JP5822486B2

JP5822486B2 - ターニング装置

Info

Publication number: JP5822486B2
Application number: JP2011040578A
Authority: JP
Inventors: 誠片懸
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP2012177328A

Description

本発明は、蒸気タービンやガスタービン等のタービンロータを回転させるターニング装置に関するものである。

蒸気タービンやガスタービン等のタービンロータを回転させるターニング装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開２０１０−１９０１５３号公報

さて、上記特許文献１に開示されているターニング装置では、ワンウェイクラッチ（一方向クラッチ）のみによりタービンロータの反転（逆回転）を防止するようにしている。
しかしながら、タービンロータの反転トルクが大きく、ワンウェイクラッチに過大な力が加わると、ワンウェイクラッチが破損して、タービンロータが反転してしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タービンロータの反転トルクが大きく、ワンウェイクラッチに過大な力が加わった場合でも、ワンウェイクラッチの破損を防止し、タービンロータの反転を防止することができるターニング装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るターニング装置は、ターニングモータの回転力を、ウォーム軸およびウォームギヤを備えた動力伝達ユニットを介してタービンロータに伝達し、該タービンロータを回転させるターニング装置であって、前記ウォーム軸の軸端部に、前記ターニングモータの回転力を前記ウォーム軸に伝達するワンウェイクラッチおよび前記ウォーム軸の逆転を防止する逆転防止装置が設けられている。

本発明に係るターニング装置によれば、タービンロータが逆回転しようとした場合、ウォーム軸の軸端部に設けられたワンウェイクラッチおよび逆転防止装置の双方により、ウォーム軸の逆回転が防止（拘束）されることになる。
これにより、タービンロータの反転トルクが大きく、ワンウェイクラッチに過大な力が加わった場合でも、ワンウェイクラッチの破損を防止し、タービンロータの反転を防止することができる。

本発明によれば、タービンロータの反転トルクが大きく、ワンウェイクラッチに過大な力が加わった場合でも、ワンウェイクラッチの破損を防止し、タービンロータの反転を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るターニング装置全体の概略の構成を示す斜視図である。図１の要部を拡大して示す図である。本発明の一実施形態に係るターニング装置の特徴部を拡大して示す図である。図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。図４の要部を拡大して示す図であって、（ａ）は回転トルクが伝達されている状態を示す図、（ｂ）は回転トルクの伝達が遮断されている状態を示す図である。図３に示す逆転防止装置を図３において右側から見た図である。

以下、本発明の一実施形態に係るターニング装置について、図１から図６を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係るターニング装置全体の概略の構成を示す斜視図、図２は図１の要部を拡大して示す図、図３は本実施形態に係るターニング装置の特徴部を拡大して示す図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は図４の要部を拡大して示す図であって、（ａ）は回転トルクが伝達されている状態を示す図、（ｂ）は回転トルクの伝達が遮断されている状態を示す図、図６は図３に示す逆転防止装置を図３において右側から見た図である。

図１において、符号１はタービンロータ、符号１０はターニング装置を示している。
タービンロータ１は、図示しないボイラ等から蒸気を導き入れることによって回転する蒸気タービン（図示せず）を構成する構成要素の一つである。タービンロータ１には、カップリング（図示せず）等を介して、例えば、コンプレッサ（図示せず）等が接続されており、タービンロータ１の回転によりコンプレッサが駆動されることになる。また、タービンロータ１には、ホイールギヤ３が設けられている。ホイールギヤ３は、ターニング装置１０から出力される動力、すなわち、回転をタービンロータ１に伝達する役目を担っている。

ターニング装置１０は、例えば、蒸気タービンの運転停止時（あるいは運転停止後）に、タービンロータ１を所定時間、毎分数回転の低速度にて回転させ、タービンロータ１の自重による微少な曲がりをタービンロータ１に生じさせないようにするための（ウォーム型）回転装置であり、ターニングモータ１１と、減速機１２と、動力伝達ユニット１３と、嵌脱レバー１４とを備えている。

