JP3716075B2 - Gate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は円形管路の途中に設置されるゲートに関し、発電所の水門設備のドラフトゲート等に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
円形管路の途中にスライドゲートを用いる場合、一般には、スライドゲートの幅(重量)を少なくするために、管路の断面形状を断面積を変えずに円形から矩形に遷移させるトランジションがゲート部の上下流側にそれぞれ設けられる。トランジションを設ける場合には、流線の乱れや流線の剥離によるキャビテーションが発生しないように断面積を変化させる必要がある。そして、トランジションの長さは、従来、例えばゲート高さの1.19倍に設定されている([表1]参照)。
【0003】
図4(a)は従来のゲートの要部概略構造を示す平面図、図4(b)は前記ゲートの要部概略構造を示す側面図、図5は前記ドラフトゲートの要部詳細構造を分解して示す縦断面の斜視図である。
【0004】
これらの図に示すように、ゲート1は、円形管路8の途中に設置されており、ゲート部2と、このゲート部2の上下流側にそれぞれ設けられた上流側トランジション3及び下流側トランジション7とを有している。
【0005】
ゲート部2の流路の断面形状は矩形であり、このゲート部2には、図示しない油圧シリンダーの駆動により上下にスライドして前記流路を開閉する扉体5と、この扉体5を囲むようにして扉体5の上下流側に設けられた上流側ケーシング4及び下流側ケーシング6とが備えられている。
【0006】
上下流側トランジション3,7は、上記の如く流線の剥離等を抑制し流れのエネルギ損失を小さく保つために上流側ケーシング4の上流側及び下流側ケーシング6の下流側にそれぞれ設けられており、その流路の断面形状がゲート部2側の一端から他端に向かってゲート部2と同じ矩形から円形管路8と同じ円形へと断面積を変えずに遷移している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のゲート1では、円形管路8内の流速が比較的低速の場合でも、長管路(例えばゲート高さの1.19倍の長さ)の上下流側トランジション3,7が適用されており、前記流速に応じた最適な設計とはなっていなかった。そして、この上下流側トランジション3,7の重量は重過ぎるため、輸送時の重量制限から、上下流側トランジション3,7と上下流側ケーシング4,6とは別設備とし、別々に現地まで輸送して、現地での据え付けの際に両者を結合させていた。即ち、従来のゲート1は輸送性や据付性の悪いものであった。
【0008】
従って、本発明は上記従来技術に鑑み、輸送性や据付性に優れ且つ従来の性能を損なうことのないゲートを提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のゲートは、円形管路内の流速が比較的低速の場合、即ち速くても5m/s程度である場合には、[トランジション長さ/ゲート高さ]の値を従来値(例えば1.19)から0.36に減じても、損失圧力の増加値が小さく、充分に実用可能であるとの知見(解析と実験とで確認)に基づくものであり(詳細後述)、以下のような構成を有する。
【0010】
即ち、上記課題を解決する本発明のゲートは、流速が比較的低速である円形管路の途中に設置されるゲートであって、流路を開閉する扉体とこの扉体の上下流側にそれぞれ設けた上流側ケーシング及び下流側ケーシングとを有してなるゲート部と、前記上流側ケーシングの上流側及び前記下流側ケーシングの下流側にそれぞれ設けた上流側トランジション及び下流側トランジションとを有し、前記ゲート部の流路の断面形状は矩形である一方、前記上流側トランジション及び下流側トランジションの流路の断面形状は前記ゲート部側の一端から他端に向かって前記ゲート部と同じ矩形から前記円形管路と同じ円形へと断面積を変えずに遷移しているゲートにおいて、
前記上流側トランジション及び下流側トランジションの長さは、前記上流側ケーシング及び下流側ケーシングとの一体化が可能な重量となる長さ以下であって、且つゲート高さの0.36倍以上であることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0012】
図1(a)は本発明の実施の形態に係るゲートの要部概略構造を示す平面図、図1(b)は前記ゲートの要部概略構造を示す側面図、図2は前記ゲートの詳細構造を縦に破断し分離して示す斜視図、図3は前記ゲートの要部詳細構造を分解して示す縦断面の斜視図である。
【0013】
これらの図に示すように、本実施の形態に係るゲート11は、円形管路18の途中に設置されており、ゲート部12と、このゲート部12の上下流側にそれぞれ設けられた上流側トランジション13及び下流側トランジション17とを有している。
【0014】
ゲート部12の流路の断面形状は矩形であり、このゲート部2には、上下にスライドして前記流路を開閉する扉体15と、この扉体15を囲むようにして扉体15の上下流側に設けられた上流側ケーシング14及び下流側ケーシング16とが備えられている。また、上下流側ケーシング14,16上には油圧シリンダー19が設けられており、この油圧シリンダー19によって扉体15を上下に駆動するようになっている。
【0015】
上下流側トランジション13,17の流路の断面形状は、ゲート部12側の一端から他端に向かってゲート部12と同じ矩形から円形管路18と同じ円形へと断面積を変えずに遷移している。
【0016】
そして、上下流側トランジション13,17の長さLは、ゲート高さをTとして、[トランジションの長さL/ゲート高さT]の値が0.36〜0.5となる長さであり、この上流側トランジション13と上流側ケーシング14、下流側トランジション17と下流側ケーシング16は、それぞれ一体化されている。
【0017】
つまり、上下流側トランジション13,17の長さLをゲート高さTの0.5倍以下とすることにより、上下流側トランジション13,17の重量は上下流側ケーシング14,16と一体化しても輸送時の重量制限を満足し得る重量となっている。しかも、上下流側トランジション13,17の長さLをゲート高さTの0.36倍以上とすることにより、流れのエネルギー損失が小さい範囲内に抑えられている。この点を[表1]に基づいて具体的に説明する。
【0018】
[表1]には、トランジション長さの短縮化と流れのエネルギー損失の変化との関係について解析と実験とで確認した結果を示す。
【0019】
【表1】
【0020】
円形管路18内の流速は速い場合でも5m/s程度である。従って、[表1]に示すように[トランジション長さL/ゲート高さT]の値を従来値の1.19から0.36に減じて損失係数が0.047から0.076に増加しても、損失圧力の増加値は約360Paであり、充分に実用可能である。しかし、これ以上の短縮化は、損失係数が急増傾向を示しているため不適切である。そこで上記の如く、[トランジション長さL/ゲート高さT]の値の下限は0.36としている。
