CN108019241A - 涡轮叶片在涡轮叶片基部处的安装或移除 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及涡轮叶片在其涡轮叶片基部处的安装或移除。根据本公开的设备可包括：操作头部，该操作头部构造成接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；和安装件，该安装件由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中操作头部可滑动地联接于安装件，使得操作头部选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且其中操作头部确定形状成相对于涡轮叶片基部施加轴向和周向力。

Description

涡轮叶片在涡轮叶片基部处的安装或移除
技术领域
本公开大体上涉及涡轮叶片在涡轮机组件中的安装或移除，并且更具体而言，涉及一种用于在涡轮叶片基部处安装和移除涡轮叶片的设备和方法。
背景技术
用于涡轮机(如涡轮)的转子通常由大型锻件加工。从锻件切割的转子轮典型地开槽，以接受涡轮叶片的基部用于安装。随着对更大涡轮输出和更有效的涡轮性能的需求不断增加，更大且更多的铰接式涡轮叶片安装在涡轮机中。后级涡轮叶片为涡轮中的一个实例，其中叶片暴露于宽范围的流、负载以及强动态力。因此，优化这些后级涡轮叶片的性能以便降低空气动力学损失且提高涡轮的热力学性能可为技术挑战。
影响这些后级涡轮叶片的设计的动态性质包括在涡轮机组件中使用的各种叶片的外形和外表面轮廓，其可影响系统中的操作流体的流体速度曲线和/或其它特性。除了叶片的外形之外，如叶片的有效长度、叶片的节距直径以及超音速流动区域和亚音速流动区域两者中的叶片的高操作速度的其它性质可显著地影响系统的性能。阻尼和叶片疲劳为在叶片及它们的轮廓的机械设计中起作用的其它性质。叶片的这些机械和动态响应性质以及其它性质(如空气-热力学性质或材料选择)都影响涡轮叶片的性能和表面轮廓之间的关系。因此，后级涡轮叶片的轮廓通常包括复杂的叶片几何形状，用于在宽范围的操作条件下最小化损失的同时提高性能。
将复杂的叶片几何形状应用于涡轮叶片(特别是后级涡轮叶片)在于转子轮上组装这些叶片方面提出某些挑战。例如，转子轮上的相邻的涡轮叶片典型地由围绕叶片的外周边定位的覆盖带或护罩带连接在一起，以将工作流体限制在良好限定的路径内并且增加叶片的刚度。这些互锁护罩可阻碍定位在转子轮上的叶片的直接组装和拆卸。此外，这些叶片的内平台可包括捆绑式(tied-in)边缘，这也可阻碍它们在转子轮上的组装。
发明内容
本公开的第一方面提供一种用于涡轮叶片的安装或移除的设备，设备包括：操作头部，其构造成接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；和安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中操作头部可滑动地联接于安装件，使得操作头部选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且其中操作头部确定形状成相对于涡轮叶片基部施加轴向和周向力。
本公开的第二方面提供一种用于涡轮叶片在其涡轮叶片基部处的安装或移除的设备，设备包括：操作头部，其构造成接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，其中操作头部确定形状成相对于涡轮叶片基部施加轴向和周向力；促动器，其构造成将操作头部移动成与涡轮叶片基部的轴向侧壁接合和不接合；以及安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中促动器可滑动地联接于安装件的外表面。
本公开的第三方面提供一种用于涡轮叶片的安装或移除的方法，该方法包括：将维修设备的安装件紧固于涡轮机组件的部分，使得维修设备的操作头部与涡轮叶片的涡轮叶片基部大致沿轴向对准，并且接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且其中维修设备的操作头部确定形状成相对于涡轮叶片基部施加轴向和周向力；以及通过经由操作头部相对于涡轮叶片基部施加轴向力和周向力来相对于涡轮机机械地促动涡轮叶片基部，使得涡轮叶片转移到转子轮中或者从该转子轮转移出。
本公开的第四方面提供一种用于涡轮叶片的安装或移除的设备，设备包括：操作头部，其构造成接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；和安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机壳体的部分，其中操作头部可滑动地联接于安装件，使得振动组件的操作头部选择性地接合涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且其中操作头部确定形状成相对于涡轮叶片基部施加轴向和周向力。
本公开的第五方面提供一种用于涡轮叶片在其涡轮叶片基部处的安装或移除的设备，设备包括：安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机壳体，并且包括在其上的轴向引导件；臂，其通过轴向引导件可滑动地联接于安装件，其中臂包括联接于安装件的轴向引导件的第一端部和相对的第二端部；促动器，其构造成沿着轴向引导件调节臂的位置；以及操作头部，其联接于臂的相对的第二端部，并且构造成接触涡轮叶片基部的轴向侧壁，其中操作头部确定形状成相对于涡轮叶片基部施加轴向和周向力。
本公开的第六方面提供一种用于涡轮叶片的安装或移除的方法，该方法包括：将包括维修设备的安装件紧固于涡轮机组件的壳体；使涡轮机组件的转子轮绕着其中心线轴线旋转，使得维修设备的操作头部与选择的涡轮叶片的涡轮叶片基部大致沿轴向对准；将维修设备的操作头部与涡轮叶片基部的轴向侧壁接合；以及通过经由操作头部相对于涡轮叶片基部施加轴向力和周向力来相对于涡轮机机械地促动涡轮叶片基部，使得涡轮叶片转移到转子轮中或者从该转子轮转移出。
