JP5706003B2 - ガスタービンのロータ及びシャフト延長部分から軸受本体を引き抜くための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケースが閉じている状態において、好ましくは二分割可能な当該ケースを有している定置式ガスタービンのロータから軸受本体を引き抜くための方法に関する。さらに、本発明は、好ましくは二分割可能なケースを有している定置式ガスタービンのロータに軸受本体を係留するための、管状のシャフト延長部分に関する。

定置式ガスタービンは、数多くの先行技術から長きに亘り知られている。ガスタービンのロータは、一般にコンプレッサ側端部及びタービン側端部の両方でラジアル方向において支持されている。ガスタービンをラジアル方向において支持しているタービン側端部は、ガスタービンの排出区間内において、タービンユニットの最後の案内羽根段の後方に直接位置している。排出区間内においてラジアル方向に延在している少数の、すなわち４〜６つの支持ストラットが、タービン側端部のラジアル軸受の軸受本体のための軸受ハウジングの中心に配置されている。

軸受本体又は軸受胴内に欠陥が発見された場合には、欠陥が発見された構成部品を交換する必要が生じる。分割面内において二分割可能なケースを具備する定置式ガスタービンの場合には、定置式ガスタービンの上側ケース半体は、最初に下側ケース半体から取り外され、補修の際には離昇される必要がある。軸受を含むロータは、その後に、下側ケース半体から取り外される必要があり、その後にロータから軸受を引き抜くことができる。

しかしながら、この手順は、ガスタービンを冷却した後に、特に時間を要するものである。ケースの螺合された結合を解除し、ガスタービンを解放し、ロータを取り外すための比較的長い準備時間が必要とされるからである。欠陥を有する構成部品が補修された後に、下側ケース半体内においてロータを交換し、位置合わせする必要がある。この後に、ケース半体は、既知の螺合結合によって互いに対して固定される必要がある。同様に、このことは、定置式ガスタービンの停止時間を非常に長くする。

これらの理由によって、ガスタービンの運転停止時間を短縮する必要がある。

従って、本発明の目的は、上述の欠点を克服した方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、当該方法を支援する工具を提供することである。

本発明に係る方法の目的は、
− シャフト延長部分（１８）をロータ（１２）の関連する端部（２０）に固定するステップであって、ロータ（１２）の重量を軸受本体（１０）に作用させないために、ａ）ロータ（１２）を支持すること、及び／又は、ロータ（１２）を保持することを実施するステップと、
− 滑動要素（２２）を軸受本体（１０）とロータ（１２）との間に装着するステップと、
− 軸受本体（１０）を機械軸線（２４）に沿ってアキシアル方向にシャフト延長部分（１８）に向かって移動させるステップと、
によって達成される。

さらなる優位な実施例及び特徴は、従属請求項において規定されている。

本発明は、シャフト延長部分をロータの関連する端部に固定するステップを備えている。その後に、ロータの重量が、ロータを下方から支持することによって及び／又は当該ロータを上方から保持することによって、関連するラジアル軸受に作用しなくなる。ロータの重量に関連するラジアル方向に作用する力が、ラジアル軸受に作用しなくなるので、まず初めに、ロータは、ラジアル方向に間隙が形成された状態で、ラジアル方向ストラットに間接的に固定される。分解及び組立のためにのみ設けられている滑動要素は、軸受本体とロータとの間に装着される。その後に、軸受本体は、シャフト延長部分に向かって移動され、実施すべき補修作業のためにシャフト延長部分に係留される。係留位置では、軸受本体は、それ以上移動しないように固定される。同時に、あらゆる角度から軸受本体にアクセスすることができるようになる。軸受本体に自由にアクセスすることができるので、補修するためにガスタービンを開放する必要なく、ガスタービンの排出ケース内において軸受本体を補修可能となる。定置式ガスタービンの上側ケース半体を開放し、ロータを取り外す必要が完全になくなる。これにより、関連する軸受本体を補修するための準備時間が著しく低減され、同様にガスタービンの利用性が向上する。

