EP2129994A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung einer spaltbreite - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung einer spaltbreite

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EP2129994A1
EP2129994A1 EP08717879A EP08717879A EP2129994A1 EP 2129994 A1 EP2129994 A1 EP 2129994A1 EP 08717879 A EP08717879 A EP 08717879A EP 08717879 A EP08717879 A EP 08717879A EP 2129994 A1 EP2129994 A1 EP 2129994A1
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EP
European Patent Office
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component
measuring rod
base part
measuring
angle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08717879A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zingg
Alexander Ortega
Orestes Jesus Maurell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2129994A1 publication Critical patent/EP2129994A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/14—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/30—Bars, blocks, or strips in which the distance between a pair of faces is fixed, although it may be preadjustable, e.g. end measure, feeler strip
    • G01B3/303—Bars, blocks, or strips in which the distance between a pair of faces is fixed, although it may be preadjustable, e.g. end measure, feeler strip pre-adjustable, e.g. by means of micrometerscrew
    • G01B3/306—Bars, blocks, or strips in which the distance between a pair of faces is fixed, although it may be preadjustable, e.g. end measure, feeler strip pre-adjustable, e.g. by means of micrometerscrew with inclined slide plane

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for determining the mutual distance between two surfaces of two components which face one another to form a gap, in particular for measuring the gap width when assembling the compressor diffuser and combustion chamber of a gas turbine.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus of the type mentioned, which allow the measurement of a not directly accessible gap in a simple manner.
  • the distance to a second reference point specified at the second component and the angle between the measuring straight line defined by the two reference points and a measuring straight line intersecting in the first reference point result from a first reference point fixed relative to a first component, is measured with respect to the first component orientation-oriented reference and is compared with at least one predetermined distance / angle reference value pair.
  • a device suitable for carrying out the method is characterized by a stationary base part which can be applied to one of the components and a measuring rod which is rotatable about an axis on the base part and displaceably mounted radially relative to the axis against the second component.
  • the base part preferably has an angle division for determining the angle of inclination and a length graduation for determining the longitudinal displacement of the measuring rod.
  • the measuring rod can be mounted so as to be longitudinally displaceable in a guide rail rotatably fixed to the base part, wherein the length graduation can be arranged on the measuring rod and / or on the guide rail.
  • the measuring rod for reading the inclination angle and the longitudinal displacement of the base part is preferably fixable via a seated on the axis locking nut.
  • Fig. 1 shows the principle of the inventive measuring method, used in the assembly of a gas turbine
  • Fig. 2 is an oblique view of a measuring device.
  • FIG. 1 shows a cross section through an arrangement 10 of two components 12, 14 with two surfaces 16, 18, which face each other parallel to form a gap 20 of a width C.
  • the gap 20 is thus at a distance from an outer surface of the arrangement 10 in that it is accessible only under difficult conditions and therefore the gap width b can no longer be easily determined from the outer surface of the arrangement 10 with conventional measuring devices, such as with a slide gauge.
  • the arrangement 10 shown by way of example in FIG. 1 relates to a gas turbine of the GT13 E2 type from the Applicant's home.
  • Component 12 corresponds to the inner combustion chamber jacket, component 14 to the compressor diffuser.
  • the two opposing surfaces 16, 18 are concentric with a turbine axis arranged conical annular surfaces.
  • the adjustment of the concentricity of the compressor diffuser and the combustion chamber during assembly of the gas turbine via pressure pins 22 which are arranged distributed over the circumference of the compressor-diffuser, and over the pressure pin 22 resting adjusting segments 24, which extend beyond the circumference of the combustion chamber jacket are arranged distributed.
  • FIG. 2 protractor 26 consists essentially of a base body 28 with a projecting from a support surface 30 down stop web 32 and upstanding from the base 28, at right angles to the support surface 30 and the stop bar 32 stationary measuring plate 34 to which a guide rail 36th is rotatably fixed to a perpendicular projecting from the measuring plate 34 axle 38.
  • a measuring rod 40 is mounted longitudinally displaceable.
  • the measuring rod 40 is equipped with a slot 42 extending in the longitudinal direction of the measuring rod 40.
