JP2016188620A - 支持装置、タービン、回転機械の組立方法、及び回転機械の分解方法 - Google Patents

支持装置、タービン、回転機械の組立方法、及び回転機械の分解方法 Download PDF

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Abstract

【課題】内側部材の位置調整を円滑に実施できる支持装置を提供する。
【解決手段】支持装置は、外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に配置される本体部及び本体部に設けられ内側部材の下半部に対向する前面から内側部材の下半部に向けて突出し、内側部材の下半部に設けられた孔部に着脱自在に配置される突出部を有する支持部材と、凹部に設けられた底面と本体部に設けられ底面に対向する下面との間に配置される第1調整部材と、本体部の上方に配置され本体部に設けられた上面に第1間隙を介して対向する水平部及び凹部に設けられ回転軸の径方向内側を向く内壁面と、本体部に設けられ内壁面に対向する後面との間に配置される鉛直部を有し外側部材の下半部に固定される上部ライナと、を備える。凹部の内壁面と内壁面に対向して配置された面である内側部材の下半部の外面との距離は、支持部材の回転軸に垂直かつ水平な方向の外形寸法よりも大きい。
【選択図】図2

Description

本発明は、支持装置、タービン、回転機械の組立方法、及び回転機械の分解方法に関する。
タービンの翼環は、車室の下半部に設けられた支持装置に支持される。支持装置のシム又はライナのような調整部材の厚みを調整することにより、鉛直方向の翼環の位置が調整され、ロータと翼環との間隙が調整される。特許文献1に開示されている支持装置は、翼環の下半部に取り付けられたサポートと、サポートを支持する下半部ライナと、サポートを押え込む上半部ライナとを有する。下半部ライナの厚みを調整することにより、鉛直方向の翼環の位置が調整される。上半部ライナでサポートを押え込むことにより、車室の解放時における翼環の持ち上がりが防止される。
特開平06−081604号公報
従来技術において、下半部ライナの厚みを調整するために下半部ライナにアクセスしようとする場合、車室及び翼環の上半を解放し、上半部ライナを取り除いた後、翼環の下半からサポートを取り外すことができる高さまでロータ及び翼環の下半を持ち上げる作業が必要となる。その場合、翼環の位置調整の作業が長期化する可能性がある。
本発明の態様は、翼環のような内側部材の位置調整を円滑に実施できる支持装置、タービン、回転機械の組立方法、及び回転機械の分解方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、回転軸を中心に回転する回転体の周囲に配置され上下に分割可能な外側部材及び内側部材を有する静止体の前記外側部材に前記内側部材を支持する回転機械の支持装置であって、前記外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に配置される本体部及び前記本体部に設けられ前記内側部材の下半部に対向する前面から前記内側部材の下半部に向けて突出し、前記内側部材の下半部に設けられた孔部に着脱自在に配置される突出部を有する支持部材と、前記凹部に設けられた底面と前記本体部に設けられ前記底面に対向する下面との間に配置される第1調整部材と、前記本体部の上方に配置され前記本体部に設けられた上面に第1間隙を介して対向する水平部及び前記凹部に設けられ前記回転軸の径方向内側を向く内壁面と、前記本体部に設けられ前記内壁面に対向する後面との間に配置される鉛直部を有し前記外側部材の下半部に固定される上部ライナと、を備え、前記凹部の前記内壁面と前記内壁面に対向して配置された面である前記内側部材の下半部の外面との距離は、前記支持部材の前記回転軸に垂直かつ水平な方向の外形寸法よりも大きい支持装置を提供する。
本発明の第1の態様によれば、凹部に設けられた底面と支持部材の本体部に設けられた下面との間に配置されている第1調整部材にアクセスする場合、凹部から上部ライナを取り除いた後、ロータ及び内側部材を持ち上げることなく、内側部材の下半部から支持部材を取り外すことができる。凹部の内壁面と内側部材の下半部の外面との距離は、回転軸に垂直かつ水平な方向の前記支持部材の外形寸法よりも大きいので、ロータ及び内側部材を持ち上げなくても、支持部材を水平な方向に移動させ、孔部から突出部を引き抜いて、内側部材の下半部から取り外すことができる。支持部材が取り外されることにより、第1調整部材にアクセスすることができる。ロータ及び内側部材を持ち上げることなく第1調整部材にアクセスできるので、内側部材の位置調整を円滑に実施することができる。
また、凹部の内壁面と内側部材の下半部の外面との距離が水平な方向の支持部材の外形寸法よりも大きいので、孔部から突出部を引き抜いた後、支持部材を凹部の外に取り出す作業のみならず、支持部材を取り付ける作業も円滑に実施することができる。
また、支持部材の本体部の上方に上部ライナの水平部が配置されることにより、外側部材の解放時における内側部材の持ち上がりが防止される。外側部材を分解して外側部材の上半部を吊り上げるとき、熱変形等に起因して内側部材の上半部が外側部材の上半部に嵌まり込んでしまっていると、内側部材が一緒に持ち上がってしまう可能性がある。しかし、外側部材の下半部に固定されている上部ライナの水平部が本体部の上方に配置されているので、支持部材の持ち上がりが防止され、内側部材の持ち上がりも防止される。また、水平部により、回転機械の運転時における内側部材の持ち上がりも防止される。内側部材は静止体であるものの、回転体が回転すると、流体の流動により内側部材に力が加わり、内側部材も回転方向に動こうとする。しかし、水平部が設けられているので、支持部材を介して、内側部材の動きを抑えることができる。また、支持部材の本体部の後面側に上部ライナの鉛直部が配置されることにより、支持部材の突出部が孔部から抜け出てしまうことが防止される。例えば、支持部材がボルトにより内側部材の下半部に連結されている場合、そのボルトが仮に折れてしまっても、鉛直部により支持部材及びボルトが抑えられているので、突出部が孔部から脱落することが防止される。
また、第1間隙が設けられることにより、水平部と本体部との固着が防止される。また、水平部と鉛直部とを一体とすることで、少ない部品点数及びコンパクトなスペースで鉛直方向の内側部材の位置を調整することができる。
