JP2013213475A

JP2013213475A - 回転機械のバランス調整治具

Info

Publication number: JP2013213475A
Application number: JP2012085365A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tamura; 和浩田村; Koji Oyama; 宏治大山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-17

Abstract

【課題】バランス調整作業を簡素化すること。
【解決手段】一対の回転軸が相互の軸芯Ｃを合わせるように、各回転軸に形成されたフランジをボルト１０６Ｂで締結するカップリング部１０６で連結される回転機械について、カップリング部１０６での釣り合わせを行うバランス調整治具１であって、ウェイト２と、ウェイト２を保持するとともにボルト１０６Ｂの外周に対して着脱可能に巻き付けて取り付けられる帯状の取付部３と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、回転機械に生じる振動を低減するため、当該回転機械における回転軸のバランスを調整するバランス調整治具に関する。

特許文献１は、回転機械としての蒸気タービンロータが示されている。この蒸気タービンロータは、高圧ロータおよび中圧ロータの各シャフトが、当該各シャフトに形成されたフランジを互いに突き合わせてボルトによって締結されるカップリング部により連結されている。

特開平３−２９４６０１号公報

上述した特許文献１に記載の回転機械では、その設計状態によってはカップリング部が振動するオーバーハングモードの振動が大きくなり、運転に支障をきたすおそれがある。このような場合、カップリング部にウェイトを取り付けて釣り合わせを行う。釣り合わせは、ウェイトであるワッシャをボルトに通す。

しかしながら、ウェイト（ワッシャ）は、取り付けて回転機械を運転することで適したものか否かを判断されるため、ボルトを緩めてワッシャを挿入しボルトを締める作業を複数回行うこととなりバランス調整に要する時間が嵩み作業性が悪い。

本発明は上述した課題を解決するものであり、バランス調整作業を簡素化することのできる回転機械のバランス調整治具を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明における回転機械のバランス調整治具は、一対の回転軸が相互の軸芯を合わせるように、各前記回転軸に形成されたフランジをボルトで締結するカップリング部で連結される回転機械について、前記カップリング部での釣り合わせを行うバランス調整治具であって、ウェイトと、前記ウェイトを保持するとともに前記ボルトの外周に対して着脱可能に巻き付けて取り付けられる帯状の取付部と、を備えることを特徴とする。

この回転機械のバランス調整治具によれば、ボルトの外周に対して着脱可能に巻き付けて取り付けられる構成としたことで、バランスの確認ごとにボルトを緩めて本ウェイトであるワッシャを挿入しボルトを締める作業を複数回行う必要がなくなる。この結果、バランス調整に要する時間を短縮し、作業性を向上することができる。

また、第２の発明における回転機械のバランス調整治具は、第１の発明において、前記ウェイトが、前記ボルトの外周に磁着される磁石からなることを特徴とする。

この回転機械のバランス調整治具によれば、ボルトへの取り付け取り外しが容易であり、かつバランスの確認時において回転によるボルトからの脱落を防ぐことができる。

また、第３の発明における回転機械のバランス調整治具は、第１または第２の発明において、前記取付部が、帯状の一端側と他端側とを結合する結合部を有することを特徴とする。

この回転機械のバランス調整治具によれば、バランスの確認時において回転によるボルトからの脱落を防ぐことができる。

また、第４の発明における回転機械のバランス調整治具は、第３の発明において、前記結合部を、前記軸芯側に向けて前記ボルトに取り付けることを特徴とする。

この回転機械のバランス調整治具によれば、結合部がカップリング部の径方向内側であって軸芯に近い位置に配置される。これにより、カップリング部が周方向に回転した場合に結合部に掛かる遠心力を抑えることになるため、バランスの確認時において回転によるボルトからの脱落を防ぐことができる。