  • the elongated hole 42 passing through, threaded axle 38 is a locking nut 44 is placed, with which the guide rail 36 can be fixed to the measuring rod 40 to the measuring plate 34.
  • the measuring plate is equipped with an angle division 35.
  • the measuring rod 40 is provided with a Popemass republic 41 for easy reading of the mutual distance D of the two reference points P1, P2.
  • the protractor 26 shown in FIG. 2 makes it possible to determine the gap width C over the entire circumference of the gas turbine when the setting segments 24 are used completely.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Bestimmen des gegenseitigen Abstandes (C) von zwei einander unter Bildung eines Spaltes (20) gegenüberstehenden Flächen (16, 18) von zwei Bauteilen (12, 14) wird von einem bezüglich eines ersten Bauteils (12) ortsfesten ersten Referenzpunkt (P1) die Distanz (D) zu einem am zweiten Bauteil (14) vorgegebenen zweiten Referenzpunkt (P2) und der Winkel (a) zwischen der durch die beiden Referenzpunkte (P1, P2) definierten Messgeraden (m) und einer die Messgerade (m) im ersten Referenzpunkt (P1) schneidenden, bezüglich des ersten Bauteils (12) orientierungsfesten Referenzgeraden (g) gemessen und mit wenigstens einem vorgegebenen Distanz/Winkel-Referenzwertepaar (D, a) verglichen. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zeichnet sich aus durch ein an eines der Bauteile anlegbares, feststehendes Basisteil und einen am Basisteil um eine Achse drehbar und radial zur Achse gegen das zweite Bauteil verschiebbar gelagerten Messstab. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Messung eines nicht unmittelbar zugänglichen Spaltes zum Ausrichten des Verdichter-Diffusors und der Brennkammer beim Zusammenbau einer Gasturbine.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR MESSUNG EINER SPALTBREITE
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des gegenseitigen Abstandes von zwei einander unter Bildung eines Spaltes gegenüberstehenden Flächen von zwei Bauteilen, insbesondere zur Messung der Spaltbreite beim Zusammenbau von Verdichter-Diffusor und Brennkammer ei- ner Gasturbine.
STAND DER TECHNIK
Beim Ausrichten der Brennkammer und des Verdichters beim Zusammenbau einer Gasturbine ist die Messung der Breite eines Spaltes zwischen zwei einander gegenüberliegenden, am Verdichter-Diffusor und an der Brennkammer vorhandenen, konischen Ringflächen über deren gesamten Umfang zur Einstellung der geforderten Konizität mittels über den Umfang verteilter, zugehörigen Druckbolzen aufliegender Einstellsegmente von grosser Bedeutung.
Bis anhin konnte die Messung der Spaltbreite mit üblichen Messinstrumenten, wie beispielsweise mit einer Schublehre, nur an Stellen durchgeführt werden, an denen die Einstellsegmente noch nicht eingesetzt waren. Zudem war die Durchführung der Messung im Bereich der unteren Hälfte der aus zwei Hälften zusammengebauten Gasturbine wegen des nicht unmittelbar einsehbaren und nur schwer zugänglichen Spaltes erschwert oder gar unmöglich. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Messung eines nicht unmittelbar zugänglichen Spaltes auf einfache Weise ermöglichen.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt bezüglich des Verfahrens, dass von einem bezüglich eines ersten Bauteils ortsfesten ersten Referenzpunkt die Distanz zu einem am zweiten Bauteil vorgegebenen zweiten Referenzpunkt und der Winkel zwischen der durch die beiden Referenzpunkte definierten Messgeraden und einer die Messgerade im ersten Referenzpunkt schneidenden, bezüglich des ersten Bauteils orientierungsfesten Referenzge- raden gemessen wird und mit wenigstens einem vorgegebenen Distanz/Winkel- Referenzwertepaar verglichen wird.
Eine zur Durchführung des Verfahren geeignete Vorrichtung zeichnet sich durch ein an eines der Bauteile anlegbares, feststehendes Basisteil und einen am Basisteil um eine Achse drehbar und radial zur Achse gegen das zweite Bauteil verschiebbar gelagerten Messstab aus.
Das Basisteil weist bevorzugt eine Winkelteilung zur Bestimmung des Neigungswinkels und eine Längenmassteilung zur Bestimmung der Längsver- Schiebung des Messstabes auf.
