JPH0340203B2 - - Google Patents

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JPH0340203B2
JPH0340203B2 JP58169506A JP16950683A JPH0340203B2 JP H0340203 B2 JPH0340203 B2 JP H0340203B2 JP 58169506 A JP58169506 A JP 58169506A JP 16950683 A JP16950683 A JP 16950683A JP H0340203 B2 JPH0340203 B2 JP H0340203B2
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    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/285Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、タービンのロータの分解および再
組立用操作システムに関する。
大型蒸気タービンのロータは、精密に加工され
た軸上にタービンバケツトを張出し結合した羽根
車を装着することによつて組立てられる。羽根車
の軸を強固に結合するために、一般に軸のはめ合
い表面上に羽根車の軸方向孔を焼ばめすることが
用いられる。製造時に、焼ばめは各羽根車を高温
に加熱することによつて達成され、これにより軸
方向の孔を含む羽根車を膨張し、次いで軸上に羽
根車をはめ合わせる。羽根車および軸が同一温度
に近づくと、孔は軸のはめ合い表面上に緊密には
め合い状態に収縮する。軸と羽根車との間の結合
は、1個又は2個以上のキーを用いてさらに改善
される。多段ロータにおいて、上記焼ばめ方法
は、軸上への各羽根車の装置ごとに反復される。
軸および予備組立られた羽根車は、装置される羽
根車よりも可成り低い温度に維持される。この低
温度は、例えば室温を用い、又は或る組立手順で
は、軸を室温以下に冷却するために軸に設けた空
洞を通して冷却流体を循環することもできる。
例えば、大型蒸気タービンの中圧又は低圧ロー
ターのような組立済タービンロータは、100ton単
位程度の重量をもち、羽根車は20ton程度の重量
にもなる。このような大型で重い物体の取扱い
と、組立体を蒸気タービンの高速回転部分として
首尾よく運転するのに必要とする正確さをもつて
組立てることは、大きな問題である。工場環境に
おいて、ロータは垂直位置で軸と組立てられ、各
羽根車の軸は末端上方に持上げられてから所定位
置に卸される。下降および上昇方法は、すき間が
正に1000分の数inのオーダでありかつはめ合い表
面が精密に加工されていて破損し易いから極めて
重要である。羽根車の加熱が組立開始のために停
止されると、冷却し始めて、すき間が消滅し始め
るから、計画的な速度も重要なことになる。通常
の室温冷却速度においては、このすき間は毎分
1000゜の速さで減少する。さらに別の煩雑さは、
大型装置を操作できる重い陽扛クレーンの動きが
比較的緩徐なことである。タービンの組立作業は
時間との競争である。
タービンロータが所定位置に納まると、通常非
破壊試験方法によつて検査される。加工または交
換のためにこのようなタービンロータの分解を必
要とするタービンロータ内のきずを発見すること
もあり得る。通常の場合、タービンロータの分解
は組立てたときと同じ垂直位置で実施されてい
る。分解作業中、取外すべき羽根車は一般にリン
グ状のガス火焔を用いてできる限り速かに加熱さ
れるが、この場合軸へは極力熱の伝達を少なくす
るように放射しながら羽根車の両側にガス火焔を
同時に施す。この加熱方法には若干の問題があ
る。ガス加熱は羽根車の材料に熱を進入される点
では比較的不十分である。そのうえ、羽根をガス
加熱することにより生ずる多量の燃焼生成物を含
む種々の環境は望ましくないものである。さら
に、焼ばめ程度が比較的高いときは、熱を、羽根
車の冶金学的変化を生ぜしめおよび/または羽根
車の材料の応力限界に達し又はこれを超える程度
に極めて接近した速度で材料内に送り込まなけれ
ばならない。羽根車上の点から点への表面温度を
制御することは、ガス加熱式では極めて困難であ
り、しばしば異常に高温になることがある。例え
ば、羽根車の本体材料内への比較的長い伝熱経路
を提供する薄肉部分は、肉厚部分が好適に加熱さ
れている間に過熱状態となる。さらに、多くの工
業環境内では多量の可燃性ガスは好ましくない。
分解および修理のため工業に或るタービンロー
タを返却することが望ましくない理由が存在す
る。使用現場における分解、修理および再組立の
実施は、さらに付加的な困難性と同時に生産工場
に対し上記諸問題のすべてが生ずる。
動力工場における床面積および大きい空間は特
に商品価値は殆んどなく、一方蒸気タービンは保
守のために分解作業段階にある。このような保守
作業は他の作業員のサービス作業中に行われるか
も知れず、これには床面積が必要である。動力工
場が建設されるとき、管理面の経済上の決定は、
しばしば作業面積上方の大きい空間は、垂直位置
でのタービンロータを取卸し又は分解するのに必
要とする空間よりも狭く制限する。即ち、タービ
ンロータはその長さがほぼ35〜40ft(10.7〜12.2
m)で作業に必要な上部空間として吊上げ具を操
作できかつ軸の末端、特にこの末端からさらに離
れたタービン羽根車用の間隙として上記長さのほ
ぼ1倍半が必要である。
そのうえ、ロータを転倒するには、ロータ長さ
のほぼ1倍半の高さに何100tonという荷重を揚扛
できる1基以上のクレーンが使用できなければな
らない。動力工場の設計に際し、管理面の経済的
決定は、所要量よりも低く使用クレーンの能力を
制限する。たとえこのようなクレーンが利用でき
ても、タービンロータはその操作に際し20回も持
上げかつ転倒されなければならず、この場合1回
の持上げ段階においてその準備、持上げ、旋回、
下降に8時間乃至10時間を要するから作業の進行
は緩徐になる。
経済上の観点から、所要の工場は通常購入エネ
ルギとその経済価値を置換しなければならないか
ら、大型蒸気タービンを使用状態に戻すには時間
を要することが必須である。発電機の駆動用大型
蒸気タービンの場合、発電機の運休中の非稼働に
よる電気的損失を置換するために、他の供給者か
ら電気を購入することが1日当り200000弗のオー
ダの費用となる。理想的には、タービンロータの
整備は、他の準備によつて止むなく強いられる運
休が長引かないように、工業における他の整備作
業に対する所要スケジユールの合間に実施されな
ければならない。これは再生工場における総所要
時間を定め、その一部分のみがロータの取卸しお
よび再組立に当てられる。
使用工場における上部空間とクレーン能力の不
十分さは、水平位置でのロータの取卸しおよび再
組立の実施を魅力的にする。しかし、この水平位
置での操作の場合、大型装置に関しては、この方
法の実施が妨げられるという重要な問題に遭遇す
る。水平位置での操作の場合に分解作業において
生ずる問題は熱が高まるという傾向を伴うことで
ある。その軸線を水平にした状態で羽根車を過熱
する場合、羽根車の上半部は下半部よりも余分な
熱を受ける。よつて、上半部の金属はその冶金学
的限度および応力限界に到らしめられる反面、下
半部は過熱が不十分になる。よつて、羽根車の重
量は軸上で支持されるばかりでなく、引抜かれる
からこれによつて精密に加工された表面を損傷す
る。1つの羽根車はそれ自信のはめ合い面から外
れるまでに2ft(0.61m)以上の動かされなけれ
ばならず、かつそののち軸から外れるまでには数
ft以上移動することが必要であり、このような羽
根車の外側支持は一般に行われるよりも正確さを
必要とする。
最後に、ひとたび羽根車が水平状態の軸から自
由になると、羽根車は、普通のクレーンおよび吊
具によつて操作ができるように、その垂直位置か
ら水平位置に回転又は転倒しなければならない。
軸を水平にした位置での再組立中、羽根車の支
持および移動の問題が残り、さらに、羽根車から
軸への熱電導の差異による軸の湾曲問題が、焼ば
め作業が完了したときは軸に好ましくない捩れを
与える。
既述のように、タービンロータの再生又はサー
ビス作業には時間がかかることが本質である。よ
つて、容易化又は簡易化できる各作業がこれを実
施する装置又は方法の価値を付加する。
従つて、この発明の目的は、従来技術の欠陥を
克服するタービンロータの分解、操作および再組
立装置を提供するにある。
この発明の他の目的は、軸が水平位置にある状
態でタービンロータを取卸しおよび再組立用の装
置を提供するにある。
この発明の別の目的は、はめ合い面を損傷せず
に分解が可能であるように、羽根車が収縮される
軸の膨張よりも十分に速い速度で羽根車の開口を
温度差を与えて膨張するために、ターバンロータ
の羽根車への熱入力を正確に制御する装置を提供
するにある。
この発明のさらに他の目的は、軸上に焼ばめら
れたタービンロータの羽根車を分解可能にするた
め制御された方法でタービンロータの羽根車を急
速に加熱するオーブンおよびそれ用の制御システ
ムを提供するにある。
さらに他の目的は、水平状態の軸からタービン
羽根車を取外す間にタービン羽根車を支持する装
置を提供するにある。
この発明のさらに別の目的は、軸上にタービン
ロータ羽根車を焼ばめする簡易化された装置を提
