JP2014532135A - ターボ機械のロータを第１の位置から第２の位置に回動させるための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、概略的に、第１の位置−好ましくは水平姿勢（１０ａ）−から第２の位置−好ましくは垂直姿勢（１０ｃ）−に至るまでターボ機械のロータ（１０）を回動させるための装置（１２）であって、ロータ（１０）が、少なくとも１つのタイロッドによって互いに固定されている複数のロータディスクを備えており、互いに対して平行に配置されている２つの側壁要素（２４）と、これら側壁要素（２４）を互いに接続しているブリッジ要素（２８）と、立ち上げるべきロータ（１０）のアキシアル方向セクションを締まり嵌めで受容するための分割可能な回転式リング（３０）と、回転式リング（３０）を水平面に対して平行とされる回動軸線（３１）の周りに回動させるために、回転式リング（３０）と同一平面上に配置されていると共に側壁要素（２４）に回転可能に取り付けられている２つのピン（３２）とを備えている、装置（１２）に関する。垂直方向に立ち上げられたロータ（１０）を特に堅固に固定することを確実にするために、ディスク（４２）がブリッジ要素（２８）に取り付けられており、ディスク（４２）は、装置（１２）に保持された垂直方向に立ち上げられたロータ（１０）に対してフランジ状の態様で螺合されるために、水平面（１８）に対して垂直に移動可能とされる。

Description

本発明は、ターボ機械のロータを例えば水平姿勢である第１の位置から例えば垂直姿勢である第２の位置に回動させるための装置であって、ロータが、少なくとも１つのタイロッドを介して互いに対して固定されている複数のロータディスクを備えている、装置に関する。

このタイプの装置は、例えば特許文献１から知られている。回転式ブロックと呼称される当該装置は、２つのさらなる支持ブロックと同一平面上に直線に沿って配置されている。ガスタービンのロータは、２つの支持ブロックに配設されており、ロータのフランジは、圧縮機側端部に配置されており、回転式ブロックに接続可能とされる。このために、回転式ブロックは、その先端に継手を有しており、継手の回転軸線は、水平面に対して平行に延在している。同時に、継手は、回転可能なターンテーブルのための転がり軸受が取り付けられた受容器を備えている。フランジをターンテーブルに固定した後に、タービン側端部がクレーンを利用して持ち上げられる。一方、ロータは、継手の回転軸線の周りに回動されるので、水平姿勢から垂直姿勢に移動される。また、このことは、ロータの立ち上げと呼称される。その後に、ロータは、足場として構成されている固定装置によって転倒しないように固定される。ここで、ロータは、継手の回転軸線の遥か上方である比較的高い高さにおいて転倒しないように固定されている。

従来技術から知られている構成は、比較的大きいサイズであるので、製造及び輸送の観点において比較的高いコストが発生する。

さらに、ガスタービンのロータのための回転式装置は特許文献２から知られている。既知の回転式装置の場合には、２つの横方向サポート内に水平な回動軸線の周りに取り付けられた保持リングが設けられており、保持リングは立ち上げるべきロータのセクションの周りに係合している。しかしながら、この回転式装置は、比較的大きい又は比較的重いロータに適合しておらず、発生し得る特別な負荷の場合に十分な固定力を発揮させることができない。

国際公開第２００８／１２５５０７号 独国特許出願公開２４２６２３１号明細書

従って、本発明の目的は、ターボ機械のロータを立ち上げるための、特に小さくコンパクトに構成されている装置を提供することである。さらに、装置は、耐振性を有しており、開かれた地形でも利用可能とされる。このために、装置は、風による力及び負荷に起因してロータに作用する力を確実に吸収するように適合されている必要がある。

本発明の基礎となる目的は、請求項１の特徴部分に基づく装置によって達成される。

本発明では、装置が、互いに対して平行に配置されている２つの側壁要素と、立ち上げるべきロータのアキシアル方向セクションを締まり嵌めで受容するための分割可能な回転式リングと、回転式リングに互いに対して反対側に配置されている２つのピンであって、水平面に対して平行とされる回動軸線の周りに回転式リングを回動させるために側壁要素に回転可能に取り付けられている２つのピンと、を備えており、ブリッジ要素が、側壁要素同士を接続しており、ブリッジ要素内に取り付けられているディスクが、水平面に対して垂直に移動可能とされ、装置によって保持された垂直方向に立ち上げられたロータに対するフランジ状のネジ接続部として形成されている。

