KR20230133847A

KR20230133847A - 터빈 블레이드의 제거 또는 설치를 위한 장치

Info

Publication number: KR20230133847A
Application number: KR1020237022261A
Authority: KR
Inventors: 조안나 실비아 필리초스카; 피오트 크리슈토프 디제시올; 시몬 페르코스키; 다니엘 존 모로니; 에릭 웨인 헨드릭스
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니; 아틀랜틱 플랜트 메인터넌스, 인크.
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-09-19
Also published as: JP2024505372A; WO2022159930A1; TW202229714A; EP4281650A1

Abstract

터보머신의 터빈으로부터 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하기 위한 장치가 개시된다. 장치는 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽과 맞물리도록 구성된 가동 헤드를 포함할 수 있다. 액추에이터는 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 터빈 블레이드 베이스에 부여하여 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하도록 구성된다. 지지 갠트리는 액추에이터를 터보머신 내의 제위치에서 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된다. 다른 이점들 중에서, 지지 갠트리는 상이한 터빈들에 대한 장치의 조정, 및 임의의 주어진 터빈의 하나 초과의 스테이지 상에서 헤드의 사용을 허용한다.

Description

터빈 블레이드의 제거 또는 설치를 위한 장치

본 개시내용은 일반적으로 터보머신 조립체들 내의 터빈 블레이드들의 제거에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 터보머신 내의 터빈으로부터 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하기 위한 장치에 관한 것이다.

터보머신들의 터빈을 위한 로터들은 종종 대형 단조물로부터 기계가공된다. 로터 휠은 단조물로부터 절삭되어 통상적으로 장착을 위해 터빈 블레이드들의 베이스를 수용하도록 슬롯형성된다. 더 큰 터빈 출력 및 더 효율적인 터빈 성능에 대한 수요가 계속해서 증가함에 따라, 더 크고 더 많은 관절형 터빈 블레이드들이 터보머신들에 설치되고 있다. 이러한 후자의 스테이지 터빈 블레이드들의 설계에 영향을 미치는 동적 속성들에는 터보머신에 사용되는 다양한 블레이드들의 윤곽 및 외부 표면 프로파일을 포함하는데, 이들은 유체 속도 프로파일 및/또는 시스템 내의 동작 유체의 기타 특성에 영향을 미칠 수 있다. 블레이드들의 윤곽에 더하여, 블레이드들의 활성 길이, 블레이드들의 피치 직경 및 초음속 및 아음속 유동 영역 둘 모두에서의 블레이드들의 높은 동작 속도와 같은 기타 속성들이 시스템의 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 댐핑 및 블레이드 피로는 블레이드들 및 그것들의 프로파일들의 기계적 설계에 영향을 미치는 다른 속성들이다. 블레이드들의 이러한 기계적 및 동적 응답 속성들 뿐만 아니라 다른 것들도 모두 터빈 블레이드들의 성능과 표면 프로파일 간의 관계에 영향을 미친다. 결과적으로, 후자의 스테이지 터빈 블레이드들의 프로파일은 종종 광범위한 동작 조건들에 걸쳐 손실을 최소화하면서 성능을 개선하기 위해 복잡한 블레이드 기하학적 구조를 포함한다.

복잡한 블레이드 기하학적 구조를 터빈 블레이드들, 특히 후자의 스테이지 터빈 블레이드들에 적용하는 경우, 로터 휠 상에서 이러한 블레이드들을 조립 및 해체 시 특정 난제들을 보인다. 예를 들어, 로터 휠 상의 인접한 터빈 블레이드들은 통상적으로 블레이드들의 외측 주변부 둘레에 위치된 커버 밴드 또는 인터로킹 팁 쉬라우드들에 의해 서로 연결되어 작동 유체를 잘 정의된 경로 내에 국한시키고 블레이드들의 경직성을 증가시킨다. 이러한 인터로킹 쉬라우드들은 로터 휠 상에 위치된 블레이드들의 직접 조립 및 분해를 방해할 수 있다. 또한, 이러한 블레이드들의 내측 플랫폼들 및 그것들의 도브테일 슬롯들은 종종 그것들이 장착되는 터빈 로터 휠의 축에 대해 기울어져 있는데, 이는 또한 그것들을 로터 휠 상에 조립하는 것을 방해할 수 있다. 많은 경우들에서, 터빈 블레이드들은 한번에 하나씩 제거되어야 한다. 터빈 블레이드들이 동작하는 작업 환경은, 예를 들어, 부식, 열 왜곡 등을 야기할 수 있는데, 이들은 블레이드들을 분해하는데 상당한 힘을 필요로 할 수 있다.

터빈 블레이드들의 제거 또는 설치의 한 가지 접근법은 터빈의 다른 부분, 예컨대, 인접한 로터 휠에 힘을 인가함으로써 블레이드들을 축방향으로 힘을 가하는 것이다. 인접 구조물에 힘을 인가함으로 인해 잠재적으로 그 구조물에 손상을 야기할 수 있다. 다른 접근법은 캔틸레버형 방식으로, 즉, 터빈의 축에 대해 3시 또는 9시에서 제거 또는 설치 장치를 터빈의 반-결합 케이싱의 일부에 장착한다. 이러한 후자의 접근법은 터빈을 회전시켜 각각의 터빈 블레이드를 3시 또는 9시 위치로 위치설정하여, 터빈 블레이드가 일반적으로 로터 휠로부터 수평으로 캔틸레버형 방식으로 연장되도록 요구한다. 결과적으로, 터빈 블레이드의 중량은 터빈 블레이드의 베이스에 있는 도브테일 연결부에 토크를 인가함으로써 그것의 제거 또는 설치에 반하여 작용하게 되어, 터빈 블레이드를 제거하기 위해 더 많은 축방향 힘을 필요로 한다. 또한, 터빈 블레이드의 제거 및/또는 설치 동안 추락하거나 또는 잠재적으로 터빈 블레이드, 로터 휠, 반-결합 케이싱 또는 터빈의 다른 부품들을 손상시키는 방식으로 회전하지 않도록 지지하는 것이 매우 어렵다. 터빈 블레이드가, 즉, 터빈의 축에 대해 경사진 도브테일 슬롯에 장착되는 경우, 터빈 블레이드가 위치에 삽입 또는 인출됨에 따라 로터가 회전해야 하는데, 블레이드가 일반적으로 수평인 경우에 극히 어렵다.

본 개시내용의 양태는 터보머신의 터빈에서 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하는 장치를 제공하고, 장치는: 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽과 맞물리도록 구성된 가동 헤드; 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 터빈 블레이드 베이스에 부여하여 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하도록 구성된 액추에이터; 터보머신 내의 위치에서 액추에이터를 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리를 포함한다.

본 개시내용의 다른 양태는 터빈에서 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하는 장치를 제공하고, 장치는: 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리도록 구성된 가동 헤드 - 가동 헤드는 아암을 포함함 -; 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 터빈 블레이드 베이스에 부여하여 터빈 블레이드를 터빈으로부터 제거하거나 또는 터빈 블레이드를 터빈에 설치하도록 구성된 액추에이터; 및 액추에이터를 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리를 포함하고, 액추에이터는 추가로: 지지 갠트리에 결합되도록 구성된 장착 부재; 및 체결 부재를 포함하고, 상기 체결 부재는 선택적으로 장착 부재를: 장착 부재가 지지 갠트리의 축방향-연장 지지부에 축방향으로 피벗가능하게 고정되고, 아암이 복수의 터빈 블레이드 스테이지들 중 제1 스테이지에 인접하게 실질적으로 수직으로 연장되는 제1 상태와, 장착 부재가 아암을 터빈 상의 임의의 터빈 블레이드의 반경방향으로 외측에 위치설정하도록 축방향-연장 부재에 대해 피벗가능하고, 지지 갠트리의 축방향-연장 부재를 따라 축방향으로 이동가능한 제2 상태 사이에 위치설정하도록 구성되고, 제2 상태에서, 액추에이터는 복수의 터빈 블레이드들의 상이한 제2 스테이지에 대해 위치설정하기 위해 축방향-연장 부재를 따라 이동가능하다.

