KR20170113328A

KR20170113328A - 분리 공구

Info

Publication number: KR20170113328A
Application number: KR1020170039222A
Authority: KR
Inventors: 산드라 비벌리 콜빅; 스튜어트 크레이그 핸슨; 웨인 데이빗 설리반
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2017-10-12
Also published as: US10265838B2; CN107234580B; US20170274510A1; EP3225779B1; EP3225779A1; CN107234580A; KR102312779B1

Abstract

본 발명은, 터보 기계(2)로부터 구성요소를 분리하기 위한 공구(100)를 제공한다. 상기 공구(100)는 상기 구성요소와 결합하는 연결부(104)를 구비하는 본체(102)를 포함한다. 상기 공구(100)는, 상기 본체(102)에 연결되어 있는 힘 섹션(132)으로서, 구성요소에 인접한 로터 휠(34)의 더브테일 슬롯(35)의 종축에 대해 예각을 이루는 방향으로 상기 연결부(104)에 힘을 전달하도록 구성된 것인 힘 섹션(132)을 추가적으로 포함한다.

Description

분리 공구{REMOVAL TOOL}

본 출원은 현재 계류 중인, 2016년 1월 5일자로 제출된 출원 번호 제14/988,223호에 관한 것이다.

본원은 일반적으로 터보 기계로부터 구성요소를 분리하기 위한 공구에 관한 것이다.

산업용 및 발전용 터보 기계는 터빈을 수용하는 케이싱을 포함한다. 터빈은, 터빈을 통과하는 가스 유동 경로를 따라 배치되는 복수의 로터 블레이드 또는 버킷으로서, 다수의 터빈 로터 휠에 지지되는 것인 복수의 로터 블레이드를 포함한다. 로터 블레이드 및 휠은 복수의 터빈 단을 형성한다. 또한 터보 기계는, 고온 가스를 발생시키는 하나 이상의 연소기를 포함한다. 고온 가스는 전이 부재를 지나서 복수의 터빈 단을 향해 통과할 수 있다. 하나 이상의 연소기로부터의 고온 가스 이외에도, 저온의 가스가 압축기로부터 터빈의 휠 공간을 향해 유동한다. 상기 저온의 가스는 로터 휠 뿐만 아니라 터빈의 다른 내부 구성 요소들을 냉각하기 위해 제공된다. 고온 가스가 휠 공간에 들어가는 것을 방지하기 위해, 터빈은 인접 로터 휠들 또는 인접 로터 블레이드들 사이에 배치된 근위 유동 경로 시일을 포함한다. 근위 유동 경로 시일은, 로터 휠들 또는 로터 블레이드들에 인접하게 끼워져, 가스 유동 경로에서부터 휠 공간으로 고온 가스가 누출하는 것을 줄이도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 터빈의 소정 단에 대한 각각의 로터 블레이드는, 더브테일 어셈블리를 이용하여 각각의 로터 휠에 부착되어 있어, - 즉, 로터 블레이드의 베이스가 로터 휠의 슬롯에 대해 상보적인 형상을 갖고 있어, - 터빈의 작동 중에 로터 블레이드의 더브테일 단부가 로터 휠의 더브테일 슬롯 내로 미끄러져 들어가서 제자리에 유지될 수 있게 한다. 추가적으로, 특정 터빈에서 근위 유동 경로 시일은 그 베이스에서 유사한 더브테일 어셈블리를 이용하여 로터 휠에 부착될 수 있다. 이러한 구성은 터보 기계의 작동 중에 로터 블레이드와 근위 유동 경로 시일의 적절한 정렬을 보장할 수 있다. 그러나, 일단 모든 근위 유동 경로 시일이 소정의 시일 부재 로터에 대해 설치되면, 시일의 베이스에의 접근이 쉽지 않을 수 있다.

이러한 구성은, 예를 들어 정비 담당자가 하나 이상의 근위 유동 경로 시일을 분리할 필요가 있을 때, 약간의 어려움을 유발할 수 있다. 또한, 로터 휠의 근위 유동 경로 시일의 각 더브테일 슬롯은, 더브테일 슬롯을 밀봉하기 위한 C자형 시일을 루트에 포함할 수 있다. C자형 시일은, 이를 더브테일 슬롯으로부터 분리하기 위해 근위 유동 경로 시일에 강한 힘을 가하는 것을 필요로 한다. 근위 유동 경로 시일의 분리는 현재 세 가지 방식으로 수행된다. 터보 기계의 후반 단들에서, 공간은 (2014년 5월 14일자로 제출되었고 현재 계류 중인 미국 특허출원 일련번호 제14/ 277,232호에 개시된 것과 같은) 유압 작동식 분리 시스템의 설치 및 사용을 허용하기에 충분하다. 많은 터보 기계의 초반 단들에서는, 예컨대 제1 단과 제2 단의 사이 및 제2 단과 제3 단의 사이 등에서는, 공간의 제약으로 인해, 유압 작동식 분리 시스템을 근위 유동 경로 시일의 분리에 사용하는 것이 허용되지 않는다. 이러한 상황들에서, 어느 한 기법에서는, 분리 프로세스는 손으로 해머를 통해 가해지는 힘에 의해 수행되며, 이에 따라 구성요소 및 주변 구조에 손상을 입히는 일 없이, 근위 유동 경로 시일을 분리하는 것이 거의 불가능해진다. 이러한 상황을 해결하기 위해, 2014년 3월 12일자로 제출된 미국 특허출원 공보 제2015/0260043호에는, 근위 유동 경로 시일용 분리 공구로서, 이 분리 공구가 근위 유동 경로 시일을 당길 때, 근위 유동 경로 시일에 인접한 로터 휠의 더브테일에 작동식으로 미끄러져 들어가는 것인 근위 유동 경로 시일이 개시되어 있다. 이러한 기법은 여러 이유로 비실용적인 것으로 확인되었는 데, 이는 무엇보다도 특히, 근위 유동 경로 시일을 더브테일로부터 분리하기 위해 상기 시일을 당기는 이상적인 경로와, 인접 로터 휠의 더브테일의 경로가 오정렬되어 있기 때문이다. 이러한 기법은 또한 시일에 대한 손상을 야기할 수 있다.

