旋转机械的制作方法

本发明涉及一种旋转机械，特别是，具备蒸汽轮机的机室的高度调整机构的旋转机械。

本申请基于2017年3月30日在日本申请的日本特愿2017-068401号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术：

蒸汽轮机是将蒸汽能量转换为设有涡轮叶片的旋转轴的旋转运动的旋转机械，在涡轮叶片与容纳有涡轮叶片的涡轮机室的内壁之间设有规定的间隙。蒸汽从该间隙的泄漏会降低蒸汽轮机的性能，因此，需要对涡轮的运转时的间隙严格地进行管理。

蒸汽轮机利用高温的蒸汽来进行运转，因此，在运转过程中，蒸汽轮机自身变成高温，其构成零件产生热膨胀。由此，由于支承旋转轴的轴承等的热伸长，旋转轴比运转停止时朝上位移，由于支承机室的支承腿(根据其形状有时也称为“猫爪”)和支承支承腿的支承腿座的热伸长、以及由于在支承腿产生的倾斜等，机室也比运转停止时朝上位移。轴承和机室并不始终限于相同温度，此外，通常由不同的材料形成，因此，除了温度、热膨胀系数的差异，根据形状、尺寸的不同，各自的位移量也不同。因此，在旋转轴与机室之间产生相对移动，间隙产生变化。

在专利文献1中，记载了一种中央支撑式涡轮，其利用保温材料覆盖了包括有支承腿的下半机室以及上半机室的表面。

在该涡轮中，包括突出部的下半机室以及上半机室的表面被保温材料覆盖，将涡轮停止时的上半机室与下半机室的温度设为相同，来防止由上半机室与下半机室的温度差引起的机室的翘曲。

在专利文献2中，记载了一种非中央支撑式蒸汽轮机，其设有在涡轮停止时强制冷却支承腿而扩大旋转构件与静止构件的下部间隙的支承腿冷却单元。

在该蒸汽轮机中，通过支承腿冷却单元来强制冷却支承腿，由此，减小上半机室与下半机室的温度差，来防止机室的翘曲。

在专利文献3中，记载了一种蒸汽轮机，其支承腿的与机室下半部的连接位置配置于比机室的水平分割面靠下方且比支承腿的支承面靠下方。

在该蒸汽轮机中，通过使以支承腿的连接位置为起点的机室的向上方的热伸长与以支承腿的支承面为起点的支承腿自身的向下方的热伸长相互抵消，来减小机室相对于旋转轴的相对位移。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-9731号公报

专利文献2：日本特开平10-18806号公报

专利文献3：日本特开2012-159051号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在专利文献1以及专利文献2的技术中，即使将由热伸长引起的机室的位移量设为固定，也会产生与旋转轴的相对移动，因此，没有消除间隙产生变化的问题。

此外，在专利文献3的技术中，认为：由于温度分布的不均，各支承腿的热伸长量会不同，结果无法消除间隙的变化。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种通过使机室相对于旋转轴进行相对移动，能消除运转时可能产生的不适当的间隙的变化，且以适当的间隙进行运转的旋转机械。

技术方案

为了解决上述问题，本发明采用以下的方案。

即，本发明的第一方案的旋转机械的特征在于，具备：旋转轴，由设于轴承座的轴承支承；以及机室，至少部分地容纳有旋转轴，在机室设有用于将机室支承于支承构造构件的设置板上的至少一个支承腿，该支承腿支承于在设置板上设置的支承腿座，旋转机械还具备用于调整机室的高度的高度调整机构，该高度调整机构包括：支承腿的倾斜面，形成于支承腿；支承腿座的倾斜面，以与所述支承腿的倾斜面对置的方式形成于所述支承腿座；以及驱动器，用于使支承腿与支承腿座彼此相对移动。