供するにある。
この発明の実施例によれば、軸および該軸上に
焼ばめされた少なくとも1つのタービン羽根車を
操作するシステムが提供され、該装置は、羽根車
上に取付可能なオーブンと、羽根車と軸との間の
焼ばめ状態が両者間に形成されたすき間によつて
弛められる程度の、軸の平均温度よりも十分に高
い温度を羽根車内の平均温度として生成するのに
十分な加熱速度をもつて羽根車を加熱するように
オーブンを制御する装置と、軸および羽根車の軸
線をほぼ水平にした状態で軸とは無関係にほぼ全
重量を支持する装置と、羽根車が軸上でその焼ば
め区域から少なくとも自由になるまで軸に沿つて
支持装置および羽根車を水平に移動する装置を含
む。
この発明の第1態様によれば、タービンの軸が
その軸線を水平に配置した状態でタービンの軸に
沿つてタービン羽根車を移行する操作装置を提供
し、該装置はタービン羽根車の外側の軸を囲む用
に構成された操作スプールと、タービン羽根車に
操作スプールの第1端を取付ける装置と、操作ス
プールの第2端に設けられて軸の周縁面と案内接
触しかつ第2端用の支持を提供する案内装置と、
軸とは無関係にほぼ全重量を支持する装置と、軸
の軸線と平行に操作装置を移動する装置を含む。
この発明の第2態様によれば、軸上のすき間内
に輪体を半径方向に心出しする装置が提供され、
該装置は輪体と軸の1方に取付けられてその他方
の少なくとも1つの軸線に沿つた移動を指示する
装置と、指示装置が第1支持する第1接線接触点
から指示装置が第2支持接触点を提供する第1接
線接触点から180゜角度的に離隔した第2接線接触
点に、軸に対して少なくとも1つの軸線に沿つて
輪体を半径方向に移動する装置を含み、前記半径
方向に移動する装置が、第1と第2指示との中間
点を示す第3指示を示す第1と第2半径方向位置
の中間の半径方向位置に輪体を半径方向に移動す
る装置を含む。
この発明の第3態様によれば、少なくとも1つ
の半径方向軸線に沿つて軸上で輪体を半径方向に
心出しする方法が提供され、該方法は、輪体と軸
の間の第1接触位置へ半径方向軸線に沿つて輪体
を半径方向に移動し、半径方向軸線に沿つて輪体
と軸とが接触しかつ第1位置から角度的に180゜隔
たつた第2位置に輪体を半径方向に移動し、半径
方向軸線に沿つて第1と第2位置のほぼ中間の第
3位置に輪体を半径方向に移動する段階を含み、
これにより輪体が半径方向軸線に沿つて軸上で半
径方向に心出しされる。
この発明の第4態様によれば、物体の加熱装置
が提供され、該装置は、物体の少なくとも実質部
分を囲うオーブンと、物体の加熱影響範囲内に配
置された複数の加熱装置と、物体の表面区域用の
主加熱源である少なくとも1つの加熱装置と、表
面区域の温度を測定しそれに応答して温度信号を
発生する温度測定装置と、物体に化学変化を起さ
せずかつ応力破損を生じさせずに、物体への熱入
力を最大にさせるプログラム内で少なくとも1つ
の加熱装置を制御する温度信号に応答する制御装
置を含む。
この発明の第5態様によれば、軸上に加熱され
た輪体を焼ばめ中に、軸の加熱を均等化する方法
が提供され、該方法は、軸と輪体間の第1接触点
と、第2接触点との間で軸の少なくとも第1半径
方向軸線に沿つて輪体を周期的に移動し、第1お
よび第2位置が角度的に180゜隔たり、かつ少なく
とも第1および第2位置において軸の加熱を均等
化させる関連時間内に第1および第2位置におけ
る接触を周期的に維持する段階を含む。
この発明の第6態様によれば、軸上に加熱され
た輪体を焼ばめ中に、軸の加熱を均等化する装置
が提供され、該装置は軸と輪体間の第1接触位置
と第2接触位置との間で軸の少なくとも1つの第
1半径方向軸線に沿つて輪体を周期的に移動する
装置、ここにおいて第1および第2位置が角度的
に180゜隔たり、および少なくとも第1および第2
位置において軸の加熱を均等化させる関連時間内
に第1および第2位置における接触を周期的に維
持する装置を含む。
この発明の第7態様によれば、軸上でタービン
羽根車を加熱する電気オーブンが提供され、該オ
ーブンは、タービン羽根車の直径を超える第1直
径をもつ第1部分と、軸を貫通させるように第1
部分の中心に設けられた第1円形開口と、タービ
ン羽根車の第1表面に面する第1部分の第1表面
上の第1複数電気加熱要素と、第1寸法にほぼ等
しい第2寸法を持つ第4部分を形成するため適合
可能な第2および第3部分と、少なくとも軸を貫
通させるように第4部分に円形開口を形成するた
めに第2および第3部分それぞれに設けられた第
1および第2半円形切欠きと、タービン羽根車の
第2表面に面する第4部分の第2表面上の第2複
数電気加熱要素と、タービン羽根車のまわりに実
質的に囲われたオーブンを構成するために第1部
分と第2部分間のすき間に跨がる第1部分と第2
部分の1つに固定された環状壁を含む。
この発明の第8態様によれば、軸上に輪体を焼
ばめ中に、軸の加熱を均等化する方法が提供さ
れ、該方法において、輪体は軸の温度よりも実質
的に高い温度に前もつて加熱され、これにより輪
体に形成された軸方向孔が軸上のはめ合い直径よ
りも大きい直径に膨張され、該方法が、半径方向
軸線に沿つて輪体と軸との第1接触位置に輪体を
半径方向に移動し、第1位置を決定、半径方向軸
線に沿つて輪体と軸との第2接触位置に輪体を軸
方向に移動し、ここにおいて第2位置が第1位置
から角度的に180゜隔たり、第2位置を決定し、半
径方向軸線に沿つて第1および第2位置間にほぼ
中央の第3位置に輪体を半径方向に移動して輪体
が軸との接触を離れて軸上のすき間内で半径方向
に心出しされ、かつ輪体が冷却し焼ばめが実施さ
れる間第3位置に保持する段階を含む。
要約すれば、この発明の1実施例において、冶
金学上又は応力限界を超えることなく、最大許容
熱量を羽根車に放射するようにプログラムを組ま
れた加熱要素が制御される区域をもつタービンロ
ータの1つの羽根車を取囲む電気オーブンが提供
される。さらに、軟式液圧システムを用いて操作
装置が羽根車を半径方向に支持し、かつロータ軸
と羽根車の両方の軸線をともに水平方向に整合さ
せた状態で、水平方向への羽根車の取外しを許
す。この操作装置はその一方の末端に柔軟シユー
をもつ操作スプールを用い、該シユーは軸と柔軟
に滑動接触しかつその他方の末端において羽根車
に固定される。この軟式液圧システムは、さらに
軸とその接触点まわりに小さい弧形を画いて羽根
車を回転する。すき間検出システムが、膨張され
た羽根車を軸まわりでそのすき間の中心に位置さ
せるように軟式液圧システムの作動を案内するた
めに設けられる。操作装置の一体部分として構成
された転倒装置が、ひとたび羽根車が、軸から自
由になつたときスプールと取付けられた羽根車を
水平軸線まわりに回転し、これにより羽根車は普
通の操作装置を用いて吊り離される。軸に対する
羽根車の振動又は軌道運動が組立中に実施され
て、軸と羽根車間のすき間が収縮しかつ消滅する
間、軸と羽根車を回転する必要を無くする。この
振動又は軌道運動は、加熱された羽根車からこれ
より低温の軸へ均等な熱を伝導して、軸の不均等
な膨張の焼ばめが完了したときに生ずる軸のゆが
みを防止する。
この発明の上記および他の目的、態様および利
点は、同一要素には類似の参照数字を付して示し
た附図を参照しての以下の説明から明らかになる
であろう。
第1図に複流式中圧蒸気タービンロータ10の
左半部の上半部分を示す。その左上半部分を示す
軸12は、8つのタービン段14,16,18,
20,22,24,26,28と、ボルト結合さ
れた軸継手30を支持し、これらはすべて軸12
に焼ばめされかつそのうえ例えばキー(図示せ
ず)などのような連結装置を用いて固定される。
ロータ10の右端(図示せず)は第1図に示す形
状と鏡対称をなし、運転時には、蒸気が中央部に
導入されここで分離して矢印32の蒸気流により
反対方向に分流する。
ここで注目すべきことは、軸12の直径は、3
4で示す最大直径部分から次第にその直径35,
36,37,38,39,40,41を段階的に
減少し、最後に最小直径42に至る。ボルト結合
された軸継手30は、最小直径42部分に焼ばめ
される。羽根車44は、直径41部分に焼ばめさ
れ、該直径部分は最小直径42より僅かに大き
い。タービン段16,18,20,22,24,
26の羽根車46,48,50,52,54,5
6は、それぞれ順次に大直径40から35に焼ば
められる。最後に、タービン段28の羽根車58
が最大直径34部分に焼ばめされる。羽根車44
〜58は、例えばほぼ0.04in(0.1cm)程度の僅か
な距離を隔てて配設されることが好適である。
ロータ10を分解または解体するために、ボル
ト結合された軸継手30がこの特許には無関係の
手段を用いて取外され、次いで各羽根車44〜5
8が、軸継手表面における焼ばめ係合が弛められ
るように、軸12に対応する部分の加熱速度より
も十分に高い加熱速度をもつて順次に膨張され
る。次に、ひとたびすき間が羽根車と対応する軸
直径間に生じれば、羽根車は1in(2.5cm)または
それ以上小さい次の小直径上を通過するまで第1
図において左方へ移動される。この点において、
この羽根車は実質的に軸12から自由に取外すこ
とができる。加熱および取外し工程はすべての羽
根車が取外されるまで反復される。
この発明によつて提出される5つの基本的な問
題領域があり、即ち、1.加熱、2.指示、3.牽引、
4.倒立、5.再組立である。
ガスを用いてタービン羽根車を加熱する問題を
