JPS5937274A

JPS5937274A - 貫流水車

Info

Publication number: JPS5937274A
Application number: JP57147566A
Authority: JP
Inventors: Shoji Ito; 昌治伊藤; Yusuke Takagi; 勇輔高木; Masahiro Yamabe; 山部　正博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-08-27
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1984-02-29
Also published as: JPH0232478B2

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】本発明は貫流水車に係シ、特にランナの下流側に偏流板
を設けることによシケーシングの小形化を有効に図れる
ようにした貫流水車に関する。

一般に、貫流水車においては、例えば第１図に示すよう
に、入ロ管ｌｅ通シ上部壁２、下部壁３およびガイドベ
ーン４により形成される水路を流れた水は、ランナ５に
流入して駆動力を与えられた後、ケーシング７内に流出
し、吸出し管８によって放水池に導かれる。このものに
おいて、ランチの−Ｌ部（図の人魚ないしＢ点の＋ｐｕ
囲）からケーシング７内に流出する水は比較的弱い噴流
であるが、ランナの略中央部（図のＢ点ないしＣ点の範
囲）から流出する水は、強い噴流となシ、ケーシング７
の側壁に砲突する。このとき、壁面に衝突する強い噴流
は、図示の如く、はね返シ現象を起こす。このはね返っ
た水が、ランナ５付近まで達した場合、水車の効率を低
下させる。そこで、従来では、ケーシング７１ｊｊ：大
形化し、はね返った水がランチ５付近まで達するのを防
止する手段が採られた。

しかし、ケーシングの大形化によっては、製作コスト等
の点で問題があシ、発明者等は、水車の製作コストの低
廉化のため、従来のケーシングに比して１５％程度小形
のケーシングについての流形実験を行なってきた。この
ものでは、第２図に示すように、はね返シ現象が生じク
ーシング内に水が充満し易いことが確認された。＠３図
は実鹸結果ケ示すグラフである。図の横軸は流量、１・
示し、縦軸は水車の効率？示す。大形ケーシングの用台
は図の実線で示す曲、１、家の如くであるが、小形ケー
シングの場合は破線で示す曲線の如く、流量の大きい部
分で効率が低下することが判った。

なお、噴流観察の結果、第４図および第５図に示すよう
に、運転点により噴流の方向性に差異が生じることも到
った。第４図は、試験落差ケ一定として横軸に単位落差
当りの回転速度を示し、縦軸は水車の効率を示す。ここ
で、実機の運転を考えると、第４図のＢ点における回転
速度で実機？設計すると、ＡはＢより落差の低い運転と
なシ、また、ＣはＢよシ落差の高い運転となる。

このように、従来のケーシングより製作費を安くするた
め、ケーシングを単に小形化した場合は効率が低下し、
騒音、振動も大きくなるという欠点があることが見出さ
れた。

本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、ケ
ーシングの小形化による低廉化が図れると同時に効率の
向上が図れ、かつ騒音、振動の抑制効果の大きい貫流水
車を提供すること？目的とする。

本発明は、ケーシングを小形化するに際し、ランチから
流出する強い噴流を吸出し管方向に偏流する偏流板を設
けることにより、効率低下、騒音および振動の増加等の
防止７図ったものである。

以下、本発明の実弛例を第６図〜第２６図會参照して説
明する。

第６図は本発明による偏流板１０８ｋ１枚取り付けた場
合の貫流水車の断面図である。このものによると、ラン
ナ５からの強い噴流は、偏流板１０ａにより下向きの流
ｎと、なり、ケーシング７への衝突によるはね返シ現象
が生じない。

偏流板１０ａの取り付は位置に＠ｓ４したところ、その
入口端が第７図に斜線部で示す領域内にあることが望ま
しいことが判った。すなわち、縦方向においては、ラン
チ出口を画する上部壁下流端部２Ａにおけるランナ接線
に対する角度α＝８°の平面位置と、そこからランナ５
の回転軸５Ａに対して垂直方向にランナ直径り、のｌ／
４倍の距離を有する地点（Ａｓ　＝０．２５　ＤＩ　　
）との間に至る範囲とする。また、水平方向においては
、ランナ回転軸５Ａの中心から、ランナ直径Ｄ１の０．
６倍の距離？有する地点（ｔｔ　＝０．６　ＤＩ）と、
０．８５倍の距離ケ有する地点（ｔ２　＝０．２５　Ｄ
Ｉ）との間に亘る範囲とする。なお、！、＋　ｋ　Ｏ，
６Ｄｔ　　よりも小さくすると、第８図に示すように、
偏流板１０ａによってはね返シが生じ、また、αを８゜
よシも小さくすると第９図に示すように、偏流板１０ａ
によってはね返りが生じることが確認された。また、ｔ
３’（ｒ−０，２５Ｄｘ　よりも大きくすると、第１０
図に示すように、偏流板１０ａの上側部に強い噴流が生
じ、偏流板１０ａ’を設けたことによる効果が現れない
。さらに、６２　ｋ　０．２５　Ｄｔ　よりも長くする
と、ケーシング７に偏流板１０ａが過度に接近して、ケ
ーシング７の小形化の度合が小さくなり、好ましくない
。

