JP7822987B2 - Sediment inflow control devices and hydraulic machinery - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、土砂流入抑制装置および水力機械に関する。 Embodiments of the present invention relate to sediment inflow prevention devices and hydraulic machinery.
図9は、従来の水力機械を示す立断面図である。また、図10は、従来の水力機械のランナ上部と上カバーにより形成される背圧室を示す立断面図である。図9および図10では、従来の水力機械として、フランシス形水車を例にとってその概略構成を示している。 Figure 9 is an elevational cross-sectional view of a conventional hydraulic machine. Figure 10 is an elevational cross-sectional view of the back pressure chamber formed by the upper part of the runner and the upper cover of a conventional hydraulic machine. Figures 9 and 10 show the general configuration of a Francis turbine as an example of a conventional hydraulic machine.
フランシス形水車においては、一般に、図示しない上池から、図示しない鉄管、環状の筒であるケーシング21、ケーシング21の内周側に配設されたステーベーン22、および流量を調節するカイドベーン23を経由して、ランナ12に、水流が導かれる。水流は、ランナ12で仕事をした後に、吸出し管26を経由して図示しない下池に導かれる。 In a Francis turbine, water generally flows from an upper reservoir (not shown) through an iron pipe (not shown), a circular cylindrical casing 21, stay vanes 22 arranged on the inner periphery of the casing 21, and guide vanes 23 that adjust the flow rate, before being directed to the runner 12. After performing work in the runner 12, the water flows through a draft pipe 26 and is directed to a lower reservoir (not shown).
ランナ12は、回転軸CL周りを回転する主軸11に直結する。ランナ12の上方には、ランナ12の上面に対向してランナ12の上面を覆うように上カバー24が配設されている。また、ランナ12の下方には、ランナ12の下面に対向してランナ12の下面を覆うように下カバー25が配設されている。 The runner 12 is directly connected to the main shaft 11, which rotates around the rotation axis CL. An upper cover 24 is disposed above the runner 12 so as to face the upper surface of the runner 12 and cover the upper surface of the runner 12. Furthermore, a lower cover 25 is disposed below the runner 12 so as to face the lower surface of the runner 12 and cover the lower surface of the runner 12.
ランナ12と上カバー24は、背圧室27と呼ぶ隙間を形成する。また、ランナ12と下カバー25は、側圧室28と呼ぶ隙間を形成する。ガイドベーン23からランナ12に流入する水流の一部はバイパス流として、背圧室27および側圧室28に流入した後に、ランナ12から流出する水流に合流する。したがって、背圧室27および側圧室28は、ガイドベーン23から流入する作動水の一部が、主流であるランナ12に流入する作動水と並行に流れるバイパス流路となる。これらのバイパス流路を流れるバイパス流はランナ12で仕事をすることなく、吸出し管26に導かれる。バイパス流の流量が大きいと、水力機械の効率を低下させる。 The runner 12 and upper cover 24 form a gap called the back pressure chamber 27. Furthermore, the runner 12 and lower cover 25 form a gap called the lateral pressure chamber 28. A portion of the water flowing into the runner 12 from the guide vane 23 flows as a bypass flow into the back pressure chamber 27 and lateral pressure chamber 28, before joining the water flowing out of the runner 12. Therefore, the back pressure chamber 27 and lateral pressure chamber 28 serve as bypass flow paths in which a portion of the working water flowing in from the guide vane 23 flows parallel to the main flow of working water flowing into the runner 12. The bypass flow through these bypass flow paths is directed to the draft pipe 26 without performing work in the runner 12. A high bypass flow rate reduces the efficiency of the hydromachine.
背圧室27の場合、バイパス流は、背圧室入口27aから背圧室27に流入し、背圧室27を通過する水流の量を抑制するために形成されたランナシール27b(図10)から径方向の内側に流出する。その後、軸スラスト軽減のためにランナ12に設けられた複数のバランスホール12h(図10)を通過して、吸出し管26に流出する。 In the case of the back pressure chamber 27, the bypass flow enters the back pressure chamber 27 from the back pressure chamber inlet 27a and flows out radially inward from the runner seal 27b (Figure 10), which is formed to restrict the amount of water flow passing through the back pressure chamber 27. It then passes through multiple balance holes 12h (Figure 10) provided in the runner 12 to reduce axial thrust, and flows out into the draft pipe 26.
ところで、土砂の多い土砂水を用いる水力機械では、背圧室27および側圧室28に流入するバイパス流も土砂水である。そのために、ランナ12や上カバー24および下カバー25は、この土砂水によって土砂摩耗を生じる。 In hydraulic machinery that uses sediment-rich water, the bypass flow that flows into the back pressure chamber 27 and side pressure chamber 28 is also sediment-rich water. As a result, the runner 12, upper cover 24, and lower cover 25 are subject to sediment wear due to this sediment-rich water.
背圧室27に流入したバイパス流中の土砂は、ランナ12の入口と出口の圧力差によって、ランナシール27bにも流入する。このためランナシール27bを構成する部分が摩耗して隙間が大きくなり、この部分からの漏水が増大し、この結果、水力機械の効率を低下させるという問題がある。 Sediment in the bypass flow that flows into the back pressure chamber 27 also flows into the runner seal 27b due to the pressure difference between the inlet and outlet of the runner 12. This causes the parts that make up the runner seal 27b to wear, increasing the gap, increasing water leakage from this part, and ultimately reducing the efficiency of the hydraulic machinery.
同様に、側圧室28に流入したバイパス流中の土砂は、ランナ12の入口と出口の圧力差によって、ランナシール28bにも流入する。このためランナシール28bを構成する部分が摩耗して隙間が大きくなり、この部分からの漏水が増大し、この結果、水力機械の効率を低下させるという問題がある。 Similarly, the sediment in the bypass flow that flows into the side pressure chamber 28 also flows into the runner seal 28b due to the pressure difference between the inlet and outlet of the runner 12. This causes the parts that make up the runner seal 28b to wear, increasing the gap, increasing water leakage from this part, and ultimately reducing the efficiency of the hydraulic machinery.
背圧室27および側圧室28についてのこの問題の対策として、従来は、摩耗を受ける部分の板厚を厚くする他、摩耗を受ける部分を一定期間毎に取り替え、あるいはこの部分を補修して使用する等を行っていた。しかしながら、これらの対策は、水力機械の稼働効率を低下させるという問題があった。 To date, measures to address this issue with the back pressure chamber 27 and side pressure chamber 28 have included increasing the thickness of the parts subject to wear, periodically replacing the parts subject to wear, or repairing and continuing to use these parts. However, these measures have the problem of reducing the operating efficiency of the hydraulic machinery.