避けかつ加熱工程にわたつてさらに精密な制御を
維持するために、第2図において60で示す3点
式電気オーブンが用いられている。電気オーブン
60は第1および第2の180゜部分62および64
を含み、これらは普通のラツチ型締具(図示せ
ず)を用いてはめ合わされて360゜皿形組立体を形
成する。最終の皿形組立体の全体形状は、例えば
丸形、方形または他の正多角形のような任意便宜
な形状とすることができる。製造上からは、部分
62および64は、それによつて形成された皿形
組立体が八角形又は八辺形をなすように形成づけ
られる。部分62および64はそれぞれ周縁の唇
状部68によつて囲われた八辺形の鏡半部を形成
する。壁66および唇状部68は、金属内皮73
で覆われた適切な高温絶縁層72をもつて内張り
された金属外皮70で造られる。外皮70および
内皮73は、例えば高温不銹鋼のような任意好適
な材料で造ることができる。好適実施例におい
て、絶縁層72は、カオリン綿の層である。操作
部分62および64用の持上げフツクを取付ける
ために部分62および64のつり合い点の近くに
持上げアイ74および76が取付けられる。半円
形切込み80および82は、部分62および64
とが合体されると円形開口を形成して羽根車のハ
ブの上に、又は軸12の上にはめ合う。加熱器区
域84および86は、半円形切込み80および8
2から外方へ隔たつて位置する半円形区域を形成
する。部分62および64が合体されると、加熱
器区域84および86は半円形切込み80および
82に比較的接近して配置されたほぼ完全な円形
を形成して、ロータ羽根車内に熱を放射する。
加熱器区域84および86内に用いられた電気
式加熱器の詳細な形状および型式はこの発明には
重要なものではなく、従つてこれらの要素の詳細
については図示を省略する。好適実施例におい
て、露出抵抗線、セラミツク棒上にコイル巻きさ
れた露出抵抗線又は例えばカルロツド加熱器要素
のような被覆型加熱線を含む任意便宜な型式の電
熱器が用いられる。最も好適な実施例において
は、セラミツク棒上に巻かれた露出式加熱線が用
いられる。加熱器区域84および86は、それら
の区域内に区分線で示された別個の制御区域88
に分割される。これら個別に制御可能な区域88
は、羽根車への損傷の危険や加熱器要素の寿命を
不必要に短縮する危険を伴わずに、タービン羽根
車への熱の放射を精密に計画するように、後述す
る方法で制御される。任意数の区域88が用いら
れるが、図では各部分62および64それぞれに
6区域が示されている。好適実施例においては、
精密制御のために全部で24区域が用いられる。
オーブン60の八辺形部分90は、説明のため
にその内側面を外方に面するように回転して図示
されている。八辺形部分90は、その中心に円形
開口94をもつ金属円板92を含む。例えば4in
(10.2cm)のカオリン綿層と金属内皮93で造ら
れる絶縁層96が締付区域98を除き円板92の
表面を覆い、前記締付区域は、後述するように使
用時に八辺形部分90を固定するのに用いられる
円形開口94を囲む。複数の締付用開口100,
102,104が後述するように取付システムの
部分として設けられる。
もし八辺形部分90が単体の平坦金属シートで
造られれば、加熱中にゆがむ傾向を示す。この問
題を解決するために、八辺形部分90は複数の重
なり合う板(図示せず)で、それらの当接部分に
すべり継手を用いて形成される。加熱又は操作中
の変形に抗する方法で八辺形部分90を形成する
のに明白な技術が当業者によつて実施されるであ
ろう。
例えば円形のような任意適宜な形状をもつ加熱
器区域106が締付区域98を囲む。加熱器区域
106は独立に制御できる区域108に区分され
ることが好適である。加熱器区域106は部分6
2および64内の12部分に対応する12部分に区分
して示される。区域88と同数の区域108を有
することが便宜であるが、加熱器区域106の独
立制御は区域84および86における区分配列と
は異つた区分配列を必要とすることもあるから、
必ずしも同数である必要はない。八辺形部分90
は、これらの部分が皿形組立体に合体接合される
とき部分62および64が適合しかつその面を実
質的に密封する大きさをもつ。部分62および6
4を八辺形部分90に取付け又は締付けるため
に、普通の急速締具(図示せず)を用いることが
できる。
この発明の範囲から逸脱せず唇状部68が八辺
形部分90の部分として造られることが明らかで
ある。八辺形部分90はさらに剛性を付与するた
めに、リムをその周縁に設けることができる。リ
ムは、部分62と64の唇状部68と当接又はこ
れに介装される。
第2図の実施例はオーブン60の半径によつて
区分された扇形によつてあらわされた区域を示す
が、軸線にさらに接近しかつ軸線からさらに離反
する区域の独立制御を実施できるように、同心部
分を半径方向に造り得ることは当業者には明らか
であろう。
次に第3図において、操作装置全体を110で
示す。操作装置110は、随意にプラツトフオー
ム112を含み、該プラツトフオーム112はそ
の表面116上に1つ以上の案内レール114を
含む。使用設備において、プラツトフオーム11
2は、ロータ羽根車および他の要素の操作に関し
て使用設備の本来の床があわらす表面よりもさら
に精密な表面116を提供するために、操作装置
10の部分として装備されることが有効である。
操作トロリ118が複数の車輪120上で表面
116の上に支持される。1組以上の車輪120
が案内レール114と接触するためのV形溝をも
ち、或はこれとは別に、すべての車輪120は溝
をもたずに案内レール114が1つ以上の車輪1
20にまたがる1対以上の案内レール(図示せ
ず)を含む。車輪120と案内レール114の相
互作用は軸12の軸線と整合する両頭矢印122
で示されるZ軸線に沿つて操作装置110の線形
運動を提供する、好適実施例において、車輪12
0はそれぞれの周縁面にV形溝(図示せず)を含
み、かつ案内レール114はV形溝と係合する上
向きのV形頂部をもつV形レールである。
ロータ10の重量は支持部材124上に支持さ
れ、該支持部材は例えば組込み式の油圧ジヤツキ
を含み、該ジヤツキはこれを下げて支持部材12
4を引出された羽根車から隔たつた任意の隣接す
る車輪組間でフランジ区域126の下側で支持部
材124を移動するのを許し、次いでロータ10
の重量を支持するために上昇される。これとは別
に、第2ジヤツキ(図示せず)がロータ10を持
上げ、かつ支持部材124はロータの下方位置に
動かされてからロータ10を図示のように支持部
材上に下げる。支持部材124は表面116上に
支持された比較的広い安定台128およびフラン
ジ区域126を支持できる上端130を含む。上
端130は、例えばV形凹部を含む。ロータ10
の反対端(図示せず)は、支持部材124上に同
様に支持される。付加支持部材(図示せず)が、
支持部材124を図示のその使用位置から次の羽
根車を除去する準備のための新規作業位置に移動
するのに要求されることもある。好適実施例にお
いて、台128は普通の空気支持システムを具備
して無荷重のとき表面116に沿つて自由に運動
することができる。
操作装置110は、操作トロリ118上に取付
けられた支持構造体132を含む。支持構造体1
32は操作トロリ118の各側で対称的に複式に
形成される。反対側の構造は台3図において較正
部品によつて隠されているから図においては片側
の構造体132のみを示す。
荷重支持脚134は、その下端において操作ト
ロリ118に剛接される。荷重支持脚134の上
端は球継手135に取付けられる。球継手135
はピストン137のピストン棒136に取付けら
れる。
軸12を囲む操作スプール138は、その軸線
を水平に配置して荷重支持脚134によつて支持
される。操作スプール138の前端において締付
板140は八辺形部分90の締付区域98と当接
する。締付区域98は好ましくはスクリユ又はボ
ルトのような適切な手段を用いて締付板140に
固定される。締付板140に固定されたアダプタ
リング142は円形開口94を貫通して羽根車4
4のハブ144と当接する。装置の他の部分を殆
んど変更せずにロータ10で別のサイズの羽根車
を操作することが必要な場合には、別のアダプタ
リング142およびハブ支持キーが用いられる。
3つのシユー支持棒145が締付板140の後
面から等間隔に120゜ずつ隔たつて延びかつ軸12
を囲む。副板146が締付板140から隔たつて
配置される。
シユー支持棒145は副板146を貫通しこれ
に溶接される。複数の羽根車フツク147がハブ
144の背後に溝148に係合する。羽根車フツ
ク147は締付用開口100,102,104、
および締付板140および副板146の整合した
孔を貫通する棒部材150によつて例えばナツト
151のような普通の手段を用いて緊締されてハ
ブ144をアダプタリング142と緊締係合させ
る。締付板140はこれをハブ144上に正確に
中心合わせするために適切な位置決めキー、或は
これとは別にクランプ、シム、ボス、フランジな
ど(図示せず)を含む。
他の羽根車はハブ144の背後に溝148の対
向部分は含まないことが判るであろう。例えば羽
根車46および48のように装着されていない羽
根車を操作するために、締付板140および副板
146は、適切に間隔を保つた付加孔を含み、こ
れによりボルト(図示せず)が蒸気孔又は他の孔
152を通して挿入されて各羽根車を操作スプー
