(57)【要約】【課題】本発明は、水平分割型ターボ機械用ケーシングならびに前記ターボ機械用ケーシングを取り付けるための方法に関する。【解決手段】水平分割された、ターボ機械、特に遠心圧縮機のためのケーシングであって、ケーシング上側部品及びケーシング下側部品（１，２）と、固定子上側部品（３）とを有し、前記固定子上側部品は、前記ケーシング上側部品（１）に受容され、かつ、前記固定子上側部品が固定子ストッパ（５）で上からケーシングストッパ（４）に固定されることによって、落下から保護されるターボ機械用ケーシングが提案されており、このとき、少なくとも１つのケーシングストッパ（４）が、取り付けの際に固定子ストッパ（５）の方へ移動可能であると共に、固定子ストッパとケーシングストッパとの間の接触点の下方で、前記ケーシング上側部品（１）に固定されるように、前記ケーシングストッパが前記ケーシング上側部品（１）に固定されている。【選択図】図３
2010133403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平分割された、ターボ機械、特に遠心圧縮機のためのケーシングであって、ケーシング上側部品及びケーシング下側部品（１，２）と、固定子上側部品（３）とを有し、前記固定子上側部品は、前記ケーシング上側部品（１）に受容され、かつ、前記固定子上側部品が固定子ストッパ（５）で上からケーシングストッパ（４）に固定されることによって、落下から保護されているターボ機械用ケーシングにおいて、
少なくとも１つのケーシングストッパ（４）が、取り付けの際に固定子ストッパ（５）の方へ移動可能であると共に、固定子ストッパとケーシングストッパとの間の接触点の下方で、前記ケーシング上側部品（１）に固定されるように、前記ケーシングストッパが前記ケーシング上側部品（１）に固定されていることを特徴とするターボ機械用ケーシング。
【請求項２】
移動可能なケーシングストッパがネジを、特に止めネジ（４）を有していることを特徴とする請求項１に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項３】
少なくとも１つの固定子ストッパが凹部を、特に溝（５）を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項４】
前記固定子上側部品（３）が前記ケーシングストッパ（４）に固定されているので、前記ケーシングストッパには主に圧力が必要となることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項５】
固定子上側部品（３）がケーシングストッパ（４）に、その移動方向において及ぼす力の要素が、少なくとも前記移動方向に対して垂直な要素と等しく、かつ、特に前記移動方向に対して垂直な前記要素の少なくとも√３倍であることを特徴とする請求項４に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項６】
固定子ストッパ（５）が、前記ケーシングストッパ（４）にゆるく固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項７】
前記移動可能なケーシングストッパ（４）が、取り付けの際、ケーシング上側部品とケーシング下側部品（１，２）との間の分割線に平行に移動可能であり、かつ、同時に前記分割線から離れて垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項８】
前記固定子ストッパ（５）が、前記固定子上側部品（３）の向かい合う側に構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項９】
前記固定子上側部品（３）がほぼ部分的に環状に、特に半環状に構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項１０】
前記固定子上側部品が、前記ターボ機械の流路を形成することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項１１】
前記固定子上側部品が、前記ケーシング上側部品（１）のノッチ（１．２）に受容されていると共に、軸方向において固定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項１２】
最終取付位置におけるケーシングストッパ（４）が、少なくとも部分的に、前記ノッチ（１．２）内に突出していることを特徴とする請求項１１に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項１３】
