(57)【要約】【課題】エンジンケーシング５とタービンケーシング４２との間に位置ずれがあっても、その位置ずれ量に影響されることなく、迅速に両ケーシング５，４２を位置合わせた状態で固定することができ、組み立て期間を短縮できる位置決め機構を提供する。【解決手段】タービンロータ４１を回転自在に支持するエンジンケーシング５と、前記タービンロータ４１の外周を覆うタービンケーシング４２との位置決めを行う位置決め機構６であって、前記エンジンケーシング５に径方向に向く調整孔６１が、前記タービンケーシング４２に軸方向に延びる調整溝６２が、それぞれ設けられ、円柱状の胴部７１と、この胴部７１に対して偏心した円柱状の先端部７２とを有する偏心ピン７の前記胴部７１が前記調整孔６１に挿入され、前記先端部７２が前記調整溝６２に挿入され、さらに、前記偏心ピン７を前記調整孔６１に対して回り止めする回り止め部材６３が取り付けられている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータを回転自在に支持するエンジンケーシングと、前記タービンロータの外周を覆うタービンケーシングとの位置決めを行う位置決め機構であって、
前記エンジンケーシングに径方向に向く調整孔が、前記タービンケーシングに軸方向に延びる調整溝が、それぞれ設けられ、
円柱状の胴部と、この胴部に対して偏心した円柱状の先端部とを有する偏心ピンの前記胴部が前記調整孔に挿入され、
前記先端部が前記調整溝に挿入され、
さらに、前記偏心ピンを前記調整孔に対して回り止めする回り止め部材が取り付けられているタービンケーシングの位置決め機構。
【請求項２】
請求項１において、前記エンジンケーシングの水平な軸心に対し、前記偏心ピン、調整孔および調整溝が、エンジンケーシングおよびタービンケーシングのそれぞれの上下部に一対配置されているタービンケーシングの位置決め機構。
【請求項３】
請求項１または２において、前記回り止め部材は、前記調整孔の周縁部と偏心ピンの胴部の外周部とにまたがって偏心ピンの軸方向に挿入された平行ピンであるタービンケーシングの位置決め機構。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかにおいて、さらに、前記エンジンケーシングに、前記偏心ピンの外端部がエンジンケーシングの径方向外方へ移動するのを規制する蓋体が取り付けられているタービンケーシングの位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンおいてエンジンケーシングに対しタービンケーシングの位置決めを行う位置決め機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンは、導入された空気を圧縮機で圧縮して燃焼器に導き、燃料を燃焼器内に噴射して導入空気とともに燃焼させ、この燃焼ガスによりタービンを駆動する構成となっている（例えば特許文献１参照）  。
【０００３】
【特許文献１】
特許３０３４５１９号（図２）
【０００４】
前記タービンは、タービンロータを回転自在に支持するエンジンケーシングと、タービンロータの外周を覆うタービンケーシングとを備えている。このタービンの組み立て時には、前記エンジンケーシングに対しタービンケーシングの中心位置を合わせて両者を固定することにより、タービン翼のチップクリアランスを周方向に均一化している。
【０００５】
図１０は、従来のエンジンケーシングとタービンケーシングとの位置決め機構を示す横断面図である。同図のように、エンジンケーシング９０には円形孔９１が、一方、タービンケーシング９２にはキー溝９３がそれぞれ形成されている。組み立て時には、エンジンケーシング９０に対してタービンケーシング９２の中心位置を合わせた後、前記円形孔９１からキー溝９３に位置決めピン９４を挿入して、エンジンケーシング９０にタービンケーシング９２を位置合わせした状態で固定する。
【０００６】
