JP6037948B2 - 回転軸の持ち上げ治具及び回転軸の持ち上げ方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばタービンなどの回転機械の回転軸を持ち上げる際に使用される回転軸の持ち上げ治具及び回転軸の持ち上げ方法に関する。
従来、蒸気タービンやガスタービン等の大型回転機械においては、ロータを回転可能に支持するために、ジャーナル（ティルティングパッド）軸受が用いられている。ジャーナル軸受を交換、解放する場合には、ロータや複数の動翼などからなる翼車を吊り上げたり、ジャッキアップしたりすることによってジャーナル軸受の下半部に掛かる荷重を取り除く必要がある。
ロータをジャッキアップする方法としては、特許文献１に記載されているような、２つの油圧ジャッキと、これら油圧ジャッキとロータとの間に配置されるＶブロックを用いた方法が知られている。このジャッキアップ方法に使用される２つの油圧ジャッキを支持する台座には、油圧ジャッキに欠陥が発生した場合にＶブロックを支持する安全装置である支持ボルトが設けられている。
しかしながら、上記従来のジャッキアップ方法では、２つの油圧ジャッキが必要であり、また、２つの油圧ジャッキを操作してジャッキアップを行うため、操作が煩雑になるという問題があった。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、簡単な作業で回転機械の回転軸を持ち上げることができる回転軸の持ち上げ治具及び回転軸の持ち上げ方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明は、回転機械の回転軸と該回転軸の少なくとも下部の外周を囲む軸受台との間に挿入される回転軸の持ち上げ治具であって、前記回転軸の下方で前記軸受台の内周面に支持される台座と、前記回転軸の外周面に対応した内周面が形成され、前記回転軸の外周であって下方側を覆うロータ受けと、前記台座と前記ロータ受けとの間に配置され、前記回転軸の径方向に伸縮して、前記ロータ受けと共に前記回転軸を伸縮方向に移動させるジャッキ部と、前記伸縮方向とは異なる方向で、かつ、互いに異なる方向から、前記軸受台に対して前記ロータ受けを支持する複数の支持部材と、を備えていることを特徴とする。
本発明は、回転機械の回転軸と該回転軸の少なくとも下部の外周を囲む軸受台との間に挿入される回転軸の持ち上げ治具であって、前記回転軸の下方で前記軸受台の内周面に支持される台座と、前記回転軸の外周面に対応した内周面が形成され、前記回転軸の外周であって下方側を覆うロータ受けと、前記台座と前記ロータ受けとの間に配置され、前記回転軸の径方向に伸縮して、前記ロータ受けと共に前記回転軸を伸縮方向に移動させるジャッキ部と、前記伸縮方向とは異なる方向で、かつ、互いに異なる方向から、前記軸受台に対して前記ロータ受けを支持する複数の支持部材と、を備えていることを特徴とする。
上記構成によれば、より簡素な構成で、ジャッキアップ時の転倒防止のためのバックアップ構造を備えた回転軸の持ち上げ治具を構成することができる。また、単一のジャッキ部を使用するため、ジャッキアップの際の作業性を向上させることができる。
上記回転軸の持ち上げ治具において、前記ジャッキ部の前記伸縮方向は鉛直方向とされ、前記複数の支持部材は前記ジャッキ部を挟んで配置されていることが好ましい。
上記構成によれば、ジャッキアップ時の転倒防止のためのロータ受けを安定して支持することができる。
上記回転軸の持ち上げ治具において、前記台座には、前記軸受台の内周面に対応した外周面が形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、軸受台によって台座を安定して支持することができる。
上記構成によれば、軸受台によって台座を安定して支持することができる。
上記回転軸の持ち上げ治具において、前記軸受台の底部には開口が設けられており、前記台座には前記開口と係合する突起が設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、台座の安定性を向上させることができる。