前記ケーシング上側部品（１）と前記固定子上側部品（３）とが、前記最終取付位置において、互いに一直線となる分割線端面を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項１４】
前記最終取付位置において、前記移動可能なケーシングストッパ（４）が、前記ケーシング上側部品（１）の分割線端面と同一平面上で固定されているか、又は、当該分割線端面内に沈められていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシング。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のターボ機械用ケーシングの取り付け方法であって、
‐前記固定子上側部品（３）を、前記ケーシング上側部品（１）に受容させるステップと、
‐少なくとも１つのケーシングストッパ（４）を、固定子ストッパ（５）の方へ移動させるステップと、
‐ケーシング上側部品とケーシング下側部品（１，２）とを連結するステップと、
を有する取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平分割型ターボ機械用ケーシングならびに前記ターボ機械用ケーシングを取り付けるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平分割型ターボ機械用ケーシングは、少なくとも１つのケーシング上側部品と少なくとも１つのケーシング下側部品とを有しており、当該部品は、水平分割線において互いに連結されている。それによって、ケーシング上側部品が取り外されている場合に、ターボ機械の要素をケーシングの開放された部分に配置可能になる。特に、回転子軸の水平方向において（も）分割されているターボ機械の場合、まずターボ機械の回転子をケーシング下側部品に取り付け、それに続いて、ケーシング上側部品を重ねることができる。「水平」「垂直」「上」「下」といった記載は、本願では常に、当該ターボ機械が設置されている最終取付位置を基準とするものとする。
【０００３】
通常、ケーシングの部品には複数の固定子要素が配置されている。例えば、水平分割線を有する遠心圧縮機の場合、複数の固定子円環が、軸方向に相前後して、ケーシング内に配置されている。前記固定子円環は、回転子の動翼と共に、圧縮される液体の流路を形成し、２つの反復する段の間において当該液体を径方向に導く。
【０００４】
ターボ機械の回転子を取り付けるために、特にしばしば、前記固定子要素も、少なくとも１つの固定子上側部品と１つの固定子下側部品とから構成されており、例えば固定子半環として構成されている。
【０００５】
取り付けを容易にするために、最終取付位置に対して自身の長手軸を中心に１８０°回転させた、すなわち上方に向かって開放されたケーシング部品に、固定子上側部品を取り付けた後に、当該ケーシング部品と共に当該固定子上側部品を最終取付位置に至るまで１８０°回転させ、事前に適切に取り付けられたケーシング下側部品の上に重ねる場合には、固定子上側部品が、回転してケーシング下側部品に重ねられている間、如何なる時にも落下防止される必要がある。
【０００６】
上記の点については、特許文献１及び特許文献２から、水平分割型ケーシングを有する軸流タービンの固定子上側部品を、ネジによって、ケーシング上側部品に留めることが知られている。当該ネジは、上から固定子上側部品に螺入され、当該固定子上側部品をケーシング上側部品に対して引っ張っている。
【０００７】
特許文献３からは、水平分割型タービン用ケーシングが知られている。当該ケーシングにおいては、上側の固定子半環が、ラグによって落下から保護されている。当該ラグは、凹部において、固定子半環に係合すると共に、ボルトによって、ケーシング上側部品に固定されている。
【０００８】
取り付けを容易にするために、特許文献４では、固定子の上側部品をケーシング上側部品のピンに掛け、固定子部品において偏心くさびを逸脱させることによって、ケーシング上側部品のさらなるピンに対して固定することが提案されている。
【０００９】
いずれの場合にしても、当該ネジには、引張応力及び曲げ応力が複雑に必然的に作用するので、その設計及び取り付け（取り外し）は困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第１６９２５３７号明細書
【特許文献２】米国特許第３６２８８８４号明細書
【特許文献３】英国特許第５４２１９７号明細書