従って、ロータを転倒させる可能性があるロータの重量に起因する力及び横方向の力が、２つの独立した構成によって確実に散逸されるという点において、本発明は従来技術と相違する。本発明では、ロータの重量に起因する力が、回転式リンクによってピンを介して、互いに平行に配置されている２つの側壁要素に導入され、且つ、ブリッジ要素内に取り付けられていると共に水平面に対して垂直に移動可能とされるディスクによって、回転式リンク上方ではなく下方において、すなわち回転式リングと基礎との間においてロータが転倒しないように固定された場合に、ロータを転倒しないように保持及び固定するためのコンパクトなひいては小型の装置が実現可能とされる。

結論として、クレーンを利用することによってロータを垂直姿勢に立ち上げた後に、ブリッジ要素内に設けられたディスクが、ロータの圧縮機側端部に当接するまで下側の停止位置から移動される。その後に、ディスクが、ロータの圧縮機側端部に配置されているフランジに螺合されるので、ロータが、転倒しないように固定される。言うまでもなく、重量に起因する力の大部分が、回転式リング及びピンを介して側壁要素及び基礎の内部で散逸されるばかりでなく、可動式ディスク及び２つの側壁要素を互いに接続させるブリッジ要素を介して散逸される。上述の装置によって、ロータの製造及び輸送が可能となる一方、その構成が小さいので、コストを要しない。さらに、選定された構成の結果として、例えば風邪による負荷や地震による負荷のような特別な負荷が確実に散逸される。

本発明のさらなる優位な改善点は、従属請求項それぞれにおいて特定されている。特に明記しない限り、様々な従属請求項の特徴は、所望の態様で任意に互いに組み合わせることができる。

第１の優位な改善点では、ディスクが移動方向の周りに回動可能とされる。これにより、圧縮機側フランジに設けられている開口部に対して、ディスク内に配置されているネジ部を単一方向に方向づけることができる。その結果として、ディスクのネジ部とガスタービンのロータのフランジの開口部とを特に単純な方法で互いに重ねることができるので、ディスクをロータに比較的急速に螺合するためには、簡便な手段を利用すれば良い。

ディスクを液圧で昇降させることは、特に優位な改善点である。その結果として、ディスクは、所定の力でロータの圧縮機側フランジに押圧されるので、ロータと耐荷重接触する。

さらに好ましくは、回転式リングがカバーを有している。このカバーによって、ロータのアキシアル方向セクションに配置されているシャフトカラーを回転式リング内に締まり嵌めした状態で固定することができるので、その結果として、ロータが、回転式リンク内においてアキシアル方向のいずれの向きにも移動しないように固定される。従って、立ち上げ作業中において、偶発的且つ突発的な移動を確実に防止することができる。

さらに優位な発展形態では、ロックが、側壁要素それぞれに連接しており、他の側壁要素それぞれにロック又は螺合される。２つのロックによって、ブリッジ要素を介して互いに結合されている側壁要素は、再び互いに接続されるので、その結果として、装置は、ロックが閉じた状態において全体に高剛性化される。剛性が高くなるに従って、風による負荷及び地震による負荷に対する防御性も高められる。

ロータのフランジを締め付けるためのクランプシューがロックそれぞれに設けられている場合には、優位には、上述の改善点が発展可能とされる。この手段によって、ロータは、さらなる地点において転倒しないように固定されるので、その結果として、装置自体が、ロータを転倒しないように固定する。この手段は、地震に対する保護及び風による負荷の対する抵抗を高める。

確実に固定可能とされる特に単純な装置を特定するために、２つの側壁要素は、金属製ベースプレートを介して耐震性を有している基礎に固定状態で螺合される。

本発明のさらなる利点及び特徴については、典型的な実施例を用いて詳述する。典型的な実施例は添付図面に図示されている。

ロータを立ち上げるための装置によって水平姿勢から垂直姿勢にターボ機械のロータを立ち上げる手順を表わす概略図である。 概略的に図示された装置の斜視図である。 図２に表わす装置の部分的に断面化された側面図である。 ロックが開かれた状態における装置の側面図である。

