WO2018181804A1 - 回転機械 - Google Patents

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support leg
inclined surface
support
base
rotating machine
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浩之 阪本
近藤 誠
雄久 ▲浜▼田
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • F05D2260/00Function
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Definitions

  • the present invention relates to a rotary machine, and more particularly to a rotary machine provided with a height adjustment mechanism for a casing of a steam turbine.
  • a steam turbine is a rotating machine that converts steam energy into rotational movement of a rotating shaft provided with turbine blades, and has a predetermined clearance between the turbine blades and an inner wall of a turbine casing that houses the turbine blades. Is provided. Since the steam leakage from the clearance reduces the performance of the steam turbine, it is necessary to strictly manage the clearance during the operation of the turbine.
  • the steam turbine Since the steam turbine is operated using high-temperature steam, the steam turbine itself becomes high temperature during operation, and its constituent parts undergo thermal expansion. Due to this, the rotating shaft is displaced upward than when the operation is stopped by the thermal expansion of the bearing or the like that supports the rotating shaft, and the passenger compartment is also supported by the supporting legs (from its shape It is sometimes referred to as a “cat leg”) and the support leg support that supports the support leg, and due to the thermal elongation of the support leg and the inclination that occurs in the support leg, it is displaced upward from when the operation is stopped.
  • Bearings and cabins are not always at the same temperature, and are usually made of different materials. Therefore, in addition to differences in temperature and thermal expansion coefficient, the amount of displacement varies depending on the difference in shape and dimensions. Is different. Therefore, relative movement occurs between the rotating shaft and the passenger compartment, and the clearance changes.
  • Patent Document 1 describes a center support type turbine in which the surfaces of the lower and upper half compartments including support legs are covered with a heat insulating material.
  • this turbine the surfaces of the lower half and upper half compartments including the protrusions are covered with the heat insulating material, and the upper half compartment and the lower half compartment when the turbine is stopped are made equal in temperature. Warpage of the passenger compartment caused by the temperature difference between the half passenger compartment and the lower passenger compartment is prevented.
  • Patent Document 2 describes a non-center support type steam turbine provided with support leg cooling means for forcibly cooling a support leg when the turbine is stopped to widen a lower clearance between a rotating member and a stationary member.
  • the support legs are forcibly cooled by the support leg cooling means, thereby reducing the temperature difference between the upper half passenger compartment and the lower half passenger compartment and preventing the warpage of the passenger compartment.
  • Patent Document 3 describes a steam turbine in which the connection position of the support leg to the lower half of the passenger compartment is below the horizontal dividing surface of the passenger compartment and below the support surface of the support leg. Yes.
  • this steam turbine the thermal expansion upward of the passenger compartment starting from the connection position of the support leg and the thermal extension downward of the support leg itself starting from the support surface of the support leg cancel each other. The relative displacement of the passenger compartment with respect to the rotating shaft is reduced.
  • JP 2007-9731 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-18806 JP 2012-159051 A
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 even if the displacement amount of the passenger compartment caused by the thermal elongation is constant, the relative movement with respect to the rotating shaft occurs, so the problem that the clearance changes is solved. Not. In the technique of Patent Document 3, it is conceivable that the amount of thermal elongation of each support leg varies due to variations in temperature distribution, and as a result, the change in clearance cannot be eliminated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and by moving the passenger compartment relative to the rotating shaft, an inappropriate change in clearance that may occur during operation is eliminated, and a suitable clearance is achieved.
  • An object of the present invention is to provide a rotating machine that can be operated.
  • the rotating machine includes a rotating shaft supported by a bearing provided on a bearing stand, and a vehicle compartment that at least partially accommodates the rotating shaft.
  • At least one support leg is provided for supporting the passenger compartment on the installation plate of the support structure member, and the support leg is supported by a support leg base provided on the installation plate,
  • the casing is not displaced more than the height of the support pedestal and the inclined surface of the support leg. Therefore, even if the actuator is excessively operated, the tip of the turbine blade and the inner wall of the casing are It is also possible to plan to avoid interference.
  • the rotating machine according to the second aspect of the present invention is the rotating machine according to the first aspect of the present invention, wherein a rail for defining a moving direction of the support leg base is provided on the installation plate. According to this configuration, it is possible to reliably determine the moving direction of the support leg base and to realize a smooth movement of the support leg base.
  • the rotating machine according to the third aspect of the present invention is the rotating machine according to the first aspect or the second aspect of the present invention, wherein at least two support legs are provided in the casing of the rotating machine described above.
  • the support legs are arranged so that the inclination directions of the inclined surfaces of the support legs are line symmetric with respect to the symmetry axis.
  • the rotating machine according to the fourth aspect of the present invention is the rotating machine according to any one of the first aspect to the third aspect of the present invention, wherein the inclined surface of the support leg and the inclined surface of the support leg base are each the first inclined surface.
  • a first inclined surface having an angle and a second inclined surface having a second inclination angle are provided.
  • a rotating machine according to a fifth aspect of the present invention is the rotating machine according to the fourth aspect of the present invention, wherein the first inclined surface and the second inclined surface of one of the support leg and the support leg base are combined to form V.
  • the other first inclined surface and the second inclined surface of the supporting leg and the supporting leg base are arranged so as to have a wedge shape complementary to the V-shaped groove.
  • the rotating machine according to the sixth aspect of the present invention is the rotating machine according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the height adjusting mechanism is provided on each support leg. According to this configuration, the displacement amount of each support leg can be set independently.
