分割ランナ
【課題】カバープレートの設置が不要となる分割ランナの締結方法を採用したランナを提供する。
【解決手段】水車又はポンプ水車のランナの中心を通る垂直平面で複数に分割された分割ランナ１Ａ，１Ｂにおいて、前記分割ランナ１Ａ，１Ｂは、一体締結時に他の分割ランナと対向接面する分割接合面５と、前記分割接合面５のクラウン２側及びバンド３側に設けられた締結溝６，７，８と、前記締結溝６，７，８に嵌め込まれ、前記分割接合面５に平行する引掛かり部１３を有する締結部材とを備え、前記引掛かり部１３が前記締結溝６，７，８を締め付けることで、前記分割ランナ１Ａ，１Ｂ同士を締結する。
【解決手段】水車又はポンプ水車のランナの中心を通る垂直平面で複数に分割された分割ランナ１Ａ，１Ｂにおいて、前記分割ランナ１Ａ，１Ｂは、一体締結時に他の分割ランナと対向接面する分割接合面５と、前記分割接合面５のクラウン２側及びバンド３側に設けられた締結溝６，７，８と、前記締結溝６，７，８に嵌め込まれ、前記分割接合面５に平行する引掛かり部１３を有する締結部材とを備え、前記引掛かり部１３が前記締結溝６，７，８を締め付けることで、前記分割ランナ１Ａ，１Ｂ同士を締結する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水車もしくはポンプ水車の分割ランナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に大型で高重量の水車ランナ又はポンプ水車ランナは、重量制限や道路交通上の輸送制限があるため、ランナを分割型構造にすることが多い。このランナの２分割構造を図７乃至図９により説明する。図７は従来のボルト・ナットにより締結された分割ランナをクラウン側から示す平面図、図８は図７に示す分割ランナの断面図、図９は図７に示す分割ランナをバンド側から示す平面図である。図７乃至図９に示すように、ランナ２０は、分割して輸送された分割ランナ２１の分割接合面２２同士を合わせ、接合フランジ２４をボルト・ナット２５で一体締結させる構造となっている。接合フランジ２４は流水面に対して突起した構造になっており、接合フランジ２４を流水中に露出したままランナを回転させると接合フランジ２４による流水の攪拌損失のため、水力効率の著しい低下を来す。この水力効率低下を回避するために、この接合フランジ２４の部分を流水面と隔離するカバープレート２７が、図７における接合フランジ２４と放射状に配置された放射状リブ２６の間、それぞれの放射状リブ２６，２６の間に、これらの上面（図９にあっては下面）を覆うように取り付けられている。
【０００３】
このカバープレートの取付け方法としては、放射状リブ２６とカバープレート２７とをボルトで締結する方法（例えば、特許文献１参照。）や溶接により取り付ける方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１３８７７７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２１８７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボルトによるカバープレートの取付けの場合、ランナの高速回転により発生する遠心力や、水圧脈動による加重力がカバ−プレートに繰り返し作用することで、カバープレートやボルトの疲労強度が低下し、折損等の疲労破壊の発生する可能性がある。上述した特許文献１においては、カバープレートを取り付ける連結板とボルトの疲労強度を向上させる方策が開示されている。しかし、この方策を採用した場合であっても、多本数のボルトを使用する作業となるため、使用するボルトの品質管理やボルト締付け／緩み止め等の作業管理が煩雑であり作業性の改善が難しい等の課題が指摘されていた。
【０００６】
一方、溶接によるカバープレートの取付けの場合、溶接時の溶接部収縮により残留応力がカバープレートに発生し、残留応力の残った状態ではカバープレートの疲労強度が著しく低下する。この状態でカバープレートに水圧脈動や自励振動による繰り返し応力がかかると、高応力部の溶接部で疲労破壊が発生する可能性がある。上述した特許文献２においては、残留応力が最大となるカバープレートの隅の部分にバランスホールを設けることで、カバープレートの自励振動を防ぐと共に、溶接時の収縮を吸収し、残留応力を極めて小さくさせる方策が開示されている。しかし、この方策を採用した場合であっても、製造熱処理に要するコストがかかるという課題が指摘されていた。
【０００７】
また、上述したいずれのカバープレートの取付け方法であっても、現地における作業工数が多くかかり不経済であるという共通の課題が指摘されていた。
【０００８】
本発明は上述の事項に基づいてなされたもので、その目的は、カバープレートの設置が不要となる分割ランナの締結方法を採用したランナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、水車又はポンプ水車のランナの中心を通る垂直平面で複数に分割された分割ランナにおいて、前記分割ランナは、一体締結時に他の分割ランナと対向接面する分割接合面と、前記分割接合面のクラウン側及びバンド側に設けられた締結溝と、前記締結溝に嵌め込まれ、前記分割接合面に平行する引掛かり部を有する締結部材とを備え、前記引掛かり部が前記締結溝を締め付けることで、前記分割ランナ同士を締結するものとする。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記締結部材は、一体成型されたソリッド型締結部材であるものとする。
【００１１】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記締結部材は、前記ソリッド型締結部材に加えて、締め付け調整が可能なボルト形締結部材を使用するものとする。
【００１２】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記締結部材は、予め加熱して前記締結溝に嵌め込まれるものとする。
【００１３】