根据该构成，通过使机室相对于旋转轴进行相对移动，能调整涡轮叶片的顶端与机室的内壁之间的间隙，适当地维持运转时的间隙。此外，原理上在支承腿座以及支承腿的倾斜面的高度以上不会对机室施加位移，因此，即使在驱动器产生了过度的动作，也能以避免涡轮叶片顶端与机室的内壁的干涉的方式进行计划。

对于本发明的第二方案的旋转机械而言，在本发明的第一方案的旋转机械中，在设置板上设有用于划定所述支承腿座的移动方向的轨道。

根据该构成，能可靠地决定支承腿座的移动方向，实现支承腿座的顺畅移动。

对于本发明的第三方案的旋转机械而言，在本发明的第一方案或第二方案的旋转机械中，在所述旋转机械的机室设有至少两个支承腿，这两个支承腿配置为支承腿的倾斜面的倾斜方向关于对称轴呈线对称。

对于本发明的第四方案的旋转机械而言，在本发明的第一方案至第三方案中任一个方案的旋转机械中，支承腿的倾斜面以及支承腿座的倾斜面分别具备具有第一倾斜角度的第一倾斜面以及具有第二倾斜角度的第二倾斜面。

根据该构成，即使支承腿座的移动量相同，也能使机室的上升或下降量变化。

对于本发明的第五方案的旋转机械而言，在本发明的第四方案的旋转机械中，支承腿以及支承腿座的一方的第一倾斜面以及第二倾斜面配置为组合而形成v字槽，支承腿以及支承腿座的另一方的第一倾斜面以及第二倾斜面配置为与v字槽互补的锲形状。

根据该构成，无论驱动器的工作方向如何，均能使机室上升或下降。

对于本发明的第六方案的旋转机械而言，在本发明的第一方案至第五方案中任一个方案的旋转机械中，高度调整机构设于各支承腿。

根据该构成，能各自独立地设定各支承腿的位移量。

对于本发明的第七方案的旋转机械而言，在本发明的第三方案至第五方案中任一个方案的旋转机械中，驱动器仅在配置为关于对称轴呈线对称的两个支承腿之间的中央设有一台。

根据该构成，通过一台驱动器对与两个支承腿对应的两个支承腿座进行驱动，因此，容易使支承腿座的移动同步。

本发明的第八方案的旋转机械具备：设置板；轴承座，设于设置板上；旋转轴，由设于轴承座的轴承支承；机室，至少部分地容纳有旋转轴；至少一个支撑腿，支承机室，具有倾斜面；支承腿座，设于设置板上，支承支承腿，具有以与支承腿的倾斜面对置的方式形成的倾斜面；以及高度调整机构，设于设置板上，用于调整机室的高度，高度调整机构包括驱动机构，该驱动机构使支承腿与支承腿座沿着支承腿的倾斜面与支承腿座的倾斜面的接触面彼此相对移动。

根据该构成，通过使机室相对于旋转轴进行相对移动，能调整涡轮叶片的顶端与机室的内壁之间的间隙，适当地维持运转时的间隙。此外，原理上在支承腿座以及支承腿的倾斜面的高度以上不会对机室施加位移，因此，即使在驱动机构产生了过度的动作，也能以避免涡轮叶片顶端与机室的内壁的干涉的方式进行计划。

有益效果

根据本发明的旋转机械，能调整机室相对于旋转轴的高度，能适当地维持运转时的间隙。

附图说明

图1是概略性地表示本发明的旋转机械的整体的立体图。

图2是表示从图1的视线a-a观察到的本发明的第一实施方式的旋转机械的图。

图3是表示本发明的第二实施方式的支承腿以及支承腿座的侧视图。

图4是表示本发明的第二实施方式的变形的支承腿以及支承腿座的侧视图。

图5是表示本发明的第三实施方式的支承腿以及支承腿座的侧视图。

图6是表示本发明的第四实施方式的支承腿以及支承腿座的侧视图。

具体实施方式

以下，参照图1以及图2，对本发明的第一实施方式进行说明。

如图1所示，本发明的第一实施方式的旋转机械1具备：旋转轴2；以及机室3，至少部分地容纳有旋转轴2。旋转机械1优选为蒸汽轮机，在旋转轴2的外周设有涡轮叶片(省略图示)。涡轮叶片容纳于机室3内，在涡轮叶片的顶端与机室3的内壁之间，设定有规定的间隙。旋转轴2由设置于轴承座100上的轴承(省略图示)支承，轴承座100设于支承构造构件的设置板110上。