본원의 양태들과 이점들은 아래의 설명에서 이하에 제시되어 있거나, 아래의 설명으로부터 분명해질 수 있거나, 또는 본원의 실시를 통해 알게 될 수 있다.

본원의 예시적인 일 실시형태에서, 터보 기계의 구성요소를 분리하기 위한 공구는: 상기 구성요소를 결합하도록 구성된 연결부를 구비하는 본체; 및 상기 본체에 연결되어 있고, 터보 기계의 로터 휠의 더브테일 슬롯의 종축에 대해 예각을 이루는 방향으로 상기 본체의 연결부에 힘을 전달하도록 구성된 힘 섹션을 포함한다.

본원의 예시적인 일 양태에서, 터보 기계의 구성요소를 분리하기 위한 방법은: 공구의 연결부가 구성요소에 접촉하도록 공구를 터보 기계의 로터 휠의 외주의 부근에 배치하는 단계; 및 상기 공구의 힘 섹션에 힘을 인가함으로써, 터보 기계의 구성요소에 상기 공구를 이용하여 힘을 인가하는 단계로서, 상기 힘은, 터보 기계의 로터 휠의 더브테일 슬롯의 종축에 대해 예각을 이루어, 상기 힘 섹션으로부터 상기 연결부에 전달되는 것인 힘 인가 단계를 포함한다.

본원의 예시적인 다른 실시형태에서, 터보 기계의 구성요소를 분리하기 위한 어셈블리는: 상기 구성요소가 미끄럼 이동 가능하게 연결되는 제1 로터 휠; 상기 제1 로터 휠에 인접하게 배치되고, 슬롯을 획정하는 제2 로터 휠; 및 분리 공구로서: 상기 구성요소와 접촉하도록 구성된 연결부를 구비하는 본체; 및 상기 본체에 연결되어 있고, 터보 기계의 제2 로터 휠의 슬롯의 종축에 대해 예각을 이루는 방향으로 상기 본체의 연결부에 힘을 전달하도록 구성된 힘 섹션을 포함하는 것인 분리 공구를 포함한다.

전술한 본 발명의 특징, 양태 및 이점과 그 밖의 특징, 양태 및 이점은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위를 참조로 하면 보다 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되어 있고 본 명세서의 일부분을 구성하는 첨부 도면은, 본원의 실시형태들을 보여주며, 상세한 설명과 함께 본원의 원리를 설명하는 역할을 한다.

당업자에 대한 최적의 모드를 포함하는 본원의 완전하고 실시 가능한 개시는, 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하여, 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 제시된다:
도 1은 본원의 터보 기계의 예시적인 실시형태의 기능 블록선도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 터보 기계의 터빈 부분의 단면도이다.
도 3은 로터 휠로부터 부분적으로 분리된 도 2의 예시적인 구성요소의 사시도이다.
도 4는 본원의 분리 공구의 일 실시형태의 사시도이다.
도 5는 예시적인 터보 기계의 터빈 부분의 제1 단 로터 휠의 외주에 인접하게 배치된 분리 공구의 사시도이다.
도 6은 예시적인 터보 기계의 터빈 부분의 제1 단 로터 휠에 배치되어 있는, 도 4의 분리 공구의 본체의 종축을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 로터 휠의 외주 상에 배치되어 있는, 도 6의 분리 공구의, 도 6에 도시된 선 7-7을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 로터 휠의 외주 상에 배치되어 있고 반경방향 내측으로 비스듬히 놓여 있는, 도 6의 분리 공구의, 도 6에 도시된 선 7-7을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 로터 휠의 외주에 인접한 그리고 로터 휠의 더브테일 슬롯에 대해 경사진 위치에 있는, 분리 공구의 사시 평면도이다.
도 10은 선 10-10을 따라 취한 도 9의 분리 공구의 단면도이다.
도 11은 본원의 실시형태들에 따른 분리 공구의 스토퍼에 연결된 선형 액추에이터의 단면도이다.

이제, 본원의 실시형태들에 관하여 상세하게 언급이 이루어질 것인데, 이들 실시형태의 하나 이상의 예가 도면에 예시되어 있다. 각 예는 본원을 한정하려는 것이 아니라 본원을 설명하려는 것으로 제공된다. 실제로, 본원의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고서도 다양한 수정 및 변형이 실시될 수 있다는 것이, 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시형태의 일부분으로서 예시되거나 기술된 특징부들은, 다른 실시형태들과 함께 사용되어, 또 다른 실시형태를 만들어낼 수 있다. 따라서, 본원은 첨부된 청구범위의 범위 안에 있는 이러한 수정 및 변형과 그 균등물을 커버하는 것으로 되어 있다.