本発明の目的は、土砂を多く含んだ水を作動水とする水力機械でも、特に背圧室の土砂摩耗を軽減して効率および稼働率を向上できる土砂流入抑制装置および水力機械を提供することである。 The object of the present invention is to provide a sediment inflow prevention device and hydraulic machine that can reduce sediment wear, particularly in the back pressure chamber, thereby improving efficiency and operating rate, even in hydraulic machines that use water containing a large amount of sediment as working fluid.
上述の目的を達成するため、本実施形態に係る土砂流入抑制装置は、鉛直方向に延びた主軸に直結し土砂を含んだ作動水により回転軸まわりを回転するランナを備える水力機械の土砂流入抑制装置であって、前記ランナのランナ羽根の上部を結合するクラウンと、前記クラウンの上面であるランナ上面を覆うように配され前記ランナ上面との間で背圧室を形成する上カバーと、前記背圧室の内部にあって前記背圧室を径方向内側領域と径方向外側領域とに区画するように前記上カバーの上カバー下面に取り付けられ、前記ランナ上面との間に径方向流路を形成する土砂抑制壁と、を備え、前記土砂抑制壁は、網目状、格子状、または多孔状のいずれかを成すことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the sediment inflow prevention device of this embodiment is a sediment inflow prevention device for a hydraulic machine having a runner that is directly connected to a main shaft extending vertically and rotates around a rotation axis by working water containing sediment, and is characterized in that it comprises a crown that connects the upper parts of the runner blades of the runner, an upper cover that is arranged to cover the upper surface of the runner, which is the upper surface of the crown, and forms a back pressure chamber between itself and the runner upper surface, and a sediment prevention wall that is attached to the lower surface of the upper cover of the upper cover inside the back pressure chamber so as to divide the back pressure chamber into a radially inner region and a radially outer region, and forms a radial flow path between itself and the runner upper surface , and the sediment prevention wall is characterized in that it is either mesh-shaped, lattice-shaped, or porous .
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る土砂流入抑制装置および水力機械について説明する。ここで、背景技術で説明した従来の水力機械と同様の部分については、同一の符号を付し、重畳する説明は省略する。また、以下においても、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。また、以下の実施形態においては、水力機械の一例としてフランシス水車を例にとって説明するが、これに限定されない。以下の実施形態による水力機械は、フランシス水車以外の水車に適用されてもよいし、たとえばポンプなどの水車以外の水力機械に適用されてもよい。 The following describes a sediment inflow prevention device and a hydraulic machine according to an embodiment of the present invention, with reference to the drawings. Here, parts that are the same as those in the conventional hydraulic machine described in the background art are given the same reference numerals, and redundant descriptions will be omitted. Also, below, parts that are the same or similar to each other are given the same reference numerals, and redundant descriptions will be omitted. Furthermore, in the following embodiments, a Francis turbine is used as an example of a hydraulic machine, but this is not limiting. The hydraulic machines according to the following embodiments may be applied to hydraulic machines other than Francis turbines, or to hydraulic machines other than hydraulic machines, such as pumps.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る土砂流入抑制装置30を含む水力機械10を示す部分立断面図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a partial cross-sectional elevation view showing a hydraulic machine 10 including a sediment inflow prevention device 30 according to a first embodiment.
ランナ12は、クラウン12a、バンド12b、および複数のランナ羽根12cを有する。クラウン12aは、中央部分において主軸11に直結し、周方向に亘り径方向外側に広がっている。バンド12bは、クラウン12aの下方に配されている。複数のランナ羽根12cは、クラウン12aとバンド12bとの間の空間内に周方向に互いに間隔をおいて配され、クラウン12aおよびバンド12bに結合している。 The runner 12 has a crown 12a, a band 12b, and multiple runner vanes 12c. The crown 12a is directly connected to the main shaft 11 at its central portion and extends radially outward in the circumferential direction. The band 12b is disposed below the crown 12a. The multiple runner vanes 12c are disposed circumferentially at intervals in the space between the crown 12a and the band 12b and are connected to the crown 12a and the band 12b.
クラウン12aの上面には、その径方向の中間位置に、上方に突出するように環状のランナ上方突出部12wが形成されている。 An annular runner upper protrusion 12w is formed at the radially central position on the top surface of the crown 12a, protruding upward.
クラウン12aの上方に配された上カバー24は、中央に孔が形成された段付きの円板状である。上カバー24の下面には、ランナ上方突出部12wの径方向の外側にランナ上方突出部12wと間隙を確保した位置に、下方に突出するように環状の対向壁24aが形成されている。 The upper cover 24, located above the crown 12a, is a stepped disk with a hole in the center. A circular opposing wall 24a is formed on the underside of the upper cover 24, protruding downward, at a position radially outward of the runner upper protrusion 12w, ensuring a gap between the upper cover 24 and the runner upper protrusion 12w.
このように、環状のランナ上方突出部12w、環状の対向壁24a、これらによる環状の流路となる間隙により、ランナシール27bが形成される。 In this way, the runner seal 27b is formed by the annular runner upward protrusion 12w, the annular opposing wall 24a, and the gap that forms the annular flow path between them.
この結果、ランナ12のクラウン12aの上面と上カバー24の下面に挟まれた空間である背圧室27が形成される。 As a result, a back pressure chamber 27 is formed, which is the space sandwiched between the upper surface of the crown 12a of the runner 12 and the lower surface of the upper cover 24.
上カバー24の径方向の先端には、下方に延びた上カバー壁部24wが形成されている。上カバー壁部24wの径方向の内側面と、クラウン12aの径方向の先端のランナ先端面12tとは、間隙部を介して対向しており、背圧室入口27aを形成する。 An upper cover wall portion 24w extending downward is formed at the radial tip of the upper cover 24. The radial inner surface of the upper cover wall portion 24w and the runner tip surface 12t at the radial tip of the crown 12a face each other via a gap, forming a back pressure chamber inlet 27a.