ターニングモータ１１は、電力供給源（図示せず）から供給される電力により出力軸（図示せず）を一定回転数で回転させるものであり、ターニングモータ１１の出力軸には、減速機１２の入力軸（図示せず）が、カップリング（図示せず）等を介して接続されている。

減速機１２は、入力軸の回転数を一定の速度比（減速比）で減じて出力軸１２ａに伝達するものであり、減速機１２の出力軸１２ａの軸端部には、動力伝達ユニット１３を構成する構成要素の一つであるモータ側（駆動側）スプロケット２１が結合（固定）されている。

動力伝達ユニット１３は、モータ側スプロケット２１と、ウォームギヤ側（被駆動側）スプロケットユニット２２と、チェーン２３と、ウォーム軸２４と、ウォームギヤ２５とを備えている。
ウォームギヤ側スプロケットユニット２２は、ウォーム軸２４の軸端部に接続されている。

チェーン２３は、モータ側スプロケット２１とウォームギヤ側スプロケットユニット２２のスプロケット４７とに巻回されて、モータ側スプロケット２１の回転をウォームギヤ側スプロケットユニット２２のスプロケット４７に伝達するものであり、無端状に形成されている。

ウォーム軸２４は、その回転中心の軸線が、ターニングモータ１１の出力軸、減速機１２の入力軸、出力軸１２ａの回転中心の軸線と同一平面内に位置するとともに、ターニングモータ１１の出力軸、減速機１２の入力軸、出力軸１２ａの回転中心の軸線と平行になるようにして配置されている。

ウォームギヤ２５は、ウォーム軸２４とともに回転し、かつ、図２に示すように、ウォーム軸２４に対して、ウォーム軸２４の軸方向（図２において左右方向）に沿って往復動可能（摺動可能）に取り付けられている。

嵌脱レバー１４は、一端部（図２において上側の端部）が回動軸３１に接続され、他端部（図２において下側の端部）が、ウォームギヤ２５の一端部に接続されて、回動軸３１まわりに回動（揺動）する棒状の部材である。また、嵌脱レバー１４の一端部とウォームギヤ２５の一端部とは、ウォームギヤ２５の回転が許容され、かつ、ウォームギヤ２５の軸方向（図２において左右方向）への移動が拘束されるようにして接続されている。

なお、図２中に実線で示すウォームギヤ２５は、ホイールギヤ３と嵌合（噛合）した状態を示し、図２中に二点鎖線で示すウォームギヤ２５は、ホイールギヤ３と嵌合（噛合）していない状態を示している。
また、ターニングモータ１１および減速機１２は、図１中に符号３２で示す支持台の上に固定（設置）され、ウォーム軸２４は、支持台３２に対して回転可能に軸受け支持されており、回動軸３１は、支持台３２に対して回動可能に軸受け支持されている。

さて、図３から図５の少なくともいずれかに示すように、ウォームギヤ側スプロケットユニット２２は、内輪４１と、外輪４２と、軸受４３と、保持器４４と、スプラグ４５と、ばね４６とを備えたワンウェイクラッチが、スプロケット４７内に収容（内蔵）された、ワンウェイクラッチ内蔵型のスプロケットである。

内輪４１は、内周面がウォーム軸２４の外周面と密着し、ウォーム軸２４とともに回転するように、ウォーム軸２４の外周面に圧入して固定された、円筒状の部材である。
外輪４２は、外周面がスプロケット４７の内周面と密着し、スプロケット４７とともに回転するように、スプロケット４７の内周面の幅方向（軸方向：図３において左右方向）における中央部に圧入して固定された、円筒状の部材である。