도 1을 참조로 하면, 본원의 예시적인 실시형태에 따라 구성된 터보 기계(2)가 일반적으로 제공된다. 터보 기계(2)는 터빈 부분(6)에 작동식으로 연결된 압축기 부분(4)을 포함한다. 연소기 어셈블리(8)가 압축기 부분(4)과 터빈 부분(6)에 유체적으로 접속되어 있다. 연소기 어셈블리(8)는 둘레방향으로 이격 배치된 복수의 연소기로 형성될 수 있는데, 복수의 연소기 중 하나가 도면부호 10으로 나타내어져 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시형태에서, 연소기 어셈블리(8)는 임의의 다른 적절한 연소기(10)의 배치 구성을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

압축기 부분(4)은 또한, 공통의 압축기/터빈 샤프트(12)를 통해 터빈 부분(6)에 연결되어 있다. 이러한 배치 구성에 의하면, 압축기 부분(4)은 압축된 공기를 연소기 어셈블리(8)에 전달한다. 상기 압축된 공기는 가연성 유체와 혼합되어 가연성 혼합물을 형성할 수 있다. 그 후에, 상기 가연성 혼합물은 연소기 어셈블리(8)에서 연소될 수 있고, 이에 따라 전이 부재(도시 생략)를 통해 터빈 부분(6)에 전달되는 연소 생성물이 형성될 수 있다. 연소 생성물은 터빈 부분(6)을 통과하며 팽창하여, 예를 들어 발전기, 펌프, 항공기 등(또한 도시 생략)에 동력을 공급한다.

도 1의 터빈 부분(6)의 한 섹션(7)에 대한 보다 상세한 단면도가 도 2에 제공되어 있다. 도시된 바와 같이, 터빈 부분(6)은 가스 경로(18)를 획정하는 제1 단(20), 제2 단(21), 제3 단(22) 및 제4 단(23)을 포함한다. 제1 단(20)은, 복수의 제1 단 스테이터(30) 또는 노즐과, 제1 단 로터 휠(34)에 장착되어 있고 복수의 둘레방향으로 배치된 제1 단 로터 블레이드(32) 또는 버킷을 포함한다. 유사하게, 제2 단(21)은, 복수의 제2 단 스테이터(37)와, 제2 단 로터 휠(41)에 장착되어 있고 복수의 둘레방향으로 배치된 제2 단 로터 블레이드(39)를 포함한다. 추가적으로, 제3 단(22)은, 복수의 제3 단 스테이터(44)와, 제3 단 로터 휠(48)에 장착되어 있고 복수의 둘레방향으로 배치된 제3 단 로터 블레이드(46)를 포함한다. 끝으로, 제4 단(23)은, 복수의 제4 단 스테이터(51)와, 제4 단 로터 휠(55)에 장착되어 있고 복수의 둘레방향으로 배치된 제4 단 로터 블레이드(54)를 포함한다.

터빈 부분(6)의 제1 단(20)에서, 로터 블레이드(32)는 더브테일 어셈블리를 이용하여 각각의 로터 휠(34)에 장착된다. 보다 구체적으로, 로터 블레이드(32)는 로터 블레이드(32)의 제1 단부에 더브테일 부재(33)를 포함하고, 로터 휠(34)은 더브테일 슬롯(35)을 획정한다(도 5 참조). 더브테일 부재(33)는 더브테일 슬롯(35)에 대해 상보적인 형상을 갖고, 이에 따라 로터 블레이드(32)의 더브테일 부재(33)를 대략적으로 터보 기계(2)의 축방향(A_T)을 따라 더브테일 슬롯(35)의 안으로 또는 더브테일 슬롯(35)의 밖으로 미끄럼 이동시킴으로써, 로터 블레이드(32)가 로터 휠(34)에 장착되거나 또는 로터 휠(34)로부터 분리될 수 있다. 제2 단, 제3 단, 제4 단의 로터 블레이드(39, 46, 54)는 유사하게 로터 휠(41, 48, 55)에 각각 장착되어 있다.

터빈 부분(6)은 또한, 터빈 부분(6)의 제1 단, 제2 단, 제3 단, 제4 단(20, 21, 22, 23) 중의 인접 단들 사이에 배치된 복수의 근위 유동 경로 시일 부재(60, 62, 64)를 포함한다. 근위 유동 경로 시일 부재(60, 62, 64)는 시일 부재 로터 휠(70, 72, 74)에 장착되어 있고, 터보 기계(2)의 휠 공간(59, 65)과 가스 경로(18)의 사이에서의 가스의 교환을 방지하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타내어진 바와 같이, 근위 유동 경로 시일 부재(60)는 터빈 부분(6)의 제1 단(20)과 제2 단(21)의 사이에서 둘레방향으로 배치되어 있고, 근위 유동 경로 시일 부재(62)는 터빈 부분(6)의 제2 단(21)과 제3 단(22)의 사이에서 둘레방향으로 배치되어 있으며, 근위 유동 경로 시일 부재(64)는 터빈 부분(6)의 제3 단(22)과 제4 단(23)의 사이에서 둘레방향으로 배치되어 있다.

로터 블레이드(32)를 로터 휠(43)에 장착하기 위한 기술된 메커니즘과 유사하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 근위 유동 경로 시일 부재(60)는 더브테일 어셈블리를 이용하여 시일 부재 로터 휠(70)에 장착되어 있다. 보다 구체적으로, 근위 유동 경로 시일 부재(60)는 시일 부재(60)의 제1 단부(66)에 더브테일 부재(61)를 포함하고, 로터 휠(70)은 더브테일 슬롯(71)을 획정한다(도 5도 참조). 더브테일 부재(61)는 더브테일 슬롯(71)에 대해 상보적인 형상을 갖고, 이에 따라 근위 유동 경로 시일 부재(60)의 더브테일 부재(33)를 대략적으로 터보 기계(2)의 축방향(A_T)(도 2)을 따라 더브테일 슬롯(71)의 안으로 또는 더브테일 슬롯(71)의 밖으로 미끄럼 이동시킴으로써, 근위 유동 경로 시일 부재(60)가 설치되거나 또는 분리될 수 있다. 또한 각 슬라이딩 더브테일 부재(61)에는, 더브테일 슬롯(71)에서 슬라이딩 더브테일 부재(61)를 추가적으로 밀봉하고 슬라이딩 더브테일 부재(61)의 용이한 미끄럼 이동을 방지하는, C-자형 시일(69)이 포함될 수 있다. 추가적으로, 근위 유동 경로 시일 부재(60)는, 제1 단부(66)에서부터, 가스의 교환을 방지하는 외측 밀봉부(68)까지 연장되는 스템(67)을 획정한다. 근위 유동 경로 시일 부재(62, 64)는 유사하게 시일 부재 로터 휠(72, 74)에 각각 장착되어 있다.