【0021】
一方、上下流側トランジション13,17の短縮度が小さいと、上下流側トランジション13,17の重量が重過ぎて上下流側ケーシング14,16との一体化を実現することはできないため、上記のように、上下流側トランジション13,17の長さLの上限はゲート高さTの0.5倍としている。
【0022】
従って、本実施の形態に係るゲート11によれば、次にような効果が得られる。
【0023】
▲1▼ 上下流側トランジション13,17の長さLをゲート高さTの0.36〜0.5倍の範囲としたことにより、重量が大幅に低減し、ゲート11はコスト的に優位なものとなる。
【0024】
▲2▼ また、上下流側トランジション13,17の長さLをゲート高さTの0.5倍以下として、この上下流側トランジション13,17と上下流側ケーシング14,16とを一体化したことにより、機能的且つコンパクトな構造となる。しかも、上下流側トランジション13,17の長さLをゲート高さTの0.36倍以上とすることにより、流れのエネルギー損失を小さい範囲内に抑えることができ、従来の性能を損なうことはない。
【0025】
▲3▼ そして、上下流側トランジション13,17と上下流側ケーシング14,16とを一体化したことにより、これらを一括して現地まで輸送することができ、現地での据え付けも容易になるため、ゲート11は輸送性及び据付性に優れたものとなる。
【0026】
なお、上記では上下流側ケーシング13,17の長さLの上限をゲート高さTの0.5倍としているが、必ずしもこれに限定するものではなく、条件に応じて異なる可能性がある。例えば、管径の比較的小さい円形管路に本発明のゲートを用いる場合には、このゲートに備える上下流側トランジションも比較的小さなものになるため、この場合の上下流側トランジションは、その長さをゲート高さの0.5倍より多少長くして上下流側ケーシングと一体化しても、輸送時の重量制限を満たすことができる可能性がある。
【0027】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明のゲートは、流速が比較的低速である円形管路の途中に設置されるゲートであって、流路を開閉する扉体とこの扉体の上下流側にそれぞれ設けた上流側ケーシング及び下流側ケーシングとを有してなるゲート部と、前記上流側ケーシングの上流側及び前記下流側ケーシングの下流側にそれぞれ設けた上流側トランジション及び下流側トランジションとを有し、前記ゲート部の流路の断面形状は矩形である一方、前記上流側トランジション及び下流側トランジションの流路の断面形状は前記ゲート部側の一端から他端に向かって前記ゲート部と同じ矩形から前記円形管路と同じ円形へと断面積を変えずに遷移しているゲートにおいて、
前記上流側トランジション及び下流側トランジションの長さは、前記上流側ケーシング及び下流側ケーシングとの一体化が可能な重量となる長さ以下であって、且つゲート高さの0.36倍以上であることを特徴とする。
【0028】
従って、このゲートによれば、次にような効果が得られる。
【0029】
▲1▼ 上下流側トランジションの長さを上下流側ケーシングとの一体化が可能な重量となる長さであって且つゲート高さの0.36倍以上としたことにより、重量が大幅に低減し、ゲートはコスト的に優位なものとなる。
【0030】
▲2▼ また、上下流側トランジションの長さを上下流側ケーシングとの一体化が可能な重量となる長さとしたことにより、上下流側トランジションと上下流側ケーシングとを一体化して機能的且つコンパクトな構造とすることができる。しかも、上下流側トランジションの長さをゲート高さの0.36倍以上とすることにより、流れのエネルギー損失を小さい範囲内に抑えることができ、従来の性能を損なうことはない。
【0031】
▲3▼ そして、上下流側トランジションと上下流側ケーシングとを一体化することにより、これらを一括して現地まで輸送することができ、現地での据え付けも容易になるため、ゲートは輸送性及び据付性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施の形態に係るゲートの要部概略構造を示す平面図、(b)は前記ゲートの要部概略構造を示す側面図である。
【図2】前記ゲートの詳細構造を縦に破断し分離して示す斜視図である。
【図3】前記ゲートの要部詳細構造を分解して示す縦断面の斜視図である。
【図4】(a)は従来のゲートの要部概略構造を示す平面図、(b)は前記ゲートの要部概略構造を示す側面図である。
【図5】前記ドラフトゲートの要部詳細構造を分解して示す縦断面の斜視図である。
【符号の説明】
11 ゲート
12 ゲート部
13 上流側トランジション
14 上流側ケーシング
15 扉体
16 下流側ケーシング
17 下流側トランジション
18 円形管路
L トランジション長さ
T ゲート高さ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gate installed in the middle of a circular pipeline, and is useful when applied to a draft gate of a sluice facility of a power plant.
[0002]
[Prior art]
When using a slide gate in the middle of a circular pipe, in general, in order to reduce the width (weight) of the slide gate, a transition that changes the cross-sectional shape of the pipe from circular to rectangular without changing the cross-sectional area is a gate part. Provided on the upstream and downstream sides. When providing a transition, it is necessary to change the cross-sectional area so that turbulence of streamlines or cavitation due to separation of streamlines does not occur. The length of the transition is conventionally set to, for example, 1.19 times the gate height (see [Table 1]).
[0003]
