JP2942614B2 - 水力機械の据付方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水力発電所に用いられる水力機械の据付方法
に係り、特に水車等の水力機械のステーリングへの上カ
バー及び下カバーの取り付けの方法に関する。

［従来の技術］ フランシス水車等の水力機械は水力発電所で広く使用
されている。第４図は従来のフランシス水車を示したも
ので、主軸１にはその上端に発電機（不図示）が連結さ
れ、下端にランナ２が連結されている。このランナ２は
上カバー３と下カバー４とによって囲まれ、これらの上
カバー３と下カバー４との間には可動案内羽根５が回動
可能に支持されている。上カバー３は上カバーフランジ
部3aを有し、この上カバーフランジ部3aはステーリング
６の上カバー取付け用フランジ部6aにボルト７によって
固着されている。この固着によって上カバー３はステー
リング６に取付けられる。同様に、下カバー４は下カバ
ーフランジ部4aを有し、この下カバーフランジ部4aはス
テーリング６の下カバー取付け用フランジ部6bにボルト
８によって固着されている。この固着によって下カバー
４はステーリング６に取付けられる。ステーリング６に
は圧力水を可動案内羽根５に案内する固定案内羽根９が
固着されている。また、ステーリング６は圧力水を導入
するケーシング10に固着されている。

第５図に示されたように、ステーリング６にはパッキ
ング装着用フランジ部6cが突設され、このパッキング装
着用フランジ6cには高精度に機械加工されたシール面6d
が形成され、同様に上カバー３にも高精度に機械加工さ
れたシール面3bが形成されており、この両シール面3b、
6dの間にパッキング11が介在されている。こうして、上
カバー３とステーリング６との連結部が漏水防止され
る。下カバー４とステーリング６との連結部の漏水防止
構造も全く同様である。

このような水力機械の据付は次のように行われる。

近年、水力機械の単機容量の増大による大形化に伴
い、輸送上の制限からステーリング６とケーシング10は
工場で別個に製作されることが多くなっており、別個に
製作されたステーリング６とケーシング10とは水力発電
所の据付現場で溶接固着され、この溶接固着されたステ
ーリング６の下カバー取付け用フランジ部6bに下カバー
４の下カバーフランジ部4aをボルト８によって固着する
と共に、ステーリング６のシール面と下カバー４のシー
ル面とをパッキングによってシールする。この後に、ケ
ーシング10やステーリング６や下カバー４の周囲にコン
クリートが打設される。

このコンクリート打設の後にステーリング６の上カバ
ー取付け用フランジ部6aに上カバー３の上カバーフラン
ジ部3aをボルト７によって固着すると共に、第５図のス
テーリング６のシール面6dと上カバー３のシール面3bと
をパッキング11によってシールする。なお、ステーリン
グ６の上カバー取付け用フランジ部6aの取付け面6eとこ
れに接する上カバーフランジ部3aの取付け面3cとは高精
度に機械加工されている。同様にステーリング６の下カ
バー取付け用フランジ部6bの取付け面6fとこれに接する
下カバーフランジ部4aの取付け面4bも高精度に機械加工
されている。

ところが、ステーリング６をケーシング10に溶接固着
する際に発生する熱によってステーリング６が熱変形
し、このために上カバー取付け用フランジ部6aの取付け
面6eや下カバー取付け用フランジ6bの取付け面6fやステ
ーリング６のシール面6c等が変形し平面度及び水平度に
狂いが生じることがある。

これらの上カバー取付け用フランジ部6aの取付け面6e
と下カバー取付け用フランジ部6bの取付け面6fの平面度
及び水平度の狂いは、上カバー３と下カバー４の水平度
に影響を及ぼし、これにより可動案内羽根５の取付け精
度を低下させ、例えば可動案内羽根５の全閉時の封水性
が悪化し主機停止中にも拘らず圧力水の漏水がランナ２
を回転させてしまったり、または可動案内羽根５が上及
び下カバー３、４の流水面との間に齧りを生じて可動案
内羽根５が動作不能になってしまうことがある。

