水力タービン

S型チューブラー風のドラフトを適用したバルブ水車


S型チューブラー風のエビ継ドラフトチューブを適用したバルブ型プロペラ水車です。

プロペラ水車

プロペラ水車

拡大面積が広いドラフトチューブを使うと、吸出し効果が充分になり、プロペラにさらに水量が流れるようになり、 プロペラ部前後差圧も増えるため、発電出力で10%程度の増加を達成出来るのです。 ただエビ継ドラフトチューブはこの事例のように簡素化しないとかなり高価になります。

フランシス水車の羽根形状


フランシス水車の羽根は曲面形状が複雑な形の良い羽根であると思っています。

フランシス水車

水車ランナ

ランナ

フランシス

羽根部のヌメヌメした曲面がなんとも良いという感じですが、設計するのはかなり難しいものになります。

高比速度型フランシス水車の羽根形状


高比速度型フランシス水車の羽根形状が分かり易い図が次の2枚です。

フランシス水車

水車ランナ

フランシス水車羽根にはバンドと呼ばれる羽根を円筒形に覆う部分があるので羽根ブレードの全体形状が分かりにくいのですが、 上図のようにバンド部を透明化して見ると形状を捉え易くなります。 複雑に見えるフランシス水車羽根は、ボスからシュラウドにかけてスパンが長い羽根であるため全体形状は複雑ですが、 ある流線断面の翼型形状に着目すればタービンらしい形状の翼断面になっています。 タービンらしいとは、フランシス水車は反動式水車であるため翼間でも流れが増速していく必要ありますが、 上図で分かるように流れの入口は広く、出口に近づくほど翼断面と翼断面の間は狭くなっていて反動式タービンの特徴を有しているのです。

水流タービン発電機の計画


かなり前に作った水流タービン発電機の計画図です。

水流タービン

水流タービン

直径3mほどのブレードを持ち、シュラウドも持ったタービン発電機ですが、計画時のブレード断面形状の滑らかな積み上げが出来ていないので、ウネウネしたブレード形状になっています。

プロペラタービンランナ


以前造った発電出力25KWのプロペラタービンランナです。

ランナ

ブレード可変ピッチになっているのでボスが球面になっていて、ブレード外周側も球面に沿う形となっています。 比速度は450ぐらいでしたから、ボス部は割りと大きくなります。 見ていただいて分かるようにピカピカの羽根となっているのは、5軸加工削り出しブレードとして製作したからです。 羽根枚数は5枚であり、比速度450ぐらいでは適切な枚数になります。 羽根のスパン方向のねじり加減は、ガイドベーンからの流入状態により決められるため、あまりねじりがないものも設計出来ますが、 これの場合はバルブ水車全閉型ガイドベーンであったため、ねじりがある方になります。