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 casing 1 passes through the stay ring 2 holding a plurality of stay vanes 2a, and then passes through the upper cover 3 and the lower cover 4. and flow into the guide vanes 5 arranged between. The guide vanes 5 have an opening/closing function for adjusting the flow rate, and the water flow is adjusted according to the opening degree of the guide vanes 5 and flows out from the guide vanes 5 . After that, the water stream reaches the runner 7 which is arranged inside the discharge ring 6, where the pressure energy of the water stream is converted into the rotational energy of the runner 7, and the rotation of the runner 7 is transmitted through the main shaft 8 (not shown). It is transmitted to the rotating electric machine. As a result, it becomes possible to generate electrical energy in the rotating electric machine. Moreover, after applying pressure energy to the runner 7, the water flow flows from the discharge ring 6 to the draft tube 9, and then flows out to the lower pond or the like.

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 runner 7 has a runner boss 11 coaxially coupled to the main shaft 8, and runner vanes 12 attached to the runner boss 11 so as to protrude from the outer peripheral surface of the runner boss 11. The runner vanes 12 are fully open and fully closed. is rotatable with respect to the runner boss 11 between. Here, the runner vanes 12 are spaced from the discharge ring 6 so as not to come into contact with the discharge ring 6 from the fully open state to the fully closed state.

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 runner vanes 12 and the discharge ring 6, the greater the leakage loss and the lower the operating efficiency. Therefore, in order to suppress the leakage loss, the inner peripheral surface of the discharge ring is formed as a concave spherical surface, and the outer peripheral portion of the runner vane is formed as a convex spherical surface, thereby minimizing the gap between the runner vane and the discharge ring. It has been known.

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.

特許第４０７３１０８号公報Japanese Patent No. 4073108

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.

一実施の形態に係る立軸カプラン水車の子午断面図である。1 is a meridional cross-sectional view of a vertical shaft Kaplan turbine according to an embodiment; FIG. 図１に示す立軸カプラン水車のランナ周辺の拡大図である。2 is an enlarged view of the periphery of the runner of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 1. FIG. 図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view along line IIB-IIB of FIG. 2A; 図１に示す立軸カプラン水車のランナとディスチャージリング及び下カバーとの位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of the runner, discharge ring, and lower cover of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。1. It is a figure explaining an example of the assembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。1. It is a figure explaining an example of the assembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。1. It is a figure explaining an example of the assembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の組立方法の一例を説明する図である。1. It is a figure explaining an example of the assembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の分解方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the disassembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の分解方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the disassembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 図１に示す立軸カプラン水車の分解方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the disassembly method of the vertical shaft Kaplan turbine shown in FIG. 変形例に係る立軸カプラン水車を示す図である。It is a figure which shows the vertical shaft Kaplan turbine which concerns on a modification. 一般的な立軸カプラン水車の概略図である。1 is a schematic diagram of a typical vertical shaft Kaplan turbine; FIG.

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 shaft Kaplan turbine 100 according to one embodiment.

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 vertical Kaplan turbine 100 includes a spiral casing 1 for receiving water flowing out of an upper pond or the like, a stay ring 2 having a plurality of stay vanes 2a arranged inside the casing 1, and a stay ring 2, a guide vane 5 rotatably arranged between the upper cover 3 and the lower cover 4, and a guide vane 5 arranged below the lower cover 4. a discharge ring 6, a draft tube 9 arranged below the discharge ring 6, a runner 7 arranged inside the discharge ring 6 and the draft tube 9, and a main shaft 8 connecting the runner 7 and a rotating electric machine (not shown). and have.

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 shaft Kaplan turbine 100 , water flowing into the casing 1 from the upper pond or the like passes through the stay ring 2 and then flows into the guide vanes 5 arranged between the upper cover 3 and the lower cover 4 . The guide vanes 5 have an opening/closing function for adjusting the flow rate, and are rotated by a rotation drive unit (not shown) to adjust the opening. The water flow from the stay ring 2 flows out from the guide vanes 5 after adjusting the flow rate according to the opening degree of the guide vanes 5 . After that, the water flow flows into the discharge ring 6 through the channel between the upper cover 3 and the lower cover 4 and reaches the runner 7 arranged inside the discharge ring 6 . Here, the pressure energy of the water flow is converted into rotational energy of the runner 7, and the rotation of the runner 7 is transmitted to the rotating electric machine via the main shaft 8. As a result, it becomes possible to generate electrical energy in the rotating electric machine. Moreover, after applying pressure energy to the runner 7, the water flow flows from the discharge ring 6 to the draft tube 9, and then flows out to the lower pond or the like.