前記両ケーシング９０，９２の位置決め作業時には、前記円形孔９１に対するキー溝９３の位置ずれを確認し、位置決めピン９４の先端部をキー溝９３の位置ずれ量に合わせて偏心加工し、この偏心先端部９５を前記キー溝９３に挿入させる。なお、前記円形孔９１に対するキー溝９３の位置ずれは、部品の加工誤差や組付け誤差などが集積されて発生し、エンジンケーシング９０にタービンケーシング９２を組み立てた後に始めて分かるため、予め偏心加工されたピンを用意しておくことはできない。このため、位置決め作業時に、その都度位置決めピン９４の偏心加工を行う必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、前記位置決めピン９４の先端部をキー溝９３の位置と合致するように偏心加工している間は、組み立て作業が一時中断されるので、次の作業工程へと移行することができず、作業期間が長くなる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、エンジンケーシングとタービンケーシングとの間に位置ずれがあっても、その位置ずれ量に影響されることなく、両ケーシングを固定することができて、組み立て作業を中断することなく、組み立て期間を短縮できる位置決め機構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するたの手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る位置決め機構は、タービンロータを回転自在に支持するエンジンケーシングと、前記タービンロータの外周を覆うタービンケーシングとの位置決めを行うものであって、前記エンジンケーシングに径方向に向く調整孔が、前記タービンケーシングに軸方向に延びる調整溝が、それぞれ設けられ、円柱状の胴部と、この胴部に対して偏心した円柱状の先端部とを有する偏心ピンの前記胴部が前記調整孔に挿入され、前記先端部が前記調整溝に挿入され、さらに、前記偏心ピンを前記調整孔に対して回り止めする回り止め部材が取り付けられている。
【００１０】
この位置決め機構によれば、エンジンケーシングとタービンケーシングの中心位置を合わせた後、偏心ピンの胴部をエンジンケーシングの調整孔に、また偏心ピンの先端部をタービンケーシングの調整溝に挿入して前記両ケーシングを固定する。このとき、前記調整孔と調整溝との間に位置ずれが発生していても、前記偏心ピンを回転させると、その先端部が偏心回転するので、この先端部を位置ずれ量の大小にかかわらず、調整溝に挿入させられる。このため、予め用意した１  つの偏心ピンを用いるだけで、組み立て作業を中断したりすることなく、組み立て期間の短縮が可能となる。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る位置決め機構は、前記エンジンケーシングの水平な軸心に対し、前記偏心ピン、調整孔および調整溝が、エンジンケーシングおよびタービンケーシングのそれぞれの上下部に一対配置されている。この構成によれば、タービンケーシングの左右方向位置がその上部と下部で拘束されるので、位置決め作業時にエンジンケーシングに対しタービンケーシングの上下方向位置を別の手段で決めておけば、タービンケーシングが熱膨張しても、その中心位置がエンジンケーシングに対して左右方向にずれることがなくなり、両者の同心関係が維持される。
【００１２】
また、本発明の好ましい実施形態に係る位置決め機構は、前記回り止め部材が、前記調整孔の周縁部と偏心ピンの胴部の外周部とにまたがって偏心ピンの軸方向に挿入された平行ピンで形成されている。この構成によれば、位置決め作業時に偏心ピンの胴部の外周部から調整孔の周縁部に向かって平行ピンを偏心ピンと同方向に打ち込むことにより、偏心ピンの回り止めを簡単な作業で行える。
【００１３】
さらに、本発明の好ましい実施形態では、前記エンジンケーシングに、前記偏心ピンの外端部がエンジンケーシングの径方向外方へ移動するのを規制する蓋体が取り付けられている。この構成によれば、蓋体により偏心ピンがエンジンケーシングの径方向外方へ移動するのが規制されるので、偏心ピンの脱落が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる位置決め機構を備えたガスタービンの一部破断した側面図である。同図において、ガスタービン１は、導入空気ＩＡを圧縮機２で圧縮して燃焼器３に導き、ガスまたは液体燃料Ｆを燃焼器３内に噴射して燃焼させ、この燃焼ガスによりタービン４を駆動する構成となっている。
