EP1916382A1

EP1916382A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Sichern eines Dichtelements an einem Rotor

Info

Publication number: EP1916382A1
Application number: EP06022335A
Authority: EP
Inventors: Marcus Dr. Brücher; Christian Bäumler; Andreas Föhrigen; Detlef Gruhn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-04-30
Also published as: CN101169050B; CN101169050A; US7762112B2; US20080173062A1; JP4999636B2; JP2008106765A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung (100) zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor (23) einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U), wobei das Dichtelement (42) am Rotor (23) angeordnete Laufschaufeln (14) gegen eine Axialverschiebung sichert. Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor (23) einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U). Mittels einer modularen, mobilen Montagevorrichtung (100), die das Dichtelement (42) für die Zeitdauer des Biegevorgangs festlegt, kann die Qualität der Montage weiter gesteigert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung, wobei das Dichtelement am Rotor angeordnete Laufschaufeln gegen eine Axialverschiebung sichert. Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung.
Es sind Rotoren von Gasturbinen bekannt, bei denen am Außenumfang in Laufschaufelhaltenuten angeordnete Turbinenlaufschaufeln mittels Dichtbleche gegen eine Axialverschiebung gesichert sind. FIG 1 zeigt eine solche Anordnung in einer Draufsicht und FIG 2 in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in FIG 1. Für jede gegen eine axiale Verschiebung innerhalb ihrer Laufschaufelhaltenut 12 zu sichernde Laufschaufel 14 sind zwei benachbarte Dichtbleche 16 vorgesehen, welche jeweils die stirnseitige Öffnung der Laufschaufelhaltenut 12 hälftig überdecken. Jedes Dichtblech 16 ist an seinem radial inneren Ende 18 in einer an einer Rotorscheibe 19 stirnseitig vorgesehenen Umfangsnut 20 und an seinem radial äußeren Ende 22 in einer Sicherungsnut 24, die an der Unterseite 26 einer Plattform 28 der Laufschaufel 14 vorgesehen ist, eingesteckt. Um jedes Dichtblech 16 gegen ein Verschieben in Umfangsrichtung U zu sichern, ist an jedem ein geradliniger Blechstreifen 30 befestigt, welcher sich im Wesentlichen in Radialrichtung des Rotors 23 erstreckt. Jeder Blechstreifen 30 endet an seinem radial äußeren Ende 32 in einer gleichmäßig zusammenlaufenden Spitze 34. An den Plattformen 28 der Laufschaufeln 14 sind gefaste Kanten 36 vorhanden, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Kanten 36 von unmittelbar benachbarten Laufschaufeln 14 eine spitz zulaufende Aussparung 38 bilden, in die die Spitze 34 des Blechstreifens 30 zur Sicherung der Dichtbleche 16 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U hineinragen und seitlich an den Kanten 36 anliegen kann.
Die Dichtbleche 16 sorgen außerdem für eine Trennung von zwei Bereichen 37, 39 (FIG 2), in denen einerseits Kühlluft und andererseits ein ungewünschter Heißgasstrom auftreten kann.
Zur Befestigung der Blechstreifen 30 am Dichtblech 16 sind im letztgenannten zwei parallele Schlitze 40 vorgesehen, durch die der bereits U-förmig vorgebogene Blechstreifen 30 eingesetzt wird. Das der Spitze 34 gegenüberliegende Ende 41 des Blechstreifens 30 wird bereits vor der Montage des Dichtblechs 16 an der Rotorscheibe 19 in die in FIG 2 dargestellte Position zur Befestigung des Blechstreifens 30 gebogen.
Nach der Montage der Laufschaufeln 14 in die Rotorscheiben 19 werden nacheinander die Dichtbleche 16 mit den vormontierten Blechstreifen 30 in die endlos umlaufende, an der Rotorscheibe 19 angeordnete Umfangsnut 20 und in die an der Unterseite 26 der Plattform 28 angeordnete Sicherungsnut 24 eingefädelt. Die Dichtbleche 16 werden so entlang des Umfangs der Umfangsnut 20 positioniert, dass jeder Blechstreifen 30 einer Aussparung 38 gegenüberliegt. Anschließend werden die Spitzen 34 der Blechstreifen 30 in die Aussparungen 38 eingebogen, um eine Verschiebung der Dichtbleche 16 in Umfangsrichtung U auszuschließen.
Das Einbiegen der Blechstreifenspitze 34 geschieht mittels eines Hebels 48 mit höhenverstellbarem Prisma 44. Der Hebel 48 wird in eine Nut oder an eine Ecke der Rotorscheibe 19 angelegt. Nach der Ausrichtung des Prismas 44 zum äußeren Ende 32 des Blechstreifens 30 wird der Hebel 48 manuell gegen den Blechstreifen 30 gedrückt, wodurch der Biegevorgang eingeleitet wird. Die Bewegung des Hebels 48 wird fortgesetzt, bis das äußere Ende 32 in der Aussparung 38 eingefädelt ist und am Dichtblech 16 anliegt. Dann ist der Biegevorgang beendet.
