(57)【要約】  タービンの球形弁１を緊急閉鎖するために、ケーブル１８及びばね１７によって懸架された閉鎖用錘６Ａが設けられる。錘６Ａは、錘用ピット内で動くことができる。弁のドアの角運動は、コンクリート壁部１４上に固定されたブラケット上の最も遠い半径にマイクロメータ調整ナットを設けることによって、非常に正確な位置で停止させられる。こうして弁のドアを閉位置に正確に位置決めすることにより、封止部の性能が向上し、耐用期間が延びる。錘６Ａは、前記トラニオン軸５から可能な限り最も遠い距離に配置され、それにより綱車の半径が増大され、錘の大きさを低減することが可能になる。錘６Ａは、レバー３に取り付けられたケーブル１８によって吊られ、予め荷重をかけられたばね１７によって懸架される。ばねにより、ケーブル１８で荷重を均等に分担することが保証される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された錘であって、前記閉鎖用錘は、ケーブル及びばねによって懸架され、直列で動作可能であり、前記閉鎖用錘が、
タービンの球形弁（１）を閉鎖及び開放するために錘用ピット内で動くことができる少なくとも１つの閉鎖用錘（６Ａ）を備え、
前記閉鎖用錘（６Ａ）が、トラニオン軸（５）から離れた端部に配置され、錘の大きさを低減することを可能にするために増大された綱車半径を有することと、それぞれの錘が、複数の予め荷重がかけられた円板ばね（１７）を介して懸架される複数のレバー・アーム（３）に取り付けられた複数のケーブル（１８）に連結されることとを特徴とする錘。
【請求項２】
予め荷重をかけられた円板ばね（１７）が、前記ケーブル（１８）によって前記荷重を均等に分担することを可能にする、請求項１に記載の閉鎖用錘。
【請求項３】
前記球形弁（１）を閉位置にロックするために、前記複数のレバー・アーム（３）のそれぞれに溶接された複数のロックアーム（２２）を備える、調整可能且つロック可能なストッパ部（１９ａ）を備える、請求項１に記載の閉鎖用錘。
【請求項４】
前記弁（１）を開位置にロックするために前記レバー（３）へボルトによって固定された、取外し可能なストッパ部（１９ｂ）を備える、請求項１に記載の閉鎖用錘。
【請求項５】
添付の図面を参照しながら本明細書において実質的に説明及び図示したような、改善された閉鎖用錘。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電所用の弁の、錘及びケーブルを用いた緊急閉鎖に関する。より詳細には、本発明は、球形弁を緊急閉鎖するための、二重ケーブルばねで懸架された閉鎖用錘に関する。本発明はさらに、タービン内のコンクリート壁部に、調整可能及びロック可能なストッパ部を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な中速又は高速の水力発電所では、タービンの上流に球形弁が遮断装置として設置される。球形弁の機能は、以下の目的のためにタービンを閉鎖することである。
１．水路を空にせずにタービンを空にするため。
２．タービン誘導装置の閉鎖後に、反動タービンの誘導装置又はペルトン・タービンのニードルを越える漏れ（浪費）を防ぐために、タービンへの水を遮断するため。
３．タービン部品の保守のためにタービンを上流の水に対して封止するため。
４．調速器で制御されるサーボモータの機能不良によりタービンが閉鎖に失敗したときにタービンを緊急閉鎖するため。
【０００３】
弁閉鎖構成
図１に示すように、従来技術の構成では、油圧サーボモータ（２）、すなわち、レバー（３）に連結されたオイルで動作させられる油圧シリンダ（２ａ）によって、球形弁が閉鎖される。図５（Ａ）に示すように、前記レバー（３）は、トラニオン（５）を介して弁（１）のドア（４）に連結される。緊急閉鎖の信頼性を高めるためには、デッド・ウェイト（６）を設けることが、この従来技術のタービンにとっての１つの解決法となり得る。これは、油圧が低い場合、又は油圧不足の場合に、弁のドア（４）のレバー（３）にかかるデッド・ウェイト（６）のトルクにより弁（１）が閉じられることを意味する。
【０００４】
ロック部の構成
偶発的な開放及び閉鎖に対して保守スタッフ及びタービンの安全を確保するために、球形弁のドア（４）を閉位置又は開位置（９、１０）のいずれかにロックすることが、保守のために必要とされる。
【０００５】
