JP7240253B2 - Kaplan turbine, its assembly method and disassembly method - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態は、カプラン水車、その組立方法及び分解方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a Kaplan turbine, an assembly method and a disassembly method thereof.
図7は、一般的な立軸カプラン水車の概略図を示す。図7に示す立軸カプラン水車では、矢印fに示すように、上池等からケーシング1へ流入する水流が、複数のステーベーン2aを保持したステーリング2を通った後、上カバー3と下カバー4との間に配置されたガイドベーン5に流入する。ガイドベーン5は流量を調整するための開閉機能を有しており、水流は、ガイドベーン5の開度に応じて流量を調整されてガイドベーン5から流出する。その後、水流は、ディスチャージリング6の内側に配置されたランナ7に到達し、ここで、水流の圧力エネルギーが、ランナ7の回転エネルギーに変換され、ランナ7の回転が主軸8を介して図示しない回転電機に伝達される。これにより、回転電機にて電気エネルギーを発生させることが可能となる。また、水流は、ランナ7に圧力エネルギーを付与した後、ディスチャージリング6からドラフトチューブ9に流れ、その後、下池等に流出する。
FIG. 7 shows a schematic diagram of a typical vertical Kaplan turbine. In the vertical Kaplan turbine shown in FIG. 7, as indicated by an arrow f, a water flow flowing from the upper pond or the like into the
ランナ7は、主軸8と同軸の状態で結合するランナボス11と、ランナボス11の外周面から突出するようにランナボス11に取り付けられるランナベーン12と、を有し、ランナベーン12は、全開状態と全閉状態との間でランナボス11に対して回転可能となっている。ここで、ランナベーン12は、全開状態から全閉状態にわたってディスチャージリング6と接触しないようにディスチャージリング6との間に隙間を空けている。
The
このような立軸カプラン水車では、ランナベーン12とディスチャージリング6との間の隙間が大きいほど漏れ損失が多くなり、運転効率が低下する。そこで、漏れ損失を抑制するために、ディスチャージリングの内周面を凹状の球面とし、ランナベーンの外周部を凸状の球面として、ランナベーンとディスチャージリングとの間の隙間を可及的に小さくする構造が知られている。
In such a vertical Kaplan turbine, the larger the gap between the
ディスチャージリングを球面にする場合、ディスチャージリングの内周面を完全に球面にする場合と、ディスチャージリングの内周面の一部を球面にする場合と、がある。 When the discharge ring is made spherical, there are cases where the inner peripheral surface of the discharge ring is completely spherical and cases where the inner peripheral surface of the discharge ring is partially spherical.
ディスチャージリングの内周面を完全に球面にする場合には、隙間の全体を一律に小さくすることが可能なため、運転効率の向上の点で有利である。しかしながら、この場合には、ランナベーンの外周側の端点からランナ回転軸の軸方向に平行に延ばした直線が、ディスチャージリングの内周面と交差するようなレイアウトとなることがあり、分解作業や組立作業に手間がかかる場合があった。 If the inner peripheral surface of the discharge ring is completely spherical, the gap as a whole can be uniformly reduced, which is advantageous in terms of improving operating efficiency. However, in this case, the layout may be such that a straight line extending parallel to the axial direction of the runner rotating shaft from the end point on the outer peripheral side of the runner vane intersects the inner peripheral surface of the discharge ring. It was time consuming to work.
具体的には、例えば上記レイアウトとなる場合の分解作業では、一般に、ディスチャージリングと、その両側の下カバー及びディスチャージリングとを取り外した後に、ランナの全体をランナ回転軸の軸方向に移動させることで、ランナが外側に取り出される。このような分解作業は非常に手間がかかり、工期の長期化させる場合があった。また、組立作業では、一般に、ランナを位置決めした後に、ランナの外側にディスチャージリングが設けられる。しかしながら、この場合には、ディスチャージリングを複雑な分割構造にする必要があり、作業負荷が大きくなる場合があった。 Specifically, for example, in the disassembly work for the layout described above, generally, after removing the discharge ring and the lower covers and the discharge ring on both sides thereof, the entire runner is moved in the axial direction of the runner rotation shaft. , the runner is taken out. Such disassembling work is very time-consuming and sometimes prolongs the construction period. Also, during assembly operations, generally after the runner is positioned, a discharge ring is provided on the outside of the runner. However, in this case, the discharge ring needs to have a complicated divided structure, which may increase the workload.
一方で、ディスチャージリングの内周面の一部を球面にする場合には、例えばディスチャージリングの下側の内周面を球面とし、上側の内周面を一定の直径の回転体状としてもよい。この場合には、ランナの全体をランナ回転軸の軸方向に沿って移動させることで、ディスチャージリングの取り外しを行うことなく、ランナを取り出したり、ランナをディスチャージリングの内側に位置決めしたりすることが可能となる。そのため、分解及び組立作業の手間が軽減され得る。しかしながら、ランナベーンとディスチャージリングとの間の隙間が、球面同士が向き合う場合よりも部分的に大きくなるため、運転効率の点では不利となる場合がある。 On the other hand, when part of the inner peripheral surface of the discharge ring is spherical, for example, the lower inner peripheral surface of the discharge ring may be spherical, and the upper inner peripheral surface may be a body of revolution with a constant diameter. . In this case, by moving the entire runner along the axial direction of the runner rotation shaft, it is possible to remove the runner and position the runner inside the discharge ring without removing the discharge ring. It becomes possible. Therefore, labor for disassembly and assembly work can be reduced. However, since the gap between the runner vane and the discharge ring is partially larger than when the spherical surfaces face each other, it may be disadvantageous in terms of operating efficiency.