本発明の第1の態様において、前記水平部の高さを調整する第2調整部材を備えることが好ましい。第2調整部材を設けることにより、外側部材の下半部の上面に対する水平部の上面の高さの調整、及び支持部材と上部ライナとの高さ方向の位置関係の調整を円滑に行うことができる。
本発明の第1の態様において、前記第2調整部材は、前記凹部の前記底面と前記鉛直部に設けられ前記底面に対向する下面との間に配置されてもよい。これにより、上部ライナの高さを調整することができ、底面に第2調整部材を設置した後、その第2調整部材の上に上部ライナを設置すればよいので、組立作業を円滑に行うことができる。
本発明の第1の態様において、前記第1調整部材と前記第2調整部材とが単一部材で形成されてもよい。第1調整部材と第2調整部材とが単一部材で形成されることにより、部品点数を少なくすることができる。また、単一の調整部材が配置されることにより、その調整部材を交換しても、支持部材と上部ライナとの高さ方向の相対位置を一定にすることができる。
本発明の第1の態様において、前記上部ライナは、第1部分及び前記第1部分の少なくとも一部より下方に配置される第2部分に分割され、前記第2調整部材は、前記第1部分と前記第2部分との間に配置されてもよい。これにより、水平部の上面の位置を調整することができる。例えば、外側部材の下半部の上面に対する水平部の上面の位置関係を調整する場合、水平部の上面を加工しなくても、第2調整部材を使って調整することができる。
本発明の第1の態様において、前記上部ライナに設けられた上面は、前記外側部材の下半部の前記上面と同一平面内又は前記外側部材の下半部の前記上面よりも下方に配置されることが好ましい。これにより、外側部材の上半部の下面と外側部材の下半部の上面とを密着させることができる。また、上部ライナの上面を外側部材の下半部の上面と同一平面内に配置することにより、回転機械の運転時における内側部材の持ち上がりの防止のために水平部が本体部を抑えるとき、上部ライナの上面が外側部材の上半部に支持されるので、上部ライナの水平部が力を受けた際に上部ライナに発生する曲げ応力を抑制することができる。
本発明の第1の態様において、前記本体部と前記第1調整部材との間に配置され、前記本体部の前記下面と接触する下部ライナを備えてもよい。回転機械の運転時に、内側部材の熱変形等に起因して、支持部材が回転軸の径方向に移動する可能性がある。第1調整部材が薄い板状又はフィルム状である場合、支持部材の本体部と第1調整部材とが接触した状態で支持部材が移動すると、第1調整部材が擦られ、劣化する。また、第1調整部材の下の凹部の底面も劣化する可能性がある。本体部と第1調整部材との間に、本体部の下面と接触するように下部ライナを設けることにより、第1調整部材及び凹部の底面は下部ライナで保護される。これにより、第1調整部材及び凹部の底面の劣化が抑制される。
本発明の第1の態様において、前記鉛直部は、前記本体部の前記後面と第2間隙を介して対向することが好ましい。第1間隙及び第2間隙の両方が設けられることにより、内側部材の熱変形等に起因する径方向の支持部材の移動は阻害されない。
本発明の第1の態様において、前記上部ライナは、前記上部ライナを貫通するボルトによって前記外側部材の下半部に固定されてもよい。これにより、上部ライナを外側部材の下半部に固定する作業を円滑に実施することができる。
本発明の第1の態様において、前記上部ライナは、前記鉛直部に鉛直方向に貫通し前記ボルトが挿入されるボルト孔を有してもよい。これにより、上部ライナを外側部材の下半部に固定する作業を円滑に実施することができる。
本発明の第2の態様は、第1の態様の支持装置と、前記内側部材と、前記外側部材と、前記回転体と、を備えるタービンを提供する。
本発明の第2の態様によれば、第1の態様の支持装置を備えるので、内側部材の位置調整を円滑に実施できる。
本発明の第3の態様は、回転軸を中心に回転する回転体の周囲に配置され上下に分割可能な外側部材及び内側部材を有する静止体の前記外側部材に前記内側部材を支持して回転機械を組み立てる回転機械の組立方法であって、前記外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に形成された底面に第1調整部材を配置するステップと、本体部及び前記本体部に設けられた前面から前記内側部材の下半部に向けて突出する突出部を有する支持部材を前記凹部に挿入して、前記突出部を前記内側部材の下半部に設けられた孔部に挿入し、前記凹部に設けられ前記回転軸の径方向内側を向く内壁面と、前記本体部に設けられ前記内壁面に対向する後面との距離が前記突出部の前記回転軸に垂直かつ水平な方向の寸法よりも大きくなるように前記本体部を前記第1調整部材の上に配置するステップと、前記回転軸に垂直かつ水平な方向に延在する水平部及び鉛直方向に延在する鉛直部を有する上部ライナを前記凹部に挿入して、前記本体部に設けられる上面と第1間隙を介して対向するように前記水平部を前記本体部の上方に配置し、前記凹部の前記内壁面と前記本体部の前記後面との間に前記鉛直部を配置して、前記上部ライナを前記外側部材の下半部に固定するステップと、を含む回転機械の組立方法を提供する。
本発明の第3の態様によれば、内側部材が外側部材の下半部の内側に配置された状態で、支持装置の組立作業を実施でき、組み立てられた支持装置で内側部材の位置調整を実施することができる。凹部の底面に第1調整部材を配置した後、凹部に支持部材を配置することで、第1調整部材を使って支持部材の高さを調整することができる。突出部が孔部に挿入された状態で、凹部の内壁面と本体部の後面との距離が、突出部の回転軸に垂直かつ水平な方向の寸法よりも大きいので、孔部に突出部を挿入する作業及び孔部から突出部を取り出す作業を実施することができる。支持部材が設置された後、上部ライナが凹部に挿入されることにより、本体部の上方に水平部が配置され、凹部の内壁面と本体部の後面との間に鉛直部が配置される。水平部により、外側部材の解放時及び回転機械の運転時における内側部材の持ち上がりが防止される。鉛直部により、孔部から突出部が脱落することが防止される。
本発明の第3の態様において、前記本体部を前記第1調整部材の上に配置するステップは、前記突出部を前記孔部の開口に配置して、前記支持部材を前記回転軸に垂直かつ水平な方向に移動することを含んでもよい。これにより、支持部材を水平な方向に移動するだけで、孔部に突出部を挿入することができる。
本発明の第3の態様において、前記水平部の高さを調整するステップを含むことが好ましい。これにより、外側部材の下半部の上面に対する水平部の上面の高さ、及び支持部材と上部ライナとの高さ方向の位置関係を調整することができる。