本発明によれば、バランス調整作業を簡素化することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るバランス調整治具が適用される回転機械の概略図である。図２は、本発明の実施形態に係るバランス調整治具が適用されるカップリング部の側面視断面図である。図３は、本発明の実施形態に係るバランス調整治具が適用されるカップリングの正面視断面図である。図４は、本発明の実施形態に係るバランス調整治具の平面図である。図５は、本発明の実施形態に係るバランス調整治具の側断面図である。図６は、本発明の実施形態に係るバランス調整治具の使用状態を示す断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係るバランス調整治具が適用される回転機械の概略図であり、図２は、本実施形態に係るバランス調整治具が適用されるカップリング部の側面視断面図であり、図３は、本実施形態に係るバランス調整治具が適用されるカップリングの正面視断面図である。

図１に示す回転機械１００は、回転体１０１，１０２を有している。回転体１０１，１０２としては、例えば、一方が蒸気タービンやガスタービンで他方が発電機であり、または一方と他方とが圧力の異なる蒸気タービンである。各回転体１０１，１０２は、それぞれ回転軸１０３，１０４を有している。各回転軸１０３，１０４は、少なくとも両端側が軸受１０５により回転可能に支持されている。すなわち、回転体１０１，１０２は、回転軸１０３，１０４を介して回転可能に設けられている。そして、一対の回転軸１０３，１０４は、相互の軸芯Ｃ（図２参照）を合わせるように、カップリング部１０６で連結されている。

図２および図３に示すように、カップリング部１０６は、各回転軸１０３，１０４にそれぞれ形成された円盤状のフランジ１０６Ａと、各フランジ１０６Ａを締結する複数のボルト１０６Ｂとを含む。ボルト１０６Ｂは、軸芯Ｃを中心とした周方向に沿って配置されている。ボルト１０６Ｂは、六角形の頭部１０６Ｂａとネジ部１０６Ｂｂとを有し、ネジ部１０６Ｂｂを各フランジ１０６Ａに形成された貫通穴１０６Ａａに貫通させつつ、ネジ部１０６Ｂｂに六角形のナット１０６Ｂｃを螺着することで頭部１０６Ｂａとナット１０６Ｂｃとの間で各フランジ１０６Ａを締結する。

図４は、本実施形態に係るバランス調整治具の平面図であり、図５は、本実施形態に係るバランス調整治具の側断面図であり、図６は、本実施形態に係るバランス調整治具の使用状態を示す断面図である。

図４〜図６に示すように、バランス調整治具１は、ウェイト２と、当該ウェイト２を保持して上記カップリング部１０６のボルト１０６Ｂに取り付けられる取付部３とを含み構成されている。

取付部３は、ボルト１０６Ｂにおける頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの外周に対して巻き付けて取り付けられるもので、頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの六角形の外周の各面に沿うように板状に形成された５つの平板部３Ａと２つの結合平板部３Ｂとを有している。平板部３Ａおよび結合平板部３Ｂは、金属材で形成されている。各平板部３Ａは、順次並んで連なって設けられ、相互が繋がる部分に、頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの六角形の外周の各角にあたる部分で当該角に沿って屈曲できるように薄肉に形成された屈曲部３Ｃが設けられている。結合平板部３Ｂは、各平板部３Ａが連なる両端部に、屈曲部３Ｃを介して設けられている。結合平板部３Ｂは、取付部３を頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの外周に対して巻き付けた場合に、頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの六角形の外周の１つの面に沿って相互に重なることで平板部３Ａと同等の厚さになるように設けられている。この結合平板部３Ｂは、結合部４が設けられている。

