(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状の内側シェル（１４）および外側シェル（１２）とこれらシェル内に配置され軸線を有するロータ（２０）とを含むタービンにおいて、内側シェル（１４）と外側シェル（１２）とを互いに心合わせする方法であって、
（ａ）内側シェルと外側シェルとを互いに係合する円周方向に離間した連結要素（５４）の配列の全部ではなく幾つかを取り外して、外側シェルにアクセス開口（５６）を残し、
（ｂ）１対の取付台（１１０，１１２）と、該取付台に対して可動性の支持部材（１０４）を有するフレーム（１００）と、少なくとも１個の調節可能要素（１３８，１４０，１５２，１６０，１６２，１２６）を備える心合わせ取付具（８８）を、前記取付台を外側シェルに固定することによって、前記外側シェルから支持し、
（ｃ）前記取付具（８２）の支持部材（１０４）を前記アクセス開口（５６）を通して挿入して前記内側シェルの凹所（５０，５２）と係合させ、
（ｄ）前記取付台（１１０，１１２）の少なくとも一つとフレーム（１００）とを相互連結する前記調節可能要素（１３８，１４０，１５２，１６０，１６２，１２６）を調節することによって、前記取付台とフレームとを互いに移動させることによって、内側シェルを外側シェルに対して調節する
工程を備える、内側シェルと外側シェルとを互いに心合わせする方法。
【請求項２】
調節工程において、内側シェルを外側シェルに対してロータ軸線に直角な平面において移動する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
調節工程において、内側シェルを外側シェルに対してロータ軸線に平行な方向に移動するか、又は内側シェルを外側シェルに対してロータ軸線に直角な軸線のまわりに移動するか、又は内側シェルを外側シェルに対してロータ軸線に直角な平面および平行な平面において移動する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
軸線を有するロータ（２０）と、このロータのまわりに同心に配置された１対の円弧状上部および下部外側シェルセクション（７６，７８）および１対の円弧状上部および下部内側シェルセクション（７０，７２）とを有するタービンを、ロータをタービンから取り外すことなく、分解するにあたり、
（ａ）上部外側シェルセクション（７６）を取り外し、
（ｂ）上部内側シェルセクション（７０）を取り外し、
（ｃ）取付具（８８）を前記下部外側シェルセクションから支持し、
（ｄ）前記下部内側シェルセクションの支持を前記下部外側シェルセクションから前記取付具に移し、
（ｅ）工程（ｃ）の後、複数のローラアセンブリ（１８０）を前記下部外側シェルセクション（７８）に固定して前記下部内側シェルセクション（７２）に係合させ、
（ｆ）前記下部内側シェルセクションの支持を前記取付具から前記ローラアセンブリおよび下部外側シェルセクションに移し、
（ｇ）前記下部内側シェルセクションをロータ軸線のまわりに、前記下部外側シェルセクションの上の位置まで回転し、
（ｈ）工程（ｇ）の後、前記下部内側シェルセクションを取り外す
工程を含む、タービンの分解方法。
【請求項５】
内側および外側シェルセクションが最初互いに、内側および外側シェルセクション間に係合する円周方向に離間した連結要素（５４）の配列により固定されており、工程（ａ）および（ｂ）の前に、前記上部外側シェルセクションおよび上部内側シェルセクション間に係合する連結要素を外す工程を含み、工程（ｃ）の前に、前記下部外側シェルセクションおよび下部内側シェルセクション間に係合する連結要素の全部ではなく幾つかを取り外し、前記下部外側シェルにアクセス開口を残し、前記取付具により保持された支持部材（１０４）を前記アクセス開口に挿入して前記下部内側シェルセクションに係合させ、下部内側シェルセクションを前記取付具により支持する工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ロータ（２０）のまわりに１対の上部および下部外側シェルセクション（７６，７８）および１対の上部および下部内側シェルセクション（７０，７２）を有するタービンを組み立てるにあたり、
（ａ）取付具（８８）を前記下部外側シェルセクションに取り付け、
（ｂ）前記取付具を前記下部外側シェルセクションから支持し、
（ｃ）前記下部内側シェルセクションを前記下部外側シェルセクション中に挿入し、
（ｄ）前記下部内側シェルセクションを前記下部外側シェルセクションから支持し、
（ｅ）前記下部内側シェルセクション内にロータ（２０）を配置し、
（ｆ）前記上部内側シェルセクションを前記下部内側シェルセクションに固定し、
（ｇ）前記上部および下部内側シェルセクションからの支持を前記取付具から前記内側シェルセクションおよび前記外側シェルセクションを相互連結する要素に移す
工程を含む、タービンの組立方法。
【請求項７】
軸線を有するロータ（２０）のまわりに互いに固定された内側シェル（１４）および外側シェル（１２）を有するタービンの外側シェル（１２）に固定するための心合わせ取付具において、
外側シェルに固定する１対の取付台（１１０，１１２）と、可動性の支持部材（１０４）を有するフレーム（１００）と、少なくとも１個の調節可能要素（１３８，１４０，１５２，１６０，１６２，１２６）とを備え、
前記支持部材（１０４）がフレーム（１００）上で（ｉ）外側シェルのアクセス開口を通過して内側シェルと係合し内側シェルをフレームから支持する支持位置と（ｉｉ）内側シェルから離間した非支持位置との間を可動であり、
前記調節可能要素が前記フレームおよび前記取付台の少なくとも一つを相互連結し、前記支持部材が前記支持位置にあるとき、フレームの位置を外側シェルに対して軸線方向またはロータ軸線に直角な平面のいずれか一つにおいて調節し、これにより内側シェルを外側シェルに対して調節する
心合わせ取付具。
【請求項８】
