特許 6367363 クラッチをタービン列に接続するための連結デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367363

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】クラッチをタービン列に接続するための連結デバイス

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/36 20060101AFI20180723BHJP

   F01D 15/12 20060101ALI20180723BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20180723BHJP

   F16D 1/033 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/36

   F01D15/12

   F01D25/00 F

   F16D1/033 100

   F16D1/033 200

【請求項の数】11

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-562525(P2016-562525)

(86)(22)【出願日】2015年3月25日

(65)【公表番号】特表2017-514061(P2017-514061A)

(43)【公表日】2017年6月1日

(86)【国際出願番号】EP2015056384

(87)【国際公開番号】WO2015158511

(87)【国際公開日】20151022

【審査請求日】2017年1月16日

(31)【優先権主張番号】14164721.4

(32)【優先日】2014年4月15日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】508008865

【氏名又は名称】シーメンス アクティエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ベルント・ラコンベ

(72)【発明者】

【氏名】オリヴァー・ミシィ

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・ピーパー

【審査官】 川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２３４１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４３８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第８８／００２０７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４７４３１３８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２６３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５７７５８３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０７８０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１２５９１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２００８／１０７５１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５３３１８１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ７／３６

Ｆ０１Ｄ １５／１２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ１６Ｄ １／０３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クラッチ（１０）をタービン列に接続するための連結デバイスであって、
第１連結フランジ（２０）及び第２連結フランジ（３０）を備え、
前記第１連結フランジ（２０）及び前記第２連結フランジ（３０）それぞれが、接続素子（１２）を受けるための少なくとも１つの孔（２１、３１）を有し、
前記第２連結フランジの前記孔（３１）が、メクラ孔として具現化されており、
少なくとも１つの前記接続素子（１２）を用いて前記第１連結フランジ（２０）及び前記第２連結フランジ（３０）を互いに対して中心合せしており、
前記接続素子を前記第１及び第２連結フランジ（２０、３０）内の前記孔（２１、３１）内に挿入しており、
前記接続素子（１２）が、開きボルト（１３）として具現化されており、
前記開きボルト（１３）が、錐状内面を有するスリーブ（１８）と、錐状外面を有するボルト（１９）と、を有し、
前記ボルト（１９）を軸方向変位させるための変位デバイス（４０）をさらに有し、
前記変位デバイス（４０）が、端面側に配設されかつ外ネジ山（４２）を有するネジ山付素子（４１）を有し、
前記外ネジ山（４２）が、前記スリーブ（１８）の内ネジ山（３４）に係合し、前記ネジ山付素子（４１）を回転させることで前記ボルト（１９）の軸方向変位を生じさせるように設計されていることを特徴とする連結デバイス。

【請求項2】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項１に記載された連結デバイスであって、
前記接続素子（１２）を位置付けするための軸方向停止部（２６）が、前記第１連結フランジ（２０）に、または、前記第２連結フランジ（３０）に形成されていることを特徴とする連結デバイス。

【請求項3】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項２に記載された連結デバイスであって、
前記軸方向停止部（２６）が、前記孔（２１、３１）に形成されていることを特徴とする連結デバイス。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載された連結デバイスであって、
前記ボルト（１９）が、前記ネジ山付素子（４１）内の孔（４５）に係合する中心軸（４４）を有することを特徴とする連結デバイス。

【請求項5】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項１から４のいずれか１項に記載された連結デバイスであって、
前記開きボルト（１３）の前記スリーブ（１８）が、１以上のスロット（１４）を有することを特徴とする連結デバイス。

【請求項6】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項５に記載された連結デバイスであって、
前記スロット（１４）が、前記スリーブ（１８）の軸方向に形成されていることを特徴とする連結デバイス。

【請求項7】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項１から６のいずれか１項に記載された連結デバイスであって、
前記第１及び第２連結フランジ（２０、３０）が、複数の前記孔（２１、３０）を有し、
前記孔が、前記第１及び第２連結フランジ（２０、３０）の円周にわたって均一に分布されていることを特徴とする連結デバイス。

【請求項8】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項７に記載された連結デバイスであって、
前記第１及び第２連結フランジ（２０、３０）が、４から２０の前記孔（２１、３０）を有することを特徴とする連結デバイス。

【請求項9】

前記クラッチ（１０）を接続するための請求項１から８のいずれか１項に記載された連結デバイスであって、
前記孔（２１、３１）が、互いに別個に機械加工されていることを特徴とする連結デバイス。