ル138に固定する。当業者は孔152を用いて
アダプタリングに後続する羽根車を取付ける技術
については直ちに理解できるから、その詳細な構
成の記述は省略する。
各シユー支持棒145に配設された調節型軟式
軸受組立体154はスプール138および例えば
羽根車44のような取付けられた羽根車を操作す
るための安定支持を提供する。次に第4図および
第5図について述べると、これらの図には調節型
軟式軸受組立体154の詳細が図示されている。
シユー支持棒145は軸12に面する第1面15
5および軸12から遠い方で第1面155と平行
な第2面156を含む。案内板157は、例えば
シユー支持棒145の孔159にねじ込まれる複
数のボルト158などを用いてシユー支持棒14
5に剛接される。第4図に示すように、調節型軟
式軸受組立体154の軸方向位置は、種々のサイ
ズの羽根車および/または軸直径段部の異なつた
関係に適合するために、所望に従つて変更できる
ようにシユー支持棒145に沿つて提供される。
案内板157を貫通する1例のボルト160が
スペーサ161を第1面155にその外側面16
2を第1面155と平行にして剛接される。同様
に、案内板157を貫通する1例のボルト163
が第2面156に、その外側面165を、第2面
156および第1面155と平行にして剛接され
る。同様な案内板およびスペーサがシユー支持棒
145の反対側に配置されるが第4図および第5
図においては他の要素に隠されて見えない。スペ
ーサ161および164は、好ましくはそれらの
厚さの総和が予め定めた一定価となるように選定
される。即ち、外側面162と165間の距離は
一定であることが好適である。例えば、スペーサ
164はスペーサ161よりも大きい厚さをもつ
ことである。もしスペーサ164および161が
互換されれば、外側面162と165間の距離は
不変であるがこれらのスペーサは軸12に向けて
内方へ移動される。これによつて1つの基本の軟
式軸受組立体154を後述するように広い範囲に
わたつて機能させることができる。
以下の説明において、シユー組立体168の両
側の対応する要素が第5図において見ることがで
きれば、それらは′を付した以外は第4図で見ら
れる側のものに付けられたものと同一参照番号が
与えられる。案内板157は、その両縁部に平行
な案内面166および167を含む。シユー組立
体168は、案内板157を跨いで配置された平
行な案内レール169および170を含む。案内
レール169および170は、双頭矢印153で
示すようにシユー組立体の運動を許すため案内面
166および167上を滑動可能にそれぞれ当接
する平行面171および172を含む。板173
および174は案内レール169および170間
に跨がり、かつ例えばボルト175を用いてこれ
らに剛接される。シユー支持棒145とほぼ同一
の厚さをもつスペーサ棒176(第5図参照)が
案内レール169,169′および案内レール1
70,170′間に配設される。加工面にきずを
付けたり又は破損したりせずに加工面と当接しか
つこの面上を滑動する強度が大きく、比較的軟質
の引掻き傷の付き難い材料の2つのシユーブロツ
ク177および177′が案内レール169,1
69′,170,170′、板173,173′お
よびスペーサ棒176によつて形成された長方形
開口内に保持される。シユーブロツク177,1
77′はシユー組立体168の残部を越えて小距
離を延び、軸12の周縁面と当接する。シユーブ
ロツク177,177′の当接面は軸12の表面
と接触面積を増大するために面取り又は形状づけ
られることが好適である。
シユーブロツク177,177′用の好適材料
の1つは、登録商標Textoliteとして知られてい
る布と樹脂の構成物である。例えば好適な材料の
ブロツクのような引用した性質をもつ他の好適な
材料も使用できる。
第4図において破線で示されたスペーサ棒17
6の内側面178は楔180の傾斜面179上に
当接するため傾斜している。楔180の他の面1
81は、スペーサ161の外側面162上に滑動
当接する。類似のスペーサ棒182が内側面18
3を傾斜させて楔185の傾斜面184と当接さ
せてシユー組立体168の対向端に配置される。
楔180および185の1つが1方向に動かされ
かつその他方が他方向へ対応する距離へ動かされ
るときシユー組立体168が制御された方法で軸
12に向い又はこれら離反する方向に動かされる
ことは当業者には理解されるであろう。
クランプ186が溶接が好ましく楔180の先
端187に取付けられる。1対の締付棒188,
188′が1端においてブロツク189に取付け
られ、該ブロツクは例えばボルト190を用いて
シユー組立体168に固定される。締付棒18
8,188′は楔180の傾斜面と一般に平行す
る角度をもつて傾斜している。締付棒188,1
88′はクランプ186の孔(図示せず)を貫通
する。クランプ186の孔の直径は、楔180の
調節位置が維持されるように、ボルト191,1
91′を用いて減少することができる。
楔185用として類似の締付装置が提供され、
楔185は1つの調節位置において楔180を締
付ける装置と正確に対応するからこれ以上の説明
は省略する。
シユーブロツク177,177′等と軸12と
の間の6つの接触面(各シユー組立体につき2
つ)は、支点をあらわし、この支点まわりに操作
スプール138が回転されて、取外される1つの
羽根車に操作装置を取付け中および該操作の取外
し中に操作スプール138の心出しおよび回転位
置の調節を実施する。この羽根車がこれを外方へ
引出すことによつて取外されると、シユーブロツ
ク177,177′等は、操作スプール138の
内方部分が支持構造体132によつてプラツトフ
オーム112上に支持される間に、軸12の面上
を滑動する。後述するように、支持構造体132
は制御可能な揚扛装置を含み、これにより、操作
スプール138の外方端を3つの軟式軸受組立体
154上に支持させた状態で、例えば羽根車44
および電気オーブン60のような取付けられた任
意の負荷を含む操作スプール138の内方端は、
軟式軸受組立体154の軸12との接点まわりに
限定された垂直な弧形内で回転される。このよう
にして、羽根車44の所望の垂直位置が得られ
る。さらに、支持構造体132は、水平方向に限
定された移動を許す装置を含み、これにより操作
スプール138は軟式軸受組立体154のまわり
に限定された水平の弧形内で運動される。さら
に、軟式軸受組立体154内の調節楔の調節と、
揚扛装置の運動と組合せによつて、所望時に操作
スプール138の軸線を持上げ又は傾けることが
できる。操作スプール138およびこれに取付け
られた要素の角度および高さの調節手段は、操作
スプール138の軸線を軸12の軸線と精密に平
行となるように整合させることができる。
再び第3図において、締付板140の後面に固
定されたブロツク192は、締付板140から外
方へ隔たつた旋回板193を支持する。旋回板1
93は軸受195の軸194上で旋回され、軸受
195はピストン137の上端に結合されてい
る。荷重支持脚134および球継手135によつ
て支持されたピストン137は、前記された揚扛
装置の部分を含む。
球継手135は、締付板140の後面に配設さ
れる。副板146の全面に固定されたリテーナ板
196は、球継手135をこの位置に保持する。
1つ以上のガセツト板197がリテーナ板196
を強化するために設けられる。その機能について
は後述する横支柱198が締付板140と副板1
46間にわたつて配置される。
転倒用液圧シリンダ200の下端が操作トロリ
118への旋回軸201において枢着される。転
倒用液圧シリンダ200のピストン棒202の上
端が蝶版203において、副板146の外側面に
結合される。
次に第6図において、これまでの図面において
は隠れてあらわされていない対応する要素が同一
参照数字に′を付して示され、軸204は球継手
135および135′の共通枢軸となる。U形シ
ヤツクル206,206′が荷重支持脚134,
134′それぞれに取付けられ、かつ例えばピン
205,205′のような普通の手段によつて固
定された軸204を担持する。
各横支柱198,198′を通して1対のジヤ
ツキスクリユ208,208′がねじ込まれる。
ジヤツキスクリユ208,208′は軸204末
端と当接するように調節される。ジヤツキスクリ
ユ208,208′が調節されると、運動の可成
りの横方向自由度が球継手135,135′およ
び195,195′において許されるから、操作
スプール138は、双頭矢印で示されたX軸線に
沿つて横方向に移動される。この運動は例えばジ
ヤツキスクリユ208,208′の一方を弛めか
つ他方を緊締することによつて生ぜしめられる。
ひとたび所望の横方向位置が操作スプール138
に対して発見されると、ジヤツキスクリユ20
8,208′は軸204の両端に対して緊締され
るから、横方向の遊びは実質的に無くされる。
液圧ピストン137,137′内の流体圧力を
適切に増減することにより、締付板140および
これに取付けられた要素は、双頭矢印によつて示
されたY軸線に沿つて上下に移動される。
もしピストン137,137′が上下方向に移
動されれば、操作スプール138はその軸線まわ
りに回転を伴わずに上下方向に動かされる。これ
とは別に、もしピストン137,137′が異な
る方向に作動されれば、操作スプール138は、
その軸線まわりに回転される。この回転は、取付