１対の要素（１３８，１６０）が対応する前記取付台および前記フレームに連結され、これにより前記要素の一つの調節により前記フレームを移動させ、ロータ軸線に直角な平面において内側シェルを外側シェルに対して調節する、請求項７に記載の取付具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は、一般にガスタービンに関し、特に内側および外側タービンシェルセクションを有するガスタービンに関する。さらに詳しくは、本発明は、タービンの最初の組立時に内側シェルを外側シェルに対して設置し心合わせする装置および方法、ならびに現場でロータの構成部品およびシェルセクションのメンテナンスおよび修理のために内側シェルを取り外し、また内側シェルを再設置する装置および方法に関する。
【０００２】
米国特許第５，７７９，４４２号に、内側および外側シェルを備えるガスタービンが開示されている。内側シェルは第１および第２段ノズルおよびシュラウドを保持し、一方外側シェルは内側シェルのための構造的支持ならびに追加の段のノズルおよびシュラウドの支持を行う。内側および外側シェルはそれぞれ、上部および下部半円筒形シェルセクションを互いに水平分割線に沿って接合した構成である。上記特許に説明されているように、第１および第２段のノズルは、これらのノズルに熱媒体を出し入れすることにより冷却される。
【０００３】
内側シェル内のロータを取り外さずに、タービンの高熱ガス流路の構成要素へのアクセスをとるには、上記特許では、冷却回路と関連した種々の配管や管継手を取り外し、下部外側シェルのアクセス開口を通してローラを挿入して内側シェルの重量をローラに移し、内側シェルを外側シェルに装着するピンをはずし、ついで上部外側シェルを取り外し、上部内側シェルセクションを取り外せるように露出する。上部内側シェルセクションを下部内側シェルセクションから水平分割線に沿って取り離す際に、ノズル、シュラウドおよび関連した配管を含む上部内側シェルセクションをタービンから取り外すことができ、ロータの下側セクションを露出する。つぎに、ダミー（疑似）シェルセクションを下部内側シェルセクションに分割線にて固定し、ダミーシェルおよび下部内側シェルセクションを１８０°回転して、内側シェルセクションを下部外側シェルセクションの上に配置する。この第２の内側シェルセクションを取り外すことにより、ロータを取り外すことなく、内側シェル全体をメンテナンスおよび修理のために取り外すことが可能である。
【０００４】
上記特許には、ロール（転動）取付具も開示されており、ロール取付具を下部外側シェルセクションの上に配置して、外側シェルに対する内側シェルの取り付け、取り外しを容易にする。この取付具にはウインチが装着され、これによりダミーシェルセクションおよび下部内側シェルセクションをロータ軸線のまわりに回転することができ、こうして下部シェルセクションの取り外しを容易にする。
【０００５】
さらに上記特許の考察から理解できるように、内側および外側シェルは、内側および外側シェルを相互連結するピンの円周方向配列の軸線方向に離間した２列により相互に連結されている。これらのピンは内側シェルから半径方向外向きに突出し、両側に円周方向に面する平坦部を有し、これらの平坦部が外側シェルに装着された調節ねじと協同して内側シェルを外側シェルに対して回転軸線に直交する平面において調節する。
【０００６】
本出願人は、内側シェルのまわりに直線的なソケットを軸線方向に離間した配列を用いる新しいさらに進歩したガスタービン設計を開発した。ピンが外側シェルからソケットに突出し、内側シェルを外側シェルから、ロータ軸線と同軸心合わせ関係で、支持する。このピンの幾何形状に関する完全な開示については、本出願人に譲渡された係属中の米国特許出願に記載されている。これらの支持（サポート）ピンは、本出願人の先の米国特許第５，７７９，４４２号のように外側シェルにより保持されたねじを調節することにより調節可能ではない。かくして、内側シェルセクションを外側シェルに対して設置したり取り外したりする、また設置時に内側シェルを外側シェルに対して心合わせするシステムの必要性が出てきた。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の好適な実施態様によれば、ロータを取り外すことなく、内側シェルを外側シェルに対して現場で取り外す装置および方法、また、ロータを取り外すことなく、新しいまたは修理した内側シェルセクションを再設置するとともに、内側シェルをロータ軸線に対して半径方向および軸線方向両方で心合わせする装置および方法が提供される。上述したことを実現するために、内側および外側シェルは互いに支持ピンにより連結され、これら支持ピンは、それぞれ外側シェルのまわりに互いに約４５°離れた位置で外側シェルにボルト止めされ、内側シェルに沿った対応する位置の凹所にはまるように半径方向内向きに突出し、円周方向に配列されて軸線方向に離間された前方および後方配列を構成している。軸線方向前方および後方の位置それぞれにつき８個の支持ピンを設けるのが好ましいが、それより多数または少数の支持ピンを、異なる円周方向間隔にて用いてもよい。ここでの説明では、ピンの位置を軸線方向に見たロータ軸線のまわりの時計位置近似で記述するが、これは便宜上の使用にすぎない。内側シェルを取り外すために、５時および７時の位置の支持ピンを、前方および後方両方とも、取り外す。つぎに、心合わせ取付具を下部外側シェルセクションに取り付け、下部外側シェルセクションから懸垂する。心合わせ取付具は、通常、ロータ軸線の両側にて下部外側シェルセクションに固定された左側および右側外側シェル取付台を有する長方形フレームを備える。外側シェル取付台は、心合わせ取付具の各側で、各対の心合わせロッドにより、吊り下げ長方形フレームと連結しており、これにより長方形フレームは数対の心合わせロッドのみにより支持される。さらに、１対の軸線方向に延在する心合わせロッドが長方形フレームと取付台とを相互連結し、また横方向または幅方向に延在する心合わせロッドがフレームと取付台の一方とを相互連結する。長方形フレームにはまた、２対のクレードルピンが傾斜トラックに装着され、５時および７時の位置の下部外側シェルセクション支持ピン開口を通して、内側および外側シェルを相互連結する支持ピンを通常装着する内側シェルの凹所と係合するようになっている。長方形フレームが下部外側シェルセクションに固定された取付台から懸垂され、またクレードルピンが内側シェルの開口に係合している状態では、内側シェルの全重量が、クレードルピンに移され、長方形フレーム、鉛直方向調節ロッドおよび取付台を介して下部外側シェルセクションから支持されることが分かる。