また、上カバー３及び下カバー４とステーリング６と
の連結部をシールするステーリング６のシール面の平面
度及び水平度が狂うと、パッキングの寿命が短縮したり
シール効果が低下するといった問題が生ずる。

更に、上カバー取付け用フランジ部6aの取付け面6e
は、上述のコンクリート打設における硬化前のコンクリ
ートの浮力や硬化時のコンクリートの発熱によって平面
度と水平度に一層大きな狂いが発生する。

そこで、従来はコンクリートの硬化後に上カバー取付
け用フランジ部6aの取付け面6eやシール面6dをグライン
ダによって研削修正加工し、また下カバー取付け用フラ
ンジ部6bの取付け面6fの平面度及び水平度の狂いについ
ては下カバー４の流水面を研削修正加工する必要があっ
た。特に上カバー取付け用フランジ部6aの取付け面6eや
シール面6dは溶接に起因する熱変形とコンクリート打設
に起因する変形との両方を受けるため、上記研削修正加
工は必須の作業であった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述の研削修正加工は水平度と平面度とを
随時確認しながら行う手作業であるため、熟練と多大な
時間を要し据付コストの増大及び据付工期の長期化を招
くという問題があった。

更に、単機容量の増大に伴う水力機械の大形化によっ
てステーリングも大形化し、この大形ステーリングの上
カバー取付け用フランジ部6aの取付け面6eや下カバー取
付け用フランジ部6bの取付け面6fやシール面6d等を高精
度に機械加工するには、それに応じた大形の工作機械が
必要である。このような大形工作機械は極めて設備コス
トが高く加工費も高く、従ってステーリングの製造コス
トが非常に高くなるといった問題もあった。

そこで、本発明の目的は水力機械の据付時の溶接やコ
ンクリート打設に起因してステーリングが変形してもス
テーリングと上カバー及び下カバーとの連結部を確実に
シールすることができ、特にステーリングと上カバーと
の間の高さ調整および傾き調整を可能として両者間の連
結部のシールを完全にできるような水力機械の据付方法
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る水力機械の据付方法は、流入した圧力水
によって回転駆動されるランナと、ケーシングに固着さ
れたステーリングと、上記ステーリングに固着され上記
ケーシングから流入した圧力水を案内する固定案内羽根
と、上カバーフランジ部を有し、この上カバーフランジ
部において上記ステーリングの上カバー取付け用フラン
ジ部に固着された上カバーと、下カバーフランジ部を有
し、この下カバーフランジ部において上記ステーリング
の下カバー取付け用フランジ部に固着された下カバー
と、上記上カバーと上記下カバーとに回動自在に支持さ
れ上記固定案内羽根によって案内された圧力水を上記ラ
ンナへ案内すると共に上記ランナへの圧力水の流入量を
制御する可動案内羽根とを具備する水力機械の据付方法
において、上記ケーシングに上記ステーリングを溶接固
着する溶接工程と、この溶接工程の後に上記下カバーを
上記ステーリングに固着する下カバー固着工程と、この
下カバー固着工程の後に上記ケーシングと上記ステーリ
ングと上記下カバーとの周囲にコンクリートを打設する
打設工程と、上記打設工程の後に上記下カバーのシール
面に下カバー用パッキン装着フランジ部の一端部を、両
者間にパッキンを介在させた状態で、ボルト締めする下
カバーボルト締め工程と、上記下カバーボルト締め工程
の後に上記下カバー用パッキン装着フランジ部の他端部
を上記ステーリングに溶接固着して上記ステーリングと
上記下カバーとをシールするシール工程と、上記打設工
程の後に上記上カバーを上記ステーリングに固着する上
カバー固着工程と、上記上カバー固着工程の後に上記上
カバーのシール面に上カバー用パッキン装着フランジ部
の一端部を、両者間にパッキンを介在させた状態で、ボ
ルト締めする上カバーボルト締め工程と、上記上カバー
ボルト締め工程の後に上記上カバー用パッキン装着フラ
ンジ部の他端部を上記ステーリングに溶接固着して上記
ステーリングと上記上カバーとをシールするシール工程
とを具備し、上記上カバー固着工程において、上記上カ
バーフランジ部と上記上カバー取付け用フランジ部との
一方に穿孔された貫通孔を挿通し上記上カバーフランジ
部と上記上カバー取付け用フランジ部との他方に螺合さ
れた上カバー用ボルトと、上記一方を挟むように上記上
カバー用ボルトに螺合されて上記一方を上記上カバー用
ボルトに対し固定すると共に上記上カバー用ボルトへの
自身の螺合位置の調整によって上記上カバー用ボルトに
対する上記一方の位置を調整することができる一対の上
カバー用調整ナットと、上記一対の上カバー用調整ナッ
トと上記一方との間に夫々介在され上記上カバー用ボル
トに対する上記一方の傾きを許容する一対の上カバー用
球面座金とを用いて、上記上カバーを上記ステーリング
に固着するものである。

