(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力装置（Ｔ）のホイール（１）のクラウン（１２）又はハブに取り付けることができる部材（４）であって、
この部材が、スカート（４２）を備え、前記スカートの１つの表面（４２１）が、前記クラウン又は前記ハブのぬれ表面（１２１）の継続部として配置することができ、
前記部材が、前記スカート（４２）の内部において半径方向に配置された少なくとも１つのフィン（４３）を備え、このフィンが、前記部材が前記ホイールに取り付けられた場合に、このスカートの下側自由エッジ（４２４）に関して軸方向下方に突出し（ｈ）、このスカートの下側自由エッジが、スカートの内部空間の方向へ水が流れる又は内部空間から水が到来する開口部（４５）を画定し、スカート（４２）の自由エッジ（４２４）に関して下側に突出す１つの又はそれぞれのフィン（４３）の一部分（４３４）が、ホイール（１）の回転軸（Ｚ）の近くの前記流れに作用することを可能にする、ことを特徴とする、部材。
【請求項２】
前記１つの又はそれぞれのフィン（４３）が、前記スカート（４２）に関して軸方向下方に突出す一部分（４３４）内に、前記スカートの中心軸（Ｚ4）から離れる方向において前記スカート（４２）の下側エッジ（４２４）から半径方向に突出さない外側半径方向エッジ（４３６）を、有することを特徴とする、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記１つの又はそれぞれのフィンが、前記スカート（４２）の対称軸（Ｚ4）に関して半径方向である方向（Ｐ4）に、平行に延びることを特徴とする、請求項１又は２に記載の部材。
【請求項４】
前記１つの又はそれぞれのフィン（４３）の一部分（４３７）が、前記スカート（４２）内に軸方向に延びることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部材。
【請求項５】
前記スカート（４２）内に延びる前記１つの又はそれぞれのフィン（４３）の前記一部分（４３７）のエッジ（４３１）が、前記スカートの内表面（４２２）に接合することを特徴とする、請求項４に記載の部材。
【請求項６】
前記１つのフィン又はそれぞれのフィンのエッジ（４３２）が、前記部材（４）を前記ホイール（１）の前記クラウン（１２）又は前記ハブに固定するブラケット（４１）の表面（４１２）に接合し、この表面（４１２）が、前記部材（４）が前記ホイールに取り付けられた場合に下を向く、ことを特徴とする、請求項４又は５に記載の部材。
【請求項７】
それぞれのフィン（４３）が、前記スカートの内部において半径方向に、前記ブラケット（４１）と、前記スカート（４２）と、に溶接されることを特徴とする、請求項６に記載の部材。
【請求項８】
フィン（４３）が前記スカート（４２）から軸方向に突出す前記長さ（ｈ）が、調節可能である（Ｆ1）ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の部材。
【請求項９】
前記部材（４）が前記ホイール（１）に取り付けられる場合に、前記スカート（４２）に関して前記フィン（４３）の前記軸方向位置（ｈ）を調節（Ｆ1）する手段（６３）を有していることを特徴とする、請求項８に記載の部材。
【請求項１０】
前記部材（４）が前記ホイールに取り付けられる場合に、前記スカート（４２）が、前記ホイール（１）に関して、前記ホイール（１）の中心軸（Ｚ4）に平行に動くことができることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１１】
それぞれのフィン（４３）が、エッジ（４３５）を有し、前記エッジが、前記スカートの前記中心軸（Ｚ4）に対して垂直であると共に、前記スカート（４２）の前記下側エッジ（４２４）から距離（ｈ）だけ、前記下側エッジ（４２４）のエッジの下方に延びることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１２】
それぞれのフィン（４３）が、自由エッジ（４３３）を有し、前記自由エッジ（４３３）が、前記スカートの前記中心軸（Ｚ4）に対して平行に延びていると共に前記中心軸（Ｚ4）から距離（ｄ1）だけ離れている、ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１３】