【０００８】
取付台が下部外側シェルセクションに取り付けられ、クレードルピンが内側シェルの凹所に挿入された状態で、上部外側シェルセクションおよび上部内側シェルセクションを互いに相互連結する前方および後方指示ピンを取り外す。上部支持ピンを取り外したら、上部外側シェルセクションを水平分割線で下部外側シェルセクションから持ち上げることにより、上部外側シェルセクションを取り外す。つぎに、上部内側シェルセクションを取り外す。つぎに、残っている４時および８時の位置の支持ピンを、前方および後方両方とも、取り外し、これにより下部内側シェルセクションの重量をすべてクレードルピンに移し、今度は心合わせ構造を介して下部外側シェルセクションにより支持する。
【０００９】
下部内側シェルセクションを取り外すには、ローラアセンブリを下部外側シェルセクションに固定する。そのローラが４時および８時の位置で内側シェルに係合する。つぎに、クレードルピンを後退させ、下部内側シェルセクションの重量をローラアセンブリを介して下部外側シェルセクションに移す。つぎに、追加のローラアセンブリを外側シェルに５時および７時の位置で固定し、そのローラが下部内側シェルセクションに係合する。ダミー内側シェルセクションを下部内側シェルセクションに分割線で固定する。つぎにローラケージを下部外側シェルセクションに取り付け、ダミーシェルセクションおよび下部内側シェルセクションを一緒に１８０°回転させ、内側シェルセクションをタービンの開放頂部に配置する。ローラケージを取り外せば、配置し直された内側シェルセクションを取り外すことができ、ロータの第１および第２段を完全に露出する。以下の説明で詳述するように、内側シェルセクションの設置は以上とは逆の手順をたどる。
【００１０】
本発明の心合わせ取付具は、工場で、完全なタービンを製作する際に、内側シェルを外側シェルに対して設置するのにも使用できる。下部外側シェルセクションが持ち上げられ、支持された状態で、ローラアセンブリを下部外側シェルの４時および８時の位置で挿入する。つぎに、下部内側シェルセクションを下部外側シェルセクション内に降下させ、ローラアセンブリ上に支持する。つぎに心合わせ取付具を下部外側シェルセクションに固定し、クレードルピンを移動して下部内側シェルセクションに係合させる。つぎにロータをタービン内に配置し、固定する。つぎに、上部内側シェルセクションを水平分割線で下部内側シェルセクションに固定する。ローラアセンブリを取り外すと、内側シェル全体の重量は、心合わせ取付具を介して、クレードルピンに、したがって下部外側シェルセクションに移される。内側シェルが心合わせ取付具により下部外側シェルセクション内で支持されている状態で、心合わせ取付具の調節ロッドを操作して内側シェルを下部外側シェルセクションに対して横方向、軸線方向、鉛直方向にまた幅方向軸線のまわりに位置決めする。心合わせが終わったら、上部外側シェルセクションを下部外側シェルセクションに水平分割線で固定する。つぎに、支持ピンを、クレードルピンを収容している５時および７時の位置を除くすべてのピン開口位置で挿入する。こうして内側シェルの重量を支持ピンに移し、心合わせ取付具を取り外す。最後の１対の前方および後方支持ピンを５時および７時の位置で下部外側シェルセクションに、内側シェルに支持関係で、固定する。この手順および装置によれば、内側シェルはロータ軸線とほぼ同軸な調節された位置に心合わせされる。ロータ軸線に対する内側シェルのわずかなオフセットをとり、ロータのそりに対処することができる。
【００１１】
本発明の好適な実施態様によれば、円弧状の内側シェルおよび外側シェルとこれらシェル内に配置された軸線を有するロータとを含むタービンにおいて、内側および外側シェルを互いに心合わせする方法は、（ａ）心合わせ取付具を前記外側シェルから支持し、（ｂ）前記内側シェルを前記外側シェル内に前記心合わせ取付具により支持し、（ｃ）前記心合わせ取付具を外側シェルに対して調節することにより、内側シェルを外側シェルに対して調節する工程を含む。
【００１２】
本発明の他の好適な実施態様によれば、内側シェルおよび外側シェルを有し、内側シェルが外側シェル内に外側シェルにより支持され、これらのシェルが内側シェル内の軸線を有するロータのまわりに同心であるタービンを分解する方法は、（ａ）取付具を前記外側シェルに取り付け、（ｂ）前記取付具を前記外側シェルから支持し、（ｃ）前記外側シェルによる内側シェルの支持を前記取付具に移す工程を含む。
【００１３】
本発明のさらに他の好適な実施態様によれば、軸線を有するロータと、このロータのまわりに同心に配置された１対の円弧状上部および下部外側シェルセクションおよび１対の円弧状上部および下部内側シェルセクションとを有するタービンを、ロータをタービンから取り外すことなく、分解する方法は、（ａ）上部外側シェルセクションを取り外し、（ｂ）上部内側シェルセクションを取り外し、（ｃ）取付具を前記下部外側シェルセクションから支持し、（ｄ）前記下部内側シェルセクションの支持を前記下部外側シェルセクションから前記取付具に移し、（ｅ）工程（ｃ）の後、複数のローラアセンブリを前記下部外側シェルセクションに固定して前記下部内側シェルセクションに係合させ、（ｆ）前記下部内側シェルセクションの支持を前記取付具から前記ローラアセンブリおよび下部外側シェルセクションに移し、（ｇ）前記下部内側シェルセクションをロータ軸線のまわりに、前記下部外側シェルセクションの上の位置まで回転し、（ｈ）工程（ｇ）の後、前記下部内側シェルセクションを取り外す工程を含む。
【００１４】
本発明のさらに他の好適な実施態様によれば、ロータのまわりに１対の上部および下部外側シェルセクションおよび１対の上部および下部内側シェルセクションを有するタービンを組み立てる方法は、（ａ）取付具を前記下部外側シェルセクションに取り付け、（ｂ）前記取付具を前記下部外側シェルセクションから支持し、（ｃ）前記下部内側シェルセクションを前記下部外側シェルセクション中に挿入し、（ｄ）前記下部内側シェルセクションを前記下部外側シェルセクションから支持し、（ｅ）前記下部内側シェルセクション内にロータを配置し、（ｆ）前記上部内側シェルセクションを前記下部内側シェルセクションに固定し、（ｇ）前記上部および下部内側シェルセクションからの支持を前記取付具から前記内側シェルセクションおよび前記外側シェルセクションを相互連結する要素に移す工程を含む。
