(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、水力機械の既設ステーベーンの出口又は入口に部片を追加してステーベーンを改良する際に、現地での作業効率を向上させることが可能な水力機械のステーベーンを提供することにある。【解決手段】  ステーベーンのプロフィル改良用の部片を既設ステーベーン１の入口先端（前縁）又は出口先端（後縁）に取り付けるにあたって、例えば、プロフィル改良用の部片である中実部片２を、鉛直方向に分割して既設ステーベーン１に取り付ける。これにより、追加する部片は軽量化され、ハンドリングがしやすくなる。プロフィル改良用の部片としては、中実部片の他に、丸棒部片，丸管部片、あるいは板状部片等を組合せ用いることにより所望のプロフィル形状を容易に形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力機械のステーベーンにおいて、
該ステーベーンは、既設ステーベーンの入口先端又は出口先端に既設ステーベーンのプロフィル改良用の部片が取り付けられて構成され、
該プロフィル改良用の部片は、鉛直方向に分割されて前記既設ステーベーンに取り付けられていることを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項２】
請求項１において、前記既設ステーベーンに溶接された複数の中実の棒状材を有し、前記分割されたプロフィル改良用の部片は、前記複数の中実の棒状材に各々取り付けられていることを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項３】
請求項２において、前記プロフィル改良用の部片は、中実材と板状材との組合せにより構成され、前記中実材を前記中実の棒状材に取り付け、前記板状材を前記中実材に取り付けるようにしたことを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項４】
請求項２において、前記プロフィル改良用の部片は、中空材と板状材との組合せにより構成され、前記中空材を前記中実の棒状材に取り付け、前記板状材を前記中空材に取り付けるようにしたことを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項５】
請求項２において、前記プロフィル改良用の部片は、水流に対して先端若しくは後端に位置し鉛直方向に延材する中空丸棒材又は中実丸棒材と、該中空丸棒材又は中実丸棒材を取り付け支持する板状材により構成され、前記中空丸棒材又は中実丸棒材を取り付け支持する板状材は、既設のステーベーンに取り付けられている中実材により支持されていることを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項６】
請求項１〜５の何れにおいて、前記分割されたプロフィル改良用の部片のうち上端側又は下端側の部片の前記既設ステーベーン側は、前記既設ステーベーン付根部寸法Ｒの２倍以上の高さを有する面取り又は角を落とした形状であることを特徴とする水力機械のステーベーン。
【請求項７】
水力機械のステーベーンにおいて、
該ステーベーンは、水流に対して入口先端部分又は出口先端部分と本体部分とから構成され、
前記入口先端部分又は出口先端部分は、鉛直方向に分割されて前記本体部分に取り付けられていることを特徴とする水力機械のステーベーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力機械のステーベーンに係り、特に、既設の水力機械の改良に好適な構造を有する水力機械のステーベーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
水の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する水車または電気エネルギーを水の運動エネルギーに変換するポンプ、あるいは上記機能を併せ持つポンプ水車（以下、水力機械という）において、改修時などに性能向上を目的として、既設ステーベーンのプロフィルを改良することがある。
【０００３】
尚、ステーベーンを前縁部分又は後縁部分と本体部分とに分割して製作し、これらを接合して一体にすることによりステーベーンを構成するものとして、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５０４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既設ステーベーンの出入口先端に部片を追加することにより既設ステーベーンのプロフィルを改良する場合には、部片の構造が複雑、または部片のサイズまたは質量が大きい、あるいは取り付け方法が複雑であるという理由により、現地での作業工程に多大な影響を及ぼす。
【０００６】