したがって、バイパス流路である背圧室27は、背圧室入口27aを入口流路とし、ランナシール27bを出口流路とし、径方向の外側から内側に向かう流れの環状の流路である。なお、バイパス流は、背圧室入口27aから背圧室27に流入し、背圧室27を通過する水流の量を抑制するために形成されたランナシール27bから径方向の内側に流出する。その後、軸スラスト軽減のためにランナ12に設けられた複数のバランスホール12hを通過して、吸出し管26内に流出する。 The back pressure chamber 27, which serves as a bypass flow path, is an annular flow path for flow from the radial outside to the inside, with the back pressure chamber inlet 27a as the inlet flow path and the runner seal 27b as the outlet flow path. The bypass flow flows into the back pressure chamber 27 from the back pressure chamber inlet 27a and flows out radially inward from the runner seal 27b, which is formed to restrict the amount of water flow passing through the back pressure chamber 27. The bypass flow then passes through multiple balance holes 12h provided in the runner 12 to reduce axial thrust, and flows out into the draft pipe 26.
上カバー24の下面には、径方向にクラウン12aの径方向のランナ先端面12tとランナシール27bとの間の位置において、上カバー24の下面から下方に延びるように形成された土砂流入抑制装置30としての環状の土砂抑制壁31が設けられている。土砂抑制壁31の下端とクラウン12aの上面との間には、径方向流路32が形成されている。 A ring-shaped sediment control wall 31 serving as a sediment inflow control device 30 is provided on the underside of the upper cover 24 at a position radially between the runner tip surface 12t of the crown 12a and the runner seal 27b. The ring-shaped sediment control wall 31 extends downward from the underside of the upper cover 24. A radial flow path 32 is formed between the lower end of the sediment control wall 31 and the upper surface of the crown 12a.
なお、土砂抑制壁31は、上カバー24と一体に形成されていてもよい。あるいは、土砂抑制壁31は、上カバー24と別体で、上カバー24と着脱可能に形成されていてもよい。着脱可能に形成する場合は、上カバー24に、たとえばボルトにより、あるいは上カバー24と嵌合させさらに結合用部材を押し込むなどの方式により、上カバー24と固定する。 The sediment control wall 31 may be formed integrally with the upper cover 24. Alternatively, the sediment control wall 31 may be formed separately from the upper cover 24 so that it can be attached and detached to the upper cover 24. If it is formed so that it can be attached and detached, it is fixed to the upper cover 24, for example, with bolts, or by fitting it to the upper cover 24 and then pushing in a connecting member.
図2は、第1の実施形態に係る土砂流入抑制装置30の作用を説明するための背圧室27内のバイパス流の流れを模式的に示す部分断面図である。 Figure 2 is a partial cross-sectional view showing the bypass flow within the back pressure chamber 27, illustrating the operation of the sediment inflow suppression device 30 according to the first embodiment.
流れの説明に先立って、寸法的な内容を説明する。環状のランナ上方突出部12wと環状の対向壁24aにより形成されるランナシール27bの流路の径方向の幅を、図2のようにd0で表す。ランナシール27bの間隙幅d0は、たとえば、0.5~4mm程度である。最小寸法は、それより小さいと、振動に対してランナ上方突出部12wと環状の対向壁24aとが接触しないための余裕がなくなる幅である。最大寸法は、それより大きいと、バイパス流が増加して、水力機械の効率が確保できなくなる幅である。 Before explaining the flow, let's first explain the dimensions. The radial width of the flow path of the runner seal 27b, formed by the annular runner upper protrusion 12w and the annular opposing wall 24a, is represented by d0, as shown in Figure 2. The gap width d0 of the runner seal 27b is, for example, approximately 0.5 to 4 mm. The minimum dimension is the width below which there is no room to prevent contact between the runner upper protrusion 12w and the annular opposing wall 24a due to vibration. The maximum dimension is the width above which bypass flow increases, making it impossible to ensure the efficiency of the hydromachine.
土砂流入抑制装置30としての環状の土砂抑制壁31は、その径方向外側の抑制壁外側面31wが、回転中心CLから半径rの位置に配されている。なお、半径rの最大値は、回転中心CLからランナ先端面12tまでの距離である半径Rである。半径rについては、後に、図3を引用しながら説明する。土砂抑制壁31は、背圧室27を径方向内側領域と径方向外側領域とに区画する。以下、径方向外側領域の空間を背圧室内外側空間27pと呼び、径方向内側領域の空間を背圧室内内側空間27qと呼ぶ。 The annular sediment suppression wall 31 serving as the sediment inflow suppression device 30 has its radially outer suppression wall outer surface 31w positioned at a radius r from the center of rotation CL. The maximum value of radius r is radius R, which is the distance from the center of rotation CL to the runner tip surface 12t. Radius r will be explained later with reference to Figure 3. The sediment suppression wall 31 divides the back pressure chamber 27 into a radially inner region and a radially outer region. Hereinafter, the space in the radially outer region will be referred to as the back pressure chamber inner/outer space 27p, and the space in the radially inner region will be referred to as the back pressure chamber inner space 27q.
また、土砂抑制壁31の下側面である抑制壁下面31uとランナ12のクラウン12aの上面であるランナ上面12uとの間隙寸法を、図2に示すように間隙幅d1で表す。ここで、間隙幅d1は、最小幅dminより大きく、かつ最大幅dmaxより小さい。最小幅dminは、これにより形成される径方向流路32の流路断面積が、間隙幅d0によるランナシール27bでの流路面積より大きくなるように設定される。すなわち、最小幅dminは、間隙幅d0によるランナシール27bでの流路面積と等しくなる径方向流路32の流路断面積を与える間隙幅d1である。間隙幅d1が最小幅dminより小さくなると、バイパス流量が、ランナシール27bの流路断面積に依存するよりも、径方向流路32の流路断面積に依存するようになり、ランナシール27bの存在意義が薄れることになる。間隙幅d1の最大幅dmaxは、径方向流路32から背圧室内内側空間27qに流入しランナシール27bに到達する土砂の粒径の最大の大きさにより決定される。間隙幅d1が最大幅dmaxより大きくなると、許容できない粒径の土砂がランナシール27bに到達することになる。 The gap dimension between the suppression wall lower surface 31u, which is the lower surface of the sediment suppression wall 31, and the runner upper surface 12u, which is the upper surface of the crown 12a of the runner 12, is represented by gap width d1, as shown in Figure 2. Here, gap width d1 is greater than minimum width dmin and less than maximum width dmax. The minimum width dmin is set so that the flow path cross-sectional area of the radial flow path 32 formed thereby is greater than the flow path area of the runner seal 27b resulting from gap width d0. In other words, minimum width dmin is the gap width d1 that provides the flow path cross-sectional area of the radial flow path 32 equal to the flow path area of the runner seal 27b resulting from gap width d0. If gap width d1 is smaller than minimum width dmin, the bypass flow rate will depend more on the flow path cross-sectional area of the radial flow path 32 than on the flow path cross-sectional area of the runner seal 27b, thereby reducing the significance of the runner seal 27b. The maximum width dmax of the gap width d1 is determined by the maximum particle size of the sediment that flows from the radial flow passage 32 into the back pressure chamber inner space 27q and reaches the runner seal 27b. If the gap width d1 is larger than the maximum width dmax, sediment of an unacceptable particle size will reach the runner seal 27b.