当該方法の第１の優位な実施例では、軸受本体が周方向において一体的に構成されている。一体的な軸受本体の実施例は、軸受本体がシャフト延長部分に沿って移動可能とされる特に単純な方法である。さらに、補修後に実施する必要がある軸受本体の据え付けの際に、軸受本体の半体をロータに対して相対的に調整する必要が無い。結論として、このような手段によって、軸受本体の特に急速な取外及び組立が可能となる。

特に好ましい方法では、軸受本体が、アキシアル方向に移動する際に及び移動した後に、回転防止装置によって回転又は回動しないように固定されている。このような手段によって、移動及び補修を実施する作業員のための作業場の安全が高められる。アキシアル方向に移動させる際において及びその後の係留位置において、軸受本体の移動が制御不可能にならないからである。

好ましくは、アキシアル方向に延在している少なくとも１つのガイドが、回転防止装置としてシャフト延長部分に設けられており、軸受本体が回転運動する危険が存在する場合に、軸受本体に堅固に固定されているピンが接線方向に移動することを制限する。回転防止装置の当該実施例の利点は、簡便且つ低コストの製造に適していることである。例えば、ガイドは、外方に面しているウェブに沿ったＵ字形状として構成されており、ピンは、特に小さい間隙を形成した状態で滑動可能とされる。従って、Ｕ字形状の２つの縁部が、ウェブの中心より大きな半径に位置しており、ピンが周方向に移動することを制限するので、このような運動の危険が存在する場合に軸受本体が接線方向に移動することを確実に防止することができる。Ｕ字形状の代わりに、シャフト延長部分の曲面に対して垂直に外面に取り付けられている平坦な形状を同様に利用することができることは明白である。平坦な形状は、平坦に構成されており、比較的小さい内径を有している軸受本体と共に当該方法を利用することを可能とする。

優位には、シャフト延長部分がロータの関連する端部に取り外し可能に固定されている。このために、シャフト延長部分はロータの端部に螺合されている。当該実施例は、中心タイロッドとして構成されていると共にネジ部分を端部に具備するロータにとって特に優位である。このようなロータは、本発明における方法を実施するために適応させる必要が無い。

シャフト延長部分が、ラジアル方向移動すなわち接線方向移動を可能とするように部分的に支持されているローラブラケットに載置されている場合には、シャフト延長部分をロータに螺合する前にシャフト延長部分を位置合わせすることは、特に簡単な事項である。従って、ローラブラケットは、シャフト延長部分が芯ずれしないでロータに螺合可能なように位置決めされている。位置決めが完了すると、管状のシャフト延長部分は、そのプロセスにおいて、ローラブラケット上で回転されると同時にロータに螺合される。これにより、螺合された結合の一部分を形成するネジ部分に対する損傷が確実に防止される。

好ましくは、軸受本体は、滑動要素によって、２つのアキシアル方向位置においてロータ及び／又は当該ロータのシャフト延長部分に支持されている。これにより、軸受本体がロータ又はロータのシャフト延長部分に対して相対的に傾斜することが防止されるので、軸受本体が機械軸線と常に同心且つ同軸に配置されている。

本発明では、好ましくは二分割可能な定置式ガスタービンのロータの軸受本体を係留するための管状のシャフト延長部分が、ガスタービンのロータの一端にシャフト延長部分を螺合するために雌ネジ部分を一方の端部に有しており、少なくとも１つのガイドが、シャフト延長部分に沿って移動可能な軸受本体のための回転防止装置の２つの係合部品のうち一の係合部品を形成するために、シャフト延長部分の外面に配置されている。

本発明では、シャフト延長部分に関連する利点は、当該方法の利点に対応している。

本発明のさらなる利点、形体、及び特徴については、添付図面に表わす好ましい実施例を用いて詳述する。

定置式ガスタービンのタービン側端部の部分的な縦断面図である。 滑動要素が軸受本体とロータとの間に配置されている状態における、図１に表わす部分的な縦断面図である。 軸受本体がシャフト延長部分に移動された状態における、図１に表わす部分的な縦断面図である。 ロータに螺合されたシャフト延長部分とロータ上に移動された軸受本体とが部分的に切断された状態における、ガスタービンの排出ダクトの斜視図である。 シャフト延長部分の断面図である。 シャフト延長部分の側面図である。 軸受本体に固定可能なピンであって、間隙寸法を調整するために端面に配置されているボルトを有しているピンを表わす。