けられたタービン羽根車上のキー溝のような介装
部材を軸上の類似の要素と整合させるためにター
ビンロータの再組立中に特に有効である。
第3図に戻り、任意の普通型引張装置220が
操作スプール138およびこれに取付けられた要
素を第3図において左方へ押動するのに用いら
れ、これにより例えば羽根車44のような取付け
られた羽根車を軸12のはめ合い直径から自由に
させる。引張装置220は、1つ以上の液圧要
素、又は図示のように、駆動機構226における
ナツト(図示せず)のような普通の装置によつて
右向きの力を発生させられる軸12の端部224
と接触するスクリユ222を用いることができ
る。駆動機構226は、例えばボルト233又は
ピンを用いる棒230などによつてジユー支持棒
の外端のクレビス228に調節可能に結合され
る。スクリユ222が端部224に対して右向き
の力を発生するように回転されると、棒230は
操作スプール138に左向きの力を作用し、これ
により表面116上を転動する操作トロリ118
上に支持された操作スプール138および羽根車
44を左方向へ移動する。羽根車44の軸線が軸
12上のそのはめ合い面から離れかつ軸12の小
直径部分の上に到つて羽根車44が軸12上に緊
縮するおそれが無くなると直ちに、この組立体の
左方への運動は停止しかつオーブン部分62およ
び64は除去される。さらに、引張装置220
は、この時点又は都合によりこの時点より僅かに
遅れて取外される。ひとたにオーブン部分62,
64および引張装置220が除去されると、羽根
車44は、軸12から自由に移動され後述するよ
うに転倒することができる。
転倒操作を述べるに先だつて、羽根車44の過
熱、整合および移動方法の若干の付加的な詳細に
ついて述べる。加熱器区域84,86および10
6における加熱器は、多重の熱量を例えば極力短
い時間内で羽根車44内に放射するように求めら
れる。これは、この発明において、加熱器を可能
な限り羽根車に接近させ、ある場合には1/4in
(0.63cm)位まで近づけ、同時に慎重に加熱器が
羽根車と実際に接触しないように維持しながら位
置させることによつて達成される。このようにし
て、放射熱伝導は優れた加熱様態となる。例えば
羽根232のような羽根はその位置に残され、又
は加熱前に取外される。もし羽根232がその位
置に残される場合には、羽根232はこのような
長い時間の羽根車44への熱流経路にさらされる
と羽根車44の加熱処理中に過熱される程の比較
的薄い断面をもつから、これらの羽根を熱から護
るために適切な絶縁層234によつて覆われるこ
とが好適である。絶縁層234は、電気オーブン
60内の環境に耐えられかつ十分な絶縁効果を提
供できる種類の任意便宜な材料で形成される。さ
らに、絶縁層234は、加熱器上に落下して局部
過熱および損傷を生ぜしめるような剥落性材料を
用いてはならない。好適実施例において、絶縁層
234は、不銹鋼の外殻をもつカオリン綿の層を
含む。不銹鋼は熱を反射して内部に進入する熱を
減ずる他に、アオリン綿をその位置に保持し該カ
オリン綿が落下して加熱器を損傷するのを防ぐ。
或るタービン段の場合には、加熱前に羽根車か
ら羽根を取外すことが望ましい。これは、電気オ
ーブン60の直径を減じ又は他の目的のために実
施される。もしロータ羽根が取外されれば、羽根
車44のありつぎ部分236の絶縁が必要になる
であろう。ありつぎ部分のこの絶縁は、ありつぎ
設計が米国特許第2790620号において開示された
形式のゆび形ありつぎ方式であり、又もしありつ
ぎ部分236が過熱を生じ易いような、羽根車4
4の材料の本体内への長い熱流経路をもつ他の薄
い部分を含む設計であれば、特に重要である。後
述するように、過熱を生ずるおそれのあるこのよ
うな薄い部分の温度監視が実施され、ここに用い
られる近接加熱器は過熱を防ぐために区域制御さ
れる。
同様にして、環状突出部238が絶縁層240
によつて絶縁されて加熱中の過熱を防止しおよ
び/または監視する。
1つの物体がその外部に熱を加えることによつ
て加熱されるとき、その表面とその内部との間で
温度傾斜が設定される。この温度傾斜は、この材
料にわたつて膨張差異を生じ、これにより材料内
に応力を発生する。この蒸気タービン羽根車が造
られた材料が耐えられる応力はその温度の増大と
ともに減少する。よつて、材料の温度が増大する
と、応力による損傷を生ぜずに得られる熱の放射
速度は減ずる。
加熱速度について制御を実施するために、第7
図において242で示すような加熱区域制御シス
テムを用いることができる。区域制御システム2
42は、例えばA区域制御システム243のよう
な個別の区域制御システムを含み、このシステム
は第2図の区域88,108の1つに1つ以上の
抵抗型加熱器244を含む。図において唯一の加
熱器244のみが示されているが、区域88は、
A区域として示される同心部分内に一般に配設さ
れた複数の加熱器を含む。例えば、Kタイプ熱電
対のような温度検出器が加熱器244の温度と比
例した温度信号を発生する。この温度信号は、A
区域制御器250へのライン248に加えられ
る。
複数の温度検出器252および254が、関連
A区域の加熱器の加熱作用を受ける場所で加熱さ
れる羽根車と熱接触状態を保つて配置される。よ
つて、例えばKタイプ熱電対のような温度検出器
252および254がA区域加熱器244によつ
て区域Aに生じた羽根車の温度に比較した温度信
号を発生する。温度検出器252および254か
らの温度信号は、A区域制御器250に付与され
る。2つの温度検出器252および254が図示
されているが、この区域における予期された加熱
均等性により、および過熱状態になるのを保護し
なければならないゆび状のありつぎ部分又は薄い
部分のような危険部分の存在のために、2つ以上
又は2つ以下の温度検出器を用いることができ
る。
A区域制御器250は、A区域スイツチ258
へのライン256に付与されたその入力に応答し
た制御信号を発生する、A区域スイツチ258
は、入力260から加熱器244への1次電力の
付与を制御する。任意の形式の適切なスイツチが
A区域スイツチ258に用いられ、さらに任意の
別の様式で加熱器244への所要入力を発生する
ために制御することもできるが、この好適実施例
においては、A区域スイツチ258は、A区域制
御器250によつて制御されるシリコン制御式整
流器を使用することができ、これによつて、加熱
器244への入力260に1次電力の全サイクル
の或る百分率を付与しかつ残余の電力サイクルを
削除する。記述の便宜上、A区域制御器250お
よびA区域スイツチ258は100サイクルの増大
1次電力で作動するものとする。もしA区域制御
器250への入力が、例えば加熱器244への電
力入力の60%を必要とするならば、A区域制御器
250はA区域スイツチ258に信号を与え、こ
のスイツチは加熱器244に100サイクルのうち
60サイクルを与え、直列100サイクル中の残りの
40サイクルを遮断又は阻止する。この方法は、A
区域制御器250への検出入力に従つて増減する
百分率をもつて100サイクル範囲内で継続される。
よつて、A区域における羽根車の温度は、後述す
るように、予定プログラムに従つて制御される。
好適実施例において、加熱器244は電気オー
ブン内側に支持された複数のセラミツク棒に巻か
れたニクロム線である。もしこのような加熱器要
素がそれらの最大温度において使用を許されれ
ば、それらは比較的寿命が短い。加熱器要素の寿
命を延長するためには、温度検出器246はニク
ロム線の温度を監視するために、加熱器244と
熱的に結合される。ゆえに、A区域制御器250
は、温度検出器252および254によつて検出
されると、加熱された羽根車に生ずる温度ばかり
でなく、もし温度検出器246が加熱器244の
温度が予定値を超えることを決定すれば羽根車の
温度制御までも機能する。
例えば、B区域制御システム262およびN区
域制御システム264のような残余の区域のため
の制御システムは、A区域制御システム243と
同様であるからその詳細説明は省略する。
A区域制御器250は、冶金学上および応力の
制限内で最大許容加熱速度を得るように加熱され
る羽根車の表面温度を計画するという主要機能を
実施する。A区域制御器250は、任意便宜な型
式のもので、個別の構成要素又は集積回路のアナ
ログコンピユータ、又デジタルコンピユータ、マ
イクロプロセツサ、ミニコンピユータ又は主フレ
ームコンピユータを含む。好適実施例において、
A区域制御器250は、区域262〜264の残
余部における類似の機能を果すマイクロプロセツ
サの残余部を有するマイクロプロセツサの残余部
の1部分である。任意の便宜なマイクロプロセツ
サがN.J.州Rahwayの、Cooperheat Co.で製造
されたCoopermaster、マイクロプロセツサのよ
うなものが使用される。
次に第8図には、A区域制御器250によつて
実施される1つの可能な加熱プログラムをあらわ
す曲線を示す。図示の加熱プログラムは、諸制限
因子を超えずに最小時間内で羽根車内へ最大熱量
を射出する。例えば75〓(23.8℃)の室温とほぼ
等しい羽根車の表面温度から開始し、第1加熱期
間266は、加熱器の能力の限度内で可能な限り
速やかに羽根車に熱量を加える。
表面温度の増加速度は、第2期間268におい
ては羽根車への応力障害を避けるために減少しな
ければならない。この表面加熱速度は、羽根車の