Darüber hinaus ist es bekannt, anstelle eines sich entlang der Radialrichtung des Rotors erstreckenden Blechstreifens zur Sicherung des Dichtbleches einen im Wesentlichen L-förmigen Blechstreifen zu verwenden. Der L-förmige Blechstreifen umfasst einen ersten Schenkel, der sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Rotors erstreckt, und einen zweiten Schenkel, der am inneren Ende des Dichtbleches in eine dafür vorgesehene, am Rotor angeordnete Ausnehmung eingreift.
Aufgrund der in Umfangsrichtung verschiebbaren Dichtelemente innerhalb der in der Rotorscheibe vorgesehenen Umfangsnut ist das Einbiegen des zweiten Schenkels des L-förmigen Blechstreifens in die dafür vorgesehene Ausnehmung nicht trivial, zumal die Blechstreifen auch ohne Unterbrechung einzubiegen sind, um eine zwischenzeitliche Kaltverfestigung ihres Werkstoffes zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Montagevorrichtung zum Herstellen der Sicherung eines Dichtelementes gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung sowie die Angabe eines Verfahrens hierzu, durch die gewährleistet werden kann, dass die Dichtelemente nicht während des Montageprozesses beschädigt und die Blechstreifen vorschriftsmäßig eingebogen werden.
Die auf den Gegenstand gerichtete Aufgabe wird durch eine Montagevorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 18 gelöst.
Die Erfindung schlägt vor, dass die Montagevorrichtung zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung, wobei das Dichtelement am Rotor angeordnete Laufschaufeln gegen eine Axialverschiebung sichert, eine Klemmvorrichtung zum Befestigen der Montagevorrichtung am Rotor, eine an der Klemmvorrichtung befestigte Biegevorrichtung, die einen an ihr beweglich gelagerten Stempel zum Herstellen der Sicherung durch das Einbiegen eines Abschnittes eines am Dichtelement angeordneten Blechstreifens in eine am Rotor vorgesehene Ausnehmung aufweist, und eine Fixiereinrichtung zur Sicherung des Dichtelementes gegen eine während des Einbiegevorgangs ungewünschte Verschiebung in Umfangsrichtung umfasst. Zum Herstellen der Sicherung des am Rotor der Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung sind demnach folgende Fertigungsschritte nacheinander durchzuführen:

Zuerst ist das mit einem vormontierten Blechstreifen versehene Dichtelement am Rotor anzuordnen und die Montagevorrichtung am Rotor anzulegen.
Anschließend wird die Montagevorrichtung am Rotor befestigt, wonach mittels der Fixiereinrichtung das Dichtelement gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung des Rotors temporär fixiert wird.
Anschließend erfolgt das Einbiegen eines Abschnittes des Blechstreifens in eine am Rotor vorgesehene Ausnehmung durch eine an der Klemmvorrichtung befestigte Biegevorrichtung, indem diese den an ihr beweglich gelagerten Stempel solange gegen den Abschnitt des Blechstreifens presst, bis dieser in der für ihn vorgesehenen Ausnehmung ist.

Der Blechstreifen ist im wesentlichen L-förmig ausgebildet und erstreckt sich mit seinem zur Befestigung vorgesehenen ersten Schenkel in Umfangsrichtung. Der zur Sicherung vorgesehene zweite Schenkel erstreckt sich in Radialrichtung. Vor der Montage des Dichtelementes steht der zweite Schenkel des bereits vormontierten Blechstreifens jedoch noch vom Dichtelement ab. Zur Fertigstellung der Montage des Dichtelementes ist es erforderlich, dass der zweite Schenkel als Abschnitt des Blechstreifens in die Ausnehmung eingebogen wird. Der Biegevorgang des Abschnittes erfolgt derart, dass dieser um eine Radialachse des Rotors gebogen wird. Erst durch den Einbiegevorgang des Abschnittes wird der radiale Schenkel des Blechstreifens an das Dichtelement angelegt.