上述したように、これまでのカプラン水車では、ランナベーンとディスチャージリングとの間の隙間寸法の抑制による運転効率の向上と、組立及び分解の作業効率とがトレードオフの関係になっている。 As described above, in the conventional Kaplan turbines, there is a trade-off relationship between the improvement in operating efficiency by suppressing the gap dimension between the runner vane and the discharge ring and the work efficiency in assembly and disassembly.
そこで、本発明は、運転効率を向上させつつ、組立及び分解作業を効率的に行うことが可能となるカプラン水車、その組立方法及び分解方法を提供することを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a Kaplan turbine, an assembly method, and a disassembly method thereof that enable efficient assembly and disassembly work while improving operating efficiency.
上記課題を解決するために、一実施の形態にかかるカプラン水車は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えている。そして、前記ディスチャージリングが、前記下カバー及び前記ドラフトチューブに着脱可能に取り付けられ、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外し可能となっている。 In order to solve the above problems, a Kaplan turbine according to one embodiment includes a runner boss rotatable about a runner rotation axis, and runner vanes detachably attached to the runner boss so as to protrude from the outer peripheral surface of the runner boss. a discharge ring arranged radially with respect to said runner axis of rotation and outwardly with respect to said runner vanes; and arranged axially with respect to said runner axis of rotation on one side of said discharge ring. A lower cover and a draft tube arranged on the other side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner rotation shaft are provided. The discharge ring is detachably attached to the lower cover and the draft tube, and is removable from the lower cover and the draft tube to the outside in the radial direction.
また、一実施の形態にかかるカプラン水車の組立方法は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えるカプラン水車の組立方法である。
当該組立方法は、前記ディスチャージリングを設置せずに、前記下カバー及び前記ドラフトチューブを設置する工程と、前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの内側に配置する工程と、前記ランナベーンを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側から、前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分を通して前記ランナボス側に移動させて、前記ランナボスに取り付ける工程と、前記ディスチャージリングを、前記径方向の外側から、前記下カバーと前記ドラフトチューブとの間に設置する工程と、を備えている。
A Kaplan turbine assembly method according to an embodiment includes a runner boss rotatable about a runner rotation axis, and runner vanes detachably attached to the runner boss so as to protrude from the outer peripheral surface of the runner boss. a runner, a discharge ring arranged outside the runner vanes in the radial direction with respect to the runner rotation shaft, and a lower cover arranged on one side of the discharge ring in the axial direction of the runner rotation shaft. and a draft tube arranged on the other side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner shaft.
The assembly method includes steps of installing the lower cover and the draft tube without installing the discharge ring; placing the runner vanes inside a draft tube; moving the runner vanes from outside the lower cover and the draft tube through an opening formed between the lower cover and the draft tube toward the runner boss; mounting the discharge ring on the runner boss; and installing the discharge ring between the lower cover and the draft tube from the radially outer side.
また、一実施の形態にかかるカプラン水車の分解方法は、ランナ回転軸を中心に回転可能なランナボスと、前記ランナボスの外周面から突出するように前記ランナボスに着脱可能に取り付けられるランナベーンと、を有するランナと、前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備えるカプラン水車の分解方法である。
当該分解方法は、前記ディスチャージリングを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外す工程と、前記ランナベーンを前記ランナボスから取り外す工程と、前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分に、前記ランナベーンの少なくとも一部が位置するように前記ランナベーンを移動させるか、又は、前記ランナベーンを前記開放部分から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側に移動させる工程と、前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側に移動させる工程と、を備えている。
Further, a method for disassembling a Kaplan turbine according to one embodiment includes a runner boss rotatable about a runner rotation axis, and runner vanes detachably attached to the runner boss so as to protrude from the outer peripheral surface of the runner boss. a runner, a discharge ring arranged outside the runner vanes in the radial direction with respect to the runner rotation shaft, and a lower cover arranged on one side of the discharge ring in the axial direction of the runner rotation shaft. and a draft tube arranged on the other side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner shaft.
The disassembly method includes removing the discharge ring from the lower cover and the draft tube radially outward, removing the runner vane from the runner boss, and forming a gap between the lower cover and the draft tube. moving the runner vanes so that at least a portion of the runner vanes is located in an open portion where the runner vanes are located, or moving the runner vanes from the open portion to the outside of the lower cover and the draft tube; to one side or the other side in the axial direction of the runner rotating shaft.
本発明によれば、カプラン水車の運転効率を向上させつつ、カプラン水車の組立及び分解作業を効率的に行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently perform assembly and disassembly work of the Kaplan turbine while improving the operation efficiency of the Kaplan turbine.
以下、本発明の一実施の形態について説明する。本実施の形態における構成部分のうちの図7に示した一般的な立軸カプラン水車と同一の構成部分については、同一の符号が付されている。 An embodiment of the present invention will be described below. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the general vertical Kaplan turbine shown in FIG. 7 among the components in the present embodiment.