技术方案1. 一种用于涡轮叶片的安装或移除的设备，所述设备包括：
操作头部，其构造成接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；以及
安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中所述操作头部可滑动地联接于所述安装件，使得所述操作头部选择性地接合所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁，并且其中所述操作头部确定形状成相对于所述涡轮叶片基部施加轴向和周向力。
技术方案2. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括振动组件，其包括联接于所述操作头部的振动驱动机构。
技术方案3. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述操作头部包括构造成相对于所述涡轮机组件绕着偏心轴线旋转的辊。
技术方案4. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述操作头部进一步确定形状成使具有互锁护罩轮廓的涡轮叶片沿轴向移位。
技术方案5. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
至少一个提升部件，其联接于所述安装件；以及
绳索，其延伸穿过所述至少一个提升部件并且联接于所述涡轮机组件，使得所述至少一个提升部件将所述安装件通过所述绳索机械地联接于所述涡轮机组件。
技术方案6. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述联接件包括构造成接合所述涡轮机组件的轴向侧壁的至少一个钩。
技术方案7. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括沿轴向联接于所述操作头部的弹簧，其中处于平衡位置的所述弹簧将所述操作头部与所述涡轮叶片基部沿轴向分离。
技术方案8. 一种用于涡轮叶片在其涡轮叶片基部处的安装或移除的设备，所述设备包括：
操作头部，其构造成接合所述涡轮叶片基部的轴向侧壁，其中所述操作头部确定形状成相对于所述涡轮叶片基部施加轴向和周向力；
促动器，其构造成将所述操作头部移动成与所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁接合和不接合；以及
安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中所述促动器可滑动地联接于所述安装件的外表面。
技术方案9. 根据技术方案8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括机械地联接于所述操作头部的振动组件，其中所述振动组件包括通过流体联接件联接于流体源的振动驱动机构，其中所述流体源可移除地附接于所述涡轮机组件。
技术方案10. 根据技术方案9所述的设备，其特征在于，所述振动驱动机构构造成通过所述操作头部施加振动力，使得所述振动力将所述涡轮叶片沿轴向移动成与相邻的涡轮叶片的互锁护罩轮廓接触或不接触。
技术方案11. 根据技术方案8所述的设备，其特征在于，所述安装件的内径向表面限定轴向平面，并且其中所述操作头部包括辊，所述辊构造成相对于所述涡轮机组件绕着大致径向的轴线，并且在所述安装件的所述下表面的所述轴向平面内旋转。
技术方案12. 根据技术方案8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
至少一个提升部件，其联接于所述安装件；以及
绳索，其延伸穿过所述至少一个提升部件并且联接于所述涡轮机组件，使得所述至少一个提升部件将所述安装件通过所述绳索机械地联接于所述涡轮机组件。
技术方案13. 根据技术方案8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括沿轴向联接于所述操作头部的弹簧，其中处于平衡位置的所述弹簧将所述操作头部与所述涡轮叶片基部沿轴向分离。
技术方案14. 根据技术方案8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括一对沿周向间隔的引导轨道，其定位在所述安装件上并且联接于所述促动器，其中在所述沿周向间隔的引导轨道之间的周向分离距离大致等于所述涡轮叶片基部的周向长度。
技术方案15. 一种用于涡轮叶片的安装或移除的方法，所述方法包括：
将维修设备的安装件紧固于涡轮机组件的部分，使得所述维修设备的操作头部与涡轮叶片的涡轮叶片基部大致沿轴向对准，并且接合所述涡轮叶片基部的轴向侧壁，并且其中所述维修设备的所述操作头部确定形状成相对于所述涡轮叶片基部施加轴向和周向力；以及
通过经由所述操作头部相对于所述涡轮叶片基部施加所述轴向力和所述周向力来相对于所述涡轮机机械地促动所述涡轮叶片基部，使得所述涡轮叶片转移到转子轮中或者从所述转子轮转移出。
技术方案16. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述涡轮叶片包括护罩部分，其具有互锁护罩轮廓，用于与相邻的涡轮叶片的周向接合，并且其中所述轴向力和所述周向力相对于所述涡轮叶片基部的所述施加在两个周向相邻的涡轮叶片之间将所述涡轮叶片转移到所述转子轮中。
技术方案17. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述涡轮叶片包括护罩部分，其具有互锁护罩轮廓，用于与相邻的涡轮叶片的周向接合，并且其中所述轴向力和所述周向力相对于所述涡轮叶片基部的所述施加将所述涡轮叶片从所述转子轮转移出，并且免于定位在两个周向相邻的涡轮叶片之间。
技术方案18. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将振动组件联接于所述维修设备的所述操作头部；并且在施加所述轴向力和所述周向力的情况下同时使所述涡轮叶片基部机械地振动。
