CN103802005A - 用于设定流体机械的转子叶片的预定的径向间隙量的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过在原处对转子叶片尖部进行磨削加工而设定流体机械的转子叶片的预定的径向间隙量的一种方法和一种设备。

Description

用于设定流体机械的转子叶片的预定的径向间隙量的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于对设置在流体机械的壳体中的转子叶片的预定的径向间隙量进行设定的方法。

背景技术

流体机械的叶片、尤其是涡轮叶片在运行期间承受非常大的材料应力和相应大的磨损。出于该原因，通常在预定的运行持续时间之后，叶片在维护工作期间由新的叶片来替换。在此，运行持续时间有利地选择成，使得所更换的叶片还能够被维修。

如果更换涡轮机的叶片，那么替换涡轮转子叶片、涡轮导向叶片和导向区段。为了在这种更换中能够确保维持初始的涡轮机功率，在新的涡轮转子叶片中也必须实现原始的径向的叶片间隙量。对此，对新的转子叶片的叶片尖部在其安装之前相应地进行机械加工。但是，因为径向间隙量不仅与新的转子叶片的制造公差、而是也与另外的影响因素相关，在完全更换所有的叶片之后才得出最终的径向的叶片间隙。在此，影响因素例如为新的导向叶片的轮廓、新的导向环的轮廓、新的导向叶片的和导向环的覆层、新的叶片的位置相对于所替换的老的叶片的位置的变化等。最终设定的间隙量在准备阶段是难于估算的或者仅能够在相当宽的公差范围之内计算。

为了设定径向间隙量而对新的转子叶片的叶片尖部所进行的机械加工通常在磨削加工的范围中进行。所述加工始终远离流体机械执行，因为否则存在下述危险：流体机械通过在加工期间出现的磨削粉尘受到损坏。因此，叶片在例如使用传统的磨削设备的情况下能够在安装在原本的轮盘的状态下被加工，为此，然而转子必须预先被拆开，这与高的耗费联系在一起。替选地，替代原本的轮盘也能够使用所谓的仿制轮盘（Dummy-Radscheibe），借此取消将转子拆开。这种仿制轮盘的使用当然又伴随有较低的加工精度，这能够对流体机械的功率造成负面影响。此外，存在对转子叶片在没有轮盘的情况下借助所谓的单转子叶片磨削设备进行加工的可能性，这由致使在加工精度方面受到另外的损失。

发明内容

以所述现有技术为出发点，本发明的目的是，提出一种开始所提及类型的方法以及一种用于执行所述方法的磨削设备，借助所述方法和磨削设备能够在对叶片尖部进行磨削加工的范围中简单、快速并且便利地以非常高的加工精度来执行对设置在流体机械的壳体中的转子叶片的预定的径向间隙量的设定，而没有对流体机械的按照规定的运行产生危害。

为了实现所述目的，本发明提出一种开始所提及类型的方法，所述方法具有下述步骤：a）在至少部分地露出要加工的转子叶片的情况下将壳体部件移除；b）将磨削设备设置在要加工的转子叶片的区域中，使得能够借助磨削设备的磨削盘加工转子叶片的尖部；c）通过设置遮挡装置来遮挡加工区域，所述遮挡装置构成为，使得所述遮挡装置抵抗磨削粉尘从被遮挡的加工区域中离开；d）设有抽吸装置，使得所述抽吸装置将磨削粉尘从被遮挡的加工区域中抽吸出；以及e）在原处对转子叶片的叶片尖部进行磨削，以产生预定的径向间隙量。根据本发明的方法的特征尤其在于，对加工区域的遮挡和抽吸防止流体机械由磨削粉尘所污染，由此能够实现在原处对在常规状态下安装的转子叶片进行加工。在原处对转子叶片进行加工一方面具有如下优点：实现非常高的、优于已知方法的加工精度，使得不仅能够确保维持流体机械的初始的功率、而且也能够通过设定径向间隙量来实现功率的优化。另一方面，为了执行所述方法不需要将转子拆开，由此能够节约时间和成本。转子叶片例如能够是压缩机的或涡轮机的转子叶片。

优选地，在结束步骤e）之后将磨削设备和另外的转子叶片彼此对准，紧接着，重新执行步骤c）至e）。换言之，在此依次对多个转子叶片进行加工。

根据按照本发明的方法的一个变型形式，在具有已经预磨削的叶片尖部的转子叶片上执行步骤e）。叶片尖部的预磨削例如能够在转子叶片如在开始所描述的那样固定在仿制轮盘上的状况下或者在使用单叶片磨削设备的情况下进行。随后，在转子叶片的常规安装状态下在使用根据本发明的方法的情况下进行最后加工或精加工，那么由此能够实现流体机械的最高的加工精度和相应最佳的功率。