本発明の第3の態様において、前記水平部の高さを調整するステップは、前記上部ライナが前記凹部に配置された後、前記外側部材の下半部の前記上面に対する前記水平部に設けられた上面の高さを調整することを含んでもよい。これにより、外側部材の下半部の上面に対して水平部の上面を適切な高さに調整することができる。例えば、水平部の上面が外側部材の下半部の上面と同一平面内又は外側部材の下半部の上面よりも下方に配置されるように、水平部の上面が加工されることによって、外側部材の下半部の上面と外側部材の上半部の下面とを密着させることができる。
本発明の第4の態様は、回転軸を中心に回転する回転体の周囲に配置され上下に分割可能な外側部材及び内側部材を含む静止体の前記外側部材に前記内側部材を支持する支持装置を有する回転機械の分解方法であって、前記支持装置は、前記外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に配置される本体部、及び、前記本体部に設けられた前面から前記内側部材の下半部に向けて突出し、前記内側部材の下半部に設けられた孔部に着脱自在に配置される突出部を有する支持部材と、前記凹部に設けられた底面と前記本体部に設けられ前記底面に対向する下面との間に配置され前記支持部材の高さを調整する第1調整部材と、前記本体部の上方に配置され前記本体部に設けられた上面に第1間隙を介して対向する水平部及び前記凹部に設けられ前記回転軸の径方向内側を向く内壁面と、前記本体部に設けられ前記内壁面に対向する後面との間に配置される鉛直部を有し前記外側部材の下半部に固定される上部ライナと、を備え、前記凹部から前記上部ライナを取り除くステップと、前記内壁面と前記後面とが接近するように前記支持部材を前記回転軸に垂直かつ水平な方向に移動して、前記孔部から前記突出部を取り出すステップと、前記突出部が前記孔部から取り出された後、前記凹部から前記支持部材を取り除くステップと、を含む回転機械の分解方法を提供する。
本発明の第4の態様によれば、ロータ及び内側部材を持ち上げることなく、上部ライナを取り外し、内側部材の下半部から支持部材を取り外して、第1調整部材にアクセスし、第1調整部材を調整することができる。したがって、支持装置を使った内側部材の位置調整を円滑に実施できる。
本発明の態様によれば、内側部材の位置調整を円滑に実施できる支持装置、タービン、回転機械の組立方法、及び回転機械の分解方法が提供される。
図1は、第1実施形態に係る蒸気タービンを示す断面図である。 図2は、第1実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図3は、図2のB−B線矢視図である。 図4は、第1実施形態に係る蒸気タービンの分解方法を示す模式図である。 図5は、第1実施形態に係る蒸気タービンの組立方法を示す模式図である。 図6は、第2実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図7は、第3実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図8は、第4実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図9は、第5実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図10は、第6実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図11は、第7実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図12は、第8実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図13は、第9実施形態に係る支持装置を示す図である。 図14は、第9実施形態に係る支持装置を示す断面図である。 図15は、第10実施形態に係る支持装置を示す断面図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する鉛直方向をZ軸方向とする。XY平面は、水平面と平行である。Z軸方向の位置は、高さを意味する。
<第1実施形態>
図1は、回転機械の一種である蒸気タービン1を示す断面図である。図1に示すように、蒸気タービン1は、回転軸AXを中心に回転する回転体2と、回転体2の周囲に配置され、上下に分割可能な静止体3とを備える。回転体2は、動翼及び動翼を支持するロータを有する。回転軸AXはY軸と平行である。以下の説明では、回転軸AXに垂直な方向を径方向と称し、回転軸AXに近付く方向を径方向内側と称し、回転軸AXから遠ざかる方向を径方向外側と称する。
静止体3は、静翼4を支持する翼環10と、翼環10の周囲に配置される車室11と有する。車室11は、架台100に支持され、ロータ2及び翼環10を収容する。翼環10は、回転体2の周囲に配置される内側部材である。車室11は、回転軸AXに対して翼環10の外側に配置される外側部材である。
翼環10は、上半部10Aと下半部10Bとに分割され、車室11は、上半部11Aと下半部11Bとに分割される。上半部10Aは、内側部材の上半部であり、下半部10Bは、内側部材の下半部である。上半部11Aは、外側部材の上半部であり、下半部11Bは、外側部材の下半部である。
蒸気タービン1は、車室11に設けられ、翼環10を支持する支持装置5を備える。支持装置5は、車室11に翼環10を支持させ、翼環10の高さを調整可能である。支持装置5により翼環10の高さが調整されることによって、ロータ2と翼環10との間隙の寸法が調整される。
図2は、支持装置5を示す断面図であり、図1の部分Aを示す。図3は、図2のB−B線矢視図である。図2及び図3に示すように、支持装置5は、翼環10を支持する支持部材20と、支持部材20の高さを調整する第1調整部材である調整シム40と、下半部11Bに固定される上部ライナ60と、支持部材20と調整シム40との間に配置される下部ライナ80とを備える。
下半部11Bは、上半部11Aの下面と接合される上面16と、下半部10Bの外面17と対向する内面18とを有する。下半部11Bの上面16に凹部12が設けられる。凹部12は、上面16の一部及び内面18の一部を切り欠くように形成される。
凹部12は、+Z方向を向きXY平面と平行な底面13と、回転軸AXの径方向内側である+X方向を向きYZ平面と平行な内壁面14Aと、−Y方向を向きXZ平面と平行な内壁面14Bと、+Y方向を向きXZ平面と平行な内壁面14Cとを有する。
