CN101219545A - 在受限空间内拆除销的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于对由固体材料(32)包围的销(31)进行钻孔或切割的方法，包括使用具有喷嘴(11)的水喷射工具(10)，所述喷嘴(11)相对于水喷射工具(10)的所述主体(12)设置成一角度。将水注导引越过所述销(31)表面的一部分，并且去除该部分，从而分割所述销(31)。为了最小化对周围材料的损坏，从销去除的部分以最小数目的点接触销和周围材料之间的界面，并越过最小程度的边界。该方法尤其适用于将销(31)拆除，上述销(31)以压配合使用以便把叶片(3)固定到汽轮机转子(1)上。上述方法有助于在受限空间内在短时间内和以降低的成本“在原位”将销拆除。

Description

在受限空间内拆除销的方法和装置
技术领域
本发明涉及在受限的拆卸空间内用于控制销机械拆除的方法和装置。其具体地但不排他性地涉及在蒸汽轮机叶片装置中压配合销的拆除。
背景技术
在受限的拆卸空间内通常通过手钻或诸如铣床的其它切割机械来将销机械拆除。这种拆除在许多情况下是困难的、花费时间和昂贵的。
对于诸如发动机和汽轮机的机器维护来说，用于拆卸诸如销的具体机器部件的空间由于上述工具而受到限制。所述维护常常需要在给定的受限空间内进行困难的人工劳动和进行独特的维护操作。可选的，为了提供用于拆卸的较大空间，机器被运输到另一工厂并进行拆卸。不仅由于其工作强度而且由于机器不能运行的较长停工期，使得任一维护方法都是昂贵的。
其中蒸汽轮机叶片通过跨式叶片根部和放置于延伸通过叶片根部和转子的钻孔中的压配合销而附着到转子上。在将其放置于钻孔中之前，例如通过液氮将销冷却到低温。这样在尺寸上稍微减少，然后用重型工具将它们压入钻孔中，上述导致在销以及汽轮机转子和叶片根部之间的紧密、高压的压配合。
在汽轮机的维护中，必须将汽轮机叶片拆除并进行替换，需要将压配合销从它们的钻孔拆除。但是，由于叶栅之间的空间受到限制，在一些情况下窄到十厘米，因此这是困难的过程。
在第一种已知的汽轮机维护方法中，通过将整个转子拆除和运输到制造或维护工厂并将其分割成几部分而使得用于拆卸的空间增加。然后使用重型钻或放电加工(EDM)钻将销拆除。由于在EDM钻孔中增加的热量可导致销焊接到转子，因此必须小心翼翼地利用后者。
在第二种已知的方法中，“在原位”将销拆除，从而避免了运输和分割汽轮机转子。利用带有硬质合金或钻石钻头的标准手钻单独拆卸每一个销。尤其必须加以小心，以防止对钻孔周围的材料造成任意损坏，这样可确保销的高质量压配合，其中上述销紧固将被安装的新叶片。
转子切割和“原位”拆卸的两种方法都是花费时间和昂贵的过程。
GB 2 349 111公开了水喷射器(相对于EDM)的一般用途，用于在汽轮机螺旋桨中进行冷却空气孔的钻孔。在将螺旋桨安装到转子之前进行冷却空气孔的钻孔。这样上述应用不需要具有独特的拆卸空间。
US 2005/0050706公开了水喷射器的用途，用于切割钢制品中的铆钉。水喷射器用于切割铆钉中的圆形环，用于使其脱离铆钉。水喷射器设备包括大量的较大尺寸的组件，并因而不适于在受限空间内进行钻孔。
发明内容
本发明的一个目的是提供将销拆除的方法和装置，上述销可最合适地从受限的空间进行拆卸。此外，保持将被拆除销周围的材料不受损坏。与当前技术状态的方法相比，将在“原位置”的机器上或在正规的工厂内以较短的时间和较少的花费下执行上述方法。其将适用于在任何机器，尤其是汽轮机中将销拆除。