上記構成によれば、台座の安定性を向上させることができる。
また、本発明は、回転機械の回転軸と該回転軸の少なくとも下部の外周を囲む軸受台との間に挿入される治具を用いて前記回転軸を持ち上げる回転軸の持上げ方法であって、半径方向への寸法が前記回転軸と前記軸受台との間の半径方向への間隙より小さい台座を、前記軸受台に支持されるように前記回転軸と前記軸受台との間に固定する工程と、前記台座上に、半径方向に伸縮し、前記回転軸を下方から持ち上げるジャッキ部を取り付ける工程と、前記ジャッキ部と前記回転軸の間に、前記回転軸の外周面に対応した円筒面を有するロータ受けを取り付ける工程と、前記ロータ受けに、前記ジャッキ部と異なる方向に向けて複数の支持部材を設ける工程と、前記ジャッキ部を作動させる工程と、を有する回転軸の持ち上げ方法を提供する。
本発明によれば、より簡素な構成で、ジャッキアップ時の転倒防止のためのバックアップ構造を備えた回転軸の持ち上げ治具を構成することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の回転軸の持ち上げ治具１（以下、単に治具１と呼ぶ）は、回転機械であるガスタービン５０のロータ５４と、軸受台２の下半部（以下、単に軸受台２と呼ぶ）との間に挿入される治具１である。
本実施形態の回転軸の持ち上げ治具１（以下、単に治具１と呼ぶ）は、回転機械であるガスタービン５０のロータ５４と、軸受台２の下半部（以下、単に軸受台２と呼ぶ）との間に挿入される治具１である。
図１に示すように、ガスタービン５０は、外側にケーシング５１を備え、その内部に、ステータ５２に固定された静翼５３と、ロータ５４に固定された動翼５５の組み合わせが複数段配置されている。ガスタービン５０において、燃焼ガスなどの作動流体は、タービン６１を作動させた後に流体の流れに対して下流側に設けられたディフューザ５６を通って次に機器などへ送出される。
ロータ５４の後端は、軸受台２に収められたジャーナル軸受３によって支持されている。軸受台２は、作動流体の流れを横切るようにロータ５４に対して放射状に配置された複数のストラット５７によって支持されている。
軸受台２は、ロータ５４を囲むように設けられている。具体的には、軸受台２は、ロータ５４のタービン下流側の端部を覆うように設けられている。軸受台２の内部は、ガスタービン５０の運転時において油の流通路となる。
図２及び図３に示すように、軸受台２は、ロータ５４と同心の円筒状をなす軸受台本体部４と、軸受台本体部４の端部を封止するように設けられた円盤状の軸受台封止部５と、を有している。本実施形態の治具１は、軸受台封止部５、ディフューザ５６の上半部、上半側のストラット５７、及び軸受台２の上半部を取り外してから使用するため、図２に
おいては、これらの構成要素を二点鎖線で示す。
軸受台２の少なくとも下半部の内周面２ａは、ロータ５４と同心の円筒面とされている。ロータ５４と軸受台２との間には、ジャーナル軸受３の半径方向への厚さに相当する間隙Ｓが形成されている。
おいては、これらの構成要素を二点鎖線で示す。
軸受台２の少なくとも下半部の内周面２ａは、ロータ５４と同心の円筒面とされている。ロータ５４と軸受台２との間には、ジャーナル軸受３の半径方向への厚さに相当する間隙Ｓが形成されている。
また、軸受台本体部４の端部側上半部の一部は、軸受カバー部６として取り外し可能とされている。本実施形態の治具１は、この軸受カバー部６を取り外してから使用するため、図２には、軸受カバー部６を二点鎖線で示す。
軸受台本体部４の端部側下部には、平面視において矩形形状の開口である排油口７が形成されている。排油口７は、ジャーナル軸受３の取り付け箇所と端部との間に形成されている。
軸受台本体部４の端部側下部には、平面視において矩形形状の開口である排油口７が形成されている。排油口７は、ジャーナル軸受３の取り付け箇所と端部との間に形成されている。
