KR20140142308A

KR20140142308A - 터빈 연장 너트 지지 툴

Info

Publication number: KR20140142308A
Application number: KR1020147029583A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에프. 와실리스키; 이라 제이. 캠프벨; 찰스 씨. 무어; 브라이언 더블유. 스미스; 쟈니 딕슨
Original assignee: 지멘스 에너지, 인크.
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-12-11
Also published as: CA2871135A1; JP2015514927A; BR112014026594A2; CN104246148A; WO2013163488A1; US20130283583A1; EP2841721A1; US9186762B2

Abstract

케이싱 상에 위치되는 수직 연장 볼트 조립체 상에서의 너트의 조립 및 분해를 위해서 너트 지지 툴(10)이 제공된다. 볼트 조립체는 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합된 하부 너트를 포함한다. 너트 지지 툴은 볼트 조립체의 상부 단부 상에서의 결합을 위해서 상부 단부에 위치되는 상부 지지 부재(42)를 가지는 수직 스팬 조립체(36)를 포함하고, 그에 의해서 너트 지지 툴은 볼트 조립체에 평행하게 연장하는 수직 스팬 구조물로, 볼트 조립체 상부 단부로부터 지지된다. 아암 조립체(46)가 수직 스팬 조립체의 하부 단부로부터 연장하고, 하부 너트의 하부 표면 내에 형성된 접근 개구부와의 결합을 위해서 하부 안내 핀(50)을 포함한다. 아암 조립체는 하부 너트를 지지하도록 그리고 케이싱에 대해서 선회하도록 구성된다.

Description

터빈 연장 너트 지지 툴{TURBINE EXTENSION NUT SUPPORT TOOL}

관련 출원의 교차-참조

본원은, 여기에서 참조로서 포함된, 2012년 4월 27일자로 출원된 미국 가출원 제61/639,299호의 이익 향유를 주장한다.

본원 발명은 일반적으로, 증기 터빈과 같은 터빈의 구성요소를 위한 툴(tool)에 관한 것이고, 보다 특히 터빈과 관련하여 분리된 구성요소를 위한 지지 구조물을 제공하는 고정구(fixture) 또는 툴에 관한 것이다.

고압 증기 터빈은 전형적으로, 수평 플랜지 조인트에서 결합되는 상단부 절반체 및 하단부 절반체로 이루어진다. 플랜지 조인트에서 밀봉을 확실하게 유지하기 위해서, 큰 직경의 볼트 조립체가 플랜지 조인트를 따라서 축방향으로 이격된 위치에서 제공된다. 그러한 볼트 조립체는, 하단부 절반체로부터 상단부 절반체를 분리하는 것을 허용하기 위해서 볼트 조립체의 나사산형 샤프트로부터 제거되는, 또는 대안적으로, 케이싱 절반체의 조립 중에 볼트 조립체의 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 설치되는 무거운 하부 너트를 포함하는, 무거운 구성요소를 포함한다.

볼트 조립체를 위한 하부 너트가 15 내지 90 파운드의 중량을 가질 수 있을 것이고, 그에 따라 무거운 하부 너트는 제거 및 설치를 돕기 위한 오버헤드 크레인을 전형적으로 필요로 한다. 그에 따라, 터빈 유지보수와 같은, 볼트 조립체의 제거/설치는 터빈 설비 내의 유용한 크레인 자원의 스케쥴링(scheduling)을 필요로 하고, 크레인이 용이하게 이용가능하지 않은 경우에 터빈의 중단 시간을 증가시킬 수 있을 것이다.

발명의 하나의 양태에 따라서, 케이싱 상에 위치되는 수직 연장 볼트 조립체 상에서의 너트의 조립 및 분해를 위해서 너트 지지 툴이 제공된다. 볼트 조립체는 나사산형 샤프트의 상부 단부 상의 볼트 조립체 상부 단부 및 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합된 하부 너트를 포함하고, 하부 너트는 접근 개구부를 포함한다. 너트 지지 툴은, 볼트 조립체의 나사산형 샤프트에 대체로 평행하게 연장하는 길이방향 스팬(span) 축을 형성하는 수직 구조물을 포함하는 수직 스팬 조립체를 포함한다. 상부 지지 구조물이 길이방향 스팬 축에 대체로 수직한 수직 구조물의 상부 단부로부터 연장하고 볼트 조립체 상부 단부 상에서의 결합을 위한 상부 지지 부재를 포함하고, 그에 의해서 너트 지지 툴이 볼트 조립체 상부 단부로부터 지지된다. 아암 조립체가 수직 구조물의 하부 단부로부터 연장하고 하부 너트의 접근 개구부와의 결합을 위해서 길이방향 스팬 축에 대체로 평행하게 연장하는 하부 안내 핀을 포함한다.

발명의 다른 양태에 따라서, 너트 지지 툴은 수직 연장 볼트 조립체와의 조합된 이용을 위해서 구성되고 볼트 조립체 상의 너트의 조립 및 분해를 위해서 위치된다. 볼트 조립체는 나사산형 샤프트의 상부 단부 상에 결합된 상부 너트 및 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합된 하부 너트를 포함하고, 상부 및 하부 너트의 각각이 접근 개구부를 가진다. 너트 지지 툴은 볼트 조립체의 나사산형 샤프트에 대체로 평행하게 연장하는 길이방향 스팬 축을 형성하는 수직 구조물을 포함하는 수직 스팬 조립체를 포함하고, 수직 스팬 조립체는 삽통식 외측 및 내측 튜브를 포함한다. 수직 스핀 조립체는, 부가적으로, 길이방향 스팬 축에 대체로 수직인 수직 구조물의 상부 단부로부터 연장하는 상부 지지 구조물을 포함하고, 상부 너트 내의 접근 개구부 내의 결합을 위한 길이방향 스팬 축에 대체로 평행하게 연장하는 상부 지지 핀을 포함하고, 그에 의해서 너트 지지 툴이 상부 너트로부터 지지된다. 아암 조립체가 길이방향 스팬 축에 대체로 수직한 수직 구조물의 하부 단부로부터 연장하고, 하부 너트와의 결합을 위한 하부 지지부를 포함한다. 안정화기 조립체가 상부 지지 구조물과 아암 조립체 사이의 수직 구조물을 따라서 위치된다. 안정화기 조립체는 길이방향 스팬 축에 대해서 대체로 수직하게 연장하고, 볼트 조립체를 지지하는 구조물의 부분과 결합하기 위한 결합 풋(foot) 조립체를 포함한다.

