(57)【要約】      （修正有）【課題】タービンアセンブリと共に使用する遠隔タービン部品交換装置と、材料を遠隔的に除去する方法を提供する。【解決手段】タービンアセンブリ用の遠隔タービン部品交換装置５０は、第１端部５６がユーザー接近可能領域４４に位置するように構成され、第２端部５８が除去するタービン材料部位に近接したタービンアセンブリの遠隔位置４２に達するように構成されるアーム５４を備える。また、第２端部５８に近接し、遠隔位置４２にあるタービン部品に係合するように構成される基部６０を備える。さらに、基部６０に近接して配置される材料除去工具７２を備える。さらにまた、基部６０に近接して配置される破片除去要素７８を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔タービン部品交換装置（５０）であって、
第１端部（５６）がユーザー接近可能領域（４４）に位置するように構成され、第２端部（５８）が除去するタービン材料部位に近接したタービンアセンブリの遠隔位置（４２）に達するように構成されるアーム（５４）と、
前記第２端部（５８）に近接し、前記遠隔位置（４２）にあるタービン部品に係合するように構成される基部（６０）と、
前記基部（６０）に近接して配置される材料除去工具（７２）と、
前記基部（６０）に近接して配置される破片除去要素（７８）と、
を備える遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項２】
前記基部（６０）に近接して配置され、前記遠隔位置（４２）の観察領域を提供するように構成されるボアスコープ（７４）をさらに備える、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項３】
前記破片除去要素（７８）が真空を含む、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項４】
前記材料除去工具（７２）が、前記タービン材料部位から材料の穿孔、粉砕、切削のうちの少なくとも１つを行うように構成される、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）
【請求項５】
前記材料除去工具（７２）がダイ研磨切削ディスクを含む、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項６】
前記材料除去工具（７２）が油圧レンチとピン充填ソケットとを含む、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項７】
前記遠隔位置（４２）が前記タービンアセンブリの外部ケーシング内にある、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項８】
前記ユーザー接近可能領域（４４）が前記外部ケーシングの外側にある、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項９】
前記タービン部品がトランジションピース（２０）を含む、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項１０】
前記遠隔位置（４２）が前記トランジションピース（２０）の後部領域（３４）である、請求項９に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項１１】
前記タービン材料部位が前記トランジションピース（２０）と係合する機械的締結具（４０）を含む、請求項９に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項１２】
前記機械的締結具（４０）が、前記トランジションピース（２０）の後部取り付けブラケット（３６）を介して、前記トランジションピース（２０）をタービン部部品に係合する少なくとも１つのボルト（８６）を含む、請求項１１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項１３】
前記基部（６０）に近接して取り外し可能に連結され、ボルト（８６）に磁気的に係合するように構成された材料除去ソケット（８４）をさらに備える、請求項１に記載の遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項１４】
遠隔タービン部品交換装置（５０）であって、基部（６０）に近接して取り外し可能に連結される取り付けソケット（９０）を備え、前記取り付けソケット（９０）が、ボルト（８６）の頭部（９５）に対応するアラインメントプロファイルと、前記取り付けソケット（９０）を回転すると、係止タブ付き座金（８７）の複数の係止タブ（９６）を平坦にして、前記ボルト（８６）の前記頭部（９５）に係合するように構成された少なくとも１つのレバー（９３）とを備える、遠隔タービン部品交換装置（５０）。
【請求項１５】
タービンアセンブリからタービン部品を遠隔的に交換する方法（１００）であって、
