軸向輻流式水泵水輪機的製作方法
2023-09-23 04:54:05
專利名稱：軸向輻流式水泵水輪機的製作方法
技術領域：
本發明涉及軸向輻流式水泵水輪機，特別涉及一種在水輪機部分負荷運轉時，水輪機能夠高效運轉的軸向輻流式水泵水輪機。
背景技術：
一般來說，通過正逆地改變兼作電動機的發電電動機的旋轉，軸向輻流式水泵水輪機成為能夠自由地選擇為水輪機發電運轉或泵運轉的任意一個。
如圖11所示，具有這種結構的軸向輻流式水泵水輪機(Francis pumpturbine)在水輪機發電運轉期間，將從上部水箱和水壓鐵管(圖中均未示)供給到渦旋狀殼體1內的動力水通過固定導葉2、導向葉片3引導到葉輪4內，在此使葉輪4旋轉，此時所產生的動力(旋轉力矩)通過主軸(旋轉軸)5賦予發電電動機(圖中未示)。
而且，軸向輻流式水泵水輪機在泵運轉時，藉助於發電電動機的驅動力，向與水輪機發電運轉相反的方向旋轉驅動葉輪4，將來自與下部水箱連通的吸出管6的動力水引導到葉輪室7內，由此從葉輪4將能量給予動力水，獲得能量的動力水通過導向葉片3、固定導葉2、殼體1被提升到上部水箱(圖中未示)。
而且，導向葉片3在水輪機發電運轉時，控制來自殼體1供給的動力水的流量，並與電力需要的增減相對應地使閥體開閉。
此外，在沿主軸5的周向等間距地設置安裝在主軸5上的葉輪葉片8，切葉輪4朝向高度方向並使其兩端由上冠(crown)9和下環(band)10支撐，在葉輪葉片8、8之間形成流路。
圖12是從圖11的A部提出的葉輪4的子午面圖。這裡所謂的子午面圖就是表示在包含主軸的平面內展開形狀的視圖。
一直以來，使葉輪葉片8的兩端由上冠9和下環10支撐的葉輪4，以葉輪葉片8的後緣11的主軸(旋轉軸)5為基準，將上冠側端部12的半徑方向位置設定在後緣11的下環側端部13的半徑方向位置的約50％處。
也就是說，將由葉輪葉片8的後緣11和上冠9形成的後緣11的上冠側端部12與由後緣11和下環10形成的後緣11的下環側端部13連接的曲線，形成朝向主軸(旋轉軸)側光滑地膨出狀的彎曲，如果從主軸5至上冠側端部12的距離為Rc，從主軸5至下環側端部13的距離為Rb，則將距離Rc和距離Rb的關係設定為Rc＝0.5Rb。
而且，如圖13所示，在水輪機發電運轉時，從葉輪葉片8的出口側(吸出管6側)看見的葉輪4，由直線連接葉輪葉片8的後緣11的上冠側端部12和下環側端部13。
於是，在垂直於主軸5的投影平面內，如果由以主軸5的位置為基準的半徑方向距離和周向角度所組成的極座標表示的話，則後緣11的上冠側端部12和下環側端部13的周向角度相同，而且周向角度恆定。
具備這種形狀的葉輪葉片8的葉輪4如果與設計點的流量不符，則葉輪的效率顯著惡化。例如如果動力水的流量比設計點低，則動力水受離心力的影響而朝向下環10側偏流。而如果動力水的流量超過設計點，則朝向上冠9側偏流，產生所謂的由二次流引起的損失。
為了遏制該二次流損失，使水輪機部分負荷效率提高，而提出了下述方案，即如圖14所示，使連接葉輪葉片8的後緣11的上冠側端部12和下環側端部13的曲線由虛線所示的現有位置朝向實線所示的主軸(旋轉軸)側進行位置變更，隨之，使由虛線所示的流線ST1向由實線表示的ST2移動，並實現流動均勻化。但是如果採用這種方案，在泵運轉時，在葉輪葉片8上誘發逆流，使泵的運轉效率顯著下降。
因而在設計水力機械時，不僅要關注使水輪機部分負荷效率提高，也要關注泵的運轉，需要所謂的平衡。
例如如專利文獻1中記載的在泵運轉時實現了葉輪效率提高的技術，提出了相對於葉輪葉片的前緣形狀和泵運轉時的旋轉方向形成凹部彎曲狀的葉輪葉片的技術。
專利文獻1日本特開2000-136766號公報在專利文獻1中，為了遏制泵運轉時所產生的氣穴，相對於泵運轉時的旋轉方向，將葉輪葉片的前緣(其前緣在水輪機發電運轉時變為後緣)形成為凹部彎曲形狀，但是，對水輪機發電運轉時的動力水流線的偏流沒有研究。
