JP5222106B2 - タービンケーシングの支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、タービンロータが収納される筒状の車室の、軸方向両端部の左右方向両側の４隅に突出した猫足部分を形成し、前記各猫足部分を軸受ペデスタルの上部に支持してなるタービンケーシングの支持構造に関する。

本発明は、高温、高圧のガスを作動流体とするガスタービン、高温、高圧の蒸気を作動流体とする蒸気タービン、圧縮機などのタービンケーシングの支持構造に関するものである。
かかるタービンケーシングにおいて、内部にタービンロータが収納されるタービンケーシングは、シェル状の車室に形成されており、該車室はタービンロータの軸方向両端で左右方向両側の４隅に突出した猫足部分を形成し、前記各猫足部分を軸受ペデスタルの上部に支持するように構成されている。

図４〜５は前記従来のタービンケーシングの支持構造を示す。シェル状の車室にタービンロータの軸方向両端で左右方向両側に前記軸方向に突出した猫足部分を形成し、前記各猫足部分を軸受ペデスタルの上部に支持するようにした車室の支持構造であって、センタービーム方式と言われるもので、図４はタービンケーシングの側面図、図５は平面図（図４のＡ矢視図）である。

図４〜５において、タービンケーシング１００は、シェル状の下側車室１にシェル状の上側車室１ａを複数のボルトで組み付けて形成される。
前記下側車室１にはタービンケーシング１００の軸方向即ちＹ方向の両端の左右方向両側に前記軸方向に突出した４個の猫足部分４ａ、４ｂ及び４ｃ、４ｄを形成している。
前記猫足部分４ｃ、４ｄは、アキシャルアンカー（軸方向固定キー）７と左右方向アンカー１０によって基礎２００上の軸受台板８に軸方向位置および軸方向に直角方向位置を固定された軸受ペデスタル３ｂ上の溝に、嵌め込まれた支持キー１６ａの上平面上に載っている。押さえボルト６ｃで各猫足部分４ｃ、４ｄは支持キー１６ａの上平面に滑り可能に押し付けられて支持されている。

また、前記猫足部分４ａ、４ｂは、左右方向アンカー１０によって基礎２００上の軸受台板８に軸方向に直角方向位置を固定された軸受ペデスタル３ａ上の溝に、嵌め込まれた支持キー１６ｂａの上平面上に載っている。前記軸受台板８の上面にはグリース潤滑されて軸受ペデスタル３ａの底板２０２が軸方向に摺動可能に載っている。押さえボルト６ｃで各猫足部分４ａ、４ｂは支持キー１６ｂの上平面にグリース潤滑で滑り可能に押し付けられて支持されている。

該各猫足部分４ａ、４ｂ及び４ｃ、４ｄの左右方向は、下側車室１の下半部に取り付けられたセンタービーム９ａ、９ｂにより、左右方向アンカー１０を介して軸方向とともに固定されている。
前記下側車室１の軸方向の熱膨張は、前記センタービーム９ｂの下側車室１の反対側に取り付けられたセンタービーム９ａによって、軸受ペデスタル３ａと軸心を保持しつつ左右方向に固定され、軸方向には該センタービーム９ａによって、軸受ペデスタル３ａが軸受台板８上を軸方向にスライドすることにより軸方向の熱膨張を吸収する。

尚、特許文献１（特開２００７−９７３１号公報）では、タービンケーシングの取付構造において、車室内の上下温度差の影響で、上半車室の方が下半車室よりも熱膨張した様相になり、その結果、タービン車室が下半車室の各突出部における被支持面を支点に猫の背のように反る現象、いわゆるキャットバックの発生を防止するため、車室の表面を保温材で覆う構成を示している。
また、特許文献２（特開２００６−１０５０５０号公報）では、シェル状の車室にタービンロータの軸方向両端の左右方向両側に前記軸方向に突出した猫足部分を形成し、前記各猫足部分を軸受ペデスタルの上部に支持するようにした車室の支持構造が示され、下部車室の本体部分を上側のグランド部分よりも放熱し難くするため、保温材で被覆する構成が示されている。