4A is a plan view showing the schematic structure of the main part of a conventional gate, FIG. 4B is a side view showing the schematic structure of the main part of the gate, and FIG. 5 is an exploded view of the detailed structure of the main part of the draft gate. It is a perspective view of the longitudinal section shown.
[0004]
As shown in these drawings, the gate 1 is installed in the middle of the circular pipe 8, and the
[0005]
The cross-sectional shape of the flow path of the
[0006]
The upstream and
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional gate 1 described above, even when the flow velocity in the circular pipe 8 is relatively low, the upstream and
[0008]
Therefore, in view of the above-described conventional technology, an object of the present invention is to provide a gate that is excellent in transportability and installation property and does not impair conventional performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the gate of the present invention, when the flow velocity in the circular pipe is relatively low, that is, at most about 5 m / s, the value of [transition length / gate height] is set to the conventional value (for example, 1 .19) to 0.36, the increase in the loss pressure is small and based on the knowledge (confirmed by analysis and experiment) that it is sufficiently practical (details will be described later). It has a configuration.
[0010]
That is, the gate of the present invention that solves the above problems is a gate that is installed in the middle of a circular pipe having a relatively low flow velocity, and is provided on a door body that opens and closes the flow path and on the upstream and downstream sides of the door body. A gate portion having an upstream casing and a downstream casing, respectively, and an upstream transition and a downstream transition provided on the upstream side of the upstream casing and the downstream side of the downstream casing, respectively. The cross-sectional shape of the flow path of the gate portion is rectangular, while the cross-sectional shape of the flow path of the upstream transition and the downstream transition is from the same rectangle as the gate portion from one end to the other end on the gate portion side. In the gate that has changed to the same circular shape as the circular pipe without changing the cross-sectional area,
The length of the upstream side transition and the downstream side transition is not more than a length capable of being integrated with the upstream casing and the downstream casing, and is not less than 0.36 times the gate height. It is characterized by that.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1A is a plan view showing a schematic structure of a main part of a gate according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a side view showing the schematic structure of a main part of the gate, and FIG. FIG. 3 is a perspective view of a longitudinal section showing the detailed structure of the main part of the gate in an exploded manner.