根据本发明的方法包括利用水注对由材料包围的销进行钻孔或切割。水注被导引到要被拆除的销的表面上，并沿着受控路径行进。上述方法包括使用水喷射工具，其具有适于水的补给线、主体以及喷嘴，将上述喷嘴设置成相对于水喷射工具主体和水补给线的纵轴线成一角度。由喷嘴产生的水注导引行进到将被拆除销的表面的一个或多个部分之上，去除销的一个或多个部分。每一去除的部分包括在销和周围材料之间边界的至少两部分。从销去除的部分将销分成两个或多个碎片，从而释放由材料包围的销中的压力，并使得碎片与周围材料有效分离。为了最小化对周围材料的损坏，从销去除的一部分或多部分材料以最小数目的点接触销和周围材料之间的界面或边界，并越过最小程度的边界。由去除部分接触的边界量最好足够大，以便有效地将销分割成多个部分。
在示范的方法中，从销去除的一个或多个部分在销基本沿着销表面直径延伸的表面处具有横断面，将其分成两部分。
在另一示范的方法中，从销去除的一个或多个部分在其表面处具有为星形形状的横断面，在此星形的尖端接触周围材料。在该情况下，将被拆除的销依赖于“星形”形状上的尖端数被分成三个或多个部分。
在该方法的进一步变型中，从销去除的部分具有多边形形状。
为了增加切割或钻孔的有效性，将诸如像石榴石或“砂-状”物质的研磨材料加入到水喷射工具的水流中。
在销周围的材料为铁磁体的情况下，另一个示范的方法包括利用永久磁体将水喷射工具附着到周围材料上。这使得将工具放置到周围铁磁体材料是时间有效的，并且不需要另外的动力或工具。
将销拆除之后，在新位置处进行拆卸和放置是快速和容易的，以便拆除另一销。为了便于相对于将被拆除的销来精确放置工具，将工具设置在具有至少两个自由运动度的位移工作台上。通过永久磁体将位移工作台附着到周围的金属材料上。
具有或不具有位移工作台的水喷射工具的另外合适附着是通过诸如机械的、弹簧式的、充气或液力夹具的夹具，带子或定位喷嘴的任意其它装置来实现的。这些可用于非磁性的周围材料或由于另外的原因，例如空间原因而不能使用永久磁体的情况。
用于执行根据本发明方法的水喷射器包括喷嘴，所述喷嘴具有相对于工具主体的纵轴线成角度的纵轴线。因此与当前技术状态的水喷射工具相比，与导引行进到将被拆除销上的水注相一致的水喷射工具的总长度减小。上述便利于在受限空间内的拆卸。
在本发明的另一优选的方面，为了拆除销的水喷射工具组合件包括两个或多个水喷射工具喷嘴，每一具有连接到标准单一水供应和泵的水补给线。例如通过永久磁体将每一水喷射工具附着到周围材料上，这样可同时将两个或多个销拆除。
根据本发明水喷射工具的另一实施例包括适于研磨材料的连接到上述工具内水位线的补给线，其依照主体和喷嘴之间的角度连接到上述工具内的水流。这便利于独立于研磨剂设计成角度的部分，也就是其只单独经受水压。
根据本发明的方法由成角度的水喷射工具喷嘴的帮助允许在受限空间内“在原位”将销拆除。与当前技术状态的水喷射工具相比，其具有与撞击到将被拆除销上的水注相一致的减少的总长度。上述允许其在更小的拆卸空间内使用。不再需要为了增大拆卸空间而对周围材料或机器进行运输和分割。上述方法进一步允许在对周围材料造成最小损坏的情况下将销拆除。完全避免与EDM相关的问题。与当前技术状态所提到的方法相比，上述材料去除方法还在相当的更短时间间隔内执行。
利用成角度水喷射工具的根据本发明的方法可适用于对任意固体材料的销进行钻孔或切割。上述固体包括钢铁、金属、金属合金、木材、陶瓷、纤维增强复合物以及其它物质。
其尤其适用于汽轮机的维护中，诸如拆除在蒸汽轮机叶片上的压配合销。其同样可应用于具有用于拆卸的受限空间的任意其它机器的维护。上述应用包括，例如，汽轮机维护、发电机维护、在锅炉或双层船体的船只中的钻孔操作。
附图说明
图1示出通过跨式叶片根部和压配合销附着到汽轮机转子上的蒸汽轮机叶片的一部分。根据本发明的上述方法和水喷射工具可应用于这种汽轮机叶片以及难于拆卸的其它机器部件的维护。
图2示出应用根据本发明的方法将蒸汽轮机中的叶片销拆除。其示出水喷射工具组合件的使用，上述组合件包括根据本发明的一组两个水喷射工具。