본 개시내용의 다른 양태는 터보머신의 터빈에서의 터빈 블레이드의 설치 또는 제거를 위한 방법에 관한 것으로, 방법은: 터보머신의 일부분에 장치를 장착하는 단계 - 장치는 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리도록 구성된 가동 헤드, 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 터빈 블레이드 베이스에 부여하도록 구성된 액추에이터, 및 액추에이터를 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리를 포함함 -; 및 가동 헤드를 통해 축방향 힘을 터빈 블레이드 베이스에 인가함으로써 터보머신에 대해 터빈 블레이드 베이스를 기계적으로 구동하여, 터빈 블레이드 베이스가 터빈 블레이드들의 제1 스테이지의 로터 휠 안으로 이송되거나 또는 로터 휠 밖으로 이송되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 특징은 본 발명의 다양한 구현예를 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 본 발명의 다양한 양태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 종래의 터보머신의 개략도이다.
도 2는 예시적인 터보머신의 다수의 터빈 블레이드 스테이지들의 단면도이다.
도 3은 로터 휠을 포함하고, 인터로킹 쉬라우드 인터페이스를 포함하는 터빈 블레이드들의 사시도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따라 터빈 블레이드를 제거 및/또는 설치하기 위한 장치의 사시도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따라 터빈 블레이드를 제거 및/또는 설치하기 위한 장치의 확대 사시도이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예들에 따라 터빈 블레이드를 제거 및/또는 설치하기 위한 장치의 액추에이터의 확대 사시도이다.
도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따라 조정 상태에서 터빈 블레이드를 제거 및/또는 설치하기 위한 장치의 사시도이다.
도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따라 동작 상태에서 터빈 블레이드를 제거 및/또는 설치하기 위한 장치의 사시도이다.
본 발명의 도면은 반드시 축척에 따른 것은 아니다는 것에 유의한다. 도면은 본 발명의 통상적인 양태만을 도시하기 위한 것이므로 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 도면 내에서, 유사한 도면부호는 도면 사이에서 유사한 요소를 나타낸다.

초기 사항으로서, 본 발명의 주제를 명확하게 기술하기 위해, 터보머 내의 관련 기계 부품을 참조하고 이를 기술할 때 특정 용어를 선택하는 것이 필요하게 될 것이다. 가능한 범위 내에서, 일반적인 산업 용어가 사용될 것이고, 이의 용인된 의미와 일치하는 방식으로 이용될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 이러한 용어는 본 출원의 문맥 및 첨부된 청구범위의 범주와 일치하는 광의의 해석이 주어져야 한다. 당업자는 종종 특정 구성요소가 몇몇 상이한 용어 또는 중복되는 용어를 사용하여 지칭될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본원에서 단일 부분인 것으로 기술될 수 있는 것은 다수의 구성요소로 이루어진 것으로 다른 맥락에서 포함되고 참조될 수 있다. 대안적으로, 본원에서 다수의 구성요소를 포함하는 것으로 설명될 수 있는 것은 어떤 다른 경우에서는 단일 부분으로 언급될 수 있다.

또한, 여러 가지 기술적인 용어가 본원에서 규칙적으로 사용될 수 있으며, 이 단락의 시작 시에 이 용어를 정의하는 것이 도움이 된다는 것이 입증될 것이다. 이 용어 및 이의 정의는, 달리 언급되지 않는 한, 다음과 같다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "하류" 및 "상류"는 터빈을 통한 작동 유체와 같은 유체의 유동, 또는 예를 들어, 연소기를 통한 공기 또는 터빈의 구성요소들 중 하나를 통한 냉각제의 유동에 대한 방향을 나타내는 용어이다. 용어 "하류"는 유체의 유동의 방향에 상응하고, 용어 "상류"는 그 유동에 반대되는 방향(즉, 그 유동이 시작되는 방향)을 지칭한다. 임의의 추가 한정이 없는 용어 "전방" 및 "후방"은 방향을 지칭하는데, 이때 "전방"은 엔진의 전방 또는 압축기 단부를 지칭하고, "후방"은 터보머신의 후방 섹션을 지칭한다.

또한, 여러 가지 기술적인 용어가 후술되는 바와 같이, 본원에서 규칙적으로 사용될 수 있다. 용어 "제1", "제2", 및 "제3"은 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 상호교환 가능하게 사용될 수 있고, 개별 구성요소의 위치 또는 중요성을 나타내기 위한 것은 아니다.

본원에 사용된 용어는 단지 특정 구현예를 기술하기 위한 것이지 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 복수의 형태도 포함하기 위한 것이다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 본 명세서에 사용될 때에는 언급된 특징부, 정수(integer), 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. "선택적(optional)"또는 "선택적으로(optionally)"라는 용어는 후속적으로 설명되는 사건 또는 상황이 발생될 수 있거나 또는 발생되지 않을 수 있다는 것, 또는 후속적으로 설명되는 구성요소 또는 요소가 존재할 수 있거나 또는 존재하지 않을 수 있다는 것, 그리고 설명이 이벤트가 발생되거나 또는 구성요소가 존재하는 경우와 이벤트가 발생되지 않거나 또는 구성요소가 존재하지 않는 경우를 포함한다는 것을 의미한다.

일 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에", "에 맞물린", "에 연결된" 또는 "에 커플링된" 것으로 언급되는 경우, 이는 다른 요소 또는 층 바로 위에 있거나, 이에 맞물리거나, 이에 연결되거나, 이에 커플링될 수 있거나, 개재된 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반면에, 한 요소가 다른 요소 또는 층 "바로 위에", "에 직접적으로 맞물리고", "에 직접적으로 연결되고"라고 언급되는 경우에는, 개재된 요소 또는 층이 존재하지 않을 수 있다. 요소 사이의 관계를 기술하기 위해 사용된 그 밖의 단어는 유사한 방식으로(예를 들어, "사이에" 대 "사이에 직접적으로", "인접한" 대 "직접적으로 인접한", 등) 해석되어야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 열거 항목 중 하나 이상의 항목의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다.

이들 도면들에 기재된 바와 같이, "A" 축은 (터보머신의 로터의 축을 따라) 축방향 배향을 나타낸다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "축방향" 및/또는 "축방향으로"는 터보머신(특히, 그것의 로터 섹션)의 회전 축에 실질적으로 평행한(즉, +/-3° 이내) 축(A)을 따르는 물체의 상대 위치/방향을 지칭한다. 본 명세서에 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "반경방향" 및/또는 "반경방향으로"는 축(A)에 실질적으로 수직이고 단 하나의 위치에서 축(A)과 교차하는, 축(R)을 따르는 물체의 상대 위치/방향을 지칭한다. 중심축에 대해 상이한 방사상 위치에 배치되는 부품을 설명하는 것이 종종 요구된다. 예를 들어, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축에 더 가깝게 존재하는 경우, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "반경방향으로 내향" 또는 "내측"에 있다고 본원에서 언급될 것이다. 반면에, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축으로부터 더 멀리 존재하는 경우, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "반경방향으로 외향" 또는 "외측"에 있다고 본원에서 언급될 수 있다. 더욱이, 용어 "원주방향" 및/또는 "원주방향으로"는 축(A)을 둘러싸지만 어떠한 위치에서도 축(A)과 교차하지 않는 원주(C)를 따르는 물체의 상대 위치/방향을 지칭한다. 2차원 뷰를 도시하는 도면들에서, 원주(C)는 명확성을 위해 생략될 수 있다.

용어 "이송" 또는 "축방향 이송"은 블레이드와 같은 컴포넌트를 한 곳에서 다른 곳으로, 예컨대 로터 휠의 도브테일 슬롯으로 (예컨대, 슬라이딩 모션에 의해) 이동시키는 공정을 지칭한다. 따라서, 본 명세서에서 논의되는 개시내용의 실시예들은 하나 이상의 터빈 블레이드들을 이송함으로써 터빈 블레이드들이 터빈의 로터 휠에서 설치 또는 제거되게 할 수 있다. 터빈 블레이드의 제거가 도면에 더 구체적으로 도시되어 있지만, 본 명세서에 기술된 다양한 실시 형태는 논의된 다양한 구성요소 및/또는 공정 방법론을 변경하지 않고서 로터 휠에서 터빈 블레이드를 설치 및/또는 제거하도록 작동가능할 수 있다는 것이 이해된다. 본 개시내용의 실시예들은 또한 본 명세서에 논의된 다양한 장치들 및/또는 유사한 조립체들을 이용함으로써 터빈 블레이드들을 설치하는 방법들을 제공한다.

