CN102667070A - 用于确定可枢转的压缩机导向叶片的角位置的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定压缩机导向叶片（19）的角位置的设备（35），所述压缩机导向叶片设置在压缩机（5）中并且可围绕压缩机导向叶片的纵轴线（23）枢转，与所述压缩机导向叶片同步转动的平的测量面（31）配设给压缩机导向叶片。为了在提供坚固的设备情况下实现尤其可靠的、简单的以及几乎无误差地测取角位置，借助于所述设备（35）半自动地确定可围绕压缩机导向叶片的纵轴线转动的压缩机导向叶片的角位置。为此，所述设备具有至少一个保持装置（41）和测量单元，所述保持装置设置用于将设备（35）对准地暂时固定在压缩机（5）上，所述测量单元包括具有可围绕转动轴线（61）转动的转盘（63）的角测量装置（57），在转盘（63）上设有竖直伸出的、平行于转动轴线（61）延伸的测量臂（65），以用于将测量臂的平的自由端部平面地靠置在测量面（31）上。

Description

用于确定可枢转的压缩机导向叶片的角位置的设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定压缩机导向叶片的角位置的设备,所述压缩机导向叶片设置在压缩机中并且可围绕所述压缩机的纵轴线枢转，与所述压缩机导向叶片同步转动的测量面配设给所述压缩机导向叶片。

背景技术

已知的是，在组装可围绕压缩机导向叶片的纵轴线调节的压缩机导向叶片和与其相关联的调节驱动器时，所述压缩机导向叶片和调节驱动器单独地借助于设备相对于设置在导向叶片支承件上的基准槽对准。因此，这需要，压缩机导向叶片环的全部叶身总是具有相同的叶栅安装角，以便在运行中确保同步地绕流下游的压缩机导向叶片。压缩机导向叶片的非同步的绕流能够导致激发转子叶片的各个叶身的振动。这能够在不利的情况下对于转子叶片起到损坏的作用。为了避免压缩机的所述不期望的并且可能的临界的工作状况，在压缩机起动之前需要通过最后测量全部可调节的导向叶片的角位置来检验装配质量。

迄今为止，借助于通用角测量器和辅助设备从外部在压缩机的壳体上测量导向叶片的角位置。靠置在导向叶片支承件上的基准槽上的辅助设备用作为用于角测量器的测量腿的止挡。设置在可转动的压缩机导向叶片上的调节杆的背侧的侧部用作为用于角测量器的第二测量腿的止挡面，那么，在所述角测量器上能够读取导向叶片的角位置。由于在压缩机上狭小的位置关系并且根据在圆周上的待检测的压缩机导向叶片的位置，能够出现读取误差和不精确地安放的测量腿。当装配工必须在头顶上进行工作时，尤其是这种情况。由于有缺陷的控制，可能的是，被准确调节的导向叶片以不必要的方式移动到错误的位置中或者没有识别压缩机导向叶片的错误位置。整体上，这能够导致在圆周上方来看，可转动的导向叶片的叶身的部分不均匀调节的叶栅安装角。另一误差源为由于使用辅助设备所引起的公差，所述误差源能够导致微小不对称地调节压缩机导向叶片。

还能够借助于可移动的、然而占空间的激光测量设备来测取角位置，例如EP 1 895 267 A1所提出。尽管已知的测量设备相对于测量面无接触地工作，然而这在通常狭小的环境中仅利用转向镜才能实现，所述转向镜在这种机器的粗糙的工业环境中是不足够坚固的并且因此是易受损的。因此，激光测量设备需要相对平缓的操作，以便不损害测量设备的可用性。

从US 4,597,187中还已知用于测量刚性的压缩机叶片的迎角的、符合权利要求1的前序部分的构造特征的测量装置。所述测量装置装配在桌子上，以便能够测量具有压缩机的叶身的、预装的、然而还没有装配的环。测量装置包括第一接触点，所述接触点靠置在待检查的叶身的前缘和后缘上。然后，枢转具有测量臂的可转动的凸轮盘，使得两个其他的、设置在测量臂上的接触点在抽吸侧地或者在压力侧靠置在叶身上。然后，借助于传感器测取凸轮盘的枢转角，所述传感器因此给出所涉及的叶身的迎角。在此，缺点为，迎角的测量直接地在叶身上进行。这要求人员靠近叶身。因此，已知的设备不适合用于从外部确定设置在压缩机中的、可围绕压缩机导向叶片的纵轴线枢转的压缩机导向叶片的角位置。