図１は、定置式ガスタービン１４のタービン排気ケース１１の部分的な縦断面図である。タービン排気ケース１１の上流において、ガスタービン１４は、下側ケース半体と上側ケース半体とから成る二分割式ケースを有している（図示しない）。下側ケース半体と上側ケース半体とは、既知の方法によってフランジ式で互いに対して接続されており、適切なネジ結合で互いに対して螺合されている。ガスタービン１４のタービン排出ケース１１は、一体に構成されており、排出ダクト２１の境界を形成している。５つの支持ストラット１５（図３及び図４参照）は、ラジアル方向に延在しており、排出ダクト２１内に排出ダクト２１の周に沿って等間隔で配置されているので、軸受ケーシングを結合状態で支持すると共に、排出ダクト２１の内側でラジアル方向において当該軸受ケーシングを保持することができる。軸受本体１０は、軸受ケーシング内に設けられており、ガスタービン１４のロータ１２をラジアル方向において支持するように構成されている。図１に表わすガスタービン１４の実施例では、ディスク状に構成されているロータ１２は、ロータを貫通して当該ロータと同心に延在しているタイロッド２３を備えている。また、タイロッド２３は、シャフト延長部分１８が螺合可能とされるネジ部分２５をタービン側端部に備えている。シャフト延長部分１８は、クレーン（特に図示しない）を利用することによって、作業員のためのアクセス口２７を介してガスタービン１４の排出ダクト２１内に導入された後に、ローラブラケット３１上に降下される。シャフト延長部分１８は、一組のローラを具備するローラブラケット３１を利用することによって、ロータ１２が芯ずれを起こさないでタイロッド側端部２０に螺合されるように、ロータ１２のタイロッド側端部２０に対して相対的に位置決め可能とされる。図１では、シャフト延長部分１８は、依然としてタイロッド側端部２０に螺合されていない。シャフト延長部分１８がタイロッド側端部２０に螺合された後に（図２参照）、シャフト延長部分１８が、ロックナット３２を利用することによって、タイロッド側端部２０に解放されないように固定される。

その後に、ロータ１２は、構成要素（特に図示しない）を介してガスタービン１４のタービン排出ケース１１に直接支承され、これにより、ロータ１２の重量が軸受本体１０に作用することを防止することができる。特に“ＳＵＰＥＲＢＯＬＴ”（登録商標）を冠した、商業的に利用可能なクランプ要素は、このような目的に適している。同時に又はその後に、滑動要素２２又は代替的にはスライドシューが、軸受本体１０とロータ１２又はシャフト延長部分１８との間に装着され、これにより滑動要素２２を利用することによって、軸受本体１０を機械軸線２４に沿って移動させることができる。

一般に軸受本体１０内に設けられている軸受胴は、本願に添付した図面には図示されていないが、シャフト延長部分１８を関連するタイロッド側端部２０に固定する前であっても、軸受本体１０から取り外し可能とされることに留意すべきである。

その後に、軸受本体１０は、アキシアル方向運動−すなわち並進運動−によって、機械軸線２４に沿ってシャフト延長部分１８に向かって押圧され、シャフト延長部分１８に係留される（図３及び図４参照）。軸受本体１０は、シャフト延長部分１８に向かって移動した後に、計画された作業の間一時的に固定される。従って、作業員は、ガスタービン１４を開いてガスタービン１４のロータ１２を取り外す必要なく、軸受ケース内又は軸受本体１０上において補修作業をすることができる。軸受本体１０上での作業を容易にするために、作業員が補修作業をすることができる作業ステージ３３すなわち作業プラットフォームを排出ダクト２１の内部に一時的に取り付ける場合がある。