발명의 추가적인 양태에 따라서, 터빈 케이싱의 수평 터빈 플랜지 조인트를 위한 수직 연장 볼트 조립체 상에서 너트를 조립 및 분해하기 위해서, 너트 지지 툴이 제공된다. 볼트 조립체는 플랜지 조인트 위의 나사산형 샤프트의 상부 단부 상에 결합되는 상부 너트 및 플랜지 조인트 아래의 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합되는 하부 너트를 포함하고, 상부 및 하부 너트의 각각이 접근 개구부를 가진다. 너트 지지 툴은 수직 스팬 조립체를 포함하고, 수직 스팬 조립체는 상부 단부 및 하부 단부를 가지는 세장형 외측 튜브를 포함하는 외측 튜브 용접부, 및 수직 스팬 조립체의 길이방향 스팬 축에 수직인 외측 튜브의 상부 단부로부터 연장하는 상부 지지 구조물을 포함한다. 수직 스팬 조립체는 상부 지지 구조물을 통해서 연장하고 상부 너트 내의 접근 개구부와의 결합을 위해서 상부 지지 구조물의 하부 측부를 지나서 연장하는 상부 지지 핀을 부가적으로 포함한다. 수직 스팬 조립체는 상부 단부 및 하부 단부를 가지는 세장형 내측 튜브를 포함하는 내측 튜브 용접부를 더 포함하고, 내측 튜브의 상부 단부는 외측 튜브 내로 연장하고 외측 튜브를 따라서 조정가능하며, 내측 튜브의 하부 단부에서 방사상 외측으로 연장하는 하부 플랜지를 포함한다. 또한, 너트 지지 툴은 내측 튜브의 하부 단부를 둘러싸고 하부 플랜지 상에 놓이는 선회 튜브, 선회 튜브에 부착된 근위 단부 및 길이방향 스팬 축에 수직인 방향으로 선회 튜브로부터 이격된 원위 단부를 포함하는 선회 아암, 및 선회 아암의 원위 단부를 통해서 연장하고 하부 너트의 접근 개구부와의 결합을 위해서 선회 아암의 상부 측부를 지나서 연장하는 하부 안내 핀을 포함하는 선회 아암 조립체를 포함한다. 너트 지지 툴은 선회 아암 조립체 위의 위치에서 내측 튜브 위에 배치되는 안정화기 튜브, 및 안정화기 튜브에 부착된 커플러 구조물을 포함하는 안정화기 조립체를 더 포함하고, 커플러 구조물은 안정화기 튜브의 대향하는 측방향 측부들까지 연장한다. 안정화기 조립체는 커플러 구조물의 측방향 측부의 각각에 대해서 지지되는 안정화기 아암으로서, 각각의 안정화기 아암은 커플러 구조물에 위치되는 근위 단부 및 대향하는 원위 단부를 포함하는, 안정화기 아암, 및 터빈 케이싱 상의 측방향으로 이격된 위치와 결합하기 위한 각각의 안정화기 아암의 원위 단부에 부착된 결합 풋 구조물을 부가적으로 포함한다.

명세서가 본원 발명을 특히 지적하고 구분되게 청구하고 있는 청구항으로 결론지어지지만, 유사한 참조 번호가 유사한 요소를 식별하는 첨부 도면과 함께 이하의 설명으로부터 본원 발명이 보다 잘 이해될 것으로 생각한다.
도 1은 터빈 케이싱의 측부와 연관된 사용시의 발명의 양태에 따른 너트 지지 툴을 도시한 사시도이다.
도 2는 너트 지지 툴의 확대된 사시도이다.
도 3은 볼트 조립체를 묘사하고 접근 개구부를 도시한 저면 사시도이다.
도 4는 외측 튜브 용접부의 사시도이다.
도 5는 내측 튜브 용접부의 측면도이다.
도 6은 하부 아암 조립체의 분해도이다.
도 7은 안정화기 조립체의 부분적인 분해도이다.
도 8은 안정화기 조립체의 커플러 구조물의 평면도이다.

바람직한 실시예에 관한 이하의 구체적인 설명에서, 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조하고, 그러한 첨부 도면에서는, 예로서, 그리고 비제한적으로, 발명이 실시될 수 있는 구체적인 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 다른 실시예가 이용될 수 있다는 것 그리고 본원 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 1을 먼저 참조하면, 너트 지지 툴(10)이 케이싱(12)의 측부와 관련하여 도시되어 있고, 케이싱은, 본 예시된 예에서, 상부 케이싱 커버(16)와 하부 케이싱 베이스(18) 사이의 조인트를 형성하는 수평 플랜지(14)를 가지는 고압 증기 터빈 케이싱을 포함한다. 케이싱 커버(16) 및 케이싱 베이스(18)는, 플랜지(14)의 상부 표면(22)으로부터 플랜지(14)의 하부 표면(24)까지 연장하는 복수의 볼트 조립체(20)에 의해서 수평 플랜지(14)에서 함께 결합된다. 도 3에서 더 도시된 바와 같이, 볼트 조립체(20)는 나사산형 샤프트(28)의 상부 단부에 위치된 볼트 조립체 상부 단부(26), 및 나사산형 샤프트(28)의 하부 단부에 위치된 볼트 조립체 하부 단부(30)를 포함하고, 볼트 조립체 하부 단부(30)는 나사산형 샤프트(28)의 하부 단부 상에서 나사식으로 결합되는 하부 너트(32)를 포함한다. 또한, 볼트 조립체 상부 단부(26)는 또한 나사산형 샤프트(28)의 상부 단부 상에 나사식으로 결합된 상부 너트(34)를 포함할 수 있을 것이다. 하부 및 상부 너트(32, 34)는 전형적으로 통상적인 연장 너트를 포함할 수 있을 것이다.