본 개시내용의 실시예들은 터보머신의 터빈에서 터빈 블레이드을 제거 또는 설치하기 위한 장치, 및 관련 방법을 제공한다. 장치는 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽과 맞물리도록 구성된 가동 헤드를 포함할 수 있다. 액추에이터는 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 터빈 블레이드 베이스에 부여하여 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하도록 구성된다. 지지 갠트리는 액추에이터를 터보머신 내의 제위치에서 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된다. 다른 이점들 중에서, 지지 갠트리는, 예를 들어, 상이한 각도들, 상이한 장착 위치들의 상이한 터빈들에 대해 장치의 광범위한 조정을 가능하게 한다. 장치는 또한 장치의 볼트를 풀지 않고 하나 초과의 스테이지 상의 임의의 주어진 터빈의 동작을 허용하여, 시간을 절약한다. 또한, 장치의 수직 위치설정으로 인해, 장치는 터빈 블레이드를 이송하기 위한 축방향 힘을 덜 필요로 하고, 위로부터 지지함으로써 블레이드의 더 안전한 설치 또는 제거를 허용한다. 장치는 거의 모두 원격으로 동작되어, 안전성을 더 추가할 수 있다.

도면들을 참조하면, 도 1은 연소 터빈 또는 가스 터빈(GT) 시스템(100)(이하, "GT 시스템(100)")의 형태의 예시적인 터보머신(90)의 개략도이다. GT 시스템(100)은 압축기(102) 및 연소기(104)를 포함한다. 연소기(104)는 연소 영역(105) 및 연료 노즐 조립체(106)를 포함한다. GT 시스템(100)은 또한 터빈(108) 및 공통 압축기/터빈 샤프트(110)(이하 "로터(110)"로 지칭됨)를 포함한다. 비제한적인 일례에서, GT 시스템(100)은 미국 사우스캐롤라이나주 그린빌 소재의 제너럴 일렉트릭 컴퍼니(General Electric Company)로부터 구매가능한 9HA.01 엔진이다. 본 발명은 임의의 하나의 특정 GT 시스템으로 제한되지 않으며, 예를 들어, General Electric Company의 다른 HA, F, B, LM, GT, TM 및 E-급 엔진 모델, 및 다른 회사의 엔진 모델을 포함하는 다른 엔진과 관련하여 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 교시는 반드시 GT 시스템에만 적용될 수 있는 것은 아니며, 다른 유형의 터보머신, 예를 들어, 증기 터빈, 제트 엔진, 압축기 등에 적용될 수 있다.

도 2는 도 1의 GT 시스템(100)에 사용될 수 있는 4개의 스테이지(L0 내지 L3)를 구비한 터빈(108)의 예시적인 부분의 단면도를 도시한다. 4개의 스테이지는 L0, LI, L2, 및 L3로 지칭된다. 스테이지 L0은 제1 스테이지이고, 4개의 스테이지 중 (반경 방향으로) 가장 작다. 스테이지 LI는 제2 스테이지이고, 축 방향으로 그 다음 스테이지이다. 스테이지 L2는 제3 스테이지이고, 축 방향으로 그 다음 스테이지이다. 스테이지 L3는 제4, 마지막 스테이지이고, (반경 방향으로) 가장 크다. 4개의 스테이지가 단지 일례로서 도시되고, 각각의 터빈이 4개 초과 또는 미만의 스테이지를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

한 세트의 고정 베인 또는 노즐(112)은 한 세트의 회전 블레이드(114)와 협력하여 터빈(108)의 각각의 스테이지(L0 내지 L3)를 형성하고 터빈(108)을 통한 유동 경로의 일부분을 한정한다. 각각의 세트의 회전 블레이드들(114)은 그것들을 로터(110)에 원주방향으로 결합시키는 각자의 로터 휠(116)에 결합된다. 즉, 복수의 회전 블레이드들(114)이 원주방향으로 이격된 방식으로 각각의 로터 휠(116)에 기계적으로 결합된다. 정적 노즐 섹션(115)은 로터(110) 주위에서 원주방향으로 이격된 복수의 고정 노즐들(112)을 포함한다. 각각의 노즐(112)은 에어포일(129)에 연결된 적어도 하나의 단부벽(또는 플랫폼)(120, 122)을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 노즐(112)은 반경방향 외측 단부벽(120) 및 반경방향 내측 단부벽(122)을 포함한다. 반경방향 외측 단부벽(120)은 노즐(들)(112)을 터빈(108)의 케이싱(124)에 결합시킨다.

작동 시에, 공기는 압축기(102)를 통해 유동하고, 압축 공기는 연소기(104)로 공급된다. 구체적으로, 압축 공기는 연소기(104)와 일체인 연료 노즐 조립체(106)에 공급된다. 연료 노즐 조립체(106)는 연소 영역(105)과 유체 연통된다. 연료 노즐 조립체(106)는 또한 연료 공급원(도 1에 도시되지 않음)과 유동적으로 연통하고, 연료 및 공기를 연소 영역(105)에 전달(channel)한다. 연소기(104)는 연료를 점화하고 연소시킨다. 연소기(104)는 가스 스트림 열 에너지가 기계적 회전 에너지로 변환되는 터빈(108)과 유체 연통된다. 터빈(108)은 로터(110)에 회전가능하게 결합되고 그를 구동한다. 압축기(102)는 또한 로터(110)에 회전 가능하게 결합된다. 예시적인 실시예에서, 복수의 연소기들(104) 및 연료 노즐 조립체들(106)이 있다. 하기 논의에서, 달리 지시되지 않는 한, 각각의 컴포넌트 중 하나만이 논의될 것이다. 로터(110)의 적어도 하나의 단부는 터빈(108)으로부터 멀리 축방향으로 연장될 수 있고, 발전기, 부하 압축기, 및/또는 다른 터빈에 한정되지 않는 부하 또는 기계(미도시)에 부착될 수 있다.

도 3을 참고하면, 블레이드들 중 선택된 스테이지 내의 복수의 블레이드들(114)이 일렬로 배열되고, 로터 휠(116) 상에서 서로에 인접하게 원주방향으로 장착되어 있다. 블레이드들(114)은 동작 동안 그리고 상대적으로 높은 부하가 걸릴 때 서로에 연속되는 원주방향으로 맞물리게 설계될 수 있다. 원주방향으로 인접한 블레이드들(114) 사이의 기계적 맞물림의 예시적인 형태가 도 3에 도시되어 있고, 본 개시내용의 실시예들은 이러한 배열 또는 유사한 배열로 설계된 블레이드들(114)을 설치 및 제거하는 데 효과적일 수 있다. 각각의 블레이드(114)는, 예컨대, 로터 휠(116) 내의 상보적인 슬롯에 꼭 맞게 맞물리도록 설계된 도브테일 형상을 포함하는, 터빈 블레이드 베이스(130)를 통해 로터 휠(116)에 결합되고 장착될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드들(114)은 각각의 블레이드(114)에 걸쳐 유체(132)(도 2) 또는 기타 유체들의 유동을 수용하기 위해 프로파일들 및/또는 윤곽들이 다양한 터빈 블레이드 베이스(130)로부터 연장될 수 있다. 블레이드(114)의 방사상 단부는 각각의 블레이드(114)의 팁 상에 형성 및/또는 장착된 상호 맞물리는, 실질적으로 동일한 블록 또는 플레이트의 형태의 쉬라우드 부분(134)을 포함할 수 있다. 각각의 블레이드(114)가 로터 휠(116) 상에 설치되면, 각각의 쉬라우드 부분(134)의 맞물리는 블록들 또는 플레이트들은 로터(110)(도 1) 둘레로 유체를 지향시키도록 구성된 실질적으로 연속적인 팁 쉬라우드 요소, 예컨대, 실질적으로 연속적인, 환형 본체를 형성할 수 있다.