（５）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記締結部材は、予め冷却された前記冷却溝に嵌め込まれるものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、分割ランナを締結部材で一体締結するので、ランナ組立てにおいてカバープレートの取付け作業が発生せず、容易に締結作業が行える。この結果、現地におけるランナ組立のための作業工数の減少が図れ、製品の品質の向上が図れる。また、分割ランナの締結面が表に出ているため、締結部品の施工検査等についても、一体締結後のランナを分解することなく実施でき、点検作業の負担も軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の分割ランナの一実施の形態をクラウン側から示す平面図である。
【図２】本発明の分割ランナの一実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の分割ランナの一実施の形態をバンド側から示す平面図である。
【図４】本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するＨ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するコ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するボルト形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】従来のボルト・ナットにより締結された分割ランナをクラウン側から示す平面図である。
【図８】図７に示す分割ランナの断面図である。
【図９】図７に示す分割ランナをバンド側から示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の分割ランナの実施の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図６は本発明の分割ランナの一実施の形態を示すもので、図１は本発明の分割ランナの一実施の形態をクラウン側から示す平面図、図２は本発明の分割ランナの一実施の形態を示す断面図、図３は本発明の分割ランナの一実施の形態をバンド側から示す平面図、図４は本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するＨ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図５は本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するコ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図６は本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するボルト形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【００１７】
図１乃至図３において、ランナ１はクラウン２と、バンド３と、このバンド３とクラウン２との間に設けた羽根４とを備えている。ランナ１は、ランナ１の軸線方向に沿う分割接合面５によって分割ランナ１Ａ，１Ｂに分割されている。
【００１８】
ランナ１のクラウン２側の分割接合面５には、図１及び図２に示すように、クラウン２の外周側から内側に向かって、４個のＨ字形締結溝６と１個のコ字形締結溝７と、２個のＨ字形締結溝６とが分割接合面５を跨ぐように順次形成されている。
【００１９】
上述したクラウン２の外周側から内側に順次形成した第１番目から第３番目の３個のＨ字形締結溝６及び第６番目のＨ字形締結溝６は、後述する同形状のＨ字形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面が角形形状となっている。また、外側から第５番目のコ字形締結溝７は、後述する同形状のコ字形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面が角形形状になっている。また、外側から第４番目及び第７番目の締結溝６は後述するボルト形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面がＵ字形形状になっている。
【００２０】
ランナ１のバンド３側の分割接合面５には、図３及び図２に示すように、平面視４個のＨ字形締結溝８が分割接合面５を跨ぐように順次形成されている。４個のＨ字形締結溝８のうち、中間の２個の締結溝８は後述する同形状のＨ字形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面が角形形状となっている。また、外側及び内側の締結溝８は後述するボルト形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面がＵ字形形状になっている。
【００２１】
前述したＨ字形締結部材９の構成を図４に、またコ字形締結部材１０の構成を図５に、さらに、ボルト形締結部材１１の構成を図６に示す。Ｈ字形締結部材９，コ字形締結部材１０が鋼材等の固体で一体成型されたソリッド型締結部材であるのに対し、ボルト形締結部材１１は、鋼材等の固体から成り一端側にネジ山が形成された締結部と、このネジ山に嵌合され、ハンマー等の打ちこみで回動される円筒型ナット１２とから構成される締め付け調整が可能な締結部材である。円筒型ナット１２は、円筒内周側にネジ山加工が施されていて、円筒外周側には、横断面形状をノコギリ歯状とする凹凸部が形成されている。なお、このボルト形締結部材１１のネジ山加工部の反対側には、いわゆるボルト頭部に該当する凸部が形成されている。この凸部と凸部に対向する円筒型ナット１２の正面部とが、後述する嵌め込みの際に分割接合面５に平行し、締結溝６，８を締め付ける引掛かり部１３を形成している。つまり、引掛かり部１３の長さである凸部と円筒型ナット１２との軸方向の間隙を縮小させることにより、被締結体の締結溝６，８を締め付け、被締結体の締結を可能とするものである。
【００２２】