すべての図面において、同一の構成部品には同一の参照符号が付されている。

図１は、ターボ機械のロータ１０を水平姿勢から垂直姿勢に立ち上げる様子を概略的に表わす。当該実施例では、ロータ１０は、所望の態様に構成されている。しかしながら、好ましくは、ロータ１０は、アキシアル方向において隣り合っている複数のロータディスクを備えている、いわゆるディスクロータとして構成されており、さらなる詳述はしないが、ロータディスクは、少なくとも１つのタイロッドを介して互いに対して固定されている。図１は、３つの異なる位置におけるロータ１０を表わす。第１の位置では、ロータ１０が水平姿勢１０ａに位置している。当該実施例では、ロータ１０の圧縮機側端部１１が、回転式ブロックとも呼称される装置１２の上に載置されている。ロータ１０の圧縮機側端部１１は、装置１２内に回動可能に配置されている。ロータ１０のタービン側端部１３は、単純な構造を有するローラブロック１４の上に配設されている。ナット１５は、ロータ１０のタービン側端部１３に螺合されている。クレーンのフック１６は、ナット１５に固定されている。ロータ１０をクレーンを介して揚重することによって、ロータ１０は、第１の位置１０ａから中間位置１０ｂを介して水平面に対して垂直な第２の位置１０ｃに至るまで立ち上げられる。一方、ロータ１０は、水平面１８に対して平行とされる回動軸線３１の周りに回動する。図２以降の図面において一層詳細に説明するが、ロータ１０が立ち上げられた後に、ロータ１０は転倒しないように装置１２内に固定される。その後に、フック１６は、タイロッドに螺合されているナット１５から取り外し可能となるので、ロータ１０のタービン側端部１３が、ロータ１０の自由端と共に上方に突出する。第２の位置１０ｃでは、ロータ１０について点検作業を実施することができる。例えば、ロータ１０は、構成部品それぞれに分解可能とされる。言うまでもなく、当該方法及び装置１２も、ロータ１０のタイロッドのみを水平姿勢１０ａから垂直姿勢１０ｃに至るまで立ち上げるために設けられているので、その後に、ロータディスクをロータ１０に取り付けることができる。

図２〜図４は、装置１２の構成部品それぞれの詳細を表わす。装置１２は、互いに対向する２つの側壁要素２４を備えている。側壁要素２４は、互いに対して平行に配置されており、側面から見ると、実質的に逆Ｔ字状の外形を有している。２つの側壁要素２４は、共通するベースプレート２６に堅固に固定されている。ベースプレート２６は、基礎２７に固定可能とされ（図３参照）、基礎２７は、特に大きい力を吸収し、地中に分散させることができる。２つの側壁要素２４は、ブリッジ要素２８を介して、互いに対して固定状態で接続されている。ブリッジ要素２８に設けられた２つのＴ字状のプレートは、平行に配置されており、２つの側壁要素２４に溶接されている。回転式リング３０は、２つの側壁要素２４の間に配置されている。２つのピン３２は、回転式リング３０の互いに対して反対側に位置する位置に固定されており、２つの側壁要素２４それぞれの回動軸線３１の周りに回転可能に取り付けられている。回動軸線３１は、水平面１８に対して略平行に配置されている。回転式リング３０は、回転式リング３０が分割可能とされるように構成されており、このために、開口部３６を具備する第１の要素３４（図４参照）を備えており、開口部３６は、回動させるべきロータ１０を受容及び挿入するためにＵ字状の外形を有している。ヨーク４０は、ネジ３８を介して第１の要素３４に螺合されており、開口部３６の開いた側面を閉じるので、その結果として、ロータ１０を開口部３６内に堅固に保持することができる。

ディスク４２は、水平面１８に対して垂直に移動可能とされ、ブリッジ要素２８に配置されている。このために、シリンドリカルなピン４４が、ディスク４２に挿入されており（図３参照）、ディスク４２内に溶接されている。ピン４４は、ブリッジ要素２８の対応するガイド内において、水平面１８に対して垂直に延在している垂直軸線４７に沿って移動可能とされる。液圧式シリンダ４８のピストンロッド４６は、ピン４４の下側端部に固定されている。液圧式シリンダ４８は、ベースプレート２６に支持されている。図４に表わすピストンロッド４６の位置では、ディスク４２が、（水平面１８に対して）一層下側の位置に配置されている。