而且在圖14所提出的方案的技術中，在水輪機發電運轉時，使由虛線所示的現有的後緣11的位置向實線所示的後緣11的位置的下遊側移動，實現流線ST2的均勻化，實現水輪機部分負荷運轉的水輪機效率的提高，但是不能改善在泵運轉時，誘發動力水逆流的不適合點，在此方面，與專利文獻1同樣需要考慮折衷。
發明內容
鑑於上述情形，提出本發明，本發明的目的是提供一種軸向輻流式水泵水輪機，對水輪機發電運轉時葉輪葉片的後緣(泵運轉時變為前緣)朝向主軸的彎曲線進行改良，以防止泵運轉時動力水的逆流相互結合，實現水輪機發電運轉時的部分負荷效率的提高。
解決問題的措施為了實現上述目的，涉及本發明的軸向輻流式水泵水輪機如技術方案1所述是一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸的周向配置了朝向葉片高度方向、底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於在水輪機發電運轉時，在所述葉輪葉片的後緣上形成朝向所述主軸側膨出的彎曲，並且相對於連接上冠側後緣連接端部與下環側後緣連接端部的直線，在所述彎曲上設置有最大部，所述上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的，所述下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的，並且當連接所述最大部和所述上冠側後緣連接端部的直線與連接所述最大部和所述下環側後緣連接端部的直線所形成的角度為α時，將角度α設定在α≤150°的範圍內。
而且，為了實現上述目的，如技術方案2所述，符合本發明的軸向輻流式水泵水輪機，其特徵在於在水輪機發電運轉時，具有形成在後緣上的最大部的彎曲以及角度α一起還設置在從所述後緣朝向上遊側的葉輪葉片的中間位置上，該角度α為連接最大部和上冠側後緣連接端部的直線與連接所述最大部和下環側後緣連接端部的直線形成的角度並被設定在α≤150°的範圍內。
而且，為了實現上述目的，如技術方案3所述，符合本發明的軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於在水輪機發電運轉時，在所述葉輪葉片的後緣上形成朝向所述主軸側膨出的彎曲，並且相對於連接上冠側後緣連接端部與下環側後緣連接端部的直線，在所述彎曲上設置有最大部，所述上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的，所述下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的，當所述最大部和連接所述上冠側後緣連接端部與所述下環側後緣連接端部的直線之間的距離設為S，所述主軸和所述下環側後緣連接端部之間的距離設為Rb時，將距離比S/Rb設定在S/Rb≥0.05 (式1)的範圍內。
而且，為了實現上述目的，如技術方案4所述，符合本發明的一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於所述葉輪葉片使正壓面和負壓面都形成為朝向內側膨出的彎曲，並且當所述上冠側的壁厚設為tc，所述下環側的壁厚設為tb，葉片高度方向的中央部的最小壁厚設為to時，最小壁厚to設定在to/{(tc+tb)/2}≤0.90 (式2)的範圍內。
而且，為了實現上述目的，如技術方案5所述，符合本發明的軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於所述葉輪葉片負壓面形成為直線，正壓面形成為朝向內側膨出的彎曲，並且，所述上冠側的壁厚設為tc1，所述下環側的壁厚設為tb1，葉片高度方向的中央部的最小壁厚設為to1時，將最小壁厚to1設定在to1/{(tc1+tb1)/2}≤0.85 (式3)的範圍內。
