JPS591337B2 - タ−ビンを取替える方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガスタービン機関のタービンを取替える方法
、更に具体的に云えば、もとのタービンを取外し、付加
的な釣合い作業を行なわずに取替えることが出来るよう
に、ガスタービン機関及びその取替用タービンを最初に
釣合いをとる方法に関する。

軍用機、特に垂直離着陸（ＶＴＯＬ）が出来る飛行機は
、戦闘区域又はその他の孤立区域のように、普通の飛行
場がない区域で使われる場合が多い。

このような状態並びに関連した状態では、航空機の機関
は敵の砲火並びに砂や塵埃のようなかなりの量の小さな
異物の侵入を受ける惧れが大きい。

従って、航空機の機関は、人力も限られ、利用出来る道
具が一般に手工具箱にあるものだけであるような、戦闘
区域や、飛行場並びに修理工場から離れたその他の孤立
区域で容易に修理出来るようにしなければならない。

この為、最近、ガスタービン機関をモジュール式にする
考えが生れた。

このようにモジュール式にしたガスタービン機関は、普
通の手工具箱に入れておくことが出来るような道具だけ
を用いて、タービン又は燃焼器のような主要な集成体を
現場で取替えることが出来る。

タービンは、機関の圧縮機と駆動接続された機関の回転
子軸の後端に歯つき結合部を介して接続することにより
、容易に保守が出来るように作られた。

このようにして、タービンが軸の後端から突出し、軸受
やシールを壊さずに、容易に取外して取替えることが出
来る。

軸とタービンとの間の歯つき結合部の面並びに半径方向
の食い違いの許容公差が、従来はその後の釣合い作業を
行なわなければ、タービンを取外して取替えるのが不可
能になる程である為、問題が生じた。

然し、このような釣合い作業は釣合い試験機を使わなけ
ればならないが、これは普通現場で利用出来るものでは
ない。

従って、この発明の主な目的は、最初にガスタービン機
関の釣合いをとり、その後何等付加的な釣合い作業を行
なわずにタービンを取替える方法を提供することである
。

この発明の別の目的は、もとのタービンを容易に取外し
て、付加的な釣合い作業を行なわずに現場で取替えるこ
とが出来るように、最初にガスタービン機関及びその取
替用タービンを工場で釣合いをとる方法を提供すること
である。

上記並びにその他の目的は、以下図面について詳しく説
明する所から、更に明瞭に理解されよう。

以下の説明は、この発明を例示するものであって、この
発明を制約するものではない。

この発明では、最初にガスタービン機関の釣合いをとり
、その後何等付加的な釣合い作業を行なわずにタービン
を取替える方法が提供される。

この方法は、最初に圧縮機及びその接続軸を機関の前側
及び後側軸受に対する回転について釣合いをとる工程を
含む。

次に、もとのタービン並びにその取替用タービンを機関
とは別個のアーバで釣合いをとる。

もとのタービンをこのアーバで釣合いをとった後、接続
軸に接続し、釣合いをとったタービンを接続軸に接続し
たことによって不平衡状態が生じた場合、その不平衡状
態を補正する付加的な釣合い錘をタービンに加える。

この後もとのタービンが不良になった場合、付加的な釣
合い錘かもとの位置に保たれている限り、それを取外し
て、この後の釣合い作業を行なわずに取替えることが出
来る。

この発明の要旨は特許請求の範囲に明確に且つ具体的に
記載されているが、この発明は以下図面について説明す
る所から、更に容易に理解されよう。

第１図について説明すると、ガスタービン機関１０が外
側ケーシング１２を持ち、これは１端が開放していて、
周囲取入れ空気の流れが入る入口１４となる。

取入れ空気流が圧縮機１６によって圧縮される。

この圧縮機は軸流型でも遠心流型でもよい。

圧縮機１６の回転子１８から、軸力向に相隔たる多数の
列をなして動翼２０が伸び、これが軸方向に隔たる静翼
２２の列と互い違いになる。

静翼２２は可変型であってよい。

圧縮機１６から、円周方向に相隔たる複数個のディフュ
ーザ翼２４を介して加圧空気を吐出することが出来、圧
縮された空気はディフューザ翼を介して拡散してから、
燃焼室２６に入る。