도 2 및 도 3을 같이 참조하면, 각각의 블레이드(114)의 쉬라우드 부분(134)은, 예컨대, 인접한 블레이드들(114)의 쉬라우드 부분들(134)과의 원주방향 맞물림을 위한 인터로킹 프로파일(136)(도 3 단독)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 인터로킹 프로파일(136)은 Z-형상, V-형상, 다수의 전환점들을 갖는 지그재그 경로, 곡선 표면, 직선면 및 구부러진 표면들을 포함하는 복잡한 기하학적 구조 등을 포함할 수 있다. 그러나 구현된, 인터로킹 프로파일(136)은 각각의 블레이드(114)이 설치된 이후에, 로터 휠(116)에 대해 각각의 블레이드(114)의 축방향 슬라이딩을 억제할 수 있다. 또한, 블레이드들(114)은 터보머신(90)의 터빈(108)과 인접한 유동 경로(138)(도 2), 예컨대, 터보머신(90)(도 1)의 배기 후드 또는 디퓨저 섹션 사이에 직접 위치설정될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드(114)는 실질적으로 축방향 경로 N의 방향을 따르는 설치 또는 제거를 위해 설계될 수 있다. 인터로킹 프로파일(136)은 터보머신(90)의 동작 동안, 예컨대, 서로에 대한 그리고 로터 휠(116)에 대한 각각의 블레이드(114)의 상대 위치를 유지함으로써, 유리할 수 있다. 그러나, 인터로킹 프로파일(136)은 하나 이상의 블레이드들(114)이 제조 또는 서비스 동안 직접적으로 2개의 다른 블레이드들(114) 사이의 위치에서 설치 또는 제거되는 능력을 감소시킬 수 있다.

본 개시내용의 실시예들은, 예컨대, 축방향 배향 힘을 부여하여 블레이드들(114)을 설치 또는 제거함으로써 인터로킹 프로파일(136)의 이러한 속성들을 완화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 설치 또는 제거된 블레이드(114)은 추가로 기계적 진동을 받을 수 있다. 이러한 진동은, 예컨대, 블레이드(114)에 발진 모션을 부여하고, 이동을 방해할 수 있는 다양한 방해 요소들, 예컨대, 부식에도 불구하고 블레이드(114)의 축방향 이동을 허용한다. 블레이드(들)(114)에 축방향 힘, 및/또는 기계적 진동을 부여하기 위한 다양한 실시예들이 본 명세서에 논의된다. 설명될 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은 터보머신(90)의 배기 후드(142)(도 4)(예컨대, 그것의 패널 또는 스트럿)와 같은 고정 구조물(140) 상에 장착된 장치, 외측 쉘, 반-결합 케이싱(150)(도 4)와 같은 터보머신(90)의 케이싱(124), 및/또는 다양한 구조적 특징부들이 장착될 수 있는 기타 터보머신 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 현재의 접근법들과 대조적으로, 장치는 터빈 블레이드들 위에 수직으로, 반경방향으로 있다.

도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 본 개시내용의 실시예들에 따라 터빈 블레이드 베이스(130)에서 터빈 블레이드들(114)을 설치 및/또는 제거하기 위한 장치(200)가 도시된다. 터빈 블레이드 베이스(130)는 터빈 블레이드(114)의 루트를 포함할 수 있거나 또는 로터 휠(116)에 결합되도록 구성된 터빈 블레이드(114)의 임의의 부분을 포함할 수 있다. 도 4는 장치(200)의 사시도를 도시하고, 도 5는 장치(200)의 확대 부분 사시도를 나타내어 그것의 다양한 컴포넌트들을 더 잘 도시하고, 도 6은 장치의 액추에이터(210)의 확대 사시도를 도시한다.

설명의 목적을 위해, 하기의 도면들에 도시된 블레이드(들)(114)은 터보머신(90)의 마지막-스테이지(예컨대, L3(도 1)) 블레이드들을 포함할 수 있고, 이는 도 2 및 도 3에 도시되고 본 명세서의 다른 부분에 설명된 동일 또는 유사한 특징부들을 포함할 수 있다. 마지막 스테이지 블레이드들(114)은, 예컨대, 블레이드들(114)을 설치 및 제거하기 위한 종래의 진동 조립체들 및/또는 구동 디바이스들이 사용될 수 없거나, 또는 비현실적인 곳에 위치설정됨으로써 터보머신(90)의 다른 블레이드들(114)과 상이할 수 있다. 그러나, 설명될 바와 같이, 장치(200)는 블레이드(들)(114)을 터보머신(90) 내의 다수의 스테이지들로부터 이동하지 않고 제거 또는 설치하도록 유리하게 조정가능하다. 또한, 장치(200)는 사실상 임의의 터빈(108) 내의 블레이드들의 임의의 스테이지 상에서 동작하도록 위치될 수 있다. 장치(200)의 실시예들 및 본 명세서에 기재된 다른 방법 또는 장치 실시예들은 터보머신(90)의 하나 이상의 부분들에 기계적으로 결합되어 있는 동안 블레이드(들)(114)를 설치 또는 제거하는 데 사용될 수 있다.

장치(200)는 일반적으로 지지 갠트리(216)에 의해 지지되는 액추에이터(210)에 의해 이동가능한 가동 헤드(202)를 포함한다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 장치(200)는 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)(도 2, 5 및 도 6)과 맞물리도록 구성된 가동 헤드(202)를 포함한다. 가동 헤드(202)는 터빈 블레이드 베이스(130)에 축방향 힘(F)을 부여하도록 형상화된다. 가동 헤드(202)는 기계적 힘을 축 방향으로, 즉, 일반적으로 터보머신의 축에 평행하게 인가하면서 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)과 맞물리도록 형상화 및/또는 위치설정될 수 있다. 축방향 측벽(204)은 로터 휠(116)에서 각자의 블레이드(114)를 설치 또는 제거하는데 공간이 이용가능한지에 따라 상류 또는 하류를 향할 수 있다. 일 실시예에서, 가동 헤드(202)는 아암(206)을 포함하는데, 이는 액추에이터(210)에 동작가능하게 결합될 때 수직으로 연장될 수 있는, 즉, 아암이 수직 연장 아암이다. 아암(206)은 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)에 맞물리도록 가동 헤드(202), 즉, 아암(206)의 단부를 적절히 위치설정하는데 필요한 임의의 길이를 가질 수 있다. 아암(206)의 하나의 길이가 도시되지만, 아암(206)은 상이한 길이 아암들의 세트로부터 선택될 수 있고, 이는 장치(200)의 일부로서 제공될 수 있어서, 임의의 반경방향 길이의 터빈 블레이드(114), 및/또는 주어진 터빈(108)의 다양한 상이한 스테이지들에 사용될 수 있다. 대안적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 수직 연장 아암(206)은 길이 조정가능할 수 있다. 임의의 솔루션을 이용하여, 예를 들어, 결합 부재(258) 및/또는 아암을 결합 부재들(258)에 결합시키는 플레이트 결합기들(260)(예컨대, 볼트, 스크류 등)을 이용하여 액추에이터(210)에 대한 그것의 수직 위치를 변경함으로써 길이 조정가능하게 만들어질 수 있다 - 조정 슬롯(262) 참조. 슬롯(262)이 도시되어 있지만, 임의의 형태의 선택가능한 개구(들)이 또한 사용될 수 있다. 가동 헤드(202)는, 예컨대, 축방향 측벽(204)에 인접한 아암(206)의 단부에서 축방향 측벽(204)과 맞물리는 임의의 구조를 포함할 수 있다. 즉, 가동 헤드(202)는 기계적으로 맞물리는 컴포넌트들에 축방향 힘, 및 아마도 진동 발진을 부여하기 위한 임의의 현재 공지되거나 또는 장래 개발될 기구의 형태로 제공될 수 있다. 가동 헤드(202)는, 예컨대, 하나 이상의 진동 해머들, 플레이트들, 실린더들, 롤러들 등으로서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 가동 헤드(202)는 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)과 맞물리고, 로터가 회전하는 동안 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)을 따라 활주하도록 구성된 맞물림 요소(208)(도 6)를 포함할 수 있다.

