(57)【要約】【課題】  タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを使用位置に保持したまま、エンジン全体を分解することなく、サポートケーシングを単体で取り外すことができるサポートケーシング取外し治具とその取外し方法を提供する。【解決手段】  タービンと圧縮機を連結するロータシャフト１を水平に保持した状態で、ロータシャフトに軸受ガイド部材１２を連結しガイド後端に荷重支持部材を取り付けるガイド治具取付ステップ（Ａ）と、タービンケーシング４からサポートケーシング３を水平後方に分離し、フランジ穴を利用してケーシング吊上部材を取り付ける吊上部材取付ステップ（Ｂ）と、次いで、サポートケーシング３を浮かせながら後方へずらしてタービン翼を露出させタービン翼を下方から支持してロータシャフト１に作用する下向力を載せかえ、これによりガイド後端での荷重支持部材による支持の必要性を無くす荷重載替えステップ（Ｃ）と、サポートケーシング３を軸受ガイド部材から取外すケーシング取外しステップ（Ｄ）と、を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを水平に保持したまま、ロータシャフト後端部を支持する軸受を内蔵したサポートケーシングを軸受と共に後方に取り外すためのサポートケーシング取外し治具であって、
ロータシャフトに連結されロータシャフトに作用する下向力を後端部で荷重支持部材に伝達しながらサポートケーシングを後方に移動するための軸受ガイド部材と、
サポートケーシングを水平に吊り上げ、ガイドとベアリングローラのこすれを最小限にしながらサポートケーシングを後方に移動するためのケーシング吊上部材と、
タービン翼を下方から支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、ガイド後端に作用する下向力を無くし、サポートケーシング引き抜きの妨げとなるホイストを取外し可能にするためのタービン翼サポート部材と、を備えることを特徴とするサポートケーシング取外し治具。
【請求項２】
前記軸受は内輪の外周面で軸方向に摺動可能なローラ軸受であり、
前記軸受ガイド部材は、前方端部に設けられ軸受の固定ナット用ねじ部と螺合する固定ねじ部と、内輪外径に等しい最大外径を有し前方端部から後方に所定の長さ延びる水平ガイド部と、後方端部に設けられ後方端部を吊り上げて垂れ下がり防ぐためのガイド吊上部材とを有し、
前記タービン翼サポート部材は、サポートケーシングの前部が固定されるタービンケーシングの後部フランジに着脱可能に取付けられる固定部と、タービン翼の先端部を下方から支持するサポート部とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のサポートケーシング取外し治具。
【請求項３】
タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを水平に保持した状態で、
ロータシャフトに軸受ガイド部材を連結しガイド後端に荷重支持部材を取り付けるガイド治具取付ステップと、
タービンケーシングからサポートケーシングを水平後方に分離し、前記サポートケーシングにケーシング吊上部材を取り付ける吊上部材取付ステップと、
次いで、サポートケーシングを浮かせながら後方へずらしてタービン翼を露出させタービン翼を下方から支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、これによりガイド後端での荷重支持部材による支持の必要性を無くす荷重載替えステップと、
サポートケーシングを軸受ガイド部材から取外すケーシング取外しステップと、を有することを特徴とするサポートケーシングの取外し方法。
【請求項４】
前記軸受は内輪の外周面で軸方向に摺動可能なローラ軸受であり、
前記軸受ガイド部材は、前方端部に設けられ軸受の固定ナット用ねじ部と螺合する固定ねじ部と、内輪外径に等しい最大外径を有し前方端部から後方に所定の長さ延びる水平ガイド部と、後方端部に設けられ後方端部を吊り上げて垂れ下がり防ぐためのガイド吊上部材とを有し、
前記ケーシング取外しステップにおいて、ケーシング吊上部材を用いてサポートケーシングを水平に吊り上げ、軸受のローラと軸受ガイド部材とのこすれ等を最小限にしてサポートケーシングを後方に移動させる、ことを特徴とする請求項３に記載のサポートケーシングの取外し方法。
【請求項５】
前記タービン翼支持ステップにおいて、タービン翼の先端部を下方から支持するようにタービンケーシングの後部フランジにタービン翼サポート部材を取付ける、ことを特徴とする請求項３に記載のサポートケーシングの取外し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェットエンジンのタービン部を構成するリアタービンベアリングサポートケーシングを単独で取り外すためのサポートケーシング取外し治具とその取外し方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、一般的なジェットエンジンの全体構成図である。このジェットエンジンは、圧縮機、燃焼器及びタービンが同軸に連結されており、圧縮機で圧縮した空気を用いて燃焼器で燃料を燃焼させ、発生した燃焼ガスでタービンを回転駆動し、この駆動力をロータシャフトで圧縮機に伝達し、圧縮機を回転駆動するようになっている。
