主軸が直結され良電気回転機械O主軸とを貫
通する給気パイプを設け、この/(イブを介してランナ
ー室へ給気する構成あした点にある。
III x atwi徴i、さらに、上記給気I(イブ
のランナー室へO突出寸法を**する調整手段を設けた
点にある。
以下本発明を第3図、第4図、第6図に示した実施例お
よびgs図を用−て詳11Km!!明する。
第”3図は本発明の水力回転機械の一実施例を示す構造
説明図である。ga図にお−て、1は2ンナー、3は水
車軸、3は上カバー、4はボトムリング、5はドラフト
チューブ、6はガイドベー/、7はステーベーン、8は
ケーシング、9は主軸封水偏置、1Gは主軸軸受で、ラ
ンナー1は主軸2に直結されてiて、主軸2は発電機1
1の主軸11に直結されてiる。13はトン7トチユー
ブ5かもの水を排水する下池である。
とζろで、本発明の実施例におiては、主軸2゜主軸1
2を貫通するように給気パイプ105を設けてあp、m
気パイプ105の下部先端105mは、ランナー1のコ
ーン先端からツンナー室14に突出させてあり、給気パ
イプ105の上部先端105bは、下池1sの最大水位
H5よ〕も高くしである。106は給気パイプ突出寸法
調整装置であゐ。
嬉41mは第S図の給気パイプ央出寸法調兼装置1oa
o縦断面図である。第4図において、ウオーム107を
図示しな−モータあるーは手動ハンドルによって回転す
ると、これとギヤー結合された9オームホイールlO8
が回転し、ウオームホイール1011と一体となってい
る関葺ネジ棒10Gが回転する。関葺ネジ棒109が回
転すると、ネジ棒109とネジ結合されてiる可調整ピ
ース110は、他方の端部をガイドロッド111で1娠
が拘束されて−で、かつ、ガイド四ツド1110軸方向
に移動自在となってiるので、ll葺ネジ棒1G90図
転方向に応じて上下に移動する。可−□ 調整ピース11Gには、ボールベアリング112を介し
て給気パイプ10Bが結合されてiるので、可調整ピー
ス110の上下移動にともなって、給気パイグーOIS
が上下移動し、給気パイプ105の下部先端1051(
第3図参照)のランナー室14内への突出寸法が関11
さKる。なお、ボールベアリング112を設けであるの
は、主軸2゜13の回転にと4ない給気パイプ105が
回転することがあるので、それを妨げないようにするた
めである。なお、113はベース、114,115は押
え板、116は押え金^である。
第一4図にお−ては、ウオーム107をモータまたは手
動ハンドルによって回転すると説明したが、実際には、
第3図のガイドベーン6などOR人流出水量調葺手段の
開度に応じ良信号にもとづいてウオームIon)回転を
制御するようにする。
上記した本発明の実施例によれば、給気パイプ105を
大口径の直管の給気パイプとすることが可能であるから
、大量の自然給気が可能になる。
また、給気パイプ−゛出寸法**装置1(lが設け□、
であるから、ランナー1i[14内における給気バイグ
1050下部先端101mの位置を適切に遍択すること
ができる。を九、給気パイプ105の上部先端105b
は下池13の最大水位位置よ〕も高くしであるから、上
部先端1(lbよpIi水することが°なく、かつ、常
に給気可能6状態になって−る。を九、給気パイグ突出
寸法f14IliI&置106がガイドベー/・の関度
に応じて動作するようにで自、ガイドベーン1lllJ
ll!に応じた最適の給気点とすることができ、ホワー
ル部分に幼果的に給気することかで龜る。tた、コンプ
レッテが不要であるから、電力消費の問題がない。
さらに、ランナー内のIl流作用を行わせることもでI
Ii為ems図はam作用の説1jlI図で、給気パイ
プ1050下部先端108 mカー)yf−!fil 
4内に突出してiないときは、シンナー車内流路はり、
となっているが、下部先端108mが図示のようにラン
ナー[14内に突出して−るときは、それが1寓となっ
て、図に斜線が引いである部分にけ流路が縮少する。こ
れにより、薯負荷時に2ンナ一出口における流速が低下
し過ぎ−C1大きな旋VSaが発生することがな匹よう
にすることかで自る。なお、この11滝作用を積極的に
行わせる丸め、給気パイプ10!io下部先端1osa
o部分をそれに好適な構造にするか、まえは、追歯な構
造OII/、R部材を1iL9付けるようにしてもよい
ことは−うまでもない。
これらが綜合されて、水車の軽負荷時の効率を上げるこ
とができる。
第6図は本発明の他の実施例を示す構造a明図で、第3
図と同一部分は同じ符号で示しである。
第6図におiては、給気パイプ1oso上部先端にチェ
ックパルプ117を設けて、吸出高さH−(第3図参照
)が深い場合に水が逆流するのを防ぐよう−しである。
このようにすると、給気パイプ105の上部先端1os
bの高さをHsに見合って高(する必要がなくなる。
なお、上記した実施例においては、水車を例にとって説
明したが、本発明は水車に@らず、ポンプ水車、ポンプ
等にも応用可能である。を九、自然給気でなく、強制給
気とすることも可能であることは−うまでもなi。
以上説明したように、本発明によれば、ホワール部分へ
の自然給気とランナー内水go整流とを同w#に行うこ
とがで禽、水車においては、l1jlL荷時の効率を向
上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図は従来技術を説明するため0水車の部分
断面図、第3図は本発明の水力回転機械(水車)の一実
施例を示す構造説明図、第4図は第1図の給気パイプ突
出寸法調整装置の一実施例を示す縦断面図、第6図は第
3図による場合onn流用用説明図、#16図は本発明
の他の実施例を示す構造#411図である。 1・・・2ンナー、2・・・水車主軸、6・・・ガイド
ベーン、11・・・発電機、1′4・・・発電機主軸、
13・・・下池、14・・・2ンナー皇、105・・・
給気パイプ、106・・・給気パイプ央出寸法l4II
I7I4置、107・・・9オーム、108・・・フオ
ームホイール、109・・・調葺ネジ欅、11G・・・
町R11iピT、ス、111・・・ガイトロ(ほか14
) %1図 113 o5 b t、5′″図 一一才 一ダ ニ− 、// ・l /