ストッパ部の構成
ドアの運動のためのストッパ部が、ドアを回転させるサーボモータ（２）の油圧シリンダ（２ａ）によって設けられる。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、サーボモータ（２）のピストンがシリンダの頂部及び底部カバーの端部に接触するとき、ドア（４）の回転は、閉及び開位置で停止する。ドアの角運動は、サーボモータのストロークの機能に対応する。したがって、ストロークにいくらかの変動がある場合、それがドアの角運動に反映され、その調整のための設備は存在しない。球形弁のドア（４）は、油圧サーボモータ（２）によって、完全な閉位置（９）から完全な開位置（１０）へと９０°回転させられる。完全な閉位置（９）では、完全な封止を達成するために、ドア（４）の封止部が弁（１）の弁体に設けられた封止部と完璧に整列することが必要とされる。完全な開位置（１０）では、水がいかなる妨害も受けずに滑らかに流れるように、弁のドア（４）の穴が入口管及び出口管（７、８）と整列させられる。弁のドア（４）の回転は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、サーボモータ（２）のピストンがシリンダ端部に接触するときに停止する。したがって、サーボモータ（２）のストロークの変動は、ドア（４）の開位置に反映される。閉位置（９）に対応してドア（４）を調整するためには、ピストン・ロッドを巨大なスパナによって手動で回転させなければならず、これは不便であり、精密でない。
【０００６】
閉鎖用錘構成
Ａ）ドアのレバー・アームにクランプで締め付けられ／ボルトで固定されるデッド・ウェイト
この従来技術構成では、デッド・ウェイト／閉鎖用錘（６）は、弁のドア（４）のレバー（３）にボルトで固定される。従来技術である図１は、弁（１）を緊急閉鎖するためのデッド錘（６）が、レバー・アームにクランプで締め付けられ／ボルトで固定される構成を示す。トラニオン軸（５）からの錘（６）の配置は、レバー・アーム（３）の角度位置とともに変化し、それが最も必要とされるときに、完全な開位置（９）及び完全な閉位置（１０）において最小となる。この結果として、閉鎖用錘の大きさを、不相応に増大させなければならず、それによりコストが増大する。この構成は、以下の欠点を有する。
ａ）発電所のコンクリート壁部（１４）又は柱との間隙（１１）を設けるために、デッド・ウェイト（６）をより小さい半径にて配置しなければならない。すなわち、半径が小さいため、非所要の閉鎖トルクを達成するためには、閉鎖用錘（６）は常に重くなくてはならない。
ｂ）完全な開位置（１０）では、錘（６）が弁のドアのトラニオン（５）のより近くにくるため、ドア（４）を閉鎖するための始動トルクがより小さくなる。したがって、所要の始動トルクを得るためには、閉鎖用錘（６）の大きさ、したがってそのサイズを増大させなければならない。
【０００７】
すなわち両方の状況において、閉鎖用錘（６）のサイズは増大させられる。
【０００８】
閉鎖用錘の大きさが増大すると、トラニオン軸受けの摩擦、及びサーボモータのサイズが増大する。
【０００９】
利用可能な空間が制限されているので、閉鎖用錘（６）は鋼鉄で製作される。中間サイズの弁では、閉鎖用錘（６）は、ほぼ７０トン程度とすることができる。
【００１０】
Ｂ）ワイヤ・ロープ及び滑車を介してレバー・アームに連結されたデッド・ウェイト／閉鎖用錘
図２に示す従来技術構成では、閉鎖用錘（６）が、ロープ（１２）の方向を変えるための滑車構成（１３）を用いて、ワイヤ・ロープ（１２）によりドア（４）のレバー・アーム（３）に連結されている。この構成は、一定の閉鎖トルクをもたらすが、滑車と錘を固定する精巧な構成、並びに、錘の回転及びそれらのコンクリート内の錘用ピットとの摩擦を防ぐための適当な構成を必要とする。
【００１１】
この構成の欠点は、非常に大きい滑車台をコンクリート内にしっかりと固定しなければならないことである。滑車の半径は、安全基準すなわちロープ直径の２０倍に従って、十分大きくなくてはならない。
【００１２】
また滑車（１３）には、滑らかに動作するため、及び軸受摩擦損失を低減するために、軸受が設けられる。
【００１３】
ロック部の構成