그러나, 터보 기계(2)의 다른 예시적인 실시형태에서, 터빈 부분(6)에는 임의의 적절한 수의 단이 제공될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 예시적인 실시형태에서, 터빈 부분(6)은, 두 세트의 근위 유동 경로 시일이 사이에 배치되어 있는, 3개의 단, 즉 로터 블레이드 및 로터 휠의 3개의 단 만을 포함할 수 있다.

근위 유동 경로 시일(60)을 분리하는 경우에는, 일반적으로 스템(67)에 발생되는 모멘트를 최소화하기 위해 근위 유동 경로 시일(60)의 제1 단부(66)에 직접 힘을 가하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 단의 로터 휠(34, 41)(도 2)에 대한 근위 유동 경로 시일(60, 70)의 위치로 인하여, 둘레방향으로 배치된 근위 유동 경로 시일(60) 모두가 로터 휠(70)에 장착된 경우에는, 근위 유동 경로 시일(60)의 제1 단부(66)에 접근하기가 어려울 수 있다. 따라서, 이제 도 4를 참조해 보면, 근위 유동 경로 시일(60)의 분리를 돕기 위하여, 본원의 예시적인 실시형태에 따라 구성된 예시적인 공구(100)가 제공된다. 도 4, 도 5 및 도 6을 참조로 하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 공구(100)는, 종래의 공구들과는 달리, 사용자가 근위 유동 경로 시일(60)에 여러 각도로 힘을 가하는 것을 돕도록 구성되어 있는데, 상기 여러 각도에는 로터 휠(34)에서의 더브테일 슬롯(35)과 정렬된 선형 방향이 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 방식으로, 공구(100)는 근위 유동 경로 시일(60)을 신뢰 가능하게 분리할 수 있게 하고, 분리 동안에 근위 유동 경로 시일(60)과 인접 구조에 대한 손상을 최소화한다.

이제 도 5 내지 도 10을 참조해 보면, 도 4의 예시적인 공구(100)는 제1 단의 로터 휠(34)에 획정된 더브테일 슬롯(35)에 대하여 슬라이드 하지 않는 여러 결합 위치에 배치된 것으로 도시되어 있다. 이들 실시형태의 각각에서, 공구(100)는 로터 휠(34)의 외주의 바깥쪽에 배치되어 있다. 또한 공구(100)는, 터빈 부분(6)의 제1 단(20)과 제2 단(21)의 사이에 배치된 근위 유동 경로 시일(60)에 부착된 것으로 도시되어 있다. 도 5는 반경방향 평면에 정렬되지만 더브테일 슬롯(35)의 종축에 평행하지 않은 공구(100)의 사시도이고; 도 6은 반경방향 평면에 정렬되고 더브테일 슬롯(35)의 종축에 평행한 공구[와 로터 휠(34)의 외주]의 공구(100)의 종축(A_A)을 따라 취한 단면도이며; 도 7은 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 평면(R)과 정렬되지만 이 평면의 반경방향 외측에 있고, 더브테일 슬롯(35)의 종축에 평행하게 [지면(紙面)의 안으로 그리고 밖으로] 연장되는 공구(100)를 보여주는 도 6의 선 7-7을 따라 취한 공구(100)의 단면도이고; 도 8은 도 7과 유사하지만, 공구(100)의 일부분이 더브테일 슬롯(35) 내에 있는 것을 보여주는, 즉 공구(100)가 더브테일 슬롯(35)의 종축과 종방향으로 정렬되어 있지 않은 것을 보여주는, 공구(100)의 단면도이며; 도 9는 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 평면 또는 종축의 반경방향 외측에 있고 이에 정렬되어 있지 않은 공구(100)의 사시 평면도이고; 도 10은 도 7 및 도 8과 유사하지만, 도 9에 도시된 위치에 있는 공구(100)의 단면도이다.

공구(100)는 일반적으로 본체(100)와 힘 섹션(132)을 포함한다. 종래의 공구와는 대조적으로, 공구(100)는 더브테일 슬롯(35)에 대해 정렬되거나, 또는 더브테일 슬롯에 슬라이드 가능하게 결합되는 부분을 포함하지 않는다. 오히려 본체(102)는, 더브테일 슬롯(35)에 끼워 맞춰지지 않도록, 또는 더브테일 슬롯(35)의 안으로 그리고 밖으로 쉽게 이동하도록, 둘레방향으로, 즉 로터 휠(34) 둘레의 방향으로, 크기가 설정되어 있다. 따라서, 본체(102)가 더브테일 슬롯(35) 내에 배치되는 경우, 공구(100)의 본체(102)는 본체(102)의 종축(A_A)에 대체로 평행한 방향으로만 이동할 수 있다. 그러나, 본체(102)는 또한, 본체(102)를 받아들이는 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 바깥쪽에 있는 다수의 위치에 배치될 수 있고, 힘은 본체에 인가되며 시일(60)에 여러 방향을 따라 인가되어, 분리가 용이해진다.