  • a rotating machine according to a seventh aspect of the present invention is the rotating machine according to any one of the third to fifth aspects of the present invention, wherein the actuator is provided with two support legs arranged so as to be line symmetric with respect to the symmetry axis. Only one unit is provided at the center between the two. According to this configuration, since the two support legs corresponding to the two support legs are driven by one actuator, it is easy to synchronize the movement of the support legs.
  • a rotary machine includes an installation plate, a bearing base provided on the installation plate, a rotary shaft supported by a bearing provided on the bearing base, and at least partially containing the rotary shaft.
  • a vehicle compartment at least one support leg having an inclined surface that supports the vehicle compartment, and an inclined surface that is provided on the installation plate, supports the support leg, and is opposed to the inclined surface of the support leg.
  • a height adjusting mechanism provided on the installation plate for adjusting the height of the passenger compartment.
  • the height adjusting mechanism includes an inclined surface of the supporting leg and a height of the supporting leg base.
  • a drive mechanism for moving the support leg and the support leg base relative to each other along the contact surface with the inclined surface is included.
  • the clearance between the tip of the turbine blade and the inner wall of the casing can be adjusted, and the clearance during operation can be appropriately maintained. Is possible. Further, in principle, since the casing is not displaced more than the height of the support pedestal and the inclined surface of the support leg, even if excessive operation occurs in the drive mechanism, the turbine blade tip and the inner wall of the casing It is also possible to plan to avoid this interference.
  • the height of the passenger compartment with respect to the rotating shaft can be adjusted, and the clearance during operation can be suitably maintained.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an entire rotating machine according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a rotating machine according to a first embodiment of the present invention as seen from a line of sight AA in FIG. It is the side view which showed the support leg and support leg stand by the 2nd Embodiment of this invention. It is the side view which showed the support leg by the deformation
  • the rotating machine 1 includes a rotating shaft 2 and a casing 3 in which the rotating shaft 2 is at least partially accommodated.
  • the rotary machine 1 is preferably a steam turbine, and turbine blades (not shown) are provided on the outer periphery of the rotary shaft 2.
  • the turbine blade is accommodated in the casing 3, and a predetermined clearance is set between the tip of the turbine blade and the inner wall of the casing 3.
  • the rotating shaft 2 is supported by a bearing (not shown) installed on a bearing base 100, and the bearing base 100 is provided on an installation plate 110 of a support structure member.
  • the vehicle compartment 3 is provided with support legs 5 for supporting the vehicle compartment 3.
  • the support leg 5 may be called a “cat leg” because of its shape.
  • the support leg 5 is supported by a support leg base 8 provided on the installation plate 110.
  • the support legs 5 are provided on the end walls at the four corners of the vehicle compartment 3, but the number of support legs and the positions at which the support legs are provided are not limited to the four corners of the vehicle compartment 3.
  • the contact surface of the support leg 5 with the support leg base 8 forms an inclined surface 6, and the surface of the support leg base 8 in contact with the inclined surface 6 of the support leg 5 is An inclined surface 9 corresponding to the inclined surface 6 of the support leg 5 is formed. That is, the surface of the support base 8 in contact with the inclined surface 6 of the support leg 5 forms an inclined surface 9 formed so as to face the inclined surface 6 of the support leg 5.
  • the contact surface between the support leg 5 and the support leg base 8 is configured such that the support leg 5 can smoothly move on the support leg base 8 along the contact surface between the support leg 5 and the support leg base 8.
  • the contact surface between the support leg 5 and the support leg base 8 is lubricated with a lubricant such as grease or lubricating oil, or a plurality of rollers or a plurality of bearings are provided on one of the support leg 5 and the support leg base 8
  • a lubricant such as grease or lubricating oil
  • a plurality of rollers or a plurality of bearings are provided on one of the support leg 5 and the support leg base 8
  • a groove is provided in at least one of the support leg 5 and the support leg base 8, and the groove is filled with the lubricant.
  • the groove serves as a tube on the contact surface between the support leg 5 and the support leg base 8, and the lubricant can be distributed over the entire contact surface via the groove. 5 can move smoothly with respect to the support base 8.
  • the installation plate 110 usually includes a configuration that is movable along the longitudinal direction of the rotary shaft 2.
  • the installation plate 110 further includes a hydraulic cylinder and a guide rail 12 as an actuator 10 (drive mechanism).
  • One end of the actuator 10 is connected to the support leg 8, and the guide rail 12 is arranged to guide the movement of the support leg 8.
  • the support leg base 8 is configured to be movable relative to the support leg 5.
  • the above-described inclined surface 6 of the supporting leg and the inclined surface 9 of the supporting leg stand together constitute a height adjusting mechanism 15 of the passenger compartment 3. That is, the height adjusting mechanism 15 is a drive mechanism that moves the support leg 5 and the support leg base 8 relative to each other along the contact surface between the inclined face 6 of the support leg 5 and the inclined face 9 of the support leg base 8.
  • the height adjusting mechanism 15 is a drive mechanism that moves the support leg 5 and the support leg base 8 relative to each other along the contact surface between the inclined face 6 of the support leg 5 and the inclined face 9 of the support leg base 8.
  • a hydraulic cylinder is used as the actuator 10, but other drive mechanisms such as a combination of a ball screw and a servo motor can be used.
  • the support leg 8 is formed so as to move in a direction perpendicular to the rotation axis 2, but it can also be formed so as to move in a direction parallel to the rotation axis 2. is there.
  • the actuator 10 of the height adjusting mechanism 15 is provided on each support leg base 8.
  • the two support leg bases 8 arranged in line-symmetric positions with respect to the rotation axis 2 are provided. It is also possible to drive by one actuator 10 arranged on the axis of symmetry.