【請求項10】

タービン（１）及び発電機（２）を有するタービン列であって、
クラッチ（１０）を介して前記発電機（２）を前記タービン（１）に少なくとも間接的に連結でき、
連結することが、前記クラッチ（１０）を介して有効にされており、
前記クラッチ（１０）が、請求項１から９のいずれか１項に記載された連結デバイスを有し、シャフトを用いて有効にされていることを特徴とするタービン列。

【請求項11】

発電機（２）をタービン（１）に連結するための方法であって、
クラッチ（１０）を介して前記発電機（２）を前記タービン（１）に接続しており、
第１の発電機側連結フランジ（２０）及び第２のタービン側連結フランジ（５０）それぞれが、前記クラッチ（１０）の内部連結フランジ（３０、４０）に接続されており、接続素子（１２）を受けるための少なくとも１つの孔（２１、３１）を有し、
第１の前記発電機側連結フランジ（２０）及び第２の前記タービン側連結フランジ（５０）が、少なくとも１つの前記接続素子（１２）を用いて、前記クラッチ（１０）の前記内部連結フランジ（３０、４０）に関して中心合せされており、
前記接続素子が、前記発電機側、タービン側及び内部連結フランジ（２０、３０、４０、５０）内の前記孔（２１、３１、４１、５１）内に位置付けられており、
前記孔（３１）が、メクラ孔として具現化されており、
第１の前記発電機側連結フランジ（２０）と前記クラッチの第１の前記内部連結フランジ（３０）との間で、及び、第２の前記タービン側連結フランジ（５０）と前記クラッチ（１０）の第２の前記内部連結フランジ（４０）との間で、遊びのない形状嵌めを用いて、トルクを伝達させ、
少なくとも１つの前記接続素子（１２）が、開きボルト（１３）として設計されており、
前記開きボルト（１３）が、錐状内面を有するスリーブ（１８）と、錐状外面を有するボルト（１９）と、を有し、前記発電機側、タービン側及び内部連結フランジ（２０、３０、４０、５０）の前記孔（２１、３１、４１、５１）内に楔付けられており、それにより、前記開きボルト（１３）とそれぞれの場合において前記発電機側、タービン側及び内部連結フランジ（２０、３０、４０、５０）のうちの２つとの間の遊びのない形状嵌めを設立し、
前記ボルト（１９）の軸方向変位が、変位デバイス（４０）を用いて有効にされており、
前記変位デバイス（４０）が、端面側に配設されかつ外ネジ山（４２）を有するネジ山付素子（４１）を有し、
前記外ネジ山（４２）が、前記スリーブ（１８）の内ネジ山（３４）に係合し、前記ネジ山付素子（４１）を回転させることで前記ボルト（１９）の軸方向変位を生じさせるように設計されていることを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クラッチをタービン列に接続するための連結デバイスに、クラッチを有するタービン列(turbine train)に、並びに、クランチを発電機に及びタービンに接続するための方法に、関する。

【背景技術】

【0002】

単軸プラント内のガスタービンを有する発電機に蒸気タービンを連結するために、クラッチを使用しており、このクラッチを用いて、動作中に、接続されたガスタービンを有する発電機に蒸気タービンを直接にまたは中間軸を用いて間接的に連結し得る。このようなクラッチは、従来から知られている。このタイプの発電機またはタービンの連結フランジは、クラッチが交換可能でありそうでなければ例えば共通のホーニング仕上げの場合においてチップが機械加工処理中にクラッチを貫通するので、クラッチのフランジとは別に機械加工されている。このため、公知のクラッチの場合において、組立を全ての可能性のある連結孔の位置及びサイズの許容誤差に対して可能とすることを保証できるようにするために、巨大な連結ボルトを比較的大きな量の遊びを持って導入する。これらクラッチは、凹所と称される部分を用いて中心合せされており、止まり嵌めを用いて連結接続部に挿入される一方、連結ボルトは、中心合せに影響を与えない。これは、連結接続部がクラッチに関してある量の遊びを有し、タービン列の円形運動を再生できず、悪影響を受けることを意味する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

クラッチの連結フランジの内側が通常アクセス可能でないので、両側に取り付けた状態で軸方向クランプを可能とする連続的連結ボルトを使用することは、現在可能ではない。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、クラッチに接続するための連結デバイスを提供するという目的を有しており、この連結デバイスでは、連結フランジが一側からのみアクセス可能であるにもかかわらず、これら連結フランジを互いにしっかりと再生可能な方法で取り付けられ、連結フランジに連結されたフランジが交換可能であり、面倒な共通機械加工の必要がない。