遠隔タービン部品交換装置（５０）のアーム（５４）を、タービン部品に近接する前記タービンアセンブリの遠隔位置（４２）まで延ばし、
前記タービンアセンブリの前記遠隔位置（４２）にある前記タービン部品に係合するように構成された、前記遠隔タービン部品交換装置（５０）の基部（６０）に近接して位置する材料除去工具（７２）を用いて、材料除去部位から材料を除去し、
前記基部（６０）に近接して位置する破片除去要素（７８）を用いて、材料の除去中に発生する破片を除去する、
ことを含む方法。
【請求項１６】
材料の除去が、機械的締結具（４０）を破壊することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記機械的締結具（４０）が、トランジションピース（２０）を、前記トランジションピース（２０）の後部取り付けブラケット（３６）を介してタービン部部品に係合する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アーム（５４）を前記遠隔位置（４２）まで延ばすことが、前記基部（６０）を、外部ケーシングの内部位置の、トランジションピース（２０）の後部領域（３４）に近接した位置まで延ばすことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
材料除去ソケット（８４）を前記基部（６０）に近接して連結し、
前記材料除去ソケット（８４）にボルト（８６）を磁気的に取り付け、
前記ボルト（８６）を孔（８８）に配置し、
前記ボルト（８６）にトルクを与えて前記孔（８８）に係合して、前記タービン部品を前記タービンアセンブリに固定し、
前記材料除去ソケット（８４）を取り外し、
取り付けソケット（９０）を前記基部（６０）に近接して連結し、
前記取り付けソケット（９０）のアラインメントプロファイルを、前記ボルト（８６）の頭部（９５）の対応する形状に位置合わせし、
前記取り付けソケット（９０）を回転して、係止タブ付き座金（８７）の複数の係止タブ（９６）に係合し、
前記複数の係止タブ（９６）と係合すると、前記取り付けソケット（９０）から突出する少なくとも１つのレバー（９３）によって前記複数の係止タブ（９６）を平坦にし、前記複数の係止タブ（９６）を平坦にすることで、前記ボルト（８６）の前記頭部（９５）に保持力を与える、
ことをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記遠隔タービン部品交換装置（５０）の前記基部（６０）に近接して配置されるボアスコープ（７４）を用いて、前記遠隔位置（４２）に近接する観察領域を視覚的に監視することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタービンアセンブリに関し、特に、かかるタービンアセンブリと共に使用する遠隔タービン部品交換装置と、材料を遠隔的に除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの機械や構造には近づくのが難しい領域があり、その領域が点検、監視などを必要とすることがある。かかる構造の例にはタービンアセンブリがあり、人間が中に入ったり近づいたりするのが難しかったり不可能であったりする領域がいくつかある。かかる領域は点検および／または監視に関して問題となり、費用と時間のかかる作業が必要になる。ある小さいタービンアセンブリでは、大きい物体を取り外して、領域の点検および監視を行うのに必要な通路を設ける必要がある。外部ケーシングは取り外しが必要となることがある大きな物体の例であり、かかる作業には、全てのダクト配管筐体部品、タービンケース配管、計測設備、ハードウェアを取り外すことが含まれる場合があり、かなりの停止時間につながる。一実施例では、３６時間から６０時間の総停止時間が観測されている。かかる停止により、金銭的な損失や、全体的な顧客の不満をまねく場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２７９０６５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様によると、タービンアセンブリ用の遠隔タービン部品交換装置は、第１端部がユーザー接近可能領域に位置するように構成され、第２端部が除去するタービン材料部位に近接したタービンアセンブリの遠隔位置に達するように構成されるアームを備える。また、第２端部に近接し、遠隔位置にあるタービン部品に係合するように構成される基部を備える。さらに、基部に近接して配置される材料除去工具を備える。さらにまた、基部に近接して配置される破片除去要素を備える。
【０００５】
本発明の別の態様によると、タービンアセンブリから材料を遠隔的に除去する方法が提供される。この方法は、遠隔タービン部品交換装置のアームを、タービン部品に近接するタービンアセンブリの遠隔位置まで延ばすことを含む。またこの方法は、タービンアセンブリの遠隔位置にあるタービン部品に係合するように構成された、遠隔タービン部品交換装置の基部に近接して位置する材料除去工具を用いて、材料除去部位から材料を除去することを含む。この方法はさらに、基部に近接して位置する破片除去要素を用いて、材料の除去中に発生する破片を除去することを含む。