Ｈ字形締結部材９は、図４に示すように、３個の直方体部材から構成されていて、平面視Ｈ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体９Ａ，９Ａと、この側部直方体９Ａ，９Ａを接続する形で、中間に位置する中間部直方体９Ｂとで形成されている。したがって、図４（ｂ）に示すように、このＨ字形締結部材９は、側面高さを、一定にしかも低く形成することができる。また、締結溝６，８を締め付ける引掛かり部１３は、２個の側部直方体９Ａの対向する側面両端部が該当し、後述する嵌め込みの際に分割接合面５に平行する。なお、詳細は後述するが、被締結体の締結は、平面視Ｈ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体９Ａの軸方向間隙（引掛かり部１３の間）に被締結体を配置し、この軸方向の間隙を縮小させ、引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，８を締め付けることで、被締結体の締結を可能とする。
【００２３】
コ字形締結部材１０は、図５に示すように、３個の直方体部材から構成されていて、平面視コ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体１０Ａ，１０Ａと、この側部直方体１０Ａ，１０Ａを接続する形で、中間に位置する中間部直方体１０Ｂとで形成されている。したがって、図５（ｂ）に示すように、このコ字形締結部材１０は、側面高さを、一定にしかも低く形成することができる。また、締結溝７を締め付ける引掛かり部１３は、２個の側部直方体１０Ａの対向する側面部が該当し、後述する嵌め込みの際に分割接合面５に平行する。なお、被締結体の締結は、Ｈ字形締結部材９と同様に、平面視コ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体１０Ａの軸方向間隙（引掛かり部１３の間）に被締結体を配置し、この軸方向の間隙を縮小させ、引掛かり部１３が被締結体の締結溝７を締め付けることで、被締結体の締結を可能とする。
【００２４】
分割ランナ１Ａ，１Ｂは、図２に示す分割接合面５同士を対向させた後、締結溝６，７，８に締結部材を嵌合させることで、締結されて、一体のランナ１に形成されている。具体的には、図１に示すように、ランナ１のクラウン２側の分割接合面５において、平面視Ｈ字形の１２個の締結溝６と平面視コ字形の２個の締結溝７が形成され、それぞれの締結溝６，７にＨ字形締結部材８，コ字形締結部材９，ボルト形締結部材１０のいずれかが嵌め込まれている。また、ランナ１のバンド３側の分割接合面５においては、平面視Ｈ字形の８個の締結溝８が形成され、クラウン２側と同様にいずれかの締結部材が嵌め込まれている。
【００２５】
次に、ランナ１の締結手段である締結溝６，７，８に締結部材を嵌めこむ方法について説明する。
まず、Ｈ字形締結部材９，コ字形締結部材１０からなるソリッド型締結部材をランナ１側に設けた締結溝６，７，８に嵌め込む方法としては、以下の３個の方法がある。
（１）予めソリッド型締結部材を加熱し、熱膨張によってその寸法を伸ばした後に、締結溝６，７，８に嵌め込み、その後自然放熱させ、この締結部材の寸法が常温まで冷却されて縮まることで、締結部材の引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，７，８を締める熱嵌め。
（２）予め締結溝６，７，８を冷却し、熱膨張によってその寸法を縮めた後に、ソリッド型締結部材を嵌め込み、その後自然放置させ、この締結溝６，７，８の寸法が常温に加熱されて伸びることで、締結部材の引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，７，８を締める冷嵌め。
（３）締結部材を締結溝６，７，８の上部に配置し、締結部材を打撃することで嵌め込み、締結部材の引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，７，８を締める中間嵌め。
【００２６】
これら３個の方法は、作業環境や作業性により適宜選択されるものである。なお、ソリッド型締結部材によるランナ１締結手段の場合、これらの締結部材と締結溝６，７，８とのギャップを、例えば締結部材の伸び量分だけ設定すればよく、ランナ１側の取付けスペースである締結溝６，７，８を形成する部分を小さくすることができる。また、上述したように、これら締結部材の高さも低いことから、締結部材を分割ランナ１Ａ，１Ｂに取り付ける際の作業スペースも小さくすることができる。
【００２７】
一方、上述した締結手段の場合、一旦、締結部材が締結溝６，７，８に嵌合された場合、締り嵌めで取り付けられた締結部材を取り外したり、やり直しをしたりすることが困難である。また、分割ランナ１Ａ，１Ｂの締結作業において、例えば、締結部材による被締結体に対する締め付け力を微調整することなども、困難である。
【００２８】
次に、ボルト形締結部材１１をランナ１側に設けた締結溝６，８に嵌め込む方法を説明する。この方法によれば、上述したソリッド型締結部材の締結手段で困難であった問題を解消することができる。
まず、図６に示すように、ボルト形締結部材１１の軸方向片側に切られたネジ山に円筒型ナット１２を取り付け、締結溝６，８に挿入する。次に、円筒型ナット１２の表面凹部に例えばのみ状のあて金を当て、ハンマーを打ち込むことで、円筒型ナット１２を回動嵌合させる。この結果、引掛かり部１３の長さであるボルト形締結部材１１の凸部と円筒型ナット１２との軸方向の間隙が縮小し、引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，８を締めることで被締結体が締め付けられるので、被締結体の締結がなされる。つまり、ボルト形締結部材１１を使用した締結方法によれば、上述したソリッド型締結部材の締結手段で困難であった一体締結時の締め付け力の微調整が可能となり、円筒型ナット１２を緩めることで締結作業のやり直し等も容易に行うことができる。
【００２９】
一方、この締結手段の場合、締め付け力を微調整するために、円筒型ナット１２を回す必要が発生する。したがって、円筒型ナット１２が回動するためのスペースをランナ側の締結溝６，８に設ける必要があり、また、このナット回動のための作業スペースも必要となるという問題がある。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、上述したソリッド型締結部材とボルト形締結部材１１とを併用して、分割ランナ１Ａ，１Ｂを締結する方法を採用している。
