JPS6228315B2 - - Google Patents
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- JPS6228315B2 JPS6228315B2 JP55038901A JP3890180A JPS6228315B2 JP S6228315 B2 JPS6228315 B2 JP S6228315B2 JP 55038901 A JP55038901 A JP 55038901A JP 3890180 A JP3890180 A JP 3890180A JP S6228315 B2 JPS6228315 B2 JP S6228315B2
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- 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
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半渦巻ケーシングを有する水力機械
に係り、特に、ステーベーン間に流入する水量を
均一にする構造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a hydraulic machine having a semi-volute casing, and particularly to a structure for uniformizing the amount of water flowing between stay vanes.
第１図は半渦巻ケーシングを有する従来の水
力、機械の平面図である。この図において、水車
に供給された一様流３は、ケーシング１、ピア２
によつて導かれ、ステーベーン４間に流入する。
このときステーベーン４間に流入する水量が各ス
テーベーン間で均一でないと、ランナの個々の羽
根に入る流れは非定常な流れとなる。このため、
ランナの羽根にかかる負荷が不均一となり、効率
が低下し騒音の原因となる。
FIG. 1 is a plan view of a conventional hydraulic machine with a semivolute casing. In this figure, the uniform flow 3 supplied to the water turbine flows through the casing 1, the pier 2
and flows between the stay vanes 4.
At this time, if the amount of water flowing between the stay vanes 4 is not uniform among the stay vanes, the flow entering each blade of the runner becomes an unsteady flow. For this reason,
The load on the runner blades becomes uneven, reducing efficiency and causing noise.
そこで、従来の半渦巻ケーシングを有する水力
機械においては、種々の工夫がなされてきた。例
えば、第１図に示すように、ピア２の下流端を曲
線的にしたり、あるいは、図示の如く、巻き始め
部６に導水板５を取り付けていた。 Therefore, various improvements have been made to conventional hydraulic machines having semi-volute casings. For example, as shown in FIG. 1, the downstream end of the pier 2 is curved, or a water guide plate 5 is attached to the winding start portion 6 as shown in the figure.
しかし、このような方法では、本発明者らが行
なつた水理実験により、各ステーベーン間の水量
は均一とはならないことが判明した。第２図はそ
の実験結果を示すグラフである。測定した流速が
最も大きい巻き始め部６を基準とした各ステーベ
ーン出口全周における流速分布の偏流割合を示し
ている。ここに偏流割合とは、巻き始め部６のス
テーベーン出口における流速V0を基準として、
これと各位置の流速V1との差を流速V0で割つた
値である。第２図から明らかなように、各ステー
ベーン間に流入する水の流速は最も大きい巻き始
め部６と巻き終り部７とでは20％以上も偏流があ
ることが判る。このことは、ケーシング内に流入
した水のうち、巻き終り部７のステーベーン間ま
で回り込む水量が少なく、巻き始め部６のステー
ベーン間に流入する水量が多いためと考えられ
る。
However, in such a method, hydraulic experiments conducted by the present inventors revealed that the amount of water between each stay vane is not uniform. FIG. 2 is a graph showing the experimental results. It shows the uneven flow rate of the flow velocity distribution around the entire circumference of each stay vane outlet with reference to the winding start portion 6 where the measured flow velocity is the highest. Here, the drift ratio is based on the flow velocity V 0 at the stay vane outlet of the winding start section 6,
This is the value obtained by dividing the difference between this and the flow velocity V 1 at each position by the flow velocity V 0 . As is clear from FIG. 2, there is a deviation of more than 20% between the winding start portion 6 and the winding end portion 7, where the flow velocity of water flowing between each stay vane is greatest. This is considered to be because, of the water that has flowed into the casing, the amount of water that flows around between the stay vanes at the winding end portion 7 is small, and the amount of water that flows between the stay vanes at the winding start portion 6 is large.
