DE69006268T2

DE69006268T2 - Reparatur einer Turbinenschaufel.

Info

Publication number: DE69006268T2
Application number: DE90111473T
Authority: DE
Inventors: Michael James Fraser
Original assignee: Refurbished Turbine Components Ltd
Current assignee: Refurbished Turbine Components Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2010-06-19
Also published as: ZA904786B; JPH0333405A; EP0404020B1; AU638027B2; GB8914156D0; EP0404020B2; AU5763190A; GB9013252D0; ATE100747T1; IN177415B; DE69006268D1; EP0404020A1; GB2233261B; GB2233261A; US5149073A; DE69006268T3; CA2019226A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Reparatur von Maschinen und betrifft hauptsächlich, wenn auch nicht ausschließlich, eine Vorrichtung zum Abstützen und/oder zum Transport und/oder zur Reparatur von Rotoren in Turbinenmaschinen, insbesondere Rotoren von Dampfturbinen der Stromerzeugung.
Turbinenrotoren sind während des Einsatzes Verschleiß und Beschädigungen unterworfen, und das Auftreten eines Schadens, z.B. das Brechen einer oder mehrerer Turbinenschaufeln, kann eine sofortige Reparatur notwendig machen.
Unabhängig von einer Beschädigung, die eine sofortige Reparatur erfordert, ist es nach einer gewissen Zeit notwendig, Erneuerungsarbeiten auszuführen, da die Schaufeln während des Einsatzes Verschleiß ausgesetzt sind.
Es ist bei der Ausführung von Reparatur- oder Erneuerungsarbeiten üblich, die Turbine zu zerlegen, den Rotor aus der Turbine heraus zunehmen und danach die Schaufeln vom Rotor abzumontieren. Das Abnehmen der Schaufeln und des Rotors selbst kann die Schaufeln erheblich beschädigen und ein mögliches Ersetzen dieser Teile erfordern.
Beim Wiederzusammenbau ist das nachfolgende Ausrichten der Schaufeln im Rotor zueinander und das Ersetzen von Bindedrähten und Deckbändern ebenfalls zeitaufwendig, was nicht nur zu beträchtlichen Kosten führt, sondern auch die Zeitdauer verlängert, während der die Turbine nicht im Einsatz ist.
Die Anmelderin hat bereits zahlreiche unterschiedliche Reparaturverfahren vorgeschlagen, die ermöglichen, daß die Reparatur von Turbinenschaufeln ausgeführt wird, während sich die Turbinenschaufeln an Ort und Stelle auf dem Rotor befinden, d.h. ohne sie davon abzumontieren.
Es hat sich herausgestellt, daß es extrem schwierig ist, bestimmte Reparaturschritte auszuführen, wenn sich die Schaufeln an Ort und Stelle befinden, da die erforderliche Genauigkeit bei einer Maschinenbearbeitung der Schaufeln nach einer Reparatur und beim Wiederausrichten der Schaufeln sowohl relativ zueinander als auch relativ zum Rotor sehr hoch ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Reparatur von Turbinen und insbesondere zur Reparatur von Turbinenrotoren zu schaffen, während sich die Schaufeln weiterhin in ihrer Position auf dem Rotor befinden.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reparatur eines Turbinenrotors geschaffen, wobei der besagte Rotor wenigstens eine Reihe Turbinenschaufeln aufweist, welche Vorrichtung umfaßt:
1. Ein Gestell mit einem Unterteil, das mit Rotorauflagen verbunden ist, wobei die besagten Rotorauflagen:
(a) den Rotor an beabstandeten Positionen entlang seiner Länge tragen;
(b) eine gelegentliche Drehung des besagten Rotors um seine Längsachse zulassen;
2. Wenigstens eine Bearbeitungsstation, die
(a) Positioniermittel aufweist, um die Bearbeitungsstation relativ zu dem besagten Gestell zu positionieren;
(b) Eine Arbeitsfläche schafft, die dazu bestimmt ist, sich entlang einer Turbinenschaufel zu erstrecken, wenn ein Rotor auf dem besagten Gestell positioniert ist, in radialer oder im wesentlichen radialer Richtung in Bezug auf die besagte Längsachse.
Vorzugsweise können Arretierungsmittel vorgesehen sein, um eine Drehung des besagten Rotors auf dem besagten Gestell zu verhindern, um eine Relativbewegung zwischen einer längsseits der besagten Bearbeitungsstation positionierten Schaufel und dieser Bearbeitungsstation zu verhindern, so daß Bearbeitungsvorgänge an der besagten Schaufel ausgeführt werden können.