【特許文献４】米国特許第３９４７１５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の点に鑑み、本発明の課題は、ターボ機械、特に遠心圧縮機のためのケーシングを改善して提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本課題を解決するために、請求項１のおいて書き部分に記載のターボ機械用ケーシングは、その特徴によって、さらに構成される。請求項１５は、前記ターボ機械用ケーシングの取り付け方法を保護し、従属請求項は、さらなる有利な構成に関するものである。
【００１３】
本発明に係る水平分割型ターボ機械用ケーシング、特に遠心圧縮機用ケーシングは、少なくとも１つのケーシング上側部品及びケーシング下側部品、ならびに、ケーシング上側部品に受容されている固定子上側部品を有している。ケーシング下側部品にも、固定子下側部品が受容されていることが好ましい。
【００１４】
ケーシング上側部品及びケーシング下側部品は、特に、ターボ機械の内側ケーシング又は外側ケーシングの部品である。ケーシング上側部品と、ケーシング下側部品及び／又は固定子下側部品との間の分割線が、ターボ機械の回転子の長手軸の水平面に位置し、それによって、回転子をケーシング下側部品に取り付け、次に、事前に取り付けられたケーシング上側部品を重ねることが可能になると好ましい。しかしながら、特に保守整備のために、分割線を他の水平面に配置することも考えられる。
【００１５】
固定子上側部品及び／又は固定子下側部品は、例えば半環として構成されており、例えば翼車の２つの段の間における戻し導管のような、ターボ機械の流路を形成することができる。同様に固定子上側部品も、ターボ機械の１つ又は複数の段の内側ケーシング上側部品であり得る。当該部品は、外側ケーシング上側部品に受容されている。例えば、両側吸込遠心圧縮機などの圧縮機側ケーシングである。
【００１６】
取り付けに際して、最終取付位置に対して自身の長手軸を中心に１８０°回転させた、すなわち上方に向かって開放されたケーシング上側部品に、固定子上側部品を取り付けた後に、当該固定子上側部品と共に当該固定子上側部品を最終取付位置に至るまで１８０°回転させ、事前に適切に取り付けられたケーシング下側部品の上に当該固定子上側部品を重ねることが好ましい。
【００１７】
取付時の落下を防止するために、ケーシング上側部品が、最終取付位置に至るまで回転するとき、すなわち下方に向かって開放しているときに、固定子上側部品は、固定子ストッパによって、上方からケーシングストッパに固定されている。
【００１８】
固定子ストッパは、固定子上側部品の水平方向において向かい合う側に、凹部として構成されていることが好ましい。当該凹部は、フライスを用いた機械加工などによって容易且つ正確に製造することができる。
【００１９】
本発明においては、１つ又は複数の、特に２つのケーシングストッパは、ケーシング上側部品に固定されるので、各固定子ストッパに取り付けられる際に移動可能である。このために、移動可能なケーシングストッパは、ネジを有しても良い。例えば、移動可能なケーシングストッパは、止めネジによって形成可能であり、当該止めネジは、ケーシング上側部品のネジ溝に螺入されており、回転によって各固定子ストッパに取り付けられる際に移動可能である。取付後にも取り外しを容易にするために、移動可能な状態を維持させることができる。同様にケーシングストッパも、取り付けた後、例えばネジによって固定可能である。しかし、移動可能なケーシングストッパは、例えば止めピンによっても構成可能であり、当該止めピンは、ケーシング上側部品の穴に打ち込まれることによって、各固定子ストッパに向かって移動可能となる。
【００２０】
固定子上側部品は、取り付けの間、固定子ストッパによって、上方からケーシングストッパに固定されているので、少なくとも１つのケーシングストッパは、ケーシング上側部品に移動可能に受容されている。それによって、固定子上側部品は、ケーシングストッパが引っ込んでいるときにケーシング部品に挿入された後に、当該ケーシングストッパを固定子ストッパに向かって送り出すことによって、挿入方向の反対方向への落下を防止することができる。向かい側のケーシングストッパは、好適には同様に、特に好適には構造上同様に、当該ケーシングストッパに配設された固定子ストッパに向かって移動可能とされる。それによって、有利な構成においては、固定子部品が固定されている両方のケーシングストッパの移動によって、ケーシング上側部品において固定子上側部品を調整することが可能となると共に、両方のケーシングストッパが引っ込んでいる場合には、固定子上側部品の挿入が容易になる。同様に、向かい側のケーシングストッパは、ケーシング上側部品と堅固に連結されている、又は、当該ケーシング上側部品と一体化して構成されている場合がある。既に、ケーシングストッパが移動可能であるので、固定子部品の挿入が可能となるためである。
