KR101942127B1 - 터보머신의 로터를 제1 위치에서 제2 위치로 피봇시키는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보머신의 로터(10)를 제1 위치, 바람직하게는 수평 위치(10a)로부터 제2 위치, 바람직하게는 수직 위치(10c)로 피봇시키는 장치(12)에 관한 것이며, 로터(10)는 하나 이상의 고정 로드에 의해 서로 조여지는 복수의 로터 디스크를 포함하고, 상기 장치는 서로 평행하게 배치되는 두 개의 측벽 요소들(24)과, 측벽 요소들(24)을 서로 연결해주는 브리지 요소(28)와, 수직 설치되는 로터(10)의 축방향 섹션을 형태 맞춤형으로 수용하기 위한 분리가능한 회전 링(30)과, 수평면에 평행한 피봇축(31)을 중심으로 회전 링(30)을 피봇시키기 위해 두 개의 회전 링(30)에 동일 평면으로 배치되고 측벽 요소들(24)에 회전 가능하게 장착되는 두 개의 핀(32)을 포함한다. 수직 설치되는 로터(10)의 특히 확실한 장착을 달성하기 위해, 브리지 요소(28)에는 디스크(42)가 제공되고, 디스크(42)는 수평면(18)에 대해 직교하는 방향으로 이동 가능하여, 장치(12)에 의해 지지되는 로터(10)와 플랜지형 나사결합을 이룬다.

Description

터보머신의 로터를 제1 위치에서 제2 위치로 피봇시키는 장치{DEVICE FOR PIVOTING A ROTOR OF A TURBOMACHINE FROM A FIRST POSITION INTO A SECOND POSITION}

본 발명은 터보머신의 로터를 제1 위치, 예컨대 수평 위치에서, 제2 위치, 예컨대 수직 위치로 피봇시키는 장치에 관한 것으로, 로터는 하나의 이상의 고정 로드로 서로 조여져 있는 복수의 로터 디스크를 포함한다.

이러한 종류의 장치는 예컨대 국제특허공보 WO 2008/125507 A2호에 개시되어 있다. 여기에서 회전 블록으로 지칭되는 장치는, 두 개의 추가적인 베어링 블록과 직선을 따라 동일 평면에 설치된다. 가스 터빈의 로터가 두 개의 베어링 블록에 놓여질 수 있고, 압축기 측 단부에 배치된 로터의 플랜지는 회전 블록과 연결될 수 있다. 이를 위해, 회전 블록은 팁 부분에 회전축이 수평면에 대해 평행하게 연장하는 조인트를 갖는다. 이와 동시에, 조인트는 회전 가능한 회전테이블을 위해 롤러 베어링으로 장착된 리셉터클을 포함한다. 플랜지를 회전테이블에 고정시킨 후, 터빈측 단부는 크레인의 도움을 받아 들어올려질 수 있다. 한편, 로터는 조인트의 회전축을 중심으로 피봇되며, 그에 따라 수평 위치에서 수직 위치로 이동된다. 이는 또한 로터의 세우기로 지칭된다. 이어서, 로터는 기울어지지 않도록 스탠드로 설계된 고정 장치에 의해 고정된다. 여기서, 로터가 기울어지지 않도록 고정되는 것은 비교적 높은 높이에서 이루어지며, 조인트의 회전축보다 훨씬 높은 곳에서 이루어진다.

종개기술로 알려진 구조는 비교적 크기가 크며, 그에 따라 생산 및 이동 면에서 높은 비용을 유발한다.

추가로, 독일공개공보 DE 24 26 231 A1호에 가스 터빈을 위한 회전 장치가 개시되어 있다. 종래의 회전 장치에서는, 수평 피봇 축 주위로 두 개의 측방향 지지부에 보유 링이 제공되며, 보유 링은 세워지는 로터의 섹션 주위에 결합될 수 있다. 그러나, 이러한 회전 장치는 상대적으로 크거나 무거운 로터에는 적합하지 않으며, 특수한 하중이 발생하는 경우 충분히 고정시키지 못한다.