次に、治具１の詳細について説明する。治具１は、タービン６１のロータ５４と、ロータ５４の少なくとも下部の外周を囲む軸受台２の下半部との間の間隙Ｓに挿入されて使用される。
治具１は、軸受台２の内周面２ａに支持される台座８と、この台座８とロータ５４の外周面との間に設けられて半径方向に伸縮するジャッキ部９と、ジャッキ部９とロータ５４との間に配置されるロータ受け１０と、ロータ受け１０を支持する複数の支持部材１１と、を有している。本実施形態のジャッキ部９は、その伸縮方向が鉛直方向とされている。
治具１は、軸受台２の内周面２ａに支持される台座８と、この台座８とロータ５４の外周面との間に設けられて半径方向に伸縮するジャッキ部９と、ジャッキ部９とロータ５４との間に配置されるロータ受け１０と、ロータ受け１０を支持する複数の支持部材１１と、を有している。本実施形態のジャッキ部９は、その伸縮方向が鉛直方向とされている。
支持部材１１は、ジャッキアップ時の転倒防止のためのバックアップ構造として機能する部材である。即ち、ロータ５４は、ロータ受け１０と共に、ジャッキ部９によってジャッキ部９の伸縮方向に移動する。
治具１は、台座８を軸受台２に配置し、ロータ受け１０をロータ５４に密着するように配置し、これらの間にジャッキ部９を配置した構成で使用される。
治具１は、台座８を軸受台２に配置し、ロータ受け１０をロータ５４に密着するように配置し、これらの間にジャッキ部９を配置した構成で使用される。
図４に示すように、台座８は、軸受台２の内周面２ａに載置される台座本体部１３と、台座本体部１３の下方に突出する突起１４と、を有している。台座本体部１３は、平面状のジャッキ載置面１５と、軸受台２の内周面２ａに対応した円筒面の一部を有する曲面にて構成された曲座面１６と、を有するブロック形状をなしている。
曲座面１６は、軸受台２の内周面２ａと面接触可能な曲率を有している。
突起１４は、曲座面１６よりジャッキ載置面１５の反対方向に突出する部位であり、曲座面１６の軸方向からみた幅が、軸受台２の排油口７の幅と略同一かやや小さな幅とされている。具体的には、突起１４は、排油口７に係合可能に形成されている。
突起１４は、曲座面１６よりジャッキ載置面１５の反対方向に突出する部位であり、曲座面１６の軸方向からみた幅が、軸受台２の排油口７の幅と略同一かやや小さな幅とされている。具体的には、突起１４は、排油口７に係合可能に形成されている。
また、台座８の高さ、即ち、ジャッキ載置面１５と突起１４の端部との距離は、ロータ５４と軸受台２の内周面２ａとの間の間隙よりも小さくされている。換言すれば、台座８は、ロータ５４と軸受台２との間に挿入可能な大きさとされている。
ジャッキ部９は、全高が低い平型の重量持上げ用油圧シリンダであり、図示しない油圧供給部と接続された油圧ホース１８を有している。ジャッキ部９の出力や、ストロークは、適用されるタービンの翼車（ロータ）の重量などに応じて適宜選定される。
ロータ受け１０は、ロータ５４に密着するようにして、ロータ５４の外周であって下方側を覆う半円環状の部材である。ロータ受け１０は、ロータ５４に密着してロータ５４を支持する部材であり、複数の支持部材１１によって支持されて使用される。
支持部材１１は、ロータ受け１０と軸受台２との間に介在することによってロータ受け１０を支持する部材である。本実施形態の支持部材１１は、ロータ受け１０に形成されたネジ孔２０に螺合する六角ボルトである。支持部材１１は、六角ボルトの頭部が軸受台２の内周面２ａに当接するように配置される。
支持部材１１は、ロータ受け１０と軸受台２との間に介在することによってロータ受け１０を支持する部材である。本実施形態の支持部材１１は、ロータ受け１０に形成されたネジ孔２０に螺合する六角ボルトである。支持部材１１は、六角ボルトの頭部が軸受台２の内周面２ａに当接するように配置される。
ロータ受け１０は、ロータ５４の外周面に対応した円筒面１９と、支持部材１１を固定可能な複数のネジ孔２０と、を有している。円筒面１９は、ロータの下半分の一部に略密着して当接可能な形状に形成されている。ネジ孔２０は、ロータ受け１０の外周面からロータ受け１０の曲率中心に向かって形成された雌ネジ孔である。ネジ孔２０は、半円環状のロータ受け１０の両端近傍に形成されている。