[0013]
As shown in these drawings, the
[0014]
The cross-sectional shape of the flow path of the
[0015]
The cross-sectional shape of the flow path of the upstream /
[0016]
The length L of the upstream /
[0017]
In other words, by making the length L of the upstream /
[0018]
Table 1 shows the results of analysis and experiment confirming the relationship between the shortening of the transition length and the change in flow energy loss.
[0019]
[Table 1]
[0020]
Even when the flow velocity in the
[0021]
On the other hand, if the degree of shortening of the upstream /
[0022]
Therefore, according to the
[0023]
(1) By setting the length L of the upstream and downstream side transitions 13 and 17 to be in the range of 0.36 to 0.5 times the gate height T, the weight is greatly reduced, and the
[0024]
(2) Further, the length L of the upstream /
[0025]
(3) Since the upstream /
[0026]
In the above description, the upper limit of the length L of the upstream and
[0027]
【The invention's effect】
As described above in detail with the embodiment of the present invention, the gate of the present invention is a gate installed in the middle of a circular pipe having a relatively low flow velocity, and opens and closes the flow path. And an upstream side provided on the upstream side of the upstream casing and on the downstream side of the downstream casing, respectively, and a gate portion having an upstream casing and a downstream casing provided on the upstream and downstream sides of the door body, respectively. A cross-sectional shape of the flow path of the gate portion is rectangular, while a cross-sectional shape of the flow path of the upstream transition and the downstream transition is from one end to the other end on the gate portion side. In the gate that is changing without changing the cross-sectional area from the same rectangle as the gate portion toward the same circle as the circular pipe,
The length of the upstream side transition and the downstream side transition is not more than a length capable of being integrated with the upstream casing and the downstream casing, and is not less than 0.36 times the gate height. It is characterized by that.
[0028]
Therefore, according to this gate, the following effects can be obtained.
[0029]
(1) The length of the upstream / downstream transition is such that it can be integrated with the upstream / downstream casing and is more than 0.36 times the gate height, greatly reducing the weight. However, the gate is advantageous in terms of cost.
[0030]
(2) Further, the length of the upstream / downstream transition is set to such a weight that can be integrated with the upstream / downstream casing, so that the upstream / downstream transition and the upstream / downstream casing are integrated and functional. A compact structure can be obtained. Moreover, by setting the length of the upstream / downstream transition to 0.36 times or more of the gate height, the energy loss of the flow can be suppressed within a small range, and the conventional performance is not impaired.
[0031]
(3) And by integrating the upstream / downstream transition and the upstream / downstream casing, they can be transported to the site all at once, and installation at the site becomes easy. It is excellent in installation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view showing a schematic structure of a main part of a gate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a side view showing the schematic structure of the main part of the gate.
FIG. 2 is a perspective view showing a detailed structure of the gate in a vertically cut and separated state.
FIG. 3 is a perspective view of a longitudinal section showing an exploded detail structure of a main part of the gate.
4A is a plan view showing a schematic structure of a main part of a conventional gate, and FIG. 4B is a side view showing a schematic structure of a main part of the gate.
FIG. 5 is a perspective view of a longitudinal section showing a detailed structure of a main part of the draft gate in an exploded manner.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記上流側トランジション及び下流側トランジションの長さは、前記上流側ケーシング及び下流側ケーシングとの一体化が可能な重量となる長さ以下であって、且つゲート高さの0.36倍以上であることを特徴とするゲート。A gate installed in the middle of a circular pipe having a relatively low flow rate, and has a door body that opens and closes the flow path, and an upstream casing and a downstream casing respectively provided on the upstream and downstream sides of the door body. And an upstream transition and a downstream transition provided on the upstream side of the upstream casing and the downstream side of the downstream casing, respectively, and the cross-sectional shape of the flow path of the gate part is rectangular On the other hand, the cross-sectional shape of the flow path of the upstream transition and the downstream transition changes from the same rectangle as the gate portion to the same circle as the circular pipe line from one end to the other end on the gate portion side. In the gate that is transitioning without
The length of the upstream side transition and the downstream side transition is not more than a length capable of being integrated with the upstream casing and the downstream casing, and is not less than 0.36 times the gate height. A gate characterized by that.
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