도 1 및 2를 참조하면, 발명의 양태에 따라서, 너트 지지 툴(10)은 볼트 조립체(20)의 나사산형 샤프트(28)에 대체로 평행하게 연장하는 길이방향 스팬 축(40)을 형성하는 수직 구조물(38)을 포함하는 수직 스팬 조립체(36)를 포함한다. 수직 스팬 조립체(36)는 또한 길이방향 스팬 축(40)에 대체로 수직으로 수직 구조물(38)의 상부 단부(43)로부터 연장하고 볼트 조립체 상부 단부(26) 상에서의 결합을 위한 상부 지지 부재(44)를 포함하는 상부 지지 구조물(42)을 포함하고, 그에 의해서 너트 지지 툴(10)이 볼트 조립체 상부 단부(26)로부터 지지된다.

너트 지지 툴(10)은 부가적으로 수직 구조물(38)의 하부 단부(48)로부터 연장하고 하부 너트(32)의 접근 개구부(52)(도 3)와 결합하기 위한 길이방향 스팬 축(40)에 대체로 평행하게 연장하는 하부 안내 핀(50)을 포함하는 선회 아암 조립체(46)를 포함한다. 너트 지지 툴(10)은, 볼트 조립체 상부 단부(26) 상에서 결합되어 위치된 상부 지지 구조물(42)로, 그리고 하부 너트(32)의 접근 개구부(52)와 수직으로 정렬된 하부 안내 핀(50)으로, 예를 들어 접근 개구부(52) 내에 적어도 부분적으로 위치되는 하부 안내 핀(50)으로 배치되도록 구성된다. 너트 지지 툴(10)의 이러한 배치는 나사산형 샤프트(28)로부터 제거되거나 나사산형 샤프트(28) 상에 설치되는 하부 너트(32)를 위한 지지를 제공한다. 일반적으로, 너트 지지 툴(10)에 의해서 지지되는 임의 중량을 포함하는, 너트 지지 툴(10)의 중량은 볼트 조립체 상부 단부(26) 상의 상부 지지 구조물(42)의 결합을 통해서 볼트 조립체(20)에 대해서 지지된다. 이하에서 더 구체적으로 설명하는 바와 같이, 하부 안내 핀(50)은 볼트 조립체 상부 단부(26)에 대해서 수직으로 이동가능하다. 또한, 바람직한 실시예에서, 선회 아암 조립체(46)는, 하부 안내 핀(50)을 케이싱(12)으로부터 멀리 이동시키기 위해서, 길이방향 스팬 축(40)에 대해서 횡단하는 측방향으로 이동가능하다.

발명의 더 구체적인 양태들에 따라서, 수직 스팬 조립체(36)는 상부 단부(58) 및 하부 단부(60)를 가지는 세장형 외측 튜브(56)를 포함하는 외측 튜브 용접부(54)(도 4)를 포함한다. 상부 지지 구조물(42)은 외측 튜브(56)의 상부 단부(58)로부터 연장하고, 길이방향 스팬 축(40)에 수직으로 연장하는 수평 플레이트형 부재(62)를 포함할 수 있을 것이다. 상부 지지 부재(44)가 플레이트형 부재(62)의 일 단부에 위치되고 그에 강성으로 부착된 상부 칼라(64), 및 상부 칼라(64)와 해제 가능하게 클램핑되거나 달리 해제가능하게 결합되고 플레이트형 부재의 하부 측부를 지나서 연장하는 교체가능한 상부 지지 핀(66)을 포함할 수 있을 것이다. 상부 지지 핀(66)은 상부 너트(34)(도 3) 내의 접근 개구부 내에 슬라이딩식으로 피팅되도록 구성되거나 크기가 결정된다. 상부 너트(34)가, 접근 개구부(52)를 포함하여, 하부 너트(32)와 동일한 구성을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 접근 개구부(52)는, 예를 들어, 볼트 조립체(20)를 위한 타이트닝(tightening) 과정 중에 가열 요소의 삽입을 위한 나사산형 샤프트(28)의 중공형 내부에 대한 접근을 허용하기 위해서 제공될 수 있을 것이다.

도 2 및 5에서 확인되는 바와 같이, 수직 스팬 조립체(36)는 상부 단부(72), 하부 단부(74), 및 내측 튜브(70)의 하부 단부(74)에서 방사상 외측으로 연장하는 하부 플랜지(76)를 가지는 세장형 내측 튜브(70)를 포함하는 내측 튜브 용접부(68)를 더 포함한다. 내측 튜브(70)는 내측 튜브(70)의 직경을 통해서 연장하고 내측 튜브(70)의 길이의 일부를 따라서 길이방향으로 이격되는 복수의 조정 홀(78)을 부가적으로 포함한다. 내측 튜브(70)의 상부 단부(72)는 외측 튜브(56) 내로 연장하고 외측 튜브(56)를 따라서 조정가능하다. 특히, 복수의 조정 홀(78) 중 하나가 외측 튜브(56) 내의 위치결정 홀(80)(도 4)과 정렬될 수 있을 것이고, 외측 및 내측 튜브(56, 70)의 상대적인 위치가 정렬된 홀(78, 80)을 통해서 연장하는 핀(82)으로 고정될 수 있을 것이고, 그에 따라 수직 스팬 조립체(36)의 길이를 조정할 수 있을 것이다.