  • the inclined surfaces 6 of the two support legs 5 arranged so as to be line symmetric with respect to the symmetry axis A orthogonal to the rotation axis 2 are respectively separated from the symmetry axis A.
  • the inclination direction of the inclined surfaces 6 of the two support legs 5 arranged so as to be line-symmetric with respect to the symmetry axis A orthogonal to the rotation axis 2 is line-symmetric with respect to the above-described symmetry axis A.
  • the symmetry axis A is orthogonal to the rotation shaft 2 and the installation plate 110.
  • the guide rail 12 is used to guide the movement of the support leg base 9, but a guide groove is formed in the installation plate 110, and the support leg base 9 is fitted into the groove.
  • the guide rail 12 can be eliminated by guiding the movement of the support base 9.
  • the support leg 8 is provided on the installation plate 110 and the support leg 5 is supported on the support leg 8, but in addition to these, although not shown, A flat base plate fixed to the outside (ground, base, etc.) with an anchor or the like is provided, and a groove is provided on the lower surface of the installation plate 110. Between the base plate and the installation plate 110 is placed in the groove. You may comprise so that the installation board 110 can move smoothly with respect to a base plate by filling lubrication agents, such as grease for lubricating.
  • a groove provided on the lower surface of the installation plate 110 plays a role like a tube, and through this groove, lubricant is placed between the installation plate 110 and the base plate. Can be spread over the entire contact surface.
  • the installation plate 110 is configured to be able to move smoothly with respect to the base plate, so that the load applied to the drive mechanism such as the actuator 10 due to the thermal elongation of the rotating machine can be reduced.
  • a lubricant such as grease is provided in which a groove is provided in at least one of the support leg 8 and the installation plate 110, and the gap between the support leg 8 and the installation plate 110 is lubricated in the groove. It may be configured so that the support base 8 can move smoothly with respect to the installation plate 110 by filling the above. In the contact surface between the support leg 8 and the installation plate 110, this groove plays a role like a tube, and through this groove, the lubricant can be distributed over the entire contact surface. The installation plate 110 can move smoothly. As a result, it is possible to reduce the load on the contact surface between the support base 8 and the installation plate 110 due to the thermal elongation of the rotating machine.
  • the operation of the rotating machine 1 including the height adjusting mechanism 15 having the above-described configuration will be described with reference to the drawings.
  • the thermal expansion coefficients of the materials differ. Therefore, when the temperature of the bearing stand and the vehicle compartment 3 rises with the operation of the rotary machine, the rotary shaft 2 exhibits a displacement amount different from that of the vehicle compartment 3 due to differences in thermal expansion coefficient, shape, and dimensions.
  • the difference may cause the difference in the displacement amount.
  • relative movement between the rotating shaft 2 and the casing 3 occurs, and the clearance between the tip of the turbine blade and the inner wall of the casing 3 changes.
  • the actuator 10 is driven to move the support leg 8 in the direction of the arrow 20. Since the support leg 8 supports the support leg 5 via the inclined surface 9 and the inclined surface 6, when the support leg 8 moves, due to the interaction between the inclined surface 9 and the inclined surface 6, The support leg 5 is raised or lowered. As a result, the passenger compartment 3 can be raised or lowered with respect to the rotating shaft 2.
  • the amount of displacement given to the passenger compartment 3 can be determined based on data obtained by collecting clearance data at the time of operation stop and operation in advance.
  • an estimated value of clearance based on a predicted change amount of clearance obtained by prior analysis or a measured temperature of the bearing stand and the support leg 5 or a non-contact sensor such as an eddy current sensor is used. It is also possible to adjust the height in real time based on the clearance measured directly and continuously.
  • the first embodiment of the present invention it is possible to move the casing 3 relative to the rotating shaft 2 using the height adjusting mechanism, and thereby the turbine blade tip and the inner wall of the casing 3 It is possible to adjust the clearance between.
  • this height adjustment mechanism in principle, the vehicle interior 3 is not displaced more than the height of the inclined surface 6 or the inclined surface 9, so that the vehicle interior 3 is directly lifted by an actuator. The risk of interference between the tip of the turbine blade and the inner wall of the casing 3 when the actuator malfunctions is low.
  • FIG. 3 shows the support leg 5 and the support leg base 8 according to the second embodiment of the present invention.
  • the configuration of the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except for the shape of the support legs and the inclined surfaces of the support pedestals.
  • the inclined surface 6 of the support leg includes a first inclined surface 61 having a first inclination angle and a second inclined surface 62 having a second inclination angle.
  • the inclined surface 9 of the supporting base includes a first inclined surface 91 having a first inclination angle and a second inclined surface 92 having a second inclination angle.
  • the movement method of the support base 8 in the second embodiment is the same as the movement method in the first embodiment. Therefore, when the first inclined surface 61 and the first inclined surface 91 are in contact, the passenger compartment 3 can be raised or lowered at a high speed. On the contrary, when the second inclined surface 62 and the second inclined surface 91 are in contact, the passenger compartment 3 can be raised or lowered at a slow speed. That is, by providing inclined surfaces having two types of inclination angles, it is possible to change the amount of ascending or descending of the passenger compartment 3 with respect to a certain amount of movement of the support base 8.
  • the vehicle when the amount of lift of the passenger compartment required during driving is a known fixed amount, the vehicle is kept up to the middle of the target value by appropriately adjusting the inclination angle of each inclined surface. It is possible to raise the chamber at a high speed and at a low speed near the target value. Thereby, the clearance between the turbine blade tip and the inner wall of the casing 3 can be adjusted more precisely.