【０００６】
これらや他の利点および特徴は、図面に関連した以下の記載によってより明らかとなるであろう。
【０００７】
主題は、本発明として見なされ、本明細書の終わりの請求項で詳細に示され、明確に請求される。本発明の上記および他の特徴や利点は、図面に関連した以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】タービンアセンブリの概略図である。
【図２】遠隔タービン部品交換装置の斜視図である。
【図３】図２の部分ＩＩＩの拡大図であり、遠隔タービン部品交換装置の一部を示す。
【図４】ボルトを取り付けるための第１ソケットを備える遠隔タービン部品交換装置の斜視図である。
【図５】座金を取り付けるための第２ソケットを備える遠隔タービン部品交換装置の斜視図である。
【図６】第２ソケットの斜視図である。
【図７】タービンアセンブリから材料を遠隔的に除去する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を利点や特徴と共に例として説明する。
【００１０】
図１を参照すると、本発明の例示的実施形態によって構成されたタービンアセンブリが概略的に示されている。図示されたタービンアセンブリはガスタービンエンジン１０を含むが、本明細書に記載の実施形態は他のアセンブリや構造で使用してもよいことを理解されたい。例示と説明のために、本明細書ではガスタービンエンジン１０を例示し説明する。
【００１１】
ガスタービンエンジン１０は圧縮機部１２と、カン環状配列に配置された複数の燃焼器アセンブリを備え、燃焼器アセンブリの１つが１４で示され、燃焼部１８を備える。圧縮機部１２は流入空気を圧縮し、この空気は燃焼部１８へ送られ、燃料と混合して燃料空気混合気を生成する。そしてこの燃料空気混合気を燃焼部１８で燃焼させて、作動流体の主流を生成する。作動流体は主流としてトランジションピース２０に向かって流れるように導かれる。トランジションピース２０に到達すると、作動流体の主流はトランジションピース２０を通ってタービン部２４に流入するように導かれる。タービン部２４内で、作動流体を膨張して動力発生動作を行うことができる。タービン部２４はローター３０により圧縮機部１２に作動可能に接続された複数の段２６、段２７、段２８を備える。
【００１２】
図２および図３を参照すると、トランジションピース２０は前部領域３２から後部領域３４まで延び、種々の支持構造に支持されかつ機能的に連結されている。トランジションピース２０は、トランジションピース２０の後部領域３４に外面３８に沿って位置する後部取り付けブラケット３６により、少なくとも部分的に支持されている。後部取り付けブラケット３６は、ボルトなどの機械的締結具４０を後部取り付けブラケット３６に通して、タービン部２４の取り付け部材などの構造部材に係合するように構成される。一実施形態において、取り付け部材は第１段ノズル構造を含む。後部取り付けブラケット３６は、トランジションピース２０の外面３８から離れて延び、トランジションピース２０と一体形成してもよいし、トランジションピース２０に機能的に結合してもよい壁のような構造を備える。
【００１３】
上記のように、トランジションピース２０は燃焼部１８とタービン部２４との間に延在する。トランジションピース２０は、圧縮機吐出しケーシング（ＣＤＣ）などの外部ケーシングに対して、本明細書で遠隔位置４２と呼ぶ内部位置に配置される。あるタービンアセンブリでは、後部取り付けブラケット３６は外部ケーシングの外側の位置から近づくのが、不可能ではなくても難しい。この外側の位置は、本明細書においてユーザー接近可能領域４４と呼ぶ。
【００１４】
外部ケーシングの取り外しを避けるために、遠隔タービン部品交換装置５０を使用して遠隔位置４２に到達するようにする。遠隔タービン部品交換装置５０は人間であるユーザーが手動操作するのに適しているが、制御システムにより遠隔タービン部品交換装置５０を制御し操作することも考えられる。遠隔タービン部品交換装置５０を使用して、ユーザー接近可能領域４４から遠隔位置４２に到達する。アーム５４は通常、第１端部５６から第２端部５８まで延びる略剛性部材である。アーム５４は十分長いので、第２端部５８が後部領域３４に達している時、第１端部５６は外部ケーシングから出てユーザー接近可能領域４４に届いている。具体的には、アーム５４の第２端部５８が後部取り付けブラケット３６に接触している時、第１端部５６はユーザー接近可能領域４４に届いている。このように、ユーザーはトランジションピース２０の後部領域３４から離れた位置にとどまることができるので、機械的締結具４０を後部取り付けブラケット３６から除去するために外部ケーシングを取り外す必要が減少し、トランジションピース２０をガスタービンエンジン１０全体から取り外しやすくなる。
【００１５】