また、この例において、ロータシャフト１は、４つの軸受２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで高速回転可能に支持されている。なお、この例では、ロータシャフト１がスプライン継手で中間連結された前部ロータシャフトと後部ロータシャフトからなるが、全体が１本の場合もある。
【０００３】
なお、本発明と関連する技術として非特許文献１が開示されている。
非特許文献１の「ケーシング取付用治具」は、火力発電所用ボイラを囲っているアウターケーシングの止めにおいて、ケーシング押えを治具を用いて取付・取外すことにより、雨水の侵入による腐食を防止するものである。
【０００４】
【非特許文献１】公開技報、公技番号９２−２３０１６、発行日：１９９２．９．１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したジェットエンジンにおいて、タービン部は高温ガスに曝されるため、最後部のケーシングに熱応力等によるクラックが発生することがある。この場合、溶接等でクラック部を補修するために、最後部のケーシング３を分解して取り外す必要が生じる。以下、このケーシングを「リアタービンベアリングサポートケーシング」又は単に「サポートケーシング」と呼ぶ。
【０００６】
ケーシング３（サポートケーシング）には、上述した４つの軸受２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの最後部の軸受２ｄが内蔵されているため、単独で分解はできず、従来、ジェットエンジン全体を圧縮機部、燃焼機部、タービン部に分割し、さらにタービン部を垂直にして全分解した後、最後部のケーシング３を取り外していた。
しかしそのため、ケーシングの補修自体は短時間（例えば１日）で終了するにもかかわらず、エンジン全体をサポートケーシングが単体状態になるまで分解するため、修復に長期間（例えば１週間以上）必要となる問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを使用位置に保持したまま、エンジン全体を分解することなく、サポートケーシングを単体で取り外すことができるサポートケーシング取外し治具とその取外し方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを水平に保持したまま、ロータシャフト後端部を支持する軸受を内蔵したサポートケーシングを軸受と共に後方に取り外すためのサポートケーシング取外し治具であって、
ロータシャフトに連結されロータシャフトに作用する下向力を後端部で荷重支持部材に伝達しながらサポートケーシングを後方に移動するための軸受ガイド部材と、
サポートケーシングを水平に吊り上げ、ガイドとベアリングローラのこすれを最小限にしながらサポートケーシングを後方に移動するためのケーシング吊上部材と、
タービン翼を下方から支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、ガイド後端に作用する下向力を無くし、サポートケーシング引き抜きの妨げとなるホイストを取外し可能にするためのタービン翼サポート部材と、を備えることを特徴とするサポートケーシング取外し治具が提供される。
【０００９】
本発明の構成によれば、軸受ガイド部材をロータシャフトに連結することにより、ロータシャフトに作用する下向力を後端部で荷重支持部材（ホイスト、ジャッキ、スペーサ等）に伝達しながらサポートケーシングを後方に移動することができる。
また、ケーシング吊上部材により、サポートケーシングを水平に吊り上げ、ガイドとベアリングローラのこすれを最小限にしながらサポートケーシングを後方に移動することができる。従って、軸受ガイド部材とケーシング吊上部材を併用してロータシャフトに作用する下向力を後端部で荷重支持部材に伝達し、かつガイドとベアリングローラのこすれを最小限にしながらタービンケーシングからサポートケーシングを水平後方に分離することができる。
さらに、タービン翼サポート部材により、タービン翼を下方から支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、ガイド後端に作用する下向力を無くし、サポートケーシング引き抜きの妨げとなる荷重支持部材を取外し可能にすることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記軸受は内輪の外周面で軸方向に摺動可能なローラ軸受であり、