［作 用］ 本発明に係る水力機械の据付方法の作用は次の通りで
ある。

下カバー用パッキン装着フランジ部はその一端部がコ
ンクリート打設工程の後に下カバーのシール面にパッキ
ンを介在させた状態でボルト締めされ、この後に他端部
がステーリングに溶接固着される。従って、たとえ溶接
工程やコンクリート打設工程においてステーリングが変
形されも下カバー用パッキン装着フランジ部は確実にス
テーリングと下カバーとの連結部をシールすることがで
きる。

同様に、上カバー用パッキン装着フランジ部はその一
端部が上カバーのシール面にパッキンを介在させた状態
でボルト締めされ、この後に他端部がステーリングに溶
接固着される。従って、たとえば上記溶接工程や上記打
設工程においてステーリングが変形されていても上カバ
ー用パッキン装着フランジ部は確実にステーリングと上
カバーとの連結部をシールすることができる。特に、上
カバー固着工程において、上記上カバーフランジ部と上
記上カバー取付け用フランジ部との一方に穿孔された貫
通孔を挿通し上記上カバーフランジ部と上記上カバー取
付け用フランジ部との他方に螺合された上カバー用ボル
トと、上記一方を挟むように上記上カバー用ボルトに螺
合されて上記一方を上記上カバー用ボルトに対し固定す
ると共に上記上カバー用ボルトへの自身の螺合位置の調
整によって上記上カバー用ボルトに対する上記一方の位
置を調整することができる一対の上カバー用調整ナット
と、上記一対の上カバー用調整ナットと上記一方との間
に夫々介在され上記上カバー用ボルトに対する上記一方
の傾きを許容する一対の上カバー用球面座金とを用い
て、上記上カバーを上記ステーリングに固着することに
より、ステーリングと上カバーとの間の高さ調整および
傾き調整を可能として両者間の連結部のシールを完全に
することが可能となる。

［実施例］ 以下に本発明による水力機械及びその据付方法の実施
例を第４図及び第５図と同部分には同一符号を付して示
した第１図乃至第３図を参照して説明する。

第１図及び第２図において、上カバー３の上カバーフ
ランジ部3aには貫通孔12が穿孔され、ステーリング６の
上カバー取付け用フランジ部6aにはネジ孔13が刻設され
ている。上カバー用植込みボルト14は貫通孔12を挿通し
て上カバー取付け用フランジ6aのネジ孔13に螺合されて
いる。この上カバー用植込みボルト14には上カバーフラ
ンジ部3aを挟むように一対の上カバー用調整ナット15、
16が螺合し、これらの調整ナット15、16と上カバーフラ
ンジ部3aとの間には上カバー用球面座金17、18が夫々介
在されている。これらの球面座金17、18は上カバーフラ
ンジ部3aとの接触面が平面であり、調整ナット15、16と
の接触面が凸球面に構成されている。これに応じて調整
ナット15、16も球面座金17、18の凸球面に接触する面が
その凸球面に対応した凹球面に構成されている。

