[发明专利]水力机械

说明书

本发明提供一种水力机械，抑制可能在导流叶片周边产生的马蹄形旋涡的产生，且使损失降低。作为水力机械的弗朗西斯型泵水轮机(1)，是通过从定叶片(13)经由导流叶片(12)向流道(14)流动的水使流道(14)旋转的水力机械，在定叶片(13)以及导流叶片(12)的上方配置有上罩(18U)，此外，在下方配置有下罩(18D)。然后，具备能够吸入在定叶片13)与导流叶片(12)之间的、上罩(18U)侧的区域以及下罩(18D)侧的区域中的至少任一个流动的水的吸入机构(30)。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种水力机械。

背景技术

作为水力机械，例如已知有弗朗西斯型水轮机以及弗朗西斯型泵水轮机。图12是将一般的弗朗西斯型泵水轮机的由导流叶片120以及定叶片130构成的静止翼列流路平面地表示的图。导流叶片120以在未图示的流道的径向外侧包围流道的方式在周向上隔开间隔地配置有多个，定叶片130在导流叶片120的翼列的径向外侧在周向上隔开间隔地配置有多个。此外，在定叶片130的径向外侧配置有未图示的壳体。

图12中的空心的箭头表示水轮机运转时的水流的方向，涂黑的箭头表示泵运转时的水流的方向。在该弗朗西斯型泵水轮机中，在水轮机运转时，如空心的箭头所示那样，来自壳体的水沿着定叶片130以及导流叶片120流动，并向流道流入。流道将水的能量变换为旋转力，由此经由未图示的主轴驱动发电电动机。从流道流出的水，经由未图示的吸出管被导向放水路。另一方面，在泵运转时，如涂黑的箭头所示那样，成为与水轮机运转时相反的流动，从吸出管流入的水通过流道，沿着导流叶片120以及定叶片130流动，从壳体向上池流出。

这样的弗朗西斯型泵水轮机中的导流叶片120，能够以该导流叶片旋转轴为中心旋转，通过旋转而改变其角度，由此能够使在相邻的导流叶片120之间形成的流路的流路面积变化。由此，通过改变向流道的水量，由此能够对发电输出进行调整。

然而，图13表示从上方俯瞰导流叶片120的导流叶片120的概略的立体图。如图13所示那样，在这种弗朗西斯型泵水轮机中，来自定叶片130的水的流动fs，成为在铅垂方向上具有速度角度的二维剪切流动，朝向导流叶片120流动。然后，在这样的流动中，在极其接近导流叶片120、特别是极其接近导流叶片120的前缘的罩的壁面侧，产生低流速区域R，由此上侧的流动被卷入下侧的较慢的流动，有时会产生马蹄形旋涡W。这样的马蹄形旋涡W的产生，使向导流叶片120流入的水的流动紊乱，由此导流叶片120上的流动的损失有时会增加。此外，由于水以紊乱的流动向流道流入，由此流道上的流动的损失有时也会增加。

用于使流动所产生的损失降低的技术，一直以来提出有各种技术。例如，已知有如下技术：设置将导流叶片的上下端面贯通的贯通孔，通过该贯通孔来抑制导流叶片与固定壁之间的泄漏流动。此外，还已知有如下技术：在定叶片的前端部设置贯通孔，通过该贯通孔来抑制定叶片周边产生剥离。此外，还已知有如下技术：通过使导流叶片产生脉动，由此抑制在部分负载运转时的导流叶片周边产生剥离。

专利文献1：日本特开平04-246279号公报

专利文献2：日本特开2014-152708号公报

专利文献3：日本特开2005-207375号公报

发明内容

本发明是考虑到上述情况而进行的，其目的在于提供一种水力机械，能够抑制可能在导流叶片周边产生的马蹄形旋涡的产生，能够降低导流叶片以及流道上的流动的损失。

实施方式所涉及的水力机械为，是通过从定叶片经由导流叶片向流道流动的水使上述流道旋转的水力机械，在上述定叶片以及上述导流叶片的上方配置有上罩，并且，在下方配置有下罩。而且，水力机械具备吸入机构，该吸入机构能够吸入上述定叶片与上述导流叶片之间的、在上述上罩侧的区域以及上述下罩侧的区域中的至少任一方流动的水。

发明的效果