Mit der Montagevorrichtung und dementsprechend durch das Durchführen der Fertigungsschritte wird gewährleistet, dass sich das Dichtelement nicht während des Biegevorgangs des Blechstreifens entlang der Umfangsnut verschiebt. Eine derartige Verschiebung könnte zur Folge haben, dass der einzubiegende Abschnitt, nämlich der zweite Schenkel des Blechstreifens, nicht in die dafür vorgesehen Ausnehmung eingebogen werden kann, sondern von den Vorsprüngen, welche an der Rotorscheibe zur Bildung der Ausnehmung vorgesehen sind, blockiert werden. Demgemäß kann mit der Erfindung ein besonders zuverlässiger Einbiegevorgang des Blechstreifens gewährleistet werden. Darüber hinaus wird auch sichergestellt, dass der Blechstreifen ohne Unterbrechung in die Ausnehmung eingebogen werden kann, um eine Kaltverfestigung des Werkstoffs zu verhindern. Das Einbiegen des Blechstreifens durch nacheinander durchgeführte Biegebewegungen ist somit nicht erforderlich. Unter der Maßgabe, dass ein in mehreren Schritten eingebogener Blechstreifen erst gar nicht innerhalb der Gasturbine verwendet werden darf, kann mit der vorliegenden Erfindung auch der Ausschuss von Blechstreifen wirksam reduziert werden. Der Austausch eines derartigen Blechstreifens kann dadurch gleichfalls eingespart werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise umfasst die Fixiereinrichtung einen verstellbaren Hebel mit einem angekoppelten Stoppelement, mittels dem das Dichtelement gegen den Rotor anpressbar ist. Das Stoppelement ist mittels des verstellbaren Hebels in Axialrichtung des Rotors verschiebbar und kann dadurch das Dichtelement an eine Seitenwand der Umfangsnut anpressen. Aufgrund der Verspannung des Dichtelementes mit der Seitenwand der Umfangsnut wird das Dichtelement temporär - für den Einbiegevorgang des Blechstreifens - fixiert, sodass die auch in Umfangsrichtung wirkende Kraft zum Einbiegen des Blechstreifens keine dementsprechende Verschiebung des Dichtelementes herbeiführt.
Um die Montagevorrichtung auf unterschiedliche geometrische Randbedingungen des Rotors anpassbar zu gestalten, ist diese modular aufgebaut. Die Klemmvorrichtung ist an der Biegevorrichtung lösbar befestigt. Mit unterschiedlichen Klemmvorrichtungen kann die Montagevorrichtung an unterschiedlichen Turbinenstufen befestigt werden, wobei jede Klemmvorrichtung an die umliegende Geometrie der jeweiligen Turbinenstufe angepasst ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Klemmvorrichtung mindestens eine von jeweils einem Spannhebel betätigbare Verspanneinrichtung, die mit dem Rotor verspannbar ist. Mittels der Verspanneinrichtung wird die Biegevorrichtung zwischen zwei Läuferscheiben des Rotors fixiert. Die Klemmvorrichtung kann auch derart ausgebildet sein, dass Kontakt mit den Dichtspitzen des Rotors vermieden wird, um diese nicht zu beschädigen.
Alternativ kann die Verspanneinrichtung auch eine Hinterschneidung des Rotors umgreifen, welche in einer weiteren Umfangsnut des Rotors vorgesehen ist. Die Verspanneinrichtung kann aber auch zwischen zwei Seitenwänden der weiteren Umfangsnut des Rotors verspannbar sein, um die Klemmvorrichtung zu arretieren.
Um die Montagevorrichtung an einer vorgesehenen Position zu befestigen, weist diese eine Positionierhilfe auf, mittels der die Positionierung der Biegevorrichtung in Umfangsrichtung des Rotors in definierter Art und Weise erfolgen kann. Vorzugsweise ist dabei die Positionierhilfe als Schraube ausgebildet, deren gewindeseitiges Ende an einem am Rotor vorgesehenen Nocken oder Vorsprung anlegbar ist. Mit der vorgeschlagenen Maßnahme kann die Biegevorrichtung insbesondere gegenüber der Ausnehmung, in der der Abschnitt des Blechstreifens eingebogen werden soll, exakt ausgerichtet werden. Es ist von besonderem Vorteil, wenn der Nocken bzw. der Vorsprung, an dem die Schraube durch Verschieben der Montagevorrichtung anlegbar ist, diejenige Ausnehmung teilweise begrenzt, welche für ein unmittelbar benachbartes Dichtelement zur Axialsicherung vorgesehen ist. Aufgrund des endlosen Umfangs kann somit für jedes Dichtelement eine am Rotor bereits vorhandene Referenz zum Positionieren der Montagevorrichtung in besonders günstiger Weise genutzt werden.