在机室3设有用于支承机室3的支承腿5。支承腿5根据其形状有时也称为“猫爪”。支承腿5由设于设置板110上的支承腿座8支承。在本实施方式中，支承腿5设于机室3的四角的端壁，但支承腿的数量以及支承腿所设的位置并不限定于机室3的四角。此外，如图2所示，支承腿5的与支承腿座8的接触面形成倾斜面6，与支承腿5的倾斜面6接触的支承腿座8的面形成与支承腿5的倾斜面6对应的倾斜面9。即，与支承腿5的倾斜面6接触的支承腿座8的面形成以与支承腿5的倾斜面6对置的方式形成的倾斜面9。

支承腿5与支承腿座8的接触面构成为支承腿5能沿着支承腿5与支承腿座8的接触面在支承腿座8上顺畅地移动。例如，利用润滑脂、润滑油等润滑剂使支承腿5与支承腿座8的接触面具有润滑性，或者在支承腿5和支承腿座8的一方设置多个辊或多个轴承滚珠，或者对支承腿5和支承腿座8实施摩擦小的表面处理，或者在支承腿5与支承腿座8的接触面使用相互排斥那样的磁性构件，来减轻支承腿5与支承腿座8的接触面的摩擦，由此，支承腿5能相对于支承腿座8顺畅地移动。

在利用润滑脂等润滑剂的情况下，在支承腿5和支承腿座8的至少一方设置槽，在该槽内填充润滑剂。由此，在支承腿5与支承腿座8的接触面，该槽起到管那样的作用，能经由该槽使润滑剂遍布整个接触面，支承腿5能相对于支承腿座8顺畅地移动。

设置板110通常包括被设为能沿着旋转轴2的长尺寸方向移动的构成，在该设置板110还设有作为驱动器10(驱动机构)的液压缸以及导轨12。驱动器10的一端与支承腿座8连结，导轨12配置为引导支承腿座8的移动。由此，支承腿座8构成为能相对于支承腿5进行相对移动。除了这些驱动器10以及导轨12，还有前述的支承腿的倾斜面6以及支承腿座的倾斜面9一体地构成机室3的高度调整机构15。即，高度调整机构15具有使支承腿5与支承腿座8沿着支承腿5的倾斜面6与支承腿座8的倾斜面9的接触面彼此相对移动的驱动机构。

在本实施方式中，作为驱动器10使用了液压缸，但例如也可以使用滚珠丝杠与伺服马达的组合之类的其他驱动机构。此外，在本实施方式中，支承腿座8形成为在与旋转轴2正交的方向移动，但也可以形成为在与旋转轴2平行的方向移动。而且，在本实施方式中，高度调整机构15的驱动器10设于各支承腿座8，但例如也可以通过配置于对称轴线上的一台驱动器10对以旋转轴2为基准配置于线对称位置的两个支承腿座8进行驱动。

如图2所示，在本实施方式中，配置为关于与旋转轴2正交的对称轴a呈线对称的两个支承腿5的倾斜面6分别以沿着远离对称轴a的方向变低的方式倾斜，但也可以以沿着远离对称轴a的方向变高的方式倾斜。此外，在本实施方式中，配置为关于与旋转轴2正交的对称轴a呈线对称的两个支承腿5的倾斜面6的倾斜方向配置为关于前述的对称轴a呈线对称，但也可以将两个倾斜面6的倾斜方向设为相同的方向。更具体而言，对称轴a与旋转轴2以及设置板110正交。

