JPS63159674A - 水車の下流水圧調整機構 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水車に係り５、特に、ランナ下流側の水圧を適
切な条件に調整可能とし、良好な水車運転条件を実現し
、併せて水車設置標高を高くすることに関する。

（従来の技術〕 従来の装置は、特開昭６０−８５２６１号公報に記載の
ように、放水路からの圧力水をドラフト管内に引き入れ
るためにドラフトゲートが設置さ九ていた。しかし、水
車ランナより吐き出される排水の特開昭５４−８４２２
１号公報に記載のように、水車上流側の取水口付近に取
水ゲートを設置し、これとガイドベーンとにより発電用
水流の開閉および水量調整を行うものであり、水車ラン
ナより吐き出される排水の圧力をａｍすることについて
は考慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は水車ランナより吐き出される排水の圧力
を調整する点について考慮されておらず。

水車の小出力から大出力発生時の全運転領域において、
ランナベーン周囲に発生するキャビテーションの発生量
を極小とする点について考慮されておらず、また、水車
設置標位置を高くして、水車室の岩盤掘削量を低減させ
ること、ならびに、水車放水口の水面を、水車中心に対
して低下させる点についても考慮されておらず、水車の
ある出力時におけるキャビテーションの発生、水車室を
造成するための岩盤掘削量の低減化、および、水車、放
水位を、水車中心に対して高くしなければならシ） ／ない等々の問題があった。

以上の問題点を以下第３図、第５図、第６図。

第７図によって詳しく説明する。第３図において。

ケーシング−内の水は、ステーベーン２の間、続いて案
内羽根３の間を通過して、ランナ４内を矢印Ｐに示した
ように流出し、下流導水管５の内側Ｒ室を通って放水口
へ排出される。この流出経路を第５図によって説明する
。前述の通り、ケーシング１内の水は、ステーベーン２
．案内羽根３の間を通って、ランナ４内を矢印Ｐに示し
たように流出しながら、ランナベーン４′に作用し、ト
ルクを発生させる。

さらに流れの詳細を第６図によって説明すれば。

水の流れＰはステーベーン２．案内羽根３の間を矢印Ｐ
に示したように流れ、ランナベーン４′に作用して、ラ
ンナ中心Ｃ′を回転中心として矢印ｒの方向に回転しな
がらトルクを発生するが、水車出力が変化する場合は、
案内羽根３の流水路の巾ｇは、案内羽根３の軸中心Ｇｓ
を中心に、矢印のランナベーン４′の流路中ｇＲは一定
であるので、案内羽根３の流路中ｇが狭くなると流水量
が少なくなるため、第７図に示したランナベーン４′の
先端付近で、水の流れＰは、丸印で囲んだ４−１付近で
、矢印Ｐ′あるいはＰ′に示したように乱流、滑流とな
り、これに伴って、ランナベーン４′の先端表面付近に
キャビテーションに起因の潰食を発生し易くなるので問
題であった。これの軽減策として、第３図に示したよう
に、水車の放水口水位をＷ工となるように与えて、ラン
ナ４の中心位置Ｃ′の線上で評価した場合記号Ｈｓｎに
相当する落差を与え、二九によって発生の水圧力によっ
てランナベーン４′の先端付近に発生するキャビテーシ
ョンの軽減に役立てていたが、Ｈ８１に相当するだけの
落差を与えるためには、放水口水位Ｗ１を基準とした場
合、Ｈｓｘに相当するだけ水車の中心標高を下げなけれ
ばならないので。

この分水車室を設置する付近の岩盤を堀り下げな・自す
ればならなかったので、大きな労力と経費を必゛）゛・
・□ ン要とする問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、案内羽根の開、閉運動と連
動するように、下流導水管の出口付近に回動可能な調整
ゲートを設け、案内羽根の開度が小さく、水車出力の小
さいとき、すなわち、ランナ内に流入する水量が少ない
ときはそれなりに調整ゲートの開度も小さくし、一方、
案内羽根の開度が大きく、水車出力の大きいとき、すな
わち、ランナ内に流入する水量が多いときはそれなりに
調整ゲートの開度も大きくして、水車運転中のいかなる
出力のときでも、水車下流側の導水管内の水圧を、ラン
ナベーンの先端付近にキャビテーションの発生しない適
切な水圧を保持するようにすることにより、水車放水口
の水位と水車中心との間に従来設定されていた落差を保
持する必要があくなるようにした。

〔作用〕

゛開′閉と、案内羽根の開閉とは共に連動するように与
えられ、案内羽根の開度が小さいときは、ゲートの開度
も小さくし、水車の運転中には、常に水車の下流側導水
管内に、ランナベーン周囲の水の流れに伴って生じる乱
流、あるいは、激しい過流の発生を防ぐことができる程
度の一室の圧力を保持させるようにし、案内羽根の開度
が大きいときには、ゲートの開度をそれに見合う程度に
大きくして、ランナベーン周囲に発生する乱流、あるい
は、激して過流の発生を防ぐことにより、ランナベーン
周囲に発生するキャビテーションを防ぐことができる。

〔実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図、第２図、第４図、お
よび第６図ないし第９図により説明する。

第１図において、ケーシング１内の水は、ステーベーン
２の間、続いて案内羽根３の間を通過して、ランナ４内
を矢印Ｐに示すように流出し、下流導水管５の内側Ｒ室
を通りＲ１室を経て排水される。