가동 헤드(202)는 또한 아암(206)에 결합된 진동 구동 메커니즘(214)을 포함하는 진동 조립체(212)를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 진동 구동 메커니즘(214)은, 예를 들어, 진동 조립체(212)에, 예컨대, 유체 공급원을 통해 공급되는 압축 공기를 이용하여 기계적 진동 및/또는 다른 형태들의 움직임을 생성하도록 구성된 공압 모터를 포함할 수 있다. 진동 구동 메커니즘(214)은 대안적으로 기계적 작동을 생성하는, 예컨대, 편심 무게 진동기 시스템에 결합되는 전기 모터, 연소 엔진, 및/또는 기타 현재 공지되거나 또는 향후 개발될 기구들을 포함하거나, 또는 이들과 같이 구현될 수 있다. 진동 조립체(212)는 임의의 현재 공지된 솔루션, 예컨대, 체결구들, 용접 등을 이용하여 아암(206)에 조정가능하게 결합 및/또는 직접 위치될 수 있다. 진동 조립체(212)는 아암(206)에 조정가능하게 장착되어 아암(206)의 길이를 따라 어느 곳이든 위치설정하도록 허용할 수 있다.

장치(200)는 또한, 터빈 블레이드(114)가 터보머신(90)의 터빈(108)의 위치에 있는 동안, 액추에이터(210)를 터빈 블레이드(114) 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리(216)를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "실질적으로 수직은" 수직으로부터 +/- 10°를 나타낸다. 지지 갠트리(216)는 그것에 인가된 추진력을 견디기에 충분한 강도를 갖는, 액추에이터(210)를 지지하는 플랫폼을 구비한 임의의 현재 공지되거나 또는 향후 개발될 브릿지형 오버헤드 구조를 포함할 수 있다. 지지 갠트리(216)는 임의의 고정 구조물(140)에 장착될 수 있다. 특정 실시예들에서, 지지 갠트리(216)는 터빈 블레이드(114)가 위치설정되는 터보머신(90)의 일부분에 장착될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 외측 쉘, 상부 반-결합 케이싱(미도시)이 제거되고, 외측 쉘, 하부 반-결합 케이싱(150)만 남길 수 있다. 여기서, 터빈 블레이드(114)를 포함하는 터빈(108)은, 외측 쉘, 상부 반-결합 케이싱의 제거를 제외하고, 터빈(108)의 동작을 위한 위치에 있다. 지지 갠트리(216)가 장착되는 터보머신(90)의 부분은, 예를 들어, 터빈(108)에 인접하고/하거나 터빈(108)이 위치되는, 고정 구조물(140), 예컨대, 하부 반-결합 케이싱(150)을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 지지 갠트리(216)는 터빈(108)이 위치되는 하부 반-결합 케이싱(150)의 서로 맞은편(232, 234), 및 터빈(108)에 인접한 배기 후드(142)에 장착된다. 지지 갠트리(216)가 도면에서 특정 방식으로 장착된 것으로 도시되지만, 많은 다른 옵션들 중에서, 임의의 다양한 대안적인 고정 구조들(140), 예컨대, 발전소 바닥, 기타 케이싱들, 터빈(108)에 인접한 기타 구조들, 발전소 내 크레인에 장착될 수 있음이 강조된다. 지지 갠트리(216)를 고정 구조물(140)에 고정식으로 부착할 수 있는 임의의 장착 메커니즘(236), 예컨대, 볼트 또는 클램프 장착 플레이트들 등이 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이,특정 실시예들에서, 지지 갠트리(216)는 복수의 상이한 터빈들(108), 즉, 상이한 거리에 있고 도시된 것과는 상이한 외측 반경을 갖는 블레이드 스테이지들을 갖는 상이한 크기의 터빈들을 수용하도록 구성된 복수의 조정가능 지지 부재들(230)을 포함할 수 있다. 도시된 비제한적인 예에서, 지지 부재들(230)은 건설 응용분야에 사용되는 것들과 유사한 스캐폴딩 부재들을 포함할 수 있다. 임의의 수의 지지 부재들(230)이 사용될 수 있고, 임의의 현재 공지되거나 또는 향후 개발될 방식, 예컨대, 클램프, 체결구, 나사형 커플링 등으로 서로 결합될 수 있다. 임의의 이벤트에서, 지지 부재들(230)은 터빈(108) 위의 임의의 측방향 위치, 및 터빈(108)의 축(A)을 따르는 임의의 축방향 위치에 액추에이터(210)를 위치설정할 수 있다. 본 명세서에 기재된 목적들을 위해, 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 지지 부재(238)는 축방향으로, 즉, 터빈(108)의 축(A)에 평행하게 연장된다.

가동 헤드(202)의 이동을 유발하기 위해, 장치(200)는 가동 헤드(202), 즉, 아암(206)에 기계적으로 결합된 액추에이터(210)를 포함하여, 액추에이터(210)의 구동이 가동 헤드(202) 및 아암(206)으로 하여금 터빈 블레이드 베이스(130)에 대해 이동하게 할 수 있다. 더 구체적으로는, 액추에이터(210)는 가동 헤드(202)를 이동시켜 선택적으로 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)과 맞물리게 하고, 축방향 힘(F)을 터빈 블레이드 베이스(130)에 부여하여 터빈 블레이드(114)를 제거 또는 설치하도록 구성된다. 도 5 및 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 액추에이터(210)는 지지 갠트리(216)에 결합되도록 구성된 장착 부재(240)를 포함할 수 있다. 장착 부재(240)는 지지 갠트리(216)의 축방향-연장 지지 부재(238)에 결합될 수 있는 임의의 구조적 부재를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 장착 부재(240)는 플레이트의 형태를 취하지만, 다른 형태들도 가능하다. 장착 부재(240)는, 예컨대, 파이프 클램프의 형태의 임의의 수의 결합기들(242), 또는 축방향-연장 지지 부재(238)의 형상 및 치수에 적절한 다른 형태들의 결합기들을 포함할 수 있다. 결합기들(242)은 장착 부재(240)로부터 외향으로 연장되어 축방향-연장 지지 부재(238)의 하나 이상의 부분들과 맞물릴 수 있다. 결합기들(242)은 선택적으로 체결 및 해체되어 지지 갠트리(216)로부터 액추에이터(210)를 제거하거나, 또는 지지 갠트리(216)에 대한 액추에이터(210)의 이동을 허용할 수 있다. 더 구체적으로는, 결합기들(242)은 선택적으로 체결 및 해체되어 액추에이터(210)가 아래의 터빈 블레이드(114)에 대해 축방향으로, 예컨대, 축방향-연장 지지 부재(238)를 따라 이동되도록, 가동 헤드(202)의 원하는 축방향 위치설정을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 장치(200)는 지지 갠트리(216) 또는 장치(200)의 다른 부분들을 이동시킬 필요 없이, 터빈(108)의 다수의 스테이지들 상에서 터빈 블레이드들(114)을 제거 또는 설치하는데 사용될 수 있다. 축방향-연장 지지 부재(238)는 장치(200)의 단일 장착으로 원하는 만큼 많은 터빈(108)의 스테이지들로의 이동을 허용하는데 필요한 어떠한 길이도 가질 수 있다.