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 runner 7 has a runner boss 11 coaxially coupled to the main shaft 8 and runner vanes 12 attached to the runner boss 11 so as to protrude from the outer peripheral surface of the runner boss 11 . The runner boss 11 is a tubular body that tapers toward the downstream side of the water flow, and is coupled to the main shaft 8 so as to be rotatable about the runner rotation axis A. As shown in FIG.

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 discharge ring 6 is arranged radially with respect to the runner rotation axis A and outside the runner vanes 12 . The lower cover 4 is arranged on one side (upper side) of the discharge ring 6 in the axial direction of the runner rotation axis A, and the draft tube 9 is arranged in the axial direction of the runner rotation axis A relative to the discharge ring 6. on the other side (lower side). In the following description, simply referring to the axial direction means the axial direction of the runner rotation axis A, and simply referring to the radial direction means the radial direction with respect to the runner rotation axis A extending perpendicularly to the runner rotation axis A. However, when simply referring to the circumferential direction, it means the direction along the rotation direction of the runner rotation axis A. As shown in FIG.

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, reference numeral 21 indicates the first foundation, and reference numeral 22 indicates the second foundation. The first base 21 supports the casing 1, stay ring 2 and lower cover 4 from below. The second foundation 22 is provided at a position spaced downward in the axial direction with respect to the first foundation 21, and surrounds the other portions while exposing the portion of the draft tube 9 on the side closer to the discharge ring 6. . A work space 30 is formed between the first foundation 21 and the second foundation 22 . In the present embodiment, the first foundation 21 is provided with a gap from the discharge ring 6, so that a part of the draft tube 9 and the discharge ring 6 can be accessed from the working space 30. there is

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 runner 7 and its surroundings with a part of the runner boss 11 cut away, showing the attachment portion between the runner vane 12 and the runner boss 11. FIG. In this embodiment, runner vanes 12 are detachably attached to runner vane spindles 13 provided inside runner bosses 11 . The runner vane spindle 13 is located entirely inside the runner boss 11 so that the runner vane spindle 13 does not protrude from the outer peripheral surface of the runner boss 11 .

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。 Runner vanes 12 and runner vane spindles 13 have a mounting surface 12A formed at the radially inner end of runner vane 12 and a mounting surface 13A formed at the radially outer end of runner vane spindle 13. In the butted state, they are fastened with a fastening member such as a bolt.

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 runner vane spindle 13 is rotatable around a runner vane axis B extending in a direction intersecting the runner rotation axis A. As shown in FIG. The runner vanes 12 are rotatable with respect to the runner boss 11 between a fully closed state and a fully open state about the runner vane axis B in accordance with the rotation of the runner vane spindle 13 . Although the runner vane axis B extends parallel to the radial direction in this embodiment, the runner vane axis B may be inclined with respect to the radial direction.

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 discharge ring 6 so as not to come into contact with the discharge ring 6 when rotating between the fully closed state and the fully opened state. In this embodiment, the inner peripheral surface 6A of the discharge ring 6 is entirely spherical, and the outer peripheral portion 12B of the runner vane 12 in the radial direction is also spherical. Further, the radially inner surface (inner peripheral surface) of the lower cover 4 connected to the discharge ring 6 is also spherical, and the inner peripheral surface 6A of the discharge ring 6 and the inner peripheral surface of the lower cover 4 form a series of spherical surfaces. are connected smoothly. As a result, the gap between the inner peripheral surface 6A of the discharge ring 6 and the inner peripheral surface of the lower cover 4 and the outer peripheral portion 12B of the runner vane 12 is kept small, thereby suppressing the leakage loss.

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 runner vane 12 intersects the discharge ring 6 on the side of the draft tube 9, and crosses the discharge ring 6 on the side of the lower cover 4. It intersects with the lower cover 4 . Therefore, when the runner 7 with the runner vanes 12 attached is to be moved in the axial direction, the runner vanes 12 come into contact with the discharge ring 6 or the lower cover 4 .