도 2 및 6을 참조하면, 선회 아암 조립체(46)는 내측 튜브(70)의 하부 단부(74)를 둘러싸고 하부 플랜지(76) 상에 놓이는 선회 튜브(84)를 포함한다. 선회 아암 조립체(46)는, 대체로 수평인 플레이트형 부재를 포함하고 선회 튜브(84)에 부착된 근위 단부(88) 및 길이방향 스팬 축(40)에 수직인 방향으로 선회 튜브(84)로부터 이격되는 원위 단부(90)를 포함하는 선회 아암(86)을 부가적으로 포함한다. 하부 칼라(92)가 홀(93)을 통해서 연장하고, 예를 들어 볼트 및 너트(94, 96)에 의해서, 선회 아암(86)의 원위 단부(90)에 부착된다. 하부 칼라(92)는, 하부 안내 핀(50)을 지지하기 위해서 선회 아암(86)의 상부 표면 위에서 연장하고, 통로(98) 내에 나사식으로 결합되는 조정 스크류(100)를 수용하기 위한 나사산형 통로(98)를 포함한다.

하부 안내 핀(50)은 조정 스크류(100)의 단부를 수용하기 위한 그 하부 단부에서의 중공형 튜브형 부분(102)을 포함하고, 하부 안내 핀(50)의 조정 스크류(100)에 대한 운동을 방지하기 위해서 세트 스크류(104)가 제공될 수 있을 것이다. 하부 칼라(92)의 나사산형 통로(98) 내의 조정 스크류(100)의 회전 운동은 선회 아암(86)에 대한 그리고 상부 지지 핀(66)에 대한 하부 안내 핀(50)의 수직 조정을 유발한다. 부가적으로, 이하에서 더 설명하는 바와 같이, 나사산형 샤프트(28)의 나사산으로부터 분리될 때(또는 결합될 때), 하부 너트(32)의 하부 표면(108)(도 3)과 결합하고 하부 너트(32)를 지지하기 위해서, 너트 지지 플레이트(106)가 하부 안내 핀(50)에 고정되고 하부 안내 핀(50)으로부터 방사상으로 연장하도록 위치된다.

하부 안내 핀(50) 및 상부 지지 핀(66) 모두가 상이한 직경을 가지는 핀(50, 66)으로 대체될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 구체적으로, 볼트 조립체(20)의 직경, 그리고 특히 접근 개구부(52)의 직경에 의존하여, 상부 너트(34)에 대한 너트 지지 툴(10)의 안정적인 지지 및 너트 지지 툴(10) 상의 하부 너트(32)의 지지를 돕기 위해서, 접근 개구부(52)의 직경에 근접하게 상응하도록, 핀(50, 66)의 직경이 선택될 수 있을 것이다.

도 6을 참조하면, 선회 아암 조립체(46)는, 선회 튜브(84)의 측부 내의 개구부(112) 내로 편향되는 스프링 핀(110)을 포함할 수 있을 것이다. 스프링 핀(110)은 내측 튜브(70)의 하부 단부(74)에서 위치 록 홀(114)(도 5) 내에 결합되어 선회 아암 조립체(46)의 선회 운동을 방지하기 위해서 그리고 미리 결정된 위치에서 선회 아암 조립체를 록킹하기 위해서 제공된다. 특히, 도 2에서 확인되는 바와 같이, 스프링 핀(110)의 위치 록 홀(114) 내로의 결합은, 너트 제거 또는 조립 프로세스 중에 나사산형 샤프트(28)에 대한 하부 너트(32)의 지지가 요구될 수 있는 것과 같이, 하부 안내 핀(50)의 축이 상부 지지 핀(66)의 축과 정렬된 상태에서 선회 아암 조립체(46)를 제 위치에서 록킹하도록 구성된다. 보호 칼라(116)가 스프링 핀(110)을 둘러싸는 선회 튜브(84)에 부착되어, 스프링 핀(110)이 의도하지 않게 분리되도록 유도할 수 있는 또는 스프링 핀(110)을 손상시킬 수 있는 것과 같은, 의도하지 않은 접촉으로부터 스프링 핀(110)을 보호할 수 있을 것이다.

도 2 및 7을 참조하면, 안정화기 구조물 또는 조립체(118)가, 상부 지지 구조물(42)과 선회 아암 조립체(46) 사이에서 수직 구조물(38)을 따라서 위치된, 수직 표면(38) 상에서 지지된다. 안정화기 조립체(118)는 길이방향 스팬 축(40)에 대체로 수직으로 연장하고 케이싱(12)의 일부와 결합하기 위한 결합 풋 조립체(120)를 포함한다.

안정화기 조립체(118)는 선회 아암 조립체(46) 위의 위치에서 내측 튜브(70) 위에 배치된 안정화기 튜브(122)를 포함한다. 내측 튜브(70)를 따른 안정화기 튜브(122)의 수직 위치는, 내측 튜브(70) 상의 조정 홀(78) 중 하나를 이용하여 안정화기 튜브(122) 상에 위치결정 홀(121)(도 7)을 정렬시키는 것에 의해서 셋팅되거나 선택될 수 있을 것이고, 안정화기 튜브(122)는, 위치결정 홀(121)을 통해서 연장하는 핀(123) 및 조정 홀(78) 중 선택된 하나에 의해서 내측 튜브(70)에 커플링될 수 있을 것이다.

도 8에서 더 확인할 수 있는 바와 같이, 안정화기 조립체(118)는 커플러 구조물(124)을 포함한다. 커플러 구조물(124)은, 안정화기 튜브(122)에 부착되고 서로에 대해서 평행하게 배향된 상부 플레이트(126) 및 하부 플레이트(128)를 포함한다. 커플러 구조물(124)의 상부 및 하부 플레이트(126, 128)가 안정화기 튜브(122)의 대향하는 측방향 측부들까지 연장한다.

