JP2002195195A - ガスタービン用の取り替え可能な可変ステータ羽根 - Google Patents
ガスタービン用の取り替え可能な可変ステータ羽根Info
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Abstract
なく既存の可変ステータ羽根を取り外し新規な羽根に取
り替えるための方法に関する。 【解決手段】 新規な入口案内羽根組立体が、羽根10
を取り替えるために提供される。新規な組立体は、半径
方向内端に円筒形の短軸22を持ち、半径方向外端に比
較的短い一体のステム45を持つ羽根10と、ジャック
シャフト50と、を含み、該ジャックシャフト50の半
径方向内端が一体ステム45の半径方向外端と結合され
て該ジャックシャフト50に加えられたトルクが前記羽
根10に伝達されるようになっており、ジャックシャフ
ト50の半径方向外端が駆動歯車56を受けるようにな
っている。外側ステム片58がジャックシャフトの上に
取り付けられ、駆動歯車に溶接され、駆動歯車から羽根
へのトルク伝達経路を完成させる。
Description
具体的には、タービン圧縮機用の新規な可変ステータ羽
根の構造、及び、それに関連して、タービンのロータを
取り外すことなく既存の可変ステータ羽根を取り外し新
規な羽根に取り替えるための方法に関する。
ビンに使用されている軸流圧縮機は、各々が1つのブレ
ード付きディスクを含む段を18段も備えるものであ
る。さらに、圧縮機の入口には可変案内羽根の円周状の
列が設けられている。入口案内羽根は、始動時に空気流
を調整する役目を果たし、再生サイクルや複合サイクル
において小さい負荷でより高い点火温度を提供する。こ
れらの入口案内羽根は、環状駆動リングと歯付きラック
と駆動歯車とを使用して、入口ケーシングの外側から歯
車により動かされ、運転中に羽根を一体的に回転させ
る。
上部入口ケーシング及び下部入口ケーシングと呼ばれ
る、2つの半環状の2分割体の中に支持されている。図
1−3の例では、下部入口ケーシングにボルト止めされ
た8個の支持セグメントの各々に、4枚の入口案内羽根
が支持されている。上部入口ケーシングの入口案内羽根
は、上部入口ケーシングが取り外されている間、比較的
容易に取り外しと取り替えができるのに対し、下部入口
ケーシングの入口案内羽根の取り外しと取り替えをロー
タを取り外さずに行うことは、主として羽根の軸方向の
長さが大きいために問題がある。これは、羽根の調節駆
動装置をケーシングの外側に配置しなければならないと
いう要求によって余儀なくさせられるものである。従っ
て、各々の羽根には、羽根と一体に、ケーシングを通し
て長く延びる駆動ステムが付いていて、その駆動ステム
には環状駆動リングに固定された環状の歯付きラックと
係合するための駆動歯車が取り付けられている。これら
の長尺の羽根を取り外すのに必要なスペースを作るため
に、ロータの取り外しが必要とされてきた。しかしなが
ら、その工程は複雑で、時間と費用のかかるものであっ
た。
案内羽根を取り外すための技術、及び、入口ケーシング
の下半分に対して入口案内羽根の再取り付けを可能に
し、取り外しも再取り付けもロータを取り外すことなく
達成可能な新規な取り替え用の入口案内羽根組立体に関
する。
案内羽根の取り外しは、下部入口ケーシング12内の案
内羽根から外側の駆動歯車を取り外し、次に羽根を切断
し、各々の案内羽根の両方の切断片を下部入口ケーシン
グの中から取り外すことができるようにすることを含
む。この取り外しの手順は、下部入口ケーシング内の支
持セグメントの各々に取り付けられている入口案内羽根
に対して、セグメントごとに続けられる。ロータ20を
取り外すことなく取り替え用の入口案内羽根を取り付け
るには、さらに後述するように、既存の入口案内羽根の
設計を修正する必要がある。
の、すなわち駆動側の端部は、多部品駆動ステム組立体
を含むことになる。案内羽根ステムの半径方向の長さを
短くすることで、各々の案内羽根を人手でケーシング内
に設置することが可能となり、一方、中間のジャックシ
ャフトと駆動歯車と外側ステム片を含む追加された金属
製品は、入口ケーシングの外側から組み立てることがで
きる。羽根と一体の駆動ステムの部分は、半径方向に短
くされており、スプラインと平らな部分が設けられてい
て、中間ジャックシャフトの相補形の凹部と嵌合するよ
うになっている。ジャックシャフトの反対側の端部は、
駆動歯車を摺動可能に受ける。外側ステム片は、トルク
伝達用平坦部分(あるいは六角形の頭部又は同様の物)
により駆動歯車を越えて突出するジャックシャフトの自
由端に取り付けられるようになっている。半径方向のね
じが、外側ステム片からジャックシャフトを通して延
び、羽根ステムにねじ込まれて、これらの構成部品をゆ
るく保持する。全ての羽根が適切な羽根角度に調整され
た後、半径方向のねじが締められ、外側ステム片が駆動