而且，在本实施方式中，使用导轨12来引导支承腿座9的移动，但也可以在设置板110形成引导槽，通过在该槽内嵌入支承腿座9来引导支承腿座9的移动，由此能排除导轨12。

此外，在本实施方式中，在设置板110上设有支承腿座8，在该支承腿座8上支承有支承腿5，除此之外，虽未图示，但也可以构成为：在设置板110之下具备利用锚等固定于外部(地面、基座等)的平坦的底板，在设置板110的下表面设置槽，在该槽内填充用于润滑底板与设置板110之间的润滑脂等润滑剂，由此，设置板110能相对于底板顺畅地移动。通过将设置板110载置于平坦的底板上表面，设于设置板110的下表面的槽起到管那样的作用，能经由该槽使润滑剂遍布整个设置板110与底板的接触面。通过这样构成为设置板110能相对于底板顺畅地移动，能减轻由旋转机械的热伸长引起的施加于驱动器10等驱动机构的负荷。

此外，在本实施方式中，也可以构成为：在支承腿座8和设置板110的至少一方设置槽，在该槽内填充用于润滑支承腿座8与设置板110之间的润滑脂等润滑剂，由此，支承腿座8能相对于设置板110顺畅地移动。在支承腿座8与设置板110的接触面，该槽起到管那样的作用，能经由该槽使润滑剂遍布整个接触面，支承腿座8能相对于设置板110顺畅地移动。由此，能减轻由旋转机械的热伸长引起的施加于支承腿座8与设置板110之间的接触面的负荷。

需要说明的是，在设置板110通常也设有吸收机室3的沿着旋转轴2的长尺寸方向的方向的热伸长的构成，但与本发明的主旨不同，因此，在本申请中未记载该构成的详细说明。

接着，参照附图，对具备前述的构成的高度调整机构15的旋转机械1的作用进行说明。

通常，轴承座的材质与机室3的材质不同，因此，各自所具有的热膨胀系数不同。因此，在轴承座以及机室3的温度随着旋转机械的运转而上升了的情况下，由于热膨胀率、形状、尺寸的差异，旋转轴2和机室3显示出不同的位移量。此外，轴承座和机室3的温度并不始终限于相同，因此，其温度差也可能成为位移量的差异的原因。由此，产生旋转轴2与机室3的相对移动，涡轮叶片的顶端与机室3的内壁之间的间隙变化。

为了适当地维持该间隙，需要使机室相对于旋转轴在上下方向进行相对移动。具体而言，在图2中，对驱动器10进行驱动而使支承腿座8在箭头20的方向移动。支承腿座8经由倾斜面9以及倾斜面6来支承支承腿5，因此，在支承腿座8进行了移动的情况下，通过倾斜面9与倾斜面6之间的相互作用，支承腿5上升或下降。由此，能使机室3相对于旋转轴2上升或下降。

施加至机室3的位移量可以事前采取运转停止时以及运转时的间隙的数据并基于这些数据来决定。作为另一方法，也可以基于通过事前解析而获得的间隙的变化量预测，或者基于根据轴承座以及支承腿5等的计测温度而推定的间隙的推定值、使用涡电流传感器之类的非接触传感器等连续地直接测定出的间隙，来实时地进行高度调整。

根据本发明的第一实施方式，能使用高度调整机构来使机室3相对于旋转轴2进行相对移动，由此能调整涡轮叶片顶端与机室3的内壁之间的间隙。此外，在该高度调整机构中，原理上在倾斜面6、倾斜面9的高度以上不会对机室3施加位移，因此，与通过驱动器直接抬起机室3的情况相比较，在驱动器产生了动作不良时，产生涡轮叶片顶端与机室3的内壁的干涉的风险低。