燃焼室２６が燃焼ライナ集成体２８によって限定され、
円周方向に相隔たる複数個の燃料ノズル３０から燃料の
入口流を受取る。

高圧空気と燃料の混合物が点火されて高エネルギのガス
流となり、これが燃焼室２６からノズル隔膜集成体３２
を介して出て行く。

ノズル隔膜集成体３２からの高エネルギ・ガスが接続軸
（以下単に軸という）３８を介して圧縮機の向転千１８
に接続された突出し式ガス発生器タービン３４を駆動す
る。

これ迄説明したガスタービン機関１０は、動力タービン
（図に示してない）と組合せてガス発生器として利用し
、ヘリコプタ−（図に示してない）の動翼を駆動するよ
うに接続し得るターポジアフト・エンジンを構成するこ
とが出来る。

ガスタービン機関１０はターボファン・エンジン又はタ
ーボプロップ・エンジンのガス発生器として利用するこ
とも出来ることが理解されよう。

ガスタービン機関１０は全体を３６で示す相互接続され
た複数個の静止枠部材をも含み、その中で回転子１８及
び軸３８が、溜め４０内に設けられた前側軸受及び溜め
４２内に設けられた後側軸受により、回転出来るように
軸支されている。

ガスタービン機関１０は可変排気ノズル４３を持ってい
てもよく、高エネルギのガス流がこれを介してエンジン
から出て行く。

次に第１図と共に第２図について説明すると、ガス発生
器タービン３４が更に詳しく示されており、後側回転子
円板４６から軸方向に隔たる前側回転子円板４４を含む
。

前側及び後側回転子円板４４．４６は円周方向に相隔た
る複数個の控えボルト４８によって軸方向に隔たって突
合さるように保たれる。

各々の控えボルトがそのｉ端に一体のボルト頭５０を持
ち、その他端で止めナツト５２とねじ係合する。

前側及び後側回転子円板４４．４６の間で歯つき結合部
５４を介してトルクが伝達される。

この為、細長いボルト４８は回転子円板４４．４６を軸
方向に係合するように保つ作用をするだけで、回転子円
板の間でトルクを伝達するように作用しないことを承知
されたい。

ボルト４８によってトルクが伝達されないから、ボルト
４８と回転子円板４４．４６内にあるその夫々の孔との
間のすき間を大きくして、ボルトをその中に容易に挿入
出来るようにすることが出来る。

前側回転子円板４４の周縁には円周方向に相隔たる複数
個の翼形の羽根５６が設けられている。

各々の翼形の羽根５６が内側の根元部分５８を持ち、こ
れは周知のように、回転子円板４４の周縁にあるあり溝
孔に係合させることが出来る。

同様に、後側回転子円板４６の周縁にも円周方向に相隔
たる複数個の翼形羽根６０が設けられている。

各々の羽根６０も根元部分６２を持ち、これは回転子円
板４６の周縁にあるあり溝孔と係合させることが出来る
。

容易に明らかなように、ガス発生器タービン３４は、軸
３８の後端から張出し且つボルト４８の間に入る円周方
向に相隔たった複数個の控えボルト６４により、軸の後
端に素早く接続することが出来る。

控えボルト６４の後端が止めナツト６６とねじ係合する
。

控えボルト６４は、軸３８の後端と一体に形成された半
径方向に伸びる円周フランジ６８を介して、軸３８と係
合する。

ボルト６４も、回転子円板４４，４６及び軸３８を相隔
て５軸力向に係合するように保つ作用をするだけで、ト
ルクは歯つき結合部７０によって伝達される。

ボルト６４もトルクを伝達しないから、夫夫の孔とボル
トとの間のすき間を大きくして、ボルトをその中に挿入
し易くすることが出来る。

ガスタービン機関１０を組立てる時、圧縮機及び軸の慣
性の中心（質量の中心）が中心回転軸線と一致するよう
に、回転子１８及びそれに関連した軸３８は慎重に釣合
いをとらなければならない。