次に、偏流板１０ａの入口部のランチ接線に対する角度
は、第１１図に示すように、β＝５°〜５０°の範囲内
とするのが好ましい。βが５°よシも小さいと、第１２
図に示すように、偏流板１０ａの上部に噴流が衝突しは
ね返シが生じ、またβが５０°よりも大きいと、第１３
図に示すように、偏流板１０ａによりはね返りが生じ、
いずれも好ましくない。

次に、偏流板１０ａの出口部の水平線に対する角度は第
１４図に示すように、γ＝６００〜１２０’の範囲内と
するのが好ましい。γが６０°よりも小さいと、第１５
図に示すように、偏流板１０ａによる効果が現われず、
噴流がケーシング７に衝突する。また、γが１２ｏ°よ
り大きいと第１６図に示すように、偏流板１０ａにより
はね返りが生じることが判っ□た。なお、第１７図に示
すように、ケーシング７よりも吸出し管８が小径な場合
は、偏流板１０ａの出口部の角度γ’ｌｌ−９０”　よ
り大きく設定すると良い。

また、出口端とケーシング側壁との距離は第１８図に示
すように、Ｓ１≧０．１０Ｄ＋　とするのが好ましい。

Ｓ＋　（０，１０ＤＩ　とすると、第１９図　に示すよ
うに、ケーシング７と偏流板１０ａとの間に水が溜まり
、偏流板１０ａから晶れて偏流板１０ａによる効果ヶ低
下させることになり好ましくない。

ところで　第２０図は偏流板１０ａが１枚の時、水車の
運転点を変化させた場合を示す。このとき、偏流板１０
ａの上側を強い噴流が流れ、はね返りを生じる場合があ
る。このようなときは、第２１図以下に示すように、複
数枚、例えば２枚の偏流板１０ａ、１Ｏｂｉ設け、強い
噴流を下向きに偏流することによって解決できる。

すなわち、２板の偏流板會取り付ける場合は、最も上流
側に位置するもの１０ｂの入口端を、第２２図の斜線部
の領域に設定することが好ましい。

すなわち、縦方向においては、ランチ接続よシも上側に
向かってランナ直径の０．０５倍の距離を有する地点（
Ａｔ　＝０．０５　ＤＩ　　）と、そこから該接線の下
側に向かってランナ直径の０．１倍の距離を有する地点
（Ｊ−ｔ　＝　Ｏ−Ｉ　Ｄ　ｒ　）との間に亘る１１・
：′ｉ、囲とする。′また、横方向において（、ｆ、　
、−ランナ回転軸の中心からランナ直径の０．６１８の
距＃を有する地点＼（ｔ４　＝＝０．６１ｈ　）と０．
８５倍の距離を有する地点（ｔ５＝＝（１，２５Ｊ）ｘ
　　）との間に亘る範囲とする。ｔ６が０．１０Ｄ＋　
よシ大きいと、偏流板１０ａが偏流板１ｏｂに接近し過
ぎるため、１０ａｌＯｂ相互間隔が狭まくなり、この間
で渦？生じる。また、１０ａ、１０ｂ間の距離は、第２
３図に示すように、■＋、、−，４０，１２Ｄとするの
が好ましい。

ｍが０．１２１）よシも小さいと、前記同様に、１０ａ
と１０ｂとの間で渦が生じ、好ましくない。

次に、偏流板１０ｂの出口端とケーシング７との間の距
離は、第２４図に示すように、８２．７）０．０５１）
＋とするのが好ましい。Ｓ　２　（０，１５Ｄｔにする
と偏流板１０ｂの上側ケ流れる噴流がこの部分に溜まり
、そのため、水が溢ｔＬ偏流板１０ｂによる効果が低下
する。

また、第２５図に示すように、偏流板１０ｂの入口端の
向きは、ランチ接線に対し７て３°の角度（θＩ　＝３
°）にするのが好ましい。

また、偏流板１０ｂの出口端と水平線とのなす角度は、
４５°に設定するのが好ましい（θ２−４５°）。

以上のような構成であると　ケーシングに流出する水は
偏流板によってケーシング下部の吸出し管方向に向かう
流れとなり、ケーシングの壁面への衝突によるはね返る
水は減少する。

なお、偏流板ケ設ける枚数については、水車の運転範囲
で回転速度１１１が狭い範囲の場合は１枚の偏流板でよ
いが、ｎｌの範囲が広くなる場合には、複数枚の偏流板
を設けるのが望ましい。