具体的には、雌ネジ孔は、支持部材１１の長手方向が、ロータ５４の径方向に沿う方向であって水平方向よりもやや下方を向くような位置に形成されている。換言すれば、複数の支持部材１１は、ジャッキ部９の伸縮方向とは異なる方向で、かつ、互いに異なる方向から、軸受台２に対してロータ受け１０を支持している。本実施形態の２本の支持部材１１は、ジャッキ部９を挟んで対称的に配置されている。
なお、本実施例において、「ジャッキ部９の伸縮方向とは異なる方向」とは、ロータ５４の径方向であって、ジャッキ部９の伸縮する方向とは異なる方向である。
なお、本実施例において、「ジャッキ部９の伸縮方向とは異なる方向」とは、ロータ５４の径方向であって、ジャッキ部９の伸縮する方向とは異なる方向である。
また、ロータ受け１０には、ロータ５４の落下を防止するための落下防止板２１を取り付けることができる。落下防止板２１は、ロータ５４の上半部に沿うように湾曲させることができる長尺の板状部材であり、両端部をロータ受け１０の水平面でネジ締結して使用される。
そして、ロータ受け１０と、ジャッキ部９と、台座８とは、それぞれを配置した状態において、台座８の曲座面１６からロータ受け１０の円筒面１９までの全体寸法が間隙Ｓの半径方向の寸法よりも小さくされている。詳細には、前記全体寸法と間隙Ｓの半径方向の寸法との差分が、ジャッキ部９のストロークよりも小さくされている。
また、本実施形態の治具１は、台座８を固定するためのターンバックル２２を有している。ターンバックル２２は、両端に一対の当接部２３を有する棒状の部材であり、一対の当接部２３間の距離を調節可能な部材である。具体的には、ターンバックル２２は、円柱状のターンバックル本体部２４と、ターンバックル本体部２４の両端面に形成された一対のネジ孔に螺合するネジ軸を有する一対の当接部２３とを有している。なお、台座８を固定するため、ターンバックル２２の代わりに別の油圧シリンダを用いてもよく、油圧シリンダを用いる場合は台座８をより容易に固定することができる。
次に、本実施形態の治具１を用いたロータ５４の持ち上げ方法について説明する。
まず、軸受台封止部５及び軸受カバー部６を取り外して、作業者がロータ５４にアクセス可能な状態とする。
次いで、図５に示すように、タービンのロータ５４と軸受台２との間に台座８を挿入する。
次いで、図６に示すように、台座８の突起１４を軸受台２の排油口７に係合させることで、台座８を固定する。この際、台座８の曲座面１６と軸受台２の内周面２ａとは面接触している。
そして、ジャッキ部９を台座８のジャッキ載置面１５に載置する。
まず、軸受台封止部５及び軸受カバー部６を取り外して、作業者がロータ５４にアクセス可能な状態とする。
次いで、図５に示すように、タービンのロータ５４と軸受台２との間に台座８を挿入する。
次いで、図６に示すように、台座８の突起１４を軸受台２の排油口７に係合させることで、台座８を固定する。この際、台座８の曲座面１６と軸受台２の内周面２ａとは面接触している。
そして、ジャッキ部９を台座８のジャッキ載置面１５に載置する。
次いで、図７に示すように、ロータ受け１０と落下防止板２１をロータ５４に取り付ける。
そして、２本の支持部材１１をロータ受け１０に取り付ける。この際、支持部材１１と軸受台２との干渉を避けるために、ロータ受け１０を少し回転させて、支持部材１１の取り付けを行う。図７には、１本目の支持部材１１を取り付けた様子を示す。
最後に、図３に示すように、支持部材１１を調整して、六角ボルトである支持部材１１の頭部と軸受台２の内周面２ａとの間の隙間を０にする。
以上で、ロータ５４をジャッキアップするため準備が完了する。
そして、２本の支持部材１１をロータ受け１０に取り付ける。この際、支持部材１１と軸受台２との干渉を避けるために、ロータ受け１０を少し回転させて、支持部材１１の取り付けを行う。図７には、１本目の支持部材１１を取り付けた様子を示す。