前記軸受ガイド部材は、前方端部に設けられ軸受の固定ナット用ねじ部と螺合する固定ねじ部と、内輪外径に等しい最大外径を有し前方端部から後方に所定の長さ延びる水平ガイド部と、後方端部に設けられ後方端部を吊り上げて垂れ下がり防ぐためのガイド吊上部材とを有し、
前記タービン翼サポート部材は、サポートケーシングの前部が固定されるタービンケーシングの後部フランジに着脱可能に取付けられる固定部と、タービン翼の先端部を下方から支持するサポート部とを有する。
【００１１】
この構成により、軸受ガイド部材の固定ねじ部を軸受の固定ナット用ねじ部と螺合させることにより、水平ガイド部でサポートケーシング内の軸受ローラを支持し、後方にスムースに摺動させることができる。
また、タービン翼サポート部材の固定部をタービンケーシングの後部フランジに取り付け、サポート部でタービン翼の先端部を下方から支持することで、ロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、サポートケーシング引き抜きの妨げとなるガイド後端のホイストの必要性を無くすことができる。
【００１２】
また本発明によれば、タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを水平に保持した状態で、
ロータシャフトに軸受ガイド部材を連結しガイド後端に荷重支持部材を取り付けるガイド治具取付ステップと、
タービンケーシングからサポートケーシングを水平後方に分離し、前記サポートケーシングにケーシング吊上部材を取り付ける吊上部材取付ステップと、
次いで、サポートケーシングを浮かせながら後方へずらしてタービン翼を露出させタービン翼を下方から支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、これによりガイド後端での荷重支持部材による支持の必要性を無くす荷重載替えステップと、
サポートケーシングを軸受ガイド部材から取外すケーシング取外しステップと、を有することを特徴とするサポートケーシングの取外し方法が提供される。
【００１３】
本発明の方法によれば、吊上部材取付ステップにおいて、タービンケーシングからサポートケーシングを水平後方に分離し、フランジ穴を利用してケーシング吊上部材を取り付けることができる。
また、荷重載替えステップにおいて、サポートケーシングを浮かせながら後方へずらしてタービン翼を露出させタービン翼を下方から支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、これによりガイド後端での荷重支持部材（ホイスト等）による支持の必要性を無くすことができる。従って、ケーシング取外しステップにおいて、サポートケーシング全体を軸受ガイド部材から完全に取外すことができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記軸受は内輪の外周面で軸方向に摺動可能なローラ軸受であり、
前記軸受ガイド部材は、前方端部に設けられ軸受の固定ナット用ねじ部と螺合する固定ねじ部と、内輪外径に等しい最大外径を有し前方端部から後方に所定の長さ延びる水平ガイド部と、後方端部に設けられ後方端部を吊り上げて垂れ下がり防ぐためのガイド吊上部材とを有し、
前記ケーシング取外しステップにおいて、ケーシング吊上部材を用いてサポートケーシングを水平に吊り上げ、軸受のローラと軸受ガイド部材とのこすれ等を最小限にしてサポートケーシングを後方に移動させる。
【００１５】
この方法により、軸受ガイド部材の固定ねじ部を軸受の固定ナット用ねじ部と螺合させることにより、水平ガイド部でサポートケーシング内の軸受ローラを支持し、ロータシャフト後端部に作用する下向力をサポートケーシングに伝達しながら後方にスムースに摺動させることができる。
従って、ケーシング取外しステップにおいて、ケーシング吊上部材を用いてサポートケーシングを水平に吊り上げ、軸受のローラと軸受ガイド部材とのこすれ等を最小限にしてサポートケーシングを後方に移動させ、タービンケーシングからサポートケーシングを水平後方にスムースに分離することができる。
【００１６】
また、前記タービン翼支持ステップにおいて、タービン翼の先端部を下方から支持するようにタービンケーシングの後部フランジにタービン翼サポート部材を取付ける。
【００１７】
この方法により、ロータシャフト後端部に作用する下向きの力をタービン翼を介して後部フランジで支持してロータシャフトに作用する下向力を載せかえ、サポートケーシング引き抜きの妨げとなるホイストを取外し可能にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明のサポートケーシング取外し治具とその取外し方法は、以下の効果を有する。
（１）  軸受ガイド部材をロータシャフトに組付け、サポートケーシングをロータシャフトから軸受ガイド部材上へ滑らせることによって、サポートケーシングをスム−スに抜くことができる。