【００１５】
同図の実施形態では、前記圧縮機２として軸流型のものを用いており、この軸流型圧縮機２は、回転軸２２の外周面に配置された多数の動翼２３と、エンジンケーシング５の前部を形成する前部ハウジング５ａの内周面に多数配置された静翼２７との組み合わせにより、吸気筒２８から吸入した空気を圧縮して、その圧縮空気Ａを環状に形成された車室２９に送給する。
【００１６】
前記燃焼器３は、環状の車室２９内に配置されており、車室２９に送られた圧縮空気Ａに燃料Ｆを噴射して燃焼させ、その高温高圧の燃焼ガスＧがタービン４に送られる。
【００１７】
図２は、タービン４の部分の拡大した縦断面図である。同図のように、タービン４は、タービンロータ４１と、これの外周囲を覆うタービンケーシング４２とを備え、このタービンケーシング４２の内側には複数段のタービン静翼４３が所定間隔をおいて設けられ、一方、タービンロータ４１には、前記各段のタービン静翼４３の間に位置するように複数段のタービン動翼４４が設けられている。
【００１８】
タービンケーシング４２の外周全体は前記前部ハウジング５ａにより覆われている。この前部ハウジング５ａの後端に、エンジンケーシング５の後部を形成する後部ハウジング５ｂが、ボルトナットからなる締結部材２５により連結されており、この後部ハウジング５ｂの軸心位置、つまり、エンジンケーシング５の軸心位置に、前記タービンロータ４１が回転自在に支持されている。図２の実施形態では、前部ハウジング５ａに支持部材５１を介して前記タービンケーシング４２が支持されている。一方、後部ハウジング５ｂには、径方向内方に延びるストラット５２が固定され、このストラット５２の径方向内端部に軸受箱５３を設けて、この軸受箱５３に軸受５４を介して前記タービンロータ４１を支持している。
【００１９】
以上により、前記タービンロータ４１は、エンジンケーシング５の軸心位置に回転自在に支持される。このとき、前記タービンケーシング４２とエンジンケーシング５は、前記タービンロータ４１に設けられる各段のタービン動翼４４と、タービンケーシング４２の内側に設けられたタービンシュラウド２６との間に、周方向に均一な大きさの隙間（例えば０．５ｍｍ程度）を設けるために、両ケーシング５，４２の軸心合わせを行って位置決めする必要がある。
【００２０】
図３は、前記タービンケーシング４２とエンジンケーシング５との位置決め機構６を拡大して示す横断面図である。この位置決め機構６は、前記エンジンケーシング５における前部ハウジング５ａに形成された径方向に向く調整孔６１と、前記タービンケーシング４２に形成された軸方向に延びる調整溝６２と、これら調整孔６１と調整溝６２の間に介入される偏心ピン７、および偏心ピン７を前記調整孔６１に対して回り止めする回り止め部材６３を有している。図２では、前記前部ハウジング５ａに径方向内方に突出する環状の突部５０を設け、この突部５０に前記調整孔６１を形成している。また、前記タービンケーシング４２における前記突部５０との対向部位には、径方向外方に向かって延びる環状のフランジ４２ａを設けて、このフランジ４２ａの外周面を軸方向に沿って切り欠くことにより、前記調整溝６２を前記調整孔６１と対向状に形成している。
【００２１】
図３に示すように、前記エンジンケーシング５に形成した調整孔６１よりも径方向外方に、偏心ピン７の外端部がエンジンケーシング５の径方向外方へ移動するのを規制する蓋体６４を取り付けている。このようにすれば、蓋体６４により偏心ピン７の前記径方向外方への移動が規制されて、偏心ピン７の脱落が防止される。蓋体６４は、円盤状の基板６４ａの中央部に、エンジンケーシング５における調整孔６１の径方向外方に設けた嵌合孔６７に嵌合される嵌合部６４ｂが一体形成されたもので、ねじ体６５を、基板６４ａを貫通してエンジンケーシング５のねじ孔６０にねじ込むことにより、エンジンケーシング５に取り付けられている。
【００２２】
