JP2014066174A - 位置決め装置、及びこれを備えている回転式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】外側部材に対して、外側部材の内周側に配置される内側部材を位置決めする位置決め装置を容易にセットできるようにする。さらに、外側部材の外周側と内周側との間のシール性を高めることができるようにする。
【解決手段】外側部材である半車室１１の外周側から内周側に貫通した円柱状の貫通孔１３に装着されるスリーブ２１と、スリーブ２１を貫通し、内側部材である半翼環６の外周に形成されている溝７に係合するピン３１と、を備える。スリーブ２１は、半車室の貫通孔１３に挿通可能な円筒状を成し、円筒形状の中心軸である円筒軸Ａｃから偏芯した位置で円筒軸方向Ｄａｃに貫通して、ピン３１が差し込まれる偏芯孔２３が形成されているスリーブ本体２２と、スリーブ本体の円筒軸方向Ｄａｃにおける両端部のうちでロータ軸から遠い外側端部２２ｏに形成されている鍔部２５と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータ軸を中心として周方向に延びる外側部材に対して、外側部材の内周側に配置されてロータ軸を中心として周方向に延びる内側部材を位置決めする位置決め装置、及びこれを備えている回転式流体機械に関する。

蒸気タービン、ガスタービンあるいは圧縮機等の回転式流体機械は、ロータ軸と、このロータ軸を中心として周方向に延びるケーシング等の外側部材と、この外側部材の内周側に配置されロータ軸を中心として周方向に延びる内側部材とを備えている。この回転式流体機械では、外側部材に対する相対位置が定まっているロータ軸に対して、内側部材の相対位置を合わせるために位置決め装置が用いられることがある。

このような位置決め装置としては、例えば、特許文献１に開示されているセンタリング装置がある。このセンタリング装置は、ロータ軸に対する径方向に外部ケーシングを貫通した円柱状の貫通孔に装着されるスリーブと、このスリーブを貫通し、内部ケーシングの外周に形成されている溝に係合するセンタリングボルトと、スリーブ及びセンタリングボルトの径方向外側に配置される頭部と、を有している。

スリーブは、外部ケーシングの貫通孔に挿通可能に円筒状を成している。このスリーブには、円筒形状の中心軸である円筒軸から偏芯した位置で円筒軸が延びている円筒軸方向に貫通して、センタリングボルトが差し込まれる偏芯孔が形成されている。このため、スリーブを外部ケーシングの貫通孔内でその円筒軸回りに回転させると、このスリーブの偏芯孔に差し込まれているセンタリングボルトの円筒軸に対して垂直な方向における位置が変位する。この位置決め装置では、内部ケーシングの溝に、スリーブの円筒軸に対する位置が適切に変位したセンタリングボルトの先端部を係合させることで、外部ケーシングに対する内部ケーシングの相対位置を定めて、ロータ軸に対する内部ケーシングの相対位置を定めている。

実開昭５６−９２８０２号公報

上記特許文献１に記載の技術では、位置決め装置のセット中、スリーブは、ロータ軸の径方向に、言い換えると、外部ケーシングの外周側から内周側に向かって移動可能である。さらに、位置決め装置をセットし、且つ外部ケーシングに対する内部ケーシングの相対位置が定められた後も、スリーブは、外部ケーシングの外周側から内周側に向かって移動可能であると考えられる。

このため、上記特許文献１に記載の技術では、位置決め装置のセット過程で、スリーブの径方向外側端が外部ケーシングである外側部材の貫通孔内に入ってしまうと、このスリーブを貫通孔内で回転させることが困難になり、位置決め装置を適切な状態にセットすることが面倒である、という問題点がある。

さらに、上記特許文献１に記載の技術では、位置決め装置のセット後においても、スリーブが外側部材の外周側から内周側に向かって移動可能であると考えられるため、スリーブと頭部との間、さらにスリーブと外側部材との間のシール性が低く、外側部材の内周側の流体が外周側に漏れ出るおそれが大きい、という問題点もある。

そこで、本発明は、従来技術の問題点に着目し、セットが容易で、外側部材の外周側と内周側との間のシール性を高めることができる位置決め装置、及びこれを備えている回転式流体機械を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するための発明の一態様としての位置決め装置は、
ロータ軸を中心として周方向に延びる外側部材に対して、該外側部材の内周側に配置されて該ロータ軸を中心として周方向に延びる内側部材を位置決めする位置決め装置において、前記外側部材の外周側から内周側に貫通した円柱状の貫通孔に装着されるスリーブと、前記スリーブを貫通し、前記内側部材の外周に形成されている溝に係合するピンと、を備え、前記スリーブは、前記外側部材の前記貫通孔に挿通可能な円筒状を成し、円筒形状の中心軸である円筒軸から偏芯した位置で該円筒軸が延びている円筒軸方向に貫通して、前記ピンが差し込まれる偏芯孔が形成されているスリーブ本体と、該スリーブ本体の前記円筒軸方向における両端部のうちで前記ロータ軸から遠い外側端部に形成されている鍔部と、を有することを特徴とする。