また上記以外の従来技術として、第３図に示す
ように、各ステーベーン４を各々異なる形状にし
てランナに流入する水量を均一にしたものがある
が、このように各ステーベーンを異なる形状にす
ると、製作が困難になり、またコストアツプとな
るなどの欠点がある。 In addition, as a conventional technique other than the above, as shown in FIG. 3, there is a technique in which each stay vane 4 is made into a different shape to equalize the amount of water flowing into the runner, but if each stay vane is made into a different shape in this way, There are drawbacks such as difficulty in manufacturing and increased cost.
本発明の目的は、各ステーベーン間に流入する
水量が均一で効率が良く騒音の少ない半渦巻ケー
シングを有する水力機械を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydraulic machine having a semi-volute casing, which allows the amount of water flowing between each stay vane to be uniform, efficient, and low in noise.
本発明は、上記目的を達成するために、ステー
ベーンより上流側のケーシング内に、板の長さが
ケーシング入口幅の1/3〜1/4であり、板厚が板の
長さの1/5〜1/10倍であり、ランナの回転中心か
ら自らの中心までの半径がランナの回転中心から
ステーベーンの中心までの半径の1.5〜２倍であ
り、ケーシング入口流れ方向の水平軸となす角度
が30〜35°である導水板を設け、ケーシング巻き
始め側から巻き終り側の方に流れる水量を従来よ
りも多くして、各ステーベーン間に流入する水量
を均一にした水力機械を提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention has a plate in the casing upstream of the stay vane, the length of which is 1/3 to 1/4 of the casing inlet width, and the plate thickness which is 1/3 of the length of the plate. 5 to 1/10 times, and the radius from the runner's center of rotation to its own center is 1.5 to 2 times the radius from the runner's center of rotation to the center of the stay vane, and the angle formed with the horizontal axis of the casing inlet flow direction. This project proposes a hydraulic machine that is equipped with a water guiding plate whose angle is 30 to 35 degrees, and allows more water to flow from the start of winding the casing to the end of winding than before, making the amount of water flowing between each stay vane uniform. It is.
本発明においては、ケーシング巻き始め側を流
れる水量と巻き終り側を流れる水量とが従来より
もはるかに均一となるので、回転が滑らかとな
り、効率が良く騒音の少ない水力機械が実現され
る。
In the present invention, the amount of water flowing through the start side of the casing and the amount of water flowing through the end side of the casing are much more uniform than in the past, resulting in smoother rotation and a highly efficient hydraulic machine with less noise.
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。第４図は本発明の一実施例である半渦巻
ケーシングを有する水力機械の平面図である。本
実施例は、ステーベーン４より上流側のケーシン
グ１内に、曲線のキヤンバーラインを有する２個
の導水板８ａ，８ｂを取り付けたことが特徴であ
る。導水板８ａ，８ｂは、板の長さｌがケーシン
グ１の入口端l0の1/3〜1/4倍とするのが好まし
い。板の長さｌが、1/3l0よりも長くなると流れ
の抵抗が大きくなりすぎ、また1/4l0よりも短く
なると整流効果がなくなり、いずれも好ましくな
い。導水板８ａ，８ｂの厚さｔは板の長さｌの1/
５〜1/10倍であるのが好ましい。板の厚さｔが1/1
０ｌよりも薄いと強度上問題が生じ、また1/5ｌよ
りも厚いと製作コストが高くなり、かつ偏流を促
進するので、いずれも好ましくない。またランナ
の回転中心から導水板８ａ，８ｂの中心までの半
径ｒは、ランナの回転中心からステーベーンの中
心までの半径r0の1.5〜２倍であるのが好まし
い。半径ｒが1.5r0よりも短くなると導水板８
ａ，８ｂがステーベーン４に近づきすぎ、また
2r0よりも長くなるとピア２に近づきすぎて、い
ずれも偏流状態が大きくなつて好ましくない。さ
らに導水板８ａ，８ｂがケーシング入口流れ方向
の水平軸となす角度θは30〜35゜であるのが好ま
しい。角度θが35゜よりも大になると流れが邪魔
されて、損失が大きくなり、好ましくなく、また
30゜よりも小になると水の流れの方向が変化しに
くくなり、好ましくない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is a plan view of a hydraulic machine having a semi-volute casing, which is an embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that two water guiding plates 8a and 8b having curved camber lines are attached inside the casing 1 on the upstream side of the stay vane 4. It is preferable that the length l of the water guide plates 8a and 8b is 1/3 to 1/4 times the inlet end l0 of the casing 1. If the length l of the plate is longer than 1/3 l 0 , the flow resistance becomes too large, and if it is shorter than 1/4 l 0 , the rectifying effect is lost, both of which are undesirable. The thickness t of the water guide plates 8a and 8b is 1/1 of the length l of the plates.