図1は、一実施の形態に係る立軸カプラン水車100の子午断面図を示している。
FIG. 1 shows a meridional sectional view of a vertical
図1に示すように、立軸カプラン水車100は、上池等から流出する水流を受け入れる渦巻き状のケーシング1と、ケーシング1の内側に配置された複数のステーベーン2aを有するステーリング2と、ステーリング2から流出する水流の流路を形成する上カバー3及び下カバー4と、上カバー3と下カバー4との間で回転可能に配置されたガイドベーン5と、下カバー4の下方に配置されたディスチャージリング6と、ディスチャージリング6の下方に配置されたドラフトチューブ9と、ディスチャージリング6及びドラフトチューブ9の内側に配置されたランナ7と、ランナ7と図示しない回転電機とを接続する主軸8と、を備えている。
As shown in FIG. 1, a
立軸カプラン水車100では、上池等からケーシング1へ流入する水流が、ステーリング2を通った後、上カバー3と下カバー4との間に配置されたガイドベーン5に流入する。ガイドベーン5は流量を調整するための開閉機能を有しており、図示省略する回転駆動部によって回転されることで、その開度を調整する。ステーリング2からの水流は、ガイドベーン5の開度に応じて流量を調整されて、ガイドベーン5から流出する。その後、水流は、上カバー3と下カバー4との間の流路を介してディスチャージリング6内に流入し、ディスチャージリング6の内側に配置されたランナ7に到達する。ここで、水流の圧力エネルギーは、ランナ7の回転エネルギーに変換され、ランナ7の回転が主軸8を介して回転電機に伝達される。これにより、回転電機にて電気エネルギーを発生させることが可能となる。また、水流は、ランナ7に圧力エネルギーを付与した後、ディスチャージリング6からドラフトチューブ9に流れ、その後、下池等に流出する。
In the vertical
ランナ7は、主軸8と同軸の状態で結合するランナボス11と、ランナボス11の外周面から突出するようにランナボス11に取り付けられるランナベーン12と、を有している。ランナボス11は水流の下流側に向けて先細りとなる筒状体であり、ランナ回転軸Aを中心に回転可能となるように主軸8に結合している。
The
ランナ回転軸Aを基準に上述した各部材の位置関係を説明すると、ディスチャージリング6は、ランナ回転軸Aに対する径方向で、ランナベーン12に対して外側に配置される。下カバー4は、ランナ回転軸Aの軸方向で、ディスチャージリング6に対して一方側(上側)に配置されており、ドラフトチューブ9は、ランナ回転軸Aの軸方向で、ディスチャージリング6に対して他方側(下側)に配置されている。以下の説明において、単に軸方向と言う場合は、ランナ回転軸Aの軸方向を意味し、単に径方向と言う場合は、ランナ回転軸Aに直交して延びるランナ回転軸Aに対する径方向を意味し、単に周方向と言う場合は、ランナ回転軸Aの回転方向に沿う方向を意味する。
Describing the positional relationship of each member described above with reference to the runner rotation axis A, the
また、図1において、符号21は第1基礎を示し、符号22は第2基礎を示している。第1基礎21は、ケーシング1、ステーリング2及び下カバー4を下方から支持している。第2基礎22は、第1基礎21に対して軸方向で下側に離れた位置に設けられ、ドラフトチューブ9のディスチャージリング6に近い側の部分を露出させつつ、その他の部分を取り囲んでいる。ここで、第1基礎21と第2基礎22との間には作業空間30が形成されている。本実施の形態では、第1基礎21がディスチャージリング6との間に隙間を空けて設けられることで、作業空間30からドラフトチューブ9の一部及びディスチャージリング6にアクセスすることが可能となっている。
Further, in FIG. 1,
図2Aは、ランナボス11の一部が破断されたランナ7周辺の拡大図であり、ランナベーン12とランナボス11との取り付け部分が示されている。本実施の形態では、ランナボス11の内部に設けられたランナベーンスピンドル13にランナベーン12が着脱可能に取り付けられている。ランナベーンスピンドル13は全体的にランナボス11の内部に位置しており、ランナベーンスピンドル13はランナボス11の外周面から突出しない状態となっている。
FIG. 2A is an enlarged view of the
ランナベーン12とランナベーンスピンドル13とは、ランナベーン12の径方向における内側の端部に形成された被取付け面12Aと、ランナベーンスピンドル13の径方向における外側の端部に形成された取付け面13Aとを互いに突き合わせた状態においてボルト等の締結部材によって締結される。
ランナベーンスピンドル13は、ランナ回転軸Aと交差する方向に延びるランナベーン軸Bを中心に回転可能となっている。ランナベーン12は、ランナベーンスピンドル13の回転に応じて、ランナベーン軸Bを中心に全閉状態と全開状態との間でランナボス11に対して回転可能となっている。本実施の形態では、ランナベーン軸Bが径方向に平行に延びているが、ランナベーン軸Bは径方向に対して傾斜していてもよい。
The
図1及び図2Aには、全閉状態のランナベーン12が示されている。ランナベーン12は、全閉状態と全開状態との間にわたって回転する際、ディスチャージリング6と接触しないようにディスチャージリング6との間に隙間を空けている。本実施の形態では、ディスチャージリング6の内周面6Aが全体的に球面であり、径方向におけるランナベーン12の外周部12Bも球面である。また、ディスチャージリング6と連なる下カバー4の径方向内側の面(内周面)も球面であり、ディスチャージリング6の内周面6Aと下カバー4の内周面とは、一連の球面をなすように滑らかに連なっている。これにより、ディスチャージリング6の内周面6A及び下カバー4の内周面とランナベーン12の外周部12Bとの間の隙間を小さく抑えることで、漏れ損失の抑制が図られている。
1 and 2A show runner vanes 12 in a fully closed state. The runner vanes 12 are spaced from the
本実施の形態では、図2Aに示すように、ランナベーン12の径方向における外側の端点E1から軸方向に延ばした直線Lが、ドラフトチューブ9側でディスチャージリング6と交差し、下カバー4側で下カバー4と交差するようになっている。そのため、ランナベーン12が取り付けられたままのランナ7を軸方向に移動させようとした場合に、ランナベーン12がディスチャージリング6又は下カバー4と接触してしまう。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, a straight line L extending axially from a radially outer end point E1 of the