공구(100)의 본체(102)는 구성요소와 접촉하도록, 즉 구성요소와 결합하도록, 구성되어 있는 연결부(104)를 추가적으로 포함한다. 도 4, 도 5 및 도 6의 예시적인 실시형태의 경우, 연결부(104)는 공구(100)를 근위 유동 경로 시일(60)에 분리 가능하게 부착하도록 구성되어 있는 클램프(106)를 포함한다. 클램프(106)는 상부 부재(108)와 하부 부재(110)를 포함하고, 하부 부재(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 패드(116)와 이 패드에 장착된 백 스톱(118)을 포함한다. 도시된 예시적인 실시형태의 경우, 하부 부재(110)는, 예를 들어 본체(102)의 하부(174)에 있는 개구(172)를 통과하여 연장되고 하부 부재(110)에 있는 나사형 개구(176)에 나사 결합되는 나사식 패스너(170)를 통하여, 본체(102)에 대해 분리 가능하게 부착되는 것으로 실시되어 있다. 본체(102)와 하부 부재(110)는 그 밖의 다양한 방식으로 결합될 수 있고, 예를 들어 하부 부재는 본체(102) 내로 미끄러져 들어가서 멈춤쇠 등에 의해 제 위치에 유지될 수 있다. 추가적으로 클램프(106)는, 힌지를 형성하도록 상부 부재(110)의 중앙 지점을 통과하여 연장되는 핀(112)과, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 클램프(106)를 폐쇄 위치로 조이기 위한 스크류(114)를 포함한다. 클램프(106)를 개방 위치를 향해 편향시키는 스프링 부재(119)가 마련되어 있다.

클램프(106)는 상측 클램핑면(120)과 하측 클램핑면(122)을 획정한다(특히 도 6 참조). 클램프(106)가 폐쇄 위치에 있을 때, 즉 근위 유동 경로 시일(60)에 부착될 때, 상측 클램핑면(120)이 실질적으로 근위 유동 경로 시일(60)의 외면(75)과 실질적으로 동일 평면 상에 있고, 하측 클램핑면(122)은 근위 유동 경로 시일(60)의 내면(76)과 실질적으로 동일 평면 상에 있도록, 상측 클램핑면(120)과 하측 클램핑면(122)은 각각 본체(102)의 종축(A_A)에 대해 비스듬히 획정되어 있다. 이러한 구성은, 분리 중에 스템(67)에 발생되는 모멘트를 최소화함으로써, 분리 중에 근위 유동 경로 시일에 대한 손상을 최소화하는 데 기여할 수 있다.

그러나, 상기한 본체(102) 및 연결부(104)의 구성은 단지 예일 뿐인 것으로 이해되어야 한다. 본원의 다른 예시적인 실시형태에서, 공구(100)는 본체(102), 연결부(104), 또는 양자 모두에 대하여 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 연결부(104)는, 구성요소와 접촉하거나, 또는 공구(100)의 본체(102)를 구성요소에 부착하기에 적절한 임의의 다른 구성을 가질 수 있다. 또한, 예시적인 공구(100)는, 제1 단의 로터 휠(34)에 획정된 슬롯(35)의 반경방향 외측에 배치되고 근위 유동 경로 시일(60)에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 본원의 다른 예시적인 실시형태에서, 공구(100)는 제2, 제3, 또는 제4 단의 로터 휠(41, 48, 또는 55)에 의해 획정된 더브테일 슬롯에 대하여 배치되도록 구성될 수 있다. 이러한 예시적인 실시형태들 중의 어느 것이라도, 공구(100)의 연결부(104)는 또한, 분리 중에 근위 유동 경로 시일에 대한 손상을 최소화하기 위하여, 공구(100)를 임의의 인접 근위 유동 경로 시일(62 또는 64)에 부착하도록 구성될 수 있다. 또한, 클램프(106)의 세트가 마련될 수 있는데, 각 클램프는, 예컨대 나사형 패스너를 이용하여, 본체(102)에 선택적으로 연결하기 위한 것이고, 클램프의 세트에 있어서의 다른 클램프와 상이한 크기의 클램핑 영역을 상측의 클램핑면(120)과 하측의 클램핑면(122)의 사이에 갖는 것이다.

이제 도 5와 도 6을 구체적으로 참조해 보면, 예시적인 공구(100)는 본체(102)에 연결된 힘 섹션(132)을 더 포함한다. 힘 섹션(132)은, 예를 들어 더브테일 슬롯(35)에 대한, 본체(102) 및/또는 로드(136)의 방향에 의해 좌우되는 방향으로, 본체(102)의 연결부(104)에 힘을 전달하도록 구성되어 있다. 본원에 기술되는 바와 같이, 종래의 공구와는 달리, 상기 방향은 터보 기계(2)의 로터 휠(34)의 더브테일 슬롯(35)의 종축(A_D)에 대해 예각을 이룰 수 있다. 즉, 상기 방향은, 터보 기계(2)의 축과 정렬되어 있는 더브테일 슬롯(35)의 종축과 정렬될 필요가 없다. 도 5와 도 6의 예시적인 실시형태의 경우, 힘 섹션(132)은, 본체(102)의 후방 단부(130)에 부착된 슬라이드 해머(134)를 포함한다. 슬라이드 해머(134)는 후방 단부(130)에 부착된 로드(136)를 포함하고, 직경(D_R) 및 종축(A_R)(도 6)을 획정한다. 슬라이드 해머(134)의 종축(A_R)은 실질적으로 본체(102)의 종축(A_A)에 평행하다. 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본체(102)의 안으로 그리고 로드(136)의 안으로 연장되는 이중 나사 볼트(142)를 이용하여, 로드(136)가 본체(102)에 부착되어 있다.