안정화기 아암(130)은 커플러 구조물(124)의 측방향 측부들의 각각에 대해서 지지된다. 각각의 안정화기 아암(130)은 커플러 구조물(124)에 위치된 근위 단부(132) 및 대향하는 원위 단부(134)를 포함한다. 특히, 각각의 안정화기 아암(130)은, 케이싱(12)을 향한 그리고 케이싱(12)으로부터 멀리 수직 구조물(38)에 대한 안정화기 아암(130)의 측방향 피봇팅을 허용하기 위해서 근위 단부(132)를 통과하는 피봇 볼트(136)에서 상부 및 하부 플레이트(126, 128) 사이에서 커플러 구조물(124)에 연결된다. 안정화기 아암(130)은 전형적으로 서로에 대해서 발산하는 관계로 배치된다. 또한, 안정화기 아암(130)의 각각은, 터빈 케이싱(12) 상의 측방향으로 이격된 위치와의 결합을 위해서 각각의 안정화기 아암(130)의 원위 단부(134)에 부착되는 결합 풋 구조물(148)을 포함한다.

안정화기 아암(130)의 각각은, 예시적인 양태에 따라서, 수동으로 결합가능한 노브(140) 및 록킹 스크류(142)를 포함하는 록킹 노브 조립체(138)를 포함하는 록킹 구조물을 부가적으로 포함한다. 록킹 스크류(142)는 하부 플레이트(128) 내의 원호형 슬롯(144)을 통해서 위쪽으로 연장하고 안정화기 아암(130)의 하부 부분과 나사식으로 결합된다. 예를 들어, 안정화기 아암(130)의 하부 측부(146)가 록킹 스크류(142)를 수용하기 위한 나사산형 홀을 포함할 수 있을 것이다. 원호형 슬롯(144)은 피봇 볼트(136)에서 곡률 중심을 가진다. 안정화기 아암(130)이 선택된 위치로 피봇될 수 있을 것이고, 록킹 스크류(142)를 아암(130) 내로 나사결합하기 위해서 그리고 노브(140)를 아암(130) 상의 마찰 결합으로 상향 이동시키기 위해서 노브(140)를 회전시키는 것에 의해서 제 위치에서 록킹된다. 그에 따라, 노브(140)의 회전은 노브(140)의 하부 플레이트(128)와의 결합을 타이트하게 하고, 안정화기 아암(130)과 하부 플레이트(128) 사이의 록킹 마찰 결합을 유도하여 안정화기 아암(130)의 피봇 운동을 방지하거나 저지한다.

결합 풋 조립체(120)는 터빈 케이싱(12) 상의 측방향으로 이격된 위치와의 결합을 위해서 각각의 안정화기 아암(130)의 원위 단부(134)에 부착된 결합 풋 구조물(148)을 포함한다. 설명된 예시적인 실시예에서, 각각의 결합 풋 구조물(148)은 관절형 조인트(152)에 의해서 원위 단부(134)에 부착된 풋 바아(150)를 포함한다. 관절형 조인트(152)는 용접부 레그(154a, 154b)를 통해서 그리고 원위 단부(134) 내의 홀(158)을 통해서 수직으로 연장하는 제1 관절연결 볼트(156), 및 용접부 베이스(154c)를 통해서 그리고 풋 바아(150)의 후방 측부로부터 연장하는 피봇 플레이트(162)를 통해서 수평으로 연장하는 제2 관절연결 볼트(160)에서 안정화기 아암(130)에 피봇식으로 연결된 U-형상의 조인트 용접부(154)를 포함할 수 있을 것이다. 제1 및 제2 스위칭가능 자석(164a, 164b)이 케이싱(12) 상의 결합을 위해서 풋 바아(150)의 전방 측부 상에서 수직으로 이격된 관계로 지지된다. 그에 따라, 안정화기 조립체(118)의 배치가 커플러 구조물(124) 주위의 수평 평면 내의 안정화기 아암(130)의 피봇 운동, 및 케이싱(12)과 접촉하여 스위칭가능 자석(164a, 164b) 모두를 배치하기 위한 수평 및 수직 평면 모두에서의 풋 바아(150)의 관절형 피봇 운동을 포함할 수 있을 것이다. 케이싱과 일단 결합하면, 스위칭가능 자석(164a, 164b)은 케이싱(12)과의 결합으로 자석(164a, 164b)을 유지하도록 스위칭 온될 수 있을 것이다. 스위칭가능 자석(164a, 164b)은, 예를 들어, 미국 뉴저지, 뉴톤에 소재하는 ThorLabs가 판매하는 스위칭가능 자석 모델 MB175를 포함할 수 있을 것이다.

결합 풋 구조물(148)이 여기에서 설명된 것과 달리 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 결합 풋 구조물(148)은 각각의 결합 풋 구조물(148) 상의 단일 자석만을 포함할 수 있을 것이다. 즉, 관절형 조인트(152) 각각이, 스위칭가능 자석(164a, 164b) 중 하나와 같은, 단일 스위칭가능 자석을 지지하기 위해서 감소된 크기의 풋 바아를 지지할 수 있을 것이다.

또한, 전술한 안정화기 조립체(118)는, 케이싱(12)에 대해서 너트 지지 툴(10)을 안정화시키기 위해서 제공될 수 있는 예시적인 구조를 제시하기 위한 목적으로 설명되었다는 것, 그리고 설명된 안정화기 조립체(118) 상의 다른 구조물 또는 변경이 제공될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 안정화기 조립체(118)가 단일 아암 또는 복수의 아암을 포함할 수 있을 것이고, 아암 또는 아암들이 설명된 스위칭가능 자석(164a, 164b)을 가지는 결합 풋 구조물(148) 이외의 구조물을 포함할 수 있을 것이다. 다시 말해서, 예를 들어, 케이싱(12) 또는 케이싱(12)과 연관된 구조물과의 결합을 안정화시키기 위한 둘 이상의 상이한 구조물의 조합을 포함하는 결합 풋 구조물(148)을 포함하는, 비제한적으로, 클램프, 루버 피트(rubber feet), 또는 다른 안정화 요소 또는 메커니즘을 포함하는 다른 결합 풋 구조물(148)이 제공될 수 있을 것이다.