技术方案19. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述操作头部相对于所述安装件滑动，以在机械地促动所述涡轮叶片基部之前，将所述维护设备的所述操作头部与所述涡轮叶片基部接合。
技术方案20. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述涡轮机组件包括涡轮机的扩散器筒面板或扩散器筒支柱中的一种。
附图说明
图1为常规涡轮机组件的示意图。
图2为联接于转子轮且包括互锁护罩界面的涡轮叶片的透视图。
图3为涡轮机组件和在涡轮叶片基部处联接于组件的部分的涡轮叶片的沿平面A-R的截面视图。
图4为根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的透视图。
图5为根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的剖视透视图。
图6为根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的沿平面A-R的截面视图。
图7为根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的自上而下视图，其中径向轴线R延伸出页面。
图8为根据本公开的另外的实施例的用于安装或移除涡轮叶片的设备的透视图。
图9为根据本公开的实施例的用于安装和移除绑缚于涡轮机组件的涡轮叶片的设备的平面视图，其中径向轴线R延伸出页面。
图10为根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的联接于流体源的设备的透视图。
图11为根据本公开的另外的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的透视图。
图12为涡轮机壳体和根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的透视图。
图13为涡轮机壳体和根据本公开的实施例的用于安装和移除涡轮叶片的设备的剖视透视图。
具体实施方式
如“内”、“外”、“在…之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“入口”、“出口”等的空间相对用语可在本文中用于易于描述，以描述一个元件或特征与另一(多个)元件或(多个)特征的关系，如图中示出的。空间相对用语可旨在包括装置在使用或操作中的不同方位，除了图中描绘的方位之外。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将接着定向成在其它元件或特征“上方”。因此，示例性用语“下方”可包括上方和下方方位两者。装置可以以其它方式定向(旋转90度或以其它方位)，并且本文中使用的空间相对描述符被相应地解释。
如这些图中指示的，“A”轴线表示轴向方向(沿着涡轮机组件的转子的轴线)。如本文中使用的，用语“轴向”和/或“沿轴向”是指物体沿着轴线A的相对位置/方向，该轴线A与涡轮机组件(特别是，其转子区段)的旋转轴线大致平行。如本文中进一步使用的，用语“径向”和/或“沿径向”是指物体沿着轴线(R)的相对位置/方向，该轴线(R)与轴线A大致垂直并且仅在一个地点处与轴线A相交。此外，用语“周向”和/或“沿周向”是指物体沿着圆周(C)的相对位置/方向，该圆周(C)包绕轴线A但是在任何地点处不与轴线A相交。在描绘二维视图的图中，圆周C可为了清楚而省略。图中的相同标记的元件描绘了大致相似的(例如，相同的)构件。此外，用语“转移”或“轴向转移”是指将构件(如叶片)从一个位置移动(例如，通过滑动运动)至另一位置，如移动至转子轮的燕尾槽口或从其移动的过程。因此，本文中论述的本公开的实施例可通过转移一个或更多个涡轮叶片而允许涡轮叶片安装在涡轮机组件内或者从该涡轮机组件移除。尽管涡轮叶片的安装在图7和图11中更具体地示出，但是以其它图展示了涡轮叶片的移除。然而，理解的是，本文中描述的各个实施例可能够操作成在转子轮处安装或移除涡轮叶片，而不修改论述的各种构件和/或过程方法。本公开的实施例还提供通过使用本文中论述的各种设备和/或类似组件来安装涡轮叶片的方法。
参照附图，图1示出了呈蒸汽涡轮区段的形式的涡轮机组件(“涡轮机”)10的透视局部剖视图。本公开的实施例包括用于安装和移除如涡轮机10(例如，蒸汽涡轮、燃气涡轮或其它涡轮组件)的机器的可旋转叶片的设备。根据本公开的设备和系统可能够操作成安装或移除涡轮叶片，其中常规设备可不为可用或实用的。本公开的实施例还可能够安装或移除涡轮叶片，其不可仅由机械力沿一个方向的施加而安装或移除。为了更好示出本公开在操作期间的特征，论述了涡轮机10的示例性特征。涡轮机10包括转子12，其包括轴14和多个轴向间隔的转子轮18。多个旋转叶片20机械地联接于各个转子轮18。更具体而言，叶片20布置成围绕各个转子轮18沿周向延伸的排。多个固定导叶22围绕轴14沿周向延伸，并且沿轴向定位在相邻的叶片20排之间。固定导叶22与叶片20协作，以形成涡轮级并且限定穿过涡轮机10的流动路径的部分。
在操作中，操作流体24进入涡轮机10的入口26，并且导引穿过固定导叶22。操作流体24可采取例如蒸汽涡轮的实例中的蒸汽、燃气涡轮中的热燃烧气体，和/或不同类型的涡轮机械中的其它流体的形式。涡轮机10因此可在燃烧之后从操作流体24抽取机械功率。导叶22将流体24相对于叶片20向下游指引。流体24穿过剩余的级，将力施加在叶片20上，使轴14旋转。涡轮机10的至少一个端部可远离转子12沿轴向延伸，并且可附接于负载或机器(未示出)，如但不限于发电机和/或另一涡轮。相应地，大涡轮单元可实际上包括均同轴地联接于相同的轴14的若干涡轮。此类单元可例如包括联接于中压区段的高压区段，该中压区段继而联接于低压区段。