下半部10Bに、水平な方向に延在する孔部15が設けられる。孔部15の開口15Kは、下半部10Bの外面17に形成される。孔部15は、−Z方向を向きXY平面と平行な内壁面15Aと、+Z方向を向きXY平面と平行な内壁面15Bとを有する。
支持部材20は、凹部12に配置される本体部21と、本体部21に設けられ、下半部10Bに対向する本体部21の前面21Aから下半部10Bに向けて突出し、下半部10Bに設けられた孔部15に着脱自在に配置される突出部22とを有する。
本体部21は、回転軸AXの径方向内側である+X方向を向きYZ平面と平行な前面21Aと、回転軸AXの径方向外側である−X方向を向きYZ平面と平行な後面21Bと、+Z方向を向きXY平面と平行な上面21Cと、−Z方向を向きXY平面と平行な下面21Dとを有する。
本体部21の前面21Aは、下半部10Bの外面17に対向する。本体部21の後面21Bは、上部ライナ60の鉛直部62の前面62Aに対向し、凹部12の内壁面14Aに対向可能である。本体部21の上面21Cは、上部ライナ60の水平部61の下面61Bに対向する。本体部21の下面21Dは、下部ライナ80の上面80Aに対向し、凹部12に設けられた底面13に対向可能である。
突出部22は、前面21Aから+X方向に突出する。突出部22は、XY平面と平行であり内壁面15Aと対向する上面22Aと、XY平面と平行であり内壁面15Bと対向する下面22Bと、+X方向を向きYZ平面と平行な前面22Cとを有する。下面21Dと下面22Bとは同一平面内に配置される。
調整シム40は、凹部12に設けられた底面13と本体部21に設けられ底面13に対向する下面21Dとの間に配置され、支持部材20の高さを調整する。調整シム40は、薄い板状又はフィルム状の部材である。調整シム40は、+Z方向を向く上面40Aと、−Z方向を向き底面13と接触する下面40Bとを有する。
調整シム40の上面40Aは、下部ライナ80の下面80B及び上部ライナ60の下面62Cと対向し、本体部21の下面21Dと対向可能である。調整シム40の下面40Bは、凹部12の底面13と対向する。
上部ライナ60は、本体部21の上方に配置され、本体部21に設けられた上面21Cに第1間隙G1を介して対向する水平部61と、凹部12に設けられた内壁面14Aと本体部21に設けられた後面21Bとの間に配置される鉛直部62とを有する。支持部材20と上部ライナ60とは離れている。
水平部61は、回転軸AXに垂直かつ水平な方向に延在する。水平部61は、+Z方向を向きXY平面と平行な上面61Aと、−Z方向を向きXY平面と平行な下面61Bと、+X方向を向きYZ平面と平行な前面61Cとを有する。水平部61の下面61Bと本体部21の上面21Cとは、第1間隙G1を介して対向する。水平部61の上面61Aは、下半部11Bの上面16と同一平面内又は下半部11Bの上面16よりも下方に配置される。
鉛直部62は、鉛直方向に延在する。鉛直部62は、+X方向を向きYZ平面と平行な前面62Aと、−X方向を向きYZ平面と平行な後面62Bと、−Z方向を向きXY平面と平行な下面62Cとを有する。鉛直部62の前面62Aと本体部21の後面21Bとは、第2間隙G2を介して対向する。鉛直部62の後面62Bと凹部12の内壁面14Aとは接触する。
調整シム40は、底面13と本体部21との間、及び底面13と鉛直部62との間に配置される。調整シム40は、支持部材20の高さ及び上部ライナ60の水平部61の高さを調整する。鉛直部62の下面62Cと調整シム40の上面40Aとは接触する。
下部ライナ80は、本体部21と調整シム40との間に配置され、本体部21の下面21Dと接触する上面80Aと、調整シム40の上面40Aと接触する下面80Bと、+X方向を向きYZ平面と平行な前面80Cと、−X方向を向きYZ平面と平行な後面80Dとを有する。
下部ライナ80の厚みである上面80Aと下面80Bとの距離は、調整シム40の厚みである上面40Aと下面40Bとの距離よりも大きい。下部ライナ80は、ブロック状の部材である。
支持部材20は、本体部21を貫通するボルト91によって下半部10Bに固定される。支持部材20は、本体部21に水平な方向に貫通し、ボルト91が挿入されるボルト孔23を有する。ボルト孔23は、前面21Aと後面21Bとを貫通する。
上部ライナ60は、上部ライナ60を貫通するボルト92によって下半部11Bに固定される。上部ライナ60は、鉛直部62に鉛直方向に貫通し、ボルト92が挿入されるボルト孔63を有する。ボルト孔63は、上面61Aと下面62Cとを貫通する。
下部ライナ80は、下部ライナ80を貫通するボルト93によって下半部11Bに固定される。下部ライナ80は、鉛直方向に貫通し、ボルト93が挿入されるボルト孔83を有する。ボルト孔83は、上面80Aと下面80Bとを貫通する。
水平な方向(X軸方向)の鉛直部62の寸法W62は、水平な方向(X軸方向)の突出部22の寸法W22よりも大きい。寸法W62は、前面62Aと後面62Bとの距離を含む。寸法W22は、前面21Aと上面22Aとの境界と、上面22Aと前面22Cと境界との距離である。言い換えると、突出部22の寸法W22とは、孔部15の内壁面15Aと突出部22とが水平な方向に重なっている距離である。
本体部21の前面21A及び水平部61の前面61Cと対向する下半部10Bの外面17の領域は、YZ平面と平行な平面である。凹部12の内壁面14Aと、内壁面14Aに対向して配置された面である下半部10Bの外面17との距離W12は、支持部材20の回転軸AXに垂直かつ水平な方向の外形寸法である寸法W20よりも大きい。寸法W20は、水平な方向(X軸方向)の後面21Bと前面22Cとの距離である。
孔部15に突出部22が挿入された状態で、凹部12に設けられ回転軸AXの径方向内側を向く内壁面14Aと、本体部21に設けられ内壁面14Aに対向する後面21Bとの距離WSは、突出部22の回転軸AXに垂直かつ水平な方向の寸法W22よりも大きい。
支持部材20の突出部22が孔部15に配置され、上面22Aが内壁面15Aと接触することによって、翼環10の下半部10Bは支持部材20に支持される。底面13に対する支持部材20の高さが調整されることによって、下半部11Bに対する下半部10Bの高さが調整される。調整シム40の厚みが調整されることによって、支持部材20の高さが調整される。調整シム40が交換されることにより、支持部材20の高さが調整される。