前記フィン（４３）が、前記スカート（４２）の内部空間の中心部分で接合されていることを特徴とする、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の部材。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の部材（４）を備えた、水力装置（Ｔ）用のホイール（１）。
【請求項１５】
請求項１４に記載のホイール（１）を備えた、水力装置（Ｔ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力装置のクラウンに装着することができる部材に関する。又、本発明は、この部材を備えたホイールと、このホイールを有する水力装置と、にも関する。
【背景技術】
【０００２】
水力タービン、特に、フランシス型タービンの分野においては、しばしば、「先端部（ｔｉｐ）」と呼ばれる軸対称の部材をホイールのクラウンの上流部分に装備することが知られており、その外側表面は、下流方向に径の小さくなる直径を有したホイールのクラウンのぬれ表面を延長させている。この部材又は「先端部」の目的は、ホイールの回転軸の方向の流れの案内を延長させるものである。同様に、タービンポンプ及びブレードを有するその他のタービン内における案内部材又は先端部の使用も知られている。既知の水力タービンにおいては、ホイールを横断する流れは、一般に「トーチ（ｔｏｒｃｈ）」と呼ばれると共に特定の負荷においてコルク栓抜きの形状を有する渦巻き又は乱流を発生する可能性がある。このトーチ乱流は、装置に対するパワー供給の安定性と、その装置の機械的性能と、に悪影響を及ぼしうる、圧力又はパワーの変動を発生するという点で、問題である。
【０００３】
特許文献１は、ホイールの回転軸の方向においてそれぞれ収束及び発散する２つの表面を有する先端部の使用法を開示しており、これによれば、乱流を大幅に制限することができる。しかしながら、特定の速度においては、乱流が依然として存在している。
【０００４】
特許文献２は、ホイールの設計対象である最適運転状態をタービンの負荷が上回る場合に流れの誘導を支援する、ホイール先端部の外側表面上への湾曲ブレードの提供を更に開示している。この解決策は、低負荷におけるすべての不安定性を低減又は除去する能力を有してはおらず、ブレードの複雑な形状を形成するために、かなり入念な分析を必要とすると共に、これらのブレードの製造が困難であることから、その実装の複雑性が証明されている。更に、先端部の外側表面上におけるこれらのブレードの配置は、ホイールの回転軸の直近に生じるトーチに対して、限られた影響しか与えられないことを示している。
【０００５】
更に、特許文献３は、コーンの表面の外側に半径方向に配置されたフィンを有する、コーンを備えたフランシスホイールについて記述している。これらのフィンは、ある速度において、コーンの外側表面上を移動する流れのコースを妨害する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許出願公開第２００５／０３８２４３号パンフレット（ＷＯ−Ａ−２００５／０３８２４３）
【特許文献２】米国特許出願公開第４，０７１，２１１号明細書（ＵＳ−Ａ−４，０７１，２１１）
【特許文献３】英国特許出願公開第７３９，０１３号明細書（ＧＢ−Ａ−７３９，０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、新しい部材を提案することによって特にこれらの欠点を克服することを狙いとしており、新しい部材は、ホイールのクラウンに装着することができ、特に低負荷の場合に乱流トーチによって発生する不安定性を低減又は除去することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このために、本発明は、水力装置のホイールのクラウン又はハブに装着することができる部材に関し、この部材には、スカートが提供されており、このスカートの１つの表面は、クラウン又はハブのぬれ表面の継続部として配置することができる。この部材は、前述のスカートの内部に半径方向に配置された少なくとも１つのフィンを備えており、この部材がホイールに取り付けられた場合に、このフィンが、このスカートの下側自由エッジに関して軸方向下方に突出し、このスカートの下側自由エッジが、スカートの内部空間の方向ヘ水が流れる又は内部空間から水が到来する開口部を画定し、スカートの自由エッジに関して下側に突出す１つの又はそれぞれのフィンの一部分が、ホイールの回転軸の近くの流れに作用することを可能にする、ことを特徴としている。