次に、バイパス流の流れについて説明する。それぞれの矢印の曲線は、背圧室27に流入したバイパス流の背圧室27内での主たる流れの状況を示す概念的な流線である。なお、以下では、流線で示す水流を、流線と同じ符号を用いて表すものとする。 Next, the flow of the bypass flow will be explained. Each curved arrow is a conceptual streamline that shows the main flow condition within the back pressure chamber 27 of the bypass flow that has flowed into the back pressure chamber 27. Note that below, the water flow indicated by the streamline will be represented using the same symbol as the streamline.
バイパス流は、ガイドベーン23(図1)からランナ羽根12c(図1)に流入する主流(流線F0)から分流して、背圧室入口27aから、背圧室27に流入する。背圧室27に、土砂水として流入したバイパス流は、ランナシール27bを通って最終的には、吸出し管26に流出する。以下、背圧室内外側空間27p内の流れの詳細について説明する。 The bypass flow branches off from the main flow (streamline F0) that flows from the guide vane 23 (Figure 1) into the runner blade 12c (Figure 1) and flows into the back pressure chamber 27 from the back pressure chamber inlet 27a. The bypass flow that flows into the back pressure chamber 27 as sediment water passes through the runner seal 27b and ultimately flows out into the draft pipe 26. The flow within the back pressure chamber inner and outer space 27p is described in detail below.
背圧室入口27aから背圧室27に流入したバイパス流は、流線F1に示すように、上カバー壁部24wに沿って上方に流れ、上カバー下面24uに至って上カバー下面24uに沿って径方向内側に流れる。 The bypass flow that flows into the back pressure chamber 27 from the back pressure chamber inlet 27a flows upward along the upper cover wall portion 24w, reaches the upper cover lower surface 24u, and flows radially inward along the upper cover lower surface 24u, as shown by flow line F1.
上カバー下面24uに沿って径方向内側に流れるバイパス流は、流線F2に示すように、土砂抑制壁31の径方向の外側である抑制壁外側面31wに至って、抑制壁外側面31wに沿って下方に流れる。 The bypass flow, which flows radially inward along the lower surface 24u of the upper cover, reaches the outer surface 31w of the sediment control wall 31, which is radially outside the wall, as shown by flow line F2, and flows downward along the outer surface 31w.
抑制壁外側面31wに沿って下方に流れたバイパス流は、抑制壁下面31uとランナ上面12uとの間隙の流路である径方向流路32に至って、流線F3に示すように、径方向流路32に沿って背圧室内内側空間27qに、その多くが流出する。 The bypass flow that flows downward along the outer surface 31w of the suppression wall reaches the radial flow passage 32, which is the flow passage between the lower surface 31u of the suppression wall and the upper surface 12u of the runner, and as shown by flow line F3, most of it flows along the radial flow passage 32 into the back pressure chamber inner space 27q.
一方、回転しているランナ12のクラウン12aの上面であるランナ上面12uの近傍では、水の粘性により、バイパス流がランナ12の回転によって旋回する。この結果、旋回する流れに起因する遠心力がこの部分のバイパス流に作用する。この結果、流線F4に示す流れが生ずる。 On the other hand, near the runner upper surface 12u, which is the upper surface of the crown 12a of the rotating runner 12, the rotation of the runner 12 causes the bypass flow to swirl due to the viscosity of the water. As a result, centrifugal force caused by the swirling flow acts on the bypass flow in this area. As a result, the flow shown by streamline F4 is generated.
バイパス流の流れは強くないので、バイパス流中の土砂の中で、相対的に重量の大きなものは、径方向流路32中に流入する前に、ランナ上面12uまで落下し、流線F4に示す流れに乗って、径方向外側に移動する。遠心力は径方向外側ほど大きいことから、一旦、流線F4に示す流れに乗った土砂は、径方向外側に移動する。なお、流線F1に示す流れに乗った土砂が、抑制壁外側面31wに到達する前に下方に落下してランナ上面12uに至った場合も、同様に、径方向外側に移動すると考えられる。 Because the bypass flow is not strong, the relatively heavy sediment in the bypass flow falls to the runner upper surface 12u before flowing into the radial flow path 32, and rides the flow shown by streamline F4, moving radially outward. Because centrifugal force is stronger radially outward, sediment once riding on the flow shown by streamline F4 also moves radially outward. Note that even if sediment riding on the flow shown by streamline F1 falls downward and reaches the runner upper surface 12u before reaching the outer surface 31w of the containment wall, it is thought that it will similarly move radially outward.
図3は、第1の実施形態に係る土砂流入抑制装置30の作用を説明するための背圧室27内のバイパス流のランナ上面12u近傍の径方向の速度分布を示すグラフである。横軸は径方向距離比βである。ここで、βは、回転中心CLから抑制壁外側面31wまでの距離である半径rの、回転中心CLからランナ先端面12tまでの距離である半径Rに対する比(r/R)である。また、縦軸は、βの値の半径の位置におけるランナ上面12uの近傍における水流F4の平均的な径方向の速度である表面近傍径方向速度Vrである。 Figure 3 is a graph showing the radial velocity distribution of the bypass flow in the back pressure chamber 27 near the runner upper surface 12u to explain the operation of the sediment inflow suppression device 30 according to the first embodiment. The horizontal axis represents the radial distance ratio β. Here, β is the ratio (r/R) of the radius r, which is the distance from the center of rotation CL to the outer surface 31w of the suppression wall, to the radius R, which is the distance from the center of rotation CL to the runner tip surface 12t. The vertical axis represents the near-surface radial velocity Vr, which is the average radial velocity of the water flow F4 near the runner upper surface 12u at the radius position corresponding to the value of β.
バイパス流中の土砂が径方向外側に向かう水流F4(図2)に乗るためには、β>β0である必要がある。詳細には、図3に示すように、土砂を径方向外側に移動させる最小の速度をVrmとし、これに対応するβの値をβmとすれば、β≧βmとする必要がある。実験的に得られた結果によれば、このβmは、0.3程度である。 In order for the sediment in the bypass flow to ride on the water flow F4 (Figure 2) moving radially outward, β > β 0 is required. More specifically, as shown in Figure 3, if the minimum velocity that moves sediment radially outward is Vrm and the corresponding β value is βm, then β ≥ βm must be satisfied. Experimental results show that βm is approximately 0.3.