从SU 815466和US 4,718,172中已知用于直接地测量压缩机叶片的或者燃气轮机叶片的迎角的类似的设备。所述设备具有与从US4,597,187中已知的装置的相同的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于可在压缩机的壳体之外执行地确定压缩机导向叶片的角位置的紧凑的设备，所述压缩机导向叶片设置在压缩机中并且可围绕压缩机导向叶片的纵轴线枢转，所述设备在保持足够的测量精度的情况下实现设备的简单的、稳固的操作和角位置的可靠的测量。

该目的通过根据权利要求1的特征构成的设备来实现。

本发明基于下述认识，当仅仅半自动地进行压缩机导向叶片的角方位或者角位置的测量时，那么还能够避免读取误差。设备具有设置在保持装置上的测量单元，用于半自动地进行测取，所述测量单元包括具有可围绕转动轴线转动的转盘的角测量装置，在所述转盘上设有竖直伸出的、平行于转动轴线延伸的测量臂，用于将其自由端部平面地靠置在测量面上。

本发明基于接触地测取角位置。这尤其如下实现，存在商业上可用的角测量装置，所述角测量装置没有借助于两个相对彼此移动的测量腿来测取角度，而是通过转盘围绕转动轴线的枢转运动或者转动运动来测取角度。为了准确地确定角位置，角测量装置的转动轴线必须平行于可枢转的压缩机导向叶片的转动轴线对准。由此可能的是，在测量面移位时，通过压缩机导向叶片的枢转针对压缩机导向叶片的每个可能的角位置，测量臂的平的自由端部总是能够平面地靠置在同样平的测量面上。为此，转盘能够枢转与测量面相同的量，角测量装置然后能够测取所述量并且显示为在两个位置之间的角度。

因此，由压缩机导向叶片所占据的位置借助于所述设备的测量臂传输到用于确定角位置的设备上。

测量设备的操作员仅承担下述任务，将测量臂在没有歪斜的情况下平面地靠置在测量面上。因此，角位置的测取自动地通过角测量装置来进行，使得整体上能够涉及可枢转的压缩机导向叶片的角位置的半自动的测取。因此，多个测量臂也不是必须的。

由于借助于设备半自动地测取测量面的位置而避免：机械不精确性，例如没有将测量腿精确地靠置在辅助设备上或者靠置在调节杆上，能够影响到测量结果。

此外，由于半自动的测取，取消了校准。仅仅设备的校正还是必需的，其中这容易借助简单的校正设备实现。

因此，本发明基于下述认识，当能够弃用从现有技术中已知的、在其操作中易受损的设备的激光传感器和转向镜时，能够得到尤其坚固的设备。

另一优点在于直接地测量测量面的角位置并且因此在于非直接地测量迎角。实际上，没有测取空气动力学地拱起的叶身的迎角。相反地，借助本发明说明一种测量设备，所述测量设备基于在那里设置的测量面而能够从外部测取可调节的压缩机导向叶片的角位置，所述测量面随着与其相关联的压缩机导向叶片同步地枢转。此外，这具有下述优点，即能够与叶身的型廓的空气动力学的轮廓无关地应用所述测量设备，由此，能够借助一个并且相同的测量设备来测取不同的叶片环的可调节的压缩机导向叶片的角位置。

有利的扩展方案在从属权利要求中说明。

优选地是，测量单元通过可以平移的方式移动的滑架设置在保持装置上。这整体上简化了测量过程，因为由此首先整个测量设备能够从外部设置在压缩机的壳体上。在将设备无误差地对准在壳体上之后，才能够通过移动滑架连带测量装置将所述测量设备的测量臂放置在测量面上，使得所述测量臂的平的自由端部平面地靠置在平的测量面上。因此避免将设备固定在壳体上并且避免必须通过操作者同时将测量臂靠置在测量面上。这致使测量精度更高并且避免测量误差。

在此，适宜的是，滑架能够垂直于转盘的转动轴线移动。

当保持装置基本构成U形时，能够提供尤其紧凑的设备，该U形具有两个侧向设置的侧部和连接两个侧部的连接板，其中滑架能够垂直于侧部并平行于连接板移动。侧部分别构成为框架状的支架，所述支架的自由端部能够分别靠置到压缩机上或者从外部靠置到压缩机的壳体上。因此，测量装置主要位于可调节的导向叶片的转动轴线的假想的延长部上，使得在测量面的侧向上仅需要一个极其小的位置需求，以用于测量角位置。