図５は、管状のシャフト延長部分１８の断面図であり、図６は、管状のシャフト延長部分１８の側面図である。原則として、シャフト延長部分１８は、その端部に雌ネジ部分が形成された管として設けられている。さらに、シャフト延長部分１８は、長手方向に延在している２つのガイド２８をシャフト延長部分１８の外面３５に有している。図５では、ガイド２８は、Ｕ字状に構成されており、シャフト延長部分１８の外面３５に固定されている。Ｕ字状のガイド２８は、Ｕ字形状のガイド２８の脚部が外面３５上に配設されているように、且つ、脚部同士の間に延在しているウェブ３０が外方に面しているように、シャフト延長部分１８に固定されている。Ｕ字状のガイド２８は、回転防止装置２６の２つの係合部品のうち一の係合部品である。図５及び図６に表わすシャフト延長部分１８の実施例では、このような２つのガイド２８がシャフト延長部分１８の外面に設けられている。シャフト延長部分１８が位置合わせされた場合には、ガイド２８が１２時００分の位置の両側に対称に配置されている。

図６は、回転防止装置２６を形成するために必要とされる第２の係合部品の斜視図である。第２の係合部品は、軸受本体１０に固定可能とされるピン２９にすぎない。ピン２９の自由端３８は、組立状態において内方に突出しており、ガイド２８のウェブ３０に対する間隙寸法を調整するためのボルト３９を端面に備えている。

本発明における方法を実施する際には、ピン２９の端面に取り付けられたボルト３９は、特に小さい間隙を以ってＵ字形状のウェブ中心部分４３に対向配置されるまで、ピン２９から螺合解除されることはない。Ｕ字形状の脚部とウェブ３０との間に形成された縁部４１は、２つの縁部４１の間に形成されたウェブ中心部分４３より大きい半径上に配置されている。軸受本体１０が接線方向すなわち周方向において運動する危険性が存在する場合には、このような運動が阻害される。ウェブ中心部分４３とボルト３９との間には比較的小さい間隙が設けられていることに起因して、ボルト３９が縁部４１に衝突するからである。これにより、作業員を危険に曝すシャフト延長部分１８に向かう移動の際に及び当該移動の後に軸受本体１０が回転運動することを確実に防止することができる。さらに、シャフト延長部分１８は、プレート状の形態をしたストッパ４２をその自由端４０に有しており、ストッパ４２は、軸受本体１０のアキシアル方向の移動を制限するように機能する。これにより、軸受本体１０が押されてシャフト延長部分１８から取り外されることが確実に防止される。

また、Ｕ字形状の代わりに平坦な形状としても、軸受表面又はガイドとして適している。この場合には、ガイドの平坦な面が、シャフト延長部分１８の曲面に対して垂直に且つ機械軸線２４に対して平行に位置合わせされるように、平坦な形状のガイドがシャフト延長部分１８に固定されている。これにより、Ｕ字形状の場合に得られる効果と同一の効果を得ることができる。

概して、本発明は、ケースが閉塞されている際に、好ましくは好ましくは二分割可能なケースを有している定置式ガスタービン１４のロータ１２から軸受本体１０を引き抜くための方法に関する。本発明は、対応するガスタービン１４の軸受本体１０を補修する際における組立分解時間を低減するために、ロータ１２の重量が軸受本体１０に作用せずにロータ１２が支持及び／又は保持されている状態で、シャフト延長部分１８をロータ１２の関連する端部２０に固定するステップを備えている。滑動要素２２が、軸受本体１０とロータ１２との間に装着された後に、軸受本体１０は、機械軸線２４に沿ってシャフト延長部分１８に向かって押され、シャフト延長部分１８に係留される。

１０ 軸受本体
１１ タービン排気ケース
１２ ロータ
１４ 定置式ガスタービン
１５ 支持ストラット
１８ シャフト延長部分
２０ タイロッド側端部
２１ 排出ダクト
２２ 滑動要素
２３ タイロッド
２４ 機械軸線
２５ ネジ部分
２６ 回転防止装置
２７ アクセス口
２８ ガイド
２９ ピン
３０ ウェブ
３１ ローラブラケット
３２ ロックナット
３３ 作業ステージ
３４ アキシアル方向位置
３５ （シャフト延長部分１８の）外面
３６ アキシアル方向位置
３８ （ピン２９の）自由端
３９ ボルト
４０ （シャフト延長部分１８の）自由端
４１ 縁部
４２ ストッパ
４３ ウェブ中心部分