슬라이드 해머(134)는, 관통 구멍(139)을 획정하는 핸들(138)을 추가적으로 포함하고, 로드(136)는 핸들(138)의 관통 구멍(139)을 통과해 연장된다. 관통 구멍(139)의 형상은 로드(136)의 형상에 대해 상보적이고, 이에 따라 핸들(138)은 로드(136)의 종축(A_R)을 따라 자유롭게 이동할 수 있다. 또한, 슬라이드 해머(134)는 로드(136)의 원위 단부(146)에 배치된 스토퍼(140)를 포함한다. 스토퍼(140)는 관통 구멍(139) 및 로드(136)의 직경(D_R)보다 큰 직경(D_S)을 획정하고, 이에 따라 스토퍼(140)는 핸들(138)이 로드(136)로부터 미끄러져 빠지는 것을 방지한다. 스토퍼(140)는, 예를 들어 볼트(140), 또는 용접 등과 같은 그 밖의 메커니즘을 이용하여 로드(136)에 부착된다.

이러한 구성은, 본체(102)의 후방 단부(130)에 인접한 (도 5에 실선으로 도시된 바와 같은) 제1 위치(150)와, 스토퍼(140)에 인접한 (도 5에 점선으로 도시된 바와 같은) 제2 위치(152)의 사이에서 핸들(138)을 신속하게 이행시킴으로써, 사용자가 힘을 발생시킬 수 있게 한다. 보다 구체적으로, 핸들(138)을 제1 위치(150)로부터 제2 위치(152)로 이동시켜 핸들(138)로 스토퍼(140)를 타격함으로써, 사용자가 힘을 발생시킬 수 있다. 핸들(138)이 스토퍼(140)와 접촉할 때, 힘이 스토퍼(140)로부터 로드(136)로 전달되고, 로드(136)로부터 공구(100)의 본체(102)로 전달될 것이다. 이러한 힘은, 본체(102)의 연결부(104)로부터 벗어나고 근위 유동 경로 시일(60)로부터 벗어나는 방향으로의 당김 힘일 것이다.

상기 힘의 방향은, 도 5 내지 도 10에 예시된 바와 같이 다양한 형태를 취할 수 있고, 예를 들어 더브테일 슬롯(36)의 종축(A_D)에 (지면 안쪽으로, 도 6과 도 7만 참조) 실질적으로 평행하거나, 또는 여러 예각을 이룰 수 있다. 도 5 내지 도 7은 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 평면(R)에 (도 6 내지 도 7만 참조) 정렬된 로드(136) 및 본체(102)의 각도를 보여준다. 도 6은, 본체와 로드(136)가 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 평면(R)과 정렬되어 있고 로터 휠(34)의 더브테일 슬롯(35)의 종축(A_D)과 실질적으로 종방향으로 정렬되어 있으며, 다시 말하자면 이에 따라 힘이 더브테일 슬롯(35)에 평행하게 인가되는 각도를 보여준다. 그러나, 도 5와 도 7은 본체(102)와 로드(136)가 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 축과 정렬된 반경방향 평면(R)에서 연장되어 있지만, 더브테일 슬롯(35)의 종축(A_D)에 대해 예각을 이루며 더브테일 슬롯(35)에 대해 반경방향 내측을 향해 비스듬하게 연장되어 있는 것을 보여준다. 도 5 및/또는 도 8에 도시된 바와 같이, 이 위치에서, 본체(102) 및/또는 로드(136)의 일부분은 부분적으로 더브테일 슬롯(35) 내로 연장될 수 있다. 다른 각도에 대한 다른 예에서, 도 9와 도 10은 더브테일 종축(A_D)에 대해 예각을 이루고 있는 로드(136) 및 본체(102)를 보여준다. 여기서 상기 예각은 반경방향 평면(R)에 대한 것이고, 즉 본체(102) 및/또는 로드(136)는 더브테일 슬롯(35)과 반경방향으로 정렬되어 있지 않으며, 더브테일 슬롯(35)에 대해 반경방향 내측(또는 외측)을 향해 경사져 있거나 혹은 경사져 있지 않을 수 있다. 인식 가능한 바와 같이, 제시된 예각은 단지 예시적인 것이며, 공구(100)는 더브테일 슬롯(35) 및/또는 근위 유동 경로 시일(60)에 대해 임의의 각도로 배치되어 근위 유동 경로 시일에 힘을 가할 수 있다. 또한, 반경방향 평면(R) 내에서 더브테일 슬롯(35)의 종축(A_D)에 대해 예각을 이루는 것과 반경방향 평면(R)에 대해 횡방향으로 예각을 이루는 것을 따로따로 예시하였지만, 적용되는 방향은 예시된 여러 예각의 조합일 수 있다는 점이 강조될 필요가 있다.