前記位置決め機構６を構成する調整孔６１、調整溝６２および偏心ピン７は、図２のように、前記エンジンケーシング５とタービンケーシング４２の上下部に、つまり、エンジンケーシング５の水平な軸心に対して、上下対称位置に、一対が配置されている。このような構成によれば、エンジンケーシング５に対するタービンケーシング４２の左右方向位置がその上部と下部で拘束されるので、位置決め作業時にエンジンケーシング５に対しタービンケーシング４２の上下方向位置を別の手段で予め決めておけば、タービンケーシング４２が熱膨張しても、その中心位置がエンジンケーシング５に対して左右方向にずれることがなくなり、両者５，４２の同心関係が維持される。
【００２３】
図４は前記偏心ピン７を拡大して示す正面図、図５，図６はその平面図と底面図である。偏心ピン７は、円柱状の胴部７１と、胴部７１に対して偏心した位置で胴部７１の下方部に一体形成された円柱状の偏心先端部７２とを有している。前記胴部７１は、前記エンジンケーシング５の調整孔６１（図３）に挿入され、前記偏心先端部７２は、前記タービンケーシング４２の調整溝６２（図３）に係止されるようになっている。前記胴部７１は、前記調整孔６１に挿入される中間部７３と、この中間部７３の上部側にくびれ部７４を介して連続状に一体形成された頭部７５とを有している。この頭部７５の外径は、調整孔６１（図３）の内径よりも大きく設定されている。また、偏心ピン７の頭部７５の外周縁二箇所には、後述する治具を係止させる係止溝７６が対向状に形成され、前記頭部７５の中心部には、位置決め作業時に前記治具９を連結するための連結ねじ孔７７が形成されている。
【００２４】
さらに、図５のように、前記頭部７５の外周縁で両係止溝７６，７６間の周方向中間位置には、前記回り止め部材６３（図３）を取付けるためのピン孔７８が、径方向に向かって貫通状に形成されている。また、図３に示すエンジンケーシング５の突部５０に設けた調整孔６１の周縁には、回り止め部材６３を取付けるための取付孔５０ａが、現場合わせでドリル加工により、前記ピン孔７８と対向状に形成される。つまり、前記偏心ピン７の前記調整孔６１に対する回り止めを行うにあたって、前記偏心ピン７の頭部７５に予め設けたピン孔７８に合わせて、前記エンジンケーシング５の調整孔６１の周りに取付孔５０ａを形成し、一方、前記回り止め部材６３として前記偏心ピン７と平行に軸方向に挿入される平行ピンを用い、この平行ピン６３を前記ピン孔７８から取付孔５０ａへと挿入することにより、前記調整孔６１に対する偏心ピン７の回り止めを行う。
【００２５】
図７は位置決め作業時に偏心ピン７を回転させるのに使用される治具８を示す正面図、図８はその底面図である。この治具８は、操作ハンドル８１と、このハンドル８１に筒状の連結部材８２を介して連結された概略矩形状の操作片８３とを備え、この操作片８３の両端部には、前記偏心ピン７の頭部７３に設けた各係止溝７６（図５）に係止する係止爪８４，８４が形成されている。
【００２６】
また、前記治具８には、操作ハンドル８１から中間部材８２を経て操作片８３へと貫通する貫通孔８５が形成され、この貫通孔８５に、連結ボルト８６が挿通される。このボルト８６は、位置決め作業時に偏心ピン７の頭部７５に形成した連結ねじ孔７７にねじ込まれて、前記操作ハンドル８１の回転力を偏心ピン７に伝える。さらに、前記操作ハンドル８１の貫通孔８５の上端には、前記ボルト８６の頭部８６ａ（図９）が入り込む凹所８５ａが形成されている。
【００２７】
次に、以上の位置決め機構６により図２のエンジンケーシング５とタービンケーシング４２との位置決めを行う手順について説明する。先ず、前記エンジンケーシング５に対しタービンケーシング４２の中心位置を合わせた後、図５に示すエンジンケーシング５の調整孔６１に偏心ピン７を挿入して、その胴部７１に設けた中間部７３を調整孔６１に嵌合させる。次に、前記偏心ピン７を回転させながら、その偏心した先端部７２を前記タービンケーシング４２の調整溝６２に落とし込むようにして挿入させる。
【００２８】