따라서, 본 발명의 목적은 터보머신의 로터를 세우기 위한 장치를 제공하는 것이며, 이 장치는 한편으로 매우 작고 컴팩트하게 설계된다. 나아가, 장치는 내진성이 있어야 하고 개활지에서도 사용될 수 있어야 한다. 이를 위해, 장치는 풍력과 풍력 부하에 의해 로터에 작용하는 외력을 신뢰성 있게 흡수하는데 적합해야 한다.

본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 상기 장치는 서로 평행하게 배치된 두 개의 측벽 요소와, 이러한 측벽 요소들을 서로 연결하는 브리지 요소와, 설치되는 로터의 축 섹션을 맞춤형으로 수용하는 분리가능한 회전 링과, 회전 링에 동일 높이로 배치되고 수평면에 평행한 피봇축을 중심으로 회전 링을 피봇시키기 위해 측벽 요소들에 회전 가능하게 장착되는 두 개의 핀을 포함하며, 브리지 요소에는, 수평면에 대해 수직으로 이동될 수 있고 장치에 의해 지지되는 수직으로 설치되는 로터와 플랜지형으로 나사 결합하는 디스크가 장착된다.

본 발명은 따라서 로터의 하중힘과 로터가 기울어질 위험에 놓일 때 발생하는 횡방향 힘을 두 개의 별도의 구성으로 분산시켜야 하는 종래기술과 구별된다. 본 발명자들은, 한편으로는 로터의 하중힘이 회전 링과 그 핀들을 통해 서로 평행하게 배치되는 두 개의 측벽 요소들에 도입되고, 회전 링의 상부측이 아닌 하부측에서, 즉, 회전 링과 토대부 사이에서, 브리지 요소에 장착되고 수평면에 직교하는 방향으로 이동될 수 있는 디스크에 의해 로터가 기울어지는 것이 방지될 수 있는 경우에, 컴팩트하고 작은 장치로도 로터가 기울어지는 것에 대해 로터를 지지 및 고정시키는 것이 달성될 수 있다는 것을 알아냈다.

따라서, 크레인의 도움을 받아 로터를 수직 위치로 세운 이후에, 브리지 요소에 제공된 디스크는 하부 배치된 위치로부터 로터의 압축기측 단부를 지지할 때까지 이동된다. 이어서, 디스크는 로터의 압축기측 단부에 배치된 플랜지에 나사결합되어서, 로터가 기울어지는 것에 대해 로터를 고정시킬 수 있다. 물론, 하중힘의 상당부분이 회전 링과 그 핀들을 통해 두 개의 측벽 요소들에 그리고 더 나아가 토대부에 분산되는 것뿐만 아니라, 두 개의 측벽 요소들을 서로 연결시키는 브리지 요소와 이동가능한 디스크에 의해 분산될 수도 있다. 상술한 장치 덕분에 한편으로는 장치가 작게 설계되고 그에 따라 비용을 절감하면서 제조 및 이송하는 것이 가능하다. 더 나아가, 선택된 구조에 의해서, 예컨대 풍력 하중 또는 지진 하중과 같은 특수한 하중의 분산이 신뢰성 있게 보장될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

본 장치의 추가적인 실시예들은 각각의 종속 청구항에서 특정된다. 다르게 기술하지 않는 한, 상이한 종속 청구항의 특징들은 임의의 방법으로 서로 결합될 수 있다.

본 발명의 첫 번째 바람직한 실시예에 따르면, 디스크는 이동 방향을 중심으로 피봇될 수 있다. 이는 디스크에 배치된 나사산을, 압축기측 플랜지에 제공된 개구에 대해 간단하게 정렬시키는 것을 허용한다. 이를 통해, 디스크의 나사산과 가스터빈 로터 플랜지의 개구는 특히 간단하게 서로 중첩될 수 있으며, 그에 따라 간단한 수단에 의해 디스크를 로터에 비교적 빠르게 나사결합시킬 수 있다.