如果在两个连接板端部或者侧部上设有把手以用于借助双手同时握紧该设备，使得能够借助至少一个拇指移动滑架，那么能够实现设备的尤其简单的易控性和操作。优选地，借助操作者的双手保持设备，由此操作者能够通过同时地移动其拇指而尤其简单地并且无歪斜地沿着滑轨移动滑架。根据可接近性，在紧急情况下单手操控设备和单手操作滑架是可能的。

为了尤其简单地并且暂时地将设备固定在压缩机上，保持装置具有多个磁体，尤其是多个永磁体。借助于永磁体能够将保持装置尤其简单地暂时固定在压缩机上并且在执行测量之后再次移除。同样地，在仅借助单手靠置到压缩机上时，磁体的使用使设备的操控变得轻松。此外，在所要求的头顶工作时，设备暂时可靠地固定在压缩机之下。

为了相对于压缩机准确地定位该设备并且为了排除由于错误对准的设备引起错误地测取角位置，所述设备借助于两个凸起相对于设置在压缩机上的基准元件能够对准地固定在预设的测量位置中。在此，基准元件优选构成为圆周槽，能够将设置在保持装置上的凸起作为榫槽连接的榫元件，即形状接合地插入在所述圆周槽中。因此能够避免相对于预设的测量位置转动地支承的设备。优选的是，在每个凸起中设有弹性支承的球体，所述球体能够稍微从凸起的侧壁中伸出。每个球体支撑在圆周槽的两个侧壁中的一个上，并且因此将凸起的对置于所述侧壁的面压到圆周槽的两个侧壁中的另一个上，由此实现设备的准确的位置。弹性支承的球体还已知为术语“压块”。

为了实现尤其简单地确定可转动的压缩机导向叶片的角位置，测量面的基准位置为由所述测量面所占据的位置，在所述位置中测量面垂直于机器轴线。

可由角测量设备确定的角位置优选由显示器数字化地显示。在此，当测量面位于其基准位置中并且设备正确地相对于基准元件对准时，显示器示出0°的角位置。

为了针对统计的检查和记录的目的而可继续使用地提供所测定的角位置，所述角位置例如能够存储在设备的缓冲存储器中或者存储在数据库中。此外，存储的角位置能够通过商用标准的接口从设备中读取。

因此，能够通过使用便携的设备避免在测量腿的引导和错误的操控上的测量公差。此外，压块确保将设备准确地、可复现地对准在压缩机的壳体上或者导向叶片支承件上，其中磁体使操控变得轻松并且仅通过装配工实现设备的操作。通过测量结果的相对大的、数字化的显示能够排除读取误差。

附图说明

借助四个附图阐明本发明。其示出：

图1示出燃气轮机的纵向局部剖视面，

图2示出具有调节杆的压缩机导向叶片支承件的俯视图，

图3示出用于确定可围绕压缩机导向叶片的纵轴线枢转的压缩机导向叶片的角位置的设备的立体图，和

图4示出在测量位置中的、用于确定在燃气轮机的压缩机上的角位置的设备。

具体实施方式

图1示出构成为燃气轮机1的涡轮机的纵向局部剖视面。该涡轮机在内部中具有围绕机器轴线2旋转支承的转子3，所述转子还称作涡轮机转子。沿着转子3，相继跟随有进气壳体4、压缩机5、具有多个彼此旋转对称设置的燃烧器7的环面状的环形燃烧室6、涡轮机单元8和排气壳体9。环形燃烧室6形成燃烧空间17，所述燃烧空间与环形的热气通道18连通。在那里，四个彼此连续连接的涡轮机级10形成涡轮机单元8。每个涡轮机级10由两个叶片环形成。以在环形燃烧室6中产生的热气11的流动方向来看，在热气通道18中，每个导向叶片列13跟随有由转子叶片15形成的列14。导向叶片12固定在定子上，相反地，列14的转子叶片15借助于涡轮机盘安置在转子3上。发电机或者做功机器（没有示出）耦联在转子3上。

在压缩机5的进气壳体侧的入口处设有可调节的压缩机导向叶片19。压缩机导向叶片19放射状地设置在压缩机5的环形的流动通道中，并且能够围绕其各自的纵轴线23由驱动设备21旋转，以便例如调节穿流燃气轮机1的质量流。根据还称作叶栅安装角的迎角，尤其大的或者小的质量流能够根据需要地穿流过燃气轮机1。为了降低在所吸入的环境空气中的流动损失并且为了防止由直接在压缩机导向叶片19下游转动的转子叶片15引起的振动激发，在持续保持相同的迎角的情况下借助于驱动设备21同步地调节全部压缩机导向叶片19，其中所述振动激发在圆周上来看不均匀地绕流转子叶片15时进行。