ここで、本実施の形態におけるディスチャージリング6は、下カバー4及びドラフトチューブ9に着脱可能に取り付けられており、下カバー4及びドラフトチューブ9から径方向の外側へ取り外し可能となっている。これにより、ディスチャージリング6を下カバー4及びドラフトチューブ9から取り外し、下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分を通して、ランナボス11から取り外したランナベーン12を径方向の外側に退避させることで、ランナボス11を下カバー4及びドラフトチューブ9の内側で移動させることを可能としている。
Here, the
ディスチャージリング6は、軸方向で下カバー4側の端部に設けられた第1フランジ部61と、軸方向でドラフトチューブ9側の端部に設けられた第2フランジ部62と、を有しており、下カバー4は、ディスチャージリング6側の端部にカバー側フランジ部41を有し、ドラフトチューブ9は、ディスチャージリング6側の端部にドラフト側フランジ部91を有している。
The
ディスチャージリング6と下カバー4は、第1フランジ部61とカバー側フランジ部41とを突き合わせた状態で、ボルト等の締結部材により締結されることで着脱可能に結合されている。一方で、ディスチャージリング6とドラフトチューブ9は、第2フランジ部62とドラフト側フランジ部91とを突き合わせた状態で、ボルト等の締結部材により締結されることで着脱可能に結合されている。また、図2Bに示すように、ディスチャージリング6は、周方向に分割された複数の分割体6Dを有し、隣り合う分割体6Dをボルト等の締結部材により着脱可能により締結することで、リング状をなす。以上のような構成により、本実施の形態では、ディスチャージリング6を下カバー4及びドラフトチューブ9から径方向の外側へ取り外すことが可能となる。なお、図2Bにおいては、ランナ7等の図示を省略している。
The
ドラフトチューブ9は、詳細には下カバー4から下側に延びる上流側管部9Uと、上流側管部9Uの下流側端部に接続される下流側管部9Dとを有し、このうちの上流側管部9Uは、上部ドラフト9U1と、上部ドラフト9U1に対してディスチャージリング6側とは反対の側に位置する下部ドラフト9U2とを着脱可能に接続することで構成されている。そして、上部ドラフト9U1に上述したドラフト側フランジ部91が設けられている。本実施の形態では、上部ドラフト9U1も周方向に分割されており、この場合、ディスチャージリング6と上部ドラフト9U1の一部を取り外すことで、ランナボス11から取り外したランナベーン12を径方向の外側に移動させ易くなる。また、下部ドラフト9U2は下流側管部9Dと着脱可能に結合しており、且つ周方向に分割されている。分解作業の際に、この下部ドラフト9U2を部分的に取り外されてもよい。一方で、下流側管部9Dは第2基礎22に覆われた状態になっている。
Specifically, the
図3は、ランナ7とディスチャージリング6及び下カバー4との位置関係を説明する図であり、ディスチャージリング6が、下カバー4及びドラフトチューブ9から取り外された様子が示されている。
FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between the
図3において、符号hは、ランナベーン12の径方向における内側の端点(被取付け面12A)から軸方向に延ばした直線が、ランナボス11の外周面の径方向における外側の端点E2を通過する状態になるまで、全閉状態のランナベーン12を、ランナボス11との取付位置(取付け面13A)からランナベーン軸B上に移動させた際の距離を示している。
符号aは、全閉状態のランナベーン12における、ランナベーン軸B上の外側の端点と、当該端点からランナベーン軸B上で内側に距離hだけ離れた点との間に位置する部分12Tの、軸方向における下カバー4側での最大高さを示している。この最大高さaは、ランナベーン12のランナベーン軸Bが径方向に平行となる条件にて測定される軸方向における距離である。
また、符号bは、ランナベーン軸Bの外側に向けた延長線と、ディスチャージリング6と下カバー4との突き合わせ位置(第1フランジ部61とカバー側フランジ部41との突き合わせ面)から軸方向に延ばした直線と、の交点から、前記突き合わせ位置までの軸方向での距離を示している。
In FIG. 3, symbol h denotes a state in which a straight line axially extending from the radially inner end point (mounting
Symbol a denotes the axial direction of the
Further, reference character b denotes an axial direction from the outward extension of the runner vane axis B and the abutting position between the
ここで、図3からも明らかなように、距離b>距離aの関係が成り立つ。これにより、本実施の形態では、ディスチャージリング6を下カバー4及びドラフトチューブ9から取り外した後、ランナベーン12を少なくとも距離hだけ径方向の外側に移動させれば、ランナボス11をランナベーン12に接触させることなく軸方向に移動させることができる。
Here, as is clear from FIG. 3, there is a relationship of distance b>distance a. Accordingly, in this embodiment, after the
次に、本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
上述したように、本実施の形態に係る立軸カプラン水車100では、ディスチャージリング6が下カバー4及びドラフトチューブ9から径方向の外側へ取り外し可能となっており、これにより、ディスチャージリング6を下カバー4及びドラフトチューブ9から取り外した後、下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分を通して、ランナボス11から取り外したランナベーン12を径方向の外側に退避させることを可能となる。そして、ランナボス11からランナベーン12を径方向の外側に退避させることで、ランナボス11を下カバー4やドラフトチューブ9の内側で移動させることが可能となり、組立や分解作業の容易化を図ることが可能となる。
As described above, in the vertical
以下、図4A乃至図4Dを用いて立軸カプラン水車100の組立方法の一例を説明し、図5A乃至図5Cを用いて立軸カプラン水車100の分解方法の一例を説明する。
An example of a method of assembling the