以上のように、上カバーフランジ部3aは上カバー用植
込みボルト12と調整ナット15、16と球面座金17、18とに
よって上カバー取付け用フランジ部6aに固着されてい
る。この固着の際、上カバー取付け用フランジ部6aと上
カバーフランジ部3aとの間隔、即ち上カバー取付け用フ
ランジ部6aに対する上カバーフランジ部3aの位置は、調
節ナット15、16によって調節可能である。また、上カバ
ー取付け用フランジ部6aに対する上カバーフランジ部3a
の相対的傾きは、球面座金17、18によって調整可能であ
る。詳述すると、上カバー用植込みボルト14は上カバー
取付け用フランジ部6aに対し垂直に植設されるが、上カ
バーフランジ部3aの貫通孔12の径が上カバー用植込みボ
ルト14の径よりも多少大きく定められ、かつ球面座金1
7、18が調整ナット15、16と上カバーフランジ部3aとの
間に介在されているため、上カバーフランジ部3aは上カ
バー用植込みボルト12に対し垂直以外の角度になるよう
に調整された状態で調整ナット15、16によって固定可能
となる。

従って、上カバーフランジ部3aは、溶接時やコンクリ
ート打設時に生ずるステーリング６の変形にも拘らず、
上カバー用植込みボルト12と調整ナット15、16と球面座
金17、18とによって適正位置に固定される。

下カバー４の下カバーフランジ部4aも第１図に示され
たように、上カバー３と同様に下カバー用植込みボルト
19と一対の調整ナット20、21と図示されていない一対の
球面座金とによって適正位置に固定される。ただし、こ
の下カバー４の場合は、上カバー３の場合とは逆に下カ
バー用植込みボルト19は下カバーフランジ部4aに螺合さ
れ、調整ナット20、21は下カバー取付け用フランジ部6b
を挟むように下カバー用植込みボルト19に螺合され、一
対の球面座金は下カバー取付け用フランジ部6bと調整ナ
ット20、21との間に介在されている。

このように、ステーリング６の上カバー取付け用フラ
ンジ部6aは上カバーフランジ部3aに接触しないので、上
カバー取付け用フランジ部6aの上面6eを高精度に機械加
工する必要がなくなる。ステーリング６の下カバー取付
け用フランジ部6bの面6fについても同様である。

なお、上カバー３側では上カバー用植込みボルト14が
上カバー取付け用フランジ部6aに螺合されているのに対
し、下カバー４側では下カバー用植込みボルト19が下カ
バーフランジ部4aに螺合されているのは、単に上カバー
フランジ部3a及び上カバー取付け用フランジ部6aの位置
と下カバーフランジ部4a及び下カバー取付け用フランジ
部6bの位置との相違に因るものである。従って、下カバ
ー４について、その下カバーフランジ部4a及び下カバー
取付け用フランジ部6bの位置を変更することによって下
カバー用植込みボルト19を下カバー取付け用フランジ部
6bに螺合させることもできる。同様に、上カバー３につ
いても上カバー用植込みボルト14を上カバーフランジ部
3aに螺合させることもできる。

第３図において、上カバー用パッキン装着フランジ部
22はステーリング６とは別部品として構成されている。
この上カバー用パッキン装着フランジ部22は一端部がボ
ルト23と座金24とによって上カバー３のシール面3bに取
付けられ、他端部がステーリング６に溶接固着されてい
る。上カバー用パッキン装着フランジ部22のシール面22
aと上カバー３のシール面3bとの間にはパッキング11が
介在され、上カバー３とステーリング６との連結部をシ
ールしている。