Claims (11)

1. ケースが閉じている状態において、前記ケースを有している定置式ガスタービン（１４）のロータ（１２）から軸受本体（１０）を引き抜くための方法において、
   − シャフト延長部分（１８）を前記ロータ（１２）の関連する端部（２０）に固定するステップであって、前記ロータ（１２）の重量を前記軸受本体（１０）に作用させないために、ａ）前記ロータ（１２）を支持すること、及び／又は、前記ロータ（１２）を保持することを実施する前記ステップと、
   − 滑動要素（２２）を前記軸受本体（１０）と前記ロータ（１２）との間に装着するステップと、
   − 前記軸受本体（１０）を機械軸線（２４）に沿ってアキシアル方向に前記シャフト延長部分（１８）に向かって移動させるステップと、
   を備えていることを特徴とする方法。
2. 前記軸受本体（１０）が、周方向において一体的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記軸受本体（１０）が、回転防止装置（２６）を利用することによって、アキシアル方向に移動する際に及び移動した後に回転することを防止されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. アキシアル方向に延在している少なくとも１つのガイド（２８）が、回転防止装置（２６）として前記シャフト延長部分（１８）に設けられており、
   前記ガイドが、前記軸受本体（１０）の回転を防止するように、前記ガイド（２８）を介して前記軸受本体（１０）に固定されているピン（２９）と協働することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記ガイド（２８）が、脚部が前記シャフト延長部分（１８）の外面（３５）上に配設されるように、且つ、前記脚部同士の間に延在しているウェブが前記シャフト延長部分（１８）の前記外面（３５）から離隔しているように構成されたＵ字状断面を有しているか、又は、
   前記ガイド（２８）が、平坦な形状に構成されており、前記ガイド（２８）の平坦な面が、前記シャフト延長部分（１８）の曲面に対する法線方向に且つ前記機械軸線（２４）に対して平行に延在していることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記シャフト延長部分（１８）が、前記ロータ（１２）の前記端部（２０）に螺合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記シャフト延長部分（１８）が、芯ずれなく前記ロータ（１２）に螺合可能とされるために、ローラブラケット（３１）によって前記ロータ（１２）に対して相対的に位置合わせされていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記ロータ（１２）に螺合されている前記シャフト延長部分（１８）が、ロックナット（３２）によって回転防止されるように位置決め及び固定されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記軸受本体（１０）が、前記滑動要素（２２）によって２つのアキシアル方向位置（３４，３６）で前記ロータ（１２）に又は前記ロータ（１２）の前記シャフト延長部分（１８）に支持されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. ケースを有している定置式ガスタービン（１４）のロータ（１２）から軸受本体（１０）を解放するための管状のシャフト延長部分（１８）において、
    前記シャフト延長部分（１８）が、前記ガスタービン（１４）の前記ロータ（１２）の一方の端部（２０）に前記シャフト延長部分（１８）を螺合するための雌ネジ部分を一端に備えており、
    前記シャフト延長部分（１８）の外面（３５）に配置されている少なくとも１つのガイド（２８）が、前記シャフト延長部分（１８）に沿って移動可能な前記軸受本体（１０）のための回転防止装置（２６）の２つの係合部品のうち一方の係合部品を形成するために設けられており、
    前記ガイド（２８）が、前記軸受本体（１０）の回転を防止するように、回転防止装置（２６）の２つの係合部品のうち他方の係合部品を形成するために前記ガイド（２８）を介して前記軸受本体（１０）に固定されているピン（２９）と協働することを特徴とするシャフト延長部分（１８）。
11. 前記ガイド（２８）が、前記シャフト延長部分（１８）に沿って延在しているＵ字状の形態として構成されており、
    前記ガイド（２８）のウェブ（３０）が、前記シャフト延長部分（１８）の前記外面（３５）に面していることを特徴とする請求項１０に記載のシャフト延長部分（１８）。

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