优选地，遮挡装置通过设置在磨削设备上的、环形地包围磨削盘的刷装置形成。将刷装置作为遮挡装置的应用具有如下优点：将柔性的刷毛紧密地安置到要加工的组件上，使得消除下述间隙，磨削粉尘能够穿过所述间隙从被遮挡的加工区域中排放出。

有利地，所使用的磨削设备的尺寸匹配于流体机械的轴向相邻的叶片装置之间的间距，使得所有的叶片装置的转子叶片能够通过磨削设备的磨削盘无碰撞地被加工。相应地，例如，涡轮机的所有级的转子叶片能够由唯一的磨削设备来加工，由此避免改装时间。

优选地，在执行步骤e）之前，将设置在转子叶片上的冷却流体孔至少部分地封闭。以所述方式能够避免，在加工期间出现的磨削粉尘混入在被遮挡的加工区域之内存在的冷却流体孔。当磨削粉尘在尽管存在遮挡装置和抽吸装置的情况下仍应离开被遮挡的加工区域时，也抵抗冷却流体孔的堵塞。

有利地，利用粘接带和/或蜡进行冷却流体孔的封闭。粘接带优选地处于没有与遮挡装置接触的部位处。蜡的使用尤其在叶片尖部的区域中提供，因为蜡在与遮挡装置接触时通常是不可分离的。

按照根据本发明的方法的一个设计方案，磨削设备以能够在两个彼此垂直的方向上移动的方式保持在设置在基板上的十字滑座上。相应地，磨削盘能够以适合于对叶片尖部进行加工的方式来移动。

优选地，基板在步骤b）中固定在流体机械的壳体上。相应地，能够排除磨削盘和要加工的转子叶片之间的不期望的相对移动从而保证正常的工作结果。

为了实现开始所提及的目的，本发明还提出一种磨削设备以尤其用于执行在上文中描述的方法，所述磨削设备包括：磨削盘；包围磨削盘的遮挡装置，所述遮挡装置构成为，使得所述遮挡装置在磨削设备的常规运行中遮挡加工区域；和抽吸装置，所述抽吸装置构成为，使得所述抽吸装置在磨削设备的常规运行中将磨削颗粒从被遮挡的加工区域中抽吸出。

按照根据本发明的磨削设备的一个设计方案，遮挡装置以环形地包围磨削盘的刷装置的形式设置。借助这种刷装置实现非常好的结果。

磨削设备优选地以能够在两个彼此垂直的方向上移动的方式保持在设置在基板上的十字滑座上。

在基板上有利地设有固定装置，所述固定装置构成为，使得基板能够以可分离的方式固定在流体机械的壳体上。

附图说明

根据在下文中参考附上的附图对实施例进行的描述来阐明本发明的其他的特征和优点。其中：

图1示出根据本发明的一个实施形式的磨削设备的示意前视图；

图2示出在使用在图1中示出的磨削设备的情况下执行的根据本发明的一个实施形式的方法的步骤的示意流程图；

图3示出流体机械的示意立体部分图，其示出在取走上部壳体部件时三个轴向相邻设置的转子叶片装置或级；

图4示出在图3中示出的流体机械的放大的示意立体部分图，其示出在使用在图1中示出的磨削设备的情况下对流体机械的转子叶片的叶片尖部进行的加工；和

图5示出利用图1中示出的磨削设备所执行的根据本发明的另一实施形式的方法的步骤的示意流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施形式的磨削设备1。磨削设备1包括磨削盘2，所述磨削盘经由驱动器3以转动的方式被驱动。磨削盘2由遮挡装置环形地包围，所述遮挡装置在本文中由刷装置4形成。刷装置4包括多个柔性的刷毛，所述刷毛向外伸出超过磨削盘2，使得所述刷毛在磨削设备1的常规运行中与要加工的工件接触。此外，磨削设备1包括设置在磨削盘2之下的抽吸装置5，所述抽吸装置在磨削设备1的常规运行中将磨削颗粒从磨削设备1的被遮挡的加工区域中抽吸出，所述被遮挡的加工区域通过刷装置4来限定。磨削盘2的驱动器和抽吸装置5相互耦联，使得驱动器在抽吸装置5故障的情况下自动地被断开。磨削设备1以能够在两个彼此垂直的方向上在基板6的平面中移动的方式保持在设置在基板6上的十字滑座7上。磨削设备1的移动经由未详细示出的驱动单元和相关联的控制装置来实现。磨削设备1的尺寸和重量总体上选择成，使得所述磨削设备能够被简单地包装以及运输至流体机械的运行位置。优选地，磨削设备1实施成便携的。