图3示出本发明的第二实施方式的支承腿5以及支承腿座8。第二实施方式的构成除了支承腿以及支承腿座的倾斜面的形状之外与第一实施方式的构成相同。

在第二实施方式中，支承腿的倾斜面6具备具有第一倾斜角的第一倾斜面61以及具有第二倾斜角的第二倾斜面62。同样地，支承腿座的倾斜面9具备具有第一倾斜角的第一倾斜面91以及具有第二倾斜角的第二倾斜面92。

第二实施方式的支承腿座8的移动方式与第一实施方式的移动方式相同。因此，在第一倾斜面61与第一倾斜面91接触的情况下，能使机室3以快的速度上升或下降。与之相反，在第二倾斜面62与第二倾斜面91接触的情况下，能使机室3以慢的速度上升或下降。即，通过设置具有两种倾斜角度的倾斜面，能相对于支承腿座8的固定的移动量，使机室3的上升或下降量变化。

作为本实施方式的构成的效果，在运转时需要的机室的上升量为已知的固定量的情况下，通过适当地调节各倾斜面的倾斜角度，能使机室以快的速度上升至目标值的中途，在目标值附近以慢的速度上升。由此，能更加精确地调整涡轮叶片顶端与机室3的内壁的间隙。

在本实施方式中，第一倾斜面的倾斜角度比第二倾斜面的倾斜角度陡，但也可以形成为第一倾斜面的倾斜角度比第二倾斜面的倾斜角度平缓(参照图4)。在该情况下，机室的上升或下降速度在第一倾斜面61与第一倾斜面91接触的情况下变慢，在第二倾斜面62与第二倾斜面91接触的情况下变快。通过设为这样的倾斜面，可以在运转时需要使机室下降时期待与图3的倾斜面相同的效果。

图5示出本发明的第三实施方式的支承腿5以及支承腿座8。第三实施方式的构成除了支承腿以及支承腿座的倾斜面的形状之外与第一实施方式的构成相同。

在第三实施方式中，支承腿的倾斜面6以及支承腿座的倾斜面9由曲面形成。通过该构成，能使机室3的上升或下降速度连续地且无阶段地变化。

图6示出本发明的第四实施方式的支承腿5以及支承腿座8。第四实施方式的构成除了支承腿以及支承腿座的倾斜面的形状之外与第一实施方式的构成相同。

在第四实施方式中，支承腿座8的第一倾斜面91以及第二倾斜面92分别配置为形成v字槽的侧壁。另一方面，支承腿5的第一倾斜面61以及第二倾斜面62被设为嵌入支承腿座8的v字槽那样的锲形状。

在第四实施方式中，驱动器12以将第一倾斜面91按压于第一倾斜面61的方式，或者以将第二倾斜面92按压于第二倾斜面62的方式，使支承腿座8在箭头20的方向移动。通过支承腿座8的该移动，机室3上升或下降。

该第四实施方式的优点在于，在根据驱动器12的特性等而按压或提拉的速度存在差异的情况下，通过选择支承腿座8的移动方向，能选择机室3的适当的移动速度。此外，通过将第一倾斜面以及第二倾斜面的倾斜角度设为相互不同的角度，能使机室3的移动速度具有变化。

本发明的高度调整机构的进一步的效果在于，能在设置旋转机械时容易地进行旋转机械的设置高度的微调整这一点。通过使用本机构，能容易地进行旋转机械的设置高度的微调整而不必使用衬垫等，其结果是，能容易地设定初始间隙。

以上，参照附图，详述了本发明的实施方式，但具体的构成并不限于该实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。

工业上的可利用性

根据本发明的旋转机械，能调整机室相对于旋转轴的高度，能适当地维持运转时的间隙。

符号说明

1···旋转机械；

2···旋转轴；

3···机室；

5···支承腿；

6···支承腿的倾斜面；

8···支承腿座；

9···支承腿座的倾斜面；

10···驱动器；

12···导轨；

15···高度调整机构；

61···第一倾斜面；

62···第二倾斜面；

91···第一倾斜面；

92···第二倾斜面；

100···轴承座；

110···设置板；

a···对称轴。