Der Messstab kann in einer am Basisteil drehbar festliegenden Führungsschiene längsverschiebbar gelagert sein, wobei die Längenmassteilung auf dem Messstab und/oder auf der Führungsschiene angeordnet sein kann. Zweckmässigerweise ist der Messstab zum Ablesen des Neigungswinkels und der Längsverschiebung am Basisteil vorzugsweise über eine auf der Achse sitzende Feststellmutter fixierbar.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an- hand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
Fig. 1 das Prinzip der erfindungsgemässen Messmethode, angewendet beim Zusammenbau einer Gasturbine;
Fig. 2 eine Schrägsicht auf eine Messeinrichtung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung 10 von zwei Bauteilen 12, 14 mit zwei einander unter Bildung eines Spaltes 20 einer Breite C parallel gegenüberstehenden Flächen 16, 18. Der Spalt 20 befindet sich so in einem Abstand von einer äusseren Oberfläche der Anordnung 10, dass er nur unter erschwerten Bedingungen zugänglich ist und deshalb die Spaltbreite b von der äusseren Oberfläche der Anordnung 10 her mit üblichen Messgeräten, wie beispielsweise mit einer Schublehre, nicht mehr ohne weiteres ermittelt werden kann.
Durch Messen des Abstandes D zwischen einem bezüglich des ersten Bauteils 12 ortsfesten ersten Referenzpunkt P1 und einem am zweiten Bauteil 14 gewählten zweiten Referenzpunkt P2 sowie des Winkels α zwischen der durch die beiden Referenzpunkte P1 , P2 definierten Messgeraden m und bezüglich des ersten Bauteils 12 orientierungsfesten, durch Parallelverschiebung auf den ersten Referenzpunkt gelegten Referenzgeraden g ergibt sich für jede gegenseitige Lage der beiden Bauteile 12, 14 ein Abstand/Winkel-Wertepaar {D, α}.
Durch einen Vergleich mit vorgegebenen Distanz/Winkel-Referenzwertepaaren {DR, αR} die für unterschiedliche gegenseitige Anordnungen 10 der Bauteile 12, 14 gemessen oder berechnet wurden, lässt sich mit dieser Messmethode die gegenseitige Lage der Bauteile 12, 14 und damit auch die Breite C des Spaltes 20 auf einfache Weise bestimmen und im Bedarfsfall korrigieren.
Die in Fig. 1 beispielhaft gezeigte Anordnung 10 betrifft eine Gasturbine des Typs GT13 E2 aus dem Hause der Anmelderin. Bauteil 12 entspricht dem inneren Brennkammermantel, Bauteil 14 dem Verdichter-Diffusor. Die beiden einander gegenüberliegenden Flächen 16, 18 sind konzentrisch zu einer Turbi- nenachse angeordnete konische Ringflächen. Die Einstellung der Konzentrizi- tät des Verdichter-Diffusors und der Brennkammer während des Zusammenbaus der Gasturbine erfolgt über Druckbolzen 22, die über den Umfang des Verdichter-Diffusors verteilt angeordnet sind, und über den Druckbolzen 22 aufliegende Einstellsegmente 24, die über den Umfang des Brennkammermantels verteilt angeordnet sind. Damit die Einstellung der Konzentrizität des Verdichter-Diffusors und der Brennkammer vorgenommen werden kann, muss vorgängig die Breite C des Spaltes 20 zwischen den konischen Ringflächen 16, 18 über den gesamten Umfang gemessen werden.
Ein in Fig. 2 dargestellter Winkelmesser 26 besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 28 mit einem von einer Auflagefläche 30 nach unten abragenden Anschlagsteg 32 und einem vom Grundkörper 28 aufragenden, rechtwinklig zur Auflagefläche 30 und zum Anschlagsteg 32 stehenden Messplatte 34, an der eine Führungsschiene 36 an einem senkrecht von der Messplatte 34 abragen- den Achsbolzen 38 drehbar festgelegt ist. In der Führungsschiene 36 ist ein Messstab 40 längsverschiebbar gelagert. Hierzu ist der Messstab 40 mit einem in Längsrichtung des Messstabes 40 verlaufenden Langloch 42 ausgestattet. Dem das Langloch 42 durchsetzende, mit einem Gewinde versehenen Achsbolzen 38 ist eine Feststellmutter 44 aufgesetzt, mit welcher die Führungsschiene 36 mit dem Messstab 40 an der Messplatte 34 fixiert werden kann. Zur einfachen Ablesung des Neigungswinkels α des Messstabes ist die Messplatte mit einer Winkelteilung 35 ausgestattet. Ebenso ist der Messstab 40 zur einfachen Ablesung des gegenseitigen Abstandes D der beiden Referenzpunkte P1 , P2 mit einer Längenmassteilung 41 versehen.