  • the inclination angle of the first inclined surface is steeper than the inclination angle of the second inclined surface, but the inclination angle of the first inclined surface is more than the inclination angle of the second inclined surface. It is also possible to form so as to be loose (see FIG. 4). In this case, the ascending or descending speed of the passenger compartment becomes slower when the first inclined surface 61 and the first inclined surface 91 are in contact with each other, and the second inclined surface 62 and the second inclined surface 91 It will be faster when the is touching. By adopting such an inclined surface, the same effect as the inclined surface of FIG. 3 can be expected when the passenger compartment needs to be lowered during operation.
  • FIG. 5 shows a support leg 5 and a support leg base 8 according to the third embodiment of the present invention.
  • the configuration of the third embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except for the shape of the support legs and the inclined surfaces of the support pedestals.
  • the inclined surface 6 of the support leg and the inclined surface 9 of the support leg base are formed by curved surfaces.
  • FIG. 6 shows the support leg 5 and the support leg base 8 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the configuration of the fourth embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except for the shapes of the support legs and the inclined surfaces of the support platform.
  • first inclined surface 91 and the second inclined surface 92 of the support leg 8 are arranged so as to form the side walls of the V-shaped groove, respectively.
  • first inclined surface 61 and the second inclined surface 62 of the support leg 5 have a wedge shape so as to be fitted into the V-shaped groove of the support leg base 8.
  • the actuator 12 presses the first inclined surface 91 against the first inclined surface 61 or presses the second inclined surface 92 against the second inclined surface 62.
  • the support leg 8 is moved in the direction of the arrow 20. Due to this movement of the support base 8, the passenger compartment 3 is raised or lowered.
  • the advantage of the fourth embodiment is that when there is a difference in the pushing or pulling speed due to the characteristics of the actuator 12 or the like, a suitable moving speed of the passenger compartment 3 is selected by selecting the moving direction of the support base 8. It can be done. Moreover, it is possible to give variations to the moving speed of the passenger compartment 3 by making the inclination angles of the first inclined surface and the second inclined surface different from each other.
  • a further effect of the height adjustment mechanism according to the present invention is that fine adjustment of the installation height of the rotary machine can be easily performed when the rotary machine is installed.