次に、蒸気タービン1の分解方法について説明する。図4は、蒸気タービン1の分解方法を示す模式図である。下半部11Bから上半部11Aが分離された後、下半部11Bと上部ライナ60との固定が解除される。ボルト92は、上部ライナ60の上面61Aと下面62Cとを貫通するボルト孔63に配置されており、ボルト92による固定が解除されることにより、下半部11Bと上部ライナ60との固定が解除される。下半部11Bと上部ライナ60との固定が解除された後、凹部12から上部ライナ60が取り除かれる(ステップS10)。上部ライナ60が取り除かれた後の内壁面14Aと後面21Bとの寸法(距離)WSは、寸法W62よりも大きい。また、寸法WSは、寸法W22よりも大きい。
次に、内壁面14Aと後面21Bとが接近するように、支持部材20が回転軸AXに垂直かつ水平な方向(−X方向)に移動される。これにより、孔部15から突出部22が取り出される(ステップS20)。寸法W22は、寸法W62及び寸法WSよりも小さい。そのため、支持部材20を−X方向に移動することにより、孔部15から突出部22を引き抜くことができる。
なお、孔部15から突出部22を引き抜く作業においては、下半部10Bは、クレーン又は下半部11Bに対して固定する固定機構のような支持機構200により支持される。支持機構200は、下半部10Bの重量が支持部材20を介して下半部11Bにかからないように、下半部10Bを支持する。これにより、突出部22を孔部15から簡単に引き抜くことができる。また、支持機構200で下半部10Bが支持されることにより、突出部22を孔部15から引き抜いた後、下半部10Bが落下することが防止される。
突出部22が孔部15から取り出された後、凹部12から支持部材20が取り除かれる(ステップS30)。内壁面14Aと外面17との距離W12は、水平な方向の支持部材20の寸法W20よりも大きい。そのため、孔部15から突出部22を引き抜いた後、支持部材20を凹部12の外に取り出すことができる。
凹部12から支持部材20が取り除かれた後、下部ライナ80が取り除かれる(ステップS40)。これにより、支持部材20及び下部ライナ80の下方に配置されている調整シム40にアクセスすることができる。調整シム40の厚みが調整されることにより、支持部材20の高さが調整される。本実施形態においては、凹部12に配置されている調整シム40が、別の厚みを有する調整シム40と交換されることにより、支持部材20の高さが調整される。
次に、蒸気タービン1の組立方法について説明する。図5は、蒸気タービン1の組立方法を示す模式図である。凹部12に形成された底面13に調整シム40が配置される(ステップS50)。
下部ライナ80が設けられた後、本体部21及び突出部22を有する支持部材20が凹部12に挿入される。凹部12に挿入された支持部材20の突出部22が、孔部15の開口15Kに配置される(ステップS60)。凹部12の内壁面14Aと下半部10Bの外面17との距離W12は、支持部材20の寸法W20よりも大きいので、支持部材20は凹部12に円滑に挿入される。
突出部22が孔部15の開口15Kに配置された後、支持部材20が回転軸AXに垂直かつ水平な方向(+X方向)に移動される。これにより、突出部22が孔部15に挿入され、本体部21は調整シム40及び下部ライナ80の上に配置される(ステップS70)。
突出部22が孔部15に挿入され、本体部21が調整シム40の上に配置されることにより、凹部12の内壁面14Aと本体部21の後面21Bとの間に、水平な方向の突出部22の寸法W22よりも大きい寸法(距離)WSを有する空間が形成される。本体部21は、凹部12の内壁面14Aと本体部21の後面21Bとの距離WSが突出部22の回転軸AXに垂直かつ水平な方向の寸法W22よりも大きくなるように、調整シム40の上に配置される。
次に、上部ライナ60が凹部12に挿入される。水平部61は、本体部21に設けられる上面21Cと第1間隙G1を介して対向するように、本体部21の上方に配置される。鉛直部62は、凹部12の内壁面14Aと本体部21の後面21Bとの間に配置される。上部ライナ60が凹部12に配置された後、下半部11Bと上部ライナ60とが固定される(ステップS80)。ボルト孔63に配置されたボルト92を使って、下半部11Bと上部ライナ60とが固定される。
上部ライナ60が凹部12に配置され下半部11Bに固定された後、下半部11Bの上面16に対する水平部61に設けられた上面61Aの高さが調整される(ステップS90)。調整シム40が交換されており、水平部61の上面61Aが下半部11Bの上面16よりも上方に配置されている可能性がある。水平部61の上面61Aが下半部11Bの上面16と同一平面内又は下半部11Bの上面16よりも下方に配置されるように、加工工具300を使って水平部61の上面61Aが切削加工される。
その後、下半部11Bに上半部11Aが接合される。水平部61の上面61Aは下半部11Bの上面16と同一平面内又は上面16よりも下方に配置されているので、下半部11Bの上面16と上半部11Aの下面とを密着させることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、凹部12の内壁面14Aと下半部10Bの外面17との距離W12が、支持部材20の外形寸法である寸法W20よりも大きいので、支持部材20の高さ調整のために調整シム40にアクセスする場合、凹部12から上部ライナ60を取り除いた後、孔部15の開口15Kが下半部11Bの上面16よりも上方に配置されるまでロータ2及び下半部10Bを持ち上げることなく、下半部10Bから支持部材20を取り外すことができる。蒸気タービン1の分解において、上部ライナ60を凹部12から取り除くことにより、支持部材20の後面21B側に、寸法W22よりも大きい寸法WSを有する空間が形成される。そのため、開口15Kが上面16よりも上方に配置されるまでロータ2及び翼環10を持ち上げなくても、下半部11Bと下半部10Bとの高さ方向の相対位置を維持したまま、支持部材20を水平な方向に移動することにより、孔部15から突出部22を引き抜いて、下半部10Bから取り外すことができる。支持部材20が取り外されることにより、調整シム40にアクセスし、調整シム40を交換することができる。したがって、翼環10の位置調整を円滑に実施することができる。
また、本体部21の上方に水平部61が配置されることにより、車室11の解放時における翼環10の持ち上がりが防止される。車室11を分解して上半部11Aを吊り上げるとき、熱変形等に起因して上半部10Aが上半部11Aに嵌まり込んでしまっていると、翼環10が一緒に持ち上がってしまう可能性がある。下半部11Bに固定されている上部ライナ60の水平部61が支持部材20の本体部21の上方に配置されているので、支持部材20が水平部61に抑えられ、翼環10の持ち上がりが防止される。