Insbesondere die Ausgestaltung der Montagevorrichtung ist von Vorteil, die zur Einstellung der Position der Dichtelemente in Umfangsrichtung des Rotors eine Einstellhilfe umfasst. Nach dem umfangsexakten Festlegen der Montagevorrichtung am Rotor unterstützt die Einstellhilfe die exakte Positionierung des Dichtelementes entlang des Umfangs des Rotors. Vorzugsweise ist die Einstellhilfe als schraubbares Einstellelement ausgebildet, deren freies Ende als Anschlag für einen an einem Dichtelement vorgesehenen Vorsprung dient. Da die Positionierung der Montagevorrichtung anhand der Ausnehmung, in welche der Abschnitt des Blechstreifens eingebogen werden soll, erfolgen kann und das Dichtelement unter Verwendung der fest an der Montagevorrichtung angeordneten Einstellhilfe in Umfangsrichtung des Rotors positionierbar ist, kann dadurch die exakte Position des Dichtelementes gegenüber dem Rotor zuverlässig vorgegeben werden. Hierdurch kann während des Einbiegevorganges der Abschnitt des Blechstreifens exakt in die dafür vorgesehene Ausnehmung eingebogen werden. Oder mit anderen Worten: Der Blechstreifenabschnitt kann hierdurch innerhalb eines einzigen Biegevorganges in die Ausnehmung eingebogen werden; eine Unterbrechung des Biegevorganges, was zu einer ungewollten Kaltverfestigung des Werkstoffes führen würde, kann somit ausgeschlossen werden.
Entweder ist der zum Verbiegen des Blechstreifens erforderliche Stempel hebelartig um eine sich quer zur Axialrichtung des Rotors erstreckende Längsachse aus seiner Ruheposition schwenkbar oder der Stempel ist um einen zum Verbiegen des Blechstreifens notwendigen Hub in Axialrichtung des Rotors aus seiner Ruheposition verschiebbar. In ersten Fall kann die Krafteinleitung auf den zu bewegenden Abschnitt des Blechstreifens großflächig dauerhaft während des Einbiegvorgangs erfolgen, so dass sich eine Verformung des Blechstreifens nur im gewünschten Bereich - nahe des Schlitzes - einstellt. Außerdem gleitet der Stempel bei dieser Ausgestaltung vergleichsweise wenig entlang des einzubiegenden Abschnittes des Blechstreifens.
Um eine Verformung des Dichtelementes, beispielsweise ein Knicken, wirksam zu verhindern, kann die Montagevorrichtung mit einem Anschlag zum Begrenzen der Stempelbewegung ausgestattet sein. Eine unzulässig große Bewegung des Stempels kann somit begrenzt werden, wobei der Anschlag eine Endposition des Stempels bei maximaler Verbiegung des Blechstreifens vorgibt.
Wenn der Stempel manuell über einen Betätigungshebel antreibbar ist, welcher vorzugsweise über ein Schneckengetriebe mit dem Betätigungshebel gekoppelt ist, kann auf eine hydraulische, pneumatische und/oder elektrische Versorgung der Vorrichtung verzichtet werden, so dass diese als mobile Montagevorrichtung ohne zusätzliche Energiequelle unabhängig einsetzbar ist.
Alternativ zur letztgenannten Ausgestaltung kann der Stempel selbstverständlich auch elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch über einen Hilfsantrieb antreibbar sein, wobei durch einen solchen Hilfsantrieb ein kontinuierlicher und reproduzierbarer Kraftfluss für den Einbiegevorgang bereitgestellt werden kann. Ebenso kann für diesen Fall eine Unterbrechung des Einbiegevorgangs ausgeschlossen werden. Ein Anschlag zum Begrenzen der Stempelbewegung ist dann nicht erforderlich, jedoch könnte eine Verformung des Dichtelementes durch die Verwendung eines Kraftbegrenzers für den Hilfsantrieb ausgeschlossen werden.
Die aus der Vorrichtung hervorgehenden Vorteile treffen ebenso für das erfindungsgemäße Verfahren zu.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen:

FIG 1, 2: die Anordnung zur axialen Sicherung von Laufschaufeln in einem bekannten Rotor in einer Draufsicht sowie in einer Querschnittsansicht,
FIG 3: die Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung eines Dichtelementes mit einem L-förmigen Blechstreifen,
FIG 4 - 7: eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten und
FIG 8: eine zweite Ausgestaltung einer Montagevorrichtung in dreidimensionaler, perspektivischer Ansicht.

FIG 3 zeigt einen Ausschnitt von der stirnseitigen Draufsicht auf den von einer Rotorscheibe 19 gebildeten Wellenbund 21 eines Rotors 23 einer Gasturbine. Der um die Drehachse 50 drehbare Rotor 23 weist an seinem Außenumfang 52 über den Umfang U verteilte, sich in Axialrichtung erstreckende Laufschaufelhaltenuten 12 auf, in die jeweils eine Laufschaufel 14 mit zur Laufschaufelhaltenut 12 korrespondiert ausgeführtem Schaufelfuß 54 eingeschoben werden kann. In der in FIG 3 mittig dargestellten Laufschaufelhaltenut 12 ist bereits eine Laufschaufel 14 eingeschoben. Wie beim in FIG 1 und FIG 2 dargstellten Stand der Technik ist an einer Stirnseite der Rotorscheibe 19 bzw. an einer stirnseitigen Seitenfläche 56 des Wellenbundes 21 ein sich in Axialrichtung erstreckender Vorsprung 58 oder Aufweitung mit einer darin radial nach außen offenen umlaufenden Umfangsnut 20 angeordnet. Die Umfangsnut 20 ist beispielsweise radial weiter innen als die Laufschaufelhaltenuten 12 angeordnet. Die Laufschaufel 14 weist eine zwischen Schaufelfuß 54 und profiliertem Schaufelblatt angeordnete Plattform 28 auf, an deren Unterseite eine zur umlaufenden Umfangsnut 20 geöffnete Sicherungsnut 24 vorgesehen ist und dabei dieser gegenüberliegt. Ein Dichtelement 42 ist in die endlos umlaufende Umfangsnut 20 und in die Sicherungsnut 24 eingesetzt (vgl. FIG 2) und sichert die Laufschaufel 14 gegen eine Verschiebung entlang der Laufschaufelhaltenut. Hierzu deckt jedes Dichtelement 42 die stirnseitige Öffnung einer der Laufschaufelhaltenuten 12 vollständig ab.