또한 다른 예시적인 실시형태에서, 공구(100)는 임의의 다른 적절한 힘 섹션(132)을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 예시적인 실시형태에서, 힘 섹션(132)은 간단히, 외부 소스, 예컨대 사용자에 의해 작동되는 해머 또는 피닝 건 등으로부터, 힘을 받고 이러한 힘을 공구(100)의 본체(102)에 전달하도록 구성되어 있는, 공구(100)의 본체(102)로부터 연장되는 노치일 수 있다. 또한, 로드(136)는 대안적인 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 로드(136)는 로드의 세트로서, 각 로드는 선택적으로 본체(102)에 연결하기 위한 것이고 상기 로드의 세트에 있어서의 다른 로드와 상이한 길이를 갖는 것인 로드의 세트를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 본원에 기술된 바와 같이 아마도 다른 크기의 클램프(106)와 함께, 공구(100)가 적용되는 터보 기계의 특정 단에 관하여 그리고 각 단에 있어서의 가용 액세스 공간에 관하여, 공구(100)는 맞춰질 수 있다. 또한 로드(136)와 핸들(138)도, 다수의 대안적인 형상을 가질 수 있다. 또한 스토퍼(136)도, 대안적인 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 스토퍼(140)는 선형 액추에이터(186)의 일부분(184)을 연결하도록 구성된 커플링(182)을 포함할 수 있다. 커플링(182)은, 상기 일부분(184)이 결합될 수 있는 스토퍼(140)의 면을, 또한 선형 액추에이터(186)에 연결하기 위한 임의의 다른 구조를 포함할 수 있다. 선형 액추에이터(186)는 그 원위 단부에 임의의 형태의 커플링(188)으로서, 구성요소에 가해질 힘이 인가될 수 있는 터보 기계(2)의 부분(도 2 참조)에 대해 일시적으로 하지만 고정적으로 연결 또는 결합되는 커플링을 포함할 수 있다. 선형 액추에이터(186)는 유압 램, 공압 램, 전동 웜 기어 등(이들에 국한되는 것은 아님)과 같은 현재 알려져 있거나 또는 향후 개발되는 선형 액추에이터를 취할 수 있다.

또한, 도 5와 도 6의 예시적인 실시형태의 경우, 터보 기계(2)의 전방 단부를 향하여 근위 유동 경로 시일(60)에 당김 힘을 가하는 공구(100)가 도시되어 있지만, 본원의 다른 예시적인 실시형태들에서, 공구(100)는 터보 기계(2)의 후방 단부를 향하여 근위 유동 경로 시일(60)에 당김 힘을 가하도록 구성될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 5와 도 6에서 가장 분명히 보여지는 바와 같이, 공구(100)는, 제1 로터 휠, 즉 제1 근위 유동 경로 시일 로터 휠(70)과, 로터 휠(70)에 인접하게 배치된 제2 로터 휠, 즉 제1 단의 로터 휠(34)과 결합하여, 터보 기계(2)에서 구성요소, 또는 근위 유동 경로 시일(60)을 분리하기 위한 어셈블리를 포함할 수 있다.

터보 기계의 구성요소를 분리하기 위한 예시적인 방법이 또한 제공된다. 이 방법은, 로터 휠(34)의 외주 부근에 공구(100)를 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 이에 따라 공구(100)의 연결부(104)는 근위 유동 경로 시일(60), 즉 구성요소와 접촉하게 된다. 로터 휠(34)은 터보 기계의 터빈 부분(6)에 배치되어 있다. 예시적인 방법에 있어서, 상기 배치 단계는, 공구를 로터 휠(34)의 일부분 상에 놓는 단계 또는 공구를 로터 휠의 반경방향 바깥쪽에 걸려 있는 상태로 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한, 공구의 연결부(104)를 이용하여, 공구(100)를 근위 유동 경로 시일(60)에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 본원의 특정의 예시적인 실시형태들에서, 공구의 연결부(104)는 클램프(106)를 포함할 수 있고, 공구를 근위 유동 경로 시일에 부착하는 단계는 클램프를 근위 유동 경로 시일에 부착하는 것을 포함할 수 있다.

이 방법은 또한, 힘을 공구(100)의 힘 섹션(132)에 인가하는 단계를 포함할 수 있고, 이에 따라 힘은 힘 섹션으로부터 연결부에 전달된다. 공구의 일부분(들)(100)은 로터 휠(34)에 획정된 더브테일 슬롯(35)과 상호 작용할 수 있고, 이에 따라 힘은 더브테일 슬롯(35)의 종축에 실질적으로 평행한 방향으로 연결부(104)에 전달된다. 대안적으로, 공구(100)는 더브테일 슬롯(35)의 반경방향 바깥쪽에 있을 수 있고, 더브테일 슬롯으로부터의 근위 유동 경로 시일(60)의 분리를 용이하게 하는 임의의 각도를 이루어 배치될 수 있다. 힘 섹션(104)에 인가되는 힘은, 슬라이드 해머(134) 또는 선형 액추에이터(186)를 이용하여 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 방법은, 핸들이 스토퍼(140)와 부딪칠 때까지, 슬라이드 해머(134)의 핸들(138)을 공구(100)의 본체(102)로부터 멀어지게 미끄럼 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 단계는, 슬라이드 해머(134)가 구성요소, 또는 근위 유동 경로 시일(60)로부터 벗어나는 방향으로 당김 힘을 공구(100)에 가할 수 있게 한다. 대안적으로, 이 힘은 선형 액추에이터(186)에 의해 스토퍼(144)에 인가될 수 있다. 이러한 예시적인 방법은, 힘을 구성요소, 또는 근위 유동 경로 시일에 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특정의 예시적인 양태에서, 힘을 구성요소에 인가하는 단계는, 힘 섹션(132)에 인가된 힘을 공구(100)의 본체(102)에 전달하는 것을, 보다 구체적으로는 공구(100)의 배치 단계에서 사용자에 의해 선택된 임의의 요망되는 각도로, 공구의 본체의 연결부(104)에 힘을 전달하는 것을 포함할 수 있다. 그 후에, 상기 힘은 구성요소에 인가될 수 있다. 이러한 프로세스는, 근위 유동 경로 시일에 대한 손상을 최소화하면서, 로터 휠에 획정된 더브테일 슬롯의 밖으로 근위 유동 경로 시일을 당기는 것에 의해, 근위 유동 경로 시일을 분리할 수 있게 한다.