Die besagte Bearbeitungsstation kann mit dem Unterteil verbunden sein oder sich davon erstrecken oder kann als getrenntes Gerät ausgebildet sein und zur Positionierung relativ zu dem besagten Unterteil bestimmt sein, um relativ zu Bezugsflächen, die auf einem von dem besagten Gestell getragenen Rotor vorhanden sind, ausgerichtet zu werden.
Das besagte Gestell kann zerlegbar sein, um seinen Transport zu erleichtern, so daß das besagte Gestell an jedem geeigneten Ort, z.B. in der Nähe einer zu reparierenden Turbine, zusammengebaut werden kann.
Vorzugsweise kann der besagte Rotor um seine Drehachse gedreht werden, so daß jede beliebige Schaufel in einer von dem Rotor getragenen Schaufelreihe benachbart zu der besagten Arbeitsfläche positioniert werden kann.
Vorzugsweise weist die besagte Arbeitsfläche Verbindungsmittel auf, durch die Maschinenwerkzeuge mit der besagten Arbeitsfläche verbunden werden können, um den auf einer Schaufel in der besagten Reihe auszuführenden Bearbeitungsvorgang zu ermöglichen.
Vorzugsweise ermöglicht das besagte Befestigungsmittel, daß Werkzeuge leicht an der besagten Arbeitsfläche befestigt oder davon gelöst werden können, so daß verschiedene Werkzeuge nacheinander an der besagten Arbeitsfläche befestigt werden können, um aufeinanderfolgende Arbeiten an der Schaufel in der besagten Reihe auszuführen.
Zweckmäßigerweise kann sich die besagte Arbeitsfläche von der besagten äußersten Stellung beiderseits entlang der besagten Schaufel erstrecken, wobei die besagte Arbeitsfläche U-förmig sein kann. Alternativ kann die besagte Bearbeitungsstation L- förmig sein.
Alternativ kann ein Paar Arbeitsflächen vorhanden sein, die jeweils so positioniert werden können, daß die besagte Bearbeitungsstation auf eine solche Weise am besagten Unterteil befestigt ist, daß das besagte Paar Arbeitsflächen einen gegenseitigen Abstand aufweist, der eine Schaufel in der besagten Turbinenschaufelreihe aufnimmt.
Vorzugsweise weist die besagte Auflage zwei oder mehr Bearbeitungsstationen auf, wodurch mehrere Schaufeln des Rotors gleichzeitig bearbeitet werden können.
Die Arbeitsfläche auf der besagten Bearbeitungsstation ist vorzugsweise zur genauen Positionierung von Werkzeugmaschinen bestimmt, z.B. Bohrmaschinen, Schneidmaschinen, Schweißmaschinen, Spannvorrichtungen usw., und zweckmäßigerweise ist eine Anordnung vorgesehen, bei der eine Werkzeugmaschine oder die Arbeitsfläche mit einer Nut versehen ist, um die Werkzeugmaschine oder die Spannvorrichtung relativ zur Arbeitsfläche genau zu positionieren und eine Bewegung der Werkzeugmaschine oder der Spannvorrichtung relativ zur Arbeitsfläche in voreingestellten Schritten zu ermöglichen.
Spannmittel können vorgesehen sein, um die Werkzeugmaschine an einer vorbestimmten Position auf der Arbeitsfläche zu fixieren.
Die Arbeitsfläche kann zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, daß ein Paar von Werkzeugen, z.B. eine Spannvorrichtung zum Festspannen und Abstützen einer Turbinenschaufel und eine Bohrmaschine gemeinsam miteinander eingesetzt werden können, so daß das Bohren der Schaufel erfolgen kann, sobald die Schaufel in einer vorbestimmten Position festgespannt ist.
Vorzugsweise gestattet das besagte Auflagemittel eine Drehung des besagten Rotors, während sich dieser auf dem besagten Gestell befindet, und zweckmäßigerweise können Auflageflächen vorhanden sein, z.B. Rollen oder andere Lagermittel, durch die der Rotor um seine Drehachse gedreht werden kann.
Zweckmäßigerweise kann das besagte Gestell handbedienbare Mittel aufweisen, um den besagten Rotor zu drehen, und Abstufungsmittel können vorhanden sein, durch die der besagte Rotor um einen vorbestimmten Winkel gedreht werden kann.
Vorzugsweise umfaßt das besagte Auflagemittel weiterhin Transportauflagemittel, die dazu bestimmt sind, die besagte Lagerung oder andere Rotorauflagemittel zu ersetzen, wodurch der besagte Rotor während des Transports, z.B. auf einem Fahrzeug, relativ zu dem besagten Auflagegestell fixiert werden kann.