Falls erforderlich, können die Dichtelemente 42 auch so über den Umfang verteilt werden, dass jedes Dichtelement 42 mit einer Hälfte eine der Laufschaufeln 14 sichert.
Ein vollständig montierter Kranz von Dichtelementen 42 bildet einen Dichtring, der einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Bereich 37 von einem weiteren Bereich 39 abtrennt, in den ein Heißgas unter Umständen auftreten kann (vgl. FIG 2).
Um das Dichtelement 42 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U zu sichern, umfasst dieses einen Blechstreifen 60. Der Blechstreifen 60 ist vorzugsweise am inneren Ende 61 des Dichtelements 42 vorgesehen und am Dichtelement 42 befestigt. Die dafür notwendigen, im Dichtelement 42 vorgesehenen Schlitze 40 erstrecken sich in Radialrichtung. Der durch diese Schlitze 40 geführte und so mit dem Dichtelement 42 verhakte Blechstreifen 60 ist gekröpft und somit im wesentlichen L-förmig ausgebildet. Entlang seiner Erstreckung weist er einen ersten, sich in Umfangsrichtung U des Rotors 23 erstreckenden Schenkel 62 auf, mit welchem der Blechstreifen 60 am Dichtelement 42 befestigt ist. Der zweite, sich in Radialrichtung nach innen erstreckende Schenkel 64 des Blechstreifens 60 greift in eine taschenartige Ausnehmung 66 ein, welche Ausnehmung 66 an der Seitenfläche 56 des Wellenbundes 21 vorgesehen ist. Aufgrund der gekröpften Form des Blechstreifens 60 und seines vergleichsweise kurzen zweiten Schenkels 64 kann ein Aufbiegen der Verschiebesicherung durch Fliehkraft zuverlässig vermieden werden.
Die Ausnehmung 66 wird von zwei unter einem Abstand angeordneten Zähnen bzw. Nocken 68 gebildet, die an der äußeren Kante des Vorsprungs 58 radial nach außen vorstehen. Selbstverständlich könnte die Ausnehmung 66 auch von einer Aussparung 69 gebildet sein. In diesem Fall ist dann Länge des zweiten Schenkels 64 daran anzupassen.
Da die Seitenbereiche des zweiten Schenkels 64 an den sich jeweils in Radialrichtung erstreckenden Seitenwänden der Ausnehmung 66 bzw. an den Nocken 68 anliegen, ist das erfindungsgemäße Dichtelement 42 zuverlässig gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U gesichert.
FIG 4 zeigt die Montagevorrichtung 100 zum Herstellen der Sicherungen des Dichtelementes 42 gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U in perspektivischer Darstellung. In den Figuren 4, 5 und 6 sind die in dem Rotor vorgesehenen Haltenuten für Laufschaufeln nicht dargestellt. Die Montageeinrichtung 100 umfasst eine Biegevorrichtung 102 und eine Klemmvorrichtung 104 zum Befestigen der Montagevorrichtung 100 am Rotor 23. Die Klemmvorrichtung 104 ist mit einem Verspannhebel 106 ausgestattet, mittels dem die Verspanneinrichtung 108 (FIG 7) in einer am Rotor 23 angeordneten weiteren Umfangsnut 110 verspannbar ist. Hierzu sind zwei gegeneinander verschiebbare Keile 118, 120 zwischen den beiden Seitenwänden 109 der weiteren Umfangsnut 110 durch Betätigen des Verstellhebels 106 unter Spannung anpressbar.
Des Weiteren ist an der mobilen Montagevorrichtung 100 zur Ausrichtung des Dichtelementes 42 gegenüber dem Rotor 23 eine Einstellhilfe 140 (FIG 5) vorgesehen, mittels der das Dichtelement 42 gegenüber dem Rotor 23 bzw. gegenüber der Biegevorrichtung 102 ausgerichtet werden kann. Die Einstellhilfe 140 ist als schraubbares Einstellelement 142 ausgebildet, deren freies Ende 144 als Anschlag für das Dichtelement 42 dient.