当該位置決め装置では、スリーブが鍔部を有しているので、この鍔部が外側部材の外周側に露出している状態を確保できる。このため、当該位置決め装置では、この鍔部を容易に操作できることから、スリーブを容易に回転させることできる。よって、当該位置決め装置を容易にセットすることができる。

また、当該位置決め装置では、スリーブが鍔部を有しているので、スリーブの表面で、外側部材のいずれかの部分と対向している対向表面の面積が大きくなる。このため、当該位置決め装置では、外側部材の貫通孔に挿通されるスリーブと外側部材との間のシール性を高めることができる。よって、当該位置決め装置によれば、外側部材に貫通孔が形成されているものの、外側部材の外周側と内周側との間のシール性を高めることができる。

ここで、上記位置決め装置において、前記スリーブの前記鍔部の外周縁上の少なくも一点における接線方向が、前記円筒軸を中心して該点を通る仮想円の該点における接線方向と異なっていることが好ましい。

当該位置決め装置では、スリーブ鍔部の円筒軸方向視した形状が円形ではないため、スリーブ鍔部の外周面中に円筒軸を中心とした回転トルクを受け得る部分が形成されていることになる。このため、当該位置決め装置では、工具をスリーブ鍔部に係合させることで、スリーブを容易に回転させることができる。よって、当該位置決め装置によれば、より容易に当該位置決め装置をセットすることができる。

また、以上のいずれかの位置決め装置において、円筒状の前記スリーブ本体の外周側で前記スリーブの前記鍔部と前記外側部材との間に挟まれているガスケットを備えていてもよい。また、前記スリーブの前記鍔部と前記外側部材とは、溶接で接合されていてもよい。

当該位置決め装置では、外側部材の貫通孔に挿通されるスリーブと外側部材との間のシール性を高めることができるので、外側部材に貫通孔が形成されているものの、外側部材の外周側と内周側との間のシール性をより高めることができる。

また、以上のいずれかの位置決め装置において、前記ピンは、前記スリーブの前記偏芯孔に挿通可能なピン本体と、該ピン本体の前記円筒軸方向における両端部のうちで前記ロータ軸に近い内側端部に形成されて、前記内側部材の前記溝に入り込む溝係合部と、該ピン本体の該円筒軸方向における両端部のうちで前記ロータ軸から遠い外側端部に形成されている鍔部と、を有してもよい。

当該位置決め装置では、ピンが鍔部を有しているので、ピンの表面で、スリーブのいずれかの部分と対向している対向表面の面積が大きくなる。このため、当該位置決め装置では、ピンとスリーブとの間のシール性を高めることができる。よって、当該位置決め装置によれば、外側部材に貫通孔が形成されているものの、外側部材の外周側と内周側との間のシール性をより高めることができる。

また、鍔部を有するピンを備えている位置決め装置において、前記ピン本体の外周側で前記ピンの前記鍔部と前記スリーブの前記鍔部との間に挟まれているガスケットを備えていてもよい。また、前記ピンの前記鍔部と前記スリーブの前記鍔部とは、溶接で接合されていてもよい。

当該位置決め装置では、ピンとスリーブとの間のシール性を高めることができるので、外側部材に貫通孔が形成されているものの、外側部材の外周側と内周側との間のシール性をより高めることができる。

また、以上のいずれかの位置決め装置において、前記スリーブ及び前記ピンを前記内側部材側に押し付ける押付具を備えていてもよい。

この場合、前記押付具は、前記ピンの前記円筒軸方向における両端のうちで前記ロータ軸から遠い外側端に接する押え板と、該押え板を前記内側部材側に押し付けるボルト頭部及び該ボルト頭部から延びて該押え板を貫通し前記外側部材に捻じ込まれる軸部を有するボルトと、を含んでもよい。

また、鍔部を有するピンを備えている位置決め装置において、前記ピンの前記鍔部には、前記円筒軸方向に貫通したボルト挿通孔が形成され、前記スリーブ及び前記ピンを前記内側部材側に押し付ける押付具として、前記ピンの前記鍔部に接して該鍔部を前記内側部材側に押し付けるボルト頭部、及び該ボルト頭部から延びて該鍔部の前記ボルト挿通孔に挿通され前記外側部材に捻じ込まれる軸部を有するボルトを備えていてもよい。

また、以上のいずれかの位置決め装置において、前記外側部材には、該外側部材の前記外周側から前記内周側に凹み、穴底面から該内周側に向かって前記貫通孔が形成されている鍔受け穴が形成されており、前記鍔受け穴には、前記スリーブの前記スリーブ本体が前記貫通孔に挿通されているときに、前記スリーブの前記鍔部の少なくとも一部が陥入していてもよい。

また、上記問題点を解決するための発明の一態様としての回転式流体機械は、
以上のいずれかの位置決め装置と、前記外側部材と、前記内側部材と、前記ロータ軸と、を備えていることを特徴とする。

本発明では、位置決め装置のセットが容易で、しかも、外側部材の外周側と内周側との間のシール性を高めることができる。

本発明に係る第一実施形態における位置決め装置の断面図である。 本発明に係る第一実施形態における位置決め装置の分解断面図である。 本発明に係る第一実施形態における位置決め装置の要部分解斜視図である。 押え板を省略した図１におけるＶ矢視図（位置決め装置のセット中）である。 押え板を省略した図１におけるＶ矢視図（位置決め装置のセット完了後）である。 本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンの断面図である。 本発明に係る第二実施形態における位置決め装置の断面図である。 本発明に係る第三実施形態における位置決め装置の断面図である。