特開２００７−９７３１号公報 特開２００６−１０５０５０号公報

図４〜５に示すセンタービーム方式と言われる支持方式においては、前記熱膨張の基点の支持点では、猫足部分４ｃ、４ｄは、アキシャルアンカー（軸方向固定キー）７と左右方向アンカー１０によって基礎２００上の軸受台板８に軸方向位置および軸方向に直角方向位置を固定された軸受ペデスタル３ｂ上の溝に、支持キー１６ａが嵌合し、該支持キー１６ａの上平面上に載って支持されている。さらに、該各猫足部分４ｃ、４ｄの左右方向は、下側車室１の下半部に取り付けられたセンタービーム９ｂにより、さらに左右方向アンカー１０を介して固定されている。
また、熱膨張の基点以外の猫足部分４ａ、４ｂは、アキシャルアンカー（軸方向固定キー）７と左右方向アンカー１０によって基礎２００上の軸受台板８に軸方向に直角方向位置を固定された軸受ペデスタル３ａ上の溝に、嵌め込まれた支持キー１６ｂの上平面上に載って支持されている。
そして、下側車室１の軸方向の熱膨張は、センタービーム９ｂの下側車室１の反対側に取り付けられたセンタービーム９ａによって、軸受ペデスタル３ａが軸受台板８上をスライドすることにより軸方向の熱膨張を吸収するように構成されている。また左右方向の動きに対して軸受ペデスタル３ａの左右方向アンカー１０によって固定される。

従って、翼の段落数が多くて２車室に分かれている場合には、それぞれの車室に大きいスラストが生じる。
かかる大きいスラストが、前記２車室のそれぞれの車室に作用する場合、センタービーム９ａのみでかかる大きいスラストを受けると、該センタービーム９ａに座屈が発生する問題があり、かかる構造の採用は困難である。
また、スラスト力に対してセンタリングビームに十分なフレキシブル性を有する必要があり、そのためにはビーム長を長くとるために十分な設置スペースが必要であり、軸方向に大型化する問題があり、設置スペースが十分とれない場合には採用困難である。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、従来のセンタービーム方式のようにビーム部材を設けることなく、車室の熱膨張に対して左右方向変位及び軸方向の変位を吸収できかつ強固な支持が可能なタービンケーシングの支持構造を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、内部にタービンロータが収納される筒状の車室の、軸方向両端部の左右方向両側の４隅に突出した猫足部分を形成し、前記各猫足部分を軸受ペデスタルの上部に支持してなるタービンケーシングの支持構造において、
前記猫足部分のうち熱膨張の基点となる基点猫足部分に、該基点猫足部分の下面の溝と、前記下面に対向するとともにアキシャルアンカーによって固定された軸受ペデスタルの上面の溝とに嵌合する軸方向固定キーを設け、該軸方向固定キーは前記基点猫足部分のタービンロータの軸方向の移動を阻止するとともに、軸方向と直角方向には基点猫足部分を前記下面の溝及び上面の溝に沿って移動可能に構成するとともに、前記車室の軸方向の両側部と該両側部に対向する軸受ペデスタルの各側部との間に、前記車室を前記タービンロータの軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止したセンターキーを設け、前記基点猫足部分以外の猫足部分は、アキシャルアンカーによって固定された軸受ペデスタルの上面に固定された支持キー上をスライド可能に構成したことを特徴とする。
即ち、本発明においては、前記車室の基点猫足部分は、前記軸方向固定キーにより軸方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成され、さらに前記車室は前記センターキーにより軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止して構成される。

また、前記発明において、具体的には、前記センターキーは、前記車室側または軸受ペデスタル側のいずれか一方に前記軸方向に突出した突起部を設け、他方側に該突起部が嵌合する嵌合溝を設け、前記突起部と嵌合溝とを軸方向に往復摺動可能に嵌合する。

