(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その中に少なくとも１つの封じセグメントを支持する為の第１の半径方向内向きの溝路を持つと共に、該内向きの溝路の片側を形成する着脱自在のキャップを持つ上側封じケーシングと、
その中に少なくとも別の１つの封じセグメントを支持する為の第２の半径方向内向きの溝路を持つ下側封じセグメントとを有し、
前記第１及び第２の溝路並びに前記少なくとも１つのセグメント及び前記少なくとも別の１つのセグメントが、発電機の軸の周りで結合されて、略３６０°の封じを形成するようになっており、
更に、夫々前記上側及び下側封じケーシング内にある上側及び下側封じセグメントがその間の界面で固着されていること
を特徴とする、発電機用の封じリング集成体。
【請求項２】
前記上側及び下側封じケーシングと発電機との間に絶縁物が介在配置されており、前記上側及び下側封じケーシングが、前記上側及び下側封じセグメント並びに前記キャップを取付ける前に、互いに対して且つ発電機に対して固定できるようになっている請求項１記載の封じリング集成体。
【請求項３】
前記上側及び下側封じセグメントが、前記上側及び下側封じケーシングの各々の中にある１対の横に並んだ封じセグメントで構成されている請求項２記載の封じリング集成体。
【請求項４】
前記上側及び下側ケーシングが発電機の部品に複数個のボルトによって取付けられ、前記絶縁物が該ボルト上の絶縁スリーブを含む請求項３記載の封じリング集成体。
【請求項５】
各対の前記封じセグメントがばねによって軸方向反対向きに偏圧されている請求項３記載の封じリング集成体。
【請求項６】
各対の前記封じセグメントは隣接するテーパ面を持ち、前記ばねが該テーパ面に受け入れられている請求項５記載の封じリング集成体。
【請求項７】
各々の前記ばねの両端が夫々１対の軸方向に伸びるピンによって支持されている請求項５記載の封じリング集成体。
【請求項８】
前記キャップ部材が、前記上側ケーシングにある取付け面と係合する半径方向外側フランジ、及び前記内向きの溝路の前記片側を形成する半径方向内側部分を含み、前記半径方向外側フランジ及び前記半径方向内側部分が、前記内向きの溝路の基部を形成する軸方向部分によって接続されている請求項１記載の封じリング集成体。
【請求項９】
更に、前記第１及び第２の溝路に油を供給する手段を有する請求項１記載の封じリング集成体。
【請求項１０】
対の前記封じセグメントが、前記キャップを取外した状態で、前記上側封じケーシングからアクセス可能なボルトによって結合されている請求項３記載の発電機の封じリング集成体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全体的に発電機、更に具体的に言えば、水素冷却型発電機用の軸封じリング・ケーシングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素冷却型発電機では、軸封じ用のケーシングが上側及び下側の両半部で構成され、各半部は半径方向内側及び外側部分を有する。本発明で問題とするケーシングは発電機の両端にあるものであるが、絶縁集電子側の端が何よりも重要である。その理由は後で説明する。ケーシングの両半部の基本的な断面は全体的にｈ字形であり、この為、半径方向の内径のところにセル又は凹部が形成されて、回転子に向って開口し、半径方向内向きに突出する封じリングを収容し、この封じリングが回転子と係合する。典型的には、ケーシングの各半部は、ガーターばね及びフックのはめ合せによって所定位置に保持された１対の１８０°封じリング・セグメントで完成するが、試験の前に、発電機の端蓋に組立てられる。一旦所定位置に配置されたら、ケーシングの上側及び下側の両半部内にある封じリング・セグメントをボルト締めする前又は後、但し常に封じリング・セグメントがケーシングの両半部の中に配置された後に、ケーシングの絶縁物の試験が行われ、そしてケーシングの両半部が発電機の端蓋に固定される。絶縁物が試験に不合格になると、ケーシングの両半部及び封じリングを完全に分解し、是正を施し、ケーシングの両半部及び封じを発電機に再び組立てて、再試験をしなければならない。このサイクルは必要なだけ繰返されるが、毎回、封じリング及びその他の微妙な加工された部品が損傷を受ける惧れがあるから、１回の分解／再組立てでも望ましくない。更に、絶縁装置が冗長である為、対地通路が重なっていて、故障診断がずっと困難になる。