図８に示すような球形弁のドアをロックするための構成は、レバー（３）の別個の突出するアームを通り弁体と一体のボス（１６）内へと挿入される、十分に大きいピン（１５）を備える。弁体に、２つのボス（１６）が９０°離れて存在し、一方が閉位置（９）に対応し、他方が開位置（１０）に対応する。
【００１４】
ストッパ部の構成
ドアの角運動のためのストッパ部が、ドアを回転させるサーボモータ（２）の油圧シリンダ（２ａ）によって設けられる。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、ドア（４）の回転は、サーボモータ（２）のピストンがシリンダの頂部及び底部カバーの端部に接触するとき、閉位置及び開位置において停止する。ドアの角運動は、サーボモータのストロークの機能に対応する。したがって、ストロークにいくらかの変動がある場合、それがドアの角運動に反映され、その調整のための設備は存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明の目的は、調整可能なストッパ部及びロック部を設け、従来技術の欠点をなくす、タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された閉鎖用錘を提案することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、球形弁のレバー・アームから錘を懸架する構成の信頼性を高める、タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された閉鎖用錘を提案することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、緊急閉鎖用錘の大きさを低減する、タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された閉鎖用錘を提案することである。
【００１８】
本発明の更なる目的は、閉鎖用錘のコストを低減する、タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された閉鎖用錘を提案することである。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、ドアのための調整可能且つロック可能なストッパ部をコンクリート壁部に設ける、タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された閉鎖用錘を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明による、水力発電所の弁を緊急閉鎖するための錘は、それぞれのレバーから２本ずつ延びる少なくとも４本のひも／ケーブルによって閉鎖錘の荷重が分担されるように、円板ばねを介して懸架される。緊急閉鎖用錘は、最初に設けられた２つの独立した錘の間の余分な空間を利用するように、特定の形状が与えられる。この空間は、球形弁の入口管／出口管の下方にある。これにより、錘の幅が低減され、したがって錘をより大きい半径にて吊るすことが可能になる。錘がより大きい半径にて吊るすことは、必要とされる閉鎖トルクが同じで、錘の大きさが低減されることを意味する。閉鎖用錘は、発電所内に空間があれば、砂／レンガ／コンクリートで充填するために、より幅広で中空とすることができる。本発明では、綱車区間付きのレバーの外周と最も近いコンクリート壁部上に取り付けられたブラケットとの間に、ロック部が設けられる。すなわち、本発明は、タービンの球形弁を緊急閉鎖するための改善された閉鎖用錘を提供する。閉鎖用錘は、ケーブル及びばねによって懸架され、タービンの球形弁を閉鎖及び開放するために錘用ピット内で動くことができる。複数のレバー・アームに取り付けられたケーブルは、予め荷重をかけられた複数の円板ばねによって懸架される。閉鎖用錘は、トラニオン軸から離れた端部に配置され、錘の大きさを低減することを可能にするために、増大された綱車半径を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（従来技術１）レバー・アームにボルトで固定された閉鎖用錘を有する弁の構成を示す図である。
【図２】（従来技術２）ワイヤ・ロープ及び滑車によってレバーに連結された閉鎖用錘を有する、弁の構成を示す図である。
【図３】本発明による、二重ケーブルばねで懸架された開位置にある直列の閉鎖用錘を示す図である。