本発明によれば、猫足部分のうち、アキシャルアンカーによって固定された熱膨張の基点となる基点猫足部分に、該基点猫足部分の下面の溝及び軸受ペデスタルの上面の溝に嵌合する軸方向固定キーを設け、該軸方向固定キーは前記基点猫足部分のタービンロータの軸方向の移動を阻止するとともに、軸方向と直角方向には基点猫足部分を前記下面の溝及び上面の溝に沿って移動可能に構成するとともに、軸受ペデスタルの各側部と車室の軸方向の両側部との間に、前記タービンロータの軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止したセンターキーを設け、前記基点猫足部分以外の猫足部分は、アキシャルアンカーによって固定された軸受ペデスタルの上面に固定された支持キー上をスライド可能に構成され、
即ち前記車室の基点猫足部分は、前記軸方向固定キーにより軸方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成され、さらに前記車室は前記センターキーにより軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止して構成されるので、
前記車室の熱膨張の基点の支持点における基点猫足部分は、前記軸方向固定キーにより軸線方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成され、そして前記車室は前記センターキーにより軸線方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止して構成されることとなり、
前記基点猫足部分は軸線方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成された軸方向固定キーによる位置調整を可能とし、車室の支持はタービンロータの軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止したセンターキーにより行うことを、組み合わせたことにより、強固な構成でタービンケーシングの猫足部分の支持を構成できるので、２車室以上で大きいスラストが作用する場合でも、従来のセンタービームのように座屈の発生を問題にすることなく、２車室以上のタービンにも容易に適用できる。

また、具体的には、センターキーは、車室側か軸受ペデスタル側のいずれか一方に軸方向に突出した突起部を設け、他方側に該突起部が嵌合する嵌合溝を設け、前記突起部と嵌合溝とを軸方向に往復摺動可能に構成すれば、
前記軸方向固定キーとセンターキーとを組み合わせ、特にセンターキーを前記車室側か軸受ペデスタル側のいずれか一方に構成し、軸方向に突出した突起部と該突起部が嵌合する嵌合溝との組合せにより、突起部と嵌合溝とを軸方向に往復摺動可能に且つ軸方向と直角方向には相対移動を阻止した強固な構成となり、従来のセンタービーム方式に比べて、強固な構成で且つ軸方向に往復摺動可能に且つ軸方向と直角方向には相対移動を阻止した車室の支持構造を得ることができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の実施例にかかるタービンケーシングの軸方向に沿う側面図、図２は平面図（図４のＡ矢視図）である。
タービンケーシング１００は、シェル状の下側車室１にシェル状の上側車室１ａを複数のボルトで組み付けて形成される。前記下側車室１にはタービンロータの軸方向即ちＹ方向の両端の左右方向両側に前記軸方向に突出した４個の猫足部分４ａ、４ｂ及び４ｃ、４ｄを形成している（図１には片側の猫足部分４ａ及び４ｃが示されている）。タービンの回転軸心は符号１０１で示されている。

前記タービンケーシング１００は、シェル状の下側車室１に設けられた、前記各猫足部分４ａ（４ｂ）および４ｃ（４ｄ）が、軸受ペデスタル３ａ及び３ｂ上に、次のようにして設置されている。
下側車室１の猫足部分４ｃ（４ｄ）が設置されている点、即ち下側車室１の熱膨張の基点（熱膨張０の点）の支持点は、前記軸受ペデスタル３ｂがアキシャルアンカー（軸方向固定キー）７と左右方向アンカー１０によって基礎２００上の軸受台板８に軸方向位置および軸方向に直角方向位置を固定されて、この支持点からタービンケーシング１００は、軸方向及び左右方向（軸方向と直角方向）に伸張可能となっている。
また、前記基点猫足部分以外の猫足部分、つまり前記熱膨張の基点の支持点以外の猫足部分（自由に伸張する猫足部分）４ａ（４ｂ）が設置される点においても、軸受ペデスタル３ａがアキシャルアンカー（軸方向固定キー）７と左右方向アンカー１０によって基礎２００上の軸受台板８に軸方向位置および軸方向に直角方向位置を固定されている。