ここで示す組立方法の例では、まず、図4Aに示すように、ディスチャージリング6を設置せずに、下カバー4及びドラフトチューブ9を設置する工程が行われる。この際、この例では、ランナボス11がドラフトチューブ9における下流側管部9Dの内部で台座等に仮置きされ、ランナベーン12は、作業空間30に仮置きされている。
In the example of the assembly method shown here, first, as shown in FIG. 4A, the step of installing the
次いで、図4Bに示すように、ランナボス11が軸方向に沿って引き上げられ、ランナボス11におけるランナベーン12の取付位置が、下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分と径方向で向き合うようにランナボス11の位置が調整される。
4B, the
次いで、図4Cに示すように、作業空間30に仮置きしていたランナベーン12が、作業空間30から下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分に通され、その後、ランナボス11に取り付けられる。
Next, as shown in FIG. 4C, the
その後、図4Dに示すように、ディスチャージリング6の各分割体6Dが作業空間30から下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分に設置され、下カバー4とドラフトチューブ9とに結合される。ランナベーンとディスチャージリングを共に球面化させて近接させる一般的な構造では、このような組立作業を行う際、ディスチャージリングを軸方向に分割する等の複雑な構造が必要で、作業も複雑になっていたが、本実施の形態では、先行して設置した下カバー4及びドラフトチューブ9の内側にランナボス11を位置決めし、ランナベーン12をランナボス11に取り付けた後、径方向の外側からディスチャージリング6を下カバー4とドラフトチューブ9との間に設置可能であることで、組立作業を効率的に進めることが可能となる。
After that, as shown in FIG. 4D, each
一方で、ここで示す分解方法の例では、図5Aに示すように、まず、ディスチャージリング6を、下カバー4及びドラフトチューブ9から径方向の外側へ取り外す工程が行われる。
On the other hand, in the example of the disassembly method shown here, as shown in FIG. 5A, first, the step of removing the
次いで、図5Bに示すように、ランナベーン12をランナボス11から取り外す工程が行われる。そして、下カバー4及びドラフトチューブ9との間に形成される開放部分に、ランナベーン12の少なくとも一部が位置するようにランナベーン12を移動させるか、又は、ランナベーン12を上記の開放部分から下カバー4及びドラフトチューブ9の外側に移動させる工程が行われる。この例では、上記の開放部分にランナベーン12の一部が位置するようにランナベーン12が移動されて、この状態を保持されている。
Next, as shown in FIG. 5B, a step of removing the
なお、本実施の形態では、作業空間30が、ディスチャージリング6の一部である分割体6Dを、ドラフトチューブ9の外側の位置に取り出すことが可能なサイズを有しており、図5Bにおいては、ディスチャージリング6が第2基礎22上に仮置きされている。また作業空間30は、下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分を通して、ランナボス11から取り外されたランナベーン12をドラフトチューブ9の外側に取り出すことが可能なサイズにもなっている。したがって、ランナベーン12をランナボス11から取り外した後、ランナベーン12を第2基礎22上に仮置きしてもよい。
In this embodiment, the working
その後、図5Cに示すように、ランナボス11を、軸方向の一方側又は他方側に移動させる工程が行われる。この例では、ランナボス11が軸方向で下側に移動され、その後、ドラフトチューブ9における下流側管部9Dの内部で、例えば台座等に仮置きされるようになっている。このような分解作業では、下カバー4やドラフトチューブ9を取り外すことなく、ランナ7の取り出しが可能となるため、分解作業を効率的に進めることが可能となる。
After that, as shown in FIG. 5C, a step of moving the
以上に説明した立軸カプラン水車100では、漏れ損失抑制のためにランナベーン12とディスチャージリング6とを近接させることで、ランナベーン12が取り付けられたままのランナ7をディスチャージリング6の内側に配置すること及び内側から抜き出すことが困難となる構成を採用した場合であっても、ディスチャージリング6を設置せずに、下カバー4及びドラフトチューブ9を設置した状態(据え付けた状態)において、ランナボス11を下カバー4及びドラフトチューブ9の内側の所定の位置に位置決めし、ランナベーン12をランナボス11に取り付けた後、径方向の外側からディスチャージリング6を下カバー4とドラフトチューブ9との間に設置可能であることで、組立作業を効率的に進めることが可能となる。また、ディスチャージリング6を下カバー4及びドラフトチューブ9から径方向の外側に取り外すことで、下カバー4及びドラフトチューブ9を取り外すことなく、ランナボス11を軸方向に移動させることが可能であるため、分解作業を効率的に進めることが可能となる。これにより、カプラン水車の運転効率を向上させつつ、その組立及び分解作業を効率的に行うことができる。
In the vertical
とりわけ本実施の形態では、ランナベーン12の径方向における外側の端点E1から軸方向に延ばした直線Lがディスチャージリング6と交差する。さらに、ディスチャージリング6の内周面6Aは全体的に球面であり、ランナベーン12の外周部12Bも全体的に球面である。そのため、ランナベーン12とディスチャージリング6との間の隙間を小さく抑えることができ、漏れ損失が効果的に抑制される。なお、本実施の形態では、直線Lが、ドラフトチューブ9側のみでディスチャージリング6と交差するが、ドラフトチューブ9側及び下カバー4側でディスチャージリング6と交差するようになっていてもよい。この場合は、組立及び分解の手順のバリエーションを増加させることができる。
In particular, in the present embodiment, straight line L axially extending from radially outer end point E<b>1 of
また、図3に示したように、距離b>距離aの関係が成り立つ。この場合、ランナボス11から取り外したランナベーン12をランナボス11から大きく引き離すことなく、ランナ7の組立及び分解が可能となるため、組立及び分解作業の効率を向上させることができる。