さらに、Ｌ字状のロック５０が、側壁要素２４それぞれに連接されている。２つのロック５０それぞれが、水平面に対して垂直とされる軸線５２の周りに回動可能とされる。さらに、ロータ１０を締め付けるためのクランプシュー５４が、ロック５０の長い脚部の内側に且つ中央に設けられている。図４は、開位置におけるロック５０を表わす。閉位置では、ロック５０の突出している自由端５６が、他方の側壁要素２４それぞれにロックされているか、又は螺合されている（図２及び図３参照）。

複数の雌ネジがディスク４２内に配置されており、雌ネジ部によって、ロータ１０の圧縮機側端部１１に配置されているフランジ５８（図１参照）が、ディスク４２に螺合可能とされる。

ロータ１０を装置１２内に格納させるためには、回転式リング３０を図４に表わす位置に向かって回動させる必要がある。この場合には、回転式リング３０のヨーク４０は、ネジ３８を緩めることによって取り外す必要があり、その結果として、開口部３６が横方向においてアクセス可能となる。その後に、クレーンによって、ロータ１０が開口部３６の内部に格納され、図１に表わすローラブロック１４の上に載置される。当該実施例では、図１に表わすように、ロータ１０は、ロータ１０の圧縮機側端部１１に配置されているフランジ５８が突出しているように格納されている。その後に、ネジ３８によってヨーク４０が第１の要素３４に堅固に固定されるので、開口部３６は横方向において閉じられる。そして、図１に表わすように、クレーンによって、ロータ１０は水平姿勢１０ａから垂直姿勢１０ｃに至るまで立ち上げられる。その後に、ロック５０は、開位置から閉位置（図２及び図３参照）に至るまで回動される。その結果として、自由端５６が、他方の側壁要素２４それぞれに固定状態で接続される。その後に、ロック５０の中央に配置されているクランプシュー５４は、互いに反対側に位置する２つの箇所においてロータ１０のフランジ５８を締め付けるので、ロータ１０の転倒を防止することができる。

その後に、液圧式シリンダ４８とピストンロッド４６とピン４４とによって、液圧式シリンダ４８とピストンロッド４６とピン４４との上に配置されているディスク４２は、フランジ５８に至るまで上昇される。その結果として、ディスク４２のネジ部を具備する開口部がフランジ５８に配置されている開口部６０と位置合わせされるまで、ディスク４２は垂直軸線４７の周りに回転される。従って、フランジ５８は上方からディスク４２と共に螺合可能とされる（図３参照）。

図３に表わす回転式リング３０の断面図から理解されるように、回転式リング３０は、より具体的には回転式リング３０の開口部３６は、肩部６１を備えている。この場合には、ロータ１０に配設されている軸カラー６２は、開口部３６の内側に且つ肩部６１に密接した状態で当接している。一方、軸カラー６２は、回転式リング３０に螺合されているカバープレート６４によって移動しないように阻害されている。その結果として、ロータ１０が開口部３６内においてロータ軸線６６に沿って移動することが防止される。

ロータ１０の重量による力が、回転式リング３０及びそのピン３２を介して側壁要素２４の内部に、さらにはベースプレート２６を介して基礎２７の内部に消散される。ロータ１０の脱落を防止するための力が、２つの固定手段によって、−水平面１８に関して−回転式リング３０の下方に作用される。第１の固定手段は、側壁要素２４それぞれに連接されているロック５０と、ロック５０に配置されているクランプシュー５４とを備えている。他方の固定要素は、フランジ５８に螺合されていると共にブリッジ要素２８及び側壁要素２４と共にピン２４を介して横方向の力を吸収可能とされるディスク４２を備えている。ロータ１０は、脱落しないように二重に固定されているので、装置１２は、特に大きい負荷であっても基礎２７及び地面に消散させるように適合されている。当該実施例では、ハリケーン嵐の際に又は地震の際に開位置において立ち上げられているロータ１０に作用し得る、このような大きい力が消散可能とされる。

当該実施例では、ロータ１０を立ち上げた場合に、ロック５０を備えている第１の固定手段又はディスク４２を備えている第２の固定手段のいずれが最初に動作するのかは重要ではない。