特定の構造とともに検出器の位置に左右される。
加熱期間の終り近くにおいて、表面温度速度は、
加熱期間の終期270において羽根車の表面が最
大許容温度に最終的に達するまでさらに制限され
る。この時点で、所要すき間が得られて羽根車の
取外しが開始される。
実際の温度変化率および最終温度限界は羽根車
の設計、その使用材料および羽根車を取外すため
に克服しなければならない収縮量によつて決まる
ことが判るであろう。
当業者は、デジタル制御装置を用いる第8図の
加熱プログラムの遂行は円滑な曲線の部分近似法
を用いて実施することが便利で或ることを理解す
るであろう。しかし、円滑曲線の部分近似法はそ
れ地震この技術分野において従来から実施されて
いるから本文での詳細な記述は省略する。この技
術分野において部分近似法はすでに知られている
という事実は、開示される加熱プログラムの適用
自身がこのような方法の非自明の適用であるこの
発明の範囲を減縮又は限定するものではない。
次に第3図および第6図において、ひとたび羽
根車44が十分に加熱されれば、その重量は、羽
根車44が次の小直径部分のうえに完全に到達す
るように十分に左方へ移動される間に加工された
はめ合い表面の破損を避けるために支持されなけ
ればならない。支持は、軸12と同心のその軸方
向内孔をもつて羽根車44を支持するに丁度十分
な上向きの力が発生されるまで、圧力流体をピス
トン137および137′内に導入することによ
つて提供される。
次に第9図は、既述の方法で支持するためにピ
ストン137および137′への流体圧力を制御
するのに好適な液圧システムを示す。例えば液体
ポンプ276のような液体圧力源が1対の同一分
岐ラインに圧力流体を提供し、ここに前記ライン
の一方はピストン137へ、他方はピストン13
7′に給送する。これらの分岐ラインは同一であ
るから、本文ではピストン137のみについて詳
細に説明する。他の分岐ラインは同一であり、た
だ参照数字に′を付する。制御弁278は、圧力
流体を液体ポンプ276から受け、制御量を流量
制御弁278を通つてライン281に流通する。
ライン281は圧力流体を蓄圧器286に給送し
かつ圧力流体をピストン137に導入する。ドレ
ン弁288は、流体をライ281から液体だめ2
90内に逃がす。ライン284は漏洩流体をピス
トン137から液体だめ285内に通ずる。圧力
計292が随意に配設されてライン281内の圧
力を指示する。
液圧システム内に流体蓄圧器286を設けるこ
とは、軟式液圧システムを形成し、これは実質的
に付加される支持力を変更せずにピストン棒13
6,136′の或る量の運動を許すことができる。
よつて、所望の流体圧力が制御弁278を通つて
導入されかつ制御弁278が閉じられると、制御
弁278より右方の軟式液圧システムは、例えば
軸の湾曲や他の不整合の原因によりピストン棒1
36,136′が僅かに上向き又は下向きに動か
されたときにおいても、羽根車および取付けられ
た要素を支持するのにほぼ同一の力を加え続け
る。羽根車の全重量は、液圧的に柔軟な方法で支
持される。羽根車をそのはめ合い面から引出す間
にたとえ不整合状態になつても、羽根車と軸との
間の接触は極めて軽度で破損を生ずるおそれは少
い。
適切な圧力がピストン137,137′内に存
在するとき、これらピストンの重量を丁度支持す
ることを決定するための或る装置を設けることが
必要である。第10図において、所望の流体圧力
を決定する1方法が示されている。これに関し、
羽根車44は除去されているものとする。隣接羽
根車46は、そのまま軸12と緊縮嵌合状態にあ
るから、羽根車44の垂直移動に関して軸12と
固定関係を有する基準面として使用できる。例え
ば、羽根車44に隣接する羽根車46のフランジ
294上の最上方点を、基準面として使用でき
る。近接検出器296がその検出コイル298を
フランジ294に近接するが接触せずに配設され
る。近接検出器296は、羽根車44のフランジ
300に固定される。この近傍の熱は、近接検出
器296がその破損のおそれを避けて余りに早急
に固定されないような状態にある。急速取付方法
が望ましい。このような急速取付方法は、例えば
近接検出器296を支持するフランジ294の上
方に張出し取付けられた棒304を支持するため
に外皮70にこの目的のために設けられた小開口
301を通して嵌装された永久磁石302によつ
て提供される。棒304は、必要によつてねじ山
が設けられてそれ自身と近接検出器296間のね
じ式調節を許し、検出コイル298とフランジ2
94間の間隔を調節する。
羽根車44が、それ自身と軸12間にすき間を
提供するために十分に加熱されると、このすき間
は適切な検出器により、又は既述の液圧システム
を用い羽根車44を持上げることにより検出さ
れ、検出コイル298とフランジ294間の距離
の変化により羽根車44が通過する距離を測る。
この距離が検出される1方法を第11図に示し、
ここにおいて検出コイル298は普通の検出器励
振器306によつて励振される。一般に、検出器
励振器306は交番信号を発生し、これは強磁性
材料の近傍において検出コイル298に付与され
ると特性をあらわし、これは検出コイル298と
検出される表面間の距離によつて異なりかつ検出
器励振器306によつて受入れられる。この特性
は、電圧、電流、インピーダンス又は他の電気的
特性を用いることができ、かつこれに応答する検
出器励振器306の出力は普通の指示器308に
加えられる直流又は交流信号が用いられる。
指示器308は、デジタル又はアナログメータ
が用いられるが、好適実施例においては、指示器
308はオシロスコープで、これは作業者に軸に
対して取外される羽根車の位置を可視的に与える
から特に有効である。
第12図には指示器308のオシロスコープ表
示を示す。羽根車がすき間を形成できる程度に十
分に加熱されると、オシロスコープ308はその
面上の低位置310に1点を標示するように調節
される。もし液圧システムが加熱される羽根車を
持上げるようにこの時点で作動されると、羽根車
がその最上位置に達するときは、オシロスコープ
308上の前記1点は上方位置312に移動す
る。ここで明らかなことは、羽根車の軸上での中
心付けられた位置、即ち軸の上方および下方に等
しいすき間をもつ位置は、もし液圧システムが、
オシロスコープの標示点が下方位置310と上方
位置312間の中間の中央位置314に存在する
ように羽根車を下げるように調節されれば存在す
ることが明らかである。もし液圧システムがこの
表示をあらわすように調節され、次いで制御弁2
78,278′が閉じられれば、このようにして
把捉された流体圧力は137および137′から
の合成力を生じ、この力は羽根車とこれに取付け
られた要素の重量を正しく支持し羽根車と軸間に
おいて頂部、底部のすき間を等しく保つ。この状
態に達すると、羽根車は既述のように引振装置2
20(第3図)を用いて引抜かれる。
上記の頂部/底部心出し方法に加えて、この発
明はさらに軸との羽根車の側方心出しを行うのに
用いられる。この側方すき間調節を達成するため
に、第2近接検出器が既述のように配置される
が、この場合異なる点は羽根車の水平運動が検出
されるようにその位置を最側方位置に選ぶことが
好適である。ジヤツキスクリユ208,208′
の調節に応答してオシロスコープ標示点の水平運
動は、最左方位置311と最右方位置313間に
おいて上述の方法を用いて第2近接検出器により
制御される。
ここに、第9図を再び参照し、蓄圧器286,
286′のような蓄圧器を用いない硬式液圧シス
テムが、もしフイードバツク制御システムが用い
られれば、使用できることは当業者には理解され
るであろう。例えば、このような硬式液圧システ
ムは、羽根車を軸上に積極的に中心合わせさせる
ために近接検出器の出力を使用する。この種のフ
イードバツク制御システムは当業者には直ちに理
解されるものであるから、それについての記述は
省略する。
再び第3図において、ひとたびすき間が既述の
方法によつて得られると、引張装置220は、操
作トロリ118の車輪120上で転動する軸12
の末端224に向つて、操作スプール138、羽
根車44および電気オーブン60を引張る。羽根
車44が軸12上のはめ合い直径を通り過ぎると
直ちに、電気オーブン60の部分62および64
は取外され、次いで引張装置220が取外され
る。次に操作トロリ118は第3図においてさら
に左方へ動かされて、羽根車44を軸12から完
全に離す。この時点において、転倒用液圧シリン
ダ200を用いて軸204(第6図)まわりに羽
根車44および操作スプール138を回転するこ
とができる。転倒用液圧シリンダ200、ピスト
ン棒202、旋回軸201および蝶番203は、
装置の反対側にも複合配置されることが好適であ
るが、第3図においては、手前にある物体に妨げ
られて見ることができない。
第13図において、羽根車44は軸12から完
全に取外された後に支持構造体上に配置され、電
気オーブンの部分62および64、および引張装
置は取外され、羽根車44は、転倒用液圧シリン
ダ200を収縮することによつて軸204回りに
90゜転倒又は回転されてその軸線を垂直に配置さ
れている。この位置において、絶縁層234およ
び240は、除去され、羽根車フツク147は弛
められかつ取外され、羽根車44は普通のクレー
ン吊具に取付けられかつアダプタリング142、
八辺形部分90および組立体の残部を次の羽根車