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ランナーが直結され九主軸が電気回転機械の主軸に
    直結されている水力回転機械にお−で、前記両車軸を貫
    通する給気パイプを備え、鍍バイグを介してランナー室
    へ給気する構成としであることを畳黴とする水力回転機
    械。 2、前記給気パイプは、ランナーのコーン先端から央出
    畜せである特許請求の範囲第1項記載の水カー転機械。 1、前記給気パイプは、ランナーが下、電気回転機械が
    上に配置され九立形水力回転機械にお−ては上端を下池
    Oi&高水位よ如も十分高くしである豐許請求O@圃第
    1項または第2項記載O水力回板機械。 4.2ンナーが直結され丸主軸が電気回転機械の主軸に
    直結されてiる水力回転機械において、前記両車軸を貫
    通する給気パイプと、該パイプの2ンナー富への突出寸
    法を調整するg*手段とを備え、前記パイプを介して前
    記ランナー室へ給気する構成としであることを特徴とす
    る水力回転機械。 S、前記調整手段は電気回転機械端に設けである特許請
    求の範囲第4項記載の水力回転機械。 6、tIl記調整手段は電気回転機械端に設けてあυ、
    前記給気パイプのランナー室への突出寸法を案内羽根等
    の流入流出水量調節手段の一度に応じて変える′ように
    構成してあゐ特許請求の範囲jII4項記−0水力回転
    機械。 7、前記調整手段は前記流入流出水量調節手段のM度が
    小さくなるにつれて前記給気パイプのランナー室への突
    出寸法を大きくするように動作する構成としである特許
    請求の範囲第6項記載の水力回転機械。
JP56110446A 1981-07-14 1981-07-14 水力回転機械 Granted JPS5813171A (ja)

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JP56110446A JPS5813171A (ja) 1981-07-14 1981-07-14 水力回転機械

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JPS5813171A true JPS5813171A (ja) 1983-01-25
JPS6359026B2 JPS6359026B2 (ja) 1988-11-17

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014058948A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Toshiba Corp 水力機械およびその運転方法

Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4736733U (ja) * 1971-05-07 1972-12-23

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JPS4736733U (ja) * 1971-05-07 1972-12-23

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JP2014058948A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Toshiba Corp 水力機械およびその運転方法
US9404470B2 (en) 2012-09-19 2016-08-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Hydraulic machine and method of operating same

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JPS6359026B2 (ja) 1988-11-17

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