Vorzugsweise kann das besagte Transportauflagemittel Blöcke umfassen, z.B. aus Kunststoff oder Holz oder anderem Material, das weich ist zum Vergleich zu dem Material, aus dem die Rotorwelle besteht, um eine Beschädigung der Rotorwelle während des Transports zu vermeiden.
Das besagte Gestell kann mit Hebemitteln versehen sein, z.B. mit hydraulischen Stempeln, die aktivierbar sind, um den besagten Rotor anzuheben oder auf andere Weise zu stützen, um die Umsetzung des besagten Transportauflagemittels in Rollenmittel oder andere Lagermittel zu ermöglichen, wodurch die besagten Lagermittel oder Rollen nach dem Transport des besagten Rotors eingefügt werden können1 um eine Drehung des besagten Rotors auf dem besagten Gestell um seine Drehachse zu er möglichen.
Der zur Aufnahme des Turbinenrotors dienende Auflageteil kann Lagerungen aufweisen, und wenigstens eine der besagten Lagerungen kann relativ zur anderen Lagerung höhenverstellbar sein, so daß eine perfekte Ausrichtung des Rotors möglich ist, oder ein Lager kann höher eingestellt werden als das andere, wenn es nötig ist, eine axiale Bewegung des Rotors zu veranlassen.
Das Gestell kann in jeder beliebigen, zweckmäßigen Größe hergestellt sein und kann aus einer Anzahl unterschiedlicher Teile zusammengesetzt werden, so daß das Gestell in der Lage ist, verschiedene Rotorgrößen aufzunehmen, und das Auflagemittel kann in der Höhe veränderbar sein, oder durch verschieden hohe Auflagen ersetzbar sein, so daß Rotoren mit unterschiedlichem Durchmesser aufgenommen werden können. Die besagten Auflagen können an unterschiedlichen Positionen an einem Unterteil fixierbar sein, um unterschiedliche Rotorlängen aufzunehmen.
Um eine saubere Ausrichtung zwischen dem besagten Rotor und einer Bearbeitungsstation zu gewährleisten, kann ein Anzeigemittel an der Rotorwelle fixiert werden, z.B. das längliche Teil, so daß sich das längliche Teil von der Drehachse des Rotors radial nach außen erstreckt, und die besagte Arbeitsfläche kann eine Abtasteinrichtung aufweisen, um zu überprüfen, ob der Abstand zwischen dem besagten Ausrichtmittel und der besagten Arbeitsfläche so ist wie erwartet.
Eine Abtasteinrichtung kann dann auf der Arbeitsfläche vorgesehen sein, um die Ausrichtung einer jeden Schaufel in einer Reihe zu überprüfen, um die richtige Position davon zu überprüfen, und um eine richtige Maschinenbearbeitung an der Schaufel zu gewährleisten, kann die Position jeder Schaufel überprüft und eingestellt werden, bevor ein Bearbeitungsvorgang erfolgt.
Es ist beabsichtigt, daß die besagte Arbeitsfläche Anschlagmittel aufweist, die auf einer Fläche des Rotors oder einem daran befestigten Teil, z.B. einer Turbinenschaufel, positioniert werden sollen, um eine unerwünschte Drehung des besagten Rotors zu vermeiden, während der Bearbeitungs- oder Abtastvorgang ausgeführt wird.
Die Position des besagten Ausrichtmittels kann auch angezeigt werden, um zu überprüfen, um eine axiale Bewegung des Rotors relativ zur besagten Arbeitsfläche stattgefunden hat.
Die besagte Arbeitsfläche kann zur Aufnahme von Ausrichtanschlägen geeignet sein, die in Positioniermitteln auf der besagten Arbeitsfläche angebracht werden können, um die richtige Positionierung verschiedener Teile einer Turbinenschaufel schnell überprüfen zu können, so daß die Position einer jeden Schaufel in der Reihe überprüft werden kann, bevor die Bearbeitungsvorgänge ausgeführt werden, so daß das Werkzeug, wenn es für einen Bearbeitungsvorgang an einer Schaufel korrekt ausgerichtet worden ist, für Bearbeitungsvorgänge an den übrigen Schaufeln der Reihe ebenfalls korrekt ausgerichtet ist.
Es ist weiter beabsichtigt, daß eine Schaufel absichtlich schief ausgerichtet werden kann, um eine erwartete Bewegung der Schaufel während eines Bearbeitungsvorgangs, z.B. bei einem Schweißvorgang aufgrund der auftretenden thermischen Kräfte, auszugleichen.