而且，為了實現上述目的，如技術方案6所述，符合本發明的軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於其構成為，在水輪機發電運轉時，所述葉輪葉片在從後緣朝向上遊側的葉片中間位置形成彎曲，相對於連接上冠側翼連接端部與下環側翼連接端部的直線，在所述彎曲上設置了最大部，並且，將連接所述最大部和上冠側翼連接端部的直線以及連接所述最大部和所述下環側翼連接端部的直線所形成的角度設為α時，將角度α設定在α≤150°的範圍內，所述上冠側翼連接端部是與所述上冠連接的，並且，將所述葉輪葉片的前緣形成為直線狀，使形成為直線的前緣從上冠側前緣連接端部朝向上遊側傾斜狀地與下環側前緣連接端部相連。
而且，為了實現上述目的，如技術方案7所述，符合本發明的軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於在水輪機發電運轉時，所述葉輪葉片的後緣構成為，使連接上冠側後緣連接端部與下環側後緣連接端部的後緣線相對於所述主軸的水輪機發電運轉旋轉方向向逆向位置後退，所述上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的，所述下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的。
發明效果由於涉及本發明的軸向輻流式水泵水輪機被構成為，在水輪機發電運轉時，將葉輪葉片的後緣朝向主軸(旋轉軸)形成為具有膨出狀的最大部的彎曲，使動力水的流速均勻化，且能夠更多的確保動力水的的潤溼面積，因此，能夠降低水輪機部分負荷運轉時的能量損失，能夠遏制泵運轉時的動力水的逆流。
圖1是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第1實施方式的示意圖。
圖2是表示適用於圖1所示的軸向輻流式水泵水輪機的水輪機部分負荷運轉時的能量損失的損失線圖。
圖3是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第2實施方式的示意圖。
圖4是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第3實施方式的示意圖。
圖5是表示適用於圖4所示的軸向輻流式水泵水輪機的水輪機部分負荷運轉時的能量損失的損失線圖。
圖6是表示由橫截面切斷主軸並從葉輪出口側所看到的本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第4實施方式的示意圖。
圖7是從圖6中A-A方向切斷後的切斷剖視圖。
圖8是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第5實施方式的示意圖。
圖9是表示從葉輪中拔出1個葉輪葉片後的本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第6實施方式的示意圖。
圖10是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第7實施方式的示意圖。
圖11是表示現有軸向輻流式水泵水輪機的示意圖。
圖12是表示從圖11所示葉輪中拔出的葉輪葉片的示意圖。
圖13是從葉輪出口側看到的圖11的所示軸向輻流式水泵水輪機的示意圖。
圖14是表示在現有軸向輻流式水泵水輪機中，在水輪機發電運轉時，流過葉輪葉片的動力水的舉動的視圖。
符號說明1是殼體，2是固定導葉，3是導向葉片，4是葉輪，5是主軸，6是吸出管，7是葉輪室，8是葉輪葉片，9是上冠，10是下環，11是後緣，12是上冠側端部，13是下環側端部，20是葉輪葉片，21是下環，22是上冠，23是後緣，24是彎曲，24a1、24a2----是彎曲，25是上冠側後緣連接端部，25a1、25a2----是上冠側葉片連接端部，26是下環側葉片連接端部，26a1、26a2----是下環側葉片連接端部，27是主軸，28是前緣，30是負壓面，31是正壓面，32a是上冠側前緣連接端部，32b下環側前緣連接端部。