【0005】

クラッチを接続するための本発明にかかる連結デバイスは、請求項１の特徴を有しており、従来公知の連結素子に対して、利点を提供し、この利点は、連結フランジを中心合せすることが、連結フランジにある孔内に及びクラッチの連結フランジにある孔内に挿入された少なくとも１つの接続素子を用いて有効にされること、である。これにより、再生可能な取付、ひいてはより大きな程度の集中及びより良好なバランスを実現する。

【0006】

独立請求項で示された連結デバイスの有利な改良及び連結デバイスへの改善は、従属請求項で述べた手段によって可能にされる。

【0007】

１つの有利な改良は、接続素子を位置付けるための軸方向停止部をタービン側または発電機側の連結フランジに形成すること、にある。これにより、軸方向ネジ接続を必要とすることなく、ボルトの位置を特に組み立て中に２つの連結フランジに関して単純にかつ再生可能に保証する。その状況において、例えば段付孔のように軸方向停止部を連結フランジ内の孔内に一体化した場合に、特に有利であり、それにより、２つの連結フランジのいずれかをさらに機械加工する必要がない。

【0008】

別の有利な改良は、接続素子を内部拡張機構を有する開きボルトとして具現化すること、にある。拡張素子として具現化することにより、２つの連結フランジを互いに関して中心合せするため、及び、トルクを伝達する目的で遊びのない形状嵌め接続をするために、接続素子を使用することを可能とする。開きボルトと連結フランジとの間の最適な形状嵌めを確立するために、有利であることは、開きボルトが錐状内面を有するスリーブと錐状外面を有するボルトとを有すること、である。内面及び外面にある錐状面は、開きボルトを形成するために単純かつコスト的に有効な解決法である。

【0009】

その意味において、特に有利であることは、開きボルトが軸方向スロットを有し、このスロットを用いて、開きボルトに動作可能に接続されたネジ接続体を締めることによって、拡張機能を単純な態様で至らせられ得る。

【0010】

別の有利な改良は、連結フランジが円周の周りに均一に分布された複数の孔を有し、孔それぞれが開きボルトを受けること、にある。好ましくは円周回りに均等に分布され、連結フランジの孔内にある複数の開きボルトは、より大きな力及びトルクを伝達させることを可能とする。さらに、個別の孔間の製造に依存する不一致を開きボルトによって大きな程度まで均一化し得、ここで、開きボルトは、さまざまな程度までまたはさまざまな手順で、すなわち時計回りまたは反時計回りで、締め付けられるが、別も可能である。これは、例えば孔の共通のホーニング仕上げなど、コストを集中させ、共通の機械加工を軽減させる。また、これは、クラッチを交換することが容易であるままであることを意味し、これにより、総点検及び保守コストを低減する。

【0011】

クラッチを接続するための本発明にかかる連結素子のための好ましい用途は、発電所内において発電機及びガスタービンを有する蒸気タービンの説明したクラッチに関する。

【0012】

クラッチを接続するための本発明にかかる例示的な実施形態の連結デバイスを、添付の図面を参照しながら以下で説明する。明細書において、同一の機能を有する同一の１以上の構成部材には、同一の参照符号を付す。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】クラッチを有するタービン列を示す図である。

【図2】本発明にかかる連結デバイスを用いて連結フランジに接続されたクラッチを示す概略図であって、これら連結フランジが蒸気タービン軸及び発電機軸の各側に配設されている、概略図である。

【図3】クラッチをタービン列に接続するための本発明にかかる連例示的な実施形態の連結デバイスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、タービン列を示す。タービン列は、蒸気タービン１、ガスタービン５及び発電機２を備え、発電機２は、クラッチ１０を介して蒸気タービン１にも接続される。クラッチに接続するために、連結フランジ２０、５０は、クラッチ１０を発電機２に接続する発電機軸７に、及び、クラッチ１０をタービン１、５に、特に蒸気タービン５に、接続するタービン軸８に、形成されている。

【0015】

図２は、発電機２または発電機軸７を接続するための本発明にかかる連結デバイスを示す。連結デバイスは、発電機軸７に形成された連結フランジ２９と、タービン軸８に形成された連結フランジ５０と、を備える。２つの連結フランジ２０、５０それぞれは、貫通孔２１、５１を有する。クラッチ１０は、その２つの端部それぞれにおいて内部連結フランジ３０、４０を有する。クラッチ１０の内部連結フランジ３０、４０それぞれは、メクラ孔３１、４１を有する。クラッチ１０は、接続素子１２、特に開きボルト１３を用いて、一側において発電機軸７の連結フランジ２０をクラッチ１０の第１内部フランジ３０に接続することによって、及び、接続素子１２、特に開きボルト１３を用いて、連結フランジ５０を介してタービン軸８をクラッチ１０の第２内部連結フランジ４０に接続し得る。