（２）  サポートケーシングの重心に対応してケーシング吊上部材の支持位置を調整することで、サポートケーシングが全く水平となるようにできるため、軸受やロータシャフトに損傷を与えることなく抜き取ることができる。
（３）  タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを使用位置に保持したまま、エンジン全体を分解することなく、サポートケーシングを単体で取り外すことができる。従って、サポートケーシングの修復期間を大幅（例えば１週間以上から１日）に短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の対象とするタービン部の拡大図である。このタービン部は前部フランジで燃焼器部（図示しない）と直結している。また、タービン部は、前側のタービンケーシング４と後側のサポートケーシング３とからなり、互いにフランジ４ａ，３ａを介してボルト等で連結されている。タービンケーシング４は軸受２ｃを内蔵し、サポートケーシング３は軸受２ｄを内蔵する。また、ロータシャフト１は、軸受２ｃ，２ｄで支持されると共に、図示しない燃焼器部および圧縮機部まで延びている。
【００２１】
ロータシャフト１の後端部を支持する軸受２ｄは、この例では、最後端のタービン動翼のタービンロータ５を回転可能に支持している。また、軸受２ｄは、内輪、外輪とその間に位置する複数のローラからなり、かつ内輪の外周面で軸方向に摺動可能なローラ軸受である。
タービンロータ５の後端部には、軸受の固定ナット用ねじ部が設けられており、このねじ部と螺合する固定ナット６により、軸受２ｄの内輪が軸方向に移動しないように固定されている。
ロータシャフト１の後端部より更に後方には、排気コーン７が設けられている。また、排気コーン７の内部には、サンプユニット（図示せず）等が内蔵されている。
【００２２】
図２は、本発明による取外し治具の使用状態を示す図である。本発明の取外し治具１０は、軸受ガイド部材１２、ケーシング吊上部材１４、およびタービン翼サポート部材１６からなる。
【００２３】
軸受ガイド部材１２は、前方端部に設けられ軸受の固定ナット用ねじ部と螺合する固定ねじ部１２ａと、内輪外径に等しい最大外径を有し前方端部から後方に所定の長さ延びる水平ガイド部１２ｂと、後方端部に設けられ後方端部を吊り上げて垂れ下がり防ぐためのガイド吊上部材１２ｃとを有する。所定の長さは、荷重支持部材の取付部（この例では後端ホイスト取付部）がサポートケーシングから後方へ出る長さであり、例えば約８０ｃｍ前後である。
【００２４】
この構成により、軸受ガイド部材１２は、ロータシャフト１の固定ナット用ねじ部に連結され、ロータシャフト１に作用する下向力を後端で支持した状態で軸受ロータと水平ガイド部１２ｂの摺動によりサポートケーシング３を後方に移動する機能を有する。
【００２５】
ケーシング吊上部材１４は、サポートケーシング３を水平に吊り上げ、ローラとガイドのこすれ等を最小限にしながらサポートケーシング３を後方に移動する機能を有する。またこのケーシング吊上部材１４には、サポートケーシング３の重心に対応して吊上金具１４ａの支持位置を調整できるようになっており、サポートケーシング３が正確に水平に吊り上げできるようになっている。
【００２６】
タービン翼サポート部材１６は、サポートケーシング３の前部が固定されるタービンケーシング４の後部フランジ４ａにボルト等で着脱可能に取付けられる固定部１６ａと、タービン翼の先端部を下方から支持するサポート部１６ｂとを有する。固定部１６ａは、サポートケーシング３の前部フランジ３ａの下端部と同一形状を有し、ボルト等で後部フランジ４ａに固定できるようになっている。また、サポート部１６ｂは固定部１６ａと一体に形成され、好ましくは複数のタービン翼の先端部に密着する円弧面を有する。
この構成により、タービン翼サポート部材１６は、タービン翼を下方から支持してロータシャフト１に作用する下向力を載せかえ、引き抜きの妨げとなるガイド後端ホイストの必要性を無くす機能を有する。
【００２７】
上述した構成により、軸受ガイド部材１２をロータシャフト１に連結することにより、ロータシャフト１に作用する下向力を後端部で荷重支持部材（ホイスト）に伝達しながらサポートケーシング３を後方に移動することができる。また、ケーシング吊上部材１４により、サポートケーシング３を水平に吊り上げ、ガイドとベアリングローラのこすれを最小限にしながらサポートケーシングを後方に移動することができる。
従って、軸受ガイド部材１２とケーシング吊上部材１４を併用してロータシャフト１に作用する下向力を後端部でホイストに伝達し、かつガイドとベアリングローラのこすれを最小限にしながらタービンケーシング４からサポートケーシング３を水平後方に分離することができる。
さらに、タービン翼サポート部材１６により、タービン翼を下方から支持してロータシャフト１に作用する下向力を載せかえ、ガイド後端に作用する下向力を無くし、サポートケーシング引き抜きの妨げとなるホイストを取外し可能にすることができる。