액추에이터(210)는 또한 가동 헤드(202)를 장착 부재(240)에 대해 (축방향으로), 그에 따라, 터빈 블레이드(114)에 대해 활주가능하게 이동시키도록 구성된 슬라이드 시스템(250)을 포함한다. 액추에이터(210)는 또한 선택적으로 슬라이드 시스템(250)을 축방향으로 장착 부재(240)에 대해 이동시켜 축방향 힘(F)을 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)에 인가하도록 구성된 선형 액추에이터(252)를 포함한다. 슬라이드 시스템(250)은 적어도 하나의 방향에서, 예컨대, 라인(T)을 따라 장착 부재(240)에 대한 아암(206)을 갖는 가동 헤드(202)의 이동을 인에이블하기 위한 하나 이상의 축방향 가이드들(254)을 포함할 수 있다. 축방향 가이드들(254)은 레일, 레이스웨이, 슬롯들 등과 같은 활주가능 커플링들로 구현될 수 있고/있거나 기어 베어링, 랙앤피니언(rack-and-pinion) 조립체들, 나사형 하우징, 및/또는 기계적 베어링들과 같은 일방향의 이동을 허용하는 대안적인 형태들의 구조를 포함할 수 있다. 축방향 가이드들(254)은 레일 또는 기타 활주가능 베어링으로서 구현되지만, 한쌍의 활주가능 커플링들(256)이 각각 각자의 축방향 가이드들(254)에 활주가능하게 연결 및/또는 장착될 수 있다. 활주가능 커플링들(256)은, 예컨대, 화살표(T)의 방향을 따라, 하나의 컴포넌트의 다른 컴포넌트에 대한 이동을 가능하게 하도록 설계된 트롤리, 휠, 기어, 및/또는 기타 슬라이딩 컴포넌트들 또는 베어링의 형태를 취할 수 있다. 축방향 가이드들(254)이 2개의 기계적으로 맞물린 요소들 사이에 활주가능 커플링을 제공하기 위한 기어 베어링 또는 대안적인 컴포넌트의 형태인 대안적인 시나리오들에서, 활주가능 커플링들(256)은 실질적으로 축방향 축(A)의 방향으로 이동을 제공하기 위한 예컨대, 휠, 기어, 나사형 부재 등으로 대체될 수 있다. 결합 부재(258)는 아암(206)의 외측 표면 프로파일과 맞물리도록 형상화된 일원화된 하우징으로서 제공될 수 있거나, 또는 대안적으로 아암(206)의 하나의 표면에 결합될 수 있다. 이 경우에, 다른 결합 부재(258)는 아암(206)의 다른 표면에 결합되어, 플레이트 결합기들(260)(예컨대, 볼트, 스크류, 리벳 등)이 2개의 결합 부재들(258)을 함께 결합시킬 수 있다. 인식되는 바와 같이, 아암(206)을 슬라이드 시스템(250)에 결합하기 위한 다양한 대안적인 메커니즘들이 또한 사용될 수 있다.

운영자는 액추에이터(210) 내에 포함 및/또는 동작가능하게 연결된 추가적인 컴포넌트들을 이용하여 장착 부재(240)에 대한 가동 헤드(202) 및 아암(206)의 위치를 추가적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 선형 액추에이터(252)는 기계적 작동을 생성 및 전송하여 축방향 가이드(들)(254)를 가로질러 가동 헤드(202) 및 아암(206)을 이동시킬 수 있는 예컨대, 기계적 모터, 전기 모터, 기압 모터 등의 형태의 임의의 형태의 구동 메커니즘(253)을 포함할 수 있다. 도시된 비제한적인 예에서, 선형 액추에이터(252)는 결합 부재(258)와 상호작용하여 가동 헤드(202) 및 아암(206)을 이동시키는 웜 기어(255)를 포함한다. 선형 액추에이터(252)는, 예컨대, 선형 액추에이터(252)의 일부분을 그 안에 수용하도록 형상화된 베어링(266)을 통해 장착 부재(240)에 결합될 수 있다. 베어링(266)은 장착 부재(240)의 양 단부에 위치설정되어 웜 기어(255)가 슬라이드 시스템(250)을 이동시키기 위해 자유롭게 회전하게 할 수 있다. 슬라이드 시스템(250), 웜 기어(255) 및/또는 구동 메커니즘(252)은 임의의 필요한 어댑터들(미도시)을 이용하여 결합될 수 있다. 각각의 베어링(266)은, 예컨대, 볼트, 스크류, 리벳 등과 같은 종래의 체결구들을 통해 기계적으로 고정됨으로써 장착 부재(240)의 일부분 상에 장착될 수 있다.

액추에이터(210)를 축방향-연장 지지 부재(238) 상에서 축방향으로 위치설정하는 것에 더하여, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 결합기(242)는 또한 선택적으로 액추에이터(210)의 장착 부재(240)를 두 상태 사이에 위치시키도록 구성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1, 동작 상태는 장착 부재(240)가 지지 갠트리(216)의 축방향-연장 지지 부재(238)에 축방향으로 그리고 피벗식으로 고정되는 것이다. 여기서, 아암(206)은 복수의 터빈 블레이드 스테이지들(복수의 공백 로터 휠들(116))의 제1 스테이지(270)에 인접하게 실질적으로 수직으로 연장된다. 이 상태는 액추에이터(210)가 구동되어 선택된 블레이드 스테이지에 대해 선택된 로터 휠(116)에서 터빈 블레이드들(114)을 제거 또는 설치할 수 있는 장치(200)의 동작 상태이다. 도 7은 결합기들(242)이 충분히 해제되어 장착 부재(240)가 축방향-연장 지지 부재(238)에 대해 피벗가능하여(화살표(B) 참조) 아암(206)을 터빈(108) 상의 임의의 터빈 블레이드(114)의 반경방향으로 외측에 위치설정하고, 지지 갠트리(216)의 축방향-연장 지지 부재(238)를 따라 축방향으로 이동가능한 다른, 제2 조정 상태를 도시한다. 제2 상태에서, 액추에이터(210)는 복수의 터빈 블레이드들(114)의 상이한 제2 스테이지(272)에 대해 위치설정하기 위해 축방향-연장 지지 부재(238)를 따라 이동가능하다(화살표(C) 참조). 새로운, 원하는 위치에 있는 경우, 액추에이터(210)는 거꾸로 회전되어 가동 헤드(202)가 선택된 터빈 블레이드 베이스(130)의 축방향 측벽(204)에 축방향 힘(F)을 가하는 위치에 있도록 할 수 있다(화살표(D) 참조). 이러한 방식으로, 지지 갠트리(216)가 이동하지 않음에도 불구하고, 장치(200)는 하나 초과의 스테이지 상에서 동작하며, 다수의 스테이지들에서의 터빈 블레이드들의 제거 또는 설치를 훨씬 더 빠르고 안전하게 만들 수 있다.

동작 시, 터보머신(90)의 터빈(108)에서의 터빈 블레이드(114)의 설치 또는 제거를 위한 방법은, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 터보머신(90)의 일부분에 대한 장착 장치(200)를 포함할 수 있다. 비제한적인 일례에서, 장착은 지지 갠트리(216)를 터빈(108)이 위치되는 반-결합 케이싱(150)의 서로 맞은편(232, 234) 및, 터보머신(90) 내의 터빈(108)에 인접한 배기 후드(142)에 장착하는 것을 포함한다. 가동 헤드(202)는 선택된 블레이드(114)의 터빈 블레이드 베이스(130)에 실질적으로 축방향으로 정렬될 수 있다. 액추에이터(210)를 사용하여, 가동 헤드(202)는 (터빈 블레이드 베이스를 구동하기 전에) 이동되어 장치(200)의 가동 헤드(202)를 터빈 블레이드 베이스(130)와 맞물릴 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 방법은 가동 헤드(202)를 통해 터빈 블레이드 베이스(130)에 축방향 힘(F)을 인가함으로써 터보머신(90)에 대해 터빈 블레이드 베이스(130)를 기계적으로 구동하여 터빈 블레이드 베이스(130)로 하여금 터빈 블레이드들(114)의 제1 스테이지의 로터 휠(116) 안으로 이송되거나 또는 로터 휠(116) 밖으로 이송되게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 액추에이터(210)에 의한 아암(206)을 통한 구동하의 가동 헤드(202)는 터빈 블레이드(114)를 로터 휠(116) 안으로 강제하거나 또는 로터 휠(116) 밖으로 강제한다. 설치의 관점에서, 이러한 작용들은 블레이드(114)를 축방향으로 로터 휠(116)을 향해 이동시켜 블레이드(114)가 2개의 다른 블레이드들(114) 사이에 설치되도록 할 수 있다. 제거의 경우, 가동 헤드(202)는 블레이드(114)와 접촉하고, 블레이드(114)를 두 인접한 블레이드들(114) 사이의 위치 밖으로, 그리고 로터 휠(116) 밖으로 축방향으로 이동시킬 수 있다. 블레이드들이 "펼쳐져야" 하는 경우에 제거 및 설치 공정 둘 모두가 사용될 수 있는데, 이는 로터를 회전시키면서 블레이드들을 하나씩 한번에 조금씩 제거해야함을 의미한다. 예를 들어, 왜곡된 도브테일 또는 인터로킹 팁 쉬라우드들이 그 자체로 단일 블레이드의 제거 또는 설치를 허용하지 않을 경우에 펼쳐짐이 필요하다. 옵션적으로, 진동 조립체(212)는, 예컨대, 아암(206)을 통해, 장치의 가동 헤드(202)에 결합될 수 있고, 터빈 블레이드 베이스(130)는 축방향 힘(F)을 인가하는 것과 동시에 진동될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 가동 헤드(202) 및 아암(206)의 위치는 가동 헤드(202)가 진동하고 장착 부재(240)가 하부 반-결합 케이싱(150)에 대해 고정된 상태를 유지함에 따라 조정될 수 있다.