第２６図の実線は、発明者等による小形ケーシングに対
する実験結果である。偏流板の位置は、αが８°、Ｚ−
１が０．６Ｄ、、／、２が０．１２Ｄｔ１ｔ３が０．１
２Ｄ＋、βが１７°、ｒが８０°、Ｓｌが０．１６Ｄ＋
　、Ａ４が０．６　Ｄ　ｔ　Ｘ４ｓが０．０９Ｄｓ、ｔ
７が０．０３Ｄｔ、ｍが０．２６Ｄｌ。

Ｓ２　／〉Ｅ　Ｏ，Ｉ　Ｄ　１である。さらにθ、が３
°、θ２が４５６である。図よシ明らかなように、破線
で示したケーシング會小形化したことによる効率低下が
なくなり、ケーシングの大きい場合の効率特性と一致す
る。このように効率特注の良い小形ケーシングを製作で
きるので、安価な貫流水車ケ得ることが出来る。

以上のように、本発明によれば、貫流水車の性能を低下
することなく、ケーシングの大きさ全従来に比して約１
５％小形にすること力り１能となり、製作および据付費
用の安価な貫流水車が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の貝流水車？示す断面図、第２図は小形ケ
ーシング？有する貫流水車を示す断面図、第３図は第１
図および第２図に示す水車の効率特性を示す特性線図、
第４図は貫流水車の効率特性を示す特性線図、第５図は
第４図のＡ、Ｈ，０点における流れ方向？示す断面図、
第６図〜第２６図は本発明の一実施例？示すもので、第
６図は偏流板’ｔ−１枚を設けた場合の流れを示す断面
図、第７図は構成要素？示す断面図、第８図〜第２０図
は偏流板の取り付は位置および作用全夫々示す断面図、
第２１図〜＠２５図は夫々偏流板７２枚設けた場合の構
成安水および流れ金示す断面図、第２６図は本発明の効
率特性金示す特性線図である。１・・・入口管、２・・・上部壁、３・・・下部壁、４
・・・ガイドベーン、５・・・ランナ、６・・・ランナ
回転軸、７・・・ケーシング、８・・・吸出し管、９・
・・空気供給弁、第１図第２図弔３図直置Ｑ弔４図第５図第６図第７（２）弔８図第ｑ図　　　　　　　　弔・・図弔ｌ１図Ｕａ弔／４−図佑１５図　　　　　　　　弔／６図弔２３図　　　　　　　　　　弔２４−ロ弔２５図弔２６図ンロ（里　Ｑ

Claims

【特許請求の範囲】１、　ランナよシも下流側のケーシング内にケーシング
側壁からのはね返り防止用の偏流板全１枚以上設け、前
記ランナから流出する水を偏流するようにしたことを特
徴とする貫流水車。２　偏流板が１枚であり、その偏流板の入口端が配置す
る領域を縦方向においては、ランナ出口を画する上部壁
下流端部におけるランナ接線に対して８°をなす平面と
、そこからランナの回転軸に対して垂直方向にランチ直
径の１／４倍の距離を有する地点との間に亘る範囲とし
、かつ横方向においてはランチ回転軸の中心からランチ
直径の０．６倍の距離を有する地点と、０．８５倍の距
離を有する地点との間に亘る範囲としたこと全特徴とす
秦特許請求の範囲第１項起載の貫流水車。３、偏流板の入口端の向きを、上部壁下流端部における
ランナ接線に対して５″から５０°までの角度範囲に設
定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項記載の真流水車。４、偏流板の出口端と水平線とのなす角度を６０゜から
１２０°′！、での範囲に設定したこと全特徴とする特
許請求の範囲第１項、第２項または第３項のいずれかに
記載の貫流水車。５、偏流板の出口端と下流側り°−シングの側壁との間
の水平１・１１離がランナ直径の０．１０倍以上である
こと全特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
　Ｊ、ｉｔまだは第４項のいずれかに記載の貫流水車。６、偏流板が複数枚であり、そのうちの最も上流側に位
置するものの入口端が配置する領域を縦方向においては
、上部壁下流端部におけるランナ接線よりも上側に向か
ってランナー径の０．０５倍の距離を有する地点と、そ
こから該接線の下側に向かってランチ直径の０．１倍の
距離を有する地点との間に亘る範囲とし、かつ横方向に
おいては回転軸の中心からランナ直径の０．６倍の距離
を有する地点と、０．８５倍の距離？有する地点との間
に亘る範囲としたこと全特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の貫流水車。７．最も上流側に位置する偏流板の入口端の向きを、上
部壁下流端部におけるランナ接線に対して３°の角度に
設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第６項記載の貫流水車。８、最も上流側に位置する偏流板の出口端と水平線との
なす角度を４５°に設定したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項、第６項または第８項のいずれかに記載の
貫流水車。９、最も上流側に位置する偏流板の出口端と下流側ケー
シングの側壁との間の水平距離がランチ直径の０．０５
倍以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
第６項、第７項または第８項のいずれかに記載の貫流水
車。