在本公开的且图1中示出的一个实施例中，涡轮机10可包括被称为L0,L1,L2,L3和L4的五个级。级L4为第一级，并且为五个级中最小的(沿径向方向)。级L3为第二级，并且为沿轴向方向的下一个级。级L2为第三级，并且示为在五个级的中间。级L1为第四和倒数第二级。级L0为最后级，并且为最大级(沿径向方向)。将理解的是，五个级仅作为一个实例示出，并且涡轮的区段(例如，低压区段)可具有多于或少于五个级。如本文中提到的，涡轮机10以图1中的蒸汽涡轮的形式示出，但是理解的是，本公开的实施例可与燃气涡轮、水涡轮、风力涡轮等一起使用。
转向图2，叶片20示为成排布置并且在转子轮18上邻近于彼此沿周向安装。叶片20可设计用于在操作期间以及在经受相对高的负载时与彼此连续周向接合。周向相邻的叶片20之间的机械接合的示例性形式在图2中示出，并且本公开的实施例可对于安装和移除设计用于该布置或类似布置的叶片20而言为有效的。各个叶片20可机械地联接于转子轮18，并且通过涡轮叶片基部30安装在转子轮18上，涡轮叶片基部30包括例如设计成配合在转子轮18内的互补槽口内且接合其的燕尾形状。如图2中示出的，叶片20可从叶片基部30以变化的轮廓和/或外形延伸，用于适应横跨各个叶片20的流体24(图1)或其它流体的流。叶片20的径向端部可包括护罩部分32，其呈形成和/或安装在各个叶片20的末端上的相互接合的、大致相同的块或板的形式。一旦各个叶片20安装在转子轮18上，各个护罩部分32的接合块或板可形成构造成将流围绕转子12(图1)指引的大致连续的末端护罩元件(例如，大致连续的环形本体)。
一起参照图2和图3，各个叶片20的护罩部分32可包括例如互锁轮廓34(仅图2)，用于与相邻叶片20的护罩部分32的周向接合。在一些实例中，互锁轮廓34可包括Z形形状、V形形状、具有多个转变点的锯齿形路径、曲线表面、包括直面表面和弯曲表面的复杂几何形状，等。然而，实施的互锁轮廓34可在各个叶片20安装之后，抑制各个叶片20相对于转子轮12的轴向滑动。此外，叶片20可直接定位在涡轮机10的涡轮区域36与相邻的流动路径38(例如，涡轮机10的扩散器区段)之间。例如，如图3中示出的，各个叶片可设计用于大致上沿着轴向路径N的方向的安装或移除。互锁轮廓34可例如通过维持各个叶片20相对于彼此和转子轮18的相对位置，来在涡轮机10的操作期间为有利的。然而，互锁轮廓34可降低一个或更多个叶片20在制造或维修期间从直接在两个其它叶片20之间的地点安装或移除的能力。
本公开的实施例可例如通过施加轴向定向的力来安装和移除叶片20，同时使安装或移除的叶片20经受轴向力和周向力，来使互锁轮廓34的这些性质缓和。在一些实施例中，安装或移除的叶片20可进一步经受机械振动。此类振动例如可给予叶片20的振荡运动，并且允许叶片20的轴向移动，尽管存在互锁轮廓34。在本文中论述了用于相对于(多个)叶片20施加轴向力、周向力和/或机械振动的各种实施例。本公开的实施例可包括设备，该设备安装例如在涡轮机10的扩散器筒40的部分(例如，其面板或支柱)、涡轮机10的壳体50，和/或能够具有本文中论述的安装在其上的各种结构特征的其它涡轮机构件上。
一起参照图4和图5，示出了根据本公开的实施例的用于在涡轮叶片基部30处安装和移除涡轮叶片20的维修设备100(以下简称“设备”)。涡轮叶片基部30可包括涡轮叶片20的根部，或者可包括定位成邻近于转子轮18的涡轮叶片20的任何部分。设备100的剖视图在图5中显示成更好示出其内部构件。在下面的图中描绘的(多个)叶片20可包括涡轮机10中的最后级(例如，L0(图1))叶片，其可包括图2-3中示出且在本文中的别处描述的相同或相似的特征。最后级叶片20可例如通过定位在常规振动组件和/或促动装置(用于安装和移除叶片20)不可使用或不实用的位置，来与涡轮机10中的其它叶片20不同。设备100的实施例，以及本文中描述的其它方法或设备实施例可用于在机械地联接于涡轮机10的一个或更多个部分时安装或移除(多个)叶片20。
与常规安装或移除装置相反，设备100的实施例可确定大小成用于直接安装在涡轮机10的构件上，而不移除这些构件，该常规安装或移除装置可需要使用者移除转子12、轴14、扩散器筒40、壳体50和/或涡轮机10的其它主要构件的部分以接近叶片20。涡轮机100可包括内​​部构件，用于例如在涡轮叶片基部30处相对于(多个)叶片20施加机械振动和轴向力。设备100可包括振动组件102，其可进一步包括振动驱动机构103。在任何情况下，设备100可包括确定形状成相对于涡轮叶片基部30施加轴向和周向力的操作头部104。操作头部104可因此确定形状和/或定位成接合涡轮叶片基部30的轴向侧壁106，同时将机械力沿多个方向施加于轴向侧壁106。在一些实施中，振动驱动机构103可包括气动马达，其构造成使用压缩空气(例如通过流体源供给至振动组件102)生成机械振动和/或其它形式的移动。振动驱动机构103可备选地包括或实施为电动机、内燃机和/或用于产生机械功的其它目前已知或后期开发的器械。操作头部104可以以任何当前已知或后期开发的器械的形式提供，用于相对于机械地接合于其的构件施加振动振荡。操作头部104可实施为例如一个或更多个振动锤、板、圆柱体、辊等。在附图中，操作头部104示为呈构造成绕着关于涡轮机10的偏心轴线旋转的大致圆形或椭圆形的辊的形式。
设备100还可包括安装件110，其例如通过联接件112联接于涡轮机10的部分(例如，扩散器筒40)，以将设备100定位在期望的地点处。安装件110可用作用于调节和使用振动组件102和/或本文中描述的设备100的其它构件的参考构件或表面。振动组件102可通过一个或更多个轴向引导件114可调节地联接于安装件110和/或直接地定位在安装件110上，一个或更多个轴向引导件114可实施为例如用于可滑动调节的轨道，或其它当前已知或后期开发的形式的轴承，其包括滚道、螺纹壳、齿轮轴承、齿条齿轮等。在一个实例中，轴向引导件114可设为定位在安装件110上且相对于彼此沿周向间隔的一对轨道。在该情况下，各个轴向引导轨道114之间的周向间隔距离W(仅图4)可大致上等于一个叶片20的周向长度。使振动组件102可滑动地联接于安装件110(例如，通过(多个)轴向引导件)114)可允许振动组件102与一个或更多个叶片20选择性地对准，用于与涡轮叶片基部30的轴向侧壁106的接合或解除接合。例如，振动组件102可沿着箭头T的方向相对于安装件110移动穿过如在本文中的别处描述的促动器116。
