DE128110T1

DE128110T1 - Verfahren und einrichtung zum schleifen von turbinenlaeufern.

Info

Publication number: DE128110T1
Application number: DE198484630090T
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Glastonbury Connecticut 06033 Bires; William Howard Amston Connecticut 06231 Drinkuth; Robert John Vernon Connecticut 06066 Miller; Franklin George Portland Connecticut 06480 Selleck
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1984-06-05
Publication date: 1985-09-26
Also published as: JPS606339A; JPH0698569B2; EP0128110B1; EP0128110A3; DE3474786D1; EP0128110A2

Claims

ÜBERSETZUNG

Anmeldung Nr. 84630090.3
United Technologies Corp.

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fertigbearbeiten der Spitzen von mehreren Laufschaufeln, die am Umfang einer Rotorscheibe befestigt sind, auf ein Sollmaß, wobei die Kombination eine Rotorbaugruppe umfaßt, durch Berühren der Spitzen der sich drehenden Laufschaufeln an einem Punkt am Drehungsumfang mit einem Medium, welches Material von ihnen mechanisch abträgt, gekennzeichnet durch Drehen der Rotorbaugruppe mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um eine Beschleunigung von

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wenigstens 700 g (6,870 m/s ) an den Laufschaufeln hervorzurufen, wobei die Beschleunigung bewirkt, daß die Laufschaufeln in der Scheibe aufsitzen und Kräften widerstehen, die durch das Medium an der Laufschaufel erzeugt werden.

2. Verfahren zum Fertigbearbeiten der Spitzen von mehreren aerodynamischen Laufschaufeln, die am Umfang einer Rotorscheibe lösbar befestigt sind, auf ein Sollmaß, wobei die Kombination eine Rotorbaugruppe einer Axialturbomaschine umfaßt, gekennzeichnet durch Drehen der Rotorbaugruppe um eine Rotorachse in derartiger Richtung, daß sich die aerodynamischen Laufschaufeln in einer konkaven Seitenrichtung bewegen, so daß Luft auf die Laufschaufeln in derselben Richtung auftrifft, in der sie im Betrieb der Axialturbomaschine auftrifft, wobei die Drehgeschwindigkeit ausreicht, um die Laufschaufeln zu veranlassen, Luft in beträchtlicher Menge in der Richtung der Rotorachse zu bewegen; und Berühren der Spitzen der Laufschaufeln mit einem Medium, das Material von ihnen abträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Medium, welches die Laufschaufelspitzen berührt, eine Schleifoberfläche ist, die sich an dem Berührungspunkt in derselben Richtung wie die Laufschaufelspitzen bewegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Medium eine Schleifscheibe ist, die sich in einer zu der Drehrichtung der Rotorbaugruppe entgegengesetzten Richtung dreht, und wobei die Laufschaufeln aus einer Titanlegierung bestehen, gekennzeichnet durch Drehen einer Schleifscheibenschleifoberfläche mit einer Scheibenumfangsgeschwindigkeit, die ausreicht, um die Relativgeschwindigkeit zwischen der Schleifscheibe und den Laufschaufelspitzen an dem Berührungspunkt in dem Bereich von 20-40 m/s zu halten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Vorschieben der Schleifscheibenschleifoberfläche zu den Laufschaufelspitzen mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,0004 mm/s, um die Bildung eines Grats an den Spitzen zu vermeiden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch: a) Drehen der Rotorbaugruppe um eine Achse derselben in einer ersten Richtung mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1000 U/min, wobei die Geschwindigkeit ausreicht, um die Spitzen auf einem ümfangsweg mit einer Tangentialgeschwindigkeit von wenigstens 25 m/s zu bewegen und die Laufschaufelspitzen zu veranlassen, eine erste Ümfangswegstelle mit einer Intervallzeit von weniger als 0,004 s zu passieren;
b) Abtragen von Material von den Laufschaufelspitzen an einer ersten Ümfangswegstelle, während sich die Baugruppe mit der Geschwindigkeit dreht; und

c) Messen der radialen Lage jeder einzelnen Laufschaufelspitze in bezug auf die Achse, wenn jede Laufschaufel eine zweite ümfangswegstellepassiert, während sich die Baugruppe mit der Geschwindigkeit dreht, um eine Laufschaufellängenmessung zu erzeugen, durch Auftreffenlassen eines Laserbündels auf die Laufschaufelspitze und Messen der Position des refelektierten Flecks desselben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, welches beinhaltet: Identifizieren jeder Laufschaufel in bezug auf ihre Winkelposition an der Rotorbaugruppe und Korrelieren jeder Laufschaufellängenmessung mit jeder identifizierten Laufschaufel und Berechnen einer mittleren Schaufellängenmessung, um das Ausmaß zu zeigen, in welchem jede einzelne Laufschaufel von dem Mittelwert abweicht.

8. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Festsetzen eines Summenkriteriums auf der Basis der Anzahl kurzer Laufschaufeln in einer Rotorbaugruppe und des Ausmaßes, in welchem jede kurze Laufschaufel unzureichend ist, wobei eine kurze Laufschaufel eine Laufschaufel ist, die

sich an ihrer Spitze nicht bis zu dem Sollaußenradius der Baugruppe erstreckt;

Wegschleifen eines Teils der Spitzen einer Anzahl der Laufschaufeln und Berechnen eines mittleren Radius der geschliffenen Spitzen, um den Mittelwert dem Sollradius anzupassen;

Vergleichen der Summe der Laufschaufeln und der Laufschaufellängen, die kürzer als der Mittelwert sind, mit dem Summenkriterium, um festzustellen, ob die Rotorbaugruppe gut oder unbrauchbar ist;

Entfernen wenigstens einer einzelnen kurzen Laufschaufel aus der Rotorbaugruppe und Ersetzen durch eine Laufschaufel, die nicht kurz ist.

.9. Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten der Spitzen von Laufschaufeln in einer Rotorbaugruppe, die lösbare, gegenseitigen Abstand aufweisende Laufschaufeln hat, welche am Umfang einer Scheibe radial befestigt sind, mit:

a) einem Träger zum Halten einer Rotorbaugruppe, die aus einer Scheibe und aus mehreren lösbaren Laufschaufeln besteht, längs einer Achse eines Maschinenbettes und zum Drehen der Baugruppe um diese Achse in einer ersten Richtung mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1000 U/min, damit sich jede der gegenseitigen Abstand aufweisenden Laufschaufelspitzen auf einem Umfangsweg mit einer Tangentialgeschwindigkeit von wenigstens 25 m/s bewegt;

b) einer Bearbeitungseinrichtung zum fortschreitenden Abtragen von Material von den Laufschaufelspitzen an einer ersten Umfangswegstelle, während sich die Laufschaufelspitzen mit der Geschwindigkeit an der Stelle vorbeibewegen, um dadurch die Länge der Laufschaufeln zu ändern; gekennzeichnet durch

C) eine Meßeinrichtung zum Messen der radialen Position jeder einzelnen Laufschaufelspitze in bezug auf die Achse an einer zweiten Umfangswegstelle, die Abstand

von der ersten Stelle hat, während Material von den umlaufenden Laufschaufelspitzen durch die Bearbeitungseinrichtung abgetragen wird und die Laufschaufelspitzen die zweite Wegstelle mit einer Intervallzeit von weniger als 0,004 s passieren, wobei die Meßeinrichtung ein Laufschaufellängensignal für jede einzelne Laufschaufelspitze liefert;

d) eine Einrichtung zum Identifizieren jeder Laufschaufel an der sich drehenden Baugruppe, wobei die Einrichtung ein Winkelpositionssignal liefert; und

e) einen Prozessor, der auf die Laufschaufellängensignale und das Winkelpositionssignal hin eine Laufschaufellängenablesung für jede identifizierte Laufschaufel in der Rotorbaugruppe liefert, während diese spanabhebend bearbeitet wird, und die Geschwindigkeit steuert, mit der Material durch die Bearbeitungseinrichtung von den Spitzen abgetragen wird, um das Bearbeiten der Spitzen der Laufschaufeln auf eine Sollradialposition zu ermöglichen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung in Form eines elektrooptischen Systems aus einer Quelle, die ein Laserbündel liefert, einer Einrichtung zum Auftreffenlassen des Bündels auf eine vorbeigehende Laufschaufelspitze und einer Einrichtung zum Empfangen eines Reflektierter-Bündelfleck-Signals, wobei sich die Position des reflektierten Bündelflecks gemäß der radialen Position der Spitze im Raum verändert; einer Detektoreinrichtung zum Erfassen des Vorhandenseins eines Reflektierter-Bündelfleck-Signals und zum Liefern eines Lesesignals, wenn ein Reflektierter-Bündelfleck-Signal erfaßt wird; und

einer Fühleinrichtung, die auf das Lesesignal hin einen Teil des Reflektierter-Bündelfleck-Signals empfängt und die Intensität des reflektierten Bündelflecks sowie die Bündelfleckposition abliest, wobei die Lesezeit kleiner als 0,004 s ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch H), wobei die Hinrichtung zum Abtragen von Material eine Schleifoberfläche ist/ die die Laufschaufelspitzen berührt, und wobei sich die Schleifoberfläche in derselben Richtung wie die Tangentialgeschwindigkeit jeder Laufschaufelspitze in dem Brührungspunkt derselben bewegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die zweite Umfangswegstelle wenigstens 45 Grad Drehung von der ersten Umfangswegstelle entfernt ist.