図3で示すように、βの値が1に近づくほど表面近傍径方向速度Vrが増加することから、抑制壁外側面31wの位置をランナ先端面12tに近づけるほど、土砂の径方向外側への移動の確実性が増すという第1の観点がある。 As shown in Figure 3, the near-surface radial velocity Vr increases as the value of β approaches 1, so the first viewpoint is that the closer the position of the restraint wall outer surface 31w is to the runner tip surface 12t, the more reliably the soil and sand will move radially outward.
一方、水流F4に乗って径方向外側に移動した土砂は、ランナ先端面12tに到達すると、水流F1に乗り、水流F2へ、さらに水流F4へと、背圧室27内の上カバー壁部24wと抑制壁外側面31wとの挟まれた背圧室内外側空間27p内を循環し、背圧室内外側空間27p内に留まることが考えられる。このため、蓄積された土砂の密度が過大にならないように、背圧室内外側空間27pの容積を確保することが好ましいという第2の観点がある。 On the other hand, when the sediment that moves radially outward on water flow F4 reaches the runner tip surface 12t, it is likely to be transferred to water flow F1, become water flow F2, and then become water flow F4, circulating within the backpressure chamber inner and outer space 27p between the upper cover wall portion 24w and the outer surface 31w of the suppression wall within the backpressure chamber 27, and remaining within the backpressure chamber inner and outer space 27p. Therefore, there is a second viewpoint that it is preferable to ensure the volume of the backpressure chamber inner and outer space 27p so that the density of the accumulated sediment does not become excessive.
抑制壁外側面31wの位置は、この第1の観点と、第2の観点の両者を勘案して決定すればよい。 The position of the outer surface 31w of the restraint wall can be determined by taking into account both the first and second perspectives.
以上のように、本実施形態によれば、土砂抑制壁31を有する土砂流入抑制装置30を設けることにより、バイパス流中の土砂が、土砂抑制壁31を越えて径方向内側に流入し、ランナシール27bに到達することを抑制し、ランナシール27b及びその周辺の土砂摩耗を軽減することができる。 As described above, according to this embodiment, by providing a sediment inflow suppression device 30 having a sediment suppression wall 31, sediment in the bypass flow is prevented from flowing radially inward beyond the sediment suppression wall 31 and reaching the runner seal 27b, thereby reducing sediment wear on the runner seal 27b and its surrounding area.
[第2の実施形態]
図4は、第2の実施形態に係る水力機械10の土砂抑制壁31aを示す部分立断面図である。本実施形態は第1の実施形態の変形であり、第1の実施形態における土砂抑制壁31に代えて土砂抑制壁31aが設けられている。その他の点では、第1の実施形態と同様である。
Second Embodiment
4 is a partial cross-sectional elevation view showing a sediment control wall 31a of a hydraulic machine 10 according to a second embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment, and a sediment control wall 31a is provided instead of the sediment control wall 31 in the first embodiment. In other respects, the second embodiment is similar to the first embodiment.
土砂抑制壁31aは、バイパス流中の一定以上の大きさの土砂の通過を妨げる程度の大きさの孔や隙間が形成されている。土砂抑制壁31aは、たとえば、複数の線状の部材を交差させて形成した網状もしくは格子状であってもよい。あるは、板状の部材に複数の孔を形成したものでもよい。 The sediment control wall 31a has holes or gaps large enough to prevent the passage of sediment in the bypass flow that is larger than a certain size. The sediment control wall 31a may, for example, be in the form of a mesh or lattice formed by intersecting multiple linear members. Alternatively, it may be a plate-shaped member with multiple holes formed in it.
土砂抑制壁31aに設けられる孔または隙間は、ランナシール27bの隙間間隔d0(図2)以下とすることが好ましい。例えばランナシール27bの隙間間隔d0が0.5mm~4mm程度である場合は、土砂抑制壁31aに設けられる孔または隙間は4mm以下としてもよい。 The holes or gaps provided in the sediment control wall 31a are preferably equal to or smaller than the gap spacing d0 (Figure 2) of the runner seal 27b. For example, if the gap spacing d0 of the runner seal 27b is approximately 0.5 mm to 4 mm, the holes or gaps provided in the sediment control wall 31a may be equal to or smaller than 4 mm.
このように構成された本実施形態における土砂抑制壁31aを有する土砂流入抑制装置30aは、以下のような作用、効果を有する。 The sediment inflow suppression device 30a having the sediment suppression wall 31a in this embodiment configured as described above has the following functions and effects.
本実施形態における土砂抑制壁31aは、バイパス流中の水は通過でき、かつ、一定以上の大きさの土砂が通り抜けられない程度の孔や隙間が形成されている。このため、第1の実施形態と同様に、一定以上の大きさの土砂は、背圧室内外側空間27pに留まり、径方向流路32から背圧室27内の径方向内側に流入することがない。 In this embodiment, the sediment control wall 31a has holes and gaps that allow water in the bypass flow to pass through but prevent sediment of a certain size or larger from passing through. Therefore, as in the first embodiment, sediment of a certain size or larger remains in the backpressure chamber inner and outer spaces 27p and does not flow from the radial flow paths 32 into the radially inner part of the backpressure chamber 27.
さらに、背圧室内外側空間27pから径方向内側への流路が径方向流路32のみの場合に比べて、流路抵抗が下がり、背圧室内外側空間27p内の圧力の増加を抑制できる。この結果、ランナ上面12uに掛かる圧力の増加を抑制できる。この結果、下向きのスラスト力の増加を抑制することができ、図示しないスラスト軸受の負担を軽減することができる。 Furthermore, compared to when the only flow path from the back pressure chamber inner/outer space 27p to the radially inward direction is the radial flow path 32, flow path resistance is reduced, and the increase in pressure within the back pressure chamber inner/outer space 27p can be suppressed. As a result, the increase in pressure acting on the runner upper surface 12u can be suppressed. As a result, the increase in downward thrust force can be suppressed, and the load on the thrust bearing (not shown) can be reduced.
[第3の実施形態]
図5は、第3の実施形態に係る水力機械10の土砂抑制壁31bを示す周方向の展開図である。
[Third embodiment]
FIG. 5 is a circumferential development view showing the sediment control wall 31b of the hydraulic machine 10 according to the third embodiment.