【０００３】
別の問題が、封じセグメントを夫々上側及び下側ケーシングの両半部にボルト締めすることである。これまでの説明から明らかなように、ケーシングの上側及び下側の両半部にある封じリング・セグメントを互いにボルト締めすることは、ケーシングが発電機に完全に組立てられた後にのみ行うことができる。これは、ボルトを出入りさせるケーシングの上半部にある小さな開口を通して行われるが、手順に問題があり、勿論、封じリングの点検が必要になったときには、いつでも、ケーシングを発電機から分解する前に、封じリング・ボルトを取外さなければならない。
【０００４】
中規模発電機装置の場合、封じリング・ケーシングが上側半部（但し完全な封じリング・セルを持たない）、上側半部を完成するキャップ、及び完全な下側半部を含んでいる。下側半部及びキャップの断面はやはりｈ字形断面であり、その為、下側ケーシングの内側部分にセルが形成されて、リング・セグメントを収容する。上側及び下側の両半部が最初に発電機に組立てられ、その後絶縁物が試験される。絶縁物が不合格になると、こういう中規模のケーシングに設けられた絶縁装置は冗長ではないので、問題を見付けて、それを是正するのが一層簡単になる。封じリング・セグメントそれ自体は、絶縁物の完全さが確かめられるまで組立てられない。絶縁物を首尾良く試験した後、封じリング・セグメントが、それを下半部及びキャップの中に転がして取付け、そこでガーターばね並びにリング・セグメントに対するフックのはめ合せによって、所定位置に保持される。キャップをその封じリングと共に所定位置に注意深く滑らせ、それをケーシングの上半部にボルト締めすることにより、ケーシングの組立てが完了する。設計にキャップを取入れることにより、セグメントを収容する部分の寸法及び重さが減少し、同じ理屈で、組立て／分解過程でリングを損傷する惧れも少なくなる。更に、キャップが、リングの日常的な検査／保守の為に分解する必要のある唯一の部品である。しかし、こういう利点があるにも拘わらず、スペースの為、並びにキャップの断面の為、ケーシングの上側半部及び下側半部の中で封じリング・セグメントをボルト締めするのに必要なアクセスが可能でない。その結果、中規模の装置で得られる性能の高いボルト締め封じリングの利点を活用することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ボルト締め封じリング・セグメントを利用し、ケーシング内に封じリング・セグメントを配置する前に、封じケーシングの絶縁装置の組立て及び試験を容易にできるようにする、中規模又は大型水素冷却形発電機に対する簡単にした封じケーシングの構造を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
封じケーシングを上側及び下側の両半部で構成し、上側封じケーシング半部が分離し得るキャップ・リングを持ち、また下側封じケーシング半部がｈ字形断面の一体構造を持っていて、半径方向内向きに封じセル（または室）開口を作るようにする。キャップ・リングは様式化されたｚ字形断面を持ち、その２つの平行な半径方向の壁が軸方向の肩によって接続される。キャップは上側封じケーシングと協働して、下側封じケーシングにある開口セルと同様な開口セルを作る。言い換えれば、上側封じケーシング半部では、封じリングのためのセルが、着脱自在のキャップと上側封じケーシング半部との組合せによって形成され、下側封じケーシング半部では、従来のように、１つの部分からなる半周のケーシングによって形成される。上側封じケーシング半部及び下側封じケーシング半部が発電機の端蓋の所定位置にボルト締めされたとき、封じリング・セグメントを収容する環状の封じセルが画成される。