結合部４は、取付部３を頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの外周に対して巻き付けた状態で、取付部３の一端側である結合平板部３Ｂと、他端側である結合平板部３Ｂとを相互に結合するものである。結合部４は、一方の結合平板部３Ｂに設けられた係合フック４Ａと、他方の結合平板部３Ｂに設けられた係合溝４Ｂとを含んで構成され、係合フック４Ａと係合溝４Ｂとの相互の係合により各結合平板部３Ｂを結合する。係合フック４Ａは、金属材を短冊状に形成したもので、先端がコ字形状に折曲された鍵部４Ａａを有する。この係合フック４Ａは、一方の結合平板部３Ｂの両側部にそれぞれ設けられ、基端が結合平板部３Ｂに対して軸部４Ａｂにより支承されて、先端の鍵部４Ａａが結合平板部３Ｂの側部に対して近接または離隔するように、図４中の矢印Ａ方向に揺動可能に設けられている。係合溝４Ｂは、他方の結合平板部３Ｂの両側部にそれぞれ設けられ、取付部３を頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの外周に対して巻き付けた場合に、頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの六角形の外周の１つの面に沿って各結合平板部３Ｂが相互に重なった状態で、係合フック４Ａの鍵部４Ａａが嵌挿する。

なお、結合部４を設けるにあたり、本実施形態では、係合フック４Ａが係合溝４Ｂに係合した状態において、相互に重なる各結合平板部３Ｂの幅および厚み内に係合フック４Ａを収納するように設けられている。そのため、係合フック４Ａを設ける一方の結合平板部３Ｂは、係合フック４Ａの鍵部４Ａａを挿入する挿入溝部３Ｂａおよび挿入凹部３Ｂｂが設けられている。また、係合フック４Ａを設ける一方の結合平板部３Ｂは、係合フック４Ａの基端側を支承する部分に、係合フック４Ａの厚み分だけ厚さ方向に下がった段部３Ｂｃが設けられている。一方、係合溝４Ｂを設ける他方の結合平板部３Ｂは、係合溝４Ｂに隣接して係合フック４Ａの厚み分だけ厚さ方向に下がった段部３Ｂｄが設けられている。

ウェイト２は、取付部３において各平板部３Ａおよび少なくとも一方の結合平板部３Ｂに設けられている。ウェイト２は、ボルト１０６Ｂの頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの外周に対して磁着される磁石として構成されている。この場合、ウェイト２は、取付部３の各平板部３Ａおよび一方の結合平板部３Ｂにおいて、ボルト１０６Ｂの頭部１０６Ｂａまたはナット１０６Ｂｃの外周の面に接触する板面に表れるように、各平板部３Ａおよび一方の結合平板部３Ｂの厚み内に埋設されている。なお、ウェイト２は、バランス調整治具１全体として所定の重さとなるように設けられるもので、平板部３Ａおよび一方の結合平板部３Ｂの全てに設けられていなくてもよい。また、取付部３そのものがウェイトとして構成されていてもよい。

このように構成されたバランス調整治具１は、重さが異なるものを複数用意される。

そして、バランス調整治具１を使用する際、すなわちカップリング部１０６での釣り合わせを行う際、回転機械１００を組み立てた状態で、試運転時または通常運転時において、軸受１０５に設けた振動計（例えば、速度計、変位計、加速度計）により回転軸１０４の振動（回転軸１０４の振動もしくは静止部の振動など）を計測し、バランスの偏りを検出する（１）。次に、バランス調整治具１を取り付けた状態で、回転機械１００を運転し、振動計の測定により回転軸１０４の振動とバランスの偏りを確認する（２）。次に、この確認によりバランスが規定範囲内で整っている場合、バランス調整治具１を外し、当該バランス調整治具１を取り付けていたボルト１０６Ｂに対し、当該バランス調整治具１と同じ重さの本ウェイトであるワッシャ（図示せず）などを取り付ける。一方、確認により未だバランスの偏りがある（規定範囲外である）場合、上記（１）および（２）の測定結果からバランス調整治具１の重量、取り付け位置に対する振動値の感度を確認し、再度最適なウェイト重量、取り付け位置を算出し、重さの異なるバランス調整治具１に取り替え、バランスが規定範囲内で整うまで同様に確認を行う。