本実施形態は、第1の実施形態の変形であり、第1の実施形態における土砂流入抑制装置30としての環状の土砂抑制壁31に代えて、土砂流入抑制装置30bとしての土砂抑制壁31bが設けられている。 This embodiment is a modification of the first embodiment, and instead of the annular sediment control wall 31 serving as the sediment inflow control device 30 in the first embodiment, a sediment control wall 31b serving as the sediment inflow control device 30b is provided.
土砂抑制壁31bは、周方向に互いに間隔を開けて配された壁部31fと、各壁部31fの上端と接続する連結部31gとを有する。周方向に互いに隣接する2つの壁部31fによって間隙部31hがそれぞれ形成されている。 The sediment control wall 31b has wall portions 31f spaced apart in the circumferential direction and connecting portions 31g connecting the upper ends of each wall portion 31f. A gap portion 31h is formed between each pair of wall portions 31f adjacent to each other in the circumferential direction.
土砂抑制壁31bに設けられる間隙部31hの周方向の幅d2は、ランナシール27bの隙間間隔d0(図2)以下とすることが好ましい。例えばランナシール27bの隙間間隔d0が0.5mm~4mm程度である場合は、土砂抑制壁31aに設けられる孔または隙間は4mm以下としてもよい。 The circumferential width d2 of the gap 31h provided in the sediment control wall 31b is preferably equal to or less than the gap spacing d0 (Figure 2) of the runner seal 27b. For example, if the gap spacing d0 of the runner seal 27b is approximately 0.5 mm to 4 mm, the hole or gap provided in the sediment control wall 31a may be 4 mm or less.
また、間隙部31hの周方向の幅d2は、これにより形成される全周の流路断面積と径方向流路32の流路断面積の合計が、間隙幅d0によるランナシール27bでの流路面積を下回らず、ランナシール27bでの流路面積より大きくなるように設定される。すなわち、バイパス流の流量が、主としてランナシール27bにより決まるように設定される。 Furthermore, the circumferential width d2 of the gap 31h is set so that the sum of the circumferential flow path cross-sectional area formed by this and the flow path cross-sectional area of the radial flow path 32 is not less than the flow path area at the runner seal 27b due to the gap width d0, but is greater than the flow path area at the runner seal 27b. In other words, the flow rate of the bypass flow is set so that it is primarily determined by the runner seal 27b.
なお、本実施形態の土砂抑制壁31bに代えて、上カバー24からランナ12の方向に向かって伸びる棒状の複数の部材を、周方向に互いに間隔をおいて複数配列し、柵状に構成したものであってもよい。 Instead of the sediment control wall 31b of this embodiment, multiple rod-shaped members extending from the upper cover 24 toward the runner 12 may be arranged at intervals in the circumferential direction to form a fence-like structure.
以上のような本実施形態あるいは変形例における土砂抑制壁31bは、第2の実施形態における土砂抑制壁31aと同様の作用、効果を奏する。すなわち、第1の実施形態と同様に、一定以上の大きさの土砂は、背圧室内外側空間27pに留まり、径方向流路32から背圧室27内の径方向内側に流入することがない。さらに、背圧室内外側空間27pから径方向内側への流路が径方向流路32のみの場合に比べて、流路抵抗が下がり、背圧室内外側空間27p内の圧力の増加を抑制できる。この結果、ランナ上面12uに掛かる圧力の増加を抑制できる。この結果、下向きのスラスト力の増加を抑制することができ、図示しないスラスト軸受の負担を軽減することができる。 The sediment suppression wall 31b in this embodiment or modified example as described above provides the same functions and effects as the sediment suppression wall 31a in the second embodiment. That is, as in the first embodiment, sediment of a certain size or larger remains in the backpressure chamber inner and outer spaces 27p and does not flow from the radial flow paths 32 into the radially inner side of the backpressure chamber 27. Furthermore, compared to when the only flow path from the backpressure chamber inner and outer spaces 27p to the radially inner side is the radial flow path 32, flow path resistance is reduced, and an increase in pressure within the backpressure chamber inner and outer spaces 27p can be suppressed. As a result, an increase in pressure acting on the runner upper surface 12u can be suppressed. As a result, an increase in downward thrust force can be suppressed, reducing the burden on the thrust bearing (not shown).
[第4の実施形態]
図6は、第4の実施形態に係る水力機械10の土砂流入抑制装置30cを示す立断面図である。
[Fourth embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional elevation view showing a sediment inflow suppression device 30c of a hydraulic machine 10 according to a fourth embodiment.
本実施形態は第1の実施形態の変形であり、土砂流入抑制装置30cは、土砂抑制壁31に加えて、さらに、バランス管35を有する。その他は、第1の実施形態と同様である。 This embodiment is a variation of the first embodiment, and the sediment inflow suppression device 30c further includes a balance pipe 35 in addition to the sediment suppression wall 31. The rest of the configuration is the same as the first embodiment.
バランス管35の第1の端部は、上カバー24を貫通して、背圧室27の背圧室内外側空間27pに開口している。バランス管35の第2の端部は、吸出し管26に接続され吸出し管26内に開放されている。なお、第2の端部の接続先は、背圧室内外側空間27pの圧力より低い箇所で、吸出し管26と同程度に差圧が確保できれば、吸出し管26に限定されない。 The first end of the balance pipe 35 penetrates the upper cover 24 and opens into the back pressure chamber inner/outer space 27p of the back pressure chamber 27. The second end of the balance pipe 35 is connected to the draft pipe 26 and opens into the draft pipe 26. Note that the connection destination of the second end is not limited to the draft pipe 26, as long as it is at a location lower than the pressure in the back pressure chamber inner/outer space 27p and can ensure a pressure difference similar to that of the draft pipe 26.
バランス管35は、ランナ12に作用するスラスト力を抑制する為に設けられるが、バランス管35を経て吸出し管26に排出される流れF5は、バイパス流を増加させ、ランナ12の回転エネルギーに変換されることはなく、この量が多いと水力機械10の効率を低下させる。このため、バランス管35を通過するバイパス流については、スラスト力の抑制効果を最大に、かつ、水力機械10の効率の低下を最小にするように、バランス管35と吸出し管26の圧力差、あるいはバランス管35を通過する流量が定められる。 The balance pipe 35 is provided to suppress the thrust force acting on the runner 12, but the flow F5 discharged through the balance pipe 35 to the draft pipe 26 increases the bypass flow and is not converted into rotational energy of the runner 12. If this amount is large, it will reduce the efficiency of the hydromachine 10. For this reason, the pressure difference between the balance pipe 35 and the draft pipe 26, or the flow rate passing through the balance pipe 35, is determined so as to maximize the thrust force suppression effect and minimize the reduction in efficiency of the hydromachine 10.