Es ist beabsichtigt, daß die besagten Arbeitsflächen zusätzlich zu Arretierungsmitteln mit Spannmitteln ausgerüstet sein können, die dazu bestimmt sind, die Schaufeln relativ zur Arbeitsfläche in einer oder in mehreren verschiedenen räumlichen Positionen festzuspannen, um zu gewährleisten, daß während eines Bearbeitungsvorgangs keine Bewegung der Schaufel auftritt.
Vorzugsweise kann das besagte Gestell ein Schublager aufweisen, das dazu bestimmt ist, eine Bewegung des besagten Rotors in Richtung seiner Längsachse zu vermeiden oder zu minimieren, so daß sich der Rotor ständig in einer vorbestimmten Position befindet.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur Reparatur von Turbinenschaufeln zu schaffen.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Reparatur von Turbinenschaufeln auf einem Rotor geschaffen, welches folgende Schritte umfaßt:
1. Herausnehmen des Rotors aus einer Turbine;
2. Montieren des Rotors auf einem Gestell;
3. Positionieren eines Bearbeitungstischs entlang wenigstens einer Schaufel auf dem Rotor;
4. Bereitstellen eines Mittels, um eine Bewegung des besagten Rotors relativ zu dem besagten Bearbeitungstisch zu verhindern;
5. Ausführen eines Bearbeitungsvorgangs an der besagten Schaufel;
6. Entfernen des Mittels zum Verhindern einer Drehung des besagten Rotors;
7. Drehen des Rotors, um eine zweite Schaufel benachbart zu dem besagten Bearbeitungstisch zu bringen;
8. Verhindern einer Bewegung des besagten Rotors relativ zu besagtem Bearbeitungstisch;
9. Ausführen eines Reparaturvorgangs auf der besagten zweiten Schaufel.
Vorzugsweise schließt das besagte Verfahren ein Bewegen des besagten Rotors ein, um jede zu reparierende Schaufel neben den besagten Bearbeitungstisch zu bringen, um die Ausführung der erforderlichen Bearbeitungsvorgänge daran zu ermöglichen.
Vorzugsweise umfaßt das besagte Verfahren die Schritte, weitere Bearbeitungsstationen zur Verfügung zu stellen, um zu ermöglichen, daß eine Reparatur an mehreren Schaufeln gleichzeitig ausgeführt werden kann.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren die Verwendung einer Vorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde.
Die besagten zusätzlichen Bearbeitungsstationen können einander diametral gegenüberstehen, so daß zwei sich diametral gegenüberstehende Schaufeln in einer Reihe auf einem Rotor gleichzeitig repariert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Auflagevorrichtung ist;
Fig. 2 eine Endansicht auf die in Fig. 1 dargestellte Auflagevorrichtung ist;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein Paar Bearbeitungsstationen ist;
Fig. 4 eine Ausführungsform der Anordnung einer Werkzeugmaschine auf einer Arbeitsfläche erläutert;
Fig. 5 eine Ausführungsform einer Schaufelfestspannung erläutert;
Fig. 6 eine Ausführungsform einer Schaufelabtastvorrichtung darstellt; und
Fig. 7 eine Ausführungsform eines Arretierungsmittels darstellt.
Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 und 3 ist ein Rotor im Ganzen mit 10 bezeichnet und umfaßt eine Welle 11 und eine Anzahl von Schaufelreihen, die z.B. mit 12 und 13 bezeichnet sind.
Die Welle 11 ist zur drehenden Bewegung um ihre Längsachse 15 gehalten und in Lagerungen abgestützt, die im Ganzen mit 16 und 17 bezeichnet sind. Die Lagerung 16 schließt ein Schublager 18 ein, um eine unerwünschte Bewegung entlang der Achse 15 des Rotors 10 zu vermeiden.
Die Lagerungen 17 und 18 werden von Stützen 19 und 20 auf einem Hauptunterteil 21 und seitlichen Unterteilen 22, 23, 24 und 25 getragen.
Verstrebungsteile 26, 27 und 33, 34 verbinden die Stütze 19 mit den Unterteilen 21 bis 25 und auch mit Arbeitsplattformen, mit 29 und 30 bezeichnet, von denen eine auf jeder Seite des Tragegestells angeordnet ist.
Ähnliche Verstrebungsteile sind vorgesehen, um die Stütze 20 mit den Unterteilen und Arbeitsplattformen zu verbinden.
Die Arbeitsplattformen 29 und 30 weisen Bearbeitungsstationen auf, die im Ganzen mit 31 und 32 bezeichnet sind.
Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 2 ist die Lagerung 17 schematisch dargestellt, und es ist ersichtlich, daß die Welle 11 von Rollenteilen 35 und 36 getragen wird, um zu ermöglichen, daß der gesamte Rotor um seine Achse 15 gedreht werden kann.
Es ist wichtig, daß die andere Lagerung 16 mit ähnlichen Rollen ausgestattet ist.
Da lediglich ein langsames Drehen des Rotors erforderlich ist, hat es sich herausgestellt, daß eine manuelle Drehung des Rotors ausreichend ist, um eine bestimmte Turbinenschaufel, die bearbeitet werden soll, benachbart zur Bearbeitungsstation 31 oder 32 zu bringen.
Die Bearbeitungsstationen 31 und 32 können eine beliebige, geeignete Form haben und können die Form einer einzigen, länglichen Arbeitsfläche annehmen, wie bei 45 und 46 für die Bearbeitungsstation 32 dargestellt, oder sie können alternativ eine U-förmige Arbeitsfläche aufweisen, wie bei 47 für die Bearbeitungsstation 31 gezeigt.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Arbeitsfläche 45 gezeigt, woraus hervorgeht, daß sie im Querschnitt schwalbenschwanzförmige Nuten 48 und 49 aufweist, die zur Aufnahme von Werkzeugen wie Bohrwerkzeugen, Schneidwerkzeugen, Schleifwerkzeugen oder Spannvorrichtungen bestimmt sind, so daß ein Werkzeug, z.B. Werkzeug 50, relativ zur Arbeitsfläche akkurat positioniert werden kann.
Das Werkzeug 50 hat einen Abschnitt 51 zum Zusammenwirken mit der Arbeitsfläche, an dem ein Gewindeteil 52 befestigt ist, auf dem eine Werkzeugmaschine gehalten ist, etwa eine Bohrmaschine 53, wobei das Gewindeteil 52 in ein mutterähnliches Teil 54 eingreift. Eine Drehung des Gewindeteils 52 gestattet eine genaue seitliche Ausrichtung des Bohrkopfs 53 relativ zum Befestigungsteil 51.
Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 5 ist eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung zum Festspannen von Schaufeln relativ zur Arbeitsfläche dargestellt, wobei die Spannvorrichtung zwei Teile umfaßt, einen ersten Teil 60 mit einem Vorsprung 61, der in eine der Quernuten 48 oder 49 in einer Arbeitsfläche 45 eingreift, wobei die Anordnung z.B. so ist, daß die im Ganzen mit 62 bezeichnete Spannvorrichtung auf eine festzuspannende Schaufel zu oder davon weg bewegt werden kann.
Die Spannvorrichtung umfaßt ein zweites Teil 63, das gegen das erste Teil 60 anliegt, wobei das erste und zweite Teil 60 und 63 an einem Ende die Schaufel erfassende Ausformungen 64 und 65 haben, wobei die Anordnung so ist, daß die Spannvorrichtung 62 in Eingriff mit einer Schaufel gebracht wird und die Gewindebefestigung 66 dann festgezogen wird, um die die Schaufel erfassenden Ausformungen 64 und 65 in Eingriff mit der Schaufel zu bringen, wobei ein weiteres Festziehen der Befestigung 66 die Schaufel relativ zur Arbeitsfläche 45 festspannt. Dies gewährleistet, daß die Schaufel relativ zur Arbeitsfläche 45 fixiert ist und sich daher nicht bewegt, wenn maschinelle Bearbeitungsvorgänge darauf ausgeführt werden, wodurch somit eine akkurate Maschinenbearbeitung der Schaufel sichergestellt wird.
Es ist wichtig, daß die dargestellte Ausführungsform der Spannvorrichtung lediglich die Art einer zu verwendenden Spannvorrichtung erläutern soll, und daß eine beliebige, geeignete Form des Festspannens verwendet werden kann, um eine Schaufel, an der eine Bearbeitung relativ zur Arbeitsfläche stattfinden soll, stabil zu positionieren.
Die Werkzeuge, die dazu bestimmt sind, mit den Arbeitsflächen zusammenzuwirken, können mit einer geeigneten Positioniereinrichtung auf der Arbeitsfläche versehen sein, und sie können zur Befestigung mit Bolzen oder auf andere Weise zur Fixierung auf der Arbeitsfläche vorgesehen sein, wobei Mittel zur Ausrichtung des Werkzeugs relativ zur Turbinenschaufel auf dem Werkzeug selbst vorgesehen sind. Die Werkzeuge können durch eine beliebige Antriebswelle angetrieben werden, z.B. elektrisch oder hydraulisch, oder können Handwerkzeuge für Handbetrieb sein.