安装件110还可包括一个或更多个特征，其构造成将设备100机械地联接于涡轮机10的部分(例如，扩散器筒40)。如本文中提到的，联接件112可将设备100物理地联接于紧邻于(多个)叶片20定位的涡轮机10的部分。各个联接件112可例如以吊钩、爪、凸起和/或其它机械器械的形式实施，用于接合涡轮机构件(如扩散器筒40)的一个或更多个部分。在实施例中，联接件112可沿径向延伸，并且可将安装件110联接于扩散器筒40的轴向侧壁E。联接件112可备选地包括例如延伸穿过安装件110和联接件112的成组螺栓或螺钉，并且设想了任何当前已知或后期开发的固定或可调节的机械联接。各个联接件112可在扩散器筒40的轴向侧壁E处从安装件110大致上径向向内延伸。在备选的实施例中，(多个)联接件112可包括平台、轨道等，它们构造用于放置在扩散器筒40的表面上，使得安装件110沿径向定位在扩散器筒40的外部远侧。
设备100可构造成容许振动组件102相对于安装件110的轴向移动，使得(多个)叶片20可与操作头部20选择性且暂时地接合。在操作期间，设备100及其部分(例如，操作头部104)可通过包括联接于振动组件102的促动器116(例如，用于(多个)构件沿至少一个方向的例示移动的线性促动器和/或其它装置)来构造用于轴向移动。促动器116可实施为纯机械装置，并且/或者可至少部分地由振动驱动机构103和/或其它独立的驱动机构(未示出)来供能，该其它独立的驱动机构构造成沿向前或反向轴向方向触动促动器116。为了使振动组件102相对于安装件110移动，可滑动联接件118可将促动器116和/或振动组件102机械地连接于安装件110的(多个)轴向引导件114。可滑动联接件118可呈例如滚轮、齿轮、轮和/或其它机械装置的形式，用于实现振动组件102相对于轴向引导件114沿箭头T的方向的移动，同时抑制沿其它(例如，径向和/或周向)方向的移动。
在操作期间，设备100可以以用于安装和移除涡轮叶片20的方法实施。例如，根据本公开的方法可初始地包括将安装件110紧固于具有联接件112的涡轮机10的部分，例如，扩散器筒40。在扩散器筒40上的选定位置处，设备100的操作头部104可与涡轮叶片20的涡轮叶片基部30大致上沿轴向对准。操作者可例如利用促动器116大致上沿着参考箭头S的方向沿轴向向前或向后移动操作头部104。使操作头部104在其操作时沿轴向移动，可使操作头部104选择性地接合涡轮叶片基部30的轴向侧壁106和与其解除接合。在一些情况下，振动组件102的振动驱动机构103可在操作头部104接触叶片20时使操作头部104施加机械振动。
在操作头部104沿轴向接合涡轮叶片基部30并且相对于涡轮叶片基部30施加(inoart)轴向和周向力时，叶片20可沿轴向安装或移除，而不管护罩部分32(图2-3)和/或互锁轮廓34(图3)。在一些情况下，将力和机械振动两者通过操作头部104施加于叶片20，可克服源于周向相邻叶片20之间的非线性接触的机械阻力。在实例中，将振动通过振动组件102施加和/或使操作头部104利用促动器116移动，可将(多个)叶片20转移到转子轮18中或从转子轮18转移出。设备100的这些操作特征可允许操作者转移(多个)叶片20，(多个)叶片20包括(多个)护罩部分32(图2-3)，其包括与相邻叶片20的互锁轮廓34(图3)。此外，使用设备100的方法可使得叶片20能够安装或移除，而不拆卸扩散器筒40或涡轮机10的其它构件。
设备100可以可选地包括特征，其用以增强振动组件102的滑动移动以及操作头部104与涡轮叶片基部30之间的接合。一起转向图5和图6，设备100的实施例可允许操作者沿预定方向和沿着预定平面相对于涡轮叶片基部30施加振动和轴向力。例如，扩散器筒40的外轴向表面可限定单个轴向平面P或者与其重合。安装件110可具有确定形状成补充扩散器筒40的外部的细长轮廓，并且沿轴向平面P延伸。振动组件102可确定形状成使得操作头部104的部分相对于振动组件102的其它构件沿径向向内延伸。在操作头部104以构造成绕着偏心轴线V旋转的辊的形式提供的情况下，操作头部104可确定形状成直接邻近于扩散器筒40在轴向平面P内旋转。使安装件110和操作头部104沿着扩散器筒40的平面P定位可减小设备100与叶片20之间的未对准的风险，允许设备100更紧凑，并且/或者可提供未具体论述的附加优点。
一起参照图6和图7，振动组件102还可包括特征，该特征用于由操作头部104与(多个)叶片20之间的延长接触来降低叶片20上的机械磨损的风险，并且/或者使操作头部104容易移动成与连续叶片20接触。如本文中提到的，图7还提供了安装而不是移除的(多个)叶片20的实例。振动组件102可包括弹簧120，其沿轴向定位在操作头部104与振动驱动机构103的至少一部分之间。弹簧120可至少部分地由金属(例如，铬、钼等)组成，并且可响应于促动器116沿一个方向(例如，箭头T)的轴向移动而压缩。更具体而言，弹簧120可在促动器116推动抵靠振动组件102时压缩，以将操作头部104接合抵靠叶片20的轴向侧壁106。因此，弹簧120的平衡位置可使操作头部104从叶片20沿轴向移位。为了使操作头部104与叶片20解除接合，操作者可停止相对于振动组件102施加轴向力，并且允许弹簧120扩展和使操作头部104从叶片20沿轴向缩回。弹簧120可允许使用者立即停止叶片20的振动和/或移动，而不施加反向轴向力。理解的是，用于提供反作用机械力的其它目前已知或后期开发的构件可在设备100的其它实施例中替代弹簧120。