このような構成による本実施形態における土砂流入抑制装置30cによれば、背圧室27内の圧力の上昇を抑制し、ランナ12を回転軸CLの下方向に押し下げるスラスト力を抑制する。また、背圧室入口27aと土砂抑制壁31の間を行き来しながら滞留する土砂、すなわち、背圧室27の背圧室内外側空間27p内を滞留する土砂を、背圧室内外側空間27pと吸出し管26の圧力差により、吸出し管26に排出することができる。 The sediment inflow suppression device 30c in this embodiment, configured as described above, suppresses the increase in pressure within the back pressure chamber 27 and suppresses the thrust force that pushes the runner 12 downward along the rotation axis CL. Furthermore, sediment that moves back and forth between the back pressure chamber inlet 27a and the sediment suppression wall 31 and accumulates, i.e., sediment that accumulates within the back pressure chamber inner and outer space 27p of the back pressure chamber 27, can be discharged into the suction pipe 26 due to the pressure difference between the back pressure chamber inner and outer space 27p and the suction pipe 26.
このように本実施形態によれば、土砂抑制壁31によってランナシール27bが土砂摩耗することを防ぎながら、背圧室27に滞留する土砂を排出することによって、水力機械10を停止して背圧室27を開放することがない。この結果、水力機械10の運用における稼働効率および信頼性を向上させることができる。 In this way, according to this embodiment, the sediment control wall 31 prevents sediment wear on the runner seal 27b, while discharging sediment accumulated in the back pressure chamber 27, thereby eliminating the need to stop the hydraulic machine 10 and open the back pressure chamber 27. As a result, the operating efficiency and reliability of the hydraulic machine 10 can be improved.
[第5の実施形態]
図7は、第5の実施形態に係る水力機械10の土砂流入抑制装置30dを示す立断面図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形であり、土砂流入抑制装置30dは、土砂抑制壁31に加えて、土砂排出管37、および土砂排出管37に設けられた弁37vを有する。その他は、第1の実施形態と同様である。
Fifth Embodiment
7 is a cross-sectional elevation view showing a sediment inflow suppression device 30d of a hydraulic machine 10 according to a fifth embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the sediment inflow suppression device 30d includes a sediment discharge pipe 37 and a valve 37v provided on the sediment discharge pipe 37 in addition to the sediment suppression wall 31. The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment.
土砂排出管37の第1の端部は、上カバー24を貫通して、背圧室27の背圧室内外側空間27pに開口している。土砂排出管37の第2の端部は、吸出し管26に接続され吸出し管26内に開放されている。なお、第2の端部の接続先は、ランナ12の入口圧力より低い箇所であれば、吸出し管26に限定されない。 The first end of the sediment discharge pipe 37 penetrates the upper cover 24 and opens into the back pressure chamber inner/outer space 27p of the back pressure chamber 27. The second end of the sediment discharge pipe 37 is connected to the draft pipe 26 and opens into the draft pipe 26. Note that the connection of the second end is not limited to the draft pipe 26, as long as it is at a location lower than the inlet pressure of the runner 12.
土砂排出管37は、排出したい土砂より大きい口径および配管径を有する。弁37vは、水力機械10の運用の都合により自在に開閉してよい。例えば、水力機械10の定常運転時には閉止し、一定期間の運転後、一時的に開口することにより、背圧室内外側空間27p内に溜まった土砂を排出してもよい。弁37vの開閉操作は土砂の堆積が水力機械10の運転に悪影響を与え得る量となる時点より前に、一定期間毎に手動で行ってもよい。あるいは、上カバー24に観察窓(図示しない)を設けて、土砂の堆積量が基準値となったと判断された時に手動で行ってもよい。あるいは、タイマーと弁37vの組合せにより一定期間毎に自動的に行われてもよい。またはセンサーにより土砂の堆積量を検出し、一定の量を超えたとき、自動的に弁37vを開いてもよい。 The sediment discharge pipe 37 has an opening and piping diameter larger than the sediment to be discharged. The valve 37v may be opened and closed freely depending on the operation of the hydraulic machine 10. For example, it may be closed during steady-state operation of the hydraulic machine 10 and temporarily opened after a certain period of operation to discharge sediment accumulated in the back pressure chamber inner and outer spaces 27p. The valve 37v may be opened and closed manually at regular intervals before the accumulation of sediment reaches a level that could adversely affect the operation of the hydraulic machine 10. Alternatively, an observation window (not shown) may be provided in the upper cover 24, and the valve 37v may be opened manually when it is determined that the amount of sediment accumulation has reached a reference value. Alternatively, the valve 37v may be opened automatically at regular intervals using a combination of a timer and the valve 37v. Alternatively, the amount of sediment accumulation may be detected by a sensor, and the valve 37v may be opened automatically when it exceeds a certain level.
このように本実施形態によれば、土砂抑制壁31によってランナシール27bが土砂摩耗することを防ぎながら、背圧室27に滞留する土砂を排出することができる。このため、水力機械10を停止して背圧室27を開放することなく、効率的に土砂を排出することができ、水力機械10の運用における稼働効率および信頼性を向上させることができる。 In this way, according to this embodiment, the sediment suppression wall 31 prevents sediment wear on the runner seal 27b while allowing sediment accumulated in the back pressure chamber 27 to be discharged. This allows sediment to be discharged efficiently without having to stop the hydraulic machine 10 and open the back pressure chamber 27, thereby improving the operating efficiency and reliability of the hydraulic machine 10.
図8は、第5の実施形態に係る水力機械10の土砂流入抑制装置30dの変形例を示す立断面図である。 Figure 8 is a cross-sectional elevation view showing a modified example of a sediment inflow suppression device 30d for a hydraulic machine 10 according to the fifth embodiment.
実施形態との違いは、土砂排出管37の第1の端部である土砂排出管入口37aが、背圧室内外側空間27p内のランナ上面12uに近接している点である。土砂排出管37の背圧室内外側空間27p内の部分は、必要に応じて上カバー24から支持される。 The difference from the embodiment is that the first end of the sediment discharge pipe 37, the sediment discharge pipe inlet 37a, is located close to the runner top surface 12u within the backpressure chamber inner/outer space 27p. The portion of the sediment discharge pipe 37 within the backpressure chamber inner/outer space 27p is supported by the upper cover 24 as needed.