軸受４３は、内周面が内輪４１の外周面と密着し、内輪４１とともに回転するように、内輪４１の外周面に圧入して固定され、外周面がスプロケット４７の内周面と密着し、スプロケット４７とともに回転するように、スプロケット４７の内周面に圧入して固定された輪状の玉軸受であり、スプロケット４７の幅方向における両端部にそれぞれ一つずつ設けられている。

保持器４４は、内輪４１の外周面と外輪４２の内周面との間において、周方向に所定の間隔をあけて等間隔に配置されたスプラグ４５を、周方向に位置決めして保持するものであり、外輪４２の幅方向における両端部にそれぞれ一つずつ設けられている。保持器４４には、スプラグ４５およびばね４６を個別に保持し得るよう、スプラグ４５およびばね４６を収容するポケット部（収容部）４４ａ（図５参照）が、スプラグ４５およびばね４６の個数だけ設けられている。

ばね４６は、各ポケット部４４ａ内にそれぞれ一つずつ収容されており、各スプラグ４５に形成された外径側カム面４５ａおよび内径側カム面４５ｂが、外輪４２の内周面および内輪４１の外周面とそれぞれ係合する方向にスプラグ４５を付勢している。

そして、本実施形態に係るウォームギヤ側スプロケットユニット２２では、スプロケット４７および外輪４２が駆動側、内輪４１およびウォーム軸２４が被駆動側（従動側）となる。各スプラグ４５は、図５（ａ）に示すように、スプロケット４７および外輪４２の回転速度が、内輪４１の回転速度よりも相対的に速いときに、各スプラグ４５に形成された外径側カム面４５ａおよび内径側カム面４５ｂが、外輪４２の内周面および内輪４１の外周面とそれぞれ係合して、スプロケット４７および外輪４２の回転トルクを内輪４１およびウォーム軸２４に伝達する。

すなわち、スプロケット４７および外輪４２の回転速度が、内輪４１の回転速度よりも相対的に速いときには、図５（ａ）に示すように、スプラグ４５がその姿勢を変え、各スプラグ４５に形成された外径側カム面４５ａおよび内径側カム面４５ｂが、外輪４２の内周面および内輪４１の外周面とそれぞれ係合して、スプロケット４７および外輪４２の回転トルクが内輪４１およびウォーム軸２４に伝達される。

一方、各スプラグ４５は、図５（ｂ）に示すように、スプロケット４７および外輪４２の回転速度が、内輪４１の回転速度よりも相対的に遅いときに、各スプラグ４５に形成された外径側カム面４５ａおよび内径側カム面４５ｂの、外輪４２の内周面および内輪４１の外周面に対する係合を解除して、スプロケット４７および外輪４２から内輪４１およびウォーム軸２４への回転トルクの伝達を遮断するようになっている。

すなわち、スプロケット４７および外輪４２の回転速度が、内輪４１の回転速度よりも相対的に遅いときには、図５（ｂ）に示すように、スプラグ４５がその姿勢を変え、各スプラグ４５に形成された外径側カム面４５ａおよび内径側カム面４５ｂの、外輪４２の内周面および内輪４１の外周面に対する係合が解除され、スプロケット４７および外輪４２から内輪４１およびウォーム軸２４への回転トルクの伝達が遮断される。

また、図３または図６の少なくともいずれかに示すように、ウォーム軸２４の軸端部、より詳しくは、ウォームギヤ側スプロケットユニット２２が取り付けられている軸端部よりもさらに軸端側（ウォームギヤ２５と反対側）には、ウォーム軸２４（すなわち、タービンロータ１）の反転（逆回転）を防止する逆転防止装置５０が設けられている。
逆転防止装置５０は、ウォームギヤ側スプロケットユニット２２と同様の構成要素、すなわち、内輪５１と、外輪５２と、軸受５３と、保持器５４と、スプラグ５５と、ばね（図示せず）とを備えたスプラグタイプのワンウェイクラッチである。