第２端部５８は、後部取り付けブラケット３６と係合するように構成された基部６０を備える。基部６０は様々な形状に形成することができるが、基部６０の後側６２は後部取り付けブラケット３６の形状にほぼ対応する形状を含む。一実施形態において、後部取り付けブラケット３６は、後壁６８からフィレットにより移行できる側壁６４を備える。後側６２は後部取り付けブラケット３６の前面７０にぴったりと係合して、遠隔タービン部品交換装置５０を全体的に正確に位置付ける。正確に位置付けることで、以下に詳述するように、遠隔タービン部品交換装置５０の複数の動作部品を確実に位置合わせする。さらに、側壁６４と適切に係合することで、動作中に遠隔タービン部品交換装置５０が回る可能性が低減する。
【００１６】
基部６０は複数の部品を支持し収容するように構成される。材料除去工具７２は基部６０に近接して配置され、後部取り付けブラケット３６に対して基部６０を正確に位置付けると、中心線が機械的締結具４０の中心線に並ぶ。正確な位置付けと動作の監視は、基部６０に近接して配置されるボアスコープ７４を備えることで容易になる。ボアスコープ７４からアーム５４の第１端部５６まで延びる物理ケーブルと共に図示されているが、ボアスコープ７４から無線信号を送信してもよい。いずれの場合も、遠隔位置４２の観察領域が遠隔タービン部品交換装置５０のユーザーに与えられる。材料除去工具７２の多数の実施形態が考えられるが、当該技術において公知の材料除去技術が含まれる。例えば、ドリル、ダイグラインダ、カッティングディスク、ミリングヘッドなどの、材料を穿孔する、粉砕する、機械加工する、および／または切削するように構成された道具が適している。一実施形態において、材料除去工具７２は０．６２５’’ドリルである。別の実施形態において、ピン充填ソケットと共に用いる油圧レンチを使用して、座金係止タブなど、除去する材料に係合してもよく、材料にねじり力を加えて、部品から材料をせん断する。先に列挙した実施形態は単に例示的なものであり、これらに限定されない。さらに、特定の実施形態において上記の道具を組み合わせて使用してもよい。使用する道具にかかわらず、材料除去工具７２を使用してタービン材料部位から材料を除去する。タービンアセンブリのいくつかの部品や領域が、材料を除去するタービン材料部位を含んでいてもよい。例示的な一実施形態において、機械的締結具４０は破壊的に取り除かれる材料である。材料除去工具７２を作動して、材料を破片が発生するように除去することで、機械的締結具４０を破壊する。材料除去工具７２は、ユーザー接近可能領域４４に位置するユーザーによって制御される。アーム５４の第１端部５６に向かって延びる工具ケーブル７６は、ユーザーの手が届く制御部と機能的に連通している。
【００１７】
動作時、材料除去工具７２が機械的締結具４０など、タービン材料部位から材料を除去することで破片が発生する。破片除去要素７８を基部６０に近接して、または部分的に基部６０に収容されて配置される。一実施形態において、破片除去要素７８は、除去工程中に発生する破片をアーム５４の第２端部５８から第１端部５６に向かって運ぶ真空である。機械的締結具４０、または特定の用途によっては複数の締結具が取り除かれると、トランジションピース２０をガスタービンエンジン１０から取り外すことができる。通常、複数のトランジションピースが周方向に配置されており、遠隔タービン部品交換装置５０を使用して残りのトランジションピースに対して上記の工程を繰り返してもよい。
【００１８】
遠隔タービン部品交換装置５０の一実施形態において、前部支持体８０を備えることでトランジションピース２０の前部領域３２と係合する。前部支持体８０は、トランジションピース２０の前部領域３２に近接する位置まで、燃焼カンと付随するライナの上を摺動するように構成される複数の開口部８２を備える。前部支持体８０は、トランジションピース２０の外面３８に磁気的に引き付ける強磁性体材料で形成してもよく、それにより遠隔タービン部品交換装置５０の動作中に安定化する力を与える。
【００１９】
本明細書に記載の実施形態の他の態様によると、図４を参照すると、遠隔タービン部品交換装置５０は、トランジションピース２０などのタービン部品を後部取り付けブラケット３６に固定する締付ボルトを取り付けるように構成される。ボルトの取り付けを容易にするために、第１ソケット８４（本明細書において材料除去ソケットとも呼ぶ）をアーム５４の基部６０に近接して遠隔タービン部品交換装置５０に固定する。第１ソケット８４は基部６０に取り外し可能に連結される。アーム５４を使用して後部取り付けブラケット３６の位置を特定し、四角ドライバと第１ソケット８４とを介して、ボルト８６と係止タブ付き座金８７とを後部取り付けブラケット３６の孔８８に位置合わせする。ボルト８６は第１ソケット８４に磁気的に係合する。ばね式面取りアーム８９により、ボルト８６と係止タブ付き座金８７とを、孔係合前に第１ソケット８４の所定の位置に保持する。さらに、磁力によりこれらの要素を第１ソケット８４に保持しやすくしてもよい。そして第１ソケット８４を回転して、孔８８内でボルト８６を締めて固定する。
【００２０】