回転子１８及び軸３８は静的にも動的にも普通の方法で
釣合いがとられる。

これは種々の方法で行なうことが出来、例えば、ボルト
又は溝にはまるように設計された特別の錘を付は加えて
もよいし、或いは回転子１８の特定の部分から材料を研
削してもよい。

前に述べたように、機関の保守をし易くする為、ガス発
生器タービン３４を容易に取外せるように、且つ付加的
な釣合い作業を行なわずに取替えることが出来るように
作ることが望ましい。

取替用ガス発生器タービンは工場又は修理工場で静的に
も動的にも釣合いがとられていても、取替用タービンを
軸３８の後端にボルト締めする時、現場では困難がある
。

この困難は、軸３８の後端にある歯の半径方向の食い違
い並びに面の食い違いの為、取替用ガス発生器タービン
に起る不平衡によって生ずる。

半径方向の食い違いは第３図を見れば最もよく理解され
よう。

この図で、鎖線７２は歯つき結合部７０の歯のピッチ線
を表わす。

理想的には、釣合いをとった回転子では、ピッチ線７２
の幾何学的な中心が回転中心軸線と正確に一致すべきで
ある。

然し、機械加工の許容公差に関する現状の制約の為、そ
うでない場合がある。

回転中心軸線からのピッチ線７２の幾何学的な中心の偏
差が半径方向の食い違いと呼ばれ、回転子に不平衡状態
を招くが、これはこの後の釣合い作業によって補償しな
ければならない。

然し、工場又は修理工場から離れた現場で釣合い作業を
行なうのは、不可能ではないとしても困難である。

面の食い違いは第４図を見れば最もよく理解される。

この図で、中心軸線７７の周りに回転するように配置さ
れた釣合いをとった軸７６が、歯つき結合部７４を介し
て別の軸７８と接続されている。

理想的には、歯つき結合部７４の平面は回転中心軸線７
７に対して正確に垂直でなければならないが、図示のよ
うなそれからの若干の偏差が普通面の食い違いと呼ばれ
、これが不平衡状態を招く。

この不平衡は付加的な釣合い作業によって後で補償しな
ければならないが、これも現場では行なうのが不可能で
あることがある。

第２図に戻って説明すると、歯つき結合部７０に於ける
半径方向の食い違い及び面の食い違いによって生ずる不
平衡状態を招かずに、取替用ガス発生器タービン３４を
単に軸３８の後端にボルト締めすることは出来ないこと
は容易に明らかである。

然し、この発明の方法は、円周方向に相隔たる複数個の
釣合い座金８０を釣合い錘として付は加えることにより
、歯つき結合部７０の半径方向の食い違い又は面の食い
違いがあっても、それを工場で最初に補償することが出
来るようにする。

この後、もとのタービンを取外し、単に釣合い座金８０
をもとの位置に付は直すだけで、回転子の全体的な釣合
いをくずさずに、工場で釣合いをとった別のタービンに
取替えることが出来る。

最初に機関を組立てる時、この発明の方法では、軸３８
の後端によく似たアームに取付けることによって、ガス
発生器タービン３４及びその取替用タービンを静的にも
動的にも、最初に釣合いをとる。

ボルト又は溝にはまるように設計された錘を付は加える
とか、タービンの特定の部分から材料を研削するとを云
うような普通の方法で、各々のタービンの釣合いをとる
。

こうして、アームとタービンとの間の歯つき結合部の半
径方向の食い違い又は面の食い違いがあっても、それを
取除く。

次にタービンをアームから取外し、控ボルト６４によっ
て軸３８の後端に結合する。

こうすると、歯つき結合部７０の半径方向の食い違い及
び面の食い違いが変化する為、新しい不平衡状態が起る
。

もう一度回転子全体を静的並びに動的に釣合いをとり直
し、歯つき結合部７０の半径方向の食い違い及び面の食
い違いの差を補償する。

この釣合い作業は円周方向に相隔たる複数個の釣合い座
金８０をボルト６４の端にはめ込むことにより、普通の
方法で行なうことが出来る。

現場で運転する為に機関を工場から送出した後、ガス発
生器タービン３４は、単に止めナツト６６を緩め、ター
ビンを後向きに引張って結合部７０の歯を引き離すこと
により、取外して取替えることが出来る。