【００１５】
本発明のさらに他の好適な実施態様によれば、軸線を有するロータのまわりに互いに固定された内側シェルおよび外側シェルを有するタービンの外側シェルに固定するための心合わせ取付具は、外側シェルに固定する１対の取付台と、可動性の支持部材を有するフレームと、少なくとも１個の調節可能要素とを備え、前記支持部材がフレーム上で（ｉ）外側シェルのアクセス開口を通過して内側シェルと係合し内側シェルをフレームから支持する支持位置と（ｉｉ）内側シェルから離間した非支持位置との間を可動であり、前記調節可能要素が前記フレームおよび前記取付台の少なくとも一つを相互連結し、前記支持部材が前記支持位置にあるとき、フレームの位置を外側シェルに対して軸線方向またはロータ軸線に直角な平面のいずれか一つにおいて調節し、これにより内側シェルを外側シェルに対して調節する。
【００１６】
【発明の詳細な記述】
図１に、タービンの１セクションを１０で総称して示す。タービンセクション１０は外側構造シェル１２および外側シェル１２により支持された内側シェル１４を有する。内側シェル１４は、タービンの第１段および第２段の一部を形成するノズル１６および１８の配列を保持している。内側シェル１４はまた、軸線２２のまわりを回転可能なロータ（２０で総称する）を包囲している。ロータ２０は、スペーサと交互に配置されたホイール上に装着されたバケットの円周方向配列体を複数含み、これらのホイールとスペーサがロータの本体を形成している。
たとえば、両者間にスペーサ２８が介在する第１段ホイール２４および第２段ホイール２６が図示されている。ホイール２４および２６にはそれぞれバケット２８および３０が装着されている。種々の段のバケットおよびノズルが、タービンを貫通する環状高熱ガス流路を部分的に画定することが明らかである。通常通り、ロータのホイールおよびスペーサは、ロータのまわりに円周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の軸線方向延在ボルト３２により互いに固定されている。
【００１７】
図１および図２を参照すると、内側シェル１４は、前方部分３６と後方部分３８とを軸線方向に延在する環状リブ４０で相互連結した構成である。前方部分３６と後方部分３８は環状で、それぞれ、シュラウド４６および４８を保持するための半径方向内向きのダブテール４２および４４を有する。シュラウドはバケットの先端と最小のクリアランスを与える。内側シェル１４は外側シェル１２に、ロータの軸線に垂直な半径方向平面に沿って、好ましくは第１段および第２段のバケットおよびシュラウドと整合関係にある複数の軸線方向位置で、固定されている。
【００１８】
内側シェルと外側シェルとを互いに連結するために、内側シェル１４の前方部分３６および後方部分３８それぞれに凹所５０および５２が円周方向に間隔をあけて設けられている。図３に示すように、連結部材、たとえば支持ピン５４が外側シェル１２のアクセス開口５６を貫通し、内側シェル１４の前方部分３６との連結を達成する。同様のピンが外側シェル１２を内側シェル１４の後方部分３８と相互連結する。これらのピン５４を、各半径方向平面内の８個のピン位置に配置し、ロータ軸線のまわりに互いに約４５°離すのが好ましいが、これより多いか少ない数の支持ピンを異なる円周方向位置に使用してもよいことが理解できるはずである。また支持ピン５４は内側シェルの水平方向分割線から離れている。
支持（サポート）ピン５４は、複数のボルト開口を設けたボルト円部を有する拡大ヘッドと、円柱形のシャンクと、内端突出部とを含む。支持ピンの正確な幾何形状は本発明に必須ではなく、支持ピンが外側シェルから内側シェルを、半径方向および軸線方向膨張および収縮を許すように支持し、ピンが円周方向荷重のみを担持するといえば十分である。
【００１９】
図６を参照すると、内側シェル１４および外側シェル１２それぞれを、１８０°延在する半円筒形シェルセクション（または半部）から形成するのが好ましい。図示の便宜上、図１以外の図では、内側シェルセクションにより保持されたノズルおよびシュラウドを図示していない。したがって、内側シェル１４は、図６に示すように、上部内側シェルセクション７０および下部内側シェルセクション７２を水平分割線７４に沿って互いに連結した構成である。同様に、外側シェル１２は、上部外側シェルセクション７６および下部外側シェルセクション７８を水平分割線８０に沿って互いに連結した構成である。図３に関連して上述したように、外側シェルセクションに貫通しかつそれに固定された支持ピン５４は、前方部分３６および後方部分３８において内側シェルセクションの凹所またはソケット５０および５２にはまり、内側シェルをロータ軸線のまわりに同心に維持する。
【００２０】
図４に、下部内側シェルセクション７２のまわりの下部外側シェルセクション７８を、上部内側シェルセクション７０および上部外側シェルセクション７６を取り除いて、斜視図にて示す。図４には、８６で総称したローラケージアセンブリと、８８で総称した心合わせ取付具も示してある。図４および図１４に明示するように、ローラケージ８６は、下部外側シェルセクション７８の両端への固定のためのプレート９２で両端が終端する複数の半円形フレーム部材９０を含む。
ローラケージアセンブリ８６は、モータ９４を含み、このモータでモータハウジング内のスプロケットおよびケージの一端に隣接するスプロケット９８に掛け渡したエンドレスチェーン９６（図１４）を駆動する。ブラケット９９（図１３および図１４）には、ボルト穴があけられ、ここにボルトを差し込んでブラケットを内側シェルの前方および後方リムおよびダミーシェルに沿って形成されたボルト穴１０１（図２）に固定する。ブラケット９９はチェーン９６にも固定されており、これによりモータの動作時に、ブラケット９９がチェーン９６とともに移動する。ブラケットが内側シェルセクションまたはダミーシェルセクションに固定されている場合、シェルセクションは後述するように回転する。