Moreover, as shown in FIG. 3, the relationship of distance b>distance a is established. In this case, the
また、ランナベーン12は、ランナボス11の内部に設けられたランナベーンスピンドル13に着脱可能に取り付けられている。この場合、ランナボス11から取り外したランナベーン12をランナボス11から移動させて組立及び分解を行う際に、ランナベーン12とランナベーンスピンドル13とが一体となる構成のものを移動させる場合に比較して、ランナベーン12の移動距離を抑制して組立及び分解を行うことができるため、組立及び分解作業の効率を向上させることができる。
また、ディスチャージリング6は周方向に分割されているため、下カバー4及びドラフトチューブ9からの取り外し構造を簡易的に構成することが可能となる。
Moreover, since the
また、ディスチャージリング6と基礎21、22との間に作業空間30が形成されている。これにより、発電所等に据え付けた後においても、立軸カプラン水車100の組立及び分解を効率的に行うことができる。
A
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be embodied in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
例えば上述の実施の形態で説明した作業空間30は、ディスチャージリング6の径方向の外側において大きくなっており、ディスチャージリング6の一部である分割体6Dを、ドラフトチューブ9の外側の位置に取り出すことが可能であるとともに、下カバー4とドラフトチューブ9との間の開放部分を通して、ランナベーン12をドラフトチューブ9の外側に取り出すことが可能なサイズを有している。これに代えて、図6に示すように、作業空間30におけるディスチャージリング6の径方向の外側の部分を小さくして、第1基礎21の支持剛性の向上を図ってもよい。しかし、このように作業空間30を小さくすると、分割体6Dを取り外すのみでは、ランナベーン12をドラフトチューブ9の外側に取り出すことが困難な位置関係となってしまう場合が考えられる。このような場合を考慮し、作業空間30におけるディスチャージリング6の径方向の外側の部分を小さくする際には、作業空間30に、ディスチャージリング6の一部である分割体6D及び上部ドラフト9U1の一部(分割体)を、下部ドラフト9U2の外側の位置に取り出すことが可能なサイズを確保しつつ、下カバー4と下部ドラフト9U2との間の開放部分を通して、ランナベーン12を下部ドラフト9U2の外側に取り出すことが可能なサイズを確保することが好ましい。
For example, the
また、上述の実施の形態では立軸カプラン水車100を示したが、本発明は横軸カプラン水車であってもよい。
Moreover, although the
1…ケーシング、2…ステーリング、2a…ステーベーン、3…上カバー、4…下カバー、41…カバー側フランジ部、5…ガイドベーン、6…ディスチャージリング、6A…内周面、6D…分割体、7…ランナ、8…主軸、9…ドラフトチューブ、9U…上流側管部、9U1…上部ドラフト、9U2…下部ドラフト、9D…下流側管部、91…ドラフト側フランジ部、11…ランナボス、12…ランナベーン、12A…被取付け面、12B…外周部、12T…部分、13…ランナベーンスピンドル、13A…取付け面、21…第1基礎、22…第2基礎、30…作業空間、100…立軸カプラン水車
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記ランナ回転軸に対する径方向で、前記ランナベーンに対して外側に配置されるディスチャージリングと、
前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して一方側に配置される下カバーと、
前記ランナ回転軸の軸方向で、前記ディスチャージリングに対して他方側に配置されるドラフトチューブと、を備え、
前記ディスチャージリングが、前記下カバー及び前記ドラフトチューブに着脱可能に取り付けられ、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外し可能となっており、
前記ランナベーンは、前記ランナ回転軸と交差する方向に延びるランナベーン軸を中心に全閉状態と全開状態との間で回転可能になっており、
前記ランナベーンの前記径方向における内側の端点から前記軸方向に延ばした直線が、前記ランナボスの外周面の前記径方向における外側の端点を通過する状態になるまで、全閉状態の前記ランナベーンを、前記ランナボスとの取付位置から前記ランナベーン軸上に移動させた際の距離をhとし、
前記全閉状態の前記ランナベーンにおける、前記ランナベーン軸上の外側の端点と、当該端点から前記ランナベーン軸上で内側に距離hだけ離れた点との間に位置する部分の、前記軸方向における前記下カバー側での最大高さをaとし、
前記ランナベーン軸の外側に向けた延長線と、前記ディスチャージリングと前記下カバーとの突き合わせ位置から前記軸方向に延ばした直線と、の交点から、前記突き合わせ位置までの前記軸方向での距離をbとしたとき、
b>aの関係が成り立つ、カプラン水車。 a runner having a runner boss rotatable about a runner rotation axis, and runner vanes detachably attached to the runner boss so as to protrude from an outer peripheral surface of the runner boss;
a discharge ring arranged radially with respect to the runner axis of rotation and outwardly with respect to the runner vanes;
a lower cover arranged on one side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner rotating shaft;
a draft tube arranged on the other side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner rotation shaft;
The discharge ring is detachably attached to the lower cover and the draft tube, and is detachable outward in the radial direction from the lower cover and the draft tube ,