【０００９】
スカートの下方に突出する１つの又はそれぞれのフィンの部分により、ホイールの回転軸近傍における流れに対して影響を及ぼすことができるという事実が、この領域における渦巻き又は乱流を大幅に低減させる。１つの又は複数のフィンは、複雑なブレード形状を有する必要がなく、この結果、本発明による部材の設計及び製造は、相対的に簡単である。フィンは、スカートの内部において半径方向に配置されることから、ホイールのクラウン又はハブのぬれ表面を延長させるスカートの外側半径方向表面上の水の流れを妨害しない。従って、ホイールの回転軸近傍における渦巻き又は乱流に対して局所的に作用することにより、設備の全体的な効率が低下しない。
【００１０】
有利な、但し、必須ではない態様により、本発明による部材は、技術的に許容可能なあらゆる組合せにおいて、請求項２〜１３の特徴のうちの１つ以上を備えることができる。
【００１１】
また、本発明は、前述の部材を備えた水力装置のホイールにも関する。このホイールは、水力学的特性を改善しており、このホイールによれば、その回転軸の近傍に生じる傾向を有する乱流トーチの水力学的構造を変更することができる。
【００１２】
本発明は、前述のホイールを備えた水力装置にも関する。この装置は、タービン、ポンプ、又はタービンポンプであってよい。
【００１３】
部材が壁との関係においてフィンの軸方向の位置を調節する手段を有する場合には、装置は、ホイールを横断する流れのパラメータの関数として調節手段を作動させる手段を装備することが有利である。
【００１４】
本発明による部材及びフランシスホイールの４つの実施例は、一例として付与されたものであってこれに限定するものではないが、添付図面を参照した以下の説明から、本発明について更に理解することができ、そのその他の利点が更に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるタービンホイールの軸方向の断面図である。
【図２】図１のホイールの先端部の拡大した斜視図である。
【図３】図２の先端部の下方から見た図である。
【図４】図３のラインＩＶ−ＩＶに沿った断面図であり、この断面図は、図１の先端部の表現に対応している。
【図５】図３のラインＶ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例による、タービンホイールの図１に類似した断面図であり、本発明の第２の実施例による先端部を内蔵している。
【図７】本発明の第３の実施例による、先端部の図３のものに類似した下方から見た図である。
【図８】図７のラインＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例による、ホイールの図１に類似した軸方向の断面図である。
【図１０】図９のホイールの先端部の斜視図である。
【図１１】図１０のラインＸＩ−ＸＩに沿った断面図であり、拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示されているフランシスタービンホイール１は、垂直軸Ｚを中心として回転運動することができるシャフト２に接続されることによってフランシス型タービンＴの一部を形成するように意図されている。このホイールは、ケーシング３から供給を受けており、このケーシングは、タービンＴを有すると共に、その目的が、シャフト２の上部部分が接合された装置に応じて水力エネルギーを電気又は機械エネルギーに変換することである設備に属している。
【００１７】
図面をわかりやすくするように、図１には、要素２及び３が破線で示されている。
【００１８】
ホイール１は、ホイール１の中心軸Ｚ1を中心として規則的に分布したブレード１１を有しており、中心軸Ｚ1は、タービンＴの設置構成において軸Ｚと一致する。クラウン１２が、ホイール１の内側上部の半径方向部分に提供されており、バンド１３がブレード１１の外側下部の半径方向部分の境界を成している。流路が２つの隣接するブレード１１のそれぞれのペアの間に生成されており、この流路は、ブレード１１により、クラウン１２のぬれ表面１２１により、バンド１３のぬれ表面１３１により、画定されている。
【００１９】
従って、一致した軸Ｚ1及びＺを中心として前述のホイールを回転させ、これにより、シャフト２を駆動するように、流れＥは、ホイール１を横断し、ブレード１１に対して作用することができる。
