JP2928656B2 - 水力機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水力発電所の鉄管路か
ら導かれる圧力水を調節しランナに導く可動案内羽根が
前記ランナをカバーする上カバ下カバにそれぞれ設けら
れた可動案内羽根支持軸受により回動自在に支持された
水力機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、水力発電所で使用される水力機
械の一つであるフランシス水車の断面の一例を示すもの
で、発電機（図示せず）と結合した主軸１の下端にラン
ナ２が直結されている。このランナ２は上カバ３と、吸
出管（図示せず）に接続される下カバ４に囲まれ、圧力
水の流入口の外周には流水を制御する可動案内羽根５が
周設されている。

【０００３】この可動案内羽根５は上カバ３と下カバ４
とで回動自在に支持されており、その外周には鉄管路
（図示せず）からの圧力水を導くケーシング６が設けら
れ、このケーシング６には可動案内羽根５に導水するた
めの複数の固定案内羽根７を有するステーリング８が固
着されている。

【０００４】この様な構成の水車において、上カバ３と
可動案内羽根５との回動自在支持、および下カバ４と可
動案内羽根５との回動自在支持は図５に示すように、従
来は工場にて上カバ３の上カバブッシュ穴３ｂ、下カバ
４の下カバブッシュ穴４ｂをそれぞれ精度良く機械加工
し、上カバブッシュ３ｃを上カバブッシュ穴３ｂに、下
カバブッシュ４ｃを下カバブッシュ穴４ｂにそれぞれ挿
入し組み付けている。

【０００５】このようにして可動案内羽根５は上カバ３
と下カバ４との間に微小間隙（サイドギャップ）を保ち
つつ回動自在に支持されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上カバ３と
下カバ４との間に微小間隙（サイドギャップ）を保って
支障なく可動案内羽根５を回動させるためには、上カバ
３の上カバブッシュ穴３ｂと下カバ４の下カバブッシュ
穴４ｂとの同芯度を精度良く加工する必要がある。も
し、上カバ３の上カバブッシュ穴３ｂと下カバ４の下カ
バブッシュ穴４ｂとの同芯度に狂いがあると、可動案内
羽根５が傾き上カバ３や下カバ４の流水面と可動案内羽
根５の間にかじりを生じて可動案内羽根５が動作不能に
陥ることもある。

【０００７】従来この様な問題の発生を避けるため、上
カバ３の上カバブッシュ穴３ｂと下カバ４の下カバブッ
シュ穴４ｂは同芯になるようにテンプレートを用いて機
械加工したり、コンピュータで数値制御された工作機械
により加工されている。

【０００８】近年単機容量の増大に伴う水力機械の大形
化が著しいが上カバ３や下カバ４などを精度良く加工す
るには、言うまでもなくそれに見合った大型の工作機械
が必要である。この様な大型の機械設備は極めて設備コ
ストが高価で加工費単価も高い、またテンプレートを作
るにしても多額な費用がかかる。従って上カバ３や下カ
バ４の製造コストが極めて高いものになってしまう。

【０００９】また、そもそも精度の良い大型の機械設備
を備えている製造メーカは少なく、従って製造拠点が限
られてしまうなど、機械設備的な面での制約があるため
現状では水力機械の単機容量増大傾向にも限界があり、
これを克服するために根本的な水力機械の構造の見直し
が迫られている。ところで、上述した水力機械を構成す
る各々の部品は工場において溶接、機械加工などにより
成形、完成したあと発電所にて据付け組立てられる。発
電所現場での組立時にはケーシング６やステーリング８
や下カバ４といったコンクリート中に埋設される部品を
先に据付け、次に上カバ３などの非コンクリート埋設物
を組立てていく。

【００１０】近年、水力機械の単機容量の増大による機
械の大形化に伴い、輸送制限上の理由からケーシング６
とステーリング８が個別に製作され、発電所現地におい
て据付けるときに溶接組立てされることが多い。

【００１１】更にこの様に溶接組立てされたケーシング
６やステーリング８、およびステーリング８にボルト締
結された下カバ４などの周囲にコンクリートを打設して
これらを固定するが、硬化前のコンクリートの浮力や硬
化時のコンクリートの発熱などによりステーリングフラ
ンジ面８ａや下カバ４に、真円度や水平度の狂いが生じ
る。

【００１２】この狂いは当然上カバ３と下カバ４とのブ
ッシュ穴３ｂ、４ｂの同芯度にも影響し可動案内羽根５
の組み込みが出来なくなったり、スムーズな回動が出来
なくなるなどの問題が発生する。

【００１３】以上述べたように近年の水力機械の単機容
量増大傾向に伴い、製造段階での機械設備的な制約の問
題や、発電所現地での据付け組立て条件に起因する問題
が次第にクローズアップされてきており、水力機械の構
造を根本的に見直さざるを得ない状況になりつつある。