驱动设备21设置在流动通道之外并且除了分别配设给压缩机导向叶片19的调节杆27之外，包括同时操作全部调节杆27的调节环26，所述调节环环状地包围压缩机5。

图2示出用于还称作可调节的压缩机入口导向叶片（Inlet GuideVane）的压缩机叶片19的、关于机器轴线2的径向俯视图。在调节杆27和压缩机叶片19的叶身之间设有压缩机壳体29或压缩机导向叶片支承件。压缩机叶片19的叶身以及调节杆27刚性地彼此连接并且因此两者能够围绕其共同的纵轴线23一直同步地转动或者枢转。

为了确定设置在压缩机5中的、可围绕压缩机导向叶片的纵轴线23转动的压缩机导向叶片19的角位置，在调节杆27上设有平的测量面31，所述测量面随着压缩机导向叶片19并且相应地随着所述其叶身同步地转动。测量面31设置在壳体29或者压缩机导向叶片支承件之外。由此，即使在壳体29封闭的情况下也能够从外部读取可调节的导向叶片的叶栅安装角。为了确定在平行于纵轴线23对准的测量面31的任意位置和所述测量面的基准位置之间的角度（角位置），而设有在图3中示出的设备35。在此，测量面31的基准位置为可由测量面31所占据的位置，在所述位置中，所述测量面垂直于机器轴线2。

设备35包括具有两个侧向设置的侧部43的保持装置41，在所述侧部的自由端部上设有多个永磁体（没有示出）用于将设备35固定在压缩机5上。此外，两个凸起47旋紧在侧部43上，所述凸起能够插入到设置在压缩机导向叶片支承件29上的、环绕的圆周槽33中（图2）。为了排除设备35相对于压缩机5或者预设的测量位置转动地支承，此外，在凸起47上安装有弹性支承的、略微凸起的球体作为压块，所述压块能够支撑在圆周槽33（图2）的侧壁上。

两个分别根据框架类型构成的侧部43通过连接板45刚性地彼此连接，使得保持装置41整体上具有U形的外观。在保持装置41的角部48处分别设有滑轨49，滑架51能够沿着所述滑轨沿双箭头53的方向移动。为此，滑架51在两侧具有与滑轨49的型廓相一致的滑座55。在滑架51的两个彼此对置的端部之间的中央，角测量装置57固定地设置在滑架上。角测量装置57具有显示器59，借助所述显示器能够显示角度。角测量装置57在其朝向侧部43的下侧60上具有可围绕转动轴线61枢转的转盘63，以用于测取角位置。测量臂65垂直于转盘63并且平行于其转动轴线61端部自由地伸出。

原理上，角测量装置57如此工作，使得在转盘63的每个任意位置中，显示器59能够置回到“0°”，之后，接下来通过围绕转动轴线61转动转盘63在显示器59中显示相应的转角。

图4示出固定在压缩机5上的设备35，所述设备已经处于其工作位置中，以用于测量压缩机导向叶片19的角位置。

确定压缩机导向叶片19相对于基准位置的角位置借助图2来阐明。

在测量导向叶片环的压缩机导向叶片的角位置之前，设备35能够借助于没有进一步示出的校正设备来校准。校正设备基本包括用于在预设测量位置中容纳该设备的底座和具有基准位置的、不可调节的元件。插入到所述元件中地，测量臂的自由端部平面地靠置到基准位置上，之后，将角测量装置57的显示器59调节到零。

因此，当所涉及的调节杆27的测量面31位于基准位置中时，对于后续的测量过程，设备35总是显示0°的角度。调节杆27的顺时针转动例如以正的角度表示，相反地，压缩机导向叶片19的逆时针转动以负号显示。