【００２０】
先端部形成部材４がクラウン１２の下流部分１２２に取り付けられている。この部材４は、クラウン１２の内部の空間Ｖ12に対する下流からのアクセスを部分的に遮断しており、この空間は、一般に、部材４が嵌め込まれる前には、ホイール１を取り付けるように、具体的には、図示されてはいないボルトによってホイールをシャフト２に固定するように、アクセス可能な状態に留まらなければならない。
【００２１】
以下においては、恒例により、部材４を「先端部」と呼ぶ。先端部４は、例えば、図示されてはいないボルトによってクラウン１２に固定されるように意図された円板形状のブラケット４１を有する。又、先端部４は、軸Ｚ4上に中心を有し、円錐台の形状を有し、ブラケット４１から離れるように運動する方向において軸Ｚ4に向かって収束するスカート４２をも有する。スカート４２の外側及び内側半径方向表面は、それぞれ、参照符号４２１及び４２２によって表記されている。スカート４２は、その外側半径方向エッジ４１１の近傍においてブラケット４１に溶接されている。
【００２２】
この説明においては、「上方」、「下方」、「上部」、及び「下部」という用語は、ホイールが垂直軸タービンＴ内においてその使用構成にある場合のホイール１の各部分の向きに対応している。従って、「上部」部分は、「下部」部分の上方に位置している。
【００２３】
ホイール１上における先端部４の取付け構成において、表面４２１は、表面１２１を延長させており、これは、流れＥがホイールを横断する場合の流れＥの誘導に寄与する。
【００２４】
スカート４２の上部エッジは、参照符号４２３によって表記されており、その下側エッジは、参照符号４２４によって表示されている。エッジ４２３及び４２４の直径は、それぞれ、参照符号Ｄ423及びＤ424によって表記されている。Ｄ424の値は、Ｄ423の値を下回っている。
【００２５】
平らなフィンの形態の４つの要素４３が、先端部４内に配置されており、スカート４２内を半径方向に延びている。それぞれのフィン４３は、スカート４２の内部形状と、ブラケット４１の下部表面４１２と、に整合している。換言すれば、それぞれのフィン４３の外側エッジ４３１は、スカート４２の内側表面４２２に接合しており、このスカートの上部エッジ４３２は、表面４１２に接合している。従って、それぞれのフィン４３は、このスカートの内部において、半径方向に、ブラケット４１及びスカート４２上に溶接することができる。
【００２６】
それぞれのフィン４３は、軸Ｚ4との関係において半径方向に延びる面Ｐ4上に中心を有する。従って、それぞれのフィン４３は、軸Ｚ4との関係において半径方向に延びている。
【００２７】
それぞれのフィン４３の内側半径方向エッジ４３３は、軸Ｚ4に対して平行であり、軸Ｚ4からゼロではない距離ｄ1だけ延びており、これにより、先端部４がホイール１上に取り付けられる場合に、ブラケット４１内の中心開口部４１３に、下方からアクセスできる。この結果、先端部４をホイール１上に固定するための手段へアクセスすることができる。
【００２８】
それぞれのフィン４３は、スカート４２のエッジ４２４の下方に軸方向に突出す、換言すれば、ブラケット４１との関係においてスカート４２を超えて延びる部分４３４を有する。部分４３４の下側エッジは、参照符号４３５によって表記されており、このエッジは、図１〜図５の例においては、軸Ｚ4に対して垂直である。表面４１２とエッジ４３５の間の軸Ｚ4に対して平行に測定された距離は、参照符号ｄ2によって表記されている。同様に、表面４１２とエッジ４２４の間の軸Ｚ4に対して平行に測定された距離は、参照符号ｄ３によって表記されている。距離ｄ2は、それぞれのフィン４３の部分４３４が、ｄ2とｄ3の間の差に等しい高さｈだけ、スカート４２を超えて突出すように、距離ｄ3を上回っている。
【００２９】
従って、図１に示されているように先端部４がホイール１上に取り付けられた場合に、スカート４２から下方に突出すフィン４３の部分４３４は、先端部４の回転の結果として得られた運動を、表面１２１及び４２１の近傍を通過する流れＥの一部Ｅ1に対して付与されるようにする。この結果、ぬれ表面１２１及び４２１の下流の図１の陰影が付与された領域内の軸Ｚの近傍において、特に、低負荷の場合に生じる傾向を有する渦巻きトーチを大幅に低減するか、または、場合によっては、除去することができる。
【００３０】