图3示出根据本发明的水喷射工具，其设置在位移工作台上并通过永久磁体紧固到汽轮机转子。
图4示出根据本发明的水喷射工具，其具有相对于水喷射工具主体成角度的喷嘴。
图5a，b和c示出通过根据本发明的方法将一个或多个部分从销去除的例子。
图6示出作为去除销星形部分结果的压配合销的碎片。作为压配合压力释放的结果，上述碎片从周围材料分离。
具体实施方式
通过各种装置将叶片固定到蒸汽轮机的叶栅中。图1示出蒸汽轮机转子1的一部分，通过汽轮机转轮2将叶栅固定在其上。每一叶片3装配有叶片平台4和两部分的叶片根部5。根部5的每一放射状延伸的部分放置在汽轮机转轮2中的环形凹槽6内。为了将每一叶片根部固定到汽轮机转轮2，一个或多个销7放置在延伸通过汽轮机转轮2和叶片根部5的钻孔8内。上述销通过高压的压配合放置在钻孔内。
当汽轮机需要进行保养维护和替换叶片时，必须将叶片拆除。图2示出通过其凹槽6内的根部5将叶栅3固定到其的两个汽轮机轮2。限定在叶栅之间的空间，这样常规工具不能直接导引到销处，或根本就不适配。根据本发明，通过图2中原理所示的水喷射工具将压配合销拆除。每一水喷射工具10包括喷嘴11，上述喷嘴11设置成相对于工具主体12和水补给线13的纵轴线成一角度。上述喷嘴的设置使得整个工具放置在受限空间内成为可能，并且允许在不分割汽轮机转子的情况下拆除销和叶片。两个水补给线13优选连接到一个单一的水泵上。
图3示出根据本发明的水喷射工具10在位移工作台20上的设置并通过永久磁体21将位移工作台紧固到汽轮机转子2。永久磁体21的使用使得在不需要任意的另外工具或动力的情况下将水喷射工具从一个销紧固和拆除到下一销。位移工作台有助于水喷射器在相对于将被拆除销的两个方向上x和y上的正确放置。
如上所述，代替使用永久磁体以便将水喷射工具紧固到周围材料上，可以使用夹具或带子。所有的这些紧固方法都适用于具有或不具有位移工作台的水喷射工具。当由于周围材料不适于永久磁体或没有用于放置磁体的足够空间而不可应用永久磁体时，上述有利于紧固在位。
图4更详细地示出水喷射工具10，上述工具10在根据本发明的方法中使用，并例如如图2和3中所示。其包括水补给线13、主体12以及相对于主体12设置成一角度的喷嘴11。优选的，其处于与主体12成直角之处，从而使得与被导引到销上的水注相一致的长度最小化。但是依赖于应用和可利用的空间，任意的其它角度也是可能的。
喷嘴11由标准的高强度不锈钢制成。其内部元件包括标准的蓝宝石喷嘴、定位管、以及研磨剂混合室。用于将研磨剂加入到水中的补给线14在依照主体和喷嘴11之间角度的位置处连接到水喷射工具内的水流。
图5a至c示出从销31去除的销部分30的例子，上述销31由金属材料32包围。部分30的去除将销31和在此为金属材料的周围固体材料32之间压配合的压力释放，并允许销的碎片从周围材料分离。
图5a和b示出部分30的去除，上述部分30处于星形的形状，分别以四个和三个点接触销31和周围材料32之间的边界34。通过该装置，将销分割成几个碎片33，由此仅仅最小程度地影响周围材料。图5c示出从销31去除的延伸过销直径的材料带30。其是最简单的去除材料部分的形状，使得销31的碎片成为两部分。
图6示出碎片33从周围材料32的分割和分离。
在附图中使用的术语
1   汽轮机转子
2   汽轮机转轮
3   叶片
4   叶片平台
5   叶片根部
6   在汽轮机轮子中的凹槽
7   叶片销
8   适于销的钻孔
10  水喷射工具
11  工具喷嘴头
12  工具主体
13  水补给线
14  适于研磨剂的线
20  位移工作台
21  永久磁体
30  去除的材料部分
31  将被拆除的销
32  周围的固体金属材料
33  将被去除的销碎片
34  销31和周围材料32之间的边界

Claims (14)