このように、本実施形態における回転機械１００のバランス調整治具１は、一対の回転軸１０３，１０４が相互の軸芯Ｃを合わせるように、各回転軸１０３，１０４に形成されたフランジ１０６Ａをボルト１０６Ｂで締結するカップリング部１０６で連結される回転機械１００について、カップリング部１０６での釣り合わせを行うバランス調整治具１であって、ウェイト２と、ウェイト２を保持するとともにボルト１０６Ｂの外周に対して着脱可能に巻き付けて取り付けられる帯状の取付部３と、を備える。

この回転機械１００のバランス調整治具１によれば、ボルト１０６Ｂの外周に対して着脱可能に巻き付けて取り付けられる構成としたことで、バランスの確認ごとにボルト１０６Ｂを緩めて本ウェイトであるワッシャを挿入しボルト１０６Ｂを締める作業を複数回行う必要がなくなる。この結果、バランス調整に要する時間を短縮し、作業性を向上することが可能になる。

また、本実施形態における回転機械１００のバランス調整治具１は、ウェイト２が、ボルト１０６Ｂの外周に磁着される磁石からなることが好ましい。

この回転機械１００のバランス調整治具１によれば、ボルト１０６Ｂへの取り付け取り外しが容易であり、かつバランスの確認時において回転によるボルト１０６Ｂからの脱落を防ぐことが可能になる。

また、本実施形態における回転機械１００のバランス調整治具１は、取付部３が、帯状の一端側と他端側とを結合する結合部４を有することが好ましい。

この回転機械１００のバランス調整治具１によれば、バランスの確認時において回転によるボルト１０６Ｂからの脱落を防ぐことが可能になる。

また、本実施形態における回転機械１００のバランス調整治具１は、図６に示すように、結合部４を、軸芯Ｃ側に向けてボルト１０６Ｂに取り付けることが好ましい。

この回転機械１００のバランス調整治具１によれば、結合部４を、軸芯Ｃ側に向けてボルト１０６Ｂに取り付けることで、結合部４がカップリング部１０６の径方向内側であって軸芯Ｃに近い位置に配置される。これにより、カップリング部１０６が周方向に回転した場合に結合部４に掛かる遠心力を抑えることになるため、バランスの確認時において回転によるボルト１０６Ｂからの脱落を防ぐことが可能になる。

１バランス調整治具
２ウェイト
３取付部
３Ａ平板部
３Ｂ結合平板部
３Ｂａ挿入溝部
３Ｂｂ挿入凹部
３Ｂｃ段部
３Ｂｄ段部
３Ｃ屈曲部
４結合部
４Ａ係合フック
４Ａａ鍵部
４Ａｂ軸部
４Ｂ係合溝
１００回転機械
１０１，１０２回転体
１０３，１０４回転軸
１０５軸受
１０６カップリング部
１０６Ａフランジ
１０６Ａａ貫通穴
１０６Ｂボルト
１０６Ｂａ頭部
１０６Ｂｂネジ部
１０６Ｂｃナット
Ｃ軸芯

Claims

一対の回転軸が相互の軸芯を合わせるように、各前記回転軸に形成されたフランジをボルトで締結するカップリング部で連結される回転機械について、前記カップリング部での釣り合わせを行うバランス調整治具であって、
ウェイトと、
前記ウェイトを保持するとともに前記ボルトの外周に対して着脱可能に巻き付けて取り付けられる帯状の取付部と、
を備えることを特徴とする回転機械のバランス調整治具。
前記ウェイトが、前記ボルトの外周に磁着される磁石からなることを特徴とする請求項１に記載の回転機械のバランス調整治具。
前記取付部が、帯状の一端側と他端側とを結合する結合部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転機械のバランス調整治具。
前記結合部を、前記軸芯側に向けて前記ボルトに取り付けることを特徴とする請求項３に記載の回転機械のバランス調整治具。