【００２１】
ここで図５に移ると、心合わせ取付具８８はほぼ長方形のフレーム１００を含む。心合わせフレーム１００は、ロータ軸線に平行な中心線の両側に、複数対の傾斜トラック１０２を含む。モータ（図示せず）が、複数対の支持部材、たとえばクレードルピン１０４をトラック１０２に沿って駆動する。トラック１０２およびこれに沿って移動自在に保持されたクレードルピン１０４は、５時および７時の位置で外側シェルにあけた支持ピン開口とほぼ心合わせされ、またその大きさと形状は、支持ピンを支持ピン開口から抜いてあるとき、支持ピン開口を通過して下部内側シェルセクション７２の凹所５０および５２にはまるようになっている。したがって、５時および７時の位置の支持ピンを抜いておけば、クレードルピン１０４は支持ピン開口を貫通し、内側シェルの凹所５０および５２にはまる。
【００２２】
心合わせ取付具８８はまた、心合わせ取付具を直接下部外側シェルセクション７８に固定するための、１１０および１１２で総称する、左側および右側取付台を含み、これにより追加の支持なしで、心合わせ取付具を下部外側シェルセクションから懸垂する。左側取付台１１０は１対の相互連結された構造部材１１４および１１６を含む。部材１１４は１対の構造ボルト円形フランジ１１８を支持し、一方部材１１６は１つのボルト円形フランジ１２０を支持する。ボルト円形フランジ１１８および１２０は、下部外側シェルセクション７８の外面上の対応するボルト円形フランジと連結する。かくして、使用時には、左側取付台１１０は下部外側シェル半部に構造的に連結される。取付台１１０はまた、調節ロッド１２６および１２８の端部を受け入れる開口を有する直交するプレート１２２および１２４から形成された吊り下げ構造ブラケットを含む。以下に説明するように、調節ロッド１２６および１２８は、それぞれ互いに直角な横方向および軸線方向に延在する。調節ロッド１２６および１２８の反対端は、フレーム１００に連結された構造部材に形成されたボール継手１３０および１３２にはまっている。
【００２３】
さらに、構造部材１１４および１１６は軸線方向に離間した水平プレート１３４および１３６に構造的に固定されている。鉛直な調節ロッド１３８および１４０の上端はそれぞれプレート１３４および１３６に固定されている。これらのロッドの下端は、フレーム１００の構造部分に固定されたボール継手１４２および１４４に固定されている。
【００２４】
右側取付台１１２は、ボルト円形フランジ１４６で終端する複数の構造要素を装着する構造部材１４４のほぼ三角形の配置を含む。これらのボルト円形フランジは適当なボルトにより、下部外側シェルセクション７８の外面に沿った対応するボルト円形フランジに固定され、これにより右側取付台１１２を外側シェルに構造的に固定する。軸線方向に面するプレート１５０が構造要素１４８により取付台１１２からつり下げられ、このプレート１５０に調節ロッド１５２の一端がはめ込まれている。調節ロッド１５２はロータの軸線にほぼ平行であり、その反対端はフレーム１００に固定されたボール継手１５４にはめ込まれている。さらに、右側取付台１１２は１対のプレート１５６および１５８を含み、これらに１対の鉛直な調節ロッド１６０および１６２の上端が固定されている。調節ロッド１６０および１６２の下端はそれぞれフレームの端部に固定されたボール継手１６４および１６６に固定されている。調節ロッドの端部は平坦部を有し、ここに工具、たとえばソケットレンチを適用することができ、かくして以下に詳述するように、調節ロッドをそれぞれの取付台に対して回転し、したがってねじ回転し、内側シェルを外側シェルに対して調節することができる。
【００２５】
上述の説明から理解できるように、左側取付台１１０および右側取付台１１２はそれぞれ下部外側シェルセクション７８から構造的に支持される。一方、取付台は、４本の鉛直に延在する調節ロッド１６０および１６２のみによって、クレードルピン１０４を含むフレーム１００を支持する。分解および組立過程の種々の段階で、後述の説明から明らかになるように、内側シェルの重量を、左右の取付台、４本の鉛直な調節ロッド、フレーム１００およびクレードルピン１０４を介して外側シェルから支持する。また、内側シェルをクレードルピンにより支持する場合、調節ロッドの調節によるフレーム１００の移動が、外側シェルに対して内側シェルを鉛直方向、軸線方向および横方向に移動させ、また鉛直な調節ロッドの可変調節により傾斜方向への移動を行う。
【００２６】
ここで図６〜１４を参照しながら、ロールケージアセンブリおよび心合わせ取付具を用いる現場分解過程を説明する。最初に、タービンが軸受ブロックに支持されていること、そして図示の内側および外側シェルがすべてのサポートより上に持ち上げられていることが認識される。ロータ２０が内側シェル内にある状態で、図６に示すように、５時および７時の位置にある前方および後方支持ピン５４を外側シェルから抜き去る。つぎに、図７に示すように、心合わせ取付具８８を下部外側シェルセクション７８に固定する。具体的には、左側および右側取付台１１０および１１２のボルト円形フランジを対応するフランジにボルト（図示せず）により固定し、これにより心合わせ取付具８８を外側シェル１２から吊り下げる。クレードルピン１０４を受け入れるための下部内側シェルセクション７２の凹所５０および５２にクレードルインサート１７０を据え付ける。つぎに、クレードルピン１０４を、支持ピン５４の後に空になった下部外側シェルセクション７８の開口に挿入し、そしてピン１０４をトラック１０２に沿って前進させることにより対応する位置の内側シェルの凹所５０および５２と係合させる。心合わせ取付具８８が下部外側シェルセクション７８から懸垂された状態で、内側シェルの前方および後方部分両方における上部外側シェルセクション７６および上部内側シェルセクション７０間の支持ピンを取り外す（図８参照）。つぎに、シェルセクション同士を連結するボルトを取り外すことにより、上部外側シェルセクション７６を下部外側シェルセクション７８から水平分割線で取り離す。つぎに、外側シェルセクション７６を下部外側シェルセクション７８から鉛直方向に持ち上げることにより、外側シェルセクション７６を取り外す。同様に、上部内側シェルセクション７０を下部内側シェルセクション７２に固定するボルトをはずして、上部内側シェルセクション７０をタービンから水平分割線で取り外す。上部内側シェルセクション７０とともに、付属するノズルおよびシュラウドならびに補助構造を取り外す。