【0016】

図３は、発電機軸７を介して発電機２を接続することを示す。連結フランジ２０は、発電機軸７に形成されている。連結フランジ２０は、クラッチ１０にある内部連結フランジ３０に接続されており、第１連結フランジ２０は、孔２１を有し、第２連結フランジ２０は、孔３１を有する。第１連結フランジ２０の孔２１は、孔２１、３１内に挿入される接続素子１２のための軸方向停止部２６として機能する段部２２を有する。接続素子１２は、第１連結フランジ２０を向くその端部において、段部２２に当接載置される襟部１７を有する。接続素子１２は、開きボルト１３として具現化されている。これに関して、開きボルト１３は、負荷解除状態において開きボルト１３が連結フランジ２０、３０の孔２１、３１内に隙間嵌めで挿入されるように、寸法付けられている。停止部２６及び開きボルト１３にある襟部１７は、２つの連結フランジ２０、３０に関して確実に位置づけられている。開きボルト１３は、スロット付スリーブ１８を有しており、スロット１４は、開きボルト１３それぞれの内部コーン１９の軸方向に形成されている。スリーブ１８を開きボルト１３の内部コーン１９と溶接することにより、開きボルト１３の外径を増加させ、それにより、開きボルト１３は、第１連結フランジ２０及び第２連結フランジ３０を互いに関して中心合せさせる。これにより、開きボルト１３と２つの連結フランジ２０、３０との間に形状嵌め及び遊びのない接続を生成し、それにより、トルクは、クラッチ１０を介して伝達され得、互いに関する連結フランジ２０、３０の位置は、再生可能に保証され得る。

【0017】

開きボルト１３を簡素に交換できるようにするため、開きボルト１３の外径は、コーン１９を開きボルト１３のスリーブ１８から解放するとそのもとの寸法に復帰し、このため、開きボルト１３は、連結フランジ２０、３０にある孔２１、３１から容易に引き抜かれ得る。

【0018】

大きなトルクを伝達させるため、複数の、好ましくは４つから２０の孔の孔２１、３１は、連結フランジ２０、３０の円周にわたって均等に分布されている。これにより、さまざまな程度でかつ代替の配列で締め付けられた開きボルト１３を用いて、孔２１、３１の及び開きボルト１３の異なる許容誤差位置を均等化することが可能となる。別の手順は、本明細書において、開きボルトを時計回り方向でまたは反時計回り方向で次々に締め付けることを意味しているが、まず一の開きボルト１３、そして１８０°ずらした第２の開きボルト１３、そして第１または第２の開きボルト１３の付近で中間に配列された別の開きボルト１３、のように理解される。その意味において、連結フランジ２０、３０の相互の中心合せを実現するために、開きボルト１３をまず弛緩状態で挿入し、そして反対側に位置する開きボルト１３を締め付ける場合に、有利であり、これは、可能な限り良好でありかつ再生可能である。

【0019】

図３に示すように、連結デバイスは、ボルト１９を軸方向に変位させるための変位デバイス４０を有する。本明細書において、変位デバイスは、ネジ山付素子４１を有し、この素子は、端面側に配設されており、外ネジ山を有する。この外ネジ山４２は、スリーブの内ネジ山３４と係合し、本明細書において、ネジ山付素子４１を回転させることによってボルト１９の軸方向変位をもたらすように設計されている。本明細書において、ボルト１９は、ネジ山付素子４１内の孔４５内に係合する中心軸４４を有する。

【0020】

好ましい例示的な実施形態を用いて本明細書を詳細に説明したが、本明細書は、開示した例示的な実施形態に限定されず、本発明の保護範囲から逸脱することなく当業者によって本明細書から他の変形例を導き出し得る。

【符号の説明】

【0021】

１ タービン、２ 発電機、１０ クラッチ、１２ 接続素子、１３ 開きボルト、１４ スロット、１８ スリーブ、１９ ボルト、２０ 第１連結フランジ，第１の発電機側連結フランジ、２１，３１，４１，５１ 孔、２６ 軸方向停止部、３０ 第２連結フランジ，内部連結フランジ、４０ 変位デバイス，第２連結フランジ，内部連結フランジ、４１ ネジ山付素子、４３ 内ネジ山、４４ 中心軸、４５ 孔、５０ 第２のタービン側連結フランジ

【図1】

【図2】

【図3】