The runner vanes are rotatable between a fully closed state and a fully open state about a runner vane axis extending in a direction intersecting the runner rotation axis,
The fully closed runner vanes are held until a straight line extending in the axial direction from the radially inner end point of the runner vane passes through the radially outer end point of the outer peripheral surface of the runner boss. Let h be the distance when moving from the mounting position with the runner boss onto the runner vane shaft,
The lower portion in the axial direction of the portion of the runner vane in the fully closed state located between an outer endpoint on the runner vane axis and a point on the runner vane axis that is inwardly separated from the endpoint by a distance h Let a be the maximum height on the cover side,
b is the distance in the axial direction from the intersection of a line extending outward from the runner vane shaft and a straight line extending in the axial direction from the abutting position between the discharge ring and the lower cover to the abutting position; When
A Kaplan turbine that satisfies the relationship b>a .
前記ディスチャージリングと前記基礎との間に作業空間が形成されている、請求項1乃至4のいずれかに記載のカプラン水車。 a foundation provided radially outside the discharge ring;
The Kaplan turbine according to any one of claims 1 to 4 , wherein a working space is formed between said discharge ring and said foundation.
前記作業空間は、前記ディスチャージリングの一部を、前記ドラフトチューブの外側の位置に取り出すことが可能であるとともに、前記ディスチャージリングの一部を取り出すことによって形成される前記下カバーと前記ドラフトチューブとの間の開放部分を通して、前記ランナボスから取り外された前記ランナベーンを前記ドラフトチューブの外側に取り出すことが可能なサイズを有する、請求項5に記載のカプラン水車。 The discharge ring is divided in its circumferential direction,
The work space is configured by removing a portion of the discharge ring to a position outside the draft tube, and the lower cover and the draft tube formed by removing a portion of the discharge ring. 6. A Kaplan turbine according to claim 5 , having a size that allows said runner vanes removed from said runner bosses to be taken out of said draft tube through an opening between.
前記ドラフトチューブは、前記ディスチャージリング側に位置する上部ドラフトと、前記上部ドラフトに対して前記ディスチャージリング側とは反対の側に位置する下部ドラフトとを有し、前記上部ドラフトは、その周方向に分割されており、
前記作業空間は、前記ディスチャージリングの一部及び前記上部ドラフトの一部を、前記下部ドラフトの外側の位置に取り出すことが可能であるとともに、前記ディスチャージリングの一部及び前記上部ドラフトの一部を取り出すことによって形成される前記下カバーと前記下部ドラフトとの間の開放部分を通して、前記ランナボスから取り外した前記ランナベーンを前記下部ドラフトの外側に取り出すことが可能なサイズを有する、請求項5に記載のカプラン水車。 The discharge ring is divided in its circumferential direction,
The draft tube has an upper draft located on the discharge ring side and a lower draft located on the side opposite to the discharge ring side with respect to the upper draft. is divided and
The workspace is capable of removing a portion of the discharge ring and a portion of the upper draft to a position outside the lower draft, and a portion of the discharge ring and a portion of the upper draft. 6. The runner vanes of claim 5 are sized to allow removal of the runner vanes removed from the runner bosses to the outside of the lower draft through an opening formed by removal between the lower cover and the lower draft. Kaplan turbine.