【００２１】
取り付けの後も引き続き、固定子上側部品は、その固定子ストッパによってケーシングストッパに固定されている。また、固定子上側部品は、補足的又は選択的に、その分割線端面において固定子下側部品又はケーシング下側部品に固定可能であるので、ケーシング上側部品とケーシング下側部品とが組み合わされているとき、ケーシングストッパの負荷が低減される。さらなる取り付けを阻害しないように、最終取付位置において、好適には１つ又は複数の移動可能なケーシングストッパが、ケーシング上側部品の分割線と同一平面上に固定されているか、又は、当該分割線内に埋設されていることが好ましい。
【００２２】
本発明においては、前記１つ又は複数の移動可能なケーシングストッパは、最終取付位置に関して、すなわちケーシング上側部品の下方に位置する分割線端面に関して、固定子ストッパとケーシングストッパとの間の接触点下方において、ケーシング上側部品に固定されているので、ケーシングストッパには基本的に圧力が必要となる。圧力の必要が極めて大きいということは有利であり、特に設計において扱いがより容易となる。有利な構成においては、圧力の必要によって、比較的直径の小さい移動可能なケーシングストッパ、すなわちケーシング上側部品の、比較的小さい穴などの使用も可能となる。
【００２３】
本発明で提案されている圧力の作用によって、ケーシングストッパ上に固定子ストッパをゆるく載置することも可能であり、それゆえ、固定子上側部品と張力で接続する必要がなく、特に、ケーシング上側部品の穴と位置合わせを行う穴を構成する必要がない。当該穴の作製は、費用面で負担が大きい。ゆるく載置することによって、特にケーシング部品における固定子部品にある程度の遊びも生まれ、ケーシングストッパにおいて、相応に複雑な状態の張力が必要とされることもない。
【００２４】
１つ又は複数の、好適には全てのケーシングストッパに、主として圧力が要求されることが好ましい。このとき、固定子上側部品がケーシングストッパに及ぼす力の要素によって、その移動方向に対して直角に曲げるという、ある程度の要求を排除する必要はない。例えば、固定子上側部品が、両側で、ケーシング上側部品において４５°未満で傾斜した２つの止めネジに固定されている場合、当該止めネジは、ネジの長手軸方向において、近似値として、圧縮力ＦＤ（［数１］）と、これに対して垂直な横方向力ＦＱ（［数２］）とを受ける。このとき、ｍは固定子上側部品の質量を示し、ｇは重力加速度を示し、αは垂線に対する傾斜角度を示す。この場合、移動方向における要素ＦＤの大きさは、当該移動方向に対して垂直な要素ＦＱと等しい。
【００２５】
【数１】
2010133403.tif 000003
【００２６】
【数２】
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【００２７】
移動方向が垂線に対して鋭角に傾斜している場合、それにしたがって、圧縮力の横方向力に対する比は高くなり、例えば３０°のとき、［数３］になる。
【００２８】
【数３】
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【００２９】
既に縦断面において斜め方向にガイドされている止めネジを例に説明したように、取り付けの際、１つ又は複数の移動可能なケーシングストッパは、ケーシング上側部品とケーシング下側部品との間の分割線に平行に移動可能であると共に、当該分割線から離れて垂直方向にも移動可能であることが好ましい。これによって、同様に、ケーシングストッパを、挿入された固定子ストッパの下に入れる、水平方向のフィード運動が可能となるので、固定子ストッパは移動されたケーシングストッパに上から固定され、固定子部品の垂直方向における調整が実現し、圧縮力と横方向力とが所望の通り分割される。
【００３０】
固定子上側部品は、ノッチにおいてケーシング上側部品に受容され、片側又は両側において、軸方向に固定されていることが好ましい。固定子部品は、ケーシングストッパに固定されるので、取り付けの際も確実にガイドされている。
【００３１】