部分４３４の外側半径方向エッジは、参照符号４３６によって表記されている。図１〜図５の例においては、このエッジは、直線であり、軸Ｚ4に対して平行である。
【００３１】
エッジ４３３及び４３６は、丸くなっており、フィン４３の厚さに依存する半径を有する半円形の断面を有する。
【００３２】
スカート４２のレベルにおいて軸方向に、換言すれば、エッジ４２３及び４２４の間に、前述のスカートの内部において半径方向に、位置するそれぞれのフィンの部分は、参照符号４３７によって表記されている。部分４３７のエッジ４３１及び４３２は、表面４２２及び４１２に接合している。
【００３３】
フィン４３は、その部分４３４及び４３７の組合せによって形成されている。
【００３４】
図６に示されている本発明の第２の実施例においては、第１の実施例のものに類似した要素は、同一の参照符号を有する。以下、この第２の実施例と第１のものの間の基本的な相違点について記述する。この実施例の先端部４は、図６に両方向矢印Ｆ1によって示されているように、先端部４のブラケット４１及びスカート４２との関係において運動できるように取り付けられたフィン４３によって調節できる高さｈだけ、円錐台の形状を有する裁頭円錐形スカート４２を超えて軸方向に突出す４つのフィン４３を装備する。
【００３５】
それぞれのフィン４３の軸方向の位置は、クラウン１２の中心空間Ｖ12内に配置されると共にタービンＴを制御するユニット７だ作動させるサーボモーター６３によって制御されている。このユニット７は、ホイール１内の流れＥのパラメータを考慮した作動信号Ｓ7をサーボモーター６３のそれぞれのものに対して送信することができる。これらのパラメータは、流れＥの水の流量又は速度、または、その他のパラメータを含むことができる。
【００３６】
ユニット７は、信号Ｓ8により、タービンＴが属する設備の案内羽根８を作動させる。ユニット７は、この信号Ｓ8の関数としてサーボモーター６３を作動させるように、案内羽根の位置を通知する信号Ｓ’8を分析することができる。換言すれば、信号Ｓ8が流れＥを表しているため、ユニット７は、案内羽根の位置に関する情報を付与する信号Ｓ’8を解釈し、信号Ｓ7によってサーボモーター６３を制御することができる。
【００３７】
必要に応じて、エッジ４２４との関係におけるフィンのエッジ４３５の相対的な位置が、換言すれば、高さｈが、フィンごとに異なったものになるように、信号Ｓ7を個別化することができる。
【００３８】
従って、この実施例においては、先端部４がホイール２上に取り付けられた場合に、フィン４３の部分４３４がスカート４２を超えて突出す軸方向の高さを調節することができる。
【００３９】
前述のものと同様に、部分４３４の外側半径方向エッジは、参照符号４３６によって表記されている。エッジ４３６は、先端部４の中心軸Ｚ4に対して平行にはなっておらず、フィン４３の下側エッジ４３５に向かって運動する方向に、この軸に向かって収束している。エッジ４３６の頂点における半角αは、表面４２１の頂点における半角βの関数として選択することができる。
【００４０】
図７及び図８に示されている本発明の第３の実施例においては、第１の実施例のものと類似した要素は、同一の参照符号を有する。以下、この第３の実施例と第１の実施例の間の基本的な相違点について記述する。この実施例の先端部４も、４つのフィン４３を有し、その部分４３４は、ゼロではない高さｈだけ、円錐台の形状を有する裁頭円錐形スカート４２を超えて突出している。部分４３４の外側半径方向エッジ４３６は、スカート４２の外側表面４２１の継続部として湾曲している。
【００４１】
更に、平らなフィン４３は、それぞれ、先端部４の中心軸Ｚ4との関係において半径方向の面Ｐ4に対して平行な面Ｐ43上に中心を有する。換言すれば、フィン４３は、図７の平面図の面Ｐ4に対応した半径方向に対して平行であるが、ゼロではない距離ｄ5だけ、これらの方向との関係において横方向にオフセットされている。
【００４２】
図９〜図１１に示されている本発明の第４の実施例においては、第１の実施例のものに類似した要素は、同一の参照符号を有する。この実施例のホイール１は、垂直軸Ｚを中心として回転運動可能なシャフト２に接続されることによってフランシス型タービンＴの一部を形成するように意図されている。ホイール１は、クラウン１２とバンド１３の間に延びるブレード１１を有する。クラウン１２は、ホイール１を横断する流れＥがその上部を移動するように意図されたぬれ表面１２１を形成している。
【００４３】