前記ランナベーンは、前記ランナ回転軸と交差する方向に延びるランナベーン軸を中心に全閉状態と全開状態との間で回転可能になっており、
前記ランナベーンの前記径方向における内側の端点から前記軸方向に延ばした直線が、前記ランナボスの外周面の前記径方向における外側の端点を通過する状態になるまで、全閉状態の前記ランナベーンを、前記ランナボスとの取付位置から前記ランナベーン軸上に移動させた際の距離をhとし、
前記全閉状態の前記ランナベーンにおける、前記ランナベーン軸上の外側の端点と、当該端点から前記ランナベーン軸上で内側に距離hだけ離れた点との間に位置する部分の、前記軸方向における前記下カバー側での最大高さをaとし、
前記ランナベーン軸の外側に向けた延長線と、前記ディスチャージリングと前記下カバーとの突き合わせ位置から前記軸方向に延ばした直線と、の交点から、前記突き合わせ位置までの前記軸方向での距離をbとしたとき、
b>aの関係が成り立っており、
前記ディスチャージリングを設置せずに、前記下カバー及び前記ドラフトチューブを設置する工程と、
前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの内側に配置する工程と、
前記ランナベーンを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側から、前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分を通して前記ランナボス側に移動させて、前記ランナボスに取り付ける工程と、
前記ディスチャージリングを、前記径方向の外側から、前記下カバーと前記ドラフトチューブとの間に設置する工程と、を備える、カプラン水車の組立方法。 a runner having a runner boss rotatable about a runner rotation axis; runner vanes detachably attached to the runner boss so as to protrude from an outer peripheral surface of the runner boss; a lower cover arranged on one side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner shaft; and a lower cover arranged on one side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner shaft. and a draft tube arranged on the other side of the Kaplan turbine, comprising:
The runner vanes are rotatable between a fully closed state and a fully open state about a runner vane axis extending in a direction intersecting the runner rotation axis,
The fully closed runner vanes are held until a straight line extending in the axial direction from the radially inner end point of the runner vane passes through the radially outer end point of the outer peripheral surface of the runner boss. Let h be the distance when moving from the mounting position with the runner boss onto the runner vane shaft,
The lower portion in the axial direction of the portion of the runner vane in the fully closed state located between an outer endpoint on the runner vane axis and a point on the runner vane axis that is inwardly separated from the endpoint by a distance h Let a be the maximum height on the cover side,
b is the distance in the axial direction from the intersection of a line extending outward from the runner vane shaft and a straight line extending in the axial direction from the abutting position between the discharge ring and the lower cover to the abutting position; When
The relationship of b>a holds,
installing the lower cover and the draft tube without installing the discharge ring;
disposing the runner boss inside the lower cover and the draft tube from one side or the other side in the axial direction of the runner rotation shaft;
moving the runner vane from the outside of the lower cover and the draft tube to the runner boss through an opening formed between the lower cover and the draft tube to attach the runner vane to the runner boss;
and installing the discharge ring between the lower cover and the draft tube from the radially outer side.
前記ランナベーンは、前記ランナ回転軸と交差する方向に延びるランナベーン軸を中心に全閉状態と全開状態との間で回転可能になっており、
前記ランナベーンの前記径方向における内側の端点から前記軸方向に延ばした直線が、前記ランナボスの外周面の前記径方向における外側の端点を通過する状態になるまで、全閉状態の前記ランナベーンを、前記ランナボスとの取付位置から前記ランナベーン軸上に移動させた際の距離をhとし、
前記全閉状態の前記ランナベーンにおける、前記ランナベーン軸上の外側の端点と、当該端点から前記ランナベーン軸上で内側に距離hだけ離れた点との間に位置する部分の、前記軸方向における前記下カバー側での最大高さをaとし、
前記ランナベーン軸の外側に向けた延長線と、前記ディスチャージリングと前記下カバーとの突き合わせ位置から前記軸方向に延ばした直線と、の交点から、前記突き合わせ位置までの前記軸方向での距離をbとしたとき、
b>aの関係が成り立っており、
前記ディスチャージリングを、前記下カバー及び前記ドラフトチューブから前記径方向の外側へ取り外す工程と、
前記ランナベーンを前記ランナボスから取り外す工程と、
前記下カバー及び前記ドラフトチューブとの間に形成される開放部分に、前記ランナベーンの少なくとも一部が位置するように前記ランナベーンを移動させるか、又は、前記ランナベーンを前記開放部分から前記下カバー及び前記ドラフトチューブの外側に移動させる工程と、
前記ランナボスを、前記ランナ回転軸の軸方向の一方側又は他方側に移動させる工程と、を備える、カプラン水車の分解方法。 a runner having a runner boss rotatable about a runner rotation axis; runner vanes detachably attached to the runner boss so as to protrude from an outer peripheral surface of the runner boss; a lower cover arranged on one side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner shaft; and a lower cover arranged on one side with respect to the discharge ring in the axial direction of the runner shaft. and a draft tube arranged on the other side of the Kaplan turbine, comprising:
The runner vanes are rotatable between a fully closed state and a fully open state about a runner vane axis extending in a direction intersecting the runner rotation axis,
The fully closed runner vanes are held until a straight line extending in the axial direction from the radially inner end point of the runner vane passes through the radially outer end point of the outer peripheral surface of the runner boss. Let h be the distance when moving from the mounting position with the runner boss onto the runner vane shaft,
The lower portion in the axial direction of the portion of the runner vane in the fully closed state located between an outer endpoint on the runner vane axis and a point on the runner vane axis that is inwardly separated from the endpoint by a distance h Let a be the maximum height on the cover side,
b is the distance in the axial direction from the intersection of a line extending outward from the runner vane shaft and a straight line extending in the axial direction from the abutting position between the discharge ring and the lower cover to the abutting position; When
The relationship of b>a holds,
removing the discharge ring from the lower cover and the draft tube outward in the radial direction;
removing the runner vane from the runner boss;
The runner vanes are moved so that at least a portion of the runner vanes are positioned in an open portion formed between the lower cover and the draft tube, or the runner vanes are moved from the open portion to the lower cover and the draft tube. moving outside the draft tube;
and moving the runner boss to one side or the other side in the axial direction of the runner shaft.
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