最後に、図３に示すように、支持部材１１を調整して、六角ボルトである支持部材１１の頭部と軸受台２の内周面２ａとの間の隙間を０にする。
以上で、ロータ５４をジャッキアップするため準備が完了する。
ジャーナル軸受３を解放する場合には、ジャッキ部９を作動させて、ロータ５４をジャーナル軸受３に対して浮かせる。即ち、ロータ５４を浮かせることによって、ジャーナル軸受３にかかる荷重を取り除く。そして、所定の方法でジャーナル軸受３をロータ５４の端部の方向に移動させた後、軸受カバー部６の位置から、ジャーナル軸受３を天井クレーンなどを用いて移動させる。
上記実施形態によれば、より簡素な構成で、ジャッキアップ時の転倒防止のためのバックアップ構造を備えたロータ５４の持ち上げ治具を構成することができる。また、単一のジャッキ部９を使用するため、ジャッキアップの際の作業性を向上させることができる。
加えて、ロータ５４と軸受台２の下半部との間の間隙Ｓへの治具の取付けや取外しが容易となるため、治具の設置や撤去を迅速に行えるようになり、ジャーナル軸受３の緊急点検時等においても、ジャーナル軸受３を解放するのに要する時間が短くなる。
加えて、ロータ５４と軸受台２の下半部との間の間隙Ｓへの治具の取付けや取外しが容易となるため、治具の設置や撤去を迅速に行えるようになり、ジャーナル軸受３の緊急点検時等においても、ジャーナル軸受３を解放するのに要する時間が短くなる。
また、支持部材１１をジャッキ部９の両側に設けたことによって、ジャッキアップ時の転倒防止のためのロータ受け１０を安定して支持することができる。
また、台座８に軸受台２の内周面２ａに対応した円筒面の一部を有する曲面が設けられていることによって、軸受台２によって台座８を安定して支持することができる。
また、台座８に、軸受台２の底部に設けられた排油口７と係合する突起１４が設けられていることによって、台座８の安定性を向上させることができる。
また、台座８の半径方向への寸法が、ロータ５４と軸受台２との間の半径方向への間隙より小さく形成されていることによって、台座８を間隙に挿入することができる。
また、台座８と、ジャッキ部９と、ロータ受け１０と、支持部材１１とをロータ５４の周方向から挿入することが可能となり、周方向から挿入する際は、取付け状況や取外し状況を目視確認できるため、安全かつ正確に作業可能である。
また、台座８と、ジャッキ部９と、ロータ受け１０と、支持部材１１とをロータ５４の周方向から挿入することが可能となり、周方向から挿入する際は、取付け状況や取外し状況を目視確認できるため、安全かつ正確に作業可能である。
また、落下防止板２１を設けて落下防止板２１とロータ受け１０とでロータ５４の外周を固定したことによって、例えば、ジャッキ部９に不具合が生じた際などに、ロータ５４が落下することを防止することができる。
また、ロータ受け１０の内周面をロータ５４に沿った円筒面としているため、よりコンパクトに挿入でき、狭いスペースにも挿入可能である。
また、ロータ受け１０の内周面をロータ５４に沿った円筒面としているため、よりコンパクトに挿入でき、狭いスペースにも挿入可能である。
また、ターンバックル２２を設けたことによって、台座８を安定して固定することができる。
また、ジャッキアップ作業は、油圧シリンダであるジャッキ部９を用いるため、作業性がよい。
また、ジャッキアップ作業は、油圧シリンダであるジャッキ部９を用いるため、作業性がよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。また、上記複数の実施形態で説明した特徴を任意に組み合わせた構成であってもよい。
上記実施形態では、支持部材１１として六角ボルトを用いる構成としたが、例えば、六角ボルトの頭部を球面状に加工することで、六角ボルトの頭部と軸受台２の内周面２ａとがスムーズに当接するようにしてもよい。
加えて、支持部材１１は、ロータ５４の回転軸の径方向に配置してもよく、その場合はロータ５４の転倒を効果的にバックアップすることができる。
上記実施形態では、支持部材１１として六角ボルトを用いる構成としたが、例えば、六角ボルトの頭部を球面状に加工することで、六角ボルトの頭部と軸受台２の内周面２ａとがスムーズに当接するようにしてもよい。