Es ist beabsichtigt, daß Werkzeuge in vielen Fällen zusammen mit Festspannmitteln benutzt werden, wobei die Festspannmittel eine Turbinenschaufel in einer festen Position halten, während ein Bearbeitungsvorgang, etwa ein Bohr- oder Maschinenbearbeitungsvorgang, ausgeführt wird, um während des Reparaturvorgangs eine höchstmögliche Genauigkeit sicherzustellen.
Ausrichtwerkzeuge können ebenfalls zur Verwendung auf den besagten Arbeitsflächen geeignet sein, wobei die Anordnung so ist, daß Ausrichtwerkzeuge, sobald die Bearbeitungsstation genau positioniert ist, an der Arbeitsfläche oder einem Teil der Bearbeitungsstation befestigt werden, wobei die Ausrichtmittel Ausrichtflächen zum Anzeigen der korrekten Position von verschiedenen, beabstandeten Oberflächenteilen der Turbinenschaufel aufweisen.
Das Gestell und die Bearbeitungsstation sind, insbesondere wenn die Bearbeitungsstation einen Tisch umfaßt, der sich entlang beider Seiten der Schaufel erstreckt, von bedeutendem Nutzen, da das richtige Abtasten einer Schaufel ermöglicht wird, d.h. das Überprüfen, daß Gestalt und Form einer reparierten Schaufel richtig sind.
Abtastwerkzeuge können profilierte Teile aufweisen, die dazu bestimmt sind, entlang der beiden Oberflächen der Schaufel an vorbestimmten Punkten entlang ihrer Länge angeordnet zu werden, wobei die Profile die richtige Form der Schaufel angeben, so daß die Schaufel nicht die richtige Form hat, wenn die profilierten Teile nicht sauber gegen die Schaufeloberfläche anliegen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist eine Bauart einer Abtastvorrichtung schematisch dargestellt.
Eine im Ganzen mit 70 bezeichnete Bearbeitungsstation hat zwei Arme 71 und 72, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Schaufel 73 erstrecken, wobei der Arm 71 eine Führung 74 aufweist, in der ein im Ganzen mit 75 bezeichnetes Abtastwerkzeug befestigt ist.
Das Abtastwerkzeug 75 hat eine Anzahl von Armen, an denen jeweils ein Abtastteil 77 befestigt ist. Das Abtastteil 77 hat ein Profil, das genau mit dem Profil der Schaufel 73 am beabsichtigten Berührungspunkt übereinstimmen soll.
Die Abtastteile 77 sind zur Bewegung relativ zum Abtastwerkzeug 75 gehalten, und ein handbedienbarer Griff 78 ist vorgesehen, mit dem die Abtasttei1e 77 in und außer Eingriff mit der Schaufel 73 bewegt werden können. Eine solche Bewegung ermöglicht es, daß die Abtastteile 77 von der Schaufel zurückgezogen werden können, um den Rotor auf dem Gestell zu drehen und die nächste Schaufel in eine Position zu bringen, so daß die Form der Schaufel mit dem Abtastwerkzeug überprüft werden kann.
Ein zweites Abtastwerkzeug ist mit 80 bezeichnet, welches ebenfalls eine Anzahl von Armen 81 hat, die jeweils mit einem Abtastteil 82 versehen sind. In diesem Fall soll das Abtastwerkzeug die Form der konkaven Seiten der Schaufel 73 überprüfen, und das Abtastwerkzeug 80 ist ähnlich wie das Abtastwerkzeug 75 mit einem handbedienbaren Griff 83 ausgestattet, wodurch eine Bewegung des Abtastteils 82 in und außer Eingriff mit der Schaufel 73 bewegt werden kann.
Der U-förmige Tisch 70 erlaubt das gleichzeitige Abtasten oder Überprüfen der Form einer einzelnen Schaufel sowohl von der konvexen als auch von der konkaven Seite und ermöglicht daher, die genaue Form und Gestalt einer reparierten Schaufel akkurat zu überprüfen.
Es ist beabsichtigt, daß Arretierungsmittel oder andere Positionierungsmittel verwendet werden, um die Schaufel 73 in einer exakten Position relativ zum Bearbeitungstisch 70 festzuhalten, so daß die Schaufeln in einer Reihe des Rotors schnell und wirkungsvoll überprüft werden können, wenn die Abtastwerkzeuge 75 und 80 auf dem Tisch 70 montiert sind, ohne daß ein weiteres Ausrichten der Abtastwerkzeuge 75 und 80 notwendig ist.
Bezugnehmend auf Fig. 7 ist eine Ausführungsform eines Arretierungsmittels dargestellt, wobei das Arretierungsmittel ein blockähnliches Teil 90 enthält, das in geeigneter Weise am Tisch 91 einer Bearbeitungsstation befestigt ist. Der Block 90 hat wenigstens einen Durchlaß 92, in dem ein Arretierungsteil 93 verschieblich gehalten ist, wodurch das Arretierungsteil 93 in und außer Eingriff mit den Turbinenschaufeln 94 und 95 bewegt werden kann und eine Drehung des Rotors auf dem Gestell verhindert.