前記熱膨張の基点となる猫足部分（基点猫足部分）４ｃ（４ｄ）には、軸方向と直角方向（左右方向）に延びる軸方向固定キー６ａを設けている。
該軸方向固定キー６ａは、該基点猫足部分４ｃ（４ｄ）の下面の溝４ｅと前記基点猫足部分４ｃ（４ｄ）の下面に対向する軸受ペデスタル３ｂの上面の溝３ｓ内に嵌合されている。
従って、前記軸方向固定キー６ａは、前記基点猫足部分４ｃ（４ｄ）のタービンロータの軸線１０１方向の移動を、前記２つの溝４ｅ、３ｓに嵌合することにより阻止するとともに、軸方向と直角方向には基点猫足部分４ｃ（４ｄ）を前記下面の溝４ｅ及び上面の溝３ｓに沿って移動可能に構成されている。

また、前記基点猫足部分以外の猫足部分、つまり前記熱膨張の基点の支持点以外の猫足部分（自由に伸張する猫足部分）４ａ（４ｂ）は、前記猫足部分４ａが前記軸受ペデスタル３ａの上面の溝３ｔ内に固定された支持キー７ｓ上を、上面はグリース潤滑されておりその上を、軸線１０１方向及び軸方向と直角方向にスライド可能に当接している。
これにより、前記タービンケーシング１００は、前記熱膨張０の支持点を基点として、前記支持キー７ｓ上を軸方向及び軸方向と直角方向に移動可能な構成となる。

そして、前記タービンケーシング１００の下側車室１は、該下側車室１の軸方向の両側部であって左右方向の中央部分に、該両側部と該両側部に対向する軸受ペデスタル３ａ及び３ｂの各側部との間に、前記タービンロータの軸線１０１方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止したセンターキー５１ａ、５１ｂが夫々設けられている。

図３（Ａ）はかかるセンターキーの側面図（図１のＺ部拡大図）、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図３（Ａ）、（Ｂ）において、前記センターキー５１ａ（センターキー５１ｂは、前記センターキー５１ａと下側車室１に対称に設けているので、センターキー５１ａを代表して説明する）は、下側車室１側に前記軸線１０１方向に突出した突起部５１ｄを設け、軸受ペデスタル３ｂ側に形成された嵌合溝５１ｅに前記突起部５１ｄを嵌合している。該突起部５１ｄと軸受ペデスタル３ｂとの間には移動代ｕが形成され、該突起部５１ｄの軸線１０１方向移動を許容している。
これにより、前記突起部５１ｄは嵌合溝５１ｅに、嵌合部５１にて軸線１０１方向に往復摺動可能に構成されることとなる。

また、２車室以上（タービンケーシング１００が２個以上）のタービンの場合は、図１〜２の右側に示す車室の図のように、アキシャルアンカー７により軸受台板８に固定された熱膨張の基点の支持点に、前記軸方向固定キー６ａと同様に、軸方向と直角方向に延びる軸方向固定キー６ｂを設け、該軸方向固定キー６ｂは、該基点猫足部分４ａ'の下面の溝４ｅと該下面に対向する軸受ペデスタル３ｂの上面の溝３ｓ内に嵌合されている。
従って、前記軸方向固定キー６ｂは、前記基点猫足部分４ａ'のタービンロータの軸線１０１方向の移動を、前記２つの溝４ｅ、３ｓに嵌合することにより阻止するとともに、該熱膨張の基点０から図のＸ矢印のように熱膨張可能とする。
そして軸方向と直角方向には、基点猫足部分４ａ'を前記下面の溝４ｅ及び上面の溝３ｓに沿って移動可能に構成されている。