특히 바람직한 실시예는 디스크가 유압에 의해 상승되고 하강될 수 있는 것이다. 이를 통해, 디스크는 소정의 힘으로 로터의 압축기측 플렌지에 가압될 수 있으며, 이는 로터에 대해 하중을 지지하는 접촉을 생성한다.

추가로 바람직한 것은, 회전 링이 덮개를 갖는 것이다. 이러한 덮개의 도움을 받아, 로터의 축방향 섹션에 배치된 샤프트 칼러가 회전 링에 형태 맞춤형으로 고정되는 것이 가능하고, 그 결과, 로터는 회전 링 내에서 축방향 변위에 대해 양 방향으로 고정된다. 따라서, 세우는 작업 중에 발생하는 의도하지 않은 갑작스러운 변위가 신뢰성 있게 방지될 수 있다.

추가적인 바람직한 개선예에 따르면, 각 측벽 요소에 하나의 걸쇠가 각각 연결되고, 이들은 각각 다른 측벽 요소에 잠금되거나 나사결합될 수 있다. 두 개의 걸쇠의 도움을 받아, 브리지 요소에 의해 서로 결합되는 측벽 요소들은 다시 한 번 서로 연결될 수 있으며, 그 결과, 걸쇠가 잠겨진 장치는, 그에 의해 전체적으로 추가로 보강된다. 추가적인 보강에 의해, 풍력 부하와 지진 부하에 대응하여 더 향상된 보호가 이루어진다.

상술한 실시예는 각각의 걸쇠에 로터 플랜지를 클램핑하기 위한 클램핑 슈가 제공되는 경우에 바람직하게 개선될 수 있다. 이러한 수단의 도움을 받아, 로터는 추가적인 지점에서 넘어지는 것이 방지되며, 그 결과, 장치 그 자체는 로터가 넘어지는 것을 다시 한 번 고정시켜준다. 이러한 수단은 지진으로부터의 보호 및 풍력 부하에 대한 내구성을 더욱 향상시킨다.

특히 간단하고 신뢰성 있게 고정 가능한 장치를 제공하기 위해, 두 개의 측벽 요소들은 금속 바닥판에 의해 내진성 토대부에 나사결합되어 고정될 수 있다.

본 발명의 장점 및 특징은 실시예를 통해 더 상세히 기술된다. 여기서, 예시적인 실시예들은 개별적인 도면에 의해 다음과 같이 도시된다.
도 1은 로터를 세우기 위한 장치의 도움을 받아 터보머신의 로터를 수평 위치에서 수직 위치로 세우는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 개략적으로 도시된 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 부분적인 측단면도이다.
도 4는 걸쇠가 열려진 상태의 장치의 추가 측면도이다.
모든 도면에서 동일한 구성요소들은 동일한 도면부호로 표시된다.

도 1에는 터보머신의 로터(10)를 수평 위치에서 수직 위치로 세우는 모습인 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 로터(10)는 임의의 방법으로 설계될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 로터(10)는 상세하게 도시되어 있지는 않은 하나 이상의 고정 로드에 의해 서로 조여지는, 축방향으로 서로 접하도록 놓이는 복수의 로터 디스크를 포함하는 소위 디스크 로터로 설계된다. 로터(10)는 3개의 다른 위치에 있는 것으로 도시된다. 제1 위치에서는, 로터(10)는 수평 위치(10a)에 있다. 여기서, 로터(10)의 압축기측 단부(11)는, 회전 블록이라고도 지칭되는 장치(12)에 놓이게 된다. 로터(10)의 압축기측 단부(11)는 장치(12)에 피봇 가능하게 배치된다. 로터(10)의 터빈측 단부(13)는 간단하게 설계된 롤러 블록(14)에 놓인다. 로터(10)의 터빈측 단부(13)에는 너트(15)가 나사결합된다. 너트(15)에는 크레인의 후크(16)가 고정된다. 크레인의 도움을 받아 로터(10)를 들어올림으로써, 로터는 제1 위치(10a)에서 중간 위치(10b)를 거쳐, 수평면과 직교하는 제2 위치(10c)로 세워지게 된다. 한편, 로터(10)는 수평면(18)에 평행한 피봇축(31)을 중심으로 피봇한다. 로터(10)가 세워진 후, 로터는 기울어지지 않도록 장치(12)에 고정되며, 이는 후술하는 도면에서 더 상세히 기술된다. 그러면 후크(16)는 고정 로드에 나사결합된 너트(15)로부터 제거될 수 있고, 이에 의해 로터(10)의 터빈측 단부(13)는 자유 단부 상태로 위를 향하게 된다. 이러한 위치(10c)에서, 로터(10)의 유지 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 로터(10)는 개별적인 부품으로 분해될 수 있다. 물론, 본 방법 및 장치(12)는 단순히 로터(10)의 고정 로드를 수평 위치(10a)에서 수직 위치(10c)로 세워서, 고정 로드에 로터 디스크들이 장착될 수 있도록 하기 위한 용도로도 사용될 수 있다.