Wenn eine Drehung erforderlich ist, z.B. um eine andere Turbinenschaufel in die Nähe des Tischs der Bearbeitungsstation zu bringen, kann das Arretierungsteil 93 in die gestrichelt dargestellte Position zurückgezogen werden.
Da das Arretierungsteil 93 mit den beiden Schaufeln 94 und 95 zusammenwirkt, wird eine Drehung in beiden Richtungen verhindert. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, ein zweites Arretierungsteil 96 vorzusehen, wobei die Arretierungsteile 93 und 96 so angeordnet sind, daß sie die vor- und nachlaufende Kante einer Schaufel, etwa der Schaufel 95, berühren, so daß eine Drehung in jeder Richtung verhindert wird.
Die Anordnung aus Gestell und Bearbeitungsstation gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine Vorrichtung zur genauen und schnellen Reparatur von Turbinenschaufeln auf einem Rotor, ohne daß diese abmontiert werden müssen, und die Kombination aus einer festen Arbeitsfläche und Werkzeugen, die dazu bestimmt sind, daran in vorbestimmten, ausgerichteten Positionen befestigt zu werden, ermöglicht die Ausführung sehr genauer maschineller Bearbeitungsvorgänge, und sobald ein Vorgang auf einer einzelnen Schaufel in einer Reihe ausgeführt wurde, braucht der Rotor nur um den erforderlichen Betrag gedreht zu werden, um ähnliche Vorgänge an einer benachbarten Schaufel auszuführen.
Wenn Arbeitsvorgänge nötig sind, die die Verwendung von beträchtlicher thermischer Energie mit sich bringen, wie etwa Schweißen oder Löten, hat es sich in manchen Fällen als nötig herausgestellt, die Schaufel im voraus zu verformen, um der Verformung entgegenzuwirken, die während des Schweiß- oder Lötvorgangs auftritt, so daß die Schaufel in einem weitgehend von Restspannungen freien Zustand verbleibt.
Es ist beabsichtigt, daß die erfindungsgemäße Auflage mit einer beliebigen Anzahl gewünschter Bearbeitungsstationen versehen werden kann, so daß mehrere Turbinenschaufeln auf einem einzelnen Rotor gleichzeitig bearbeitet werden können. Es ist wichtig, daß es möglich ist, auf diametral entgegengesetzten Seiten eines Rotors gleichzeitig zu arbeiten, wobei die Ausfallzeit eines Rotors während seiner Reparatur oder Wartung beträchtlich verkürzt werden.
Das erfindungsgemäße Gestell kann, wie oben erwähnt, aus einer Anzahl von zerlegbaren Teilen aufgebaut sein, die zum schnellen Zusammenbau am Standort neben der Turbine geeignet sind, so daß der Rotor von der Turbine abgehoben werden kann, direkt auf das Gestell gesetzt werden kann und die Reparaturarbeit sofort beginnen kann, sobald die Bearbeitungsstationen damit ausgerichtet sind. Dadurch wird nicht nur Zeit, sondern auch ein erheblicher Aufwand eingespart, verglichen mit dem Aufwand für Transport und Krane, die nötig sind, um den Rotor von einem Ort an einen anderen zu transportieren.
Die dargestellten Ausführungsformen von Gestell und Bearbeitungsstation sind lediglich Beispiele für zahlreiche verschiedene Alternativen, die vorgesehen werden können, und es ist beabsichtigt, daß die Bearbeitungsstation und/oder die Bearbeitungsfläche alternativ aufgebaut sein kann, um den Erfordernissen der Reparaturvorgänge zu genügen, die an der Turbine ausgeführt werden.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den folgenden Ansprüchen oder in den beigefügten Zeichnungen offenbarten Merkmale, die in ihren speziellen Formen oder zur Ausführung einer gewünschten Funktion dargestellt sind, oder ein Verfahren zum Erreichen des offenbarten Ergebnisses können einzeln oder in einer beliebigen Kombination solcher Merkmale zur Verwirklichung der Erfindung in unterschiedlichen Formen verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Reparatur eines Turbinenrotors, wobei der besagte Rotor wenigstens eine Reihe Turbinenschaufeln aufweist, welche Vorrichtung umfaßt:

1. Ein Gestell mit einem Unterteil, das mit Rotorauflagen (19, 20) verbunden ist, wobei die besagten Rotorauflagen:

(a) den Rotor (11) an beabstandeten Positionen entlang sei ner Länge tragen;

(b) eine gelegentliche Drehung des besagten Rotors (11) um seine Längsachse (15) zulassen;

2. Wenigstens eine Bearbeitungsstation (31), die

(a) Positioniermittel (29) aufweist, um die Bearbeitungsstation relativ zu dem besagten Gestell zu Positionieren;

(b) Eine Arbeitsfläche (47) bereitstellt, die dazu bestimmt ist, sich entlang einer Turbinenschaufel zu erstrecken, wenn ein Rotor (11) auf dem besagten Gestell positioniert ist, in radialer oder im wesentlichen radialer Richtung in Bezug auf die besagte Längsachse (15).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Bearbeitungsstation (31) Verbindungsmittel (29, 26) hat und mit dem besagten Gestell so verbunden ist, daß sie sich von dem besagten Unterteil aus erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Gestell zerlegbar aufgebaut ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Arbeitsfläche (47) mit Verbindungsmitteln (48, 49) versehen ist, die ermöglichen, daß Werkzeuge (50) leicht an der besagten Arbeitsfläche (47) befestigt oder davon gelöst werden können, um zu ermöglichen, daß unterschiedliche Werkzeuge nacheinander an der besagten Arbeitsfläche (47) befestigt werden, um aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge an Turbinenschaufeln, die an einem Rotor (11) befestigt sind, auszuführen.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (47) der besagten Bearbeitungsstation (31) dazu bestimmt ist, sich von einer äußeren Position radial außerhalb einer Schaufel in einer Turbinenschaufelreihe auf einem Rotor (11), der von dem besagten Gestell getragen wird, radial einwärts in Richtung auf die besagte Rotorachse (15) zu erstrecken.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Fläche (47) der besagten Bearbeitungsstation (31) U-förmig ist, wobei die Bearbeitungsstation (31) dazu bestimmt ist, sich entlang beider Seiten einer Turbinenschaufelreihe auf dem Rotor zu erstrecken und sich auch benachbart dem Ende einer solchen Schaufel zu erstrecken.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Bearbeitungsstationen (31, 32) vorhanden sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Spannmittel (62), um eine Turbinenschaufel, die auf einem von der besagten Vorrichtung getragenen Rotor (11) positioniert ist, relativ zu der besagten Bearbeitungsstation festzuspannen.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Ausrichtmittel, das sich von der besagten Bearbeitungsstation erstreckt und so betätigt werden kann, daß es auf einer Fläche des Rotors anliegt, wenn sich dieser in seiner Stellung auf der besagten Auflage befindet, wobei das besagte Ausrichtmittel anzeigt, ob sich der Rotor in einer korrekt ausgerichteten Position befindet.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Anschlagmittel (90), das dazu bestimmt ist, eine Drehung des besagten Rotors (11) auf dem besagten Gestell zu verhindern, so daß eine Relativbewegung zwischen einer entlang der besagten Bearbeitungstsation (31) positionierten Schaufel und dieser Bearbeitungsstation verhindert wird, so daß es möglich ist, Bearbeitungsvorgänge an der besagten Schaufel auszuführen.

11. Verfahren zur Reparatur von Turbinenschaufeln auf einem Rotor mit folgenden Schritten:

1. Herausnehmen des Rotors aus einer Turbine;

2. Montieren des Rotors auf einem Gestell;

3. Positionieren eines Bearbeitungstischs entlang wenigstens einer Schaufel auf dem Rotor;

4. Bereitstellen eines Mittels, um eine Bewegung des besagten Rotors relativ zu dem besagten Bearbeitungstisch zu verhindern;

5. Ausführen eines Bearbeitungsvorgangs an der besagten Schaufel;

6. Entfernen des Mittels zum Verhindern einer Drehung des besagten Rotors;

7. Drehen des Rotors, um eine zweite Schaufel benachbart zu dem besagten Bearbeitungstisch zu bringen;

8. Verhindern einer Bewegung des besagten Rotors relativ zu dem besagten Bearbeitungstisch;

9. Ausführen eines Reparaturvorgangs an der besagten zweiten Schaufel.