【００２８】
図３は、本発明による取外し方法を示す図である。この図に示すように、本発明の取外し方法は、タービンと圧縮機を連結するロータシャフト１を水平に保持した状態で、ガイド治具取付ステップ（Ａ）、吊上部材取付ステップ（Ｂ）、荷重載替えステップ（Ｃ）およびケーシング取外しステップ（Ｄ）をこの順で行う。
【００２９】
ガイド治具取付ステップ（Ａ）の前に、予め排気コーン７及び固定ナット６を取り外しておく。
次いで、ガイド治具取付ステップ（Ａ）では、ロータシャフト１に上述した軸受ガイド部材１２を連結し、ガイド後端にホイストを取り付け、サポートケーシング３をケーシング吊上部材１４で水平に吊り上げる。
軸受ガイド部材１２の連結の際に、軸受ガイド部材１２の後端に設けたガイド吊上部材１２ｃで、ロータシャフト１が下方に垂れないようにガイド最後部においてホイストで吊っておくのがよい。
また、サポートケーシング３とタービンケーシング４を結合しているフランジ用のボルト及びナットを取り外しておく。
【００３０】
吊上部材取付ステップ（Ｂ）では、タービンケーシング４からサポートケーシング３を水平後方に分離し、フランジ穴を利用してケーシング吊上部材１４を取り付ける。
すなわち、ケーシング吊上部材１４を用いてサポートケーシング３を水平に吊り上げ、サポートケーシング３とタービンケーシング４の連結を外し、サポートケーシング３を軸受ガイド部材１２で支持しながら所定の長さ（約８０ｃｍ程度）だけ後方に摺動させる。この後方摺動により、タービンケーシング４とサポートケーシング３の間に所定の長さに相当する隙間が形成される。
【００３１】
荷重載替えステップ（Ｃ）では、サポートケーシングを浮かせながら後方へずらしてタービン翼を露出させ、この隙間から、タービンケーシング４の後部フランジにタービン翼サポート部材１６を取付け、最後端のタービンディスク５に取り付けられたタービン翼（タービン４段ブレード）を下方から支持してロータシャフト１に作用する下向力を載せかえ、これによりガイド後端でのホイストによる支持の必要性を無くす。
【００３２】
ケーシング取外しステップ（Ｄ）では、ホイストをケーシング吊上部材１４に付け替えてケーシング吊上部材１４でサポートケーシング３を吊り、後方にスライドさせてサポートケーシング３を軸受ガイド部材１２から取外し、サポートケーシング３の取外しが完了する。
サポートケーシング３の取外し後は、溶接等でクラック部を補修し、或いは新品を用いて再組立してもよい。なお、取外し後の再組立は、取外し順序との逆の順で行うことができる。
【００３３】
上述した本発明の方法により、吊上部材取付ステップ（Ｂ）において、ロータシャフト１に作用する下向力を軸受ガイド部材１２およびサポートケーシング３を介してケーシング吊上部材１４で支持しながらタービンケーシング４からサポートケーシング３を水平後方に分離し、フランジ穴を利用してケーシング吊上部材を取り付けることができる。
また、荷重載替えステップ（Ｃ）において、サポートケーシングを浮かせながら後方へずらしてタービン翼を露出させタービン翼を下方から支持してロータシャフト１に作用する下向力を載せかえ、これによりガイド後端でのホイストによる支持の必要性を無くすことができる。従って、ケーシング取外しステップ（Ｄ）において、サポートケーシング全体を軸受ガイド部材１２から完全に取外すことができる。
【００３４】
上述したように本発明は、タービンと圧縮機を連結するロータシャフトを使用位置に保持したまま、エンジン全体を分解することなく、サポートケーシングを単体で取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の対象とするタービン部の拡大図である。
【図２】本発明による取外し治具の使用状態を示す図である。
【図３】本発明による取外し方法を示す図である。
【図４】一般的なジェットエンジンの全体構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ロータシャフト、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  軸受、
３  サポートケーシング（リアタービンベアリングサポートケーシング）、
３ａ  フランジ、４  タービンケーシング、４ａ  フランジ、
５  タービンロータ、６  固定ナット、７  排気コーン、
１０  取外し治具、１２  軸受ガイド部材、
１２ａ  固定ねじ部、１２ｂ  水平ガイド部、１２ｃ  ガイド吊上部材、
１４  ケーシング吊上部材、１４ａ  吊上金具、
１６  タービン翼サポート部材、１６ａ  固定部、１６ｂ  サポート部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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