转向图8，示出了根据本公开的另外的实施例的设备100。设备100和/或其构件(例如，安装件110)可适于维修涡轮机10的其它级中的叶片20。在图8的实例中，叶片20可沿着表面U安装在转子轮18上，该表面U相对于扩散器筒40沿径向向内定位。在该情况下，设备100可包括框架121，其确定形状成沿轴向接合扩散器筒40的轴向侧壁E，除了转子轮18的表面U之外。如示出的，框架121可包括轴向和径向延伸的区段，以接合扩散器筒40和转子轮18。此外，设备100可包括用于在预定位置将设备100机械地附接于涡轮机10的联接件123。联接件123可包括例如螺栓、螺钉、销和/或用于在预定位置将一个构件机械地接合于另一构件的其它构件。为了使操作头部104与涡轮叶片根部30接合，操作头部104可以可滑动地联接于振动组件102和/或设备100的其它构件，以容许沿着参考箭头D的方向的径向移动。
一起参照图4和图9，设备100可包括用于将安装件110紧固或以其它方式机械地联接于扩散器筒40的附加特征。一个或更多个提升部件122可定位在例如安装件110的轴向端部处，以接合绳索124(仅图9)。提升部件122可实施为例如孔眼、钩、环和/或确定形状成接合绳索124的任何其它机械结构。绳索124可呈索、绳，和/或用于将一个构件系于另一构件的其它器械的形式。提升部件122可实施为从安装件110向外延伸的环，并且确定形状成适应一个或更多个绳索124的截面，用于将设备100机械地联接于扩散器筒40和/或其它构件的部分。提升部件122可定位在安装件110的任何期望部分上。在示例性实施例中，提升部件122可在与扩散器筒40的轴向端部E相对的端部处。如图9中示出的，各个绳索124可机械地联接(例如，拴系、紧固等)于定位在叶片20上游的扩散器筒40的支柱126。延伸穿过安装件110的提升部件122的绳索124中的张力可将安装件110机械地联接于扩散器筒40。理解的是，提升部件122和绳索124可用于和/或适于将安装件110和/或设备100的其它部分联接于除​​扩散器筒40之外的构件。提升部件122和绳索124可代替安装件110的联接件112或除了其之外使用。
转向图10，论述了本公开的另外的实施例中的振动驱动机构103的附加特征。根据一个实例，振动驱动机构103可包括气动振动器，其通过流体联接件132(例如，柔性或刚性管)联接于一个或更多个流体源130。流体源130可包括能够操作成驱动振动组件102的操作头部104的压缩空气和/或其它气体的供应源。通过流体联接件132从流体源130至驱动机构103的压缩空气的流，可由阀134在流体联接件132内的使用来打开或关闭。在振动驱动机构103包括例如电气、气动和/或马达驱动的振动构件的情况下，流体源130和/或流体联接件132可进一步包括和/或替代类似构件，如电池、气缸、有线和/或无线连接件等。
流体源130可联接于设备100外部的涡轮机10的一个或更多个构件。类似于绳索124(图9)，(多个)流体源130可例如通过可调节长度的紧固件136可移除地联接于扩散器筒40的(多个)支柱126。可调节长度的紧固件136可包括具有可调节长度的带、索、拉条等，它们构造用于附接于大小变化的支柱126。当操作者将设备100移动至涡轮机10上的另一位置，例如以安装或移除其它叶片20时，(多个)流体源130可适于适应位置变化。例如，(多个)流体源130和可调节长度的紧固件136可与相应的(多个)支柱126脱离，并且移动至更靠近设备100的位置定位的其它(多个)支柱。根据本公开的方法可由此包括在利用操作头部104机械地振动涡轮叶片基部30之前，将(多个)流体源130流体地联接于振动组件102。
参照图11，示出了根据本公开的另外的实施例的用于安装和移除叶片20(图1-10)的维修设备200(以下简称“设备”)。设备200可执行与设备100的各种实施例(图4-10)大致相同的操作，并且可包括若干可选的区别和/或其中本文中论述或能够以其它方式应用的备选特征。还理解的是，关于设备100描述的各种特征也可包括在设备200的实施例中，并且反之亦然。设备200可包括具有对应的振动驱动机构203的振动组件202。振动驱动机构203可包括本文中的别处呈现的示例性机械、气动、电气、燃烧和/或混合驱动机构中的任一种，作为相对于振动驱动机构103(图4-7,10)的实例。然而，实施的振动驱动机构203可相对于与振动组件202的操作头部204接触的结构或构件施加机械振动。操作头部204可包括用于施加轴向和周向力的任何当前已知或后期开发的器械，例如，用于提供轴向和周向接触区域的辊或其它工具。在另外的实施例中，操作头部204可在由振动驱动机构203的实施例(例如振动锤、板、气缸、辊等)驱动时，机械振动。
设备200的实施例可对于其中常规工具(用于安装和移除叶片20(图1-10))难以在涡轮机10的轴向安装构件附近使用(图1,4-10)的情况而言特别有效。振动组件202(在关于设备200被包括时)可收纳在臂208内或者以其它方式机械地联接于臂208，臂208相对于被维修的机器(例如，涡轮机10)大致上沿径向定向。臂208可包括单个部件、多个部件，并且可包括一种或更多种材料，其包括但不限于：金属、塑料、陶瓷，和/或适于在涡轮机安装或维修领域中使用的其它材料。臂208相对于涡轮机10的构件的方位在本文中的别处关于其它图论述。臂208可包括可滑动地联接于用于设备200的安装件210的第一端部P，而臂208的第二端部Q可定位成邻近于振动组件202或其构件(例如，操作头部204)。
安装件210可包括特征，该特征用于将操作头部204移动成与(多个)叶片20(图1-10)接触和不接触，并且用于将设备200机械地联接于涡轮机10的部分(图1,4-10)。具体而言，设备200的安装件210可确定形状成用于在涡轮机10的部分(图1,4-10)上的放置，并且容许振动组件202在操作期间的受限移动。安装件210可包括呈例如固持联接件212a和/或安装联接件212b的形式的一组联接件212a,212b，安装联接件212b可从安装件210沿径向向外延伸至涡轮机10的静止部分。固持联接件212a可从安装件210的表面向外延伸，以接合涡轮机构件(如壳体50(图3))的一个或更多个部分。通过固持联接件212a在安装件210与壳体50之间的接合在其它图中示出并且在本文中的别处描述。此外或备选地，安装件210可包括安装联接件212b，安装联接件212b延伸穿过安装件210的本体，以接触或以其它方式接合壳体50的部分，如在本文中的别处也描述的。