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 discharge ring 6 in the present embodiment is detachably attached to the lower cover 4 and the draft tube 9, and can be removed from the lower cover 4 and the draft tube 9 radially outward. As a result, the discharge ring 6 is removed from the lower cover 4 and the draft tube 9, and the runner vanes 12 removed from the runner bosses 11 are retracted radially outward through the opening between the lower cover 4 and the draft tube 9. The runner boss 11 can be moved inside the lower cover 4 and the draft tube 9. - 特許庁

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 discharge ring 6 has a first flange portion 61 provided at an end portion on the side of the lower cover 4 in the axial direction, and a second flange portion 62 provided on an end portion on the side of the draft tube 9 in the axial direction. The lower cover 4 has a cover-side flange portion 41 at its end on the discharge ring 6 side, and the draft tube 9 has a draft-side flange portion 91 at its end on the discharge ring 6 side.

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 discharge ring 6 and the lower cover 4 are detachably connected by fastening with fastening members such as bolts while the first flange portion 61 and the cover-side flange portion 41 are butted against each other. On the other hand, the discharge ring 6 and the draft tube 9 are detachably coupled by fastening with fastening members such as bolts while the second flange portion 62 and the draft side flange portion 91 are butted against each other. In addition, as shown in FIG. 2B, the discharge ring 6 has a plurality of divided bodies 6D divided in the circumferential direction. shape. With the configuration described above, in the present embodiment, the discharge ring 6 can be removed from the lower cover 4 and the draft tube 9 radially outward. In addition, illustration of the runner 7 etc. is abbreviate|omitted in FIG. 2B.

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 draft tube 9 has an upstream pipe portion 9U extending downward from the lower cover 4 and a downstream pipe portion 9D connected to the downstream end of the upstream pipe portion 9U. The upstream pipe portion 9U is configured by detachably connecting an upper draft 9U1 and a lower draft 9U2 located on the opposite side of the upper draft 9U1 from the discharge ring 6 side. The draft-side flange portion 91 described above is provided on the upper draft 9U1. In the present embodiment, the upper draft 9U1 is also divided in the circumferential direction. In this case, by removing the discharge ring 6 and part of the upper draft 9U1, the runner vanes 12 removed from the runner boss 11 are moved radially outward. It becomes easier to let In addition, the lower draft 9U2 is detachably connected to the downstream pipe portion 9D and is divided in the circumferential direction. During the disassembly work, this lower draft 9U2 may be partially removed. On the other hand, the downstream pipe portion 9D is in a state of being covered with the second foundation 22. As shown in FIG.

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 runner 7 and the discharge ring 6 and the lower cover 4, showing how the discharge ring 6 is removed from the lower cover 4 and the draft tube 9. As shown in FIG.

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 surface 12A) of the runner vane 12 passes through the radially outer end point E2 of the outer peripheral surface of the runner boss 11. It shows the distance when the runner vanes 12 in the fully closed state are moved from the attachment position (attachment surface 13A) to the runner boss 11 onto the runner vane axis B until the runner vanes 12 are in the fully closed state.
Symbol a denotes the axial direction of the portion 12T of the runner vane 12 in the fully closed state, which is located between the outer endpoint on the runner vane axis B and a point a distance h inward on the runner vane axis B from the endpoint. shows the maximum height on the side of the lower cover 4 in . The maximum height a is an axial distance measured under the condition that the runner vane axis B of the runner vane 12 is parallel to the radial direction.
Further, reference character b denotes an axial direction from the outward extension of the runner vane axis B and the abutting position between the discharge ring 6 and the lower cover 4 (abutting surface between the first flange portion 61 and the cover-side flange portion 41). It shows the distance in the axial direction from the intersection of the extended straight line and the abutting position.

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 discharge ring 6 is removed from the lower cover 4 and the draft tube 9, the runner boss 11 is brought into contact with the runner vane 12 by moving the runner vane 12 radially outward by at least the distance h. can be moved axially without

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 shaft Kaplan turbine 100 according to the present embodiment, the discharge ring 6 can be removed radially outward from the lower cover 4 and the draft tube 9, whereby the discharge ring 6 can be removed from the lower cover. 4 and the draft tube 9 , the runner vanes 12 removed from the runner boss 11 can be retracted radially outward through the open portion between the lower cover 4 and the draft tube 9 . By retracting the runner vanes 12 radially outward from the runner boss 11, the runner boss 11 can be moved inside the lower cover 4 and the draft tube 9, thereby facilitating assembly and disassembly work. becomes.

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 vertical Kaplan turbine 100 will be described below with reference to FIGS. 4A to 4D, and an example of a method of disassembling the vertical Kaplan turbine 100 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.