  • this mechanism it is possible to easily finely adjust the installation height of the rotating machine without using a liner or the like, and as a result, it is possible to easily set the initial clearance.
  • the height of the passenger compartment with respect to the rotating shaft can be adjusted, and the clearance during operation can be suitably maintained.

Abstract

回転機械は、軸受台に設けられた軸受によって支持された回転軸(2)と、回転軸を少なくとも部分的に収容した車室(3)と、を具備し、車室には、車室を支持構造部材の設置板(110)上に支持するための少なくとも1つの支持脚(5)が設けられ、支持脚は、設置板上に設けられた支持脚台(8)に支持されており、回転機械は、車室の高さを調整するための高さ調整機構(15)をさらに具備し、高さ調整機構は、支持脚に形成された支持脚の傾斜面(6)と;支持脚の傾斜面に対向するように支持脚台に形成された支持脚台の傾斜面(9)と;支持脚と支持脚台とを互いに相対移動させるためのアクチュエータ(10)と、を含んでいる。

Description

回転機械
 本発明は回転機械、特に、蒸気タービンの車室の高さ調整機構を備えた回転機械に関する。
 本願は、2017年3月30日に日本に出願された特願2017-068401号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 蒸気タービンは、蒸気エネルギを、タービン翼が設けられた回転軸の回転運動に変換する回転機械であり、タービン翼と、タービン翼を収容したタービン車室の内壁と、の間には所定のクリアランスが設けられている。このクリアランスからの蒸気のリークは、蒸気タービンの性能を低下させるため、タービンの運転時におけるクリアランスを厳格に管理することが必要である。
 蒸気タービンは高温の蒸気を利用して運転するため、運転中は、蒸気タービン自身が高温となり、その構成部品は熱膨張を生じる。これに起因して、回転軸は、回転軸を支持した軸受等の熱伸びによって、運転停止時よりも上に向かって変位し、車室も、車室を支持した支持脚(その形から「猫足」と呼ばれることもある)および支持脚を支持した支持脚台の熱伸びによって、ならびに支持脚に生じる傾き等によって、運転停止時よりも上に向かって変位する。軸受と車室とは、常に同じ温度とは限らず、また、通常は、異なった材料から形成されているため、温度、熱膨張係数の差異に加え、形状や寸法の違いによってそれぞれの変位量が異なっている。したがって、回転軸と車室との間に相対移動が生じ、クリアランスに変化が生じる。
 特許文献1には、支持脚を含んだ下半車室および上半車室の表面を保温材で覆ったセンターサポート式のタービンが記載されている。
 このタービンでは、突出部を含む下半車室および上半車室の表面が保温材に覆われており、タービン停止時における上半車室と下半車室との温度を同等にして、上半車室と下半車室との温度差に起因した車室の反りを防止している。
 特許文献2には、タービン停止時に支持脚を強制冷却し回転部材と静止部材との下部クリアランスを広げる支持脚冷却手段を設けた、非センターサポート式の蒸気タービンが記載されている。
 この蒸気タービンでは、支持脚冷却手段によって支持脚を強制冷却することで、上半車室と下半車室との温度差を減少させて、車室の反りを防止している。
 特許文献3には、支持脚の車室下半部への接続位置が、車室の水平分割面よりも下方であり且つ支持脚の支持面よりも下方に配置された蒸気タービンが記載されている。
 この蒸気タービンでは、支持脚の接続位置を起点とした車室の上方への熱伸びと、支持脚の支持面を起点とした支持脚自身の下方への熱伸びと、を互いに相殺させることにより、回転軸に対する車室の相対変位を低減している。
特開2007-9731号公報 特開平10-18806号公報 特開2012-159051号公報
 しかしながら、特許文献1および特許文献2の技術では、熱伸びに起因した車室の変位量を一定にしても、回転軸との相対移動は生じているため、クリアランスに変化が生じる問題は解消されていない。
 また、特許文献3の技術では、温度分布のばらつきにより、各支持脚の熱伸び量が異なってしまい、結果的にクリアランスの変化を解消できないことが考えられる。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、回転軸に対して車室を相対移動させることによって、運転時に生じ得る不適切なクリアランスの変化を解消し、好適なクリアランスで運転することが可能な回転機械を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
 すなわち、本発明の第一態様に係る回転機械は、軸受台に設けられた軸受によって支持された回転軸と、回転軸を少なくとも部分的に収容した車室と、を具備し、車室には、車室を支持構造部材の設置板上に支持するための少なくとも1つの支持脚が設けられ、この支持脚は、設置板上に設けられた支持脚台に支持されており、回転機械は、車室の高さを調整するための高さ調整機構をさらに具備し、この高さ調整機構は、支持脚に形成された支持脚の傾斜面と;支持脚の傾斜面に対向するように前記支持脚台に形成された支持脚台の傾斜面と;支持脚と支持脚台とを互いに相対移動させるためのアクチュエータと、を含んでいることを特徴とする。
 この構成によれば、回転軸に対して車室を相対移動させることにより、タービン翼の先端と車室の内壁との間のクリアランスを調整して、運転時のクリアランスを適切に維持することが可能である。また、原理的に支持脚台および支持脚の傾斜面の高さ以上に車室に変位を与えることがないため、仮にアクチュエータに過度な動作が生じてもタービン翼先端と車室の内壁との干渉を回避するように計画することも可能である。
 本発明の第二態様に係る回転機械は、本発明の第一態様に係る回転機械において、設置板上には、前記支持脚台の移動方向を画定するためのレールが設けられている。
 この構成によれば、支持脚台の移動方向が確実に決定され、支持脚台のスムーズな移動を実現することが可能である。