本発明の目的は、水力機械の既設ステーベーンの出口又は入口に部片を追加してステーベーンを改良する際に、現地での作業効率を向上させることが可能な水力機械のステーベーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ステーベーンのプロフィル改良用の部片を既設ステーベーンの入口先端又は出口先端に取り付けるにあたって、プロフィル改良用の部片を、鉛直方向に分割して既設ステーベーンに取り付けるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、追加部片を軽量化でき、また部片を適正な位置に簡単に配置させることができ、取り付けが簡易となるので、現地における作業効率を大幅に改善させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１０】
本発明のステーベーンが用いられる水力機械の一例としてフランシス型水車を、概略構成を示す断面図である図２を用いて説明する。
【００１１】
上池から導水する鉄管（図示省略）に接続されたケーシング３の内周に翼列状に設けられたステーベーン６が設けられる。翼列状に設けられたステーベーンは、水の流れを整流化し、水圧力を保持する。ステーベーン６は、相対向しケーシング３の主板となるステーリングに取り付けられている。ステーベーン６の内周側には、流量を調整するガイドベーン７が設けられている。ガイドベーン７は相対向する上カバー４および下カバー５に保持されている。ガイドベーン７の内周側には水のエネルギーを回転力に変換するランナ８が設けられている。ランナ８にはランナの生み出す回転力を上部の発電機（図示省略）へ伝達する主軸（図示省略）が直結されている。また、ランナから出た水流を下池に導く吸出し管（図示省略）などが設けられて、水車が構成されている。尚、本実施例では、水車を例にして説明しているが、本発明は、ポンプやポンプ水車のステーベーンにも同様に適用できるものである。
【００１２】
このような水車を改修する場合には、ランナやガイドベーンのプロフィルを改良することが一般的に行われているが、静止部であるステーベーンのプロフィルを改良することによっても、水車の性能効率向上を図ることが出来る。ステーベーンを改良する方法としては、既設ステーベーンを削ってプロフィルを改良することが考えられるが、それだけでは大きな改善を望むことは出来ない。そこで、本発明では、ステーベーン出入口先端に新しく部片を追加して、効果的に、ステーベーンのプロフィルを大幅に改良するようにしている。
【００１３】
大型の水力機械、小型でも比速度の大きい水力機械、もしくは比速度が小さくてもステーリングがベルマウス形状となっている水力機械においては、上下ステーリング、または上下カバー間の流路高さが大きくなってしまい、ステーベーン出入口先端に新しく部片を追加する場合には、ステーベーン出入口先端に取り付ける部片の高さが大きくなってしまう。
【００１４】
このような場合において、既設ステーベーン１にプロフィル改良用の部片を取り付ける際、図１のように改良後のステーベーンプロフィル形状に整形した中実部片２をあらかじめ鉛直方向２個以上に分割し、１部片ずつ溶接して取り付ける。プロフィル改良用の部片は、既設のステーベーンの入口先端（前縁）及び／又は出口先端（後縁）に取り付けられる。
【００１５】
これにより、部片は軽量化し、ハンドリングが容易になる。即ち、部片が軽量化されれば、部片をハンドリングする為のモノレール式吊り用工具のような大掛かりな設備が不要となるので、現地作業効率の大幅な向上を図ることが出来る。
【００１６】
また、部片の取り付け方法を工夫することにより、部片を適正な位置に取り付けることが容易となるので、現地作業精度ならびに効率の大幅な向上を図ることが出来る。
【００１７】
既設ステーベーンに部片を取り付ける際の工夫について図３を用いて説明する。図３では、既設ステーベーンの適切な位置に、２本以上の中実丸棒部片（複数の中実の棒状材）９をあらかじめ溶接しておく。本実施例における改良後のステーベーンプロフィル形状に整形した部片（ステーベーン先端取り付け部片）は、鉛直方向に２枚以上に分割した作用面，反作用面各１枚以上の板状部片（板状材）１０が用いられる。この板状部片１０を、既に取り付けてある中実丸棒部片９に溶接する。この方法により図２に記載の実施例と同様に部片は軽量化され、さらにハンドリングがしやすくなる。
【００１８】
次に図４を用いて既設ステーベーンに部片を取り付け方の他の実施例を説明する。本実施例では、改良後のステーベーンプロフィル形状に整形した部片は、図２の実施例と同様な中実部片２が用いられる。そして、この中実部片２を図３の実施例と同様な中実丸棒部片９を用いて既設ステーベーン１に取り付けている。先ず、既設ステーベーン１の適切な位置に２本以上の中実丸棒部片９を溶接してから、鉛直方向に分割し整形した中実部片２の適切な位置に設けた穴に中実丸棒部片９を差し込み、中実部片２を適正に位置決めしてから、溶接にて仮付けする。この手順を全ての中実部片２について同様に実施し、各中実部片と既設ステーベーン１および各中実部片間の本溶接を実施し、改良後のステーベーンプロフィル形状を整形する。このように板状部片１０において曲げ整形が困難となる曲率の大きいステーベーン先後端部を中実部片２にすることにより、形状整形の精度が高くなる。この実施例では、既設ステーベーン側に板状部片１０を取り付けているが、図２の実施例と同様に中実部片２だけでプロフィル改良用の部片を構成しても良い。図４に示す実施例においても図２に記載の実施例と同様に部片は軽量化され、さらにハンドリングがしやすくなる。また、中実部片を適正な位置に簡単に配置させることができる。