以下、本発明に係る位置決め装置及びこれを備えている回転式流体機械の各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

「第一実施形態」
まず、本発明に係る位置決め装置及びこれを備えている回転式流体機械の第一実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。

本実施形態の回転式流体機械は、蒸気タービンである。この蒸気タービンは、図６に示すように、ロータ１と、ロータ１の外周側に配置されている環状の翼環５と、この翼環５の外周側に配置されている環状の車室１０と、車室１０に対する翼環５の相対位置を定める位置決め装置２０と、を備えている。

ロータ１は、水平方向に延びているロータ軸２と、このロータ軸２に対する周方向Ｄｃに並んでロータ軸２に固定されている複数の動翼３とを有している。なお、以下では、このロータ軸２が延びている方向をロータ軸方向Ｄａとし、ロータ軸２に垂直な方向のうち、鉛直方向を上下方向Ｄｖ、水平方向を左右方向Ｄｈとする。

環状の翼環５には、翼環５の内周側であってロータ１の動翼３よりも上流側の位置に、周方向Ｄｃに並ぶ複数の静翼９が設けられている。蒸気タービンでは、ロータ軸２の外周側と環状の翼環５との間の筒状の空間、言い換えると、動翼３及び静翼９が配置されている空間が蒸気流路となる。環状の翼環５は、ロータ軸２を基準に上側の上半翼環６ｘと、下側の下半翼環６ｙとを有している。上半翼環６ｘ及び下半翼環６ｙは、周方向Ｄｃに延び、周方向Ｄｃの端部でボルト等により互いに接続されている。また、環状の車室１０も、ロータ軸２を基準に上側の上半車室１１ｘと、下側の下半車室１１ｙとを有している。上半車室１１ｘ及下半車室１１ｙも、周方向Ｄｃに延び、周方向Ｄｃの端部でボルト等により互いに接続されている。

下半車室１１ｙの周方向Ｄｃの端部には、内周側から外周側に向かって凹む溝２７が形成されている。また、下半翼環６ｙの周方向Ｄｃの端部には、外周側に向かって突出する突起２８が設けられ、この突起２８が溝２７に嵌合している。突起２８と溝２７との嵌合によって、下半翼環６ｙは、下半車室１１ｙに対して、上下方向Ｄｖ及び軸方向Ｄａに相対移動不能に拘束される。さらに、下半車室１１ｙの内周面には、周方向Ｄｃの全周に亘って内周側に向かって突出する突起（不図示）が形成されており、下半翼環６ｙの外周面には、周方向Ｄｃの全周に亘って内周側に向かって凹む溝部（不図示）が形成され、該突起と該溝部が全周に亘って嵌合するようになっている。これにより、下半翼環６ｙは、下半車室１１ｙに対して、軸方向Ｄａに相対移動不能に拘束される。また、周方向の嵌合部は上半車室１１ｘと上半翼環６ｘにおいても同様に形成されている。なお、位置決め装置２０がセットされていない時点では左右方向Ｄｈには移動可能になっている。

本実施形態では、上半翼環６ｘ、下半翼環６ｙのそれぞれが内側部材を成し、上半車室１１ｘ及び下半車室１１ｙのそれぞれが外側部材を成す。なお、以下では、上半翼環６ｘ及び下半翼環６ｙを単に半翼環６という場合があり、上半車室１１ｘ及び下半車室１１ｙを単に半車室１１という場合がある。

位置決め装置２０としては、下半車室１１ｙに対する下半翼環６ｙの相対位置を定める上側の位置決め装置２０ｘと、上半車室１１ｘに対する上半翼環６ｘの相対位置を定める下側の位置決め装置２０ｙとがある。上側の位置決め装置２０ｘと下側の位置決め装置２０ｙとは、同一構造である。このため、以下では、下側の位置決め装置２０ｙについて、主として説明する。

位置決め装置２０ｙは、図１〜図３に示すように、下半車室１１ｙを外周側から内周側に貫通した円柱状の貫通孔１３に装着されるスリーブ２１と、このスリーブ２１を貫通し、下半翼環６ｙの外周に形成されている溝７に係合するピン３１と、スリーブ２１と下半車室１１ｙとの間をシールするガスケット５１と、スリーブ２１及びピン３１を下半翼環６ｙ側、言い換えると、ロータ軸２に近づく側に押し付ける押付具４１と、を備えている。

下半車室１１ｙ中で、ロータ軸２の鉛直下方の位置には、外周側から内周側に凹む鍔受け穴１２が形成されている。この下半車室１１ｙには、さらに、この鍔受け穴１２の穴底面から内周側に貫通した、言い換えると、ロータ軸２の径方向Ｄｒで且つ上下方向Ｄｖに貫通した前述の貫通孔１３が形成されている。
また、下半車室１１ｙには、鍔受け穴１２の周りの位置に、貫通孔１３内でのスリーブ２１の回転を規制する回転規制爪１５が形成されている。但し、この回転規制爪１５は、下半車室１１ｙに予め形成されているものではなく、後述するように、位置決め装置２０ｙをセットする過程で形成される。下半翼環６ｙの溝７は、下半翼環６ｙの外周で、ロータ軸２の鉛直下方の位置に形成されている。この溝７は、ロータ軸２に近づく向き、つまり鉛直上方に向かって凹み、ロータ軸方向Ｄａに延びている。