 本発明の第三態様に係る回転機械は、本発明の第一態様又は第二態様に係る回転機械において、前述の回転機械の車室には、少なくとも2つの支持脚が設けられ、これら2つの支持脚は、支持脚の傾斜面の傾斜方向が対称軸に関して線対称となるように配置されている。
 本発明の第四態様に係る回転機械は、本発明の第一態様から第三態様のいずれかに係る回転機械において、支持脚の傾斜面および支持脚台の傾斜面は、それぞれ第1の傾斜角度を有する第1の傾斜面および第2の傾斜角度を有する第2の傾斜面を備えている。
 この構成によれば、支持脚台の移動量が同等でも、車室の上昇または下降量を変化させることができる。
 本発明の第五態様に係る回転機械は、本発明の第四態様に係る回転機械において、支持脚および支持脚台の一方の第1の傾斜面および第2の傾斜面は、組み合わされてV字溝を形成するように配置され、支持脚および支持脚台の他方の第1の傾斜面および第2の傾斜面は、V字溝と相補的なくさび形状となるように配置されている。
 この構成によれば、アクチュエータの作動方向にかかわらず、車室を上昇または下降させることが可能である。
 本発明の第六態様に係る回転機械は、本発明の第一態様から第五態様のいずれかに係る回転機械において、高さ調整機構は各支持脚に設けられている。
 この構成によれば、各支持脚の変位量をそれぞれ独立して設定することが可能である。
 本発明の第七態様に係る回転機械は、本発明の第三態様から第五態様のいずれかに係る回転機械において、アクチュエータは、対称軸に関して線対称となるように配置された2つの支持脚の間の中央に1台のみ設けられている。
 この構成によれば、2つの支持脚に対応した2つの支持脚台を1台のアクチュエータで駆動するため、支持脚台の移動を同期させることが容易になる。
 本発明の第八態様に係る回転機械は、設置板と、設置板上に設けられた軸受台と、軸受台に設けられた軸受によって支持された回転軸と、回転軸を少なくとも部分的に収容した車室と、車室を支持し、傾斜面を有する少なくとも1つの支持脚と、設置板上に設けられ、支持脚を支持し、支持脚の傾斜面に対向するように形成された傾斜面を有する支持脚台と、設置板上に設けられ、車室の高さを調整するための高さ調整機構と、を具備し、高さ調整機構は、支持脚の傾斜面と支持脚台の傾斜面との接触面に沿って、支持脚と支持脚台とを互いに相対移動させる駆動機構を含む。
 この構成によれば、回転軸に対して車室を相対移動させることにより、タービン翼の先端と車室の内壁との間のクリアランスを調整して、運転時のクリアランスを適切に維持することが可能である。また、原理的に支持脚台および支持脚の傾斜面の高さ以上に車室に変位を与えることがないため、仮に駆動機構に過度な動作が生じてもタービン翼先端と車室の内壁との干渉を回避するように計画することも可能である。
 本発明の回転機械によれば、回転軸に対する車室の高さを調整することが可能であり、運転時のクリアランスを好適に維持することができる。
本発明による回転機械の全体を概略的に示した斜視図である。 図1の視線A-Aから見た、本発明の第1の実施形態による回転機械を示した図である。 本発明の第2の実施形態による支持脚および支持脚台を示した側面図である。 本発明の第2の実施形態の変形による支持脚および支持脚台を示した側面図である。 本発明の第3の実施形態による支持脚および支持脚台を示した側面図である。 本発明の第4の実施形態による支持脚および支持脚台を示した側面図である。
 以下、本発明の第1の実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
 図1に示したように、本発明の第1の実施形態に係る回転機械1は、回転軸2と、回転軸2を少なくとも部分的に収容した車室3と、を備えている。回転機械1は、好適には蒸気タービンであり、回転軸2の外周にはタービン翼(図示略)が設けられている。タービン翼は車室3内に収容されており、タービン翼の先端と車室3の内壁との間には、所定のクリアランスが設定されている。回転軸2は、軸受台100上に設置された軸受(図示略)によって支持されており、軸受台100は支持構造部材の設置板110上に設けられている。
 車室3には、車室3を支持するための支持脚5が設けられている。支持脚5は、その形から「猫足」と呼ばれることもある。支持脚5は、設置板110上に設けられた支持脚台8によって支持されている。本実施形態においては、支持脚5は車室3の四隅の端壁に設けられているが、支持脚の数および支持脚が設けられる位置は、車室3の四隅に限定されない。また、図2に示したように、支持脚5の支持脚台8との接触面は、傾斜面6を形成しており、支持脚5の傾斜面6と接触した支持脚台8の面は、支持脚5の傾斜面6に対応した傾斜面9を形成している。すなわち、支持脚5の傾斜面6と接触した支持脚台8の面は、支持脚5の傾斜面6に対向するように形成された傾斜面9を形成している。
 支持脚5と支持脚台8との接触面においては、支持脚5が支持脚台8上を支持脚5と支持脚台8との接触面に沿ってスムーズに移動できるように構成されている。例えば、支持脚5と支持脚台8との接触面にグリース、潤滑油などの潤滑剤で潤滑性を持たせたり、支持脚5と支持脚台8との一方に複数のローラ又は複数のベアリングボールを設けたり、支持脚5と支持脚台8とに摩擦の少ない表面処理を施したり、支持脚5と支持脚台8との接触面に互いに反発するような磁性部材を用いたりして、支持脚5と支持脚台8との接触面の摩擦を軽減することによって、支持脚5が支持脚台8に対してスムーズに移動できるようになっている。
 グリースなどの潤滑剤を利用する場合には、支持脚5と支持脚台8との少なくとも一方に溝を設けて、この溝内に潤滑剤を充填する。これによって、支持脚5と支持脚台8との接触面において、この溝が管のような役割を果たし、この溝を介して、潤滑剤を接触面全体にいきわたらせることができ、支持脚5が支持脚台8に対してスムーズに移動できる。
 設置板110は、通常、回転軸2の長手方向に沿って移動可能とされた構成を含んでおり、この設置板110には、アクチュエータ10(駆動機構)としての油圧シリンダおよびガイドレール12がさらに設けられている。アクチュエータ10の一端は支持脚台8に連結されており、ガイドレール12は、支持脚台8の移動を案内するように配置されている。これにより、支持脚台8は、支持脚5に対して相対移動が可能であるように構成されている。これらのアクチュエータ10およびガイドレール12に加えて、前述の支持脚の傾斜面6および支持脚台の傾斜面9は、一体となって車室3の高さ調整機構15を構成している。すなわち、高さ調整機構15は、支持脚5の傾斜面6と支持脚台8の傾斜面9との接触面に沿って、支持脚5と支持脚台8とを互いに相対移動させる駆動機構を有している。