【００２７】
上部の外側および内側シェルセクション両方を取り外した状態で、図９に示すように、下部外側シェルセクション７８および下部内側シェルセクション７２を相互連結する８時および４時の位置の残りの４本の支持ピン５４を取り外す。ロータがタービン内に残っているので、明らかに、下部内側シェルセクション７２を下部外側シェルセクション７８から持ち上げることにより直接取り外すことはできない。下部内側シェルセクション７２を取り外すには、心合わせ取付具８８を用いて、下部内側シェルセクション７２をわずかに前方に移動し、追加の軸線方向クリアランスを得る。このためには、調節ロッド１５２および１２８を回転し、フレーム１００を左側および右側取付台１１０および１１２に対して移動する。前述したように、左側および右側取付台１１０および１１２は下部外側シェルセクション７５に剛固にかつ構造的に固定されている。調節ロッド１５２および１２８を回転することにより、フレーム１００を取付台１１０および１１２に対して軸線方向に移動する。フレーム１００により支持されたクレードルピン１０４が下部内側シェルセクション７２の凹所５０および５２に係合している状態で、下部内側シェルセクション７２を同様に下部外側シェルセクション７８に対して軸線方向に移動する。
【００２８】
この下部内側シェルセクション７２の軸線方向移動の後、図１０に示すように分割線支持プレート１７６を外側シェルセクション７８に取り付ける。これらのプレート１７６は下部内側シェルセクション７２の端部にかぶさり、下部外側シェルセクション７８に対する下部内側シェルセクション７２の回転を防止する。
【００２９】
つぎに、１８０で総称するローラアセンブリを４時および８時の位置の下部外側シェルセクション７８の空になった支持ピンアクセス開口を介して据え付ける。ローラアセンブリ１８０のローラ１８８は下部内側シェルセクションの前方および後方部分のリムに係合する。各ローラアセンブリはボルト１８４を受け入れるボルト円形部１８２を含み、これによりローラアセンブリを下部外側シェルセクションのボルト円形フランジに固定することができる。ローラアセンブリ１８０は、数対のローラ１８８を下部内側シェルセクションのリムに沿って係合するように装着する台車１８６も含む。
【００３０】
図１１を参照すると、つぎに、クレードルピン１０４をそれぞれのトラックに沿って後退させ、クレードルピンインサートを取り外す。その結果、下部内側シェルセクションの重量は８時および４時の位置のローラアセンブリ１８０により支えられる。図１２を参照すると、つぎに追加のローラアセンブリ１８０を、以前はクレードルピン１０４を保持していたトラック１０２上に配置し、前進させ、５時および７時の位置の下部外側シェルセクションのアクセス開口に挿入し、内側シェルのリムに係合し、こうしてローラアセンブリ１８０を下部外側シェルセクション７８に固定する。なお、ローラアセンブリの重量がそれぞれ約１７５ポンドであることを考慮すると、心合わせ取付具８８のモータ付きトラック１０２を用いてローラアセンブリ１８２を挿入することができる。数対のローラアセンブリがそれぞれ内側シェルの前方および後方リム部分に４時、５時、７時および８時の位置で係合している状態では、下部内側シェルセクション７２がローラアセンブリ１８２上の下部外側シェルセクション７８により支持されていることが分かる。
【００３１】
図１２に示すように、つぎに分割線支持プレート１７６を取り外し、ダミー内側シェル１９０を下部内側シェルセクション７２にその水平分割線で固定する。
ダミーシェルセクション１９０は重量が下部内側シェルセクション７２と同等である。つぎに、図１３に示すように、ロールケージアセンブリ８６を据え付ける。具体的には、ロールケージアセンブリがダミー内側シェルセクション１９０にまたがり、下部外側シェルセクション７８にその水平分割線で取り付けられる。
ほかに、ブラケット９９をボルトによりダミーシェルの周縁に固定する。ロールケージアセンブリのモータ９４を作動させることにより、互いに組み付けたダミーシェル１９０と下部内側シェルセクション７２を、下部外側シェルセクション７８に固定されたローラアセンブリ１８０上で回転させる。ダミーシェル１９０およびセクション７２を一緒に約６０°回転するのが好ましい。このとき、別のブラケット９９を分割線に隣接してチェーンに据え付け、ボルトによりダミーシェルまたは下部内側シェルセクションのいずれか適用できる方に固定する。つぎにロールケージアセンブリを再度回転し、このプロセスを、ダミーシェルと下部内側シェルセクションが完全に１８０°回転するまで、繰り返す。図１３に示すように、こうして下部内側シェルセクション７２の位置は、ダミーシェルセクション１９０の位置と入れ替わり、下部内側シェルセクション７２が下部外側シェルセクション７８の上になる。心合わせピン１９１（図１４）を外側シェルを通してダミーセクションに挿入して、ダミーセクションが下部外側シェルセクション７８内で回転するのを防止するのがよい。つぎに、ケージアセンブリ８６を下部外側シェルセクション７８から分割線で取り離すことにより、ケージアセンブリ８６を取り外す。さらに、ここで、下部内側シェルセクション７２をそのシュラウド、ノズルおよび補助構造とともに、ダミー内側シェルセクション１９０から、またしたがってタービンから取り外すことができる。その結果、ロータをそのままにして、上部および下部内側シェルセクション両方をタービンから取り外すことができ、かくして修理およびメンテナンスのために、ロータの種々の部品への、また両内側シェルセクションへのアクセスが可能になる。
【００３２】