スリーブ２１は、円柱状の貫通孔１３に挿通可能な円筒状を成すスリーブ本体２２と、円筒形状の中心軸である円筒軸Ａｃが延びている円筒軸方向Ｄａｃにおける両端部のうちでロータ軸２から遠い外側端部２２ｏに形成されているスリーブ鍔部２５と、を有する。スリーブ本体２２には、スリーブ本体２２の円筒軸Ａｃから偏芯して、円筒軸方向Ｄａｃに貫通している円柱状の偏芯孔２３が形成されている。スリーブ鍔部２５は、スリーブ本体２２の外側端部２２ｏから、円筒軸Ａｃに対して垂直な方向に広がっている。このスリーブ鍔部２５は、円筒軸方向視の形状がほぼ正方形を成している。

ピン３１は、円柱状の偏芯孔２３に挿通可能な円柱状のピン本体３２と、ピン本体３２の円筒軸方向Ｄａｃにおける両端部のうちでロータ軸２に近い内側端部３２ｉに形成されて、下半翼環６ｙの溝７に入り込む溝係合部３８と、ピン本体３２の円筒軸方向Ｄａｃにおける両端部のうちでロータ軸２から遠い外側端部３２ｏに形成されているピン鍔部３５と、を有する。溝係合部３８には、溝７の一対の溝側面にそれぞれ対向する平坦な対向面３８ａが形成されている。ピン鍔部３５は、ピン本体３２の外側端部３２ｏから円筒軸Ａｃに対して垂直な方向に広がった円板形状を成している。

ガスケット５１は、板状を成し、一方の面から他方の面に貫通した開口が形成されている。この開口のサイズは、スリーブ本体２２が挿通可能なサイズである。

押付具４１は、ピン鍔部３５に接する押え板４２と、押え板４２を下半車室１１ｙに固定するためのボルト４５と、を有している。押え板４２は、円筒軸Ａｃに対して垂直な方向におけるスリーブ鍔部２５及びピン鍔部３５のサイズより大きなサイズに形成されている。より具体的には、ピン本体３２をスリーブ２１の偏芯孔２３に挿通させ、ピン鍔部３５に押え板４２を接触させた際に、この押え板４２には、スリーブ２１の円筒軸方向Ｄａｃでスリーブ鍔部２５及びピン鍔部３５と重ならない部分を有している。この押え板４２で、スリーブ鍔部２５及びピン鍔部３５と重ならない部分には、一方の面から他方の面に関する複数のボルト挿通孔４３が形成されている。ボルト４５は、ボルト頭部４６と、ボルト頭部４６から延びて押え板４２のボルト挿通孔４３に挿通され、下半車室１１ｙのネジ穴１７に捻じ込まれる軸部４７と、を有している。

次に、以上で説明した位置決め装置２０を用いての蒸気タービンの組立手順について説明する。なお、蒸気タービンの組立は、新規に蒸気タービンを設置する場合の他、蒸気タービンの構成部品である翼環５の換装工事等でも行われる。

まず、下半車室１１ｙにロータ１をセットし、下半車室１１ｙに対するロータ軸２の相対位置を定める。次に、このロータ１の周方向Ｄｃに下半翼環６ｙを移動させて、この下半翼環６ｙを下半車室１１ｙとロータ１との間に配置し、ロータ軸２との相対位置が定まっている下半車室１１ｙに対する下半翼環６ｙの相対位置を目的に相対位置に合せる。つまり、周方向Ｄｃに延びる下半車室１１ｙの中心軸（ロータ軸２の中心軸）に対して、周方向Ｄｃに延びる下半翼環６ｙの中心軸の位置を合わせる。この際、下半車室１１ｙの周方向Ｄｃの端部に形成されている溝２７（図６参照）に、下半翼環６ｙの周方向Ｄｃの端部に形成されている突起２８を嵌合させる。この結果、下半翼環６ｙは、下半車室１１ｙに対して、上下方向Ｄｖ及び軸方向Ｄａに相対移動不能に拘束される。

次に、以下の手順で位置決め装置２０ｙをセットする。
まず、ガスケット５１の開口にスリーブ２１のスリーブ本体２２を挿通させてから、このスリーブ本体２２を下半車室１１ｙの外周側（下側）から下半車室１１ｙの貫通孔１３に挿通させる。この結果、ガスケット５１は、スリーブ鍔部２５と下半車室１１ｙの鍔受け穴１２における穴底面との間に挟まれる。また、スリーブ鍔部２５は、下半車室１１ｙの鍔受け穴１２における穴側面とガスケット５１を介して対向する。このため、スリーブ２１は、貫通孔１３の貫通方向における外周側（下側）から内周側（上側）に向かう移動が規制され、スリーブ鍔部２５が下半車室１１ｙの外周側に露出している状態を確保することができる。