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 lower cover 4 and the draft tube 9 without installing the discharge ring 6 is performed. At this time, in this example, the runner boss 11 is temporarily placed on a pedestal or the like inside the downstream pipe portion 9</b>D of the draft tube 9 , and the runner vanes 12 are temporarily placed in the work space 30 .

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 runner boss 11 is pulled up along the axial direction so that the mounting position of the runner vanes 12 on the runner boss 11 faces the opening between the lower cover 4 and the draft tube 9 in the radial direction. The position of the runner boss 11 is adjusted.

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 runner vanes 12 temporarily placed in the work space 30 are passed from the work space 30 through the open portion between the lower cover 4 and the draft tube 9, and then attached to the runner boss 11. .

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 segment 6D of the discharge ring 6 is installed in the open portion between the lower cover 4 and the draft tube 9 from the working space 30, and joined to the lower cover 4 and the draft tube 9. be. In a general structure in which both the runner vane and the discharge ring are made spherical and close to each other, a complicated structure such as dividing the discharge ring in the axial direction is required when performing such assembly work, and the work is complicated. However, in this embodiment, the runner boss 11 is positioned inside the lower cover 4 and the draft tube 9 that have been installed in advance, and after the runner vanes 12 are attached to the runner boss 11, the discharge ring 6 is lowered from the outside in the radial direction. Being able to be installed between the cover 4 and the draft tube 9 makes it possible to proceed with the assembly work efficiently.

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 discharge ring 6 from the lower cover 4 and the draft tube 9 radially outward is performed.

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 runner vanes 12 from the runner bosses 11 is performed. Then, the runner vanes 12 are moved so that at least part of the runner vanes 12 are positioned in the open portion formed between the lower cover 4 and the draft tube 9, or the runner vanes 12 are moved from the open portion to the lower cover. 4 and the step of moving to the outside of the draft tube 9 is performed. In this example, the runner vanes 12 are moved so that a part of the runner vanes 12 are located in the open portion, and this state is maintained.

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 space 30 has a size that allows the divided body 6D, which is a part of the discharge ring 6, to be taken out to a position outside the draft tube 9. In FIG. , the discharge ring 6 is temporarily placed on the second foundation 22 . The working space 30 is sized so that the runner vanes 12 removed from the runner bosses 11 can be taken out of the draft tube 9 through the opening between the lower cover 4 and the draft tube 9. - 特許庁Therefore, the runner vanes 12 may be temporarily placed on the second foundation 22 after the runner vanes 12 are removed from the runner boss 11 .

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 runner boss 11 to one side or the other side in the axial direction is performed. In this example, the runner boss 11 is moved downward in the axial direction and then temporarily placed, for example, on a pedestal inside the downstream pipe portion 9D of the draft tube 9 . In such a disassembly work, the runner 7 can be taken out without removing the lower cover 4 and the draft tube 9, so that the disassembly work can be efficiently advanced.

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 shaft Kaplan turbine 100 described above, the runner vanes 12 and the discharge ring 6 are brought close to each other in order to suppress leakage loss, and the runner 7 with the runner vanes 12 still attached is arranged inside the discharge ring 6. Even if a configuration in which it is difficult to pull out from the inside is adopted, when the lower cover 4 and the draft tube 9 are installed (installed) without the discharge ring 6 installed, the runner boss 11 is attached to the lower cover. 4 and the draft tube 9, and after the runner vanes 12 are attached to the runner boss 11, the discharge ring 6 can be installed between the lower cover 4 and the draft tube 9 from the outside in the radial direction. This makes it possible to proceed with the assembly work efficiently. Further, by removing the discharge ring 6 radially outward from the lower cover 4 and the draft tube 9, the runner boss 11 can be axially moved without removing the lower cover 4 and the draft tube 9. It becomes possible to proceed with the disassembly work efficiently. As a result, the operation efficiency of the Kaplan turbine can be improved, and the assembly and disassembly work can be performed efficiently.

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 runner vane 12 intersects discharge ring 6 . Furthermore, the inner peripheral surface 6A of the discharge ring 6 is wholly spherical, and the outer peripheral portion 12B of the runner vane 12 is also wholly spherical. Therefore, the gap between the runner vane 12 and the discharge ring 6 can be kept small, and the leakage loss is effectively suppressed. Although the straight line L intersects the discharge ring 6 only on the draft tube 9 side in this embodiment, it may intersect the discharge ring 6 on the draft tube 9 side and the lower cover 4 side. In this case, variations in assembly and disassembly procedures can be increased.