以下において「先端部」と呼ばれる部材４がクラウン１２の下流部分１２２に取り付けられており、この部材は、ブラケット４１に形成されたオリフィス４１７を貫通するねじ４７によってクラウン１２上に固定されるように意図された円板形状のブラケット４１を有する。ホイール１上において部材４を固定するその他の手段を本発明の範囲内において採用することができる。
【００４４】
又、先端部４は、先端部４及びホイール１の取付構成において軸Ｚと一致するように意図された軸Ｚ4上に中心を有する環状のスカート４２をも有する。このスカートは、円錐台の形状を有し、ブラケット４１から離れるように運動する方向において、この軸に向かって収束している。スカート４２の外側及び内側半径方向表面は、それぞれ、参照符号４２１及び４２２によって表記されている。
【００４５】
スカート４２は、それぞれが軸Ｚ4との関係において平行に半径方向に延びる平らなフィンの形態の４つの要素４３によってブラケット４１から吊るされている。スカート４２は、部材４がホイール１上に取り付けられた場合に、外側表面４２１が、全体として、ぬれ表面１２１の継続部を形成するように、クラウン１２との関係において配置されている。
【００４６】
第１の実施例との１つの相違点として、開口部４４がブラケット４１とスカート４２の間に生成されている。スカート４２の上部エッジ４２３は、ブラケット４１の外側半径方向エッジ４１１から、ゼロではない距離ｄだけ、延びている。この距離ｄは、軸Ｚ4に対して平行に測定された開口部４４の軸方向の高さである。開口部４４は、表面１２１上を移動する流れＥの一部Ｅ1が、先端部４の内部空間Ｖ4に、換言すれば、スカート４２の内部空間に進入するようにする。流れＥ1は、全体として表面１２１を延長させると共に表面１２１との関係において下流方向にわずかにオフセットされた表面４２１及び表面４２２に沿って、スカート４２の周りを通過する。スカート４２のレベルにおいて軸方向に延びるフィン４３のエッジ４３１は、スカートの内部表面４２２に接合している。
【００４７】
図９において、先端部４がクラウン１２の下流部分１２２内に部分的に挿入された場合に、開口部４４が部分１２２によって部分的に遮断されることに留意されたい。
【００４８】
第１の実施例と同様に、フィン４３は、高さｈだけ、スカート４２の下側エッジ４２４を超えて突出している。先端部４がホイール１に取り付けられた場合に下流方向においてスカート４２から突出すフィン４３の部分は、参照符号４３４によって表記されている。
【００４９】
すべての実施例において、スカート４２の下方において突出すフィン４３の部分４３４の外側半径方向エッジ４３６は、スカート４２の下側エッジ４２４との関係において、軸Ｚ4から離れるように運動する方向において半径方向に著しく突出してはいない。従って、フィン４３の作用は、これらの図面の陰影が付与された領域に向かって誘導された図１及び図６に示されている流れＥ1の中心部分に対して集中する。
【００５０】
実際に、前述の様々な実施例におけるフィン４３の形状は、ホイール１の形状と、そのホイールを横断する流れの特性と、に対して適合されている。本発明は、平らなフィン４２を有するように図示されている。一変形においては、これらのフィンは、相対的に単純な形状を有するように湾曲できる。
【００５１】
先端部４のフィン４３の数は、必ずしも４に等しくはない。単一のフィンを有する先端部を採用することもでき、２つの、３つの、又は４つを上回る数のフィンを有する先端部も同様である。いくつかのフィンが使用される場合には、それらがスカートの中心軸の周りに規則的に分布することが有利である。
【００５２】
図示されてはいない本発明の一変形によれば、フィン４３の下側エッジ４３５は、軸Ｚ4に対して垂直以外であってよい。具体的には、このエッジは、傾斜するか又は湾曲することができ、場合によっては、エッジ４３６の底部を形成することができる。
【００５３】
前述の実施例においては、スカート４２の外側表面４２１は、エッジ４２３から離れるように運動する方向に、換言すれば、ホイール１上における部材４の取付け構成において表面１２１から離れるように運動する方向に、軸Ｚ4に向かって収束している。表面４２１は、直線母線を有する円錐台の形状を有する。これは、湾曲母線を有することもでき、場合によっては、エッジ４２３から離れるように運動する方向に軸Ｚ4に向かって収束しなくてもよいであろう。
【００５４】