加えて、支持部材１１は、ロータ５４の回転軸の径方向に配置してもよく、その場合はロータ５４の転倒を効果的にバックアップすることができる。
さらに、支持部材１１として、軸受台２の内周面２ａとロータ受け１０の外周面との寸法に対応したスペーサを採用し、このスペーサをロータ受け１０と軸受台２との間に挿入することで、ロータ受け１０を支持する構成としてもよい。スペーサの場合は挿入が容易で、より簡単に配置することができる。
また、支持部材１１の数は、２つに限ることはなく、３つ以上としてもよい。
また、支持部材１１の数は、２つに限ることはなく、３つ以上としてもよい。
１ 治具
２ 軸受台
３ ジャーナル軸受
４ 軸受台本体部
５ 軸受台封止部
６ 軸受カバー部
７ 排油口（開口）
８ 台座
９ ジャッキ部
１０ ロータ受け
１１ 支持部材
１３ 台座本体部
１４ 突起
１５ ジャッキ載置面
１６ 曲座面
１８ 油圧ホース
１９ 円筒面
２０ ネジ孔
２１ 落下防止板
２２ ターンバックル
２３ 当接部
２４ ターンバックル本体部
５０ ガスタービン
５４ ロータ（回転軸）
６０ 燃焼器
６１ タービン（回転機械）
２ 軸受台
３ ジャーナル軸受
４ 軸受台本体部
５ 軸受台封止部
６ 軸受カバー部
７ 排油口（開口）
８ 台座
９ ジャッキ部
１０ ロータ受け
１１ 支持部材
１３ 台座本体部
１４ 突起
１５ ジャッキ載置面
１６ 曲座面
１８ 油圧ホース
１９ 円筒面
２０ ネジ孔
２１ 落下防止板
２２ ターンバックル
２３ 当接部
２４ ターンバックル本体部
５０ ガスタービン
５４ ロータ（回転軸）
６０ 燃焼器
６１ タービン（回転機械）
Claims (5)
- 回転機械の回転軸と該回転軸の少なくとも下部の外周を囲む軸受台との間に挿入される回転軸の持ち上げ治具であって、
前記回転軸の下方で前記軸受台の内周面に支持される台座と、
前記回転軸の外周面に対応した内周面が形成され、前記回転軸の外周であって下方側を覆うロータ受けと、
前記台座と前記ロータ受けとの間に配置され、前記回転軸の径方向に伸縮して、前記ロータ受けと共に前記回転軸を伸縮方向に移動させるジャッキ部と、
前記伸縮方向とは異なる方向で、かつ、互いに異なる方向から、前記軸受台に対して前記ロータ受けを支持する複数の支持部材と、を備えていることを特徴とする回転軸の持ち上げ治具。 - 前記ジャッキ部の前記伸縮方向は鉛直方向とされ、前記複数の支持部材は前記ジャッキ部を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転軸の持ち上げ治具。
- 前記台座には、前記軸受台の内周面に対応した外周面が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転軸の持ち上げ治具。
- 前記軸受台の底部には開口が設けられており、
前記台座には前記開口と係合する突起が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転軸の持ち上げ治具。 - 回転機械の回転軸と該回転軸の少なくとも下部の外周を囲む軸受台との間に挿入される治具を用いて前記回転軸を持ち上げる回転軸の持上げ方法であって、
半径方向への寸法が前記回転軸と前記軸受台との間の半径方向への間隙より小さい台座を、前記軸受台に支持されるように前記回転軸と前記軸受台との間に固定する工程と、
前記台座上に、半径方向に伸縮し、前記回転軸を下方から持ち上げるジャッキ部を取り付ける工程と、
前記ジャッキ部と前記回転軸の間に、前記回転軸の外周面に対応した円筒面を有するロータ受けを取り付ける工程と、
前記ロータ受けに、前記ジャッキ部と異なる方向に向けて複数の支持部材を設ける工程と、
前記ジャッキ部を作動させる工程と、を有することを特徴とする回転軸の持ち上げ方法。
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