 本実施形態においては、アクチュエータ10として油圧シリンダを使用しているが、例えばボールネジとサーボモータの組み合わせのような、他の駆動機構を使用することも可能である。また、本実施形態においては、支持脚台8は回転軸2に直交した方向に移動するように形成されているが、回転軸2に平行な方向に移動するように形成されることも可能である。さらに、本実施形態においては、高さ調整機構15のアクチュエータ10は各支持脚台8に設けられているが、例えば回転軸2を基準として線対称位置に配置された2つの支持脚台8を、対称軸線上に配置された1台のアクチュエータ10によって駆動することも可能である。
 図2に示されたように、本実施形態においては、回転軸2に直交した対称軸Aに関して線対称となるように配置された2つの支持脚5の傾斜面6は、それぞれ対称軸Aから離れる方向に沿って低くなるように傾斜しているが、対称軸Aから離れる方向に沿って高くなるように傾斜させることも可能である。また、本実施形態においては、回転軸2に直交した対称軸Aに関して線対称となるように配置された2つの支持脚5の傾斜面6の傾斜方向は、前述の対称軸Aに関して線対称となるように配置されているが、2つの傾斜面6の傾斜方向を同じ方向とすることも可能である。より具体的には、対称軸Aは、回転軸2及び設置板110に直交している。
 さらに、本実施形態においては、ガイドレール12を用いて支持脚台9の移動を案内しているが、設置板110に案内溝を形成し、その溝内に支持脚台9を嵌め込むことによって支持脚台9の移動を案内することで、ガイドレール12を排除することが可能である。
 また、本実施形態では、設置板110上に支持脚台8が設けられ、該支持脚台8上に支持脚5が支持されているが、それらに加え、図示はしないが、設置板110の下にアンカーなどで外部(地面、基台など)に固定された平坦な台板が備えられ、設置板110の下面に溝を設けて、その溝内に台板と設置板110との間を潤滑するためのグリースなどの潤滑剤を充填することによって、設置板110が台板に対してスムーズに移動できるように構成してもよい。設置板110を平坦な台板上面に載置することで、設置板110の下面に設けた溝が管のような役割を果たし、この溝を介して、潤滑剤を設置板110と台板との接触面全体にいきわたらせることができる。このように設置板110が台板に対してスムーズに移動できるように構成されることによって、回転機械の熱伸びに起因するアクチュエータ10などの駆動機構に掛かる負荷を軽減することができる。
 また、本実施形態では、支持脚台8と設置板110との少なくとも一方に溝を設けて、その溝内に支持脚台8と設置板110との間を潤滑するためのグリースなどの潤滑剤を充填することによって、支持脚台8が設置板110に対してスムーズに移動できるように構成してもよい。支持脚台8と設置板110との接触面において、この溝が管のような役割を果たし、この溝を介して、潤滑剤を接触面全体にいきわたらせることができ、支持脚台8が設置板110に対してスムーズに移動できる。これによって、回転機械の熱伸びに起因する支持脚台8と設置板110との間の接触面に掛かる負荷を軽減することができる。
 なお、設置板110には、通常、車室3の回転軸2の長手方向に沿った方向における熱伸びを吸収する構成も設けられているが、本発明の趣旨とは異なっているため、本願においては当該構成の詳細な説明は記載されていない。
 次に、前述の構成による高さ調整機構15を備えた回転機械1の作用について、図を参照して説明する。
 通常は、軸受台の材質と車室3の材質とは異なっているため、それぞれが有する熱膨張係数は異なっている。したがって、回転機械の運転に伴って軸受台および車室3の温度が上昇した場合、熱膨張率、形状、寸法の差異により、回転軸2は車室3とは異なった変位量を示す。また、軸受台と車室3とは温度が常に同じとは限らないため、その差が変位量の差異の原因ともなりうる。これらにより、回転軸2と車室3との相対移動が生じ、タービン翼の先端と車室3の内壁との間のクリアランスが変化する。
 このクリアランスを適切に維持するために、回転軸に対して車室を上下方向に相対移動させる必要がある。具体的には、図2において、アクチュエータ10を駆動して、支持脚台8を矢印20の方向に移動させる。支持脚台8は、傾斜面9および傾斜面6を介して支持脚5を支持しているため、支持脚台8が移動した場合、傾斜面9と傾斜面6との間の相互作用により、支持脚5は上昇または下降する。これにより、車室3を回転軸2に対して上昇または下降させることが可能である。
 車室3に与える変位量は、運転停止時および運転時におけるクリアランスのデータを事前に採取し、それらのデータに基づいて決定されることが可能である。別の方法としては、事前解析により得たクリアランスの変化量予測に基づいて、または軸受台および支持脚5等の計測温度に基づくクリアランスの推定値や渦電流センサのような非接触センサ等を用いて連続的に直接測定したクリアランスに基づいて、リアルタイムに高さ調整することも可能である。
 本発明の第1の実施形態によれば、高さ調整機構を用いて車室3を回転軸2に対して相対移動させることが可能であり、これによりタービン翼先端と車室3の内壁との間のクリアランスを調整することが可能である。また、この高さ調整機構では、原理的に傾斜面6や傾斜面9の高さ以上に車室3に変位を与えることがないため、車室3をアクチュエータで直接持ち上げる場合と比較して、アクチュエータに動作不良が生じた際にタービン翼先端と車室3の内壁との干渉が生じるリスクが低い。
 図3は、本発明の第2の実施形態に係る支持脚5および支持脚台8を示している。第2の実施形態の構成は、支持脚および支持脚台の傾斜面の形状を除いて、第1の実施形態の構成と同じである。
 第2の実施形態においては、支持脚の傾斜面6は第1の傾斜角を有する第1の傾斜面61および第2の傾斜角を有する第2の傾斜面62を具備している。同様に、支持脚台の傾斜面9は、第1の傾斜角を有する第1の傾斜面91および第2の傾斜角を有する第2の傾斜面92を具備している。
 第2の実施形態の支持脚台8の移動の方式は、第1の実施形態における移動の方式と同一である。したがって、第1の傾斜面61と第1の傾斜面91とが接触している場合、車室3を速い速度で上昇または下降させることが可能である。それとは逆に、第2の傾斜面62と第2の傾斜面91とが接触している場合、車室3を遅い速度で上昇または下降させることが可能である。すなわち、2種類の傾斜角度を有する傾斜面を設けることにより、支持脚台8の一定の移動量に対して、車室3の上昇または下降量を変化させることが可能である。