具體實施例方式
下文將引用附圖和附圖標記對本發明的軸向輻流式水泵水輪機的實施方式進行介紹。
圖1是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第1實施方式的示意圖。
涉及本實施方式的軸向輻流式水泵水輪機中，在朝向葉片高度方向使底部側由下環21支撐，在使頭部側由上冠22支撐的葉輪葉片20中的水輪機發電運轉時的後緣23(泵運轉時的前緣)上，形成了朝向主軸(旋轉軸)側並膨出的彎曲24，並且相對於連接上冠側後緣連接端部25和下環側後緣連接端部26的直線P，在彎曲24內具備最大部M，其中該連接上冠側後緣連接端部25是連接後緣23和上冠22的、該下環側後緣連接端部26是連接後緣23和下環21的，並且將連接最大部M和上冠側後緣連接端部25的直線Q以及連接最大部M和下環側後緣連接端部26的直線R所形成的角度α的範圍被設定為α≤150° (式4)圖2是由實驗所獲得的顯示示水輪機部分負荷運轉時的能量損失，與連接上冠側後緣連接端部25和最大部M的直線Q以及連接下環側後緣連接端部26和最大部M的直線R所形成的角度之間關係的損失線圖。
從圖2可知，直線Q和直線R所形成的角度α在α≤150°的範圍內，能量損失少。
這樣，即在比設計點小的流量下，水輪機部分負荷運轉時，如圖1中虛線所示，動力水的流線集中在下環21側，如本實施方式那樣，可知，在後緣23上形成朝向主軸膨出的彎曲24，在該彎曲24內具備了最大部M，通過將經過該最大部M的直線Q和R所形成的角度α設定為α≤150°，虛線所示的流線由於有效地遏制了離心力作用，而向實線所示位置移動，流出後緣23的動力水的流速分布均勻化。
於是，在泵運轉時，動力水在葉輪葉片20的前緣(水輪機發電運轉時的後緣23)葉片的正壓面、負壓面的壓力差變化變得緩和，能夠遏制逆流。
因而在本實施方式中，由於在葉輪葉片20的前緣(水輪機發電運轉時的後緣23)上形成了朝向主軸且膨出的彎曲24，在該彎曲24內具備了最大部M，並且將連接最大部M和上冠側後緣連接端部25的直線Q以及連接最大部M和下環側後緣連接端部26的直線R所形成的角度α設定在α≤150°的範圍內，能夠做成動力水的流速均勻化和葉片的正壓面、負壓面的壓力差變化緩和的結構，因而，能夠減少水輪機部分負荷運轉時的能量損失，在泵運轉時，能夠遏制動力水的逆流。
而且在本實施方式中，雖然僅在葉輪葉片20的後緣23上形成了朝向主軸且膨出的彎曲24，在該彎曲24上具備了最大部M，並且將連接最大部M和上冠側後緣連接端部25的直線Q以及連接最大部M和下環側後緣連接端部26的直線R所形成的角度α設定在α≤150°的範圍內，但是並不局限於此示例，例如如圖3所示，在從水輪機發電運轉時葉輪葉片20的後緣(泵運轉時的前緣)23朝向動力水上遊側的葉片中間位置N1、N2---上設置了最大部M1、M2---，同時由最大部M1、M2---和上冠側葉片連接端部25a1、25a2----相連的直線Q1、Q2----與最大部M1、M2---和下環側葉片連接端部26a1、26a2----相連的直線R1、R2----所形成的角度α1、α2---也可以設定在α1、α2----≤150°的範圍內。
圖4是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第3實施方式的示意圖。
本實施方式的軸向輻流式水泵水輪機，在朝向葉片高度方向使底部側由下環21支撐並使頭部側由上冠22支撐的葉輪葉片20中的水輪機發電運轉時的後緣23(泵運轉時的前緣)上，形成了朝向主軸側並膨出的彎曲24，在該彎曲24上具備最大部M，並且將最大部M距連接上冠側後緣連接端部25和下環側後緣連接端部26的直線P之間的距離設為S，主軸和下環側後緣連接端部26之間距離設為Rb時，將距離比S/Rb設定在S/Rb≥0.05 (式5)的範圍內。
圖5是由實驗所獲得的顯示水輪機部分負荷運轉時的能量損失和距離比S/Rb的關係的損失線圖。