また、本体部21の上方に水平部61が配置されることにより、蒸気タービン1の運転時における翼環10の持ち上がりが防止される。ロータ2が回転すると、流体の流動により翼環10に力が加わり、翼環10も回転方向に動こうとする。水平部61が設けられているので、翼環10が回転方向に動こうとしても、支持部材20が水平部61に抑えられ、翼環10の持ち上がりが防止される。
また、本体部21の後面21B側に鉛直部62が配置されることにより、支持部材20の突出部22が孔部15から抜け出てしまうことが防止される。ボルト91が仮に折れてしまっても、回転軸AXの径方向外側への支持部材20の動きが鉛直部62により抑えられ、孔部15からの突出部22の脱落が防止される。
また、水平部61と鉛直部62とは一体であり、上部ライナ60は単一部材なので、少ない部品点数及びコンパクトなスペースで翼環10の高さを調整することができる。
また、第1間隙G1が設けられていることにより、水平部61と本体部21との固着が防止される。また、蒸気タービン1の運転時に、翼環10の熱変形等に起因して支持部材20が径方向に移動する可能性がある。また、第1間隙G1及び第2間隙G2が設けられることにより、支持部材20の移動は阻害されない。
また、水平部61の高さが調整シム40によって調整されるので、下半部11Bの上面16に対する水平部61の上面61Aの高さの調整、及び支持部材20と上部ライナ60との高さ方向の位置関係の調整を円滑に行うことができる。調整シム40は、凹部12の底面13と鉛直部62の下面62Cとの間に配置されるので、底面13に調整シム40を設置した後、調整シム40の上に上部ライナ60を設置することで、最適な第1間隙G1を一定に保つことができ、さらに、少ない部品点数で組立作業を円滑に行うことができる。また、部品点数が少ないので、分解作業も円滑に行うことができる。
また、支持部材20の高さ及び上部ライナ60の高さの両方が、単一部材である調整シム40によって調整される。そのため、調整シム40の厚みが変化しても、支持部材20と上部ライナ60との高さ方向の相対位置は一定なので、第1間隙G1を一定にすることができる。また、部品点数が少ないので、組立作業及び分解作業を円滑に行うことができる。
また、本体部21と調整シム40との間に下部ライナ80が設けられることにより、翼環10の熱変形等に起因して支持部材20が径方向に移動しても調整シム40が保護される。調整シム40は薄い板状又はフィルム状なので、支持部材20と調整シム40とが接触した状態で支持部材20が径方向に移動すると、調整シム40が破損する可能性が高い。また、調整シム40の破損により底面13も損傷する可能性がある。下部ライナ80を設けておくことにより、調整シム40の破損が防止される。下部ライナ80は調整シム40よりも厚いブロック状であり、支持部材20で擦られても、調整シム40よりは破損し難い。下部ライナ80は交換可能なので、支持部材20との摩擦により劣化した場合、交換することができる。
<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図6は、本実施形態に係る支持装置5Aを示す断面図である。図6に示すように、上部ライナ60は、水平部61の上面61Aを有する第1部分601と、第1部分601の少なくとも一部より下方に配置される第2部分602とに分割される。本実施形態においては、水平部61が第1部分601と第2部分602とに分割され、第2部分602の全部が第1部分601の下方に配置される。第1部分601は、水平部61の一部を有する。第2部分602は、水平部61の一部と鉛直部62とを有する。
水平部61の上面61Aの高さを調整するための第2調整部材である調整シム50が、第1部分601と第2部分602との間に配置される。調整シム50は、水平部61の高さを調整し、支持部材20の高さを調整しない。支持部材20の高さを調整するための調整シム40と、水平部61の上面61Aの高さを調整するための調整シム50とが別々に設けられることにより、調整シム50を調整(交換)することによって、下半部11Bの上面16に対する水平部61の上面61Aの高さを調整するための切削加工をしなくても済む。加えて、最適な第1間隙G1を一定に保つことができる。
<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。図7は、本実施形態に係る支持装置5Bを示す断面図である。図7に示すように、上部ライナ60は、水平部61の上面61Aを有する第1部分601Bと、第1部分601Bよりも下方に配置される第2部分602Bとを有する。本実施形態においては、第1部分601Bは、水平部61であり、第2部分602Bは、鉛直部62である。
調整シム40は、本体部21と底面13との間に配置され、鉛直部62と底面13との間には配置されない。調整シム50は、第1部分601Bと第2部分602Bとの間に配置される。調整シム50は、水平部61の高さを調整し、支持部材20の高さを調整しない。
上部ライナ60が水平部61と鉛直部62とに分割され、水平部61と鉛直部62との間に調整シム50が配置されることにより、調整シム50を使って、水平部61の上面61Aの高さと、水平部61の下面61Bの高さとの両方を調整することができる。水平部61の下面61Bの高さが調整されることにより、第1間隙G1の寸法が調整される。
<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。図8は、本実施形態に係る支持装置5Cを示す断面図である。図8に示すように、上部ライナ60に、水平部61の下面61Bの高さを調整する調整シム50が設けられる。水平部61の下面61Bに調整シム50が固定されることによって、水平部61の下面61Bの高さが調整される。本実施形態においては、調整シム50の下面が、本体部21の上面21Cとの間で第1間隙G1を形成する水平部61の下面61Bとして機能する。
<第5実施形態>
第5実施形態について説明する。図9は、本実施形態に係る支持装置5Dを示す断面図である。図9に示すように、上部ライナ60は、水平部61の上面61Aを有する第1部分601Dと、第2部分602Dとを有する。第1部分601Dの少なくとも一部は、第2部分602Dの上方に配置される。本実施形態においては、水平部61が、第1部分601Dと第2部分602Dとに分割される。第1部分601Dは、水平部61の上面61Aを有し、第2部分602Dは、水平部61の下面61Bを有する。