It is preferably 5 to 1/10 times as large. The thickness t of the plate is 1/1
If it is thinner than 0l, problems will arise in terms of strength, and if it is thicker than 1/5l, the production cost will increase and drifting will be promoted, so both are not preferred. Further, the radius r from the rotation center of the runner to the center of the water guide plates 8a, 8b is preferably 1.5 to 2 times the radius r0 from the rotation center of the runner to the center of the stay vane. When the radius r is shorter than 1.5r0 , the water guide plate 8
a and 8b are too close to stay vane 4, and
If it is longer than 2r 0 , it will be too close to Pier 2 and the drift state will become large, which is undesirable. Furthermore, it is preferable that the angle .theta. formed by the water guide plates 8a and 8b with the horizontal axis in the flow direction of the casing inlet is 30 to 35 degrees. If the angle θ is larger than 35°, the flow will be obstructed and losses will increase, which is undesirable and
If the angle is smaller than 30°, it becomes difficult to change the direction of water flow, which is not preferable.
このように取り付けられた導水板８ａ，８ｂに
より、ケーシング１に流入した水の流れの方向が
変化する。すなわち、ケーシング１に流入した一
様流３は、導水板８ａ，８ｂによつてケーシング
半渦巻部の一方の壁面方向に向う流れが多くな
り、巻き始め部６内に流入する水量が減り、巻き
終り部７側に、流れる水量が多くなる。その結
果、巻き始め部６の流速が減少し、巻き終り部７
の流速が増加し、各ステーベーン４間に流入する
水量が全周にわたり均一となる。 The flow direction of water flowing into the casing 1 is changed by the water guide plates 8a and 8b installed in this manner. In other words, the uniform flow 3 that has flowed into the casing 1 has an increased flow toward one wall surface of the casing semi-volute part due to the water guide plates 8a and 8b, and the amount of water flowing into the winding start part 6 is reduced, resulting in the winding. The amount of water flowing toward the end portion 7 side increases. As a result, the flow velocity at the winding start section 6 decreases, and the winding end section 7
The flow velocity increases, and the amount of water flowing between each stay vane 4 becomes uniform over the entire circumference.
第５図は、第４図のlaが1/3l0，lbが1/4l0，ta，
tbがともに1/10，ra，rbがともに2r0，θａ，θ
ｂがともに35゜の場合の半渦巻ケーシングのステ
ーベーン出口における流速の偏流割合を示す実験
結果である。第２図の従来例では巻き始め部で局
部的に大きくなつていた流速分布が、第５図の本
実施例では偏流がなくなり、各ステーベーン間
は、均一な流速分布となることが判る。このよう
にしてステーベーン出口において流速分布が均一
になると、ランナには均一な負荷がかかることに
なり、効率が向上し、騒音の少ない静かな運転状
態が得られる。 In Figure 5, la in Figure 4 is 1/3l 0 , lb is 1/4l 0 , ta,
Both tb is 1/10, ra and rb are both 2r 0 , θa, θ
This is an experimental result showing the uneven flow rate of the flow velocity at the stay vane outlet of the semi-volute casing when b is both 35 degrees. It can be seen that in the conventional example shown in FIG. 2, the flow velocity distribution was locally large at the start of winding, but in the present embodiment shown in FIG. 5, there is no uneven flow and a uniform flow velocity distribution is achieved between each stay vane. When the flow velocity distribution becomes uniform at the stay vane outlet in this way, a uniform load is applied to the runner, improving efficiency and providing quiet operation with less noise.