너트 지지 툴(10)이, 호이스트 또는 크레인과 같은 기계류의 보조 없이 작업자가 이송 및 배치할 수 있는 것과 같은, 비교적 가벼운-중량 구성으로 형성될 수 있을 것이다.

하부 너트(32)를 제거하는 프로세스와 같이, 너트 지지 툴(10)을 이용하는 동작 중에, 볼트 조립체(20)를 인장-제거(de-tension)하기 위해서, 너트(32)가 초기에 느슨해질 수 있을 것이다. 도 1에서, 하부 너트(32)의 2개의 대안적인 위치가 도시되어 있고, 여기에서 타이트하게 조여진 또는 인장화된 위치가 쇄선으로 도시되어 있고, 하부 너트(32)의 인장-제거 해제 위치가 실선으로 도시되어 있다는 것을 주목하여야 할 것이다.

너트 지지 툴(10)의 길이 또는 스팬이 외측 및 내측 튜브(56, 70) 사이의 연결부에서 조정되어, 하부 너트(32)를 지지하는 동안, 나사산형 샤프트(28)로부터 멀리 측방향으로 피봇하도록 선회 아암 조립체(46)에 대한 충분한 공간을 제공하고, 상부 지지 구조물(42)은 상부 너트(34) 상에서 지지된다. 너트 지지 툴(10)의 길이가 조정되면, 상부 지지 핀(66)이 상부 너트(34) 내의 접근 개구부 내에서 연장하도록, 작업자가 너트 지지 툴(10)을 배치하는 것에 의해서, 너트 지지 툴(10)이 볼트 조립체(20) 상에 배치될 수 있을 것이다. 이러한 초기 셋업 과정 중에, 그리고 후속하는 너트 하강 과정 중에, 스프링 핀(110)이 내측 튜브(70) 상의 위치 록 홀(114)과 결합하여, 하부 안내 핀(50)의 상부 지지 핀(66)과의 수직 정렬을 유지한다.

이어서, 케이싱(12)의 플랜지(14)와 결합하는 것과 같이, 스위칭가능 자석(164a, 164b)이 케이싱(12)과 완전히 결합할 수 있게 허용하는 수직 위치로, 안정화기 조립체(118)가 조정될 수 있을 것이다. 스윙 아암(130)의 위치를 조정하여 결합 풋 조립체(148)를 케이싱(12)과의 결합으로 배치하고, 스위칭가능 자석(164a, 164b)이 스위칭 온된다. 이어서, 록킹 구조물(138)의 노브(140)를 타이트하게 함으로써, 스윙 아암 위치가 제 위치에서 록킹된다.

너트 지지 툴(10)이 볼트 조립체(20)에 대해서 정렬되고, 너트 지지 툴(10)이 케이싱(12)에 록킹되면, 하부 너트(32)의 접근 개구부(52) 내에 결합되도록 스크류(100)를 회전시키는 것에 의해서, 하부 안내 핀(50)이 상승된다. 하부 너트(32)가 볼트 조립체(20)의 나사산형 샤프트(28)로부터 나사 풀림되는 한편, 스크류(100)가 볼트 조립체(20)로부터 멀리 물러난다. 지지 플레이트(106)는, 하부 너트(32)가 나사산형 샤프트(28)로부터 나사 풀림되는 동안, 하부 너트(32)의 하부 표면(108)과 결합될 필요가 없다. 그러나, 하부 너트(32)가 나사산형 샤프트(28)의 단부에 도달함에 따라, 지지 플레이트(106)는, 하부 너트(32)를 수용 및 지지하기 위해서, 하부 너트(32)의 하부 표면(108)과 결합하거나 밀접하게 근접하여야 한다.

스크류(100)가 회전되어, 하부 너트(32)와 나사산형 샤프트(28) 사이의 수직 간극(clearance)을 제공한다. 이어서, 스프링 핀(110)이 내측 튜브(70)의 위치 록 홀(114)로부터 분리되어, 선회 아암 조립체(46)가 케이싱(12)으로부터 외측으로 그리고 멀리 측방향으로 선회할 수 있게 하고, 여기에서, 작업자가 하부 너트(32)에 직접적으로 접근할 수 있을 것이다. 예를 들어, 선회 아암 조립체(46)가 케이싱(12)으로부터 약 90도 이상으로 멀리 피봇될 수 있을 것이다. 하부 너트(32)의 크기 및 중량에 의존하여, 작업자 또는 호이스트/크레인이 하부 너트(32)를 편리하게 상승시키고, 그 하부 너트가 볼트 조립체(20)로 재조립될 때까지, 그 하부 너트를 저장 위치로 이송한다.

하부 너트(32)를 나사산형 샤프트(28)에 대해서 조립하는 것이 실질적으로 조립의 반대 순서로 실시될 수 있을 것이다. 특히, 하부 너트(32)의 나사산이 나사산형 샤프트(28)의 나사산과 초기 결합하도록 배치되는 위치까지 너트(32)를 상승시키기 위해서 스크류(100)가 이용될 수 있을 것이다.

본원 발명의 특별한 실시예가 묘사되고 설명되었지만, 당업자는, 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도 여러 가지 다른 변화 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그에 따라, 본원 발명의 범위 내에 있는 그러한 모든 변화 및 변경이 첨부된 청구항에서 커버될 것이다.