調整シム50は、第1部分601Dと第2部分602Dとの間に配置される。調整シム50及び第2部分602Dは、ボルト94により第1部分601Dに固定される。調整シム50の厚みが調整されることにより、水平部61の下面61Bの高さが調整され、下面61Bと上面21Cとの第1間隙G1の寸法が調整される。
<第6実施形態>
第6実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係る支持装置5Eを示す断面図である。図10に示すように、支持装置5Eは、支持部材20の高さを調整する調整シム40と、水平部61の高さを調整する調整シム50とを備える。調整シム40と調整シム50とは別々の部材である。調整シム40は、凹部12の底面13と本体部21の下面21Dとの間において、下部ライナ80の下面80B及び底面13と接触するように配置される。調整シム50は、凹部12の底面13と鉛直部62に設けられ底面13に対向する下面62Cとの間において、底面13及び下面62Cと接触するように配置される。本実施形態によれば、支持部材20の高さと水平部61の高さとを個別に調整することができる。調整シム40の厚みに基づいて調整シム50の厚みが調整されることにより、第1間隙G1及び上面16に対する上面61Aの位置を調整することができる。なお、上面61Aを切削加工して調整してもよい。
<第7実施形態>
第7実施形態について説明する。図11は、本実施形態に係る支持装置5Fを示す断面図である。支持装置5Fは、凹部12の底面13と本体部21の下面21Dとの間に配置され、支持部材20の高さを調整する調整シム401を備えている。支持装置5Fは、下部ライナ80を有しておらず、調整シム401は、本体部21の下面21Dと接触するように配置される。また、調整シム401の一部は、鉛直部62の下面62Cと底面13との間にも配置され、水平部61の高さを調整する。このように、厚みがある調整シム401を採用して、下部ライナ80を省略してもよい。本実施形態によれば、部品点数を低減することができる。
<第8実施形態>
第8実施形態について説明する。図12は、本実施形態に係る支持装置5Gを示す断面図である。支持装置5Gは、下部ライナ80を有しておらず、支持部材20の高さを調整する調整シム401を備える。支持装置5Gは、調整シム401とは別の部材であり、水平部61の高さを調整する調整シム50を備える。
調整シム401は、底面13と下面21Dとの間において底面13及び下面21Dと接触するように配置される。調整シム50は、底面13と鉛直部62の下面62Cとの間において底面13及び下面62Cと接触するように配置される。このように、厚みがある調整シム401と、調整シム401とは別の部材である調整シム50との両方を使用してもよい。
<第9実施形態>
第9実施形態について説明する。図13は、本実施形態に係る5Hの上部ライナ60を後面62Bから見た図であり、図14は、支持装置5Hを示す断面図である。上部ライナ60は、水平部61からY軸方向に張り出す張出部64を備えている。下半部11Bの凹部12には、張出部64の下面と対向する支持面19が設けられている。張出部64は、支持面19に支持され、ボルト95により下半部11Bと固定される。
このように、上部ライナ60は、鉛直部62のボルト孔63に配置されるボルト92でなく、張出部64の上面と下面とを貫通するボルト孔65に配置されるボルト95によって下半部11Bに固定されてもよい。なお、上面61Aを切削加工して調整してもよい。本実施形態によると、凹部12の内壁面14Aと下半部10Bの外面17との水平な方向の距離W12をより短くすることができ、車室11をコンパクトにすることができる。
<第10実施形態>
第10実施形態について説明する。図15は、本実施形態に係る支持装置5Iを示す断面図である。上部ライナ60は、水平部61の上面61Aを有する第1部分601Iと、下面62Cを有する第2部分602Iとに分離される。第2部分602Iの少なくとも一部は、第1部分601Iよりも下方に配置される。
第1部分601Iは、上面61Aを有する部分601Iaと、下面61Bを有する部分601Ibとに分離され、水平部61の高さを調整するための調整シム50が、部分601Iaと部分601Ibとの間に配置される。調整シム50により、上面61Aの高さ及び下面61Bの高さが調整される。部分601Iaと調整シム50と部分601Ibとは、ボルト96により固定される。部分601Ia、部分601Ib、及び調整シム50を含む第1部分601Iには、図13を参照して説明したような張出部が設けられており、張出部を介して下半部11Bに固定される。
なお、上述の各実施形態においては、回転機械が蒸気タービンであることとした。回転機械がガスタービンでもよい。
1 蒸気タービン(回転機械)、2 ロータ(回転体)、3 静止体、4 静翼、5 支持装置、10 翼環(内側部材)、10A 上半部(内側部材の上半部)、10B 下半部(内側部材の下半部)、11 車室(外側部材)、11A 上半部(外側部材の上半部)、11B 下半部(外側部材の下半部)、12 凹部、13 底面、14A 内壁面、14B 内壁面、14C 内壁面、15 孔部、15A 内壁面、15B 内壁面、16 上面、17 外面、18 内面、19 支持面、20 支持部材、21 本体部、21A 前面、21B 後面、21C 上面、21D 下面、22 突出部、22A 上面、22B 下面、22C 前面、23 ボルト孔、40 調整シム(第1調整部材)、40A 上面、40B 下面、50 調整シム(第2調整部材)、60 上部ライナ、61 水平部、61A 上面、61B 下面、61C 前面、62 鉛直部、62A 前面、62B 後面、62C 下面、63 ボルト孔、64 張出部、65 ボルト孔、80 下部ライナ、80A 上面、80B 下面、80C 前面、80D 後面、83 ボルト孔、91 ボルト、92 ボルト、93 ボルト、94 ボルト、95 ボルト、96 ボルト、100 架台、200 支持機構、401 調整シム(第1調整部材)、601 第1部分、601B 第1部分、601D 第1部分、601I 第1部分、602 第2部分、602B 第2部分、602D 第2部分、602I 第2部分、AX 回転軸、W12 距離、W20 寸法、W22 寸法、W62 寸法。

Claims (16)

  1. 回転軸を中心に回転する回転体の周囲に配置され上下に分割可能な外側部材及び内側部材を有する静止体の前記外側部材に前記内側部材を支持する回転機械の支持装置であって、