次に、スリーブ２１の偏芯孔２３にピン３１のピン本体３２を挿通させる。そして、スリーブ２１を下半車室１１ｙの貫通孔１３内で円筒軸Ａｃ回りに回転させる。この際、スリーブ鍔部２５は、前述したように、下半車室１１ｙの外周側に露出しているので、このスリーブ鍔部２５に工具を係合させて、この工具を操作して、スリーブ２１を回転させる。図４及び図５に示すように、スリーブ２１を円筒軸Ａｃ回りに回転Ｒさせると、円筒軸Ａｃから偏芯した位置に形成されているスリーブ２１の偏芯孔２３に挿通されているピン３１は、偏芯量及び回転量に応じて、下半車室１１ｙに対して円筒軸Ａｃに垂直な方向に移動Ｍする。そして、円筒軸Ａｃに垂直な方向へのピン３１の移動Ｍにより、円筒軸Ａｃに垂直な方向におけるピン３１の溝係合部３８の位置が下半翼環６ｙの溝７の位置に一致すると、ピン本体３２をスリーブ２１の偏芯孔２３にさらに押し込んで、ピン３１の溝係合部３８を下半翼環６ｙの溝７内に入れ、溝係合部３８と溝７とを係合させる。

ピン３１の溝係合部３８が下半翼環６ｙの溝７内に入ると、ピン３１に対して下半翼環６ｙは、下半翼環６ｙの溝７が延びているロータ軸方向Ｄａには相対移動できるものの、このロータ軸方向Ｄａと垂直な左右方向Ｄｈには移動できなくなる。また、ピン３１は、下半車室１１ｙに対して、スリーブ２１が回転Ｍしない限り、前述の左右方向Ｄｈを含め、円筒軸Ａｃに垂直な仮想面内の各方向に相対移動できない。よって、ピン３１の溝係合部３８が下半翼環６ｙの溝７内に入ると、スリーブ２１が回転しない限り、下半翼環６ｙは、下半車室１１ｙに対して左右方向Ｄｈに相対移動できなくなる。また、前述したように、下半翼環６ｙは、すでに、下半車室１１ｙに対して上下方向Ｄｖ及び軸方向Ｄａに相対移動できなくなっている。このため、ピン３１の溝係合部３８が下半翼環６ｙの溝７内に入った時点で、下半翼環６ｙは、下半車室１１ｙに対して上下方向Ｄｖ、軸方向Ｄａ及び左右方向Ｄｈに相対移動できないことになる。なお、ピン３１の溝係合部３８が下半翼環６ｙの溝７内に入ると、ピン鍔部３５はスリーブ鍔部２５と接する。

以上のように、ピン３１の溝係合部３８が下半翼環６ｙの溝７内に入ると、ピン鍔部３５の外周全体をスリーブ鍔部２５にシール溶接する。この結果、ピン３１はスリーブ２１に固定されると共に、ピン３１とスリーブ２１との間がシールされる。ピン３１の溝係合部３８が溝７と係合することによって、ピン３１は、下半車室１１ｙに対し、円筒軸Ａｃ回りの回転が拘束されているので、ピン鍔部３５と溶接されているスリーブ２１も回転しない。このため、スリーブ鍔部２５に対して直接回り止めを行うことは必須ではないが、図３〜図５に示すように、下半車室１１ｙの鍔受け穴１２の周囲を工具等で叩いて、回転規制爪１５を形成し、この回転規制爪１５をスリーブ鍔部２５の外周縁の一部に接触させ、つまり、コーキングして、スリーブ２１がその円筒軸Ａｃを中心に回転しないようにすると、より確実に回り止めを行うことができる。なお、コーキングによりスリーブ鍔部２５の回り止めを行ってからピン鍔部３５のシール溶接を行ってもよい。

次に、ピン鍔部３５に押付具４１の押え板４２を押し当て、この押え板４２のボルト挿通孔４３にボルト４５の軸部４７を挿通させ、この軸部４７の先端側を下半車室１１ｙのネジ穴１７に捻じ込む。この過程で、押え板４２、ピン３１、このピン３１と溶接されているスリーブ２１は、このボルト４５のボルト頭部４６により下半翼環６ｙに近づく側に押される。そして、ボルト４５のネジ穴１７への捻じ込みトルクが所定以上のトルクになった時点で、このボルト４５の捻じ込みを完了する。この時点で、下半車室１１ｙの鍔受け穴１２における穴底面とガスケット５１とが密着し、このガスケット５１とスリーブ鍔部２５とが密着し、さらに押え板４２とピン鍔部３５とが密着する。この結果、スリーブ２１及びピン３１は、下半車室１１ｙに対して、スリーブ２１の円筒軸方向Ｄａｃ、つまり下半車室１１ｙの貫通孔１３の貫通方向である上下方向Ｄｖに相対移動できなくなる。

以上で、位置決め装置２０ｙのセットが完了し、下半車室１１ｙに対する下半翼環６ｙの相対位置が定まる。つまり、下半車室１１ｙに対する下半翼環６ｙの相対位置は、周方向Ｄｃに延びる下半車室１１ｙの中心軸（＝ロータ軸２の中心軸）と、周方向Ｄｃに延びる下半翼環６ｙの中心軸の位置とが一致した状態に定まる。