まず、分割ランナ１Ａ，１Ｂを、図２に示す分割接合面５同士を対向させた後、ボルト形締結部材１１を使用して仮締結を行う。具体的には、図２に示すクラウン２側、バンド３側それぞれ４箇所の曲線部を備えた断面形状の締結溝６，８の部分において、上述したボルト形締結部材１１の嵌め込みと締め付けを行う。
【００３１】
次に、この状態で、分割接合面５の位置調整を行う。この際、必要であれば、上述したボルト締結部材１１の円筒型ナット１２を回動させることにより、締め付け力を弱め、分割ランナ１Ａ，１Ｂの位置調整が可能となる。
【００３２】
分割接合面５の位置調整が完了した場合、分割ランナ１Ａ，１Ｂの一体締結を行う。具体的には、図２に示すクラウン２側１０箇所、バンド３側４箇所の矩形部のみからなる断面形状の締結溝６，７，８の部分において、上述したソリッド型締結部材の嵌め込みを行う。
【００３３】
このような手順でソリッド型締結部材とボルト形締結部材１１とを併用することにより、ランナ１組立作業において、ランナ１の締め付け力を調整できると共に、全体的には、締結部材を嵌合する締結溝６，７，８のスペースを少なくすることが可能になる。
【００３４】
上述した本発明の分割ランナの一実施の形態によれば、分割ランナ１Ａ，１Ｂを締結部材で一体締結するので、ランナ組立においてカバープレート２７の取付け作業が発生せず、容易に締結作業が行える。この結果、現地におけるランナ組立のための作業工数の減少が図れ、製品の品質の向上が図れる。また、分割ランナ１Ａ，１Ｂの締結面が表に出ているため、締結部品の施工検査等についても、一体締結後のランナ１を分解することなく実施でき、点検作業の負担も軽減することができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、締結部材による一体締結ランナ１としたことから、従来の一体締結ランナで必要であった、放射状リブ２６と合わせ目フランジ２４で挟まれた狭いスペースでのボルト・ナット２５の取り付け作業が不要となり、代わって、分割ランナ１Ａ，１Ｂのクラウン２側上面及びバンド３側下面から締結部材を取り付ける作業となる。この結果、分割ランナ１Ａ，１Ｂの現地作業の作業工数が削減できると共に、作業性の向上が図れる。また、従来必要であったボルト・ナットの品質管理や締付および緩み止め等の作業管理が不要なため製品の品質向上が図れる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、分割ランナ１Ａ，１Ｂのクラウン２側上面、バンド３側下面から締結部材を取り付ける構造であるため、従来の一体締結構造と比較し、締結部材の施工検査を行うことが容易である。この結果、製品の品質向上が図れる。
【００３７】
さらに、従来の分割ランナ１Ａ，１Ｂと比較してボルト・ナット２５を取り付けるスペースを必要としないため、ランナ高さ方向の接合フランジ２４の厚みを減少でき、ボルト・ナット２５露出部の水中攪拌損失防止および重量軽減を目的とした放射状リブ２６の取り付けを行う必要がない。つまり、放射状リブ２６と放射状リブ２６を覆うためのカバープレート２７の取り付け作業が不要となり、現地作業工数を削減できる。また、カバープレート２７取り付け部の破損の可能性がないため製品の品質向上が図れる。
【００３８】
なお、本発明の実施の形態において２分割ランナを例に説明したが、本発明の適用にあっては、２分割ランナに限られるものではない。従来のボルト・ナット２５によって、一体締結されていた分割ランナであれば、本発明を適用することができる。
【００３９】
また、本発明の実施の形態における分割ランナ１Ａ，１Ｂを締結する方法では、ボルト形締結部材１１とソリッド型締結部材をランナの締結溝６，８に嵌合させているが、例えば、ランナの一体締結完了後、ボルト形締結部材１１を取り外し、この締結溝６，８にソリッド型締結部材を嵌合させてもよい。この場合、締結作業時には、位置調整などの微調整などが可能となり、高作業性が得られ、位置調整完了後の運転時には、高い締結力が確保され、製品の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態において、クラウン２側に２個のコ字形締結溝７、１２個のＨ字形締結溝６を、バンド３側に８個のＨ字形締結溝８を設けた例を示したが、これらの締結溝６，７，８の配置位置及び個数は適宜変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ ランナ
１Ａ，１Ｂ 分割ランナ
２ クラウン
３ バンド
４ 羽根
５ 分割接合面
６ Ｈ字形締結溝
７ コ字形締結溝
８ Ｈ字形締結溝
９ Ｈ字形締結部材
１０ コ字形締結部材
１１ ボルト形締結部材
１２ 円筒型ナット
１３ 引掛かり部
２６ 放射状リブ
２７ カバープレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水車もしくはポンプ水車の分割ランナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に大型で高重量の水車ランナ又はポンプ水車ランナは、重量制限や道路交通上の輸送制限があるため、ランナを分割型構造にすることが多い。このランナの２分割構造を図７乃至図９により説明する。図７は従来のボルト・ナットにより締結された分割ランナをクラウン側から示す平面図、図８は図７に示す分割ランナの断面図、図９は図７に示す分割ランナをバンド側から示す平面図である。図７乃至図９に示すように、ランナ２０は、分割して輸送された分割ランナ２１の分割接合面２２同士を合わせ、接合フランジ２４をボルト・ナット２５で一体締結させる構造となっている。接合フランジ２４は流水面に対して突起した構造になっており、接合フランジ２４を流水中に露出したままランナを回転させると接合フランジ２４による流水の攪拌損失のため、水力効率の著しい低下を来す。この水力効率低下を回避するために、この接合フランジ２４の部分を流水面と隔離するカバープレート２７が、図７における接合フランジ２４と放射状に配置された放射状リブ２６の間、それぞれの放射状リブ２６，２６の間に、これらの上面（図９にあっては下面）を覆うように取り付けられている。