为了测量，设备35首先从外部固定在压缩机的或者导向叶片支承件的壳体29上。为此，设置在侧部43上的凸起47插入到圆周槽33中，使得设备35相对于压缩机导向叶片19的转动轴线23无误差对准地位于测量位置中。设备35还包括两个固定在角部48上的U形型廓，所述U形型廓对于操作者而言用作为用于保持设备35的把手67。由此，操作者能够将其拇指置于滑架51的构成把手形的接触面69上并且将所述滑架沿着滑轨49移动。在将凸起47插入到圆周槽33中时，操作者借助把手67和面69保持设备35，使得测量臂65起初不接触测量面31。由此确保，设备35没有歪斜并且因此在预设的测量位置中相对于所涉及的压缩机导向叶片19正确地对准。接下来，操作者移动滑架51，使得测量臂65平面地接触测量面31。只要在此测量面31相对于其基准位置转动，就必须同样将测量臂65连带转盘63枢转相同的量，直到所述测量臂的自由的、平的端部然后平面地靠置在平的测量面31上。然后，测量装置57显示所涉及的压缩机导向叶片相对于基准位置的各自的角位置。

此外，设备35还包括其他的机构，借助所述机构能够存储可由所述设备确定的角位置并且从所述机构中能够读取存储的角位置，以便角位置能够被进一步处理以用于统计计算。

显然的是，借助设备35不仅能够测取压缩机入口导向叶片的角位置，而且还测取设置在轴流式压缩机的前级中的、能够以类似于压缩机入口导向叶片的方式围绕导向叶片的纵轴线枢转的导向叶片的角位置。那么，如果不同的压缩机级的壳体部段具有不同的位置关系并且因此可能具有其他的基准元件，那么该设备能够通过使用旋紧在侧部43上的适配器元件匹配于此。

整体上，借助用于确定设置在压缩机5中的、可围绕压缩机导向叶片的纵轴线23转动的压缩机导向叶片19的角位置的设备35，能够执行尤其可靠地、简单地以及无误差地测取角位置，其中与所述压缩机导向叶片同步转动的、平的测量面31配设给所述压缩机导向叶片。能够极其精确地并且可复现地确定可围绕压缩机导向叶片的纵轴线转动的压缩机导向叶片19的角位置。为此，设备35具有至少一个保持装置41和至少一个测量单元，所述保持装置设置用于将设备35对准地暂时固定在压缩机5的壳体29上，所述测量单元包括具有可围绕转动轴线61转动的转盘63的角测量装置57，在所述转盘63上设有竖直伸出的、平行于转动轴线61延伸的测量臂65，以用于将所述测量臂的自由的、平的端部平面地靠置在测量面31上。

Claims (10)

1.用于确定压缩机导向叶片（19）的角位置的设备（35），所述压缩机导向叶片设置在压缩机（5）中并且能够围绕压缩机导向叶片的纵轴线（23）枢转，与所述压缩机导向叶片同步枢转的测量面（31）配设给所述压缩机导向叶片，所述设备包括：

用于将所述设备（35）暂时地固定在压缩机的壳体（29）上的保持装置（41）；和

设置在所述保持装置（41）上的测量单元，所述测量单元包括具有能够围绕转动轴线（61）转动的转盘（63）的角测量装置（57），在所述转盘（63）上设有竖直伸出的测量臂（65），

其特征在于，所述测量臂（65）平行于所述转动轴线（61）延伸并且设置用于将所述测量臂的自由的端部平面地靠置在所述测量面（31）上。

2.根据权利要求1所述的设备（35），其中所述保持装置（41）构成U形，所述U形具有两个侧部（43）和连接两个所述侧部的连接板（45）。

3.根据权利要求1或2所述的设备（35），其中所述测量单元通过能够以平移的方式移动的滑架（51）设置在所述保持装置（41）上。

4.根据权利要求3所述的设备（35），其中所述滑架（51）能够垂直于所述转盘（63）的所述转动轴线（61）移动和/或垂直于所述侧部（43）平行于所述连接板（45）移动。

5.根据权利要求3至4之一所述的设备（35），其中在两个连接板端部或者侧部（43）上设有把手（67），以用于借助双手同时地握紧所述设备（35），使得能够借助至少一个拇指移动所述滑架（51）。

6.根据上述权利要求之一所述的设备（35），其中所述保持装置（41）包括多个磁体和/或永磁体。

7.根据上述权利要求之一所述的设备（35），所述设备能够借助于两个压块被固定成相对于设置在所述压缩机上的基准元件对准。

8.根据上述权利要求之一所述的设备（35），所述设备具有用于显示能够由评估单元确定的角位置的显示器（59）。

9.根据上述权利要求之一所述的设备（35），其中当所述测量面位于基准位置中时，测取到0°的角位置。

10.根据上述权利要求之一所述的设备（35），在所述设备中能够存储能够确定的角位置，并且从所述设备中能够读取所存储的角位置。

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