次に、上半翼環６ｘを下半翼環６ｙに対向配置し、上半車室１１ｘを下半車室１１ｙに対向配置してから、上半車室１１ｘと下半車室１１ｙとをボルト等で接続する。続いて、上半車室１１ｘに対しても、以上で説明した手順と同様の手順で位置決め装置２０ｘをセットしてから、上半翼環６ｘと下半翼環６ｙとをボルト等で接続する。

以上で、蒸気タービンの組立が完了する。

以上のように、本実施形態では、半車室１１の外周側にスリーブ鍔部２５が露出している状態を確保できるので、このスリーブ鍔部２５を操作することで、スリーブ２１を容易に回転させることできる。しかも、このスリーブ鍔部２５は、スリーブ２１の円筒軸方向視した形状が円形でなくほぼ正方形であり、スリーブ鍔部２５の外周面中に円筒軸Ａｃを中心とした回転トルクを受ける部分があるため、工具をスリーブ鍔部２５に係合させることで、スリーブ２１を容易に回転させることができる。よって、本実施形態では、位置決め装置２０を容易にセットすることができる。

また、本実施形態では、スリーブ２１はスリーブ鍔部２５を有しているので、スリーブ２１の表面で、半車室１１のいずれかの部分と対向している対向表面の面積が大きくなる上に、スリーブ鍔部２５と半車室１１の鍔受け穴１２における穴底面との間にガスケット５１が配置されているので、スリーブ２１と半車室１１との間のシール性を高めることができる。また、本実施形態では、ピン鍔部３５の外周全体をスリーブ鍔部２５にシール溶接しているので、スリーブ２１とピン３１との間のシール性も高めることができる。よって、本実施形態では、半車室１１に貫通孔１３が形成されているものの、半車室１１の外周側と内周側との間のシール性を高めることができる。

「第二実施形態」
次に、本発明に係る位置決め装置の第二実施形態について、図７を用いて説明する。

本実施形態の位置決め装置２０ａは、スリーブ２１と半車室１１との間をシールするガスケット５１の他に、スリーブ２１とピン３１との間をシールするガスケット５５を備えていることを除いて、第一実施形態の位置決め装置２０ａと同一である。

スリーブ２１とピン３１との間をシールするガスケット５５は、板状を成し、一方の面から他方の面に貫通した開口が形成されている。この開口のサイズは、ピン本体３２が挿通可能なサイズである。このガスケット５５は、スリーブ鍔部２５とピン鍔部３５との間に配置される。このため、このガスケット５５の開口にピン本体３２を挿通させてから、このピン３１をスリーブ２１の偏芯孔２３に挿通させることになる。

以上のように、本実施形態では、スリーブ２１とピン３１との間にガスケット５５を配置することで、両者間のシール性を確保している。このため、本実施形態では、位置決め装置２０ａのセット過程で、第一実施形態のように、ピン鍔部３５の外周全体をスリーブ鍔部２５にシール溶接する必要がなくなり、第一実施形態よりも位置決め装置２０ａを容易にセットすることができる。

また、本実施形態では、スリーブ２１及びピン３１が位置決め装置２０ａの構成部品として組み付けられた後でも、スリーブ２１とピン３１とを容易に分離できるので、これらスリーブ２１及びピン３１を再利用することも可能である。

「第三実施形態」
次に、本発明に係る位置決め装置の第三実施形態について、図８を用いて説明する。

本実施形態の位置決め装置２０ｂは、第二実施形態の変形例であり、押付具４１ｂの構成が以上の各実施形態と異なっている。

本実施形態の押付具４１ｂは、以上の各実施形態と同様に、ボルト４５ｂを有しているものの、以上の各実施形態の押付具４１における押え板４２を有していない。このため、本実施形態では、以上の各実施形態の押付具４１における押え板４２の機能をピン鍔部３５ｂが担っている。

本実施形態のピン３１ｂにおけるピン鍔部３５ｂは、以上の各実施形態におけるピン鍔部３５よりも大きく、ピン本体３２をスリーブ２１の偏芯孔２３に挿通させた際に、スリーブ２１の円筒軸方向Ｄａｃでスリーブ鍔部２５と重ならない部分を有している。このピン鍔部３５ｂで、スリーブ鍔部２５と重ならない部分には、押付具４１ｂのボルト４５ｂが挿通可能な複数のボルト挿通孔３６が形成されている。このボルト挿通孔３６の内径は、ボルト４５ｂの軸部４７の外径よりも十分に大きい。このため、ピン鍔部３５ｂのボルト挿通孔３６にボルト４５ｂの軸部４７を挿通させた状態でも、このボルト４５ｂは、ボルト挿通孔３６の挿通方向に垂直な方向に、ピン鍔部３５ｂに対して相対移動可能である。

本実施形態では、ピン３１ｂの溝係合部３８を半翼環６の溝７内に入れ、回転規制爪１５をスリーブ鍔部２５の縁に接触させてから、ピン鍔部３５ｂのボルト挿通孔３６にボルト４５ｂの軸部４７を挿通させ、この軸部４７の先端側を半車室１１のネジ穴１７に捻じ込む。

