[发明专利]导流叶片以及流体机械

说明书

本发明的实施方式涉及导流叶片以及流体机械。在实施方式的导流叶片中，当在与导流叶片转动轴线垂直的截面中，对于导流叶片的成为流道侧翼面的轮廓线的曲率，当在轮廓线形成为凸状的情况下设为正曲率，在轮廓线形成为凹状的情况下设为负曲率时，在流道侧翼面上设置有轮廓线的曲率成为负曲率的负曲率部。负曲率部从流道侧翼面的上端部遍及到下端部地形成。

技术领域

本发明的实施方式涉及导流叶片以及流体机械。

背景技术

在流体机械中，存在弗朗西斯式水轮机或者轴流水轮机等水轮机或者泵水轮机等。在此，以典型的流体机械的例子即弗朗西斯式水轮机为例进行说明。

弗朗西斯式水轮机为，在水轮机运转时，从上池通过铁管向螺旋状的外壳流入水，向外壳流入了的水通过由静叶片以及导流叶片形成的流路向流道引导。通过向该流道引导的流水而流道被旋转驱动，流水的压力能量向旋转能量转换。当流道被旋转驱动时，经由主轴与流道连结的发电机被驱动，而进行发电。使流道旋转驱动后的流水，通过吸出管向下池(或者放水路)排出。

导流叶片设置于流道的外周侧，并在以流道旋转轴线为中心的周方向上以等间隔配置。在各导流叶片上连结有连杆机构，各导流叶片构成为能够以导流叶片转动轴线为中心转动。导流叶片能够从全闭状态转动到在连杆机构内允许的最大开度。通过导流叶片转动为所希望的开度，由此能够向流道供给与所希望的发电量相匹配的流量的水。

在此，图14以及图15中表示静叶片50和导流叶片51的俯视图。如图14所示那样，多个静叶片50与多个导流叶片51分别在周方向上分离，水在静叶片50之间的流路以及导流叶片51之间的流路中流动。静叶片50以及导流叶片51具有使从外壳向流道的水的流动顺畅那样的翼面形状。

导流叶片51如上述那样以导流叶片转动轴线为中心转动，导流叶片51的开度被调整。例如，如图14所示那样，导流叶片51的开度变小，或者如图15所示那样，导流叶片51的开度变大。在这样的情况下，向导流叶片51流入的水的流动的角度、与导流叶片51的入口角度会产生偏差，根据情况不同有可能产生流动的剥离。例如，如图14所示那样，在导流叶片51的开度较小的情况下，在导流叶片51的内周侧(流道侧)有可能产生剥离。如图15所示那样，在导流叶片51的开度较大的情况下，在导流叶片51的外周侧(静叶片50侧)有可能产生剥离。剥离区域不会作为水流动的流路起作用，因此导流叶片51的流路实际上变窄。因此，存在损失增大这样的问题。

为了对应于这样的问题，导流叶片的翼面被设计为，在与导流叶片转动轴线垂直的截面中观察时，通常形成为相对于流水面成为凸状(或者直线状)，且不存在凹面形状。其原因在于，在形成为凹状的情况下流路扩大，因此在导流叶片的翼面附近边界层发达、或者流动减速而有可能产生剥离。

然而，在设置于导流叶片的流道侧的流道侧翼面、以及设置于静叶片侧的静叶片侧翼面分别在整体上形成为凸状的情况下，导流叶片之间的流路具有复杂的形状，因此有时流动局部地增速。这样的流动的增速，存在导致摩擦损失增大这样的问题。

发明内容

实施方式的导流叶片为，设置于流体机械的流道的外周侧，通过以导流叶片转动轴线为中心进行转动来调整向流道的水的流量。该导流叶片为，在与导流叶片转动轴线垂直的截面中，关于成为导流叶片的流道侧翼面的轮廓线的曲率，当在轮廓线形成为凸状的情况下设为正曲率、在轮廓线形成为凹状的情况下设为负曲率时，在流道侧翼面设置轮廓线的曲率成为负曲率的负曲率部。负曲率部从流道侧翼面的上端部遍及到下端部地形成。

此外，实施方式的流体机械具备流道、以及设置于流道的外周侧的上述导流叶片。

附图说明

图1是表示第一实施方式的弗朗西斯式水轮机的整体构成的截面图。

图2是表示图1的导流叶片的俯视截面图。

图3是图2的A部分放大图。