【図４】本発明による二重ケーブルばねで懸架された直列の閉鎖用錘を示す端面図である。
【図５】本発明による二重ケーブルばねで懸架された直列の閉鎖用錘を示す平面図である。
【図５Ａ】弁のドアの位置を示すための、図５のＡ−Ａ（流れに対して垂直の）断面図である。
【図５Ｂ】弁のドアの位置を示すための、図５のＢ−Ｂ（流れに沿った）断面図である。
【図６】二重ケーブルばねで懸架された直列の閉鎖用錘を示す図（閉位置に移行する弁を示す図）である。
【図７】本発明による二重ケーブル及びばね懸架構成を示す拡大図である。
【図８】（従来技術）弁体のドアのためのロック部の構成を示す図である。
【図９Ａ】（従来技術）サーボモータ内の閉位置にあるドアのためのストッパ部の構成を示す図である。
【図９Ｂ】（従来技術）サーボモータ内の開位置にあるドアのためのストッパ部の構成を示す図である。
【図１０】本発明による二重ケーブルばねで懸架された直列の閉鎖用錘を示す図（閉位置においてロックされた弁を示す図）である。
【図１１】本発明による、閉位置のための調整可能なストッパ部及びロック部を示す拡大図である。
【図１２】本発明による開位置のためのロック部を示す分解図である。
【図１３】本発明による開位置のためのロック部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
閉鎖用錘構成
図３から図６は、出口管（８）／入口管（７）の下方及び従来技術の２つの閉鎖用錘（６）の間の余分な空間が、改善された閉鎖錘（６Ａ）のために利用される、たとえば直列の閉鎖用錘など改善された閉鎖用錘（６Ａ）を示す。本発明の直列の閉鎖用錘（６Ａ）は、綱車部（３）を有する２つのレバー・アームからそれぞれ２本ずつ延びる、少なくとも４本のワイヤ・ロープ（１８）によって吊られる。錘は、垂直平面内でトラニオン（５）軸から一定距離にて動くので、閉鎖トルクは、レバー（３）の角運動全体を通して一定である。従来技術の２つの独立した錘の間の余分な空間が利用され、閉鎖用錘（６Ａ）の幅が減少する。閉鎖用錘（６Ａ）の幅が減少することにより、綱車の半径を増大させること、すなわち錘をトラニオン軸（５）から可能な限り最も遠い距離に配置することができる。綱車の半径を増大させることにより、閉鎖用錘（６Ａ）の重量をさらに低減することが可能になる。この方法では、数回の反復により、閉鎖錘（６Ａ）の大きさ／重量が徹底的に減少する。この構成の変形例では、直列の錘（６Ａ）を入口管（７）下方の上流側で使用することができる。
【００２３】
従来技術では、それぞれのレバーからの錘は単一のワイヤ・ロープ／ケーブルによって懸架されるが、本発明では、錘は、２本のケーブル（１８）によってそれぞれのレバーから懸架され、信頼性が高まる。すなわち、１本のワイヤ・ロープが作動しない／切れた場合、第２のケーブルが荷重を受けるので、緊急閉鎖機能が損なわれない。ひも／ケーブル（１８）の長さの変化により、閉鎖錘（６Ａ）の荷重は、それぞれの側でより短いケーブルにかかる。そのような問題をなくし、それぞれのレバーからの２本（２重）のケーブルが荷重を分担することを保証するために、円板ばね（１７）のシステムが導入された（図７参照。）ナット（２１）を締めることにより、円板ばね（１７）に予め荷重がかけられ、これにより、ひもの長さの変動が吸収され、２本のケーブルによって荷重がそれぞれの側で適当に分担される。
【００２４】
ロック部の構成
従来技術では、ロック構成は、弁体（１）と一体のレバー（３）の特別な突出アームを通りボス内へと挿入された、大きいピン（１５）からなっていた（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。９０°離れた２つのボス（１６）があり、一方は閉位置（１６Ａ）用であり、他方は開位置（１６Ｂ）用である。レバー（３）内、及び弁体のボス（１６）内の、ロックピンの穴は、部品を複合リーマ加工することによって製作される。
【００２５】
ロック構成の設計の改善は、ロックアーム（２２）が、レバーの外径と壁部のブラケット（２０）との間の隙間をつなぐようにレバー（３）の外径に溶接されることである（図１０及び図１１参照）。ロックアーム（２２）は、より効果的なやり方で、弁（１）の閉鎖運動にも寄与する。Ｕ字形スロット（２３）が、ロックアーム（２２）の突起内に設けられる。
【００２６】