【０００３】
このカバープレートの取付け方法としては、放射状リブ２６とカバープレート２７とをボルトで締結する方法（例えば、特許文献１参照。）や溶接により取り付ける方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１３８７７７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２１８７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボルトによるカバープレートの取付けの場合、ランナの高速回転により発生する遠心力や、水圧脈動による加重力がカバ−プレートに繰り返し作用することで、カバープレートやボルトの疲労強度が低下し、折損等の疲労破壊の発生する可能性がある。上述した特許文献１においては、カバープレートを取り付ける連結板とボルトの疲労強度を向上させる方策が開示されている。しかし、この方策を採用した場合であっても、多本数のボルトを使用する作業となるため、使用するボルトの品質管理やボルト締付け／緩み止め等の作業管理が煩雑であり作業性の改善が難しい等の課題が指摘されていた。
【０００６】
一方、溶接によるカバープレートの取付けの場合、溶接時の溶接部収縮により残留応力がカバープレートに発生し、残留応力の残った状態ではカバープレートの疲労強度が著しく低下する。この状態でカバープレートに水圧脈動や自励振動による繰り返し応力がかかると、高応力部の溶接部で疲労破壊が発生する可能性がある。上述した特許文献２においては、残留応力が最大となるカバープレートの隅の部分にバランスホールを設けることで、カバープレートの自励振動を防ぐと共に、溶接時の収縮を吸収し、残留応力を極めて小さくさせる方策が開示されている。しかし、この方策を採用した場合であっても、製造熱処理に要するコストがかかるという課題が指摘されていた。
【０００７】
また、上述したいずれのカバープレートの取付け方法であっても、現地における作業工数が多くかかり不経済であるという共通の課題が指摘されていた。
【０００８】
本発明は上述の事項に基づいてなされたもので、その目的は、カバープレートの設置が不要となる分割ランナの締結方法を採用したランナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、水車又はポンプ水車のランナの中心を通る垂直平面で複数に分割された分割ランナにおいて、前記分割ランナは、一体締結時に他の分割ランナと対向接面する分割接合面と、前記分割接合面のクラウン側及びバンド側に設けられた締結溝と、前記締結溝に嵌め込まれ、前記分割接合面に平行する引掛かり部を有する締結部材とを備え、前記引掛かり部が前記締結溝を締め付けることで、前記分割ランナ同士を締結するものとする。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記締結部材は、一体成型されたソリッド型締結部材であるものとする。
【００１１】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記締結部材は、前記ソリッド型締結部材に加えて、締め付け調整が可能なボルト形締結部材を使用するものとする。
【００１２】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記締結部材は、予め加熱して前記締結溝に嵌め込まれるものとする。
【００１３】
（５）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記締結部材は、予め冷却された前記冷却溝に嵌め込まれるものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、分割ランナを締結部材で一体締結するので、ランナ組立てにおいてカバープレートの取付け作業が発生せず、容易に締結作業が行える。この結果、現地におけるランナ組立のための作業工数の減少が図れ、製品の品質の向上が図れる。また、分割ランナの締結面が表に出ているため、締結部品の施工検査等についても、一体締結後のランナを分解することなく実施でき、点検作業の負担も軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の分割ランナの一実施の形態をクラウン側から示す平面図である。
【図２】本発明の分割ランナの一実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の分割ランナの一実施の形態をバンド側から示す平面図である。
【図４】本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するＨ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するコ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するボルト形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】従来のボルト・ナットにより締結された分割ランナをクラウン側から示す平面図である。
【図８】図７に示す分割ランナの断面図である。
【図９】図７に示す分割ランナをバンド側から示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の分割ランナの実施の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図６は本発明の分割ランナの一実施の形態を示すもので、図１は本発明の分割ランナの一実施の形態をクラウン側から示す平面図、図２は本発明の分割ランナの一実施の形態を示す断面図、図３は本発明の分割ランナの一実施の形態をバンド側から示す平面図、図４は本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するＨ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図５は本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するコ字形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図６は本発明の分割ランナの一実施の形態を構成するボルト形締結部材を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【００１７】
