JP3733573B2 - ガスタービンとその組立方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、圧縮機ロータとタービンロータがタイロッドで締結されたガスタービンとその組立方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンは、図5に例示するように、空気圧縮機、燃焼器、タービン、等から構成され、空気圧縮機で加圧した空気により、燃焼器で燃料を燃焼させて高温ガスを発生させ、この高温ガスによりタービンを駆動し、このタービンにより空気圧縮機を回転駆動するようになっている。従って、圧縮機ロータとタービンロータは、通常一体に連結されている。
【0003】
図6及び図7は、かかる従来のガスタービンの組立方法の一例を示す工程図である。従来は、図6(A)の仮組み・バランス調整の後に、(B)の分解を行い、次いで図7に示すようにガスタービンの組立(再組立)が行われている。図6(A)の仮組み・バランス調整では、複数の圧縮機ロータ1と複数のタービンロータ2を中心を貫通するタイロッド3により、全体を一体に締め上げて仮組みし、この状態で高速回転できるようにバランス調整し、次いで(B)の分解工程では、各部品間に再組立用の合マーク等を付けた後、全ての部品をバラバラに分解する。次に、図7のガスタービンの組立工程(再組立)では、通常、空気圧縮機側を下にして軸線を垂直にし、先に圧縮機ロータ1を圧縮機ハウジング4内に組み付け、次にタイロッド3をその中心に通してこれを垂直に保持し、最後にタービンロータ2(動翼側)とタービンステータ5(静翼側)をタービンハウジング内に組み立てることにより、ガスタービンの組み立てが完了する。なお、図6及び図7において、6a,6bは軸受、7a,7bはナット、8a,8bはスペーサ、9はタービンステータ5を取り付けるステータハウジングである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のガスタービンの組立方法では、図6(B)の分解の際に、一旦仮組みしバランス調整した圧縮機ロータ1とタービンロータ2をすべてバラバラにするため、▲1▼一旦バランスした状態が保持できず、ガスタービンの組立(再組立)の際に部品を間違えたり、合マークがズレたりすることがあり、▲2▼分解・再組立に手間がかかり、全体の組立に長時間を必要とする(工期が長くなる)等の問題点があった。また、特に高温にさらされるタービン側は、使用時に損傷を受けやすいため、交換やメンテナンスの頻度も高いが、その場合でも、各部品をバラバラにする必要があり、分解や交換に時間と手間がかかる問題点があった。
【0005】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、仮組みしたタービンロータを一体のモジュールとして扱うことができ、各タービンロータに分解することなく、ガスタービンを組み立てることができるガスタービンとその組立方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧縮機ロータとタービンロータをそれらの中心を貫通するタイロッドにより全体を一体に締め上げて連結するガスタービンにおいて、
前記タイロッドは、その両端部に設けられた圧縮機側雄ねじ部及びタービン側雄ねじ部と、その中間部に設けられた突起部とを有し、前記雄ねじ部は、これらと螺合する一対のナットにより圧縮機ロータとタービンロータを一体に締め上げて連結する位置に設けられており、前記突起部は、これとタービン側雄ねじ部と螺合するナットによりタービンロータを一体に締め上げて連結し、かつ圧縮機ロータとタービンロータを一体に締め上げて連結する際にはタービンロータから間隔を隔てる位置に設けられている、ことを特徴とするガスタービンが提供される。
【0007】
また、本発明によれば、両端部に雄ねじ部を有し中間部に突起部を有するタイロッドを準備し、該タイロッドの雄ねじ部と螺合する一対のナットにより圧縮機ロータとタービンロータを一体に締め上げて連結することにより仮組みし、次いでタービン側雄ねじ部と螺合するナットにより前記突起部との間にタービンロータを締め上げてタイロッドとタービンロータの組立体を構成し、該組立体のまま再組立してガスタービンを組み立てる、ことを特徴とするガスタービンの組立方法が提供される。
【0008】
本発明の好ましい実施例によれば、前記仮組み時に、タービンステータとステータハウジングを組付け、タービンステータとステータハウジングを含む前記組立体を構成する。また、前記ガスタービンの再組立ての際に、タービン側雄ねじ部と螺合するナットを緩め、かつ圧縮機側雄ねじ部と螺合するナットを締め、これにより、突起部とタービンロータとの間に隙間を形成する、ことが好ましい。
【0009】
【作用】