Ｕ字形フォークは、壁部のブラケットにボルトで固定されたスタッド（２４）上で動く。レバー（３）のロックアーム（２２）が、ロックスタッド（２４）に固定されたナット（２５）上に位置すると、カラー・ナット（２７）が、レバー（３）を閉位置内にロックするように締め付けられる。従来技術では、ロック荷重は２つのレバーのうちの一方のみにかかっていたが、４つのロック部があり、それらすべてが別々に締め付けられるので、両方のレバー（３）によってロック荷重が均等に分担される。開位置（１６Ｂ）では、球形弁のドア（４）が完全な開位置（１６Ｂ）にくると、個別のロック部片がレバーにボルトで固定される（図１２参照）。ロック部の荷重は、それぞれのロック部片用の少なくとも２つのだぼ（２６）によって受けられる。４つのロック部片を組み立てた後、ワッシャがロック部片のスロットの下に置かれ、ナットが締めつけられる。こうして、４つのナットを締めつけることにより、ロック部を開く荷重が、両方のレバーによって分担される。
【００２７】
ストッパ部の構成
従来技術によれば、弁のドアの角運動を閉位置及び開位置にて停止させることは、油圧シリンダ／サーボモータ（２ａ／２）内で実施される（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。弁のドアの角運動は、ピストンがシリンダの端部カバーに接触すると停止する。従来技術では、サーボモータのストロークを変動させること、又はサーボモータのその台座上の配置のいずれかによる、ストッパ部の位置の調整の範囲はあまりなかった。改善された構成では、ストッパ部は、ブラケット（２０）に固定されたロックスタッド（２４）上でその位置を調整することができるナットで構成される（図１１参照）。マイクロメータストップナット（２５）の位置を、トラニオン軸から最も遠い半径にてロックスタッド（２４）に沿って軸方向に調整することができるので、ドア（４）の封止部を弁体内に設けられた封止部に対して完璧に整列させるように、コンクリート壁部（１４）に固定されたブラケット（２０）上のマイクロメータ調整ナット（２５）によってドア（４）の角度位置を非常に高い精度で調整することができる。この完璧な整列により、封止性能が改善され、したがって封止部の耐用年数が延びる。
【００２８】
図３に示すように、二重ケーブル（１８）ばねで懸架された（１７）直列の閉鎖錘（６Ａ）は、サーボモータ（２）がシリンダ（２ａ）のピストンをシリンダの頂部カバーに接触するように押すときに、開位置で錘用ピットの頂部に配置される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月18日(2013.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの球形弁を緊急閉鎖するための二重ケーブルばねで懸架された錘であって、前記閉鎖用錘は、ケーブル及びばねによって懸架され、直列で動作可能であり、前記閉鎖用錘が、
タービンの球形弁（１）を閉鎖及び開放するために錘用ピット内で動くことができる少なくとも１つの閉鎖用錘（６Ａ）を備え、
前記閉鎖用錘（６Ａ）が、トラニオン軸（５）から離れた端部に配置され、錘の大きさを低減することを可能にするために増大された綱車半径を有することと、それぞれの錘が、複数の予め荷重がかけられた円板ばね（１７）を介して懸架される複数のレバー・アーム（３）に取り付けられた複数のケーブル（１８）に連結されることとを特徴とする錘。
【請求項２】
予め荷重をかけられた円板ばね（１７）が、前記ケーブル（１８）によって前記荷重を均等に分担することを可能にする、請求項１に記載の閉鎖用錘。
【請求項３】
前記球形弁（１）を閉位置にロックするために、前記複数のレバー・アーム（３）のそれぞれに溶接された複数のロックアーム（２２）を備える、調整可能且つロック可能なストッパ部（１９ａ）を備える、請求項１又は２に記載の閉鎖用錘。
【請求項４】
前記弁（１）を開位置にロックするために前記レバー（３）へボルトによって固定された、取外し可能なストッパ部（１９ｂ）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の閉鎖用錘。
【国際調査報告】
2013518218.tif 000019
2013518218.tif 000020
2013518218.tif 000021