取外し作業のために残置しつつ吊上げ去られる。
再組立において、タービン羽根車44(組立て
られたタービン羽根車の1代表として)は、アダ
プタリング142上に降下されその位置に羽根車
フツク147を用いて締付けられる。絶縁層23
4および240が取付けられ、電気オーブン60
の部分62および64は、第13図に示す水平位
置において、又は転倒用液圧シリンダ200によ
り水平軸線位置に操作スプール138および羽根
車44が回転された後に八辺形部分90の上に装
着される。分解手順について引用されたものと類
似のプログラムにより加熱が行われる。
ひとたび羽根車が加熱されると、操作トロリ1
18は、羽根車44が軸12上を移動してそのは
め合い直径部分に接近するまで軸12に向けて移
動される(第3図参照)。第9図のソフト液圧シ
ステムは、ここにおいて羽根車44の高さをY方
向にはめ合い直径部分と整合するように調節され
る。ジヤツキスクリユ208,208′が羽根車
をX軸線に沿つて整合されるまで右方又は左方に
移動するように調節されたのちこの軸線を動かさ
ないように緊締される。軟式軸受組立体154内
の楔180および185が羽根車44の軸線を軸
12の軸線と整合しかつ軸12の表面と強固な案
内接触を達成するように調節される。キー溝と整
合するためにもし羽根車を僅かに回転する必要が
あれば、この作業は、一方又は両方のピストン1
37および137′内の圧力を変更することによ
つて実施できる。XおよびY軸線に沿つて適切な
整合状態を得るのを助けるため近接検出器又は他
の適切な測定装置を用いると好適である。ひとた
び適切な整合(第15図)および支持が得られる
と、ジヤツキスクリユは弛められ、羽根車44は
軸12上のそのはめ合い面上の所定位置へ滑動さ
れる。
羽根車44を冷却しかつはめ合い面まわりに緊
縮する間、羽根車44は軸12上で静止状態に保
つことはできない。第14図において、もし加熱
されて膨張された羽根車44が単に冷態の軸12
上に置かれただけでは、軸12の上方部分は下方
部分よりも多量に膨張することが予想される。こ
の状態は第14図において軸12の大きい誇張さ
れた図形で示されている。すき間が収縮してすき
間が無くなると、軸12のよじれ又は湾曲は締嵌
めによつて嵌り込み、その結果、軸は整合状態か
ら外れる。この問題の通常の解決方法は、冷却お
よび収縮工程中に軸12および羽根車44を回転
することである。このために、軸の回転用として
補助モータおよびローラ、静水力又は動水力的軸
受を設けなければならない。
この発明は、ロータ10を回転せずに軸12の
加熱を均等化する装置を提供する。第15図にお
いて、羽根車14は、羽根車44の開口が軸12
の上周縁と接触する実線で示すその最下方位置か
ら軸12の下周縁と接触する破線で示すその最上
方位置へ移動されるように、既述の軟式液圧シス
テム内で流体圧力を周期的に増減することにより
周期的に上下される。運動の上限および下限点に
おける接触圧力および接触時間は軸の均等な上部
膨張と下部膨張を得るために、所要に応じて均等
に、又は不均等に設定される。羽根車44の上
昇、下降運動の制御は、直線性を測る普通の装置
(図示せず)を用いて軸の直線性を測ることによ
り案内又は制御される。軸の直線性の満足できる
制御は、この発明による検出および操作装置なら
びに方法を用いて、羽根車を軸から離して(第1
5図)そのすき間の中心に定常的に保持すること
によつて得られる。
第16図において、この別の実施例は、軸12
のまわりに羽根車44の開口によつて占められた
複数の位置をあらわす実線および破線で示された
ようなそれらの全周まわりで軸12と羽根車44
間に接触が生ずるように軸12のまわりで軌道運
動する羽根車44を用いる。この様式の軌道運動
を達成するために、第6図のジヤツキスクリユ2
08および208′が循環的に作動され、又はこ
れらのジヤツキスクリユが余弦関数をもつて駆動
される液圧シリンダ又は他の作動器(図示せず)
と正弦関数をもつて駆動されるピストン137お
よび137′とによつて置換される。このように
シヌソイド関数をもつてXおよびY軸線に沿つて
羽根車44を駆動して第16図の軌道運動を達成
できることは、当業者には明らかであろう。
以上のように電気抵抗加熱オーブン、即ち事実
好適実施例を用いてこの発明を説明したが、本文
で述べた操作および加熱制御は、羽根車温度を制
御された様式で電気誘導加熱方法が使用でき、さ
らにはガス加熱方法に伴う不都合な環境問題を我
慢しつつガス加熱方法も用いられることは当業者
の理解することである。ガス加熱方法が用いられ
る場合、羽根車の表面温度の監視は、上述の電気
式区域加熱制御方法と同様の制御された区域に加
熱ガスの供給制御に用いられる温度信号を提供す
る。
附図を参照しつつこの発明の特定好適実施例に
ついて記述したが、この発明はかかる詳細な実施
例に限定するものではなく、この発明の範囲又は
要旨から逸脱せずに当業者によつて種々の変形を
実施できることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、複流中圧蒸気タービンロータの1端
の上半部の軸方向断面図、第2図は、この発明の
1実施例による電気オーブンの斜視図、第3図
は、1つ以上のタービン羽根車を取外す準備段階
におけるこの発明による操作装置を配備した状態
でのタービンロータの1部分の側面図、第4図
は、第3図に示す部品154の拡大図、第5図
は、第4図における部品154の平面図、第6図
は、第3図の線−に沿つてとられた断面図、
第7図は、この発明による羽根車の加熱を制御す
る区域に対する電気制御システムの簡略ブロツク
線図、第8図は、この発明による加熱プログラム
を述べるに当つて基準となる曲線を示し、第9図
は、この発明の軟式液圧システムの簡略液圧系統
線図、第10図は、2つの隣接するタービン羽根
車の1部分の断面図で、1つの羽根車と軸との間
のすき間を検出するための近接検出器の取付状態
を示し、第11図は、近接検出器と指示器の簡略
ブロツク線図、第12図は、第11図の装置を用
いて得られる指示を示すオシロ表示の前面図、第
13図は、第3図の操作装置の側面図でタービン
羽根車の倒立配置状態を示し、第14図は、軸お
よび羽根車を通る簡略軸方向断面図で不均等熱膨
張による軸の湾曲状況を示し、第15図は、軸お
よび羽根車の横断面図で、軸の膨張を均等化する
ための羽根車の線形運動を示し、第16図は、軸
および羽根車の横断面図で、軸の加熱を均等化す
るために軸まわりの羽根車の軌道運動を示す。 10……タービンロータ、12,194,20
4……軸、14,16,18,20,22,2
4,26,28……タービン段、30……軸継
手、32,122,153……矢印、34〜42
……軸直径、44,46,48,50,52,5
4,56,58……羽根車、60……電気オーブ
ン、62,64……電気オーブン部、66……
壁、68……唇状部、70……外皮、72,9
6,234,240……絶縁層、73,93……
内皮、74,76……アイ、80,82……切込
み、84,86,106……加熱器区域、88,
108……制御区域、90……八辺形部分、92
……金属円板、94……開口、98……締付区
域、100,102,104……締付用開口、1
10……操作装置、112……プラツトフオー
ム、114,169,169′,170,17
0′……案内レール、116……表面、118…
…操作トロリ、120……車輪、124……支持
部材、126……フランジ区域、128……安定
台、130……上端、132……支持構造体、1
34,134′……荷重支持脚、135,13
5′……球継手、136,202……ピストン棒、
137,137′……ピストン、138……スプ
ール、140……締付板、142……アダプタリ
ング、144……ハブ、145……シユー支持
棒、146……副板、147……フツク、148
……溝、150……棒部材、151……ナツト、
152,159……孔、154……軟式軸受組立
体、155……第1面、156……第2面、15
7……案内板、158,160,163,17
5,190,191,233……ボルト、16
1,164……スペーサ、162,165……外
側面、166,167……案内面、168,18
6……シユー組立体、171,172……平行
面、173,173′,174,174′……板、
176,182……スペーサ棒、177,17
7′……シユーブロツク、178,183……内
側面、179,184……傾斜面、180,18
5……楔、181……楔の面、187……楔先
端、188,188′……締付棒、189,19
2……ブロツク、193……旋回板、195,1
95′……軸受、196……リテイナ板、197
……ガセツト板、198,198′……横支柱、
200……液圧シリンダ、201……旋回軸、2
03……蝶番、205,205′……ピン、20
6,206′……U形シヤツクル、208,20
8′……ジヤツキスクリユー、220……引張装
置、222……スクリユー、224……端部、2
26……駆動機構、228……クレビス、23
0,304……棒、232……羽根、236……
ありつぎ部分、238……突出部、242……区
域制御システム、243……A区域制御システ
ム、244……加熱器、246,252,254
……温度検出器、248,256,281,28
4……ライン、250……A区域制御器、258
……スイツチ、260……入力、262……B区