    前記外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に配置される本体部及び前記本体部に設けられ前記内側部材の下半部に対向する前面から前記内側部材の下半部に向けて突出し、前記内側部材の下半部に設けられた孔部に着脱自在に配置される突出部を有する支持部材と、
    前記凹部に設けられた底面と前記本体部に設けられ前記底面に対向する下面との間に配置される第1調整部材と、
    前記本体部の上方に配置され前記本体部に設けられた上面に第1間隙を介して対向する水平部及び前記凹部に設けられ前記回転軸の径方向内側を向く内壁面と、前記本体部に設けられ前記内壁面に対向する後面との間に配置される鉛直部を有し前記外側部材の下半部に固定される上部ライナと、
    を備え、
    前記凹部の前記内壁面と前記内壁面に対向して配置された面である前記内側部材の下半部の外面との距離は、前記支持部材の前記回転軸に垂直かつ水平な方向の外形寸法よりも大きい支持装置。
  2. 前記水平部の高さを調整する第2調整部材を備える請求項1に記載の支持装置。
  3. 前記第2調整部材は、前記凹部の前記底面と前記鉛直部に設けられ前記底面に対向する下面との間に配置される請求項2に記載の支持装置。
  4. 前記第1調整部材と前記第2調整部材とが単一部材で形成される請求項2又は請求項3に記載の支持装置。
  5. 前記上部ライナは、第1部分及び前記第1部分の少なくとも一部より下方に配置される第2部分に分割され、
    前記第2調整部材は、前記第1部分と前記第2部分との間に配置される請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の支持装置。
  6. 前記上部ライナに設けられた上面は、前記外側部材の下半部の前記上面と同一平面内又は前記外側部材の下半部の前記上面よりも下方に配置される請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の支持装置。
  7. 前記本体部と前記第1調整部材との間に配置され、前記本体部の前記下面と接触する下部ライナを備える請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の支持装置。
  8. 前記鉛直部は、前記本体部の前記後面と第2間隙を介して対向する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の支持装置。
  9. 前記上部ライナは、前記上部ライナを貫通するボルトによって前記外側部材の下半部に固定される請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の支持装置。
  10. 前記上部ライナは、前記鉛直部に鉛直方向に貫通し前記ボルトが挿入されるボルト孔を有する請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の支持装置。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の支持装置と、
    前記内側部材と、
    前記外側部材と、
    前記回転体と、
    を備えるタービン。
  12. 回転軸を中心に回転する回転体の周囲に配置され上下に分割可能な外側部材及び内側部材を有する静止体の前記外側部材に前記内側部材を支持して回転機械を組み立てる回転機械の組立方法であって、
    前記外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に形成された底面に第1調整部材を配置するステップと、
    本体部及び前記本体部に設けられた前面から前記内側部材の下半部に向けて突出する突出部を有する支持部材を前記凹部に挿入して、前記突出部を前記内側部材の下半部に設けられた孔部に挿入し、前記凹部に設けられ前記回転軸の径方向内側を向く内壁面と、前記本体部に設けられ前記内壁面に対向する後面との距離が前記突出部の前記回転軸に垂直かつ水平な方向の寸法よりも大きくなるように前記本体部を前記第1調整部材の上に配置するステップと、
    前記回転軸に垂直かつ水平な方向に延在する水平部及び鉛直方向に延在する鉛直部を有する上部ライナを前記凹部に挿入して、前記本体部に設けられる上面と第1間隙を介して対向するように前記水平部を前記本体部の上方に配置し、前記凹部の前記内壁面と前記本体部の前記後面との間に前記鉛直部を配置して、前記上部ライナを前記外側部材の下半部に固定するステップと、
    を含む回転機械の組立方法。
  13. 前記本体部を前記第1調整部材の上に配置するステップは、前記突出部を前記孔部の開口に配置して、前記支持部材を前記回転軸に垂直かつ水平な方向に移動することを含む請求項12に記載の回転機械の組立方法。
  14. 前記水平部の高さを調整するステップを含む請求項12又は請求項13に記載の回転機械の組立方法。
  15. 前記水平部の高さを調整するステップは、前記上部ライナが前記凹部に配置された後、前記外側部材の下半部の前記上面に対する前記水平部に設けられた上面の高さを調整することを含む請求項14に記載の回転機械の組立方法。
  16. 回転軸を中心に回転する回転体の周囲に配置され上下に分割可能な外側部材及び内側部材を含む静止体の前記外側部材に前記内側部材を支持する支持装置を有する回転機械の分解方法であって、
    前記支持装置は、
    前記外側部材の下半部の上面に設けられた凹部に配置される本体部、及び、前記本体部に設けられた前面から前記内側部材の下半部に向けて突出し、前記内側部材の下半部に設けられた孔部に着脱自在に配置される突出部を有する支持部材と、
    前記凹部に設けられた底面と前記本体部に設けられ前記底面に対向する下面との間に配置され前記支持部材の高さを調整する第1調整部材と、
    前記本体部の上方に配置され前記本体部に設けられた上面に第1間隙を介して対向する水平部及び前記凹部に設けられ前記回転軸の径方向内側を向く内壁面と、前記本体部に設けられ前記内壁面に対向する後面との間に配置される鉛直部を有し前記外側部材の下半部に固定される上部ライナと、
    を備え、
    前記凹部から前記上部ライナを取り除くステップと、
    前記内壁面と前記後面とが接近するように前記支持部材を前記回転軸に垂直かつ水平な方向に移動して、前記孔部から前記突出部を取り出すステップと、
    前記突出部が前記孔部から取り出された後、前記凹部から前記支持部材を取り除くステップと、
    を含む回転機械の分解方法。
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