逆の手順を用いて、ロータをタービン内に静置したまま、修理やメンテナンスを終えた内側シェルセクションをタービンに設置できることが明らかである。内側シェルをロータ軸線のまわりに同心配置するために、追加の工程が必要である。図１５を参照すると、修理済み下部内側シェル半部７２をダミー内側シェル１９０に水平分割線にて固定する。ダミーシェル１９０は、修理の結果、下部外側シェルセクション７８内に残っている。ロールケージアセンブリ８６も下部外側シェルセクション７８に分割線にて固定する。ロールケージアセンブリのブラケット９９を下部内側シェルセクションのリムに固定する。下部外側シェルセクション７８とダミーシェルセクション１９０間の心合わせピン１９１（図１４）を抜き、ダミーセクション１９０を解放し、回転運動できるようにする。ロールケージアセンブリを用いて、互いに組み付けた下部内側シェルセクション７２およびダミーシェル１９０を、４時、５時、７時および８時の位置のローラアセンブリの上で段階的に１８０°回転し、最終的に、図１６に示すように、内側シェルセクション７２が下部外側シェルセクション７８内に位置し、ダミーシェルセクション１９０が下部外側シェルセクションの上に位置する。位置の入れ替えが終わったら、心合わせピン１９１を下部外側シェルセクションを通して下部内側シェルセクションの対応する開口中に挿入することにより、下部内側シェルセクション７２を所定の位置に維持する。
【００３３】
図１７を参照すると、ローラケージアセンブリ８６を下部外側シェル７８から取り離し、取り外す。同様に、ダミーシェルセクション１９０を下部内側シェルセクション７２から水平分割線にて取り離し、取り外す。さらに図１７に示すように、内側シェルの前方および後方部分それぞれの５時および７時の位置のローラアセンブリ１８０を、それらのインサートとともに取り外す。この段階で、下部内側シェルセクション７２は４時および８時の位置でローラアセンブリにより支持されたままである。また、分割線支持プレート１７６を下部内側および外側シェルセクション両方の分割線に適用する。
【００３４】
図１８を参照すると、つぎに、心合わせ構造８８を下部外側シェルセクション７８に据え付ける。すなわち、左側および右側取付台１１０および１１２のボルト円形フランジをそれぞれ、下部外側シェルセクション７８の対応するボルト円形フランジにボルト止めし、心合わせフレームを外側シェルセクションから支持する。さらに、クレードルピン１０４を５時および７時の位置のローラアセンブリ１８０が抜けて空になった支持穴開口中に前進させ、内側シェルの前方および後方部分の凹所５０および５２に再度係合させる。つぎに、分割線支持プレート１７６を下部外側シェルセクション７８の両側から取り外す。４時および８時の位置のローラアセンブリ１８０も、前方および後方両者とも、取り外す（図１９参照）。下部内側シェルセクション７２の重量が、下部外側シェルセクション７８により支持された心合わせ構造８８を介して、クレードルピン１０４および下部外側シェルセクション７８に移されることが分かる。つぎに、上部内側シェルセクション７０を下部内側シェルセクションに水平分割線に沿って固定することにより、上部内側シェルセクション７０を据え付ける。
【００３５】
心合わせ構造の調節ロッドを操作することにより、内側シェルを半径方向平面内で鉛直方向および水平方向に位置決めし、軸線方向に移動し、また傾斜させることができる。この設置段階で、内側シェル全体が心合わせ構造８８の４本のクレードルピン１０４上に支持されること、また一方、心合わせ構造が下部外側シェルセクション７８のみにより支持されることが明らかである。内側シェルを外側シェルに対して鉛直方向に移動するためには、鉛直に延在する調節ロッド１３８，１４０，１６０および１６２を回転し、したがってねじ込み、フレーム１００を取付台１１０および１１２に対して移動する（ずらす）。この移動は、今度は、クレードルピン１０４およびそれで支持された内側シェルを外側シェルに対して鉛直に移動する（ずらす）。横方向または幅方向の移動を行うためには、調節ロッド１２６を回転し、したがってねじ込み、クレードルピン１０４を取付台１１０および１１２に対して横方向にシフトさせる。クレードルピン１０４が内側シェルを保持しているので、調節ロッド１２６により内側シェルを下部外側シェルセクション７８に対して横方向にシフトする。内側シェルを軸線方向に移動するためには、調節ロッド１２８および１５２をねじ回転し、フレーム１００を取付台１１０および１１２に対して軸線方向に移動する。この結果、クレードルピン１０４も内側シェルを外側シェルに対して軸線方向移動自在に保持する。前方および後方鉛直ロッド１３８，１６０および１４０，１６２を差動式に調節することにより、内側シェルを外側シェルに対して傾斜させることができる。
【００３６】
下部外側シェルセクション７８およびロータ軸線に対する内側シェルの心合わせを完了したら、上部外側シェル７６を据え付け、下部外側シェルセクション７８に水平分割線に沿って固定する（図２０参照）。つぎに、支持ピン５４を４時、８時、１０時、１１時、１時および２時の位置で外側シェルに挿入し、内側シェルを外側シェルに対する調節した心合わせ位置に固定する。内側シェルが固定された状態で、クレードルピン１０４を内側シェルから引き抜く。つぎに、取付台１１０および１１２を下部外側シェルセクションから取り外すことにより、心合わせ構造８８を取り外す（図２０参照）。心合わせ取付具８８を取り外したら、図２１に示すように、最後の支持ピン５４を前方および後方部分に５時および７時の位置にて挿入し、下部外側シェルおよび下部内側シェル間に係合させる。
【００３７】
以上、分解および組立過程を現存するタービン、たとえばメンテナンスや修理の必要な現場のタービンについて説明した。心合わせ取付具は、タービンの最初の製作時にも利用できる。そこで、図２２に、ローラアセンブリ１８０を４時および８時の位置の下部外側シェルセクションのアクセス開口に挿入した状態の、下部外側シェルセクション７８を示す。５時および７時の位置のアクセス開口は開いている。つぎに下部内側シェルセクション７２を下部外側シェルセクション７８中に下降し、４時および８時の位置のローラアセンブリ１８０で支持する。
図２３を参照すると、つぎに、左側および右側取付台１１０および１１２をそれぞれ下部外側シェルセクション７８のボルト円形部にボルト止めすることにより、心合わせ取付具８８を下部外側シェルセクション７８に固定する。つぎに、クレードルピン１０４を下部外側シェルセクション７８の空いているアクセス開口を通して上向きに駆動し、下部内側シェルセクション７２の凹所５０および５２に係合させる。工場での設置過程のこの段階で、ロータをタービンシェルの下半部に設置することができる。