取替用タービンかもとのタービンと同じ種類のアーム上
で釣合いをとっである限り、釣合い座金８０をもとの位
置に付は直せば、回転子の全体的な釣合いを狂わせずに
、取替用タービンを機関に取付けることが出来る。

こうして、取替用タービンの歯つき端部の半径方向の食
い違い及び面の食い違いに変動があっても、付加的な釣
合い作業を行なうことを必要とせずに、張出し形ガス発
生器タービンを容易に取外して取替えることが出来る。

もとのタービン及びその取替用タービンを工場で同じ種
類のアーム上で最初に釣合いをとっておけば、相異なる
取替用タービンの歯つき端部どうしの半径方向及び面の
食い違いの変動が補償される。

タービンを取外して取替えた後、釣合い錘８０を同じ場
所に設ければ、軸３８の歯つき端部に於ける半径方向又
は面の食い違いによって起り得る不平衡が補償される。

勿論、工場で釣合いをとった任意の取替用タービンはど
の機関のタービンとも現場で交換することが出来る。

この為、夫々の機関に対して特別の予備部品の在庫を維
持する必要はなく、支援方式としてずつと簡単で論理的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法に従って釣合いをとるモジュー
ル式ガスタービン機関の一部分を断面で示した側面図、
第２図は第１図のモジュール式機関のタービンの拡大断
面図、第３図は第２図の線３−３で切った断面図、第４
図は一緒に回転するように結合された典型的な２つの軸
の一部分の側面図である。 主な符号の説明、１６：圧縮機、３４：タービン、３８
：接続軸、８０：釣合い錘。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最初にガスタービン機関の釣合いをとり、その後さ
   らに釣合い作業を行わずにタービンを取替える方法に於
   いて、（ａ）圧縮機及びその接続軸をガスタービン機関
   内の前端及び後側軸受けに対する回転について釣合いを
   とり、（ｂ）もとのタービン並びにその取替用タービン
   を該ガスタービン機関とは別個の実質的に同一なアーμ
   に対する回転について釣合いをとり、（Ｃ）釣合いをと
   ったもとのタービンを接続軸に連結し、（ｄ）釣合いを
   とったもとのタービンを接続軸に連結したことにより生
   じた不均衡状態を、付加的な釣合い錘をもとのタービン
   に加えることにより補正し、そして（ｅ）もとのタービ
   ンを取外して、釣合いをとった取替用タービンに取替え
   て、しかももとのタービンと取替用タービンの釣合い錘
   の相対的位置を同一に維持することからなる方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、圧縮
   機とその接続軸の釣合いを普通の方法でとり、もとのタ
   ービンやその取替用タービンを歯つき結合部でアーμに
   連結し、釣合いをとったもとのタービンやその取替え用
   タービンを、前記アーμと前記タービンとの間の前記歯
   つき結合部と実質的に同一の歯つき結合部によって前記
   接続軸の後端に連結し、このとき前記接続軸の後端と前
   記タービンとの間の前記歯つき結合部における半径方向
   の食い違い並びに面の食い違いによる不平衡を付加的な
   釣合い錘で修正するようにしたタービンを取替える方法
   。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の方法において、釣合
   いをとったもとのタービンやその取替用タービンが、周
   方向に相隔たる複数の控えボルトで軸方向に離隔係合関
   係で軸に連結され、すなわち、前記控えボルトが、前記
   接続軸の後端と前記タービンとの間の前記歯つき結合部
   を介してタービンから軸に伝達されるトルクでタービン
   と接続軸を相互に連結し、そして、付加的な釣合い錘が
   控えボルトにはめ込まれた釣合い座金からなり、タービ
   ンの取外し取替えにかかわらず座金を常にもとの位置に
   配置することからなるタービンを取替える方法。