图2示出根据本发明的一个实施形式的方法的流程图，所述方法在使用在图1中示出的磨削设备1的情况下执行。所述方法用于优化设置在流体机械的壳体中的转子叶片的预定的径向间隙量并且相应地用于优化流体机械的功率。

根据本发明的方法变型形式的出发点是下述流体机械，所述流体机械的径向间隙量或功率已经借助在开始所描述的已知的方法通过缩短转子叶片来设定。由于对转子叶片在所有这些方法中在拆卸状态下进行加工的事实，能够进一步优化径向间隙量的设定以及相应地优化流体机械的功率，为此根据本发明执行下述步骤：

在第一步骤S1中，在至少部分地露出要加工的转子叶片的情况下移除流体机械的壳体部件。图3示例性地示出流体机械8在执行步骤S1之后的部分视图。流体机械8包括具有下部壳体外壳9和上部壳体外壳的两件式的壳体，所述上部壳体外壳安置到下部壳体外壳9上并且在常规状态下沿着接合部10固定地与所述下部壳体外壳拧紧。在图3中示出的状态下，取下上部壳体外壳，使得当前具有三个级12、13和14的流体机械的转子叶片11能够是自由接近的。

在第二步骤S2中，将各个转子叶片11的冷却流体孔利用粘接带15和/或蜡封闭，以便避免：磨削粉尘在执行步骤S6中紧接着的磨削加工期间能够混入冷却流体孔。粘接带15使用于在磨削加工的范围中不与刷装置4进行接触的部位处。相反地，在所有其他部位上，尤其在叶片尖部的区域中使用蜡，因为所述蜡在与刷装置4接触时也不分离。

在步骤S3中，磨削设备1设置在级12的要加工的转子叶片11的区域中，使得转子叶片的尖部能够由磨削设备1的磨削盘2加工。更确切地说，安装有磨削设备1的基板6利用螺钉16固定在流体机械8的下部壳体外壳9的接合部10处，如这在图4中示意性示出。相应地，将磨削盘2沿箭头17和18的方向在使用十字滑座7的情况下移动以便加工转子叶片11。

只要磨削盘2沿箭头18的方向移近要加工的转子叶片11的尖部，刷装置4的刷与转子叶片11密封地接触，由此根据步骤S4遮挡加工区域，使得在磨削加工期间抵抗磨削粉尘从被遮挡的加工区域中离开。需要指出的是，在图4中，刷装置4的上排刷列没有被示出，以便观察磨削盘2。

随着磨削盘2移近转子叶片11，根据步骤S5也自动地设置抽吸装置5，使得所述抽吸装置在磨削加工期间将磨削粉尘从被遮挡的加工区域中抽吸出。

在下一步骤S6中，现在，在原处对转子叶片11的叶片尖部进行磨削，以产生预定的最佳间隙量。由于在转子叶片11上的磨削加工在常规安装状态下执行的事实，在此，实现最高的加工精度。在加工期间，通过刷装置4阻止磨削粉尘离开被遮挡的加工区域并且在使用抽吸装置5的情况下将磨削粉尘从加工区域中移除。以所述方式有效地抵抗流体机械通过磨削粉尘而受到污染。如果抽吸装置在磨削加工期间可能故障，那么磨削盘2的驱动器也被自动地断开，因为在缺乏抽吸装置的情况下，不再能够确保无污染的加工。

在下一步骤S7中，将级12转动，使得另一转子叶片11的尖部能够由磨削设备1的磨削盘2加工，紧接着重新执行步骤S4至S6。一直重复所述过程，直至在间隙量方面以最优化的方式加工了级12的所有的转子叶片11。

为了加工相邻级13的转子叶片11，磨削盘2能够与基板6的宽度或者与十字滑座7的长度相关地沿箭头17的方向朝向级13移动。替选地，当然也能够沿着流体机械8的接合部10手动地移动基板6。

磨削设备1的尺寸匹配于各个级12、13和14之间的间距，使得所有级12、13和14的转子叶片11能够通过磨削设备1的磨削盘2无碰撞地进行加工。换言之，将磨削设备1的宽度选择成，使得在对级12的转子叶片11进行加工时，不用担心加工设备1与级13的径向突出于级12的转子叶片11的转子叶片11的碰撞。同样对级13的转子叶片11进行加工是可行的，而磨削设备1没有与级14的转子叶片11碰撞。

图5示出根据本发明的另一实施形式的方法的流程图，所述方法用于在由新的转子叶片来替换磨损的转子叶片之后，再对原本的间隙量进行设定。第二变型形式的相应于参考图2描述的第一变型形式的方法步骤的方法步骤在图5中为了简单性而设有相同的附图标记。在下文中放弃对这种彼此相应的方法步骤进行重新阐述。