장치(12)의 개별 부품은 도 2 내지 도 4에 상세히 도시되어 있다. 장치(12)는 서로 대향하는 두 개의 측벽 요소들(24)을 포함하며, 이들은 서로 평행하게 배치되며, 측면도에서는 실질적으로 역-T의 형상을 갖는다. 두 개의 측벽 요소들(24)은 공통의 바닥판(26)에 확실하게 고정된다. 바닥판(26)은 특히 큰 힘을 흡수하고 이를 지면으로 분산시킬 수 있는 토대부(27)(도 3)에 고정될 수 있다. 두 개의 측벽 요소들(24)은 브리지 요소(28)에 의해 서로 고정 연결된다. 브리지 요소(28)는 두 개의 측벽 요소들(24)에 용접되는 두 개의 평행한 C-형 판을 포함한다. 두 개의 측벽 요소들(24) 사이에는 회전 링(30)이 배치된다. 회전 링(30)의 서로 대향하는 위치에는 두 개의 핀(32)이 고정되고, 이들은 피봇축(31)을 중심으로 회전 가능하도록 각각 두 개의 측벽 요소들(24) 중의 하나에 회전 가능하게 장착된다. 피봇축(31)은 수평면(18)에 실질적으로 평행하도록 배치된다. 회전 링(30)은 분리될 수 있도록 설계되며 이에 따라 피봇되는 로터(10)를 수용하고 삽입하기 위한 형상의 U-형 개구(36)를 갖는 제1 요소(34)(도 4)를 포함한다. 나사(38)를 통해 제1 요소(34)에 나사결합될 수 있는 요크(40)가 개구(36)의 개방된 쪽을 닫게 되며, 이를 통해 로터(10)가 개구(36) 내에 확실하게 보유될 수 있다.

브리지 요소(28)에는 수평면(18)에 대해 직교하도록 이동될 수 있는 디스크(42)가 배치된다. 이를 위해, 실린더형 핀(44)이 디스크(42)에 삽입되고(도 3) 용접된다. 핀(44)은 브리지 요소(28)의 대응되는 가이드 내에서 수평면(18)에 대해 직교하는 수직축(47)을 따라 변위될 수 있다. 핀(44)의 하부 단부에는 유압 실린더(48)의 피스톤 로드(46)가 고정된다. 유압 실린더(48)는 바닥판(26)에 지지된다. 도 4에 도시된 피스톤 로드(46)의 위치에서는, 디스크(42)는 [수평면(18)에 대하여] 하부 위치에 위치하게 된다.

측벽 요소(24) 각각에는 L-형 걸쇠(50)가 연결된다. 두 개의 걸쇠(50)는 각각 수평면에 직교하는 축(52)을 중심으로 피봇될 수 있다. 또한, 걸쇠(50)의 긴 다리부의 내측의 중앙에는 로터(10)를 클램핑하기 위한 클램핑 슈(54)가 제공되어 있다. 도 4에는 걸쇠(50)들이 개방된 위치로 도시되어 있다. 폐쇄된 위치에서는, 다른 경우에는 자유롭게 돌출된 걸쇠(50)들의 단부(56)가 각각 다른 측벽 요소(24)에 잠금되거나 나사결합된다(도 2, 도 3).