Claims

케이싱 상에 위치되는 수직 연장 볼트 조립체 상에서의 너트의 조립 및 분해를 위한 너트 지지 툴이며,
볼트 조립체는 나사산형 샤프트의 상부 단부 상의 볼트 조립체 상부 단부 및 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합된 하부 너트를 포함하고, 하부 너트는 접근 개구부를 포함하며,
너트 지지 툴은:
수직 스팬 조립체로서, 볼트 조립체의 나사산형 샤프트에 대체로 평행하게 연장하는 길이방향 스팬 축을 형성하는 수직 구조물, 및 길이방향 스팬 축에 대체로 수직한 수직 구조물의 상부 단부로부터 연장하고 볼트 조립체 상부 단부 상에서의 결합을 위한 상부 지지 부재를 포함하는 상부 지지 구조물을 포함하고, 그에 의해 너트 지지 툴이 볼트 조립체 상부 단부로부터 지지되는, 수직 스팬 조립체; 및
수직 구조물의 하부 단부로부터 연장하고 하부 너트의 접근 개구부와의 결합을 위해서 길이방향 스팬 축에 대체로 평행하게 연장하는 하부 안내 핀을 포함하는 아암 조립체를 포함하는, 너트 지지 툴.
제1항에 있어서,
하부 안내 핀을 볼트 조립체 상부 단부로부터 멀리 수직으로 이동시키기 위해서, 하부 안내 핀이 볼트 조립체 상부 단부에 대해서 이동가능한, 너트 지지 툴.
제2항에 있어서,
하부 너트가 나사산형 샤프트의 나사산으로부터 분리됨에 따라, 하부 너트의 하부 표면과 결합하기 위한 그리고 하부 너트를 지지하기 위한, 하부 안내 핀과 연관된 하부 너트 지지 표면을 포함하는, 너트 지지 툴.
제1항에 있어서,
하부 안내 핀을 볼트 조립체의 나사산형 샤프트로부터 멀리 이동시키기 위해서, 아암 조립체가 길이방향 스핀 축을 가로지르는 측방향으로 이동가능한, 너트 지지 툴.
제1항에 있어서,
수직 구조물은 길이방향 스팬 축을 따라서 수직 스팬 조립체의 길이를 변화시키기 위한 삽통식 구조물을 포함하는, 너트 지지 툴.
제1항에 있어서,
삽통식 구조물은 상부 외측 튜브 및 하부 내측 튜브를 포함하고, 내측 튜브는 복수의 길이방향으로 이격된 홀, 및 수직 스팬 조립체의 길이를 선택적으로 조정하기 위해서 외측 튜브 내의 홀을 통해서 그리고 내측 튜브 내의 홀 중 하나를 통해서 연장하는 핀을 포함하는, 너트 지지 툴.
제1항에 있어서,
수직 구조물의 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 구조물 상에서 지지되는 안정화기 구조물을 포함하고, 안정화기 구조물은 케이싱과의 결합을 위해서 대체로 볼트 조립체를 향하는 방향으로 수직 구조물로부터 연장하는, 너트 지지 툴.
제7항에 있어서,
안정화기 구조물은 서로로부터 발산하는 관계로 연장하는 한 쌍의 안정화기 아암을 포함하고, 각각의 안정화기 아암은 케이싱과의 결합을 위한 결합 풋 구조물을 포함하는, 너트 지지 툴.
제8항에 있어서,
각각의 결합 풋 구조물은 케이싱에 대한 부착을 위한 자석을 포함하는, 너트 지지 툴.
수직 연장 볼트 조립체와의 조합된 이용을 위해서 구성되고 볼트 조립체 상의 너트의 조립 및 분해를 위해서 위치되는 너트 지지 툴이며,
볼트 조립체는 나사산형 샤프트의 상부 단부 상에 결합된 상부 너트 및 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합된 하부 너트를 포함하고, 상부 및 하부 너트의 각각이 접근 개구부를 가지며,
너트 지지 툴은:
볼트 조립체의 나사산형 샤프트에 대체로 평행하게 연장하는 길이방향 스팬 축을 형성하는 수직 구조물을 포함하는 수직 스팬 조립체로서, 수직 스팬 조립체는 삽통식 외측 및 내측 튜브를 포함하고, 수직 스핀 조립체는, 부가적으로, 길이방향 스팬 축에 대체로 수직인 수직 구조물의 상부 단부로부터 연장하고 상부 너트 내의 접근 개구부 내의 결합을 위한 길이방향 스팬 축에 대체로 평행하게 연장하는 상부 지지 핀을 포함하는 상부 지지 구조물을 포함하고, 그에 의해서 너트 지지 툴이 상부 너트로부터 지지되는, 수직 스팬 조립체;
길이방향 스팬 축에 대체로 수직한 수직 구조물의 하부 단부로부터 연장하고 하부 너트와의 결합을 위한 지지부를 포함하는 아암 조립체; 및
상부 지지 구조물과 아암 조립체 사이의 수직 구조물을 따라서 위치되는 안정화기 조립체로서, 안정화기 조립체는 길이방향 스팬 축에 대해서 대체로 수직하게 연장하고 볼트 조립체를 지지하는 구조물의 부분과 결합하기 위한 결합 풋 조립체를 포함하는, 안정화기 조립체를 포함하는, 너트 지지 툴.
제10항에 있어서,
내측 튜브는 복수의 수직으로 이격된 홀을 포함하고, 수직 스팬 조립체의 길이를 선택적으로 조정하기 위해서, 핀이 외측 튜브 내의 홀을 통해서 그리고 내측 튜브 내의 홀 중 하나를 통해서 연장하는, 너트 지지 툴.
제11항에 있어서,