上述した本発明の装置及び方法によれば、タイロッドの中間部に設けられた突起部とタービン側雄ねじ部と螺合するナットとの間にタービンロータを締め上げてタイロッドとタービンロータの組立体を構成することができるので、仮組み後にこの組立体のまま再組立してガスタービンを組み立てることができ、これにより、仮組みしたタービンロータを一体のモジュールとして扱うことができ、各タービンロータに分解することなく、ガスタービンを組み立てることができる。
【0010】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図1は、本発明によるガスタービンの全体構成図(半断面図)である。この図に示すように、本発明のガスタービン10は、2つの圧縮機ロータ1と3つのタービンロータ2をそれらの中心を貫通するタイロッド12により全体を一体に締め上げて連結するようになっている。また、この図で、5は、タービンステータ、6a,6bは軸受、7a,7bはナット、8a,8bはスペーサ、9はタービンステータ5を取り付けるステータハウジング、14は圧縮機ハウジング、16は燃焼器であり、圧縮機ロータ1の回転により加圧した空気により、燃焼器16で燃料を燃焼させて高温ガスを発生させ、この高温ガスによりタービンロータ2を駆動し、このタービンにより空気圧縮機を回転駆動するようになっている。かかる構成は、図5に示した従来のガスタービンと同様である。
【0011】
本発明によるタイロッド12は、その両端部に設けられた圧縮機側雄ねじ部12a及びタービン側雄ねじ部12bと、その中間部に設けられた突起部13とを有している。雄ねじ部12a、12bは、これらと螺合する一対のナット7a,7bにより圧縮機ロータ1とタービンロータ2を一体に締め上げて連結する位置に設けられている。なお、この図では、2つの圧縮機ロータ1と3つのタービンロータ2をタイロッド12により全体を一体に締め上げて連結しているが、本発明はかかる構成に限定されず、それぞれ単一であってもよく、或いは3つ以上であってもよい。また、2つの圧縮機ロータ1の間、3つのタービンロータ2の間、及び圧縮機ロータ1とタービンロータ2の間には、カービックカップリングが設けられ、タービンロータ2による大きいトルクを圧縮機ロータ1に伝達できるようになっている。
【0012】
タイロッド12の突起部13は、これとタービン側雄ねじ部12bと螺合するナット7bによりタービンロータ2を一体に締め上げて連結し、かつ圧縮機ロータ1とタービンロータ2を一体に締め上げて連結する際にはタービンロータ2の左端から間隔を隔てる位置に設けられている。すなわち、図1にAで示す突起部13の右端面(図で)とタービンロータ2の左端面(図で)との隙間は、突起部13とナット7bによりタービンロータ2を一体に締め上げて連結する際には隙間がなく、ガスタービンの再組立後には、2つのナット7a,7bにより圧縮機ロータ1とタービンロータ2を一体に締め上げて連結できるように、適当な隙間を有している。かかる構成により、ガスタービン10の実際の運転時には従来と同様に2つのナット7a,7bにより圧縮機ロータ1とタービンロータ2を一体に連結することができる。
【0013】
図2及び図3は、本発明による上述したガスタービンの組立方法を示す工程図であり、図2(A)の仮組み・バランス調整の後に、(B)の分解を行い、次いで図3に示すようにガスタービンの組立(再組立)が行われる。
すなわち、本発明の方法によれば、まず、図1に示した両端部に雄ねじ部12a,12bを有し中間部に突起部13を有するタイロッド12を準備し、このタイロッド12の雄ねじ部12a,12bと螺合する一対のナット7a,7bにより圧縮機ロータ1とタービンロータ2を一体に締め上げて連結することにより適当な試験用支持架台18に仮組みをする。またこの仮組み時に、タービンステータ5とステータハウジング9も支持架台18に最終組立状態に組付ける。タービンステータ5とステータハウジング9もこの仮組み時に組付けることにより、後述するように、タイロッド12とタービンロータ2の組立体を構成し、そのままガスタービンの再組立を行うことができる。なお、仮組み後に、この状態で高速回転できるようにバランス調整するのがよい。
【0014】
次いで、圧縮機側雄ねじ部12aと螺合するナット7aを緩め、タービン側雄ねじ部12bと螺合するナット7bにより突起部13との間にタービンロータ2を締め上げて、図2(B)に示すようにタイロッド12とタービンロータ2の組立体15を構成する。この際、タービンステータ5とステータハウジング9を含む組立体とするのがよい。また、組立体15以外の圧縮機ロータ1、軸受6a,6b、ナット7a、スペーサ8aは、従来と同様にバラバラにする。なお、この分解工程では、各部品間に再組立用の合マーク等を付けた後、必要な部品のみを分解するのがよい。
【0015】