下カバー４とステーリング６との連結部のシールも上
カバー３と全く同様にあり、ステーリング６とは別部品
の下カバー用パッキン装着フランジ部25によって達成さ
れる。

その他の構成は第４図の構成と同一である。

次に、この水力機械の据付方法を説明する。

水力機械の据付現場において、ステーリング６がケー
シング10に溶接固着され、この溶接の後に下カバー４が
下カバー用植込みボルト19と調整ナット20、21と球面座
金によってステーリング６に固定される。この後にケー
シング10とステーリング６と下カバー４との周囲にコン
クリートが打設され、このコンクリート打設後に下カバ
ー用パッキン装着フランジ部25の一端部を下カバー４の
シール面に、両者間にパッキンを介在させた状態で、ボ
ルト締めする。このボルト締め後に下カバー用パッキン
装着フランジ部25の他端部をステーリング６に溶接固着
してステーリング６と下カバー４との連結部をシールす
る。

上記コンクリートの打設後に、上カバー３が上カバー
用植込みボルト14と調整ナット15、16と球面座金17、18
によってステーリング６に固着される。なお、上カバー
３はコンクリート打設の前に、上カバー用植込みボルト
14と調整ナット15、16と球面座金17、18によってステー
リング６に仮固着することもできる。この場合には、上
カバー３はコンクリート打設後にこのコンクリート打設
に起因するステーリング６の変形の影響を除くように調
整ナット15、16と球面座金17、18を再調整して最終的に
ステーリング６に固着される。

この上カバー３の固着後に、上カバー用パッキン装着
フランジ部22の一端部が上カバー３のシール面3bに、両
者間にパッキング11を介在させた状態で、ボルト締めす
る。この後に上カバー用パッキン装着フランジ部22の他
端部をステーリング６に溶接固着してステーリング６と
上カバー３との連結部をシールする。

このように、上カバー用パッキン装着フランジ部22と
下カバー用パッキン装着フランジ部25はステーリング６
とは別部品であり、コンクリート打設後、即ちステーリ
ング６の変形後に、このステーリング６の変形を考慮し
て取付けられるため、ステーリング６と上及び下カバー
３、４との連結部を夫々確実にシールすることができ
る。