블레이드(114)를 설치 및/또는 제거하는 방법들은 원주방향으로 인접한 블레이드들(114)을 갖는 인터로킹 프로파일(136)(도 3)을 형성하도록 구성된 쉬라우드 부분(134)을 포함하는 블레이드들(114)을 설치 또는 제거하는 데 특히 효과적일 수 있다. 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 장치(200)에서의 아암(206)의 사용은 터빈 배열에 상관 없이 사용자가 가동 헤드(202)를 (진동 조립체(212)를 이용하거나 이용하지 않고) 터빈(108)의 스테이지와 실질적으로 정렬하게 할 수 있다. 예시로서, 장치(200)는 대안적으로 마지막-스테이지 블레이드들 이외의 블레이드들(114)을, 예컨대, 스테이지들(270, 272) 사이에서 축방향으로 위치설정된 위치에서 설치 또는 제거하는데 사용될 수 있다. 따라서 장치(200)는 종래의 설치 또는 장치가 블레이드들(114)에 액세스하는데 어려움을 겪는 터보머신(90)의 임의의 위치에서 사용될 수 있다.

터빈 블레이드들의 상이한 스테이지가 제거 또는 설치되는 경우에, 도 7에 도시된 바와 같이, 방법은 액추에이터(210)를 제1 회전시켜서 아암(206)(및 가동 헤드(202))을 터빈 블레이드들(114)의 제1 스테이지의 로터 휠(116)에 인접한 제1 동작 위치(도 4 및 도 5)로부터 터빈(108) 상의 임의의 터빈 블레이드들(114)의 반경방향으로 외측에 있는 위치로 회전시키도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 도 7에 도시된 바와 같이, 액추에이터(210)는 축방향으로 지지 갠트리(216)의 축방향-연장 지지 부재(238)를 따라 비동작 위치(도 7)로 이동될 수 있고, 이 위치에서 아암(206)은 터보머신(90)의 터빈 블레이드들(114)의 상이한, 제2 스테이지(272)에 인접한 공간(276)의 반경방향으로 외측에 있고 축방향으로 위에 있다. 상이한, 제2 스테이지(272)는 축방향-연장 지지 부재(238)를 통해 아암(206) 및 액추에이터(210)에 의해 액세스가능한 임의의 스테이지일 수 있다. 이어서 액추에이터(210)는 거꾸로 다시 회전되어(도 7의 화살표(D)) 아암(206)을 비동작 위치에서 터빈 블레이드들(114)의 상이한, 제2 스테이지(272)에 인접한 다른 동작 위치(도 7의 파선)로 회전시킬 수 있다. 가동 헤드(202)를 통해 축방향 힘(F)을 터빈 블레이드 베이스(130)에 인가함으로써 터보머신(90)에 대한 터빈 블레이드 베이스(130)의 기계적 구동은 이어서 제2 스테이지(272)의 임의의 수의 터빈 블레이드들(114)에 반복될 수 있다. 즉, 터빈 블레이드 베이스(130)가 터빈 블레이드들(114)의 상이한, 제2 스테이지(272)의 로터 휠(116) 안으로 이송되거나 또는 로터 휠(116) 밖으로 이송되도록 하는 것이다.

장치(200)는 다음을 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있다: 금속, 플라스틱, 세라믹, 및/또는 터보머신 설치 또는 서비스 분야에 사용되도록 구성된 기타 재료들.

본 개시내용의 실시예들은 여러가지 기술적 및 상업적 이점들을 제공할 수 있으며, 이들 중 일부는 예로서 본 명세서에 논의된다. 본 명세서에 논의된 기구들 및 방법들의 실시예들은 터보머신들에 사용된 것들과 같은, 터빈 블레이드들의 실질적으로 균일한 제조 및/또는 서비스를 제공할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 또한 터보머신 및/또는 스테이지의 적어도 부분적 분해를 필요로 하는 공정들 및/또는 이벤트들, 예컨대, 특정 컴포넌트들(예컨대, 가스 터빈의 마지막-스테이지 블레이드들)의 검사 동안, 사용될 수 있다. 본 명세서에 논의된 다양한 실시예들은, 결합한 컴포넌트들의 부분적 또는 전체적 해체를 필요로 하지 않으면서, 상대적으로 액세스불가능한 위치들에서 블레이드들을 설치 또는 제거하도록 동작가능할 수 있다. 지지 갠트리는, 예를 들어, 상이한 장착 위치들의 상이한 각도들 및/또는 상이한 터빈들에 대해 장치의 광범위한 조정을 가능하게 한다. 장치는 또한 장치의 볼트를 풀지 않고 하나 초과의 스테이지 상의 임의의 주어진 터빈의 동작을 허용하여, 시간을 절약한다. 또한, 장치의 수직 위치설정으로 인해, 장치는 터빈 블레이드 베이스를 이송하기 위한 축방향 힘을 덜 필요로 하고, 위로부터 블레이드를 지지함으로써 블레이드의 더 안전한 설치 또는 제거를 허용한다. 장치는, 예컨대, 임의의 현재 공지되거나 또는 향후 개발될 원격 제어 시스템을 이용하여, 거의 모두 원격으로 동작될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 본 명세서에서 구체적으로 다뤄지지 않은 다른 운영 및/또는 서비스적 컨택스트들에서 장점 및 특징들을 제공할 수 있음이 또한 이해된다.

본원에 사용된 용어는 단지 특정 구현예를 기술하기 위한 것이지 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수의 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징부, 완전체(integer), 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 완전체, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는 것을 추가로 이해할 것이다.

이 기술된 설명서는 최선의 형태를 포함하여, 그리고 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 이용하는 것 및 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 포함하여 본 개시내용을 모든 당업자가 실시하는 것을 가능하게 하기 위하여, 예시를 사용한다. 본 발명의 특허가능 범주는 청구범위에 의해서 한정되고, 당업자에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 다른 예들이 청구범위의 문헌적 표현과 상이하지 않은 구조적 요소를 갖는다면, 또는 그들이 청구범위의 문헌적 표현과 사소한 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함한다면, 그러한 다른 예들은 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims

터보머신의 터빈에서 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하는 장치로서,
터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽과 맞물리도록 구성된 가동 헤드;
상기 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 상기 터빈 블레이드 베이스의 상기 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 상기 터빈 블레이드 베이스에 부여하여 상기 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하도록 구성된 액추에이터; 및
상기 터보머신 내의 위치에서 상기 액추에이터를 상기 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 갠트리는 상기 터빈 블레이드가 위치설정되는 터보머신의 일부분에 장착되고, 상기 터보머신의 상기 일부분은 적어도: 상기 터빈에 인접하거나, 또는 상기 터빈이 위치설정되는, 구조를 포함하는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 지지 갠트리는 상기 터빈이 위치설정되는 하부 반-결합 케이싱의 서로 맞은편, 및 상기 터빈에 인접한 배기 후드에 장착되는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 갠트리는 복수의 상이한 터빈들을 수용하도록 구성된 복수의 조정가능 지지 부재들을 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 가동 헤드는 상기 액추에이터에 동작가능하게 결합된 수직 연장 아암을 포함하고, 상기 수직 연장 아암은 길이 조정가능한, 장치.
제5항에 있어서, 상기 수직 연장 아암에 결합된 진동 구동 메커니즘을 포함하는 진동 조립체를 추가로 포함하는, 장치.
제5항에 있어서, 상기 가동 헤드는 상기 터빈 블레이드 베이스의 상기 축방향 측벽과 맞물리도록 구성된 맞물림 요소를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 액추에이터는:
상기 지지 갠트리에 결합되도록 구성된 장착 부재;
상기 장착 부재에 대해 상기 가동 헤드를 활주가능하게 이동하도록 구성된 슬라이드 시스템; 및
선택적으로 상기 슬라이드 시스템을 상기 장착 부재에 대해 축방향으로 이동시켜 상기 축방향 힘을 인가하도록 구성된 선형 액추에이터를 포함하는, 장치.
제8항에 있어서, 상기 가동 헤드는 상기 액추에이터에 동작가능하게 결합된 아암을 포함하고, 상기 액추에이터는 결합기를 추가로 포함하고, 상기 결합기는 선택적으로 상기 장착 부재를:
상기 장착 부재가 상기 지지 갠트리의 축방향-연장 지지 부재에 축방향으로 피벗가능하게 고정되고 상기 아암이 복수의 터빈 블레이드 스테이지들 중 제1 스테이지에 인접하게 실질적으로 수직으로 연장되는 제1 상태와,
상기 장착 부재가 상기 아암을 상기 터빈 상의 임의의 터빈 블레이드의 반경방향으로 외측에 위치설정하도록 상기 축방향-연장 지지 부재에 대해 피벗가능하고, 상기 지지 갠트리의 상기 축방향-연장 지지 부재를 따라 축방향으로 이동가능한 제2 상태 사이에 위치설정하도록 구성되고,
상기 제2 상태에서, 상기 액추에이터는 상기 복수의 터빈 블레이드들 중 상이한 제2 스테이지에 대해 위치설정하기 위해 상기 축방향-연장 지지 부재를 따라 이동가능한, 장치.
터빈에서 터빈 블레이드를 제거 또는 설치하는 장치로서,
터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽과 맞물리도록 구성된 가동 헤드 - 상기 가동 헤드는 아암을 포함함 -;
상기 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 상기 터빈 블레이드 베이스의 상기 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 상기 터빈 블레이드 베이스에 부여하여 상기 터빈 블레이드를 상기 터빈으로부터 제거하거나 또는 상기 터빈 블레이드를 상기 터빈에 설치하도록 구성된 액추에이터; 및
상기 액추에이터를 상기 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리를 포함하고,
상기 액추에이터는:
상기 지지 갠트리에 결합되도록 구성된 장착 부재; 및
결합기를 포함하고, 상기 결합기는 선택적으로 상기 장착 부재를:
상기 장착 부재가 상기 지지 갠트리의 축방향-연장 지지부에 축방향으로 피벗가능하게 고정되고 상기 아암이 복수의 터빈 블레이드 스테이지들 중 제1 스테이지에 인접하게 실질적으로 수직으로 연장되는 제1 상태와,
상기 장착 부재가 상기 아암을 상기 터빈 상의 임의의 터빈 블레이드의 반경방향으로 외측에 위치설정하도록 상기 축방향-연장 지지 부재에 대해 피벗가능하고, 상기 지지 갠트리의 상기 축방향-연장 지지 부재를 따라 축방향으로 이동가능한 제2 상태 사이에 위치설정하도록 구성되고,
상기 제2 상태에서, 상기 액추에이터는 상기 복수의 터빈 블레이드들 중 상이한 제2 스테이지에 대해 위치설정하기 위해 상기 축방향-연장 지지 부재를 따라 이동가능한, 장치.
제10항에 있어서, 상기 아암에 결합된 진동 구동 메커니즘을 포함하는 진동 조립체를 추가로 포함하는, 장치.
제10항에 있어서, 상기 지지 갠트리는 복수의 상이한 터빈들을 수용하도록 구성된 복수의 조정가능 지지 부재들을 포함하는, 장치.
제10항에 있어서, 상기 가동 헤드는 상기 액추에이터에 동작가능하게 결합된 수직 연장 아암을 포함하고, 상기 수직 연장 아암은 상이한 길이 아암들의 세트로부터 선택된, 장치.
제13항에 있어서, 상기 액추에이터는:
상기 장착 부재에 대해 상기 가동 헤드를 활주가능하게 이동하도록 구성된 슬라이드 시스템; 및
선택적으로 상기 슬라이드 시스템을 상기 장착 부재에 대해 축방향으로 이동시키도록 구성된 선형 액추에이터를 추가로 포함하는, 장치.
제10항에 있어서, 상기 지지 갠트리는 상기 터빈이 위치설정되는 반-결합 케이싱의 서로 맞은편, 및 상기 터빈에 인접한 배기 후드에 장착되는, 장치.
터보머신의 터빈에서 터빈 블레이드를 설치 또는 제거하기 위한 방법으로서,
터보머신의 일부분에 장치를 장착하는 단계 - 상기 장치는 터빈 블레이드 베이스의 축방향 측벽에 맞물리도록 구성된 가동 헤드, 상기 가동 헤드를 이동시켜 선택적으로 상기 터빈 블레이드 베이스의 상기 축방향 측벽에 맞물리게 하고 축방향 힘을 상기 터빈 블레이드 베이스에 부여하도록 구성된 액추에이터, 및 상기 액추에이터 및 상기 가동 헤드를 상기 터빈 블레이드 위에 실질적으로 수직으로 위치설정하도록 구성된 지지 갠트리를 포함함 -; 및
상기 가동 헤드를 통해 상기 축방향 힘을 상기 터빈 블레이드 베이스에 인가함으로써 상기 터보머신에 대해 상기 터빈 블레이드 베이스를 기계적으로 구동하여, 상기 터빈 블레이드 베이스가 터빈 블레이드들의 제1 스테이지의 로터 휠 안으로 이송되거나 또는 로터 휠 밖으로 이송되도록 하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서,
상기 장치의 상기 가동 헤드에 진동 조립체를 결합하는 단계; 및
상기 축방향 힘을 인가하는 동시에 상기 터빈 블레이드 베이스를 진동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 터빈 블레이드 베이스를 기계적으로 구동하기 전에, 상기 가동 헤드를 이동시켜 상기 터빈 블레이드 베이스와 맞물리게 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 가동 헤드는 상기 액추에이터로부터 연장되는 아암을 포함하고,
상기 액추에이터를 제1 회전시켜 상기 아암을 터빈 블레이드들의 상기 제1 스테이지의 상기 로터 휠에 인접한 제1 동작 위치에서 상기 터빈 상의 임의의 터빈 블레이드들의 반경방향으로 외측에 있는 위치로 회전시키는 단계;
상기 액추에이터를 상기 지지 갠트리의 축방향-연장 지지 부재를 따라 상기 아암이 상기 터보머신의 터빈 블레이드들의 상이한, 제2 스테이지에 인접한 공간의 반경방향으로 외측에 있고, 축방향으로 위에 있는 비동작 위치로 축방향으로 이동시키는 단계;
상기 액추에이터를 제2 회전시켜 상기 아암을 상기 비동작 위치에서 터빈 블레이드들의 상기 상이한, 제2 스테이지에 인접한 제2 동작 위치로 회전시키는 단계; 및
상기 가동 헤드를 통해 상기 축방향 힘을 상기 터빈 블레이드 베이스에 인가함으로써 상기 터보머신에 대해 상기 터빈 블레이드 베이스를 기계적 구동시키는 것을 반복하여, 터빈 블레이드 베이스가 터빈 블레이드들의 상기 상이한, 제2 스테이지의 로터 휠 안으로 또는 로터 휠 밖으로 이송되도록 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 장착하는 단계는 상기 지지 갠트리를 상기 터빈이 위치설정된 반-결합 케이싱의 서로 맞은편, 및 상기 터보머신 내의 상기 터빈에 인접한 배기 후드에 장착하는 단계를 포함하는, 방법.