土砂排出管入口37aは、ランナ上面12uに近接している部分を広くするため、たとえば、上下に押しつぶし水平方向に広がった形状となっている。 The sediment discharge pipe inlet 37a has a shape that is, for example, flattened vertically and widened horizontally in order to widen the portion adjacent to the runner upper surface 12u.
なお、土砂排出管入口37aの下端がランナ上面12uに近接していることが好ましいが、振動等による接触を避ける間隙が確保されている。すなわち、土砂排出管入口37aの下端が、ランナ上面12uに接する必要はなく、弁37vを開き、流れF6が生じれば、土砂排出管入口37aの下端が上方にある場合に比べて、土砂を流出させる効果が大きくなる。 It is preferable that the lower end of the sediment discharge pipe inlet 37a be close to the runner upper surface 12u, but a gap is provided to prevent contact due to vibrations, etc. In other words, the lower end of the sediment discharge pipe inlet 37a does not need to come into contact with the runner upper surface 12u, and opening the valve 37v and generating flow F6 will have a greater effect on discharging sediment than if the lower end of the sediment discharge pipe inlet 37a were located higher.
以上、説明した実施形態によれば、土砂を多く含んだ水を作動水とする水力機械でも、特に背圧室の土砂摩耗を軽減して効率および稼働率を向上できる土砂流入抑制装置および水力機械を提供することが可能となる。 The embodiments described above make it possible to provide a sediment inflow prevention device and hydraulic machine that can reduce sediment wear, particularly in the back pressure chamber, thereby improving efficiency and operating rate, even in hydraulic machines that use water containing a large amount of sediment as working water.
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第2の実施形態または第3の実施形態の特徴と、第4の実施形態または第5の実施形態の特徴と組み合わせてもよい。あるいは、第4の実施形態と第5の実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, they are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Furthermore, features of each embodiment may be combined. For example, features of the second or third embodiment may be combined with features of the fourth or fifth embodiment. Alternatively, features of the fourth and fifth embodiments may be combined. Furthermore, the embodiments may be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and their modifications are intended to be included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
10…水力機械、11…主軸、12…ランナ、12a…クラウン、12b…バンド、12c…ランナ羽根、12h…バランスホール、12t…ランナ先端面、12u…ランナ上面、12w…ランナ上方突出部、21…ケーシング、22…ステーベーン、23…ガイドベーン、24…上カバー、24a…対向壁、24u…上カバー下面、24w…上カバー壁部、25…下カバー、26…吸出し管、27…背圧室、27a…背圧室入口、27b…ランナシール、27p…背圧室内外側空間、27q…背圧室内内側空間、28…側圧室、30、30a、30b、30c、30d…土砂流入抑制装置、31、31a、31b…土砂抑制壁、31f…壁部、31g…連結部、31h…間隙部、31u…抑制壁下面、31w…抑制壁外側面、32…径方向流路、35…バランス管、37…土砂排出管、37a…土砂排出管入口、37v…弁 10... Hydraulic machine, 11... Main shaft, 12... Runner, 12a... Crown, 12b... Band, 12c... Runner blade, 12h... Balance hole, 12t... Runner tip surface, 12u... Runner upper surface, 12w... Runner upper protrusion, 21... Casing, 22... Stay vane, 23... Guide vane, 24... Upper cover, 24a... Opposing wall, 24u... Upper cover lower surface, 24w... Upper cover wall portion, 25... Lower cover, 26... Draft pipe, 27... Back pressure chamber, 27 a...back pressure chamber inlet, 27b...runner seal, 27p...back pressure chamber outer/outer space, 27q...back pressure chamber inner space, 28...lateral pressure chamber, 30, 30a, 30b, 30c, 30d...sediment inflow suppression device, 31, 31a, 31b...sediment suppression wall, 31f...wall portion, 31g...connecting portion, 31h...gap portion, 31u...sediment suppression wall underside, 31w...sediment suppression wall outer surface, 32...radial flow path, 35...balance pipe, 37...sediment discharge pipe, 37a...sediment discharge pipe inlet, 37v...valve
Claims (8)
前記ランナのランナ羽根の上部を結合するクラウンと、
前記クラウンの上面であるランナ上面を覆うように配され前記ランナ上面との間で背圧室を形成する上カバーと、
前記背圧室の内部にあって前記背圧室を径方向内側領域と径方向外側領域とに区画するように前記上カバーの上カバー下面に取り付けられ、前記ランナ上面との間に径方向流路を形成する土砂抑制壁と、
を備え、
前記土砂抑制壁は、網目状、格子状、または多孔状のいずれかを成すことを特徴とする土砂流入抑制装置。 A sediment inflow prevention device for a hydraulic machine having a runner that is directly connected to a main shaft extending in a vertical direction and rotates around a rotation axis by working water containing sediment,
a crown connecting the upper portions of the runner blades of the runner;
an upper cover disposed to cover an upper surface of a runner, which is an upper surface of the crown, and forming a back pressure chamber between the upper cover and the runner upper surface;
a sediment control wall that is attached to a lower surface of the upper cover of the upper cover so as to divide the back pressure chamber into a radially inner region and a radially outer region and that forms a radial flow path between the upper surface of the runner and the lower surface of the upper cover;
Equipped with
The sediment inflow control device is characterized in that the sediment control wall is formed in any one of a mesh shape, a lattice shape, and a porous shape .
前記前記背圧室内の前記土砂抑制壁の径方向の外側部分と低圧部とを接続するバランス管をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の土砂流入抑制装置。 The hydraulic machine further includes a draft pipe that guides the working water flowing out of the runner to a lower pond,
The back pressure chamber further includes a balance pipe connecting a radially outer portion of the sediment suppression wall and a low pressure portion.
The sediment inflow suppression device according to claim 1.
前記背圧室内の前記土砂抑制壁の径方向の外側部分と低圧部とを接続する土砂排出管をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の土砂流入抑制装置。 The hydraulic machine further includes a draft pipe that guides the working water flowing out of the runner to a lower pond,
The back pressure chamber further includes a sediment discharge pipe connecting a radially outer portion of the sediment suppression wall and a low pressure portion.
The sediment inflow suppression device according to claim 1.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の土砂流入抑制装置と、
を備える水力機械。 the runner;
The sediment inflow suppression device according to any one of claims 1 to 7 ,
A hydraulic machine comprising:
Priority Applications (1)
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