【００３８】
図２４を参照すると、ロータがタービンシェルの下半部に設置された状態で、上部内側シェルセクション７０を下降し、下部内側シェルセクション７２に水平分割線にて固定する。内側シェルセクション７０および７２を互いに固定した状態で、４時および８時の位置のローラアセンブリ１８０を取り外す。ローラアセンブリの取り外しにより、内側シェル全体の重量は心合わせ取付具のクレードルピン１０４に移される。したがって、内側シェル全体は、心合わせ取付具８８および凹所５０および５２に挿入されたクレードルピン１０４を介して、下部外側シェルセクション７８により支持される。上部外側シェルセクション７６を取り外した状態で、ここで、現場組立過程に関して前述したのと同様に、調節ロッドを操作することにより、内側シェルを長さ方向、横方向、鉛直方向にそして幅方向軸線のまわりに調節することができる。
【００３９】
図２５を参照すると、内側シェルを下部外側シェルセクションに対して調節し終わった状態で、上部外側シェルセクションを下部外側シェルセクションに水平分割線にて固定する。また、心合わせ取付具８８が下部外側シェルセクション７８に固定され、また内側シェルが調節された位置にある状態で、図示のように支持ピン５４を１時、２時、４時、８時、１０時および１１時の位置で挿入する。
これらの支持ピンを対応する外側シェルセクションに固定し、これらピンの突出部を内側シェルの凹所またはソケットにはめこむ。支持ピン５４が上述した位置にある状態で、心合わせ取付具８８のクレードルピン１０４を内側シェルの凹所から引き抜くことができる。内側シェルの重量は支持ピンに移される。つぎに、取付台１１０および１１２を下部外側シェルセクション７８から解放することにより、心合わせ取付具８８を下部外側シェルセクション７８から取り外す。つぎに、図２６に示すように、５時および７時の位置のピン５４を下部外側シェルセクション７８の空になったアクセス開口に挿入し、内側シェルの対応する凹所に係合させ、こうしてタービンの組立を完了する。
【００４０】
以上、本発明を現在のところもっとも実用的かつ好適な実施例と考えられるものについて説明したが、本発明は例示の実施例に限定されない。本発明は、その要旨の範囲内に含まれる種々の変更例や等価な配置を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】内側および外側シェル構成を組み込んだタービンの第１および第２段を示す部分的断面図である。
【図２】図示の便宜上ノズルおよびシュラウドを除いた、内側シェルの斜視図である。
【図３】内側シェルと外側シェル間の好適なピン連結を示す軸線方向端面図である。
【図４】内側シェルを外側シェル内にかつタービンロータの軸線のまわりに同心に設置し、心合わせするためのローラケージアセンブリおよび心合わせ取付具の斜視図である。
【図５】心合わせ取付具を図示の便宜上一部分解して示す斜視図である。
【図６】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図７】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図８】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図９】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１０】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１１】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１２】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１３】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１４】ロータをタービン内に配置したまま、上部外側シェルセクションおよび内側シェルセクションをタービンから現場で分解する過程を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１５】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１６】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１７】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１８】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図１９】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２０】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２１】内側シェルおよび上部外側シェルセクションの現場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２２】タービンの工場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２３】タービンの工場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２４】タービンの工場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２５】タービンの工場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【図２６】タービンの工場での組立を示す線図的軸線方向立面図である。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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