図１乃至図３において、ランナ１はクラウン２と、バンド３と、このバンド３とクラウン２との間に設けた羽根４とを備えている。ランナ１は、ランナ１の軸線方向に沿う分割接合面５によって分割ランナ１Ａ，１Ｂに分割されている。
【００１８】
ランナ１のクラウン２側の分割接合面５には、図１及び図２に示すように、クラウン２の外周側から内側に向かって、４個のＨ字形締結溝６と１個のコ字形締結溝７と、２個のＨ字形締結溝６とが分割接合面５を跨ぐように順次形成されている。
【００１９】
上述したクラウン２の外周側から内側に順次形成した第１番目から第３番目の３個のＨ字形締結溝６及び第６番目のＨ字形締結溝６は、後述する同形状のＨ字形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面が角形形状となっている。また、外側から第５番目のコ字形締結溝７は、後述する同形状のコ字形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面が角形形状になっている。また、外側から第４番目及び第７番目の締結溝６は後述するボルト形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面がＵ字形形状になっている。
【００２０】
ランナ１のバンド３側の分割接合面５には、図３及び図２に示すように、平面視４個のＨ字形締結溝８が分割接合面５を跨ぐように順次形成されている。４個のＨ字形締結溝８のうち、中間の２個の締結溝８は後述する同形状のＨ字形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面が角形形状となっている。また、外側及び内側の締結溝８は後述するボルト形締結部材が嵌め込まれるため、図２に示すように横断面がＵ字形形状になっている。
【００２１】
前述したＨ字形締結部材９の構成を図４に、またコ字形締結部材１０の構成を図５に、さらに、ボルト形締結部材１１の構成を図６に示す。Ｈ字形締結部材９，コ字形締結部材１０が鋼材等の固体で一体成型されたソリッド型締結部材であるのに対し、ボルト形締結部材１１は、鋼材等の固体から成り一端側にネジ山が形成された締結部と、このネジ山に嵌合され、ハンマー等の打ちこみで回動される円筒型ナット１２とから構成される締め付け調整が可能な締結部材である。円筒型ナット１２は、円筒内周側にネジ山加工が施されていて、円筒外周側には、横断面形状をノコギリ歯状とする凹凸部が形成されている。なお、このボルト形締結部材１１のネジ山加工部の反対側には、いわゆるボルト頭部に該当する凸部が形成されている。この凸部と凸部に対向する円筒型ナット１２の正面部とが、後述する嵌め込みの際に分割接合面５に平行し、締結溝６，８を締め付ける引掛かり部１３を形成している。つまり、引掛かり部１３の長さである凸部と円筒型ナット１２との軸方向の間隙を縮小させることにより、被締結体の締結溝６，８を締め付け、被締結体の締結を可能とするものである。
【００２２】
Ｈ字形締結部材９は、図４に示すように、３個の直方体部材から構成されていて、平面視Ｈ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体９Ａ，９Ａと、この側部直方体９Ａ，９Ａを接続する形で、中間に位置する中間部直方体９Ｂとで形成されている。したがって、図４（ｂ）に示すように、このＨ字形締結部材９は、側面高さを、一定にしかも低く形成することができる。また、締結溝６，８を締め付ける引掛かり部１３は、２個の側部直方体９Ａの対向する側面両端部が該当し、後述する嵌め込みの際に分割接合面５に平行する。なお、詳細は後述するが、被締結体の締結は、平面視Ｈ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体９Ａの軸方向間隙（引掛かり部１３の間）に被締結体を配置し、この軸方向の間隙を縮小させ、引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，８を締め付けることで、被締結体の締結を可能とする。
【００２３】
コ字形締結部材１０は、図５に示すように、３個の直方体部材から構成されていて、平面視コ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体１０Ａ，１０Ａと、この側部直方体１０Ａ，１０Ａを接続する形で、中間に位置する中間部直方体１０Ｂとで形成されている。したがって、図５（ｂ）に示すように、このコ字形締結部材１０は、側面高さを、一定にしかも低く形成することができる。また、締結溝７を締め付ける引掛かり部１３は、２個の側部直方体１０Ａの対向する側面部が該当し、後述する嵌め込みの際に分割接合面５に平行する。なお、被締結体の締結は、Ｈ字形締結部材９と同様に、平面視コ字の対向する２つの短辺に相当する２個の側部直方体１０Ａの軸方向間隙（引掛かり部１３の間）に被締結体を配置し、この軸方向の間隙を縮小させ、引掛かり部１３が被締結体の締結溝７を締め付けることで、被締結体の締結を可能とする。
【００２４】
分割ランナ１Ａ，１Ｂは、図２に示す分割接合面５同士を対向させた後、締結溝６，７，８に締結部材を嵌合させることで、締結されて、一体のランナ１に形成されている。具体的には、図１に示すように、ランナ１のクラウン２側の分割接合面５において、平面視Ｈ字形の１２個の締結溝６と平面視コ字形の２個の締結溝７が形成され、それぞれの締結溝６，７にＨ字形締結部材８，コ字形締結部材９，ボルト形締結部材１０のいずれかが嵌め込まれている。また、ランナ１のバンド３側の分割接合面５においては、平面視Ｈ字形の８個の締結溝８が形成され、クラウン２側と同様にいずれかの締結部材が嵌め込まれている。
【００２５】
次に、ランナ１の締結手段である締結溝６，７，８に締結部材を嵌めこむ方法について説明する。