第一実施形態の説明で前述したように、スリーブ２１の偏芯孔２３にピン本体３２を挿通させ、スリーブ２１を半車室１１の貫通孔１３内で円筒軸Ａｃ回りに回転させると、スリーブ２１の偏芯孔２３に挿通されているピン３１ｂは、偏芯量及び回転量に応じて、半車室１１に対して円筒軸Ａｃに垂直な方向に相対移動する。このため、本実施形態において、スリーブ２１を回転させると、ピン鍔部３５ｂのボルト挿通孔３６の位置が半車室１１に対して円筒軸Ａｃの垂直な方向に相対移動することになる。そこで、本実施形態では、スリーブ２１を回転させても、ボルト４５ｂの軸部４７をピン鍔部３５ｂのボルト挿通孔３６にさせた状態で、この軸部４７の先端側を半車室１１のネジ穴１７に捻じ込めるように、ボルト挿通孔３６の貫通方向に垂直な方向、つまり円筒軸Ａｃに垂直な方向に、ボルト４５ｂをピン鍔部３５ｂに対して相対移動可能にしている。

以上、本実施形態では、押付具４１ｂの部品点数を少なくすることができ、位置決め装置２０ｂの小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、円筒軸方向視におけるピン鍔部３５ｂのサイズをスリーブ鍔部２５のサイズよりも大きくしているが、ピン鍔部３５ｂのサイズをスリーブ鍔部２５のサイズより大きくなくてもよい。但し、この場合、ピン鍔部３５ｂと共に、スリーブ鍔部２５にも、ボルト４５ｂの軸部４７が挿通可能なボルト挿通孔を形成する必要がある。

また、本実施形態は、第二実施形態における押付具４１の構成を変えたものであるが、第一実施形態における押付具４１の構成として、本実施形態の押付具４１ｂの構成を採用してもよい。

「各種変形例」
次に、以上で説明した各実施形態の変形例について説明する。

以上の実施形態にスリーブ鍔部２５は、いずれも、円筒軸方向視の形状がほぼ正方形である。しなしながら、このスリーブ鍔部２５は、正方形である必要性はなく、円形でも、他の形状であってもよい。但し、スリーブ鍔部２５は、円筒軸Ａｃを中心する回転トルクを受けることができるようにするため、円筒軸方向視の形状が円形でないことがこのましい。言い換えると、スリーブ鍔部２５は、その外周縁上の少なくも一点における接線方向が、円筒軸Ａｃを中心してこの点を通る仮想円のこの点における接線方向と異なっている形状であることが好ましい。

また、以上の実施形態では、いずれも、スリーブ鍔部２５と半車室１１との間にガスケット５１を配置している。しかしながら、スリーブ鍔部２５と半車室１１との間にはガスケット５１を配置しなくてもよい。この場合、スリーブ鍔部２５の外周全体を半車室１１にシール溶接することが好ましい。但し、スリーブ鍔部２５を半車室１１に溶接する場合、スリーブ鍔部２５及び半車室１１が溶接に適した材料で形成されている必要である。さらに、この場合、位置決め装置を分解する過程で、スリーブ本体２２からスリーブ鍔部２５を切断しなくてはならないため、位置決め装置をセットし直す際には、新たなスリーブ２１を準備する必要がある。

また、以上の実施形態では、半翼環６の外周にロータ軸方向Ｄａに延びる溝７を形成しているが、この溝７は、ロータ軸２に対する周方向Ｄｃに延びる溝であってもよい。この場合、位置決め装置は、半翼環６の外周面が広がっている方向（周方向Ｄｃ及びロータ軸方向Ｄａ）でこの溝が延びている方向と垂直な方向、つまりロータ軸方向Ｄａにおいて、半車室１１に対する半翼環６の位置を定めることになる。

以上の実施形態では、ロータ軸２の鉛直上方の位置と鉛直下方の位置との両方に位置決め装置を設けているが、ロータ軸２の鉛直下方の位置のみに位置決め装置を設けてもよい。また、位置決め装置は、ロータ軸２に対して斜め下方や斜め上方の位置に設けてもよい。

また、以上の実施形態では、押付板４２又はピン鍔部３５ｂを貫通するボルトを半車室に捻じ込むことで、押付板４２又はピン鍔部３５ｂを半車室側に固定している。しかしながら、半車室側にスタットボルトを設け、このスタットボルトを押付板４２又はピン鍔部３５ｂに貫通させ、このスタットボルトにナットを締め付けることで、押付板４２又はピン鍔部３５ｂを半車室側に固定してもよい。

以上の実施形態の位置決め装置は、外側部材としての半車室１１に対する内側部材としての半翼環６の相対位置を定めている。しかしながら、本発明は、これに限定されず、ロータ軸２を中心として周方向Ｄｃに延びる外側部材であれば、この外側部材が半車室１１である必要はなく、また、同様に、外側部材の内周側に配置されてロータ軸２を中心として周方向Ｄｃに延びる内側部材であれば、この内側部材が半翼環６である必要はない。また、本発明は、蒸気タービン以外のガスタービンや圧縮機等、他の回転式流体機械に適用してもよい。