如圖5所示，可知距離比S/Rb在S/Rb≥0.05的範圍內，能量損失減小。
這是基於下述情況，即在比設計點小的流量下，水輪機部分負荷運轉時，如圖4中虛線所示，動力水的流線集中在下環21側，如本實施方式那樣，將後緣23作為朝向主軸膨出的彎曲24，在該彎曲24上具備最大部M，通過將最大部M距連接上冠側後緣連接端部25和下環側後緣連接端部26的直線P之間的距離S、與主軸和下環側後緣連接端部26之間距離Rb的距離比S/Rb設定在S/Rb≥0.05的範圍內，而確保動力水潤溼的面積大，因而虛線所示流線有效地遏制了離心力作用並向實線所示位置移動，流出後緣23的動力水的流速分布均勻化。
並且在泵運轉時，通過確保比葉輪葉片20的前緣(水輪機發電時的後緣23)更多的潤溼面積，葉片的正壓面、負壓面的壓力差變化緩和，並能夠遏制逆流。
如上所述，由於本實施方式構成的在葉輪葉片20的後緣(泵運轉時的前緣)23上形成朝向主軸且膨出的彎曲24，在該彎曲24上具備最大部M，通過將最大部M距連接上冠側後緣連接端部25和下環側後緣連接端部26的直線P之間的距離S、與主軸和下環側後緣連接端部26之間距離Rb的距離比S/Rb設定在S/Rb≥0.05的範圍內，而確保後緣23的潤溼的面積大，動力水的流速均勻化，葉片的正壓面、負壓面的壓力差變化緩和，因而，能夠減少水輪機部分負荷運轉時的能量損失，在泵運轉時，能夠遏制動力水的逆流。
圖6和7是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第4實施方式的示意圖。
而且，圖6是由橫截面切斷主軸並從葉輪出口側(吸出管側)所看到的視圖，圖7是從圖6中A-A方向切斷後的剖視圖。
該實施方式的軸向輻流式水泵水輪機具有下述特徵，即在水輪機發電運轉時如圖6所示，由下環21和上冠22支撐且沿主軸(旋轉軸)27的周向配置葉片，在內徑側上構成前緣(泵運轉時的後緣)28，在外徑側構成後緣(泵運轉時的前緣)29，並且如圖7所示，形成有負壓面30的曲率半徑R2比正壓面31的曲率半徑R1小，並朝向外側膨出的彎曲24的葉輪葉片20的葉片高度中央部的壁厚最小。
即如圖7所示，當葉輪葉片20在下環21側的壁厚是tb，上冠22側的壁厚是tc，葉片高度中央部的壁厚是to時，葉片高度中央部的最小壁厚設定在to/{(tc+tb)/2}≤0.90(式6)的範圍內，該最小壁厚to的設定公式是由實驗值中求得的。
因而在本實施方式中，由於將正壓面31的曲率半徑R1比負壓面30的曲率半徑R2小的葉輪葉片20的葉片高度中央部的最小壁厚to設定在to/{(tc+tb)/2}≤0.90(式7)的範圍內，因而能夠以比現有技術輕的材料重量對動力水進行充分處理，有助於成本控制。
而且，雖然本實施方式適用於對葉片高中央部的最小壁厚to進行設定時，負壓面30的曲率半徑為R2，正壓面31的曲率半徑為R1，且保持R2＞R1關係式的葉輪葉片20，但是並不局限於該示例，例如如圖8所示，在正壓面31是朝向內側膨出且曲率半徑為R3的彎曲24，且負壓面30為直線的場合下，葉片高度中央部的最小壁厚to1由下述公式設定。
即葉片葉輪20在下環21側的壁厚為tb1，上冠22側的壁厚為tc1時，最小壁厚to1設定在to1/{(tc1+tb1)2}≤0.85(式8)的範圍內。該最小壁厚to1的設定式由實驗值獲取。
因而在本實施方式中，由於正壓面31的曲率半徑為R3且負壓面30為直線的葉輪葉片2的葉片高度中央部中的最小壁厚to1設定在to1/{(tc1+tb1)/2}≤0.85 (式9)的範圍內，因而能夠以比現有技術輕的材料重量對動力水進行充分處理，有助於成本控制。
圖9是表示從葉輪中取出1個葉輪葉片的本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第6實施方式的示意圖。