まず、Ｈ字形締結部材９，コ字形締結部材１０からなるソリッド型締結部材をランナ１側に設けた締結溝６，７，８に嵌め込む方法としては、以下の３個の方法がある。
（１）予めソリッド型締結部材を加熱し、熱膨張によってその寸法を伸ばした後に、締結溝６，７，８に嵌め込み、その後自然放熱させ、この締結部材の寸法が常温まで冷却されて縮まることで、締結部材の引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，７，８を締める熱嵌め。
（２）予め締結溝６，７，８を冷却し、熱膨張によってその寸法を縮めた後に、ソリッド型締結部材を嵌め込み、その後自然放置させ、この締結溝６，７，８の寸法が常温に加熱されて伸びることで、締結部材の引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，７，８を締める冷嵌め。
（３）締結部材を締結溝６，７，８の上部に配置し、締結部材を打撃することで嵌め込み、締結部材の引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，７，８を締める中間嵌め。
【００２６】
これら３個の方法は、作業環境や作業性により適宜選択されるものである。なお、ソリッド型締結部材によるランナ１締結手段の場合、これらの締結部材と締結溝６，７，８とのギャップを、例えば締結部材の伸び量分だけ設定すればよく、ランナ１側の取付けスペースである締結溝６，７，８を形成する部分を小さくすることができる。また、上述したように、これら締結部材の高さも低いことから、締結部材を分割ランナ１Ａ，１Ｂに取り付ける際の作業スペースも小さくすることができる。
【００２７】
一方、上述した締結手段の場合、一旦、締結部材が締結溝６，７，８に嵌合された場合、締り嵌めで取り付けられた締結部材を取り外したり、やり直しをしたりすることが困難である。また、分割ランナ１Ａ，１Ｂの締結作業において、例えば、締結部材による被締結体に対する締め付け力を微調整することなども、困難である。
【００２８】
次に、ボルト形締結部材１１をランナ１側に設けた締結溝６，８に嵌め込む方法を説明する。この方法によれば、上述したソリッド型締結部材の締結手段で困難であった問題を解消することができる。
まず、図６に示すように、ボルト形締結部材１１の軸方向片側に切られたネジ山に円筒型ナット１２を取り付け、締結溝６，８に挿入する。次に、円筒型ナット１２の表面凹部に例えばのみ状のあて金を当て、ハンマーを打ち込むことで、円筒型ナット１２を回動嵌合させる。この結果、引掛かり部１３の長さであるボルト形締結部材１１の凸部と円筒型ナット１２との軸方向の間隙が縮小し、引掛かり部１３が被締結体の締結溝６，８を締めることで被締結体が締め付けられるので、被締結体の締結がなされる。つまり、ボルト形締結部材１１を使用した締結方法によれば、上述したソリッド型締結部材の締結手段で困難であった一体締結時の締め付け力の微調整が可能となり、円筒型ナット１２を緩めることで締結作業のやり直し等も容易に行うことができる。
【００２９】
一方、この締結手段の場合、締め付け力を微調整するために、円筒型ナット１２を回す必要が発生する。したがって、円筒型ナット１２が回動するためのスペースをランナ側の締結溝６，８に設ける必要があり、また、このナット回動のための作業スペースも必要となるという問題がある。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、上述したソリッド型締結部材とボルト形締結部材１１とを併用して、分割ランナ１Ａ，１Ｂを締結する方法を採用している。
まず、分割ランナ１Ａ，１Ｂを、図２に示す分割接合面５同士を対向させた後、ボルト形締結部材１１を使用して仮締結を行う。具体的には、図２に示すクラウン２側、バンド３側それぞれ４箇所の曲線部を備えた断面形状の締結溝６，８の部分において、上述したボルト形締結部材１１の嵌め込みと締め付けを行う。
【００３１】
次に、この状態で、分割接合面５の位置調整を行う。この際、必要であれば、上述したボルト締結部材１１の円筒型ナット１２を回動させることにより、締め付け力を弱め、分割ランナ１Ａ，１Ｂの位置調整が可能となる。
【００３２】
分割接合面５の位置調整が完了した場合、分割ランナ１Ａ，１Ｂの一体締結を行う。具体的には、図２に示すクラウン２側１０箇所、バンド３側４箇所の矩形部のみからなる断面形状の締結溝６，７，８の部分において、上述したソリッド型締結部材の嵌め込みを行う。
【００３３】
このような手順でソリッド型締結部材とボルト形締結部材１１とを併用することにより、ランナ１組立作業において、ランナ１の締め付け力を調整できると共に、全体的には、締結部材を嵌合する締結溝６，７，８のスペースを少なくすることが可能になる。
【００３４】
上述した本発明の分割ランナの一実施の形態によれば、分割ランナ１Ａ，１Ｂを締結部材で一体締結するので、ランナ組立においてカバープレート２７の取付け作業が発生せず、容易に締結作業が行える。この結果、現地におけるランナ組立のための作業工数の減少が図れ、製品の品質の向上が図れる。また、分割ランナ１Ａ，１Ｂの締結面が表に出ているため、締結部品の施工検査等についても、一体締結後のランナ１を分解することなく実施でき、点検作業の負担も軽減することができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、締結部材による一体締結ランナ１としたことから、従来の一体締結ランナで必要であった、放射状リブ２６と合わせ目フランジ２４で挟まれた狭いスペースでのボルト・ナット２５の取り付け作業が不要となり、代わって、分割ランナ１Ａ，１Ｂのクラウン２側上面及びバンド３側下面から締結部材を取り付ける作業となる。この結果、分割ランナ１Ａ，１Ｂの現地作業の作業工数が削減できると共に、作業性の向上が図れる。また、従来必要であったボルト・ナットの品質管理や締付および緩み止め等の作業管理が不要なため製品の品質向上が図れる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、分割ランナ１Ａ，１Ｂのクラウン２側上面、バンド３側下面から締結部材を取り付ける構造であるため、従来の一体締結構造と比較し、締結部材の施工検査を行うことが容易である。この結果、製品の品質向上が図れる。