1.通过在受限空间内进行钻孔或切割将由固体材料(32)包围的销(31)拆除的方法，其特征在于：
使用从水喷射工具(10)导引到所述销(31)表面上并沿着受控路径导引行进的水注，所述水喷射工具(10)具有水补给线(13)，主体(12)，以及相对于所述主体(12)的纵轴线设置成一角度的喷嘴(11)；
将水注导引越过所述销(31)表面的一个或多个部分(30)，由此去除所述销(31)的一个或多个部分(30)，并且所述一个或多个部分(30)中的每一个在至少两个位置内包括销(31)到周围固体材料(32)的边界，并且将被拆除的销(31)被分成两个或多个碎片(33)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
由水喷射工具(10)去除的销(31)的所述一个或多个部分(30)包括在所述销(31)和所述周围固体材料(32)之间的边界(34)的最小部分，其足够大以便有效将销(31)分割。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
从所述销(31)去除的所述一个或多个部分(30)在基本沿着所述销(31)表面的直径延伸的所述销(31)的表面处具有横断面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
从所述销(31)去除的所述一个或多个部分(30)在所述销(31)的表面处具有为星形形状或多边形形状的横断面，在此星形或多边形的尖端接触所述销(31)和所述周围固体材料(32)之间的边界(34)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在依照所述主体(12)和所述喷嘴(11)之间角度的位置处将研磨材料供应到水喷射工具(10)内的水流中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
通过永久磁体(21)将水喷射工具(10)紧固到周围固体材料(32)上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
通过夹具或带子将水喷射工具(10)紧固到周围固体材料(32)上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
将水喷射工具(10)设置在具有至少两个自由运动度的位移工作台(20)上。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
通过永久磁体(21)、夹具或带子将位移工作台(20)紧固到周围固体材料(32)上。
10.用来执行根据权利要求1所述方法的水喷射工具，包括水补给线(13)，主体(12)，以及喷嘴(11)，所述喷嘴(11)具有相对于所述工具(10)的主体(12)的纵轴线成一角度的纵轴线。
11.根据权利要求10所述的水喷射工具(10)，其特征在于：
其上安装有所述水喷射工具(10)的位移工作台。
12.根据权利要求10或11所述的水喷射工具(10)，其特征在于：
线(14)，其用于在依照所述喷嘴(11)成角度部分的位置处将研磨材料连接到水喷射工具(10)内的水流。
13.包括根据权利要求10或11所述的两个或多个水喷射工具(10)的水喷射工具组合件，  每一水喷射工具(10)具有连接到标准单一水供应和泵的水补给线(13)。
14.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于：
所述销(31)是用于将叶片(3)固定到汽轮机转子(1)的汽轮机轮转轮(2)的压配合销(7)。
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