安装件210可包括一个或更多个轴向引导件214，以实现振动组件202、操作头部204和/或臂208相对于安装件210沿至少一个方向例如沿着线T的移动。轴向引导件214可实施为可滑动联接件，如轨道、滚道、槽口等，并且/或者可包括容许沿一个方向的移动的备选形式，如齿轮轴承、齿条齿轮组件、螺纹壳，和/或其它机械轴承。为了实现振动组件202的移动，设备200可包括促动器216，其机械地联接于臂208(例如，邻近于第一端部P)，使得促动器216的移动使臂208相对于轴向引导件214移动。除了直接地联接于轴向引导件214，臂208可包括可直接或间接地联接于轴向引导件214的联接部件218。
在轴向引导件214实施为轨道或其它可滑动的轴承的情况下，一对可滑动联接件219可均可滑动地连接于相应的轴向引导件214和/或安装在其上。可滑动联接件219可采取滚轮、轮、齿轮，和/或设计成实现一个构件相对于另一构件例如沿着箭头T的方向的移动的其它滑动构件或轴承的形式。在其中轴向引导件214呈齿轮轴承或备选构件(用于在两个机械接合的元件之间提供可滑动联接)的形式的备选情况下，可滑动联接件219可代替例如轮、齿轮、螺纹部件等，用于提供大致上沿轴向轴线A的方向的移动。联接部件218可设为确定形状成接合臂208的外表面轮廓的整体式壳，或者备选地可联接于臂208的一个表面。在该情况下，另一联接部件218可联接于臂208的另一表面，其中板联接件220(例如，螺栓、螺钉、铆钉等)将两个联接部件218连结在一起。
操作者可进一步控制臂208相对于安装件210的位置，其中附加构件包括在促动器216内并且/或者可操作地连接于促动器216。例如，呈例如机械马达、电动马达等的形式的促动器驱动机构222可产生机械功并且将机械功传输至促动器216，以使臂208横跨(多个)轴向引导件214移动。驱动机构222可例如通过端块224联接于促动器216，端块224确定形状成将促动器216的部分接收在其中。端块224可定位在安装件210的相对端部处，以限定促动器216的线性端部和/或限定方向，促动器216沿该方向操作。各个端块224可例如通过经由常规紧固件(如螺栓、螺钉、铆钉等)机械地附连于安装件210的部分而安装在安装件210的部分上。
在振动组件202关于设备200被包括的情况下，以及在作为气动振动器或用于施加机械振动的其它基于压力的系统的情况下，设备200可包括联接于安装件210的表面的气动促动器230。气动促动器230可实施为例如任何当前已知或后期开发的装置，其用于由加压流体(例如，压缩空气)的使用而生成机械功。因此，气动促动器230可包括待发送至振动驱动机构203的其中的加压气体的储存器。在其它实施例中，气动促动器230可流体地联接于设备200外部的加压流体的供应源。流体联接件232可定位在安装件210和臂208上或者收纳在安装件210和臂208内，由此在振动驱动机构203与气动促动器230之间提供流体连接。从气动促动器230至振动驱动机构203的流体流可能够经由阀、可调节功率源，和/或能够调节压缩流体的流以选择性地启用或停用振动驱动机构203的操作的其它机械构件来调节。在其中振动驱动系统203包括用于驱动操作头部204的纯或部分电气系统的实施例中，气动促动器230和流体联接件232可代替电动机或通过线连接于振动驱动系统203的其它功率源。还理解的是，气动促动器230可备选地安装在臂208上并且/或者连接于臂208，而不是定位在安装件210上。
转向图12和图13，设备200示为安装在壳体50上，以展示根据本公开的实施例的安装或移除叶片20的方法。如示出的，设备200可包括安装件210，其例如通过(多个)联接件212a,212b在涡轮机壳体50的轴向延伸的表面240处可移除地联接于涡轮机壳体50。根据一些实施例，安装联接件212b可将安装件210联接于壳体50的连接孔口242，例如，确定形状成将接头、紧固件、销和/或其它构件接收在其中的孔。联接件212a,212b在其中联接的连接孔口242由于安装件210的大小和结构而从附图中的视图遮蔽。设备200可包括臂208，臂208在第一端部P处通过(多个)轴向引导件214可滑动地联接于安装件210，其中臂208的第二端部Q与安装件210沿径向分离。臂208可相对于涡轮机10的轴向中心线轴线M(仅图13)大致上沿径向延伸。
如本文中的别处论述的，促动器216可调节臂208沿着轴向引导件214的位置，使得振动组件202可将操作头部204移动成与待安装或移除的叶片20接触和不接触。如本文中的别处论述的，臂208可移动成将操作头部204定位成邻近于涡轮叶片基部30的轴向侧壁106(仅图12)，用于叶片20的安装或移除。在包括振动驱动机构203的情况下，振动驱动机构203可将能量施加于操作头部204，以在操作期间生成相对于叶片20的机械振动。类似于设备100(图4-10)，振动组件202的操作头部204可实施为辊，其构造成相对于涡轮机10的中心线轴线M绕着偏心轴线V(例如，大致径向的轴线)旋转。
设备200的振动组件202可能够操作成通过操作头部204施加机械振动，如本文中的别处描述的。在操作头部204响应于例如来自驱动机构203的输入而振动时，臂208可沿轴向移动，以安装或移除具有带关于相邻叶片20的互锁轮廓34(图2)的护罩部分32的叶片20(例如，最后级叶片)。如图12中示出的，臂208的位置可在操作头部204振动时以及在安装件210相对于壳体50保持固定时调节。具体而言，联接件212a,212b可在固定位置将安装件210联接于壳体50，使得振动组件202和臂208可相对于安装件210的固定位置促动。更具体而言，固持联接件212a和安装联接件212b可将安装件210在壳体50的轴向延伸的表面240处联接于壳体50，使得转子轮18和/或叶片20可绕着中心线轴线M旋转。因此，本公开的方法可包括通过经由安装件210和壳体50的(多个)水平接合孔242插入(多个)固持联接件212a和/或(多个)安装联接件212b，来将安装件210紧固于壳体50。在设备200的操作期间，安装件210可保持联接于壳体50的周向表面242，同时转子轮18(图2-3,图5-6)旋转成使叶片20旋转，使得操作者可选择单独的叶片20用于安装或移除，而不改变设备200的位置。