【００３７】
さらに、従来の分割ランナ１Ａ，１Ｂと比較してボルト・ナット２５を取り付けるスペースを必要としないため、ランナ高さ方向の接合フランジ２４の厚みを減少でき、ボルト・ナット２５露出部の水中攪拌損失防止および重量軽減を目的とした放射状リブ２６の取り付けを行う必要がない。つまり、放射状リブ２６と放射状リブ２６を覆うためのカバープレート２７の取り付け作業が不要となり、現地作業工数を削減できる。また、カバープレート２７取り付け部の破損の可能性がないため製品の品質向上が図れる。
【００３８】
なお、本発明の実施の形態において２分割ランナを例に説明したが、本発明の適用にあっては、２分割ランナに限られるものではない。従来のボルト・ナット２５によって、一体締結されていた分割ランナであれば、本発明を適用することができる。
【００３９】
また、本発明の実施の形態における分割ランナ１Ａ，１Ｂを締結する方法では、ボルト形締結部材１１とソリッド型締結部材をランナの締結溝６，８に嵌合させているが、例えば、ランナの一体締結完了後、ボルト形締結部材１１を取り外し、この締結溝６，８にソリッド型締結部材を嵌合させてもよい。この場合、締結作業時には、位置調整などの微調整などが可能となり、高作業性が得られ、位置調整完了後の運転時には、高い締結力が確保され、製品の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態において、クラウン２側に２個のコ字形締結溝７、１２個のＨ字形締結溝６を、バンド３側に８個のＨ字形締結溝８を設けた例を示したが、これらの締結溝６，７，８の配置位置及び個数は適宜変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ ランナ
１Ａ，１Ｂ 分割ランナ
２ クラウン
３ バンド
４ 羽根
５ 分割接合面
６ Ｈ字形締結溝
７ コ字形締結溝
８ Ｈ字形締結溝
９ Ｈ字形締結部材
１０ コ字形締結部材
１１ ボルト形締結部材
１２ 円筒型ナット
１３ 引掛かり部
２６ 放射状リブ
２７ カバープレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車又はポンプ水車のランナの中心を通る垂直平面で複数に分割された分割ランナにおいて、
前記分割ランナは、
一体締結時に他の分割ランナと対向接面する分割接合面と、
前記分割接合面のクラウン側及びバンド側に設けられた締結溝と、
前記締結溝に嵌め込まれ、前記分割接合面に平行する引掛かり部を有する締結部材とを備え、
前記引掛かり部が前記締結溝を締め付けることで、前記分割ランナ同士を締結する
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項２】
前記請求項１記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、一体成型されたソリッド型締結部材である
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項３】
前記請求項２に記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、前記ソリッド型締結部材に加えて、締め付け調整が可能なボルト形締結部材を使用する
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、予め加熱して前記締結溝に嵌め込まれる
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項５】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、予め冷却された前記冷却溝に嵌め込まれる
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項１】
水車又はポンプ水車のランナの中心を通る垂直平面で複数に分割された分割ランナにおいて、
前記分割ランナは、
一体締結時に他の分割ランナと対向接面する分割接合面と、
前記分割接合面のクラウン側及びバンド側に設けられた締結溝と、
前記締結溝に嵌め込まれ、前記分割接合面に平行する引掛かり部を有する締結部材とを備え、
前記引掛かり部が前記締結溝を締め付けることで、前記分割ランナ同士を締結する
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項２】
前記請求項１記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、一体成型されたソリッド型締結部材である
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項３】
前記請求項２に記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、前記ソリッド型締結部材に加えて、締め付け調整が可能なボルト形締結部材を使用する
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、予め加熱して前記締結溝に嵌め込まれる
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【請求項５】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水車又はポンプ水車の分割ランナにおいて、
前記締結部材は、予め冷却された前記冷却溝に嵌め込まれる
ことを特徴とする水車又はポンプ水車の分割ランナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１９６５４６（Ｐ２０１０−１９６５４６Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４０８２６（Ｐ２００９−４０８２６）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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