図５および図６を参照すると、第２ソケット９０（本明細書で取り付けソケットとも呼ぶ）もまた、第１ソケット８４を取り外した後に基部６０に近接してアーム５４に連結するように構成される。第２ソケット９０は、第２ソケット９０の波形部９２を介して、係止タブ付き座金８７の複数の係止タブ９６に対向して各平面９４に自動調心する。波形部９２は、その各平面９８が各平面９４に接触するまで回転するように構成される。第２ソケット９０の外側スリーブ９９は波形部９２に沿って軸方向に進む。この軸方向の動きにより、少なくとも１つの、通常は複数のレバー９３が係止タブ付き座金８７の複数の係止タブ９６を押し付けることで、複数の係止タブ９６はボルト８６の頭部９５に適切に取り付けられる。先に詳述した材料除去工程と同じく、ボアスコープ７４を使用してボルト取り付け工程を視覚的に監視してもよい。
【００２１】
図７のフロー図に示すように、図１から図６を参照すると、タービンアセンブリからタービン部品を遠隔的に交換する方法が同じく提供される。ガスタービンエンジン１０と遠隔タービン部品交換装置５０については前述しており、具体的な構造要素をさらに詳述する必要はない。タービンアセンブリから材料を遠隔的に除去する方法には、遠隔タービン部品交換装置のアームを、タービン部品に近接するタービンアセンブリの遠隔位置まで延ばすことが含まれる。材料は、遠隔タービン部品交換装置の基部に近接する位置にある材料除去工具を用いて材料除去部位から除去する。基部はタービンアセンブリの遠隔位置にあるタービン部品に係合するように構成される。材料の除去中に発生する破片を、基部に近接して配置される破片除去要素を用いて除去する。この方法に関連する特徴は先に詳述しており、重複して説明しない。
【００２２】
トランジションピース２０などのタービン部品の取り外しを容易にする材料除去工程に加えて、この方法はまた、検査したまたは新しいトランジションピースを取り付けることを含む。第１ソケット８４と第２ソケット９０については先に詳述した。この方法には、第１ソケット８４を基部６０に近接して連結し、ボルト８６を第１ソケット８４に、例えば磁力を用いるなどして係合することが含まれる。ボルト８６は孔８８に配置され、トルクを与えて孔８８に係合して、タービン部品をタービンアセンブリに固定する。最後のトルクを与えると、第１ソケット８４は取り外され、第２ソケット９０を基部６０に近接してアーム５４に結合する。第２ソケット９０がボルトの頭部９５の形状に対応するアラインメントプロファイルを備えることで、位置合わせが容易になる。第２ソケット９０を回転して、係止タブ付き座金８７の複数の係止タブ９６に係合する。かかる回転により、複数の係止タブ９６が第２ソケット９０から突出する少なくとも１つのレバーと係合すると、複数の係止タブ９６が平坦になり、複数の係止タブ９６が平坦になることでボルト８６の頭部９５に保持力が与えられる。
【００２３】
本発明について限られた数の実施形態のみに関連して詳述したが、本発明が開示されたかかる実施形態に限定されないことは容易に理解されるはずである。もっと正確に言えば、本発明を変更して、これまでに説明しなかった多くの変形、改造、代替、同等の構成を包含することができるが、それらは本発明の精神および範囲に対応する。さらに、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明の態様が、上記実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。したがって、本発明は先の記述によって限定されると見なすべきものではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機部
１４  複数の燃焼器アセンブリ
１８  燃焼部
２０  トランジションピース
２４  タービン部
２６、２７、２８  段
３０  ローター
３２  前部領域
３４  後部領域
３６  後部取り付けブラケット
３８  外面
４０  機械的締結具
４２  遠隔位置
４４  ユーザー接近可能領域
５０  遠隔タービン部品交換装置
５４  アーム
５６  第１端部
５８  第２端部
６０  基部
６２  後側
６４  側壁
６８  後壁
７０  前面
７２  材料除去工具
７４  ボアスコープ
７６  工具ケーブル
７８  破片除去要素
８０  前部支持体
８２  複数の開口
８４  第１ソケット
８６  ボルト
８７  係止タブ付き座金
８８  孔
８９  ばね式面取りアーム
９０  第２ソケット
９２  波形部
９３  複数のレバー
９４  平面
９５  頭部
９６  複数の係止タブ
９８  各平面
９９  外側スリーブ
１００  タービンアセンブリからタービン部品を遠隔的に交換する方法
１０２  遠隔タービン部品交換装置のアームを、タービン部品に近接するタービンアセンブリの遠隔位置まで延ばす。
１０４  材料は、遠隔タービン部品交換装置の基部に近接する位置にある材料除去工具を用いて材料除去部位から除去する。基部はタービンアセンブリの遠隔位置にあるタービン部品に係合するように構成される。
１０６  材料の除去中に発生する破片を、基部１０６に近接して配置される破片除去要素を用いて除去する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015034546.tif 000009