内輪５１は、内周面がウォーム軸２４の外周面と密着し、ウォーム軸２４とともに回転するように、ウォーム軸２４の外周面に圧入して固定された、円筒状の部材である。
外輪５２は、正面視虫眼鏡形状を呈する部材であり、その柄にあたる部分が、ボルト５６を介して支持台３２の側面に固定されている。

軸受５３は、内周面が内輪５１の外周面と密着し、内輪５１とともに回転するように、内輪５１の外周面に圧入して固定され、外周面が外輪５２の内周面に圧入して固定された輪状のメタル軸受であり、内輪５１および外輪５２の幅方向における両端部にそれぞれ一つずつ設けられている。

保持器５４は、内輪５１の外周面と外輪５２の内周面との間において、周方向に所定の間隔をあけて等間隔に配置されたスプラグ５５を、周方向に位置決めして保持するものであり、外輪５２の幅方向における両端部にそれぞれ一つずつ設けられている。保持器５４には、スプラグ５５およびばね（図示せず）を個別に保持し得るよう、スプラグ５５およびばねを収容する図示しないポケット部（収容部）が、スプラグ５５およびばねの個数だけ設けられている。

ばね（図示せず）は、各ポケット部（図示せず）内にそれぞれ一つずつ収容されており、各スプラグ５５に形成された外径側カム面（図示せず）および内径側カム面（図示せず）が、外輪５２の内周面および内輪５１の外周面とそれぞれ係合する方向にスプラグ５５を付勢している。

そして、本実施形態に係る逆転防止装置５０において、各スプラグ５５は、内輪５１が正回転するときに、各スプラグ５５に形成された外径側カム面（図示せず）および内径側カム面（図示せず）の、外輪５２の内周面および内輪５１の外周面に対する係合を解除して、内輪５１およびウォーム軸２４の正回転を許容するようになっている。

一方、各スプラグ５５は、内輪５１が逆回転するときに、その姿勢を変え、各スプラグ５５に形成された外径側カム面（図示せず）および内径側カム面（図示せず）が、外輪５２の内周面および内輪５１の外周面とそれぞれ係合して、内輪５１およびウォーム軸２４の逆回転を防止（拘束）するようになっている。

本実施形態に係るターニング装置１０によれば、タービンロータ１が逆回転しようとした場合、ウォーム軸２４の軸端部に設けられた二つのワンウェイクラッチ（より詳しくは、ウォームギヤ側スプロケットユニット２２および逆転防止装置５０の双方）により、ウォーム軸２４の逆回転が防止（拘束）されることになる。
これにより、タービンロータ１の反転トルクが大きく、ワンウェイクラッチに過大な力が加わった場合でも、ワンウェイクラッチの破損を防止し、タービンロータ１の反転を防止することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。

１タービンロータ
１０ターニング装置
１１ターニングモータ
１３動力伝達ユニット
２２ウォームギヤ側スプロケットユニット
２４ウォーム軸
２５ウォームギヤ
５０逆転防止装置

Claims

ターニングモータの回転力を、ウォーム軸およびウォームギヤを備えた動力伝達ユニットを介してタービンロータに伝達し、該タービンロータを回転させるターニング装置であって、
前記ウォーム軸の軸端部に、前記ターニングモータの回転力を前記ウォーム軸に伝達するワンウェイクラッチおよび前記ウォーム軸の逆転を防止する逆転防止装置が設けられていることを特徴とするターニング装置。
前記ワンウェイクラッチは、前記ウォーム軸とともに回転するように該ウォーム軸の外周面に固定された内輪と、前記ターニングモータの回転力が伝達されて前記ウォーム軸回りに回転する外輪とを有し、
前記外輪の回転速度が前記内輪の回転速度よりも相対的に速いときに前記外輪の回転トルクが前記内輪に伝達され、前記外輪の回転速度が前記内輪の回転速度よりも相対的に遅いときに前記外輪から前記内輪への前記回転トルクの伝達が遮断されることを特徴とする請求項１に記載のターニング装置。