次に、条件を変えたときの偏流割合の変化の例
をいくつか示す。以下の図には、比較のために、
第２図の特性を併せて示してある。 Next, we will show some examples of changes in the drift ratio when conditions are changed. The figure below shows, for comparison:
The characteristics shown in FIG. 2 are also shown.
第６図は、設定条件範囲内の例を示している。
すなわち、第５図の条件による特性と、ra，rb＝
1.5r0、θａ，θｂ＝30゜で他の条件が第５図の
例と同じ場合の特性である。これらの場合はいず
れも、整流効果が達成されている。 FIG. 6 shows an example within the setting condition range.
In other words, the characteristics under the conditions shown in Figure 5 and ra, rb=
This is the characteristic when 1.5r 0 , θa, θb=30° and other conditions are the same as in the example shown in FIG. In all of these cases, a rectifying effect is achieved.
第７図は、板の長さが不適当な場合である。実
線はla，lb＝1/2l0の例を、点線は、la，lb＝1/5l0
の例を示している。偏流割合の改善効果は、不十
分である。 FIG. 7 shows a case where the length of the plate is inappropriate. The solid line is an example of la, lb = 1/2l 0 , and the dotted line is an example of la, lb = 1/5l 0
An example is shown. The effect of improving the drift ratio is insufficient.
第８図は、板厚が不適当な場合を示している。
すなわち、ta＝1/3la，tb＝1/3lbの例である。な
お、この条件とは逆に、板厚を板の長さの1/10以
下にすると、整流効果は十分になるものの、強度
的に問題があり、採用できない。 FIG. 8 shows a case where the plate thickness is inappropriate.
That is, this is an example of ta=1/3la and tb=1/3lb. In contrast to this condition, if the thickness of the plate is 1/10 or less of the length of the plate, the rectification effect will be sufficient, but there will be problems with strength, and this cannot be adopted.
第９図は、設定半径が不適当の場合である。実
線は、ra，rb＝1.2r0の条件を示している。ただ
し、設定位置がステーベーンに近すぎ当たつてし
まうので、やむを得ず、設定角度も変更してあ
る。一方、点線は、ra，rb＝3r0とした例であ
る。これらの場合も、不十分な整流効果しか得ら
れていない。 FIG. 9 shows a case where the set radius is inappropriate. The solid line indicates the condition of ra, rb = 1.2r 0 . However, since the setting position was too close to the stay vane, we had no choice but to change the setting angle. On the other hand, the dotted line is an example where ra, rb= 3r0 . In these cases as well, only an insufficient rectifying effect is obtained.
第１０図は、設定角度が不適当な例を示してい
る。偏流割合は依然として大きい。 FIG. 10 shows an example where the set angle is inappropriate. The proportion of drifting is still large.
本発明による第６図の特性と、条件が不適当な
第７図〜第１０図の特性とを比較すると、本発明
の整流効果が著しいことは明らかである。 Comparing the characteristics shown in FIG. 6 according to the present invention with the characteristics shown in FIGS. 7 to 10 under inappropriate conditions, it is clear that the rectifying effect of the present invention is remarkable.
本発明においては、半渦巻ケーシングの各ステ
ーベーン間に流入する水量を均一にする導水板を
設けたので、効率が良く騒音の少ない水力機械が
得られる。
In the present invention, a water guide plate is provided to uniformize the amount of water flowing between each stay vane of the semi-volute casing, so a hydraulic machine with high efficiency and low noise can be obtained.