【００１４】本発明は、単機容量の大きい大形水力機械
の最も寸法の大きい構成部品の一つである下カバの製造
を容易ならしめるべく、機械設備的な必要条件を大巾に
軽減できる構成とし、機械加工による上カバと下カバと
のブッシュ穴の同芯度の狂いや、発電所現地でケーシン
グ・ステーリングや下カバがコンクリート中に埋設され
るときに熱や浮力などによりステーリングフランジ面お
よび下カバに真円度や水平度の狂いを生じても、修正加
工を行うことなく上カバと下カバとのブッシュ穴の同芯
度を容易に調整することができ、可動案内羽根は上カバ
と下カバの流水面との間に適切な間隙寸法の保持とスム
ーズな回動が出来る水力機械を提供することを目的とす
る。 ［発明の構成］

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の水力機械は、可
動案内羽根支持軸受は、胴体上部にフランジ部を有し円
筒状に形成した可動案内羽根用軸受台と、この円筒状可
動案内羽根用軸受台の内径部に固定して可動案内羽根を
回動可能に支持するブッシュとから構成する一方、下カ
バには、可動案内羽根支持軸受を支持するために、可動
案内羽根支持軸受台のフランジ部および胴体部の周方向
外形寸法より大きい同形状の周方向内径寸法を有する軸
受取付部を形成し、可動案内羽根用軸受台のフランジ部
を下カバの軸受取付部で支持しながら、軸受取付部内で
動かして上カバに取り付けられる可動案内羽根支持軸受
との同芯度調整後、フランジ部を下カバの軸受取付部に
ボルト締結で固定すると共に、フランジ部外周面と軸受
取付部内径との間隙に無収縮充填材を充填してなること
を特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明では、上カバ３のブッシュ穴３ｂの芯に
合わせて下カバ４の可動案内羽根用軸受台４ｄを調整し
組み付けする構造であることから、上カバ３と下カバ４
とのブッシュ穴３ｂ，４ｂを同芯でボーリング加工する
必要がなく、従ってオーバーホール期間の短縮やオーバ
ーホールコストの低減などが計れる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１ないし図３を参
照して説明する。なお、図４に示すものと同じ構成要素
には同一符号を付してその説明を省略する。

【００１８】図１のＡ部分に示すように、下カバ４には
可動案内羽根支持軸受を組み付けるための加工がなされ
ている。すなわち、可動案内羽根支持軸受を支持するた
めの軸受取付け部が設けられる。一方、可動案内羽根支
持軸受は下カバとは個別の独立した部品として製作さ
れ、図２に示すように当該軸受は胴体上部にフランジを
有した可動案内羽根用軸受台４ｄとブッシュ４ｅから構
成されている。

【００１９】ブッシュ４ｅは可動案内羽根用軸受台４ｄ
に圧入され、止めネジで締め付けて可動案内羽根用軸受
台４ｄと一体化されている。

【００２０】可動案内羽根用軸受台４ｄの胴体の外形寸
法は下カバ４の当該軸受取付部の寸法よりも小さい径に
なっており、フランジ部分で下カバ４に支持される。つ
まり、図２，３からも明らかなように、下カバ４には、
可動案内羽根支持軸受を支持するために、可動案内羽根
用軸受台４ｄのフランジ部および胴体部の周方向外形寸
法より大きい寸法を有し内径が同形状に形成された軸受
取付部が設けられ、軸受台４ｄはそのフランジ部で下カ
バ４の軸受取付部により支持されている。従って、軸受
第４ｄのフランジ部を下カバ４の軸受取付部上で移動さ
せることにより、上カバ側のブッシュ穴３ｂとの同芯度
調整ができる。また下カバ４との可動案内羽根用軸受台
４ｄとの流水面側に設けられた隙間つまり軸受台４ｄの
フランジ部外周面と下カバ４の軸受取付部との間隙には
無収縮充填材１１を注入できる構造となっている。

【００２１】可動案内羽根用軸受台４ｄは、水力発電所
現地における据付け組立て時に上カバ側のブッシュ穴３
ｂとの同芯度調整後、ノックピン９とボルト１０により
下カバ４に組み付けられる。

【００２２】また下カバ４と可動案内羽根用軸受台４ｄ
との流水面側に設けられた隙間には無収縮充填剤１１を
注入固化することにより、可動案内羽根用軸受台４ｄを
固着し当該軸受にかかるラジアル方向の荷重をノックピ
ン９と無収縮充填剤１１により支持している。