歯車に溶接され、このようにして、駆動リングと歯付き
ラックと駆動歯車と案内羽根との間にトルク伝達経路が
形成される。
は、下部入口ケーシング12が水平接合部において上部
入口ケーシングに固定されるようになっており、入口案
内羽根10が下部入口ケーシングの半径方向内壁14と
半径方向外壁16との間に支持され、入口案内羽根には
一体にステム34が形成され、該ステムが外壁を通して
半径方向に延びて、その外端において、環状歯付きラッ
ク40と係合する駆動歯車38を支持しているものにお
いて、圧縮機の下部入口ケーシングから入口案内羽根1
0を取り外すための方法に関し、その方法は、(a)入
口案内羽根10の一体ステム34の半径方向外端上にあ
る歯車を取り外し、(b)入口案内羽根10を2つの切
断部分にせん断し、(c)下部入口ケーシング12の中
から入口案内羽根の切断部分を取り外す、段階を含む。
径方向内端に円筒形の短軸22を持ち、半径方向外端に
比較的短い一体の延長ステム45を持つ羽根10と、ジ
ャックシャフト50と、を含み、該ジャックシャフトの
半径方向内端が一体ステムの半径方向外端と結合されて
ジャックシャフトに加えられたトルクが羽根に伝達され
るようになっており、ジャックシャフトの半径方向外端
が駆動歯車を受けるようになっている調整可能な入口案
内羽根組立体に関する。
入口案内羽根10は、下部入口ケーシング12の中で、
半径方向内壁14と半径方向外壁16との間に支持され
ている。入口案内羽根の環状列は、ゼロまたは第1圧縮
段18の前方に位置し、ロータ20(一部のみ示す)の
周りを取り巻いている。入口ケーシングは上部ケーシン
グと下部ケーシングに分割されていて、各々が実質的に
180°にわたる範囲にあって、それぞれ入口案内羽根
の半数を支持している。上部ケーシングと下部ケーシン
グは、水平接合部において互いに接合されている。全て
の図の中で示されている図面は、水平接合部に隣接した
下部入口ケーシング12を通ってとられたものである。
は、支持セグメント30に形成された穴26内に設置さ
れたブシュ24に支持される円筒形のステムまたは短軸
22が形成されている。このようにして羽根を穴26内
のブシュ24により支持することにより、羽根が短軸2
2の周りを調整可能に回転できるということが理解され
るであろう。下部入口ケーシングには8個の支持セグメ
ント30があり、全体として実質的に180°にわたっ
て広がっている。これらのセグメントは、半円形の摩擦
リング28と軸方向に対向して位置している。例示的な
実施形態では、各々の支持セグメント30は4つの羽根
10を収容している。また、各々の支持セグメント30
は、ケーシング内壁14に対しボルト15により個々に
ボルト止めされている。摩擦リング28は、下部入口ケ
ーシングの中にあって支持されておらず、従って、リン
グをただ下部ケーシングの中で「ころがし」て、下部ケ
ーシングに出し入れすることにより、取り付けたり取り
外したりできる。
シング外壁16の孔を通って延びる延長ステム34が一
体に形成されており、駆動歯車38を取り付ける縮径部
分36を備える。駆動歯車38は、油圧シリンダ(図示
せず)によって動かされる駆動リング42に(例えばボ
ルト44で)固定された環状歯付きラック40と係合し
ている。駆動歯車38は、キー(またはシャーピン)と
止めねじ(または他の適当な手段)によって、縮径部分
36に固定されている。
方法で案内羽根を下部入口ケーシングから取り外すこと
ができる。入口ケーシングの上半分を取り外した状態
で、個々の駆動歯車38を取り外し、次に入口案内羽根
を2つにせん断し、断片を下部ケーシングの内側から取
り外すことができるようにする。歯車38が取り外され
状態では、上方、つまり半径方向外側の断片は、ステム
34も含めてケーシングの中へ引き抜き、それから取り
外すことができ、一方、下方、つまり半径方向内側の断
片は、各々のブシュ24の中から引き抜くことができ
る。
組立体を取り付けるには、上述した入口案内羽根組立体
を変更しなければならないということが理解されるであ
ろう。
羽根10の半径方向外端が、図4及び図5に示されてい
る。案内羽根の半径方向内端、及び、それがケーシング
内壁14に支持される方法は、上述した従来の構造、す
なわち、各々の支持セグメント30の穴26に配置され
たブシュ24に短軸22が受けられている場合と同じで
ある。羽根10の半径方向外端11は、平らな部分48
を有する円錐形スプライン部分46を持った一体的な半
径方向のステム45を含んでいる。中間ジャックシャフ
ト50の半径方向内端には、噛み合うスプラインと平ら
な部分が付いており、このようにして中間ジャックシャ
フト50と羽根10との間にトルク伝達能力が備えられ
る。ジャックシャフト50の外端には、駆動歯車56を
受ける平滑なシャフト部分52が形成されている。図5
に最も良く示されるように、駆動歯車を越えて延びるジ
ャックシャフト50の最外端54は、外側ステム片58