域制御システム、264……N区域制御システ
ム、266……第1加熱期間、268……第2加
熱期間、270……終期、276……液体ポン
プ、278……制御弁、280……可変絞り弁、
285,290……液体だめ、286……液体蓄
圧器、292……圧力計、294,300……フ
ランジ、296……近接検出器、298……検出
コイル、301……開口、302……永久磁石、
306……検出器励振器、308……指示器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸と、前記軸上に収縮はめ合いされた少なく
    とも1つのタービン羽根車とを有する型のタービ
    ンロータの操作システムであつて、前記羽根車上
    に取付可能な加熱オーブンと、前記羽根車と前記
    軸との間の収縮はめ合いが両者間に形成されたす
    き間によつて弛められる前記軸の平均温度よりも
    十分に高い前記羽根車の平均温度を発生するのに
    十分な加熱速度をもつて前記羽根車を加熱するよ
    うに前記加熱オーブンを制御する装置と、前記軸
    と前記羽根車の軸線を実質的に平行にして前記軸
    とは独立に前記羽根車のほぼすべての重量を下か
    ら支持する装置と、前記羽根車が前記軸上の収縮
    はめ合い区域から少なくとも離脱するまで、前記
    軸に沿つて前記支持装置と前記羽根車を水平に移
    動する装置とを含み、 前記オーブンが、前記羽根車をほぼ囲んでいる
    囲いと前記羽根車のほぼ中央部分を部分加熱する
    ため配置された少なくとも一つの加熱装置とを有
    する、タービンロータの操作システム。 2 前記水平に移動する装置が水平方向に前記支
    持装置と前記羽根車を移動させる装置および引張
    装置を含み、前記引張装置が第1方向へ前記軸に
    第1軸方向力を、および前記第1方向とは逆の第
    2方向へ前記支持装置と前記羽根車の少なくとも
    1つに第2軸方向力を作用して、前記軸に沿つて
    前記羽根車を水平に押動する特許請求の範囲第1
    項記載のタービンロータの操作システム。 3 前記加熱オーブンが、前記軸を貫通させる中
    心開口を含みかつ前記羽根車の半径を超える最小
    半径方向寸法をもつ第1加熱オーブン部と、前記
    羽根車の第1側に面して前記第1加熱オーブン部
    の第1表面上に配置された複数の第1加熱器区域
    と、前記第1加熱オーブン部の前記最小寸法とほ
    ぼ等しい寸法をもつ前記加熱オーブンの側部を形
    成するように合体はめ合い可能な第2および第3
    加熱オーブン部と、前記第2および第3加熱オー
    ブン部がそれぞれ半円形切込みを含み2つの半円
    形切込みが互いに当接配置されて前記側部の中心
    に円形を形成し前記円形が前記羽根車の第2側部
    にすき間を提供し、前記羽根車の前記第2側部に
    面して前記第2および第3加熱オーブン部の第2
    および第3表面それぞれに配された複数の第2お
    よび第3電気加熱器区域とを含み、前記第1、第
    2および第3加熱オーブン部が前記羽根車のまわ
    りに閉鎖加熱オーブン構造体を形成するように合
    体組立てさせる装置を含む特許請求の範囲第1項
    記載のタービンロータの操作システム。 4 前記加熱オーブンを制御する前記装置が電気
    加熱装置、および前記加熱装置への動力を制御す
    る装置を含む特許請求の範囲第1項記載のタービ
    ンロータの操作システム。 5 動力を制御する前記装置が前記区域内の前記
    加熱装置の各個に複数の第2温度検出装置および
    前記第2温度検出装置に応答して各区域内の電気
    加熱装置の最大温度を制御する装置をさらに含む
    特許請求の範囲第4項記載のタービンロータの操
    作システム。 6 前記加熱オーブンを制御する前記装置が、前
    記第1、第2および第3の複数加熱器区域に対応
    する位置において前記羽根車上の温度検出装置、
    および前記温度検出装置に応答して各前記区域へ
    の動力を制御させる加熱オーブンの熱量制御装置
    を含む特許請求の範囲第1項記載のタービンロー
    タの操作システム。 7 前記加熱オーブンを制御する前記装置が、前
    記羽根車の表面上の複数の区域において該区域内
    の1つの表面の1つの温度に依つて該区域におけ
    る温度増大速度を制限する装置を含む特許請求の
    範囲第1項記載のタービンロータの操作システ
    ム。 8 温度増大速度を制限する前記装置が、予め定
    めた温度以下の表面温度において第1温度増大速
    度を許しかつ前記予め定めた温度以上の表面温度
    において第2の低い温度増大速度を許す装置を含
    み、前記第2の温度増大速度が前記羽根車の応力
    破損を防ぐ値である特許請求の範囲第7項記載の
    タービンロータの操作システム。 9 前記支持装置が、操作スプールと、前記羽根
    車に取付けるため前記操作スプールの第1端に設
    けた取付装置と、前記軸との支持滑動接触を提供
    するため前記操作スプールの第2端に設けた滑動
    可能装置と、前記操作スプールと前記羽根車の少
    なくとも1つに上向きの力を提供して前記羽根車
    を前記滑動可能な接触部まわりに弧を画いて上方
    へ押動する装置とを含む特許請求の範囲第1項記
    載のタービンロータの操作システム。 10 前記滑動可能装置が、剛性の掻き傷の付か
    ない材料の複数の扇形体および前記複数の扇形体
    を前記軸の1表面と支持接触状態に半径方向に調
    節する装置を含む特許請求の範囲第9項記載のタ
    ービンロータの操作システム。 11 前記剛性の掻き傷の付かない材料が樹脂浸
    潤布である特許請求の範囲第10項記載のタービ
    ンロータの操作システム。 12 半径方向に調節する前記装置が、複数の楔
    を含む特許請求の範囲第10項記載のタービンロ
    ータの操作システム。 13 上向き力を提供する前記装置が、少なくと
    も1つのシリンダ、および前記少なくとも1つの
    シリンダ内に圧力液体を導入する装置を含む特許
    請求の範囲第9項記載のタービンロータの操作シ
    ステム。 14 圧力液体を導入する前記装置が、圧縮性流
    体を収容する蓄圧器を含む特許請求の範囲第13
    項記載のタービンロータの操作システム。 15 前記少なくとも1つのシリンダが、前記操
    作スプールの軸線の第1側および第2側において
    間隔を保つて配設された第1および第2シリンダ
    を含み、圧力液体を導入する前記装置が前記第1
    および第2シリンダ内に第1および第2の異なる
    圧力の下で前記液体を導入して前記操作スプール
    をその軸線まわりに回転させる装置を含む特許請
    求の範囲第13項記載のタービンロータの操作シ
    ステム。 16 前記取付装置が、前記スプールを前記羽根
    車上に心出しを実施する装置、および前記スプー
    ルに固定された前記羽根車を保持する装置を含む
    特許請求の範囲第9項記載のタービンロータの操
    作システム。 17 前記保持装置が、前記羽根車のフランジに
    取付可能な複数の係合装置と、前記複数の係合装
    置を前記スプールに緊締する装置を含む特許請求
    の範囲第16項記載のタービンロータの操作シス
    テム。 18 前記係合装置が複数のボルトを含み、前記
    複数のボルトが前記羽根車の孔を通して緊締可能
    な特許請求の範囲第17項記載のタービンロータ
    の操作システム。 19 前記取付装置が、前記羽根車まわりに前記
    オーブンを支持する装置をさらに含む特許請求の
    範囲第9項記載のタービンロータの操作システ
    ム。 20 前記支持装置が水平軸線位置と垂直軸線位
    置との間で前記羽根車を転倒する装置をさらに含
    む特許請求の範囲第19項記載のタービンロータ
    の操作システム。 21 前記転倒装置が、前記支持装置内に軸受装
    置を含み、前記軸受装置が前記羽根車が前記軸か
    ら自由状態にあるとき前記羽根車を転倒するため
    に前記羽根車と前記操作スプールを該軸受まわり
    に回転せしめる特許請求の範囲第20項記載のタ
    ービンロータの操作システム。 22 前記軸受装置が該装置の軸線に沿つて前記
    操作スプールの移動を提供する装置を含む特許請
    求の範囲第21項記載のタービンロータの操作シ
    ステム。 23 前記軸受装置が、第1および第2蝶番結合
    部材および前記第1および第2蝶番結合部材を連
    結する軸を含み、前記移動提供装置が、対向する
    第1および第2ジヤツキスクリユおよび前記蝶番
    結合部材間に実質的なすき間を含み、前記第1お
    よび第2ジヤツキスクリユが前記第1および第2
    蝶番結合部材の一方を他方に対して前記軸に沿つ
    て移動せしめるように作用すう特許請求の範囲第
    21項または第22項記載のタービンロータの操
    作システム。
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