１：ロータ、２：ロータ軸、３：動翼、５：翼環、６：半翼環（内側部材）、６ｘ：上半翼環（内側部材）、６ｙ：下半翼環（内側部材）、７：溝、９：静翼、１０：車室、１１：半車室（外側部材）、１１ｘ：上半車室（外側部材）、１１ｙ：下半車室（外側部材）、１２：鍔受け穴、１３：貫通孔、１５：回転規制爪、２０,２０ａ，２０ｂ，２０ｘ，２０ｙ：位置決め装置、２１：スリーブ、２２：スリーブ本体、２２ｏ：外側端部、２３：偏芯孔、２５：スリーブ鍔部、３１,３１ｂ：ピン、３２：ピン本体、３２ｉ：内側端部、３２ｏ：外側端部、３５,３５ｂ：ピン鍔部、３６：ボルト挿通孔、３８：溝係合部、４１,４１ｂ：押付具、４２：押し板、４５，４５ｂ：ボルト、５１,５５：ガスケット

Claims (12)

1. ロータ軸を中心として周方向に延びる外側部材に対して、該外側部材の内周側に配置されて該ロータ軸を中心として周方向に延びる内側部材を位置決めする位置決め装置において、
   前記外側部材の外周側から内周側に貫通した円柱状の貫通孔に装着されるスリーブと、
   前記スリーブを貫通し、前記内側部材の外周に形成されている溝に係合するピンと、
   を備え、
   前記スリーブは、前記外側部材の前記貫通孔に挿通可能な円筒状を成し、円筒形状の中心軸である円筒軸から偏芯した位置で該円筒軸が延びている円筒軸方向に貫通して、前記ピンが差し込まれる偏芯孔が形成されているスリーブ本体と、該スリーブ本体の前記円筒軸方向における両端部のうちで前記ロータ軸から遠い外側端部に形成されている鍔部と、を有する、
   ことを特徴とする位置決め装置。
2. 請求項１に記載の位置決め装置において、
   前記スリーブの前記鍔部の外周縁上の少なくも一点における接線方向が、前記円筒軸を中心して該点を通る仮想円の該点における接線方向と異なっている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
3. 請求項１又は２に記載の位置決め装置において、
   円筒状の前記スリーブ本体の外周側で前記スリーブの前記鍔部と前記外側部材との間に挟まれているガスケットを備えている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
4. 請求項１又は２に記載の位置決め装置において、
   前記スリーブの前記鍔部と前記外側部材とは、溶接で接合されている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の位置決め装置において、
   前記ピンは、前記スリーブの前記偏芯孔に挿通可能なピン本体と、該ピン本体の前記円筒軸方向における両端部のうちで前記ロータ軸に近い内側端部に形成されて、前記内側部材の前記溝に入り込む溝係合部と、該ピン本体の該円筒軸方向における両端部のうちで前記ロータ軸から遠い外側端部に形成されている鍔部と、を有する、
   ことを特徴とする位置決め装置。
6. 請求項５に記載の位置決め装置において、
   前記ピン本体の外周側で前記ピンの前記鍔部と前記スリーブの前記鍔部との間に挟まれているガスケットを備えている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
7. 請求項５に記載の位置決め装置において、
   前記ピンの前記鍔部と前記スリーブの前記鍔部とは、溶接で接合されている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の位置決め装置において、
   前記スリーブ及び前記ピンを前記内側部材側に押し付ける押付具を備えている、
   ことを特徴とする位置決め装置。
9. 請求項８に記載の位置決め装置において、
   前記押付具は、前記ピンの前記円筒軸方向における両端のうちで前記ロータ軸から遠い外側端に接する押え板と、該押え板を前記内側部材側に押し付けるボルト頭部及び該ボルト頭部から延びて該押え板を貫通し前記外側部材に捻じ込まれる軸部を有するボルトと、を含む、
   ことを特徴とする位置決め装置。
10. 請求項５又は６に記載の位置決め装置において、
    前記ピンの前記鍔部には、前記円筒軸方向に貫通したボルト挿通孔が形成され、
    前記スリーブ及び前記ピンを前記内側部材側に押し付ける押付具として、前記ピンの前記鍔部に接して該鍔部を前記内側部材側に押し付けるボルト頭部、及び該ボルト頭部から延びて該鍔部の前記ボルト挿通孔に挿通され前記外側部材に捻じ込まれる軸部を有するボルトを備えている、
    ことを特徴とする位置決め装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の位置決め装置において、
    前記外側部材には、該外側部材の前記外周側から前記内周側に凹み、穴底面から該内周側に向かって前記貫通孔が形成されている鍔受け穴が形成されており、
    前記鍔受け穴には、前記スリーブの前記スリーブ本体が前記貫通孔に挿通されているときに、前記スリーブの前記鍔部の少なくとも一部が陥入している、
    ことを特徴とする位置決め装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の位置決め装置と、
    前記外側部材と、
    前記内側部材と、
    前記ロータ軸と、
    を備えていることを特徴とする回転式流体機械。

Images