［発明の効果］ 本発明に係る水力機械の据付方法によれば、上カバー
用パッキン装着フランジ部と下カバー用パッキン装着フ
ランジ部はコンクリートの打設後に、夫々その一端部が
上カバー及び下カバーのシール面にパッキンを介在させ
た状態でボルト締めされ、この後に他端部がステーリン
グに溶接固着されるため、溶接工程やコンクリート打設
工程においてステーリングが変形してもステーリングと
上カバー及び下カバーとの連結部を確実にシールするこ
とができる。特に、上記上カバー固着工程において、上
記上カバーフランジ部と上記上カバー取付け用フランジ
部との一方に穿孔された貫通孔を挿通し上記上カバーフ
ランジ部と上記上カバー取付け用フランジ部との他方に
螺合された上カバー用ボルトと、上記一方を挟むように
上記上カバー用ボルトに螺合されて上記一方を上記上カ
バー用ボルトに対し固定すると共に上記上カバー用ボル
トへの自身の螺合位置の調整によって上記上カバー用ボ
ルトに対する上記一方の位置を調整することができる一
対の上カバー用調整ナットと、上記一対の上カバー用調
整ナットと上記一方との間に夫々介在され上記上カバー
用ボルトに対する上記一方の傾きを許容する一対の上カ
バー用球面座金とを用いて、上記上カバーを上記ステー
リングに固着することにより、ステーリングと上カバー
との間の高さ調整および傾き調整を可能として両者間の
連結部のシールを完全にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水力機械の実施例を示した縦断面
図、第２図は第１図の円Ａで囲んだ部分を拡大して示し
た断面図、第３図は第１図の円Ｂで囲んだ部分を拡大し
て示した断面図、第４図は従来の水力機械を示した縦断
面図、第５図は第４図の円Ｃで囲んだ部分を拡大して示
した断面図である。 ２……ランナ、３……上カバー、3a……上カバーフラン
ジ部、3b……上カバーシール面、４……下カバー、4a…
…下カバーフランジ部、５……可動案内羽根、６……ス
テーリング、6a……上カバー取付け用フランジ部、6b…
…下カバー取付け用フランジ部、９……固定案内羽根、
10……ケーシング、11……パッキング、12……貫通孔、
14……上カバー用ボルト、15、16……上カバー用調整ナ
ット、17、18……上カバー用球面座金、19……下カバー
用ボルト、20、21……下カバー用調整ナット、22……上
カバー用パッキング装着フランジ部、22a……シール
面、25……下カバー用パッキング装着フランジ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F03B 3/16 F03B 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流入した圧力水によって回転駆動されるラ
   ンナと、ケーシングに固着されたステーリングと、上記
   ステーリングに固着され上記ケーシングから流入した圧
   力水を案内する固定案内羽根と、上カバーフランジ部を
   有し、この上カバーフランジ部において上記ステーリン
   グの上カバー取付け用フランジ部に固着された上カバー
   と、下カバーフランジ部を有し、この下カバーフランジ
   部において上記ステーリングの下カバー取付け用フラン
   ジ部に固着された下カバーと、上記上カバーと上記下カ
   バーとに回動自在に支持され上記固定案内羽根によって
   案内された圧力水を上記ランナへ案内すると共に上記ラ
   ンナへの圧力水の流入量を制御する可動案内羽根とを具
   備する水力機械の据付方法において、 上記ケーシングに上記ステーリングを溶接固着する溶接
   工程と、 この溶接工程の後に上記下カバーを上記ステーリングに
   固着する下カバー固着工程と、 この下カバー固着工程の後に上記ケーシングと上記ステ
   ーリングと上記下カバーとの周囲にコンクリートを打設
   する打設工程と、 上記打設工程の後に上記下カバーのシール面に下カバー
   用パッキン装着フランジ部の一端部を、両者間にパッキ
   ンを介在させた状態で、ボルト締めする下カバーボルト
   締め工程と、 上記下カバーボルト締め工程の後に上記下カバー用パッ
   キン装着フランジ部の他端部を上記ステーリングに溶接
   固着して上記ステーリングと上記下カバーとをシールす
   るシール工程と、 上記打設工程の後に上記上カバーを上記ステーリングに
   固着する上カバー固着工程と、 上記上カバー固着工程の後に上記上カバーのシール面に
   上カバー用パッキン装着フランジ部の一端部を、両者間
   にパッキンを介在させた状態で、ボルト締めする上カバ
   ーボルト締め工程と、 上記上カバーボルト締め工程の後に上記上カバー用パッ
   キン装着フランジ部の他端部を上記ステーリングに溶接
   固着して上記ステーリングと上記上カバーとをシールす
   るシール工程と を具備し、 上記上カバー固着工程において、上記上カバーフランジ
   部と上記上カバー取付け用フランジ部との一方に穿孔さ
   れた貫通孔を挿通し上記上カバーフランジ部と上記上カ
   バー取付け用フランジ部との他方に螺合された上カバー
   用ボルトと、上記一方を挟むように上記上カバー用ボル
   トに螺合されて上記一方を上記上カバー用ボルトに対し
   固定すると共に上記上カバー用ボルトへの自身の螺合位
   置の調整によって上記上カバー用ボルトに対する上記一
   方の位置を調整することができる一対の上カバー用調整
   ナットと、上記一対の上カバー用調整ナットと上記一方
   との間に夫々介在され上記上カバー用ボルトに対する上
   記一方の傾きを許容する一対の上カバー用球面座金とを
   用いて、上記上カバーを上記ステーリングに固着するこ
   とを特徴とする水力機械の据付方法。