在步骤S1中，将流体机械的壳体部件在至少部分地露出流体机械的要加工的转子叶片的情况下移除，例如使得得出根据图3的布置。

在接下来的步骤S8中，将要替换的转子叶片拆卸。

在下一步骤S9中，提供新的转子叶片，所述新的转子叶片替换磨损的转子叶片。

在步骤S10中，对在步骤S9中提供的新的转子叶片的叶片尖部在磨削加工的范围中进行预加工。所述预加工例如能够在使用仿制轮盘或单叶片磨削设备的情况下进行，如同在开始结合在现有技术中已知的方法已经描述的那样。

在步骤S11中安装经过预加工的转子叶片，作为在步骤S8中被移除的转子叶片的替换物。

接下来是在上文中已经描述的步骤S2、S3、S4、S5和S6，以便为了重新建立或优化预定的径向间隙量将经过预加工的转子叶片在对其叶片尖部进行磨削加工的情况下缩短并且产生最终尺寸。

在步骤S10中在拆卸状态下对新的转子叶片进行的预加工的首要因素是想使在步骤S6中产生的磨削粉尘量减小到最小量。在步骤S6中产生的磨削粉尘越少，流体机械在执行磨削加工期间受到污染的危险就越小。因此，在步骤S6中，仅执行精加工。

然而，需要指出的是，根据本发明的步骤S10原则上也能够被取消并且转子叶片尖部的全部磨削加工能够在步骤S6中执行。

虽然通过实施形式来详细阐明和描述本发明的细节，但是本发明不受所公开的实例的限制并且本领域技术人员能够从这些实例中推导出其他的变型形式，只要不脱离本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于对设置在流体机械的壳体中的转子叶片的预定的径向间隙量进行设定的方法，其中所述方法具有下述步骤：

a）在至少部分地露出要加工的所述转子叶片（11）的情况下将壳体部件移除；

b）将磨削设备（1）设置在要加工的所述转子叶片（11）的区域中，使得能够借助所述磨削设备（1）的磨削盘（2）加工所述转子叶片（11）的尖部；

c）通过设置遮挡装置来遮挡所述加工区域，所述遮挡装置构成为，使得所述遮挡装置抵抗磨削粉尘从被遮挡的加工区域中离开；

d）设置抽吸装置（5），使得所述抽吸装置将磨削粉尘从被遮挡的所述加工区域中抽吸出；以及

e）在原处对所述转子叶片（11）的叶片尖部进行磨削以产生预定的所述径向间隙量。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中在结束步骤e）之后，将所述磨削设备（1）和另外的转子叶片（11）彼此对准，紧接着重新执行所述步骤c）至e）。

3.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其中在具有已经预磨削的叶片尖部的转子叶片（11）上执行步骤e）。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其中所述遮挡装置由设置在所述磨削设备（1）上的、环形地包围所述磨削盘（2）的刷装置（4）形成。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其中所应用的所述磨削设备（1）的尺寸匹配于所述流体机械的轴向相邻的叶片装置（12，13，14）之间的间距，使得所有叶片装置（12，13，14）的所述转子叶片（11）能够通过所述磨削设备（1）的所述磨削盘（2）无碰撞地进行加工。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其中在执行所述步骤e）之前，将设置在所述转子叶片（11）上的冷却流体孔至少部分地封闭。

7.根据权利要求6所述的方法，

其中利用粘接带（15）和/或蜡进行冷却空气孔的封闭。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其中将所述磨削设备（1）以能够在两个彼此垂直的方向（17，18）上移动的方式保持在设置在基板（6）上的十字滑座（7）上。

9.根据权利要求8所述的方法，

其中在步骤b）中将所述基板（6）固定在所述流体机械的壳体上。

10.一种磨削设备（1），所述磨削设备尤其用于执行根据上述权利要求中的任一项所述的方法，所述磨削设备包括：磨削盘（2）；包围所述磨削盘（2）的遮挡装置，所述遮挡装置构成为，使得所述遮挡装置在所述磨削设备（1）的常规运行期间遮挡所述加工区域；和抽吸装置（5），所述抽吸装置构成为，使得所述抽吸装置在所述磨削设备（1）的常规运行期间将磨削颗粒从被遮挡的所述加工区域中抽吸出。

11.根据权利要求10所述的磨削设备（1），

其特征在于，

所述遮挡装置以环形地包围所述磨削盘的刷装置的形式设置。

12.根据权利要求10或11所述的磨削设备（1），

其特征在于，

所述磨削设备以能够在两个彼此垂直的方向（17，18）上移动的方式保持在设置在基板（6）上的十字滑座（7）上。

13.根据权利要求12所述的磨削设备，

其特征在于，

在所述基板（6）上设置固定装置（16），所述固定装置构成为，使得所述基板（6）能够以能分离的方式固定在流体机械的壳体上。

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