の同じく六角形をした凹部57を受けるように六角形を
しており、このようにして3つの構成部品45、50、
58全ての間にトルク伝達能力が備えられる。外側ステ
ム片58と駆動歯車56とジャックシャフト50は、羽
根ステム45にねじ込まれたボルトまたはねじ60によ
って羽根ステム45に固定される。
ング28を取り外し、支持セグメント30へ接近できる
ようにする。水平接合部の両側において、水平接合部か
ら底部の真ん中の位置へと、セグメント30を順次取り
外す。修正された入口案内羽根10をケーシング外壁1
6の穴に、一度に1枚ずつ、底部の真ん中の位置から入
れていく。入口案内羽根10をケーシング外壁16の中
に4枚入れる度に1個の支持セグメント30を、短軸2
2を穴26の中のブシュ24に挿入しながら取り付け
る。組立て作業はこのようにして、底部の真ん中から水
平接合部へ向かって、全ての支持セグメント30を取り
付けるまで進行する。全てのセグメント30をケーシン
グ内壁16に再びボルトで締めた後、摩擦リング28を
再び取り付ける。次に中間のジャックシャフト50と駆
動歯車56と外側ステム片58を、各々の案内羽根の上
にケーシングの外側から組立てる。次にねじまたはボル
ト60を各々の羽根ステム45にねじ込み、これらの組
立体をゆるく結合させる。次に上部入口ケーシング(図
示せず)を再び取り付け、全ての入口案内羽根を回転さ
せながら所望の羽根角度に調整する。次にねじ60を締
め、外側ステム片58を各々の駆動歯車56に溶接し、
このようにして駆動リング62とラック64と駆動歯車
56と羽根10との間にトルク伝達経路が完成する。
下部入口ケーシングとロータとの間の限られたスペース
の中での取り付けが可能となることが理解されるであろ
う。同時に、全ての羽根角度を同時に均等に調整するた
めに要求されるトルク伝達経路が確立されるのである。
のであるが、ここで述べてきた取り外しと取り付けの技
術は、たった1枚の古くなったり傷んだりした羽根を取
り替えるのに使用することもできるということも理解さ
れるであろう。
形態と考えられるものに関して述べてきたが、本発明
は、開示された実施形態だけに限定されるものではな
く、それとは逆に、添付の特許請求の範囲に記載した技
術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な改良及び均等
な配置をも含むように意図されているということが理解
されるであろう。
機の入口ケーシングの下半分を一部断面で示し、入口案
内羽根が入口ケーシングの中で組み立てられる方法を示
す部分平面図。
大詳細図。
大詳細図。
外端の部分断面図。
シャフトと外側ステム片の分解斜視図。
Claims (4)
- 【請求項1】 下部入口ケーシングが水平接合部におい
て上部入口ケーシングに固定されるようになっており、
該入口ケーシングの上半分が取り外された後も圧縮機の
ロータは同じ場所に残されたままであり、入口案内羽根
が前記下部入口ケーシングの半径方向内壁と半径方向外
壁との間に支持され、前記入口案内羽根には一体にステ
ムが形成され、該ステムが前記外壁を通して半径方向に
延びて、その外端において、環状歯付きラックと係合す
る駆動歯車を支持しているものにおいて、圧縮機の下部
入口ケーシングから入口案内羽根を取り外すための方法
であって、 (a)前記入口案内羽根の前記一体ステムの半径方向外
端上にある前記歯車を取り外し、 (b)前記入口案内羽根を2つの切断部分にせん断し、 (c)前記下部入口ケーシングの中から前記切断部分を
取り外す、段階を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記下部入口ケーシングから取り外され
た全ての入口案内羽根を、ロータを取り外すことなく取
り付けを可能にする2つの部品からなるステム組立体を
各々が持つ、修正された入口案内羽根で取り替えること
を含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 調整可能な入口案内羽根組立体であっ
て、 半径方向内端に円筒形の短軸を持ち、半径方向外端に比
較的短い一体のステムを持つ羽根と、 ジャックシャフトと、を含み、該ジャックシャフトの半
径方向内端が前記一体ステムの半径方向外端と結合され
て該ジャックシャフトに加えられたトルクが前記羽根に
伝達されるようになっており、前記ジャックシャフトの
半径方向外端が駆動歯車を受けるようになっている、こ
とを特徴とする組立体。 - 【請求項4】 圧縮機の下部入口ケーシングと組み合わ
された、請求項3に記載の調整可能な入口案内羽根組立
体であって、複数の前記羽根の半径方向内端が、前記下
部入口ケーシングの内壁に取り付けられた1つ又はそれ
以上のセグメントに着座していることを特徴とする組立
体。
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