【００２３】図３は他の一実施例を示すもので、可動案
内羽根支持軸受の軸受取付け部を貫通孔とし、可動案内
羽根用軸受台４ｄにブッシュ穴を穿ったものである。こ
のような構成としても図２のものと同様の効果が得られ
る。

【００２４】このように本発明の実施例によれば、下カ
バ４の可動案内羽根用軸受台４ｄの軸受取付け部内径を
可動案内羽根用軸受台４ｄの外径寸法よりも大きく加工
しておき、水力発電所現地における据付け組立て時に可
動案内羽根用軸受台４ｄは上カバ側のブッシュ穴３ｂを
基準に同芯度を調整したのち、下カバ４に組み付ける構
造であることから、上カバ３のブッシュ穴３ｂと下カバ
４の可動案内羽根用軸受台４ｄとを同芯に機械加工する
必要がない。

【００２５】また、割り出し精度の良い工作機械を備え
ていない製造メーカでも大型の上カバ３や下カバ４の製
造が可能となる。

【００２６】発電所現地据付けにおいて溶接組立てされ
たケーシング６、ステーリング８や下カバ４などの周囲
にコンクリートを打設して固定する際に、コンクリート
の浮力やコンクリート硬化時の発熱などによっても、ス
テーリング８の上カバ取付フランジ面８ａや下カバ４の
真円度、水平度に狂いを生じることがある。しかし、こ
の場合も下カバ４の可動案内羽根用軸受台４ｄを調整す
ることにより、上カバ３のブッシュ穴３ｂと下カバ４の
可動案内羽根用軸受台４ｄとを同芯に復元することが可
能である。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、発電
所現地据付けにおいて溶接組立てされたケーシング、ス
テーリングおよび下カバなどがコンクリート中に埋設さ
れるときにコンクリートの浮力や硬化時の発熱などよ
り、ステーリングの上カバ取付フランジ面や下カバの真
円度、水平度に狂いを生じても、下カバの可動案内羽根
支持軸受を調整することにより、上カバ側ブッシュ穴と
の同芯度が確保でき、従って可動案内羽根は上カバと下
カバの流水面との間に適正な間隙寸法を保つことができ
良好な回動ができる。

【００２８】さらに、発電所現地での水車オーバーホー
ル時に、ステーリングに上カバと下カバとを組立てた状
態で上カバと下カバとのブッシュ穴を同時にボーリング
加工し同芯度を復元しているが、前述のように下カバの
可動案内羽根支持軸受を調整し組立てすることにより、
上カバ側ブッシュ穴との同芯度が確保できる。

【００２９】従って上カバと下カバとのブッシュ穴を同
芯でボーリング加工することが不要となりオーバーホー
ル期間の短縮やオーバーホールコストの低減などが計れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す水力機械の断面図。

【図２】図１のＡ部分の詳細図。

【図３】本発明の他の一実施例を示す水力機械の断面
図。

【図４】従来例を示す断面図。

【図５】図４の一部の詳細図。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ ランナ ３ 上カバ ３ｂ 上カバブッシュ穴 ３ｃ 上カバブッシュ ４ 下カバ ４ｂ 下カバブッシュ穴 ４ｃ 下カバブッシュ ４ｄ 可動案内羽根用軸受台 ４ｅ ブッシュ ５ 可動案内羽根 ６ ケーシング ７ 固定案内羽根 ８ ステーリング ８ａ ステーリングフランジ面 ９ ノックピン １０ ボルト １１ 無収縮充填剤 １２ Ｏリング

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水力発電所の鉄管路から導かれる圧力水
   を調節しランナに導く可動案内羽根が前記ランナをカバ
   ーする上カバおよび下カバにそれぞれ設けられた可動案
   内羽根支持軸受により回動自在に支持された水力機械に
   おいて、 前記下カバーに設けられる可動案内羽根支持軸受は、胴
   体上部にフランジ部を有し円筒状に形成した可動案内羽
   根用軸受台と、この円筒状可動案内羽根用軸受台の内径
   部に固定して前記可動案内羽根を回動可能に支持するブ
   ッシュとから構成する一方、 前記下カバには、前記可動案内羽根支持軸受を支持する
   ために、前記可動案内羽根支持軸受台のフランジ部およ
   び胴体部の周方向外形寸法より大きい同形状の周方向内
   径寸法を有する軸受取付部を形成し、 前記可動案内羽根用軸受台のフランジ部下面を下カバの
   軸受取付部で支持しながら、前記軸受取付部内で動かし
   て前記上カバに取り付けられる可動案内羽根支持軸受と
   の同芯度調整後、前記フランジ部を前記軸受取付部にボ
   ルト締結で固定すると共に、前記フランジ部外周面と前
   記軸受取付部内径との間隙に無収縮充填材を充填してな
   ることを特徴とする水力機械。