Die Biegevorrichtung 102 ist mit einem nicht im Detail dargestellten Hydraulikzylinder 116 ausgestattet, mittels dem ein Stempel 112 betätigbar ist. Der Stempel 112 ist um eine Drehachse 114 (FIG 6) schwenkbar, welche zumindest annähernd mit der Radialrichtung des Rotors 23 übereinstimmt. In der in FIG 4 dargestellten Zeichnung befindet sich der Stempel 112 in einer Ruheposition. Durch die Betätigung des Hydraulikzylinders 116 kann der Stempel 112 aus der Ruheposition zum Biegen des Blechstreifens 30 bewegt werden.
Aufgrund der Schwenkbewegung des Stempels 112 um die in Radialrichtung verlaufende Drehachse 114 wirkt auch eine in Umfangsrichtung U des Rotors 23 einwirkende Kraftkomponente auf das Dichtelement 42, so dass dieses während des Einbiegevorgangs des Blechstreifens 30 temporär gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung U zu sichern ist. Hierzu ist eine Fixiereinrichtung 130 vorgesehen. Die Fixiereinrichtung 130 umfasst im Wesentlichen einen manuell betätigbaren Hebel 132 mit einem daran angekoppelten Stoppelement 134, mittels dem das Dichtelement 42 gegen die Stirnseite des Rotors 23 anpressbar ist. Insbesondere kann das Dichtelement 42 gegen die Umfangsnut 20 und gegen die zu sichernde Laufschaufel (vgl. FIG 2), welche in FIG 4 ausgeblendet ist, anpressbar sein. Würde während des Biegeprozesses eine Verschiebung des Dichtelementes 42 in Umfangsrichtung U stattfinden, so würde der zweite Schenkel 64 des Blechstreifens 30 nicht in die Ausnehmung 66 eingebogen werden, da die Ausrichtung des Dichtelementes 42 gegenüber der Rotorscheibe 19 fehlerhaft wäre und in diesem Fall der zweite Schenkel 64 an einem der beiden Nocken 68 stirnseitig zum Anliegen kommen würde. Erst nach einer Korrektur könnte in einem zweiten Versuch der zweite Schenkel 64 des Blechstreifens 30 eingebogen werden, wobei jedoch eine zwischenzeitlich eingestellte Kaltverfestigung des Blechstreifens 30 die Zuverlässigkeit der Sicherung beeinträchtigen könnte.
Die Montage beginnt mit dem Einsetzen des mit einem Blechstreifen 60 vormontierten Dichtelementes 42 und mit dem Anlegen der Montagevorrichtung 100 am Rotor 23. Der zweite Schenkel 64 des am Dichtelement 42 vormontierten Blechstreifens 60 ragt dabei noch vom Dichtelement 42 weg (vgl. FIG 5). Die Montagevorrichtung 100 wird dann entlang des Rotorumfangs positioniert und anschießend durch das Verspannen der Klemmvorrichtung 104 am Rotor 23 festgelegt, so dass die Biegevorrichtung 102 während des Biegevorgangs sicher und unverschiebbar am Rotor 23 fest sitzt.
Danach wird das Dichtelement 42 entlang der Umfangsnut 20 verschoben, bis es am Anschlag 144 der Einstellhilfe 140 anliegt. Hierdurch wird eine korrekte Ausrichtung des Dichtelementes 42 gegenüber der Montagevorrichtung 100 und der Biegevorrichtung 102 erreicht, so dass der Stempel 112 planungsgetreu auf den zweiten Schenkel 64 einwirken kann.
Daraufhin wird das Dichtelement 42 mittels des Stoppelementes 134 für die Dauer des Biegevorgangs an den Rotor 23 gepresst, so dass dieses trotz der einwirkenden Biegekraft sich nicht in Umfangsrichtung U verschiebt.
Vor dem Einbiegevorgang liegt der Stempel 112 der Biegevorrichtung 102 am zweiten, noch abragenden Schenkel 64 an. Durch das Ausfahren des Hydraulikzylinders 116 wird der Stempel 112 aus seiner Ruheposition heraus geschwenkt, wodurch der währenddessen anliegende zweite Schenkel 64 als Abschnitt 65 in einem einzigen Biegevorgang in die Ausnehmung 66 eingebogen wird. Der maximale Hub des Hydraulikzylinders 116 ist dabei derart bemessen, dass ein Einknicken des Dichtelementes 42 sicher vermieden wird. Infolge der jeweils zueinander korrekt ausgerichteten Bauteile und Werkzeuge kann ein problemloser Einbiegevorgang stattfinden.