図示されてはいないが、第２の実施例から容易に推定できる本発明の一態様によれば、先端部形成部材４は、結果的に一致する軸Ｚ、Ｚ1、及びＺ4に沿って軸方向に運動できるように、ホイール１上に取り付けることができる。この結果、表面４２１の、及びフィン４３の、位置をホイール１の運転状態に対して適合させることができる。この表面４２１の、換言すれば、第４の実施例のスカート４２の運動は、第２の実施例のサーボモーター６３と同様に、ホイールのクラウンの内部空間Ｖ12内に設置されたサーボモーターによって得ることができる。
【００５５】
従って、ホイール１のクラウン１２からの流れＥが通過する領域内に部分的に又は完全に突出しないように、先端部４を上向きに「退却」させることができる。
【００５６】
補完的な態様によれば、フィン４３は、調節可能に、換言すれば、部材４の表面４２１との関係において上向きに運動可能にするもできる。これを実行するように、第４の実施例において、フィンのいくつかのものを、それらが支持するスカート４２と共に、これを超えて突出すことなしに、堅固に組み立てることができ、その他のフィンは、このスカートとの関係において運動可能であり、これを超えて突出すこともできる。
【００５７】
ホイール１の残りの部分との関係においてスカート４２の軸方向の位置を調節する手段は、第２の実施例のサーボモーター６３と同様に、ホイールを横断する流れＥのパラメータの関数として作動させると有利である。
【００５８】
すべての実施例において、スカート４２は、その下側エッジが、自由であると共に、スカート４２の内部空間との間において水が循環するようにする開口部４５を形成しているという意味において、下方に開口している。図１〜図８の実施例においては、水は、開口部４５を通って、この空間に向かって再循環することができる。図９〜図１１の実施例においては、この空間に開口部４４を介して進入した水は、開口部４５を介してこの空間を離脱する。この結果、フィン４３の部分４３７及びこれらの均等物が軸Ｚ1の近傍の流れに対して等しく作用することができる。
【００５９】
本発明は、ホイール１上に取り付けるための円板形状のブラケット４１が提供された部材４を有するように図示されている。このブラケットは、必ずしも円板形状である必要はなく、ホイールのクラウン又はハブに接続するためのその他の部品によって置換することができる。
【００６０】
本発明は、ホイールのクラウン１２上にボルトで締結された先端部４を有するように示されている。この先端部は、例えば、溶接などの異なる方式によってホイールに取り付けることができる。又、本発明は、先端形成部材がホイール１の一体部品を形成し、延長させる対象であるクラウンと共に単一片となっている場合にも適用できる。
【００６１】
図示されてはおらず、すべての実施例に対して適用できる本発明の別の変形によれば、フィン４３は、スカート４２の内部空間の中心部分で接合することができる。換言すれば、フィンは当接し、これにより、それらのエッジ４３３を一致させることができる。この結果、これらのフィンは、平行な流路を形成する。これらの流路は、図９〜図１１の実施例において、スカート４２の内部を半径方向に通過する流れＥ1の一部を案内するように利用することができる。
【００６２】
様々な前述の実施例の技術的な特徴は、相互交換可能に組み合わせることができる。具体的には、第１、第３、及び第４の実施例のフィンは、第２の実施例のフィンの場合と同様に、その高さを調節する可能性を伴って先端部に取り付けることができる。
【００６３】
この場合には、第２の実施例においては、いくつかの要素のみが高さ調節可能であってよい。例えば、第４の実施例においては、２つのフィンが固定され、これらが、エッジ４２４を超えて突出すことなしに、スカート４２を支持することができ、その他の２つのフィンは、ブラケット４１及びスカート４２の両方との関係において、軸Ｚ4に対して平行に運動することができる。
【００６４】
本発明は、フランシス型ホイールに適用された状態において示されている。しかしながら、本発明は、その他のタイプの水力装置に、具体的には、ｐｔｏｒｃｈｅｌｌｅｒ、デリア、又はカプランタービンに適用することができる。この場合には、本発明による部材は、タービン又はポンプのハブに結合される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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