すなわち、第６図において、水の流れＰはステーベーン
２．案内羽根３の間を矢印Ｐに示したように流れランナ
ベーン４′に作用して、ランナ中心Ｃ′を回転中心とし
て矢印ｒの方向に回転しながらトルクを発生するが、案
内羽根３の流水路の巾ｇが小さく、ランナベーン４′の
流路中ｇＲは一定であるため、ランナベーン４′の流路
中ｇＲ内を流出する水の流れＰは、流路中ｇＲ内に充満
して流れないため第７図に示した丸印４−１の付近では
、ｐ’、ｐ’に示したような乱流、あるいは、過流とな
り、ランナベーン先端の丸印４−１付近にキャビテーシ
ョンによる潰食を生じる０本発明では、第１図に示すよ
うに、下流導水管５の出口端付近に調整ゲート６を設置
し、支点７を支点として、二点鎖線で示した６′の位置
のように回動させるものである。この回動は、第８図、
第９図において、下流導水管５の出口付近に設置のブラ
ケット１５の他端の支点７で回動可能に調整ゲート６、
レバー１４を設置し、レバー１４の他端には、連結部７
′を設置し、これの他端側には。

ピストンロッド８．ピストン９．シリンダー１０等から
なるサーボモータ機構をもっている。第８図は、調整ゲ
ート６が閉じている状態を示している。この状態のとき
は５図示はないが、前述の案内羽根を閉じており、水車
は停止状態を保っている。水車を起動しようとするとき
は、案内羽根を開いて、ランナ内に水を流入させるが、
このとき。

案内羽根の開度に応じて、液圧供給管ＯＰ１を排油側に
通じ、Ｏｐｓ側に液圧を供給する。そのとき調整ゲート
６は、別に構成された案内羽根の開度に応じて調整ゲー
ト６の開度を保つ装置によって第９図に一例を示したよ
うに所定の開度を保持する。

この場合の一例を第４図により説明する。案内羽根の開
度が１００％のときは、水車出力もまた１００％となり
、調整ゲートの開度も１００％となるよう設定される。

また１通常は、水車出力５０％のときは、案内羽根およ
び調整ゲートの開度もほぼ５０％となるように設定され
るが、案内羽根開き始めから小開度までの開度曲線には
、仕様の異なる水車個有の条件によって開度曲線Ｇの間
で、その都度少し修正されて使用される。このように調
整ゲートが操作されることにより、水車運転中は、下流
導水管５の内部には、ある一定値の水圧を保つことにな
り、第７図に示したＰ　Ｉ。

Ｐ′等に代表されろ過流、あるいは、乱流が殆ど発生し
なくなるので、ランナベーン先端付近４−１に発生のキ
ャビテーションによる潰食を防ぐことができ、下流導水
管内に一定の圧力を保持させるための放水位を高くする
ことも不必要となるので、水車設置標高位置を、下流導
水管内に一定の圧力を保持するために必要とされていた
水位弁だけ高くすることができるので、これに相当する
高さだけ、岩盤の堀耐量を低減することを可能とし、ぼ
う大な労力と費用を削減できる。また、第１図に示すよ
うに水車運転停止中の下流導水管５内水面をランナ４．
ケーシング１の中心Ｃ’、Ｃｚにたいし、Ｈｓｘ相当分
下側のＷｚとして与えることができるので、水車内の点
検、メンテナンス等の作業に際して、水車内の排水をお
こなわずにこれを遂行することを可能とする。これを第
２図によって、従来技術と本発明になる場合とを比較し
て説明、する、従来技術による放水口の水面Ｗ１と水車
中心Ｃ１との間には、Ｈａｔに相当の水位差を必要とし
ていたので、水車を設置する場合の岩盤掘削面はＥ＋、
ｘの面である必要があった０本発明によれば、放水口の
水面Ｗ２は、Ｈｓｚに相当するだけでよいので、水車を
設置する場合の岩盤掘削面はＥＬｚの面で十分となる。

従来技術による岩盤掘削面と本発明になる岩盤掘削面と
の差は、Ｈｔに相当する深さとなり、これに相当の分量
の岩盤掘削量を低減することができる。

図中１１はコンクリート、１３は岩盤。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ランナブレード付近に発生のキャビテ
ーションを防止する効果がある。水車の内部点検、その
他のメンテナンス作業にあたって、水車内の排水をおこ
なわずに作業が可能となり。

工期短縮、および排水作業費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は、水車設
置比較説明図、第３図、第４図は水車運転説明図、第５
図は水車断面図、第６図は水の流れ説明図、第７図はラ
ンナベーン先端付近説明図、第８図、第９図は調整ゲー
ト取付断面図である。 １・・・ケーシング、２・・・ステーベーン、３・・・
案内羽根、４・・・ランナ、４′・・・ランナベーン、
５・・・下流寮１　閉 第２の 橘５０ 第ｂ　口 第７０ 第Ｃ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水を導入するケーシング、水の流れを所定方向に導
   くステーベーン、水の流量をコントロールする案内羽根
   、水の流れの力によつて回転してトルクを発生するラン
   ナ、前記ランナ内を通過して放水口に排水させる下流導
   水管を含む水車において、 下流導水管の出口端に前記案内羽根と相互に連動して排
   水口の面積を調整可能とする調整ゲートを設置したこと
   を特徴とする水車の下流水圧調整機構。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記調整ゲートの開、閉に、下記下流側導水管の外側に
   支点を設け、これの他端側に、レバーを介して、案内羽
   根サーボモータと連動可能とした液圧サーボモータ機構
   を設置したことを特徴とする水車の下流水圧調整機構。