第１図は半渦巻ケーシングを有する従来の水力
機械の平面図、第２図は第１図の半渦巻ケーシン
グのステーベーン出口における流速の偏流割合を
示すグラフ、第３図は半渦巻ケーシングを有する
従来の他の水力機械の平面図、第４図は本発明の
半渦巻ケーシングを有する水力機械の平面図、第
５図は第４図の半渦巻ケーシングのステーベーン
出口における流速の偏流割合を示すグラフ、第６
図は本発明の条件範囲内の例による偏流割合を示
すグラフ、第７図は板の長さが不適当な場合のグ
ラフ、第８図は板厚が不適当な場合のグラフ、第
９図は設定半径が不適当な場合のグラフ、第１０
図は設定角度が不適当な場合のグラフである。
１……ケーシング、２……ピア、４……ステー
ベーン、６……巻き始め部、７……巻き終り部、
８ａ，８ｂ……導水板。
Figure 1 is a plan view of a conventional hydraulic machine with a semi-volute casing, Figure 2 is a graph showing the drift rate of flow velocity at the stay vane outlet of the semi-volute casing in Figure 1, and Figure 3 is a conventional hydraulic machine with a semi-volute casing. FIG. 4 is a plan view of a hydraulic machine having a semi-volute casing according to the present invention; FIG. 5 is a graph showing the uneven flow rate of the flow velocity at the stay vane outlet of the semi-volute casing of FIG. 4; 6th
The figure is a graph showing the drift ratio according to an example within the condition range of the present invention, Fig. 7 is a graph when the plate length is inappropriate, Fig. 8 is a graph when the plate thickness is inappropriate, Fig. 9 is the graph when the set radius is inappropriate, No. 10
The figure is a graph when the set angle is inappropriate. 1... Casing, 2... Pier, 4... Stay vane, 6... Winding start section, 7... Winding end section,
8a, 8b...Water guide plate.
Claims (1)
て、ステーベーンより上流側のケーシング内に、
板の長さがケーシング入口幅の1/3〜1/4倍であ
り、板厚が板の長さの1/5〜1/10倍であり、ラン
ナの回転中心から自らの中心までの半径がランナ
の回転中心からステーベーンの中心までの半径の
1.5〜２倍であり、ケーシング入口流れ方向の水
平軸となす角度が30〜35゜である導水板を設けた
ことを特徴とする半渦巻ケーシングを有する水力
機械。1. In a hydraulic machine with a semi-volute casing, there is a
The length of the plate is 1/3 to 1/4 times the casing inlet width, the plate thickness is 1/5 to 1/10 times the length of the plate, and the radius from the runner's center of rotation to its own center. is the radius from the center of rotation of the runner to the center of the stay vane.
1. A hydraulic machine having a semi-volute casing, characterized in that it is provided with a water guide plate whose angle with the horizontal axis of the casing inlet flow direction is 30 to 35 degrees.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3890180A JPS56135756A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Hydraulic machine having semispiral casing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3890180A JPS56135756A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Hydraulic machine having semispiral casing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56135756A JPS56135756A (en) | 1981-10-23 |
| JPS6228315B2 true JPS6228315B2 (en) | 1987-06-19 |
Family
ID=12538089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3890180A Granted JPS56135756A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Hydraulic machine having semispiral casing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56135756A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6245977A (en) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | Fuji Electric Co Ltd | Semispiral type kaplan turbine |
| JPH0643840B2 (en) * | 1985-10-04 | 1994-06-08 | 株式会社日立製作所 | Pre-swivel type pump suction passage |
| JP4573020B2 (en) * | 2004-05-06 | 2010-11-04 | 株式会社日立プラントテクノロジー | Suction casing, suction flow path structure and fluid machine |
-
1980
- 1980-03-28 JP JP3890180A patent/JPS56135756A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56135756A (en) | 1981-10-23 |
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