안정화기 조립체는 내측 튜브 위에 배치된 안정화기 튜브를 포함하고, 수직 스팬 조립체를 따른 안정화기 조립체의 위치를 선택적으로 조정하기 위해서, 핀이 안정화기 튜브 내의 홀을 통해서 그리고 내측 튜브 내의 홀 중 하나를 통해서 연장하는, 너트 지지 툴.
제10항에 있어서,
안정화기 조립체는 한 쌍의 안정화기 아암을 포함하고, 안정화기 아암의 각각은 결합 풋 구조물이 수직 스팬 조립체에 대해서 이동할 수 있게 하기 위해서 안정화기 조립체 상에서 피봇식으로 지지되는 근위 단부를 가지며, 안정화기 조립체는 선택된 피봇된 위치에서 각각의 안정화기 아암을 록킹하기 위한 각각의 안정화기 아암과 연관된 록킹 구조물을 포함하는, 너트 지지 툴.
제10항에 있어서,
아암 조립체 상의 지지부는 아암 조립체와 나사식으로 결합되는 나사산을 가지는 스크류 상에서 지지되고, 상부 지지 핀에 대해서 수직 방향으로 하부 안내 핀을 이동시키도록 스크류가 회전가능한, 너트 지지 툴.
제14항에 있어서,
지지부는 하부 너트의 접근 개구부 내의 결합을 위한 하부 안내 핀을 포함하고, 하부 너트가 나사산형 샤프트의 나사산으로부터 분리됨에 따라, 하부 너트의 하부 표면과 결합하고 하부 너트를 지지하기 위한 하부 안내 핀에 부착되어 배치된 너트 지지 플레이트를 포함하는, 너트 지지 툴.
제10항에 있어서,
상부 지지 핀 및 하부 안내 핀 각각은 핀 직경을 규정하고 그리고 상부 지지 구조물 및 아암 조립체 각각으로부터 탈착가능하고, 그리고 탈착가능한 유지 구조물과 부착되어, 상부 지지 핀 및 하부 안내 핀을 상이한 직경을 가지는 각각의 핀과 교체하는 것을 돕는, 너트 지지 툴.
터빈 케이싱의 수평 터빈 플랜지 조인트를 위한 수직 연장 볼트 조립체 상에서 너트를 조립 및 분해하기 위한 너트 지지 툴이며,
볼트 조립체는 플랜지 조인트 위의 나사산형 샤프트의 상부 단부 상에 결합되는 상부 너트 및 플랜지 조인트 아래의 나사산형 샤프트의 하부 단부 상에 결합되는 하부 너트를 포함하고, 상부 및 하부 너트의 각각은 접근 개구부를 가지며,
너트 지지 툴은:
수직 스팬 조립체로서:
상부 단부 및 하부 단부를 가지는 세장형 외측 튜브, 및 수직 스팬 조립체의 길이방향 스팬 축에 수직인 외측 튜브의 상부 단부로부터 연장하는 상부 지지 구조물을 포함하는 외측 튜브 용접부;
상부 지지 구조물을 통해서 연장하고 상부 너트 내의 접근 개구부와의 결합을 위해서 상부 지지 구조물의 하부 측부를 지나서 연장하는 상부 지지 핀; 및
상부 단부 및 하부 단부를 가지는 세장형 내측 튜브를 포함하는 내측 튜브 용접부로서, 내측 튜브의 상부 단부는 외측 튜브 내로 연장하고 외측 튜브를 따라서 조정가능하며, 내측 튜브의 하부 단부에서 방사상 외측으로 연장하는 하부 플랜지를 포함하는, 내측 튜브 용접부를 포함하는, 수직 스팬 조립체;
선회 아암 조립체로서:
내측 튜브의 하부 단부를 둘러싸고 하부 플랜지 상에 놓이는 선회 튜브;
선회 튜브에 부착된 근위 단부를 포함하고 길이방향 스팬 축에 수직인 방향으로 선회 튜브로부터 이격된 원위 단부를 포함하는 선회 아암; 및
선회 아암의 원위 단부를 통해서 연장하고 하부 너트의 접근 개구부와의 결합을 위해서 선회 아암의 상부 측부를 지나서 연장하는 하부 안내 핀을 포함하는, 선회 아암 조립체;
안정화기 조립체로서:
선회 아암 조립체 위의 위치에서 내측 튜브 위에 배치되는 안정화기 튜브;
안정화기 튜브에 부착된 커플러 구조물로서, 커플러 구조물은 안정화기 튜브의 대향하는 측방향 측부들까지 연장하는, 커플러 구조물;
커플러 구조물의 측방향 측부의 각각에 대해서 지지되는 안정화기 아암으로서, 각각의 안정화기 아암은 커플러 구조물에 위치되는 근위 단부 및 대향하는 원위 단부를 포함하는, 안정화기 아암; 및
터빈 케이싱 상의 측방향으로 이격된 위치와 결합하기 위한 각각의 안정화기 아암의 원위 단부에 부착된 결합 풋 구조물을 포함하는, 안정화기 조립체를 포함하는, 너트 지지 툴.
제17항에 있어서,
하부 핀은, 길이방향 스팬 축에 평행한 방향을 따른 운동을 위해서 선회 아암의 원위 단부와 나사식으로 결합되는 스크류의 단부 상에서 지지되는, 너트 지지 툴.
제18항에 있어서,
하부 너트가 나사산형 샤프트의 나사산으로부터 분리될 때, 하부 너트의 하부 표면과 결합하고 하부 너트를 지지하기 위해서 하부 안내 핀에 부착되어 위치되는 너트 지지 플레이트를 포함하는, 너트 지지 툴.
제17항에 있어서,
안정화기 아암의 근위 단부는 커플러 구조물에 피봇식으로 장착되어, 결합 풋 구조물이 터빈 케이싱을 향해서 그리고 터빈 케이싱으로부터 멀리 수직 스팬 조립체에 대해서 이동할 수 있게 하고, 안정화기 조립체는 선택된 피봇 위치에서 커플러 구조물에 대해서 각각의 안정화기 아암을 록킹하기 위해서 각각의 안정화기 아암과 연관된 록킹 구조물을 포함하는, 너트 지지 툴.