次いで、図3に示すように、ガスタービンの組立工程(再組立)では、空気圧縮機側を下にして軸線を垂直にし、先ず圧縮機ロータ1を圧縮機ハウジング4内に組み立て、次にタービンステータ5とステータハウジング9を含む組立体15をタービンハウジング内に組み立てて、ガスタービンの組み立て(再組立)が完了する。なお、この再組立ての際に、図4に示すように、タービン側雄ねじ部12bと螺合するナット7bを緩め、かつ圧縮機側雄ねじ部12aと螺合するナット7aを締めることにより、タイロッド12の突起部13とタービンロータとの間に隙間(A部)を形成する。この隙間を形成することにより、前述のように、ガスタービン10の実際の運転時には従来と同様に2つのナット7a,7bにより圧縮機ロータ1とタービンロータ2を一体に連結することができる。
【0016】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0017】
【発明の効果】
上述したように、本発明の装置及び方法によれば、タイロッドの中間部に設けられた突起部13とタービン側雄ねじ部12bと螺合するナット7bとの間にタービンロータ2を締め上げてタイロッドとタービンロータの組立体15を構成することができるので、仮組み後にこの組立体15のまま再組立してガスタービンを組み立てることができる。従って、▲1▼一旦仮組みしてバランスした状態を保持して、ガスタービンの組立(再組立)ができるので、部品の間違えや合マークのズレを減少させることができ、かつ▲2▼分解・再組立が簡単になり、全体の組立工期を短くでき、更に、特に高温にさらされるタービン側を各部品をバラバラにすることなく分解や交換をすることができる。
【0018】
従って、本発明のガスタービンとその組立方法は、仮組みしたタービンロータを一体のモジュールとして扱うことができ、各タービンロータに分解することなく、ガスタービンを組み立てることができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガスタービンの全体構成図である。
【図2】本発明によるガスタービンの仮組み・分解方法を示す工程図である。
【図3】本発明によるガスタービンの組立(再組立)の方法を示す工程図である。
【図4】組立(再組立)完了時のガスタービンの全体構成図である。
【図5】従来のガスタービンの全体構成図である。
【図6】従来のガスタービンの仮組み・分解方法を示す工程図である。
【図7】従来のガスタービンの組立(再組立)の方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1 圧縮機ロータ
2 タービンロータ
3 タイロッド
4 圧縮機ハウジング
5 タービンステータ
6a,6b 軸受
7a,7b ナット
8a,8b スペーサ
9 ステータハウジング
10 ガスタービン
12 タイロッド
12a、12b 雄ねじ部
13 突起部
14 圧縮機ハウジング
15 組立体
16 燃焼器
18 支持架台
Claims (4)
- 圧縮機ロータとタービンロータをそれらの中心を貫通するタイロッドにより全体を一体に締め上げて連結するガスタービンにおいて、
前記タイロッドは、その両端部に設けられた圧縮機側雄ねじ部及びタービン側雄ねじ部と、その中間部に設けられた突起部とを有し、前記雄ねじ部は、これらと螺合する一対のナットにより圧縮機ロータとタービンロータを一体に締め上げて連結する位置に設けられており、
前記突起部は、これとタービン側雄ねじ部と螺合するナットによりタービンロータを一体に締め上げて連結し、かつ圧縮機ロータとタービンロータを一体に締め上げて連結する際にはタービンロータから間隔を隔てる位置に設けられている、ことを特徴とするガスタービン。 - 両端部に雄ねじ部を有し中間部に突起部を有するタイロッドを準備し、該タイロッドの雄ねじ部と螺合する一対のナットにより圧縮機ロータとタービンロータを一体に締め上げて連結することにより仮組みし、次いでタービン側雄ねじ部と螺合するナットにより前記突起部との間にタービンロータを締め上げてタイロッドとタービンロータの組立体を構成し、該組立体のまま再組立してガスタービンを組み立てる、ことを特徴とするガスタービンの組立方法。
- 前記仮組み時に、タービンステータとステータハウジングを組付け、タービンステータとステータハウジングを含む前記組立体を構成する、ことを特徴とする請求項2に記載のガスタービンの組立方法。
- 前記ガスタービンの再組立ての際に、タービン側雄ねじ部と螺合するナットを緩め、かつ圧縮機側雄ねじ部と螺合するナットを締め、これにより、突起部とタービンロータとの間に隙間を形成する、ことを特徴とする請求項2に記載のガスタービンの組立方法。
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