本発明は、概略的に、第１の位置−好ましくは水平姿勢１０ａ−から第２の位置−好ましくは垂直姿勢１０ｃ−に至るまでターボ機械のロータ１０を回動させるための装置１２であって、ロータ１０が、少なくとも１つのタイロッドによって互いに固定されている複数のロータディスクを備えており、互いに対して平行に配置されている２つの側壁要素２４と、これら側壁要素２４を互いに接続しているブリッジ要素２８と、立ち上げるべきロータ１０のアキシアル方向セクションを締まり嵌めで受容するための分割可能な回転式リング３０と、回転式リング３０を水平面に対して平行とされる回動軸線３１の周りに回動させるために、回転式リング３０と同一平面上に配置されていると共に側壁要素２４に回転可能に取り付けられている２つのピン３２とを備えている、装置１２に関する。垂直方向に立ち上げられたロータ１０を特に堅固に固定することを確実にすることによって、ロータ１０が、比較的小さい地震に対する耐振性を有していると共に、開位置において立ち上げ可能とし、起こり得るハリケーン嵐に耐えることができるようにするために、ディスク４２がブリッジ要素２８に取り付けられており、ディスク４２は、水平面１８に対して垂直に移動可能とされ、装置１２によって保持された垂直方向に立ち上げられたロータ１０に対するフランジ状のネジ接続部として形成されている。

１０ ロータ
１０ａ 第１の位置（水平姿勢）
１０ｂ 中間位置
１０ｃ 第２の位置（垂直姿勢）
１１ 圧縮機側端部
１２ 装置
１３ タービン側端部
１４ ローラブロック
１５ ナット
１６ クレーンのフック
１８ 水平面
２４ 側壁要素
２６ ベースプレート
２７ 基礎
２８ ブリッジ要素
３０ 回転式リング
３１ 回動軸線
３２ ピン
３４ 第１の要素
３６ 開口部
３８ ネジ
４０ ヨーク
４２ ディスク
４４ ピン
４６ ピストンロッド
４７ 垂直軸線
４８ 液圧式シリンダ
５０ ロック
５２ 軸線
５４ クランプシュー
５６ 自由端
５８ フランジ
６０ 開口部
６１ 肩部
６２ 軸カラー
６４ カバープレート
６６ ロータ軸線

Claims (7)

1. ターボ機械のロータ（１０）を第１の位置（１０ａ又は１０ｃ）から第２の位置（１０ｃ又は１０ａ）に至るまで回動させるための装置（１２）であって、前記ロータ（１０）が、少なくとも１つのタイロッドを介して互いに固定されている複数のロータディスクを備えている、前記装置（１２）において、
   前記装置（１２）が、
   − 互いに対して平行に配置されている２つの側壁要素（２４）と、
   − 立ち上げるべき前記ロータ（１０）のアキシアル方向セクションを締まり嵌めで受容するための分割可能な回転式リング（３０）と、
   − 前記回転式リング（３０）に互いに対して反対側に配置されている２つのピン（３２）であって、水平面（１８）に対して平行とされる回動軸線（３１）の周りに前記回転式リング（３０）を回動させるために前記側壁要素（２４）に回転可能に取り付けられている２つの前記ピン（３２）と、
   を備えており、
   ブリッジ要素（２８）が、前記側壁要素（２４）同士を接続しており、
   前記ブリッジ要素（２８）内に取り付けられているディスク（４２）が、前記水平面（１８）に対して垂直に移動可能とされ、前記装置（１２）によって保持された垂直方向に立ち上げられた前記ロータ（１０）に対するフランジ状のネジ接続部として形成されていることを特徴とする装置（１２）。
2. 前記ディスク（４２）が、移動方向の周りに回動可能とされることを特徴とする請求項１に記載の装置（１２）。
3. 前記ディスク（４２）が、液圧で動作可能とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置（１２）。
4. 前記回転式リング（３０）が、カバープレート（６４）を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１２）。
5. ロック（５０）が、前記側壁要素（２４）それぞれに連接されており、他の前記側壁要素（２４）それぞれにロック可能とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１２）。
6. 前記ロータ（１０）を締め付けるためのクランプシュー（５４）が、前記ロック（５０）それぞれに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の装置（１２）。
7. 前記側壁要素（２４）が、基礎に直接的に、又は金属製ベースプレート（２６）を介して間接的に固定された状態で螺合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１２）。

Images