Der in Fig. 2 gezeigte Winkelmesser 26 ermöglicht eine Bestimmung der Spalt- breite C über den gesamten Umfang der Gasturbine bei vollzählig eingesetzten Einstellsegmenten 24.
Zur Messung der Breite C des Spaltes 20 zwischen den beiden konischen Ringflächen 16, 18 wird der Winkelmesser 26 an einer Vielzahl von über den Um- fang verteilten Stellen des Brennkammermantels aufgesetzt und mit dem Anschlagsteg 32 am Mantelrand angeschlagen. Das gegen den Verdichter- Diffusor weisende Ende des Messstabes 40 wird an eine charakteristische Stelle am Verdichter-Diffusor - in Fig. 1 an die umlaufende Kante 46 - angelegt und die Distanz D zwischen dem Drehpunkt des Messstabes 40 als erstem Refe- renzpunkt P1 und der Kante 46 als zweitem Referenzpunkt P2 sowie der Winkel α gegenüber einer Referenzgeraden - im gezeigten Beispiel einer Horizontalen - werden gemessen. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung sind der horizontale Abstand A zwischen der umlaufenden Aussenkante des Randes der Brennkammerhülle und der umlaufenden Kante am Verdichter-Diffusor sowie die Höhe h des Drehpunktes des Messstabes über der umlaufenden Kante am Verdichter-Diffusor kritische Parameter am Verdichter-Diffusor für die Spaltbreite kritische Parameter, die sich durch Messung des Winkels α und der Distanz D auf einfache Weise bestimmen lassen. Durch Vergleich mit Referenzwerten können Abweichungen von einer vorgegebenen Spaltbreite C erkannt und durch die Einstellsegmente 24 korrigiert werden. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Anordnung
12 erstes Bauteil
14 zweites Bauteil
16 erste Fläche an 12
18 zweite Fläche an 14
20 Spalt
22 Druckbolzen
24 Einstellsegmente
26 Winkelmesser
28 Grundkörper
30 Auflagefläche
32 Anschlagsteg
34 Messplatte
36 Führungsschiene
38 Achsbolzen
40 Messstab
42 Langloch
44 Feststellmutter
46 Kante
C Breite von 20
P1 erster Referenzpunkt an 12
P2 zweiter Referenzpunkt an 14
A Horizontalabstand
H Vertikalabstand
D Abstand P1 -P2 x Turbinenachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bestimmen des gegenseitigen Abstandes (C) von zwei einander unter Bildung eines Spaltes (20) gegenüberstehenden Flächen (16, 18) von zwei Bauteilen (12, 14),
dadurch gekennzeichnet, dass
von einem bezüglich eines ersten Bauteils (12) ortsfesten ersten Referenzpunkt (P1 ) die Distanz (D) zu einem am zweiten Bauteil (14) vorgegebenen zweiten Referenzpunkt (P2) und der Winkel (α) zwischen der durch die beiden Referenzpunkte (P1 , P2) definierten Messgeraden (m) und einer die Messgerade (m) im ersten Referenzpunkt (P1 ) schneidenden, bezüglich des ersten Bauteils (12) orientierungsfesten Referenzgeraden (g) gemessen und mit wenigstens einem vorgegebenen Distanz/Winkel- Referenzwertepaar (D, α) verglichen wird.
2. Vorrichtung zum Bestimmen des gegenseitigen Abstandes (C) von zwei einander unter Bildung eines Spaltes (20) gegenüberstehenden Flächen (16, 18) von zwei Bauteilen (12, 14), gekennzeichnet durch ein an eines der Bauteile (12) anlegbares, feststehendes