Nach erfolgtem Einbiegen des Abschnittes 65 des Blechstreifens 30 wird der Stempel 112 durch eine Rückholfeder 122 zurück in die Ruheposition bewegt. Der Einbiegevorgang ist damit abgeschlossen. Zum Lösen der Montagevorrichtung ist dann noch das Stoppelement 134 vom Dichtelement 42 und die Klemmvorrichtung 104 zu lockern.
Eine zweite Ausgestaltung der Erfindung ist in FIG 8 perspektivisch dargestellt. Die Montagevorrichtung 100 umfasst eine Klemmvorrichtung 104, eine Biegevorrichtung 102 sowie eine Positionierhilfe 150 und eine Einstellhilfe 140. Die Klemmvorrichtung 104 ist als eine auswechselbare Aufnahme 105 ausgebildet, welche in zwei Bohrungen von benachbarten Rotorscheiben 19 fixiert und zwischen den Rotorscheiben 19 mittels eines Kunststoffhebels 106 eingeklemmt werden kann. Die Aufnahme 105 hat dabei keinen Kontakt mit den Dichtspitzen des Rotors 23 und kann demnach diese nicht beschädigen. Die Biegevorrichtung 102 kann auf die Aufnahme 105 aufgesetzt, entlang dieser verschoben und - bei korrekter Position - daran befestigt werden. Mittels einer Positionierhilfe 150 wird die Biegevorrichtung 102 gegenüber dem Umfang des Rotors ausgerichtet. Die an der Biegevorrichtung 102 angeordnete Positionierhilfe 150 umfasst zumindest eine Schraube 152, deren gewindeseitiges Ende 154 an einem am Rotor 23 vorgesehenen Nocken 68 oder Zahn anlegbar ist. Dadurch wird die Biegevorrichtung 102 gegenüber der Turbinenscheibe 19 und der Stempel 112 gegenüber der betreffenden Ausnehmung 66 exakt positioniert. Anschließend wird die Biegeeinrichtung 102 auf der Aufnahme 105 durch zwei Hebel 107 festgeklemmt. Danach wird das noch verschiebbare Dichtelement 42 mittels der Einstellhilfe 140 gegenüber der Montagevorrichtung 100 und gegenüber dem Rotor 23 positioniert. Die an der Biegevorrichtung 102 angeordnete Einstellhilfe 140 umfasst einen Anschlag, der das freie Ende 144 einer Schraube 146 ist. Das Dichtelement 42 wird entlang der Umfangsnut 20 verschoben, bis es am freien Ende 144 anliegt. Dann ist es exakt gegenüber der Ausnehmung 66 positioniert, so dass beim späteren Einbiegevorgang in die Ausnehmung 66 der zweite Schenkel 64 exakt eingebogen werden kann. Um ein Verschieben des Dichtelementes 42 gegenüber der Ausnehmung 66 zu verhindern, wird noch vor dem Einbiegen des Blechstreifens 30 in die Ausnehmung 66 das Dichtelement 42 temporär, d.h. für die Dauer des Biegevorgang mittels eines Stoppelementes 134 fixiert.
Durch die manuelle Betätigung des Hebels 160 wird der Einbiegevorgang des Abschnittes 65 des Blechstreifens 30 eingeleitet. Der Betätigungshebel 160 treibt über ein nur schematisch dargestelltes Schneckengewinde 162 den Stempel 112 an, welcher während seiner Hubbewegung am Abschnitt 65 des Blechstreifens 30 anliegt. Durch die fortgesetzte Bewegung biegt dieser den Abschnitt 65, bis dieser in der für ihn vorgesehenen Ausnehmung 66 eingreift und am Dichtelement 42 zum Anliegen kommt.
Aufgrund der jeweils zueinander korrekten Ausrichtung sämtlicher beteiligten Elemente und Werkzeuge kann gewährleistet werden, dass der Einbiegevorgang stets in einem einzigen Einbiegeprozess ohne Unterbrechung durchgeführt werden kann, so dass sich die erste Kaltverfestigung des Werkstoffes des Blechstreifens 30 erst in der gewünschten Endposition einstellt.
Insgesamt wird mit beiden mobilen Montagevorrichtungen 100 jeweils eine einfache und kostengünstige Möglichkeit angegeben, die Blechstreifen 30 anforderungsgemäß einzubiegen. Jede Montagevorrichtung 100 ist dabei individuell auf die einzelnen Stufen einer Turbine aufgrund der von der Biegevorrichtung 102 lösbaren Klemmvorrichtung 104 anpassbar. Wegen der kompakten Bauform der Montagevorrichtung 100 kann diese sogar verwendet werden, wenn der aus mehreren Rotorscheiben 19 bestehende Rotor 23 bereits mittels eines Zugankers verspannt ist. Durch unterschiedliche Hilfsmittel wird sowohl die Biegevorrichtung 102 als auch die Montagevorrichtung 100 exakt gegenüber dem Rotor 23 ausgerichtet, so dass ein zuverlässiges Einbiegen gewährleistet ist. Die Verwendung der Montagevorrichtung 100 ermöglicht kontinuierliche und reproduzierbare Biegevorgänge, die für eine gleich bleibend hohe Qualität der Montage von Dichtelementen 42 sorgen.