본 명세서는, 본원을 가장 바람직한 유형을 포함해 개시하고, 임의의 당업자가 본원을 실시할 수 있게 하기 위해, 실시예를 사용하고 있는데, 상기 실시예에는 임의의 디바이스 또는 시스템을 제작하고 사용하는 것과, 임의의 수반되는 방법을 행하는 것 등이 있다. 본원의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정해지며, 당업자에게 떠오르는 다른 실시예들도 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은, 청구범위의 문자 그대로의 표현과 다르지 않은 구조 요소를 포함한다면, 또는 청구범위의 문자 그대로의 표현과 실질적으로 차이가 없는 등가의 구조 요소를 갖는다면, 청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 되어 있다.

Claims

터보 기계(2)의 구성요소를 분리하기 위한 공구(100)로서:
상기 구성요소를 결합하도록 구성된 연결부(104)를 구비하는 본체(102); 및
상기 본체(102)에 연결되어 있고, 터보 기계(2)의 로터 휠(34, 43, 70)의 더브테일 슬롯(35)의 종축에 대해 예각을 이루는 방향으로 상기 본체(102)의 연결부(104)에 힘을 전달하도록 구성된 힘 섹션(132)
을 포함하는 분리 공구.
제1항에 있어서, 상기 구성요소는 근위 유동 경로 시일(60)인 것인 분리 공구.
제1항에 있어서, 상기 연결부(104)는 터보 기계(2)의 구성요소에 분리 가능하게 부착된 클램프(106)를 포함하는 것인 분리 공구.
제3항에 있어서, 상기 클램프(106)는 상측 클램핑면(120)과 하측 클램핑면(122)을 획정하며, 상기 클램프(106)가 폐쇄 위치에 있는 것에 응답하여, 상측 클램핑면(120)은 구성요소의 외면(75)과 실질적으로 동일 평면 상에 있고, 하측 클램핑면(122)은 구성요소의 내면(76)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 것인 분리 공구.
제3항에 있어서, 상기 클램프(106)는 클램프(106)의 세트를 포함하고, 각 클램프(106)는 선택적으로 본체(102)에 연결되어 있으며, 클램프(106)의 세트에 있어서의 다른 클램프(106)와 상이한 크기의 클램핑 영역을 상측 클램핑면(120)과 하측 클램핑면(122)의 사이에 갖는 것인 분리 공구.
제1항에 있어서, 상기 힘 섹션(132)은, 상기 구성요소로부터 벗어나는 방향으로 공구(100)의 본체(102)에 당김 힘을 전달하도록 구성되어 있는 것인 분리 공구.
제1항에 있어서, 상기 힘 섹션(132)은, 본체(102)의 후방 단부(130)에 부착된 슬라이드 해머(134)를 포함하는 것인 분리 공구.
제7항에 있어서, 상기 슬라이드 해머(134)는:
상기 본체(102)에 부착되어 있는 로드(136)로서, 상기 본체(102)의 종축에 실질적으로 평행한 종축 및 직경을 획정하는 것인 로드(136);
관통 구멍(139)을 획정하는 핸들(138)로서, 상기 로드(136)는 상기 핸들(138)의 관통 구멍(139)을 통과해 연장되는 것인 핸들(138); 및
상기 로드(136)의 원위 단부(146)에 배치되어 있는 스토퍼(140)로서, 상기 로드(136)의 직경보다 큰 직경을 획정하는 것인 스토퍼(140)
를 포함하는 것인 분리 공구.
제8항에 있어서, 상기 스토퍼(140)는 선형 액추에이터(186)의 일부분(184)을 힘 섹션(132)에 연결하도록 구성되어 있는 커플링(182, 188)을 포함하는 것인 분리 공구.
제8항에 있어서, 상기 로드(136)는 로드의 세트를 포함하고, 각 로드(136)는 선택적으로 본체(102)에 연결되어 있으며, 상기 로드의 세트에 있어서의 다른 로드와 상이한 길이를 갖는 것인 분리 공구.
터보 기계(2)의 구성요소를 분리하기 위한 방법으로서:
공구(100)의 연결부(104)가 구성요소에 접촉하도록 공구(100)를 터보 기계(2)의 로터 휠(34, 43, 70)의 외주의 부근에 배치하는 단계; 및
상기 공구(100)의 힘 섹션(132)에 힘을 인가함으로써, 터보 기계(2)의 구성요소에 상기 공구(100)를 이용하여 힘을 인가하는 단계로서, 상기 힘은, 터보 기계(2)의 로터 휠(34, 43, 70)의 외주에 대해 예각을 이루어, 상기 힘 섹션(132)으로부터 상기 연결부(104)에 전달되는 것인 힘 인가 단계
를 포함하는 분리 방법.
제11항에 있어서, 상기 공구(100)의 연결부(104)를 이용하여 상기 공구(100)를 상기 구성요소에 부착하는 단계를 더 포함하는 분리 방법.
제11항에 있어서, 상기 공구(100)의 연결부(104)는 클램프(106)를 포함하는 것인 분리 방법.
제13항에 있어서, 상기 클램프(106)는 상측 클램핑면(120)과 하측 클램핑면(122)을 획정하고, 이들 클램핑면은 각각 연결부(104)의 본체(102)의 종축에 대해 비스듬히 획정되는 것이며, 상기 클램프(106)가 폐쇄 위치에 있는 것에 응답하여, 상측 클램핑면(120)은 구성요소의 외면(75)과 실질적으로 동일 평면 상에 있고, 하측 클램핑면(122)은 구성요소의 내면(76)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 것인 분리 방법.
제11항에 있어서, 상기 구성요소는 근위 유동 경로 시일(60)인 것인 분리 방법.