在本實施方式中，與圖3所示實施方式相同，在水輪機發電運轉時從葉輪葉片20的後緣(泵運轉時的前緣)23朝向動力水上遊側的葉片中間位置N1、N2---上形成彎曲24a1、24a2---，在這些彎曲24a1、24a2---中，相對於連接上冠側葉片連接端部25a1、25a2----和下環側葉片連接端部26a1、26a2----的直線P1、P2----，具備最大部M1、M2---，並且由最大部M1、M2---和上冠側葉片連接端部25a1、25a2----相連的直線Q1、Q2----與最大部M1、M2---和下環側葉片連接端部26a1、26a2----相連的直線R1、R2----所形成的角度α1、α2----也可以設定在α1、α2----≤150°的範圍內，在水輪機發電運轉中葉片葉輪20的前緣28為直線U，並且該直線U從上冠側前緣連接端部32a朝向上遊側傾斜狀地與下環側前緣連接端部32b相連。
因而在本實施方式中，由於在水輪機發電運轉中從葉片葉輪20的後緣23朝向動力水的上遊側的葉片中間部位置N1、N2---上具備最大部M1、M2---，並且由最大部M1、M2---和上冠側葉片連接端部25a1、25a2----相連的直線Q1、Q2----與最大部M1、M2---和下環側葉片連接端部26a1、26a2----相連的直線R1、R2----所形成的角度α1、α2----設定在α1、α2----≤150°的範圍內，能夠使動力水的流速分布均勻化，並且在水輪機發電運轉中葉片葉輪20的前緣28為直線U，形成為直線U的前緣28從上冠側前緣連接端部32a朝向上遊側傾斜狀地與下環側前緣連接端部32b相連，能夠確保進一步擴大下環21側的葉輪葉片潤溼面積，使整流效果擴大，因而能夠使水輪機部分負荷運轉時的能量損失減少，在泵運轉時，能夠遏制動力水的逆流。
圖10是表示本發明的軸向輻流式水泵水輪機的第7實施方式的示意圖。
而且，圖10是水輪機發電運轉時，從葉輪葉片的出口側(吸出管側)看到的視圖。
本實施方式具有下述結構，即連接水輪機發電運轉時的葉片葉輪20的後緣23的上冠側後緣連接端部25和下環側後緣連接端部26的是後緣線V，在水輪機發電運轉時，從上冠側後緣連接端部25使下環側後緣連接端部26相對於主軸27的旋轉方向向逆向位置後退。此時，後緣線V也可以是直線，而且，也可以朝向與水輪機發電運轉時旋轉方向相反方向膨出地彎曲。
這樣在本實施方式中，由於從後緣線V的上冠側後緣連接端部25使下環側後緣連接端部26相對於水輪機發電運轉時的旋轉方向朝逆向位置後退，能夠確保下環21側葉片葉輪的溼潤面積進一步擴大，使動力水的速度分布均勻，因此，能夠使動力水的速度分布均勻化，並可遏制水輪機部分負荷運轉時的能量損失，進而遏制泵運轉時動力水的逆流。
權利要求
1.一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸的周向配置了朝向葉片高度方向、底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於在水輪機發電運轉時，在所述葉輪葉片的後緣上形成朝向所述主軸側膨出的彎曲，並且相對於連接上冠側後緣連接端部與下環側後緣連接端部的直線，在所述彎曲上設置有最大部，所述上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的，所述下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的，並且當連接所述最大部和所述上冠側後緣連接端部的直線與連接所述最大部和所述下環側後緣連接端部的直線所形成的角度為α時，將角度α設定在α≤150°的範圍內。
2.根據權利要求1所述的軸向輻流式水泵水輪機，其特徵在於在水輪機發電運轉時，具有形成在後緣上的最大部的彎曲以及角度α一起還設置在從所述後緣朝向上遊側的葉輪葉片的中間位置上，該角度α為連接最大部和上冠側後緣連接端部的直線與連接所述最大部和下環側後緣連接端部的直線形成的角度並被設定在α≤150°的範圍內。