Claims

Montagevorrichtung (100) zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor (23) einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U),
wobei das Dichtelement (42) am Rotor (23) angeordnete Laufschaufeln (14) gegen eine Axialverschiebung sichert, umfassend
eine Klemmvorrichtung (104) zum Befestigen der Montagevorrichtung (100) am Rotor (23),
eine an der Klemmvorrichtung (104) befestigte Biegevorrichtung (102), die einen an ihr beweglich gelagerten Stempel (112) zum Herstellung der Sicherung durch das Einbiegen eines Abschnittes (65) eines am Dichtelement (42) angeordneten Blechstreifens (30) in eine am Rotor (23) vorgesehene Ausnehmung (66) aufweist und
eine Fixiereinrichtung (130) zur Sicherung des Dichtelementes (42) gegen eine während des Einbiegevorgangs ungewünschte Verschiebung in Umfangsrichtung (U).
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 1,
bei der die Fixiereinrichtung (130) einen verstellbaren Hebel (132) mit einem daran angekoppelten Stoppelement (134) umfasst, mittels dem das Dichtelement (42) gegen den Rotor (23) anpressbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der die Klemmvorrichtung (104) an der Biegevorrichtung (102) lösbar befestigt ist.
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei der die Klemmvorrichtung (104) mindestens eine von jeweils einem Spannhebel (106) betätigbare Verspanneinrichtung (108) umfasst, die mit dem Rotor (23) verspannbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 4,
bei der die Verspanneinrichtung (108) eine Hinterschneidung des Rotors (23) umgreifen kann, welche in einer weiteren Umfangsnut (110) des Rotors (23) vorgesehen ist.
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 4,
bei der die Verspanneinrichtung (108) zwischen zwei Seitenwänden (109) einer weiteren Umfangsnut (110) des Rotors (23) verspannbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
mit einer Positionierhilfe (150) zur Positionierung der Biegevorrichtung (102) in Umfangsrichtung (U) des Rotors (23).
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 7,
bei der die Positionierhilfe (150) als Schraube (152) ausgebildet ist,
deren gewindeseitiges Ende (154) an einem am Rotor (23) vorgesehenen Nocken (68) anlegbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
die zur Ausrichtung des Dichtelementes (42) gegenüber dem Rotor (23) oder gegenüber der Montagevorrichtung (100) eine Einstellhilfe (140) umfasst.
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 9,
bei der die Einstellhilfe (140) als schraubbares Einstellelement ausgebildet ist,
deren freies Ende (104) als Anschlag für einen am Dichtelement (42) vorgesehenen Vorsprung dient.
Montagevorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der zum Verbiegen des Blechstreifens (30) der Stempel (112) hebelartig um eine sich quer zur Axialrichtung des Rotors (23) erstreckende Längsachse (114) aus einer Ruheposition schwenkbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei der der Stempel (112) um einen zum Verbiegen des Blechstreifens (30) notwendigen Hub entlang der Axialrichtung des Rotors (23) aus einer Ruheposition verschiebbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
mit einem Anschlag zum Begrenzen der Stempelbewegung.
Montagevorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der der Stempel (112) manuell über einen Betätigungshebel (160) antreibbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach Anspruch 14,
bei der der Stempel (112) über ein Schneckengetriebe (162) mit dem Betätigungshebel (160) gekoppelt ist.
Montagevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
bei der der Stempel (112) elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch von einem Hilfsantrieb antreibbar ist.
Montagevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
welche mobil einsetzbar ist.
Verfahren zum Herstellen der Sicherung eines an einem Rotor (23) einer Turbine stirnseitig angeordneten Dichtelementes (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U), gekennzeichnet durch den Ablauf der Fertigungsschritte:
a) Anordnen des mit einem vormontiertem Blechstreifen (30) versehenen Dichtelementes (42) am Rotor (23),

b) temporäres Fixieren des Dichtelementes (42) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U) des Rotors (23) und

c) Einbiegen eines Abschnittes (65) des Blechstreifens (30) in eine am Rotor (23) vorgesehene Ausnehmung (66).
Verfahren nach Anspruch 18,
bei dem zwischen dem Anlegen und dem Befestigen der Montagevorrichtung (100) am Rotor (23) diese entlang der Umfangsrichtung (U) des Rotors (23) verschoben wird, bis eine Positionierhilfe (150) die vorgesehene Betriebsposition der Biegevorrichtung (102) anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
bei dem nach der Befestigung der Montagevorrichtung (100) am Rotor (23) das Dichtelement (42) unter Verwendung einer Einstellhilfe (140) in Umfangsrichtung (U) positioniert wird.