디스크(42)에는 복수의 내측 나사산이 배치되며, 이러한 내측 나사산의 도움을 받아 로터(10)의 압축기측 단부(11)에 배치된 플랜지(58)(도 1)가 디스크(42)에 나사결합될 수 있다.

로터(10)를 장치(12) 내에 놓기 위해, 회전 링(30)은 도 4에 도시된 위치로 피봇되어야 한다. 이어서 나사(38)를 느슨하게 하는 것에 의해 회전 링(30)의 요크(40)가 제거되어야 하며, 그 결과 개구(36)가 측방향으로 접근 가능하다. 이어서, 크레인의 도움을 받아서 로터(10)는 개구(36)와 도 1에 도시된 롤러 블록(14)에 놓여질 수 있다. 여기서, 로터(10)는, 도 1에 도시된 것처럼, 로터(10)의 압축기측 단부(11)에 배치된 플랜지(58)가 돌출되도록 배치된다. 이어서 요크(40)가 나사(38)의 도움을 받아 제1 요소(34)에 확실하게 고정됨으로써 개구(36)는 측방향으로 폐쇄된다. 이어서, 도 1에 도시된 것처럼, 크레인의 도움을 받아 로터(10)는 수평 위치(10a)에서 수직 위치(10c)로 세워진다. 이어서 걸쇠(50)들은 개방된 위치에서 폐쇄된 위치로 피봇된다(도 2, 도 3). 이어서, 자유 단부들(56)은 각각 다른 측벽 요소(24)에 고정 연결된다. 걸쇠(50)의 중앙에 배치된 클램핑 슈(54)는 두 개의 상호 대향하는 위치에서 로터(10)의 플랜지(58)에 클램핑되고, 그에 따라 로터(10)가 기울어지는 것으로부터 보호한다.

그 이후, 유압 실린더(48), 피스톤 로드(46), 그리고 핀(44)의 도움으로, 그곳에 배치된 디스크(42)가 플랜지(58)가 있는 곳까지 올려진다. 이어서, 디스크(42)는 나사산을 갖는 개방부가 플랜지(58)에 배치된 개방부(60)에 정렬될 때까지 수직축(47)을 중심으로 회전된다. 그러면 플랜지(58)는 위쪽으로부터 디스크(42)와 나사결합될 수 있다(도 3).

도 3의 단면도에 도시된 회전 링(30)으로부터 알 수 있는 것처럼, 회전 링(30)은, 더 정확하게는 그 개구(36)에는, 숄더부(61)가 제공된다. 로터(10)에 제공되는 샤프트 칼러(62)는 개구(36)의 숄더부(61)에 형태 맞춤형으로 지지될 수 있다. 반대 쪽에서도 샤프트 칼러(62)는 회전 링(30)에 나사결합된 커버판(64)에 의해 변위로부터 차단된다. 그 결과, 개구(36)에서의 로터(10)의 로터 축(66)에 따른 이동이 방지된다.

로터(10)의 하중 힘은 회전 링(30)과 그 핀(32)에 의해 측벽 요소(24)에, 그리고 바닥판(26)에 의해 토대부(27)로 분산된다. 로터(10)가 넘어지는 것을 방지하는 힘이, 수평면(18)에 대하여 두 개의 고정 수단의 도움을 받아 회전 링(30) 하부에 도입된다. 제1 고정 수단은 각각의 측벽 요소(24)에 연결된 걸쇠(50)와 걸쇠에 배치된 클램핑 슈(54)를 포함한다. 다른 고정 수단은, 플랜지(58)에 나사결합되고, 핀(44)을 통해 브리지 요소(28)와 측벽 요소(24)와 함께 횡방향 힘을 흡수할 수 있는 디스크(42)를 포함한다. 로터(10)는 넘어지는 것에 대해 이중으로 고정되어 있으므로, 장치(12)는 특히 큰 하중을 토대부(27)와 지면에 분산시키는 데에도 적합하다. 여기서, 로터(10)가 개활지에 설치되고 허리케인 폭풍이 있는 중이나 지진 중에도 그러한 큰 하중은 발생되는대로 바로 분산될 수 있다.