この構成では、上側及び下側封じケーシング半部を発電機の端蓋にボルト締めすることができ、封じリング・セグメントを挿入する前に、封じケーシングの絶縁部分を試験することができる。一旦試験手順が首尾よく完了したら、上側及び下側半部の封じリングを、両方の封じケーシング半部の中で軸の周りに組立てて、一緒にボルト締めする。軸が下側半部のセグメントに対する心棒として作用するから、一旦上側及び下側の封じリング・セグメントをボルト締めすると、これらのセグメントを所定位置に保つのにばね作用以外の外部手段を必要としない。その後、キャップを上側封じリング・セグメントの上に配置し、上側封じケーシングにボルト締めして、組立てを完了する。この封じケーシングの設計は、ケーシングの他の部品の位置決め、並びに発電機に対するケーシングの中心合せの為に、予じめ加工された面を自由に利用しており、その為、ダボが要らない。キャップの設計は、上側及び下側封じリング・セグメントのボルト締めが（キャップを上側ケーシングに組立てる前の）開放状態で行われるので、ボルト締めを簡単にし、更にセグメントの間の相対運動をなくし、また組立て／分解の際に他の部分とは独立に封じセグメントの取扱いができるようにすることにより、封じリングが損傷を受ける惧れを小さくする。フックのはめ合せの必要もなくなるので、封じリングの製造も簡単になる。更に、フックのはめ合せをなくしたことにより、環状の封じリング集成体は、不動部分に対して相対的に移動するとき、軸又は回転子に追従する自由度が一層大きくなるので、封じリングの性能もよくなる。
【０００７】
従って、広義にみると、本発明は発電機用の封じリング集成体を提供する。この封じリング集成体は、その中に少なくとも１つの封じセグメントを支持する為の第１の半径方向内向きの溝路を持つと共に、この内向きの溝路の片側を形成する着脱自在のキャップを持つ上側封じケーシングと、その中に少なくとも別の１つの封じセグメントを支持する為の第２の半径方向内向きの溝路を持つ下側封じケーシングとを有し、第１及び第２の溝路並びに少なくとも１つ及び別の１つのセグメントは発電機の軸の周りに結合されて略３６０°の封じを形成するようになっており、夫々上側及び下側封じケーシング内には上側及び下側封じセグメントが設けられ、上側及び下側封じセグメントがその間の界面で固着される。
【０００８】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳しい説明から明らかになろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に図面について説明すると、環状の封じケーシング１０が部分的に示されており、これは１４に示した回転子又は軸を取囲んで密封するように、発電機の端蓋（エンド・シールド）１２に取付けられるようになっている。封じケーシング１０は、夫々軸の周りを１８０°伸びる２つの部分（半部）に分けて形成されている。図１は上側封じケーシング１０Ａの断面を示しており、図２には下側封じケーシング１０Ｂの断面を示している。図２は、上側及び下側封じケーシングが結合される水平の界面で取った図ではなく、その為、図１に示したものに対応する取付けボルト孔（後で更に詳しく説明する）が図２では見えない。後で更に詳しく説明するが、半環状の上側及び下側封じケーシング１０Ａ及び１０Ｂは、フランジ状界面で固着されているだけでなく、発電機の端蓋１２にも固定されている。
【００１０】
次に、特に図１及び４を参照して説明すると、上側封じケーシング半部１０Ａは２つの部分からなる構造であって、本体１６及びキャップ１８を含む。これらの２つの部分は、組立てたとき、全体的に逆のｈ字形断面を持ち、半径方向内向きの室又はセル２０を形成する。更に具体的に言うと、本体１６はボルト孔２２の配列を備えた半径方向外側フランジ部分を含み、このボルト孔に通したボルト２４によって、上側封じケーシング半部は発電機の端蓋１２に取付けられる。円筒形絶縁スリーブ２６がボルトの軸部２８（その１つを図１に示す）を取囲み、ボルトはそこで上側封じケーシングを通り抜け、絶縁リング３０も上側封じケーシング１０Ａと端蓋１２との間（但し発電機の集電子側の端でだけ）で上側封じケーシング１０Ａの端面に取付けられる。これは、上側封じケーシングを端蓋から絶縁する為に余分の部品を必要とする冗長な装置と異なり、冗長でない絶縁方式である。絶縁スリーブ２６及び絶縁リング３０は普通のＧー１１硝子形であってもよいし、或いは絶縁スリーブ２６は管状にして、ボルトの軸部に締まりばめにしてもよい。絶縁物は硝子／エポキシ積層体で構成することができる。