在设备200在安装件210处紧固于壳体50，并且选择了待移除或安装的叶片20之后，操作头部204可与选择的叶片20的涡轮叶片基部30大致上沿轴向对齐。在安装的情况下，叶片20可不沿周向定位在相邻的叶片20之间，并且可在转子轮18(图2-3，图5-6)轴向远侧。为了安装(多个)叶片20，操作头部204可接触叶片20，同时相对于叶片20施加轴向和周向力。这些动作可将叶片20朝向转子轮18沿轴向移动，使得叶片20安装在两个其它叶片20之间。在移除的情况下，操作头部204可接触叶片20并且将叶片20从两个相邻的叶片20之间的位置沿轴向移出，并且从转子轮18移出。无论叶片20是被安装还是被移除，振动驱动机构203可通过操作头部204施加振动，同时设备200的操作者使臂208沿轴向移动，以将操作头部204与叶片基部30的轴向侧壁106接合。在机械振动和轴向力相对于叶片20施加时，叶片20可移动到转子轮18中的对应的槽口中或者移出该对应的槽口。轴向力可通过臂208经由促动器216的移动而由操作头部204相对于叶片20施加。此外，本公开可包括使振动组件202相对于安装件210滑动，以将操作头部242在机械地振动叶片基部30之前与叶片基部30接合。
安装和移除叶片20的方法可对于安装或移除包括护罩部分32的叶片20而言特别有效，护罩部分32构造成与周向相邻的叶片20形成互锁轮廓34(图2)。如图12中最佳示出的，臂208在设备200中的使用可允许使用者将振动组件202的操作头部204与涡轮机10的转子部分244(定位在最后级叶片20与上游转子轮246之间)大致上对准。如图13中示出的，设备200可备选地用于例如在沿轴向定位在连续的转子轮246,248之间的地点处，安装或移除除了最后级叶片之外的叶片20。设备200可因此使用在涡轮机10的任何位置处，其中常规安装或移除工具难以接近叶片20。
本公开的实施例可提供若干技术和商业设定，其中的一些在本文中经由实例来论述。本文中论述的固定装置和方法的实施例可提供涡轮叶片(如涡轮机中使用的那些)的大致一致的制造和/或维修。本公开的实施例还可如在特定构件(例如，燃气涡轮的最后级叶片)的检查期间，用于需要涡轮机组件和/或级的至少部分拆卸的过程和/或事件。 本文中论述的各种实施例可能够操作成在相对不可接近的地点安装或移除叶片，而不必要对邻接的构件进行部分或全部解构。还理解的是，本公开的实施例可在本文中未具体致力的其它操作和/或维修环境中提供优点和特征。
本文中使用的用语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。
该书面的描述使用实例(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本公开(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种用于涡轮叶片的安装或移除的设备，所述设备包括：
操作头部，其构造成接合涡轮叶片基部的轴向侧壁；以及
安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中所述操作头部可滑动地联接于所述安装件，使得所述操作头部选择性地接合所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁，并且其中所述操作头部确定形状成相对于所述涡轮叶片基部施加轴向和周向力。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括振动组件，其包括联接于所述操作头部的振动驱动机构。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述操作头部包括构造成相对于所述涡轮机组件绕着偏心轴线旋转的辊。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述操作头部进一步确定形状成使具有互锁护罩轮廓的涡轮叶片沿轴向移位。
5. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
至少一个提升部件，其联接于所述安装件；以及
绳索，其延伸穿过所述至少一个提升部件并且联接于所述涡轮机组件，使得所述至少一个提升部件将所述安装件通过所述绳索机械地联接于所述涡轮机组件。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述联接件包括构造成接合所述涡轮机组件的轴向侧壁的至少一个钩。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括沿轴向联接于所述操作头部的弹簧，其中处于平衡位置的所述弹簧将所述操作头部与所述涡轮叶片基部沿轴向分离。
8.一种用于涡轮叶片在其涡轮叶片基部处的安装或移除的设备，所述设备包括：
操作头部，其构造成接合所述涡轮叶片基部的轴向侧壁，其中所述操作头部确定形状成相对于所述涡轮叶片基部施加轴向和周向力；
促动器，其构造成将所述操作头部移动成与所述涡轮叶片基部的所述轴向侧壁接合和不接合；以及
安装件，其由联接件可移除地联接于涡轮机组件的部分，其中所述促动器可滑动地联接于所述安装件的外表面。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括机械地联接于所述操作头部的振动组件，其中所述振动组件包括通过流体联接件联接于流体源的振动驱动机构，其中所述流体源可移除地附接于所述涡轮机组件。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述振动驱动机构构造成通过所述操作头部施加振动力，使得所述振动力将所述涡轮叶片沿轴向移动成与相邻的涡轮叶片的互锁护罩轮廓接触或不接触。
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