여기에서, 로터(10)를 설치할 때, 걸쇠(50)를 포함하는 제1 고정 수단이 먼저 활성화되는지 또는 디스크(42)를 포함하는 제2 고정 수단이 먼저 활성화되는지는 중요하지 않다.

본 발명은 따라서 전체적으로 터보머신의 로터(10)를 제1 위치, 바람직하게는 수평 위치(10a)에서 제2 위치, 바람직하게는 수직 위치(10c)로 피봇하는 장치(12)에 관한 것이며, 로터(10)는 하나 이상의 고정 로드에 의해 서로 조여지는 복수의 로터 디스크를 포함하며, 서로 평행하게 배치되는 두 개의 측벽 요소(24)와, 이러한 측벽 요소들(24)을 서로 연결하는 브리지 요소(28)와, 설치되는 로터(10)의 축방향 섹션을 형태 맞춤형으로 수용하기 위한 분리가능한 회전 링(30)과, 회전 링(30)에 동일 높이로 배치되고 수평면에 평행한 피봇축(31)을 중심으로 회전 링(30)을 피봇시키기 위해 측벽 요소들(24)에 회전 가능하게 장착되는 두 개의 핀(32)을 포함한다. 한편으로는, 비교적 작은 지진에 대해 내진성이 있고, 다른 한편으로는 로터를 개활지에 설치하는 것을 허용하고 발생 가능한 허리케인 폭풍에도 견딜 수 있는 수직 설치된 로터(10)를 특히 확실하게 고정시키는 것을 보장하기 위해, 브리지 요소(28)에는 수평면(18)에 대해 직교하는 방향으로 이동될 수 있는 디스크(42)로서, 장치(12)에 의해 보유되는 수직 설치된 로터(10)와 플랜지형으로 나사결합되는 디스크(42)가 장착된다.

Claims (7)

1. 터보머신의 로터(10)를 제1 위치(10a 또는 10c)로부터 제2 위치(10c 또는 10a)로 피봇시키는 장치(12)이며, 로터(10)는 하나 이상의 고정 로드에 의해 서로 조여지는 복수의 로터 디스크를 포함하고, 상기 장치(12)는,
   서로 평행하게 배치되는 두 개의 측벽 요소들(24)과,
   세워지는 로터(10)의 축방향 섹션을 형태 맞춤형으로 수용하기 위한 분리가능한 회전 링(30)과,
   회전 링(30)에 대향하도록 배치되고, 수평면(18)에 평행한 피봇축(31)을 중심으로 회전 링(30)을 피봇시키기 위해 측벽 요소들(24)에 회전 가능하게 장착되는 두 개의 핀(32)을 포함하는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치에 있어서,
   측벽 요소들(24)을 서로 연결하는 브리지 요소(28)가 제공되고, 브리지 요소(28)에는, 수평면(18)에 대해 직교하는 방향(47)으로 이동 가능하고 장치(12)에 의해 지지되는 수직 설치되는 로터(10)와 플랜지형 나사결합을 이루는 디스크(42)가 장착되는 것을 특징으로 하는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).
2. 제1항에 있어서, 디스크(42)는 상기 방향(47)을 중심으로 회전될 수 있는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 디스크(42)는 유압식으로 작동될 수 있는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회전 링(30)은 덮개 판(64)을 갖는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 측벽 요소(24)에는 각각 하나의 걸쇠(50)가 연결되고, 걸쇠는 각각 다른 측벽 요소(24)에 잠금될 수 있는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).
6. 제5항에 있어서, 각각의 걸쇠(50)에는 로터(10)를 클램핑하기 위한 클램핑 슈(54)가 제공되는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 측벽 요소들(24)은 직접적으로 또는 금속 바닥판(26)을 통해 간접적으로 토대부에 고정 나사결합되는, 터보머신의 로터를 피봇시키는 장치(12).

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