図９は、偏心ピン７を前記治具８を用いて回転させることによって、その偏心された先端部７２がタービンケーシング４２の調整溝６２に挿入された状態を説明する横断面図である。偏心ピン７を調整孔６１に嵌合される前に、エンジンケーシング５の外部で、前記治具８の操作片８３に設けた各係止爪８４を、前記偏心ピン７の頭部７５に設けた各係止溝７６に係止させるとともに、連結ボルト８６を連結ねじ孔７７にねじ込むことにより、治具８を偏心ピン７に固定する。治具８が付いた偏心ピン７を図９に示すように、エンジンケーシング５の調整孔６１に挿入する。つづいて、治具８の操作ハンドル８１を回転させて偏心ピン７を回転させると、偏心先端部７２が調整溝６２に合致した位置で、調整溝６２に嵌まり込む。
【００２９】
このように、偏心ピン７の胴部７１に対し偏心して形成された先端部７２が偏心回転するので、前記エンジンケーシング５の調整孔６１とタービンケーシング４２の調整溝６２との間に位置ずれが発生していても、この位置ずれ量に影響されることなく、前記先端部７２を調整溝６２に挿入させられる。このため、１  つの偏心ピン７を用いるだけで、従来のように組み立て作業を一時中断することがなくなり、組み立て期間の短縮が可能となる。
【００３０】
以上のようにして、前記偏心ピン７によりタービンケーシング４２とエンジンケーシング５との位置決めを行った後には、前記偏心ピン７の頭部７５に設けたピン孔７８からドリルを通すドリル加工により、このピン孔７８に合致した取付孔５０ａを、前記エンジンケーシング５の調整孔６１の周縁に形成する。ピン孔７８から取付孔５０ａへと、前記平行ピン６３を偏心ピン７の軸方向と平行に打ち込んで、この平行ピン６３により前記調整孔６１に対する偏心ピン７の回り止めを行う。このように、平行ピン６３を打ち込んで、偏心ピン７の回り止めを行うことにより、偏心ピン７の回り止めを簡単な作業で行える。
【００３１】
この後、前記偏心ピン７が挿入された調整孔６１の軸方向外側に、図３に示す蓋体６４を挿入させ、さらに、この蓋体６４の基板６４ａから前記エンジンケーシング５のねじ孔６０へとねじ体６５を挿入させて、この蓋体６４により、前記偏心ピン７の軸方向外方（エンジンケーシング５の径方向外方）への移動を規制する。なお、平行ピン（回り止め部材）６３の打ち込みにより偏心ピン７を軸方向への抜け止めがなされる場合には、蓋体６４を省略できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の位置決め機構によれば、エンジンケーシングとタービンケーシングとの間に位置ずれがあっても、その位置ずれ量に影響されることなく、両ケーシングを位置合わせた状態で迅速に固定することができ、従来のように組み立て作業を中断する必要がなくなって、組み立て期間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる位置決め機構を備えたガスタービンの一部破断した側面図である。
【図２】タービン部分の拡大した縦断面図である。
【図３】位置決め機構を拡大して示す横断面図である。
【図４】偏心ピンを拡大して示す正面図である。
【図５】同偏心ピンの平面図である。
【図６】同偏心ピンの底面図である。
【図７】位置決め作業時に偏心ピンを回転させるのに使用される治具を示す正面図である。
【図８】同治具の底面図である。
【図９】同治具を用いて偏心ピンを回転させながら、その先端部を調整溝に挿入させるときの作業状態を説明する横断面図である。
【図１０】従来のエンジンケーシングとタービンケーシングとの位置決め機構を示す横断面図である。
【符号の説明】
５…エンジンケーシング
８…治具
７…偏心ピン
４１…タービンロータ
４２…タービンケーシング
６１…調整孔
６２…調整溝
６３…回り止め部材（平行ピン）
６４…蓋体
７１…胴部
７２…偏心先端部
【図１】
2004162536.tif 000003
【図２】
2004162536.tif 000004
【図３】
2004162536.tif 000005
【図４】
2004162536.tif 000006
【図５】
2004162536.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004162536.tif 000009
【図８】
2004162536.tif 000010
【図９】
2004162536.tif 000011
【図１０】
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