さらなる利点及び特徴は、従属請求項及び実施例から明らかになる。そのために、部分的に概略図が示される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例に基づくターボ機械用ケーシングにおいて、固定子上側部品がケーシング上側部品に受容される前の、ケーシング上側部品及び固定子上側部品の縦断面図である。
【図２】ケーシングストッパを固定子ストッパに向かって移動させた場合における、図１のケーシング上側部品及び固定子上側部品を表わす。
【図３】１８０°回転させ最終取付位置に至った後、且つ、固定子下側部品が内蔵されたケーシング下側部品と連結する前における、図１のケーシング上側部品及び固定子上側部品を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１から図３は、本発明の実施例に基づく遠心圧縮機のケーシングの取り付けを、順を追って概念的に示している。取り付けのために、ケーシング上側部品１は、最終取付位置に対して、その長手軸を中心に１８０°回転した位置に置かれるので、その分割線端面は上に位置するか、もしくは、ケーシング上側部品１は上に向かって開放されている。
【実施例１】
【００３４】
第１のステップにおいて、半環状の形態をした固定子上側部品３は、上から、ケーシング上側部品１のノッチ１．２に嵌め込まれる。これは、図１では矢印で示されている。水平方向において向かい合う側（図１の左側及び右側）には、固定子ストッパが設けられている。実施例では、当該固定子ストッパは、固定子上側部品３に溝５として構成されている。
【００３５】
半環３がケーシング上側部品１に嵌め込まれる場合、この溝５は、ケーシング上側部品１の穴１．１と向かい合うので（図１参照）、ケーシング上側部品１の分割線端面からケーシング上側部品に螺入される止めネジ４は、一部がノッチ１．２内に突出し、ケーシングストッパとして、溝５と接触する。ケーシング上側部品１の穴１．１において両方の止めネジ４を移動することによって、半環３をノッチ１．２において調整することができる。
【００３６】
図示されていない変型例では、図２の右側ケーシングストッパのみが、移動可能に、止めネジ４として構成されており、左側ケーシングストッパは、ケーシング上側部品と一体的に構成されていると共に、ほぼ図示された実施例に基づく、ノッチ１．２内に突出した止めネジ４の形を有している。図１の固定子上側部品の左側にある溝は、図示されていない変型例では、固定子上側部品の分割線端面まで達しているが、その固定子上側部品は、同時に行われる回転によって、右からノッチ１．２内に挿入され、固定された左側ケーシングストッパに溝が接触するまで、ノッチ内で回転される。右側止めネジ４を螺入することによって、ここでも、固定子上側部品は落下から保護されている。
【００３７】
ここで、再び図示された実施例を参照すると、ケーシング上側部品１は、そのノッチ１．２に受容された半環３と共に、その取り付け最終位置に１８０°回転可能である（図２から図３へ）。このとき、半環３は、その溝５で上から止めネジ４に固定され、止めネジの方は、ケーシング上側部品１がその取り付け最終位置に回転しているとき、溝５と止めネジ４との間の接触点下方で、ケーシング上側部品１の穴１．１において固定されている。溝５は、止めネジ４にゆるく固定されているので、止めネジ４には基本的に、圧力が必要になる。
【００３８】
次に、事前に取り付けられていたケーシング上側部品１は、固定子下側部品を下側半環６の形で受容している、対応するケーシング下側部品２の上にかぶせられ、当該部品と連結される（図示されていない）。この状態においては、液体を漏らさないような分割線を構成するために、固定子上側部品３は、その水平分割線で、固定子下側部品６に固定されている。このとき、止めネジ４の負荷は軽減され、溝５は、止めネジ４から軽くはずれている。そのために必要な遊びは、簡単な方法としては、止めネジ４を穴１．１に螺入したり、取り外したりすることによって設定可能である。
【００３９】
本発明に係る、主として圧力が必要とされる止めネジ４は、複雑に引っ張る、曲げるという作業を必要とする従来のネジよりも、より小さく、かつ、より正確に設計されることが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１  ケーシング上側部品
１．１  穴
１．２  ノッチ
２  ケーシング下側部品
３  固定子上側部品（半環）
４  ケーシングストッパ（止めネジ）
５  固定子ストッパ（溝）
６  固定子下側部品（半環）
【図１】
2010133403.tif 000006
【図２】
2010133403.tif 000007
【図３】
2010133403.tif 000008