 本実施形態の構成の効果としては、運転時に必要な車室の上昇量が既知の一定量である場合に、各傾斜面の傾斜角度を適当に調節することにより、目標値の途中までは車室を速い速度で上昇させ、目標値近傍では遅い速度で上昇させることが可能である。これにより、タービン翼先端と車室3の内壁とのクリアランスをより精緻に調整することが可能である。
 本実施形態においては、第1の傾斜面の傾斜角度が第2の傾斜面の傾斜角度よりも急になっているが、第1の傾斜面の傾斜角度が第2の傾斜面の傾斜角度よりも緩くなるように形成することも可能である(図4参照)。この場合、車室の上昇または下降速度は、第1の傾斜面61と第1の傾斜面91とが接触している場合に遅くなり、第2の傾斜面62と第2の傾斜面91とが接触している場合に早くなる。このような傾斜面とすることで、運転時に車室を下降させる必要がある際に図3の傾斜面と同じ効果が期待できる。
 図5は、本発明の第3の実施形態に係る支持脚5および支持脚台8を示している。第3の実施形態の構成は、支持脚および支持脚台の傾斜面の形状を除いて、第1の実施形態の構成と同じである。
 第3の実施形態においては、支持脚の傾斜面6および支持脚台の傾斜面9は曲面によって形成されている。この構成により、車室3の上昇または下降速度を連続的に且つ無段階に変化させることが可能である。
 図6は、本発明の第4の実施形態に係る支持脚5および支持脚台8を示している。第4の実施形態の構成は、支持脚および支持脚台の傾斜面の形状を除いて、第1の実施形態の構成と同じである。
 第4の実施形態においては、支持脚台8の第1の傾斜面91および第2の傾斜面92は、それぞれV字溝の側壁を形成するように配置されている。一方で、支持脚5の第1の傾斜面61および第2の傾斜面62は、支持脚台8のV字溝に嵌め込まれるようなくさび形状とされている。
 第4の実施形態においては、アクチュエータ12は、第1の傾斜面91を第1の傾斜面61に対して押し付けるように、または第2の傾斜面92を第2の傾斜面62に対して押し付けるように、矢印20の方向に支持脚台8を移動させる。支持脚台8のこの移動により、車室3は上昇または下降する。
 この第4の実施形態における利点は、アクチュエータ12の特性等により押しまたは引きの速度に差異がある場合、支持脚台8の移動方向を選択することにより、車室3の好適な移動速度を選択できることである。また、第1の傾斜面および第2の傾斜面の傾斜角度を互いに異なった角度とすることにより、車室3の移動速度にバリエーションを持たせることが可能である。
 本発明による高さ調整機構のさらなる効果は、回転機械の設置時において、回転機械の設置高さの微調整を容易に行うことが可能な点にある。本機構を用いることにより、ライナー等を使用することなく回転機械の設置高さの微調整を容易に行うことが可能であり、その結果、初期クリアランスを容易に設定することが可能である。
 以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
 本発明に係る回転機械によれば、回転軸に対する車室の高さを調整することが可能であり、運転時のクリアランスを好適に維持することができる。
1 ・・・回転機械
2 ・・・回転軸
3 ・・・車室
5 ・・・支持脚
6 ・・・支持脚の傾斜面
8 ・・・支持脚台
9 ・・・支持脚台の傾斜面
10 ・・・アクチュエータ
12 ・・・ガイドレール
15 ・・・高さ調整機構
61 ・・・第1の傾斜面
62 ・・・第2の傾斜面
91 ・・・第1の傾斜面
92 ・・・第2の傾斜面
100 ・・・軸受台
110 ・・・設置板
A ・・・対称軸

Claims (8)

  1.  軸受台に設けられた軸受によって支持された回転軸と、該回転軸を少なくとも部分的に収容した車室と、を具備した回転機械であって、
     前記車室には、前記車室を支持するための少なくとも1つの支持脚が設けられ、該支持脚は、支持脚台に支持されており、
     前記回転機械は、前記車室の高さを調整するための高さ調整機構をさらに具備し、
     該高さ調整機構は、前記支持脚に形成された支持脚の傾斜面と;該支持脚の傾斜面に対向するように前記支持脚台に形成された支持脚台の傾斜面と;前記支持脚と前記支持脚台とを互いに相対移動させるためのアクチュエータと、を含んでいることを特徴とする回転機械。
  2.  前記支持脚台の移動方向を画定するためのレールが設けられていることを特徴とする
     請求項1に記載の回転機械。
  3.  前記車室には少なくとも2つの前記支持脚が設けられ、2つの前記支持脚は、前記支持脚の傾斜面の傾斜方向が対称軸に関して線対称となるように配置されていることを特徴とする
     請求項1または2に記載の回転機械。
  4.  前記支持脚の傾斜面および前記支持脚台の傾斜面は、それぞれ第1の傾斜角度を有する第1の傾斜面および第2の傾斜角度を有する第2の傾斜面を備えていることを特徴とする
     請求項1~3のいずれか一項に記載の回転機械。
  5.  前記支持脚および前記支持脚台の一方の前記第1の傾斜面および前記第2の傾斜面は、組み合わされてV字溝を形成するように配置され、前記支持脚および前記支持脚台の他方の前記第1の傾斜面および前記第2の傾斜面は、前記V字溝と相補的なくさび形状となるように配置されていることを特徴とする
     請求項4に記載の回転機械。
  6.  前記高さ調整機構は各支持脚に設けられていることを特徴とする
     請求項1~5のいずれか一項に記載の回転機械。
  7.  前記アクチュエータは、対称軸に関して線対称となるように配置された2つの前記支持脚の間の中央に1台のみ設けられていることを特徴とする
     請求項3~5のいずれか一項に記載の回転機械。
  8.  設置板と、
     前記設置板上に設けられた軸受台と、
     前記軸受台に設けられた軸受によって支持された回転軸と、
     前記回転軸を少なくとも部分的に収容した車室と、
     前記車室を支持し、傾斜面を有する少なくとも1つの支持脚と、
     前記設置板上に設けられ、前記支持脚を支持し、前記支持脚の傾斜面に対向するように形成された傾斜面を有する支持脚台と、
     前記設置板上に設けられ、前記車室の高さを調整するための高さ調整機構と、を具備し、
     前記高さ調整機構は、
     前記支持脚の傾斜面と前記支持脚台の傾斜面との接触面に沿って、前記支持脚と前記支持脚台とを互いに相対移動させる駆動機構
     を含むことを特徴とする回転機械。
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