以上の構成により、前記下側車室１の熱膨張の基点の支持点における猫足部分４ｃ（４ｄ）は、前記軸方向固定キー６ａにより軸線１０１方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成され、そして前記下側車室１は前記センターキー５１ａ、５１ｂにより軸線１０１方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止して構成されることとなる。
従って、かかる軸方向固定キー６ａにより軸線方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成し、下側車室１の支持はタービンロータの軸線１０１方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止したセンターキー５１ａ、５１ｂにより行うことを組み合わせたことにより、強固な構成でタービンケーシングの猫足部分４ｃ（４ｂ）の支持を構成できるので、２車室以上で大きいスラストが作用する場合でも、従来のセンタービームのように座屈の発生を防止でき、従って２車室以上のタービンにも容易に適用できる。

本発明によれば、従来のセンタービーム方式のようにビーム部材を設けることなく、車室の熱膨張に対して左右方向変位及び軸方向の変位を吸収できかつ強固な支持が可能になるため、タービンケーシングの支持構造に適している。

本発明の実施例にかかるタービンケーシングの軸方向に沿う側面図である。 本発明の実施例にかかる平面図（図１のＡ矢視図）である。 （Ａ）はかかるセンターキーの側面図（図１のＺ部拡大図）、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 従来のセンタービーム式タービンケーシングの側面図である。 従来のタービンケーシングの平面図（図４のＡ矢視図）である。

符号の説明

１ 下側車室
１ａ 上側車室
３ａ、３ｂ 軸受ペデスタル
３ｓ 上面の溝
３ｔ 上面の溝
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ａ'、４ｂ' 猫足部分
４ｅ 下面の溝
６ａ、６ｂ 軸方向固定キー
７ アキシャルアンカー
７ｓ 支持キー
８ 軸受台板
５１ａ、５１ｂ センターキー
５１ｄ 突起部
５１ｅ 嵌合溝
１００ タービンケーシング
１０１ タービンの回転軸心
２００ 基礎
２０２ 底板

Claims (3)

1. 内部にタービンロータが収納される筒状の車室の軸方向両端部の左右方向両側の４隅に突出した猫足部分を形成し、前記各猫足部分を軸受ペデスタルの上部に支持してなるタービンケーシングの支持構造において、
   前記猫足部分のうち熱膨張の基点となる基点猫足部分に、該基点猫足部分の下面の溝と、前記下面に対向するとともにアキシャルアンカーによって固定された軸受ペデスタルの上面の溝とに嵌合する軸方向固定キーを設け、該軸方向固定キーは前記基点猫足部分のタービンロータの軸方向の移動を阻止するとともに、軸方向と直角方向には基点猫足部分を前記下面の溝及び上面の溝に沿って移動可能に構成するとともに、
   前記車室の軸方向の両側部と該両側部に対向する軸受ペデスタルの各側部との間に、前記車室を前記タービンロータの軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止したセンターキーを設け、
   前記基点猫足部分以外の猫足部分は、アキシャルアンカーによって固定された軸受ペデスタルの上面に固定された支持キー上をスライド可能に構成したことを特徴とするタービンケーシングの支持構造。
2. 前記センターキーは、前記車室側または軸受ペデスタル側のいずれか一方に前記軸方向に突出した突起部を設け、他方側に該突起部が嵌合する嵌合溝を設け、前記突起部と嵌合溝とを軸方向に往復摺動可能に嵌合したことを特徴とする請求項１記載のタービンケーシングの支持構造。
3. 前記車室の基点猫足部分は、前記軸方向固定キーにより軸方向の移動を阻止するとともに軸方向と直角方向には移動可能に構成され、さらに前記車室は前記センターキーにより軸方向に相対移動可能で軸方向と直角方向には相対移動を阻止して構成されたことを特徴とする請求項１記載のタービンケーシングの支持構造。

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