【００１１】
本体１６の半径方向内側部分には、半径方向において取付け面３４とそれに平行な内壁部分３６との間に位置する軸方向に伸びる肩又は段３２が形成されている。
キャップ・リング１８には、上側半径方向フランジ部分４０と下側半径方向部分４２とを接続する軸方向部分３８が形成されている。これにより、軸方向部分３８は室２０の底を画成し、部分４２及び３６はこの室の軸方向に隔たった２つの平行な側面を形成する。軸方向に向い合った肩４４と４６が、軸１４に面する開口を画成する。
【００１２】
キャップ・リング１８は、キャップの半径方向部分４０にある孔５０を通って本体１６にねじ係合するボルト４８の半環状配列によって、本体１６に結合可能である。
室又はセル２０の中に、何れも封じケーシング半部に沿って約１８０°伸びる１対の横に並んだ封じセグメント５２及び５４が着座している。これらの封じセグメントは、セル又は室２０内を略１８０°にわたって伸びるコイルばね５６によって、最初に所定位置に保持される。ばねが夫々の封じセグメントにあるテーパ面５７及び５９によってできた区域内に着座している。ばねの反対側の端が、フック６１を介して、軸方向に伸びるピン５８（１つを示す）に係止されている。ピン５８は、図１に最もよく示されているように、封じケーシングのセグメントの壁部分４２及び３６に設けられた整列した孔に配置されている。ピン５８を利用して、ラビリンス形油封じ６０を整列させると共に保持する。図３の拡大図に一番よく示されているように、始動の前に、ばね５６は封じセグメント５２及び５４を軸方向反対向きに偏圧（バイアス）して、セル又は室の開口内にある内側及び外側セグメント１６及び１８の向い合った面４６及び４２に対して押し付ける。使うとき、セル又は室２０に油を満たすと、この油が封じセグメントに半径方向及び軸方向の両方の圧力を加える。
【００１３】
上側封じケーシング半部１０Ａはまた、その内側及び外側セグメント５２及び５４の両方に沿って半径方向に伸びるフランジ６２を含むことが示されている。フランジ６２には孔が設けられていて、これによって、上側封じケーシング半部は、ボルト６４及びピン６６を介して、下側封じケーシング半部１０Ｂにある同様な取付けフランジ（図に示していない）に沿って下側封じケーシング半部に固定することができる。
【００１４】
次に図２に示すケーシングの下半部１０Ｂについて説明すると、釣合った封じケーシングの両半部の間の最も大きな違いは、下側封じケーシング半部１０Ｂが一体構造であるが、それでも依然として断面は逆の略ｈ字形であることである。即ち、下側封じケーシング１０Ｂの半径方向内側部分が、軸方向部分７０によって接続された１対の軸方向に隔たる壁部分６６及び６８を持ち、これにより、セル２０と同様なセル又は室７２を作り、室７２は向い合った肩７４及び７６によって画成された半径方向内向きの開口を持つ。下側封じケーシング半部の半径方向外側部分が半径方向外側フランジ部分７８を含み、これも、ボルト２４に対して上側ケーシング２２のところに示したのと同様なボルト孔の配列（図２には示していないが、図５に示してある）を備えていて、それにより下側封じケーシング半部１０Ｂが発電機の端蓋に固定される。図２及び５は、ボルト孔の間にある油ハウジング８０を示しており、（発電機から）封じケーシング内の開口８２を通して供給された油が、ハウジング８０を通って、上側封じケーシング半部１０Ａ及び下側封じケーシング半部１０Ｂが結合されたときに形成される３６０°のセル２０及び７２に流入することができるようにしている。２つの１８０°封じセグメント１０４及び１０６が、上側封じケーシングに関連して前に述べたのと同様なコイルばね１０８及びピン１１０（１つを示してある）の助けを借りて、下側ハウジング内に着座している。次に改良された組立て方法を説明する。