3.一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於在水輪機發電運轉時，在所述葉輪葉片的後緣上形成朝向所述主軸側膨出的彎曲，並且相對於連接上冠側後緣連接端部與下環側後緣連接端部的直線，在所述彎曲上設置有最大部，所述上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的，所述下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的，當所述最大部和連接所述上冠側後緣連接端部與所述下環側後緣連接端部的直線之間的距離設為S，所述主軸和所述下環側後緣連接端部之間的距離設為Rb時，將距離比S/Rb設定在S/Rb≥0.05的範圍內。
4.一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於所述葉輪葉片使正壓面和負壓面都形成為朝向內側膨出的彎曲，並且當所述上冠側的壁厚設為tc，所述下環側的壁厚設為tb，葉片高度方向的中央部的最小壁厚設為t0時，最小壁厚t0設定在t0/{(tc+tb)/2}≤0.90的範圍內。
5.一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於所述葉輪葉片負壓面形成為直線，正壓面形成為朝向內側膨出的彎曲，並且，所述上冠側的壁厚設為tc1，所述下環側的壁厚設為tb1，葉片高度方向的中央部的最小壁厚設為t01時，將最小壁厚t01設定在t01/{(tc1+tb1)/2}≤0.85的範圍內。
6.一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於其構成為，在水輪機發電運轉時，所述葉輪葉片在從後緣朝向上遊側的葉片中間位置形成彎曲，相對於連接上冠側翼連接端部與下環側翼連接端部的直線，在所述彎曲上設置了最大部，並且，將連接所述最大部和上冠側翼連接端部的直線以及連接所述最大部和所述下環側翼連接端部的直線所形成的角度設為α時，將角度α設定在α≤150°的範圍內，所述上冠側翼連接端部是與所述上冠連接的，並且，將所述葉輪葉片的前緣形成為直線狀，使形成為直線的前緣從上冠側前緣連接端部朝向上遊側傾斜狀地與下環側前緣連接端部相連。
7.一種軸向輻流式水泵水輪機，設有葉輪，該葉輪沿主軸周向配置了朝向葉片高度方向底部側由下環支撐且其頭部側由上冠支撐的葉輪葉片，其特徵在於在水輪機發電運轉時，所述葉輪葉片的後緣構成為，使連接上冠側後緣連接端部與下環側後緣連接端部的後緣線相對於所述主軸的水輪機發電運轉旋轉方向向逆向位置後退，所述上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的，所述下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的。
全文摘要
本發明的目的是提供一種軸向輻流式水泵水輪機，對水輪機發電運轉時葉輪葉片的後緣進行改良，防止泵運轉時的動力水的逆流相結合，實現水輪機發電運轉時的部分負荷效率的提高。該軸向輻流式水泵水輪機在水輪機發電運轉時，在所述葉輪葉片的後緣上形成了朝向主軸側膨出的彎曲，並且相對於連接上冠側後緣連接端部和下環側後緣連接端部的直線，在彎曲內設置最大部，其中該上冠側後緣連接端部是連接所述後緣和所述上冠的、該下環側後緣連接端部是連接所述後緣和所述下環的，並且由連接所述最大部和所述上冠側後緣連接端部的直線以及連接所述最大部和所述下環側後緣連接端部的直線所形成的角度為(α)時，將角度(α)設定在(α≤150°)的範圍內。
文檔編號F03B3/10GK1948744SQ20061014951
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月12日 優先權日2005年10月12日
發明者中村一幸, 手光太郎, 黑川敏史 申請人:株式會社東芝