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 runner 7 can be assembled and disassembled without significantly separating the runner vanes 12 removed from the runner boss 11 from the runner boss 11, so that the efficiency of the assembly and disassembly work can be improved.

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。 Runner vanes 12 are detachably attached to runner vane spindles 13 provided inside runner bosses 11 . In this case, when the runner vanes 12 removed from the runner boss 11 are moved from the runner boss 11 for assembly and disassembly, compared to the case where the runner vanes 12 and the runner vane spindles 13 are integrated, the runner vanes 12 Since it is possible to perform assembly and disassembly while suppressing the movement distance of the parts, the efficiency of the assembly and disassembly work can be improved.

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 discharge ring 6 is divided in the circumferential direction, it is possible to easily configure the structure for removing the discharge ring 6 from the lower cover 4 and the draft tube 9 .

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 work space 30 is formed between the discharge ring 6 and the bases 21 and 22 . As a result, even after installation in a power plant or the like, the vertical shaft Kaplan turbine 100 can be efficiently assembled and disassembled.

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 work space 30 described in the above embodiment is enlarged radially outside the discharge ring 6, and the divided body 6D, which is a part of the discharge ring 6, is taken out to a position outside the draft tube 9. and the runner vanes 12 can be taken out of the draft tube 9 through the open portion between the lower cover 4 and the draft tube 9 . Alternatively, as shown in FIG. 6, the radially outer portion of the discharge ring 6 in the work space 30 may be made smaller to improve the support rigidity of the first base 21 . However, if the work space 30 is made smaller in this way, it may be difficult to take out the runner vanes 12 from the draft tube 9 by simply removing the divided body 6D. In consideration of such a case, when reducing the radially outer portion of the discharge ring 6 in the work space 30, the division body 6D and the upper draft 9U1, which are part of the discharge ring 6, are provided in the work space 30. Runner vanes 12 are passed outside the lower draft 9U2 through the open portion between the lower cover 4 and the lower draft 9U2 while securing a size that allows a part (divided body) to be taken out to a position outside the lower draft 9U2. It is preferable to secure a size that can be taken out at any time.

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 vertical Kaplan turbine 100 is shown in the above embodiment, the present invention may be a horizontal Kaplan turbine.

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 LIST 1 casing, 2 stay ring, 2a stay vane, 3 upper cover, 4 lower cover, 41 cover-side flange portion, 5 guide vane, 6 discharge ring, 6A inner peripheral surface, 6D divided body , 7 Runner 8 Main shaft 9 Draft tube 9U Upstream pipe 9U1 Upper draft 9U2 Lower draft 9D Downstream pipe 91 Draft flange 11 Runner boss 12 Runner vane 12A Mounting surface 12B Peripheral portion 12T Portion 13 Runner vane spindle 13A Mounting surface 21 First foundation 22 Second foundation 30 Work space 100 Vertical Kaplan turbine

Claims (10)

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、
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 . 前記ランナベーンの前記径方向における外側の端点から前記軸方向に延ばした直線が、前記ディスチャージリングと交差するようになっている、請求項１に記載のカプラン水車。 The Kaplan turbine according to claim 1, wherein a straight line extending in the axial direction from the radially outer end point of the runner vane intersects the discharge ring. 前記ランナベーンは、前記ランナボスの内部に設けられたランナベーンスピンドルに着脱可能に取り付けられている、請求項１に記載のカプラン水車。 The Kaplan turbine according to claim 1 , wherein said runner vanes are detachably attached to runner vane spindles provided inside said runner bosses. 前記ディスチャージリングは、その周方向に分割されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のカプラン水車。 The Kaplan turbine according to any one of claims 1 to 3 , wherein said discharge ring is divided in its circumferential direction. 前記径方向で、前記ディスチャージリングの外側に基礎が設けられ、
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. 前記ディスチャージリングは、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. 前記ディスチャージリングは、その周方向に分割されており、
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. 前記ディスチャージリングの内周面は全体的に球面であり、前記径方向における前記ランナベーンの外周部は全体的に球面である、請求項１乃至７のいずれかに記載のカプラン水車。 The Kaplan turbine according to any one of claims 1 to 7 , wherein the inner peripheral surface of the discharge ring is generally spherical, and the outer peripheral portion of the runner vane in the radial direction is generally spherical. 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って、
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. 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って、
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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