【００１５】
最初に、下側封じケーシング半部１０Ｂを適当に位置決めして、ボルト２４により、発電機の端蓋１２にボルト締めする。キャップ１８のない上側封じケーシング半部１０Ａを次に下側封じケーシングの上に適当に位置決めし、やはり端蓋１２にボルト締めする。その後、ボルト６４及び整合ピン６６を使って、上側及び下側封じケーシングを一緒にボルト締めする。両方の上側及び下側封じケーシング半部と夫々の端蓋との間でボルト軸部上にある絶縁物２６及び３０を、一般的には絶縁物の前後の抵抗値を測定する５００ボルトのオーム計を用いて、標準の手順に従って試験する。本発明を用いると、封じセグメント５２、５４、１０４及び１０６が封じケーシング内に取付けられる前に、絶縁部品の試験の為に、上側封じケーシング半部１０Ａ及び下側封じケーシング半部１０Ｂを適当に位置決めして発電機の端蓋にボルト締めすることができることが明らかである。絶縁物試験が首尾よく完了した後、キャップ１８がまだ上側封じケーシング半部１０Ａに固定されていないことによってできる開口から、下側封じケーシング半部１０Ｂの中に下側封じセグメント１０４及び１０６とばね１０８とを摺動自在に位置決めする。ピン１１０を下側封じケーシング半部の外側から（図２参照）挿入して、スナップリング等によって所定位置に保持する。次に、上側封じセグメント５２及び５４を上側封じケーシング半部の中に適当に位置決めし、その後上側及び下側セグメントを一緒にボルト締めする（図４のボルトの肩１１２の中を孔が伸び、それが隣接する下側セグメント（図に示していない）にある同様なボルト孔及びボルトの肩と整列していることを参照）。ピン５８及びばね５６は、上側及び下側セグメントを一緒にボルト締めした後に、ケーシング又はキャップに挿入することができる。反対側の封じセグメントの界面でも同じ様な配置が施されている。最後に、キャップ１８をボルト５８を介して上側封じケーシング半部１０Ａにボルト締めする。
【００１６】
上に述べた設計は、封じリングのセグメントのボルト締めが、開放状態で行われる為に、著しく簡単にすると共に、組立て／分解の間、他の部分とは独立に、セグメントの取扱いができるようにすることによって、セグメントの間の相対運動をなくして、リングが損傷を受ける惧れを小さくする。
本発明を現在最も実用的で好ましい実施例と考えられるものについて説明したが、本発明がここに開示した実施例に制限されるものではなく、むしろ、種々の変更及び同等の構成も、特許請求の範囲にいう本発明の範囲内に含まれることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による上側封じケーシング半部を示す簡略部分断面図である。
【図２】本発明による下側封じケーシング半部を示す簡略部分断面図である。
【図３】図１の一部分の拡大図である。
【図４】本発明による上側封じケーシング半部の部分的な端面図である。
【図５】下側封じケーシング半部の部分的な端面図である。
【符号の説明】
１０    環状の封じケーシング
１０Ａ    上側封じケーシング半部
１０Ｂ    下側封じケーシング半部
１２    発電機の端蓋
１４    軸
１６    上側封じケーシング半部の本体１６
１８    上側封じケーシング半部のキャップ
２０    室
２４    ボルト
２６    円筒形絶縁スリーブ
３０    絶縁リング
４８    ボルト
５２、５４    上側封じセグメント
５６    コイルばね
５７、５９    テーパ面
６６、６８    下側封じケーシング半部の壁部分
７０    下側封じケーシング半部の軸方向部分
７２    室
７８    下側封じケーシング半部の半径方向外側フランジ部分
１０４、１０６    下側封じセグメント
１０８    コイルばね
【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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