【００１９】
次に図５を用いて既設ステーベーンに部片を取り付け方の他の実施例を説明する。図５では、プロフィル改良用の部片（ステーベーン先端取り付け部片）は、中空丸棒部片（中空材）１１と板状部片（板状材）１０との組合せにより構成されている。既設ステーベーン１の適切な位置に１本以上の中実丸棒部片９をあらかじめ溶接しておき、鉛直方向２個以上に分割された中空丸棒部片１１の適切な位置に設けられた穴に、既設ステーベーン１に取り付けた中実丸棒部片９を差し込む。そして、ステーベーンの先後端部となる中空丸棒部片１１と既設ステーベーン１との間に、整形され鉛直方向に分割された板状部片１０を溶接する。本実施例によれば、曲率の大きいステーベーン先後端部の形状はプロフィル精度が高くなり、且つ部片は軽量化されるのでハンドリングが容易となる。尚、本実施例では、先後端部に中空丸棒部片１１を用いているが、中実丸棒としても良い。
【００２０】
次に図６を用いて既設ステーベーンに部片を取り付け方の他の実施例を説明する。図６では、プロフィル改良用の部片（ステーベーン先端取り付け部片）は、中実丸棒部片９と板状部片１０との組合せにより構成されている。中実丸棒部片９は、図５の実施例と同様に中空丸棒部片１１であっても良い。既設ステーベーン１の適切な位置に２本以上の中実丸棒部片（中実材）９をあらかじめ溶接しておき、この部片（中実材）と既設ステーベーン１とに、整形されて鉛直方向に分割された板状部片（既設ステーベーン側の板状部片）１０を溶接する。さらに、既設ステーベーン１に取り付けた中実丸棒部片（中実材）９に、整形されて鉛直方向分割された板状部片（先端または後端側の板状部片）１０を溶接する。この板状部片１０に鉛直方向に分割された中実丸棒部片（水流に対して先端位置若しくは後端位置にある中実丸棒部片）９を溶接する。このように部片を種々組み合わせることにより、所望のプロフィル形状を容易に形成することができる。
【００２１】
また、図２〜図６に記載の実施例を、鉛直方向において組合せことにより、あらゆる形状、および寸法のステーベーンを、作業性高く、さらには形状精度も良く形成することができる。例えば、ステーリングに近い上下部片を図２の実施例とし、その間を図３の実施例とするというように鉛直方向で異なる部片の取り付けを行うことにより、あらゆる形状、および寸法のステーベーンを、作業性高く、さらには形状精度も良く形成することができる。
【００２２】
また、上述の中実部片を取り付ける実施例において、既設ステーベーンに、整形した中実部片を直接溶接する場合について、中実部片の既設ステーベーン付根部に干渉する上下端に、付根部寸法Ｒの２倍以上の高さを有する面取りを、図７のように設けることにより、ステーリングを介して新たに取り付けた中実部片２に水圧が作用した時、付根部に生じる応力集中を回避することができる。
【００２３】
同様に、上述の板状部片を取り付ける実施例において、既設ステーベーンに整形した板状部片を直接溶接する場合について、板状部片１０の既設ステーベーン付根部に干渉する上下端は、図８のように付根部寸法Ｒの２倍以上の高さで角を落とすことにより、付根部に生じる応力集中を回避することができる。またこの場合、既設ステーベーンに取り付ける中実丸棒部片９は上下端から少なくとも付根部寸法Ｒの２倍は離れていなければならない。
【００２４】
尚、上述の実施例では、既設ステーベーンにプロフィル改良用の部片を取り付ける場合について説明したが、既設以外のステーベーンの製造にも本発明は適用できる。即ち、ステーベーンを水流に対して入口先端（前縁）部分又は出口先端（後縁）部分と本体部分とから構成し、入口先端部分又は出口先端部分を、鉛直方向に分割して製作し、前述の実施例に記載したように、本体部分に取り付けるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明における、ステーベーン改造用中実部片を鉛直方向に分割した図。
【図２】本発明が適用される水力機械の一例であるフランシス型水車の概略構成を表した図。
【図３】本発明における、ステーベーン改造用部片を中実丸棒と板状部片で形成した図。
【図４】本発明における、ステーベーン改造用部片を中実丸棒，板状部片および中実部片で形成した図。
【図５】本発明における、ステーベーン改造用部片を中実丸棒，板状部片および中空丸管で形成した図。
【図６】本発明における、ステーベーン改造用部片を中実丸棒，板状部片で形成した図。
【図７】本発明における、ステーベーン改造用を中実部片で形成した場合の、ステーベーン付根部面取りを示した図。
【図８】本発明における、ステーベーン改造用部片を中実丸棒，板状部片で形成した場合の、板状部片のステーベーン付根部角落としを示した図。
【符号の説明】
【００２６】
１  既設ステーベーン
２  中実部片
３  ケーシング
４  上カバー
５  下カバー
６  ステーベーン
７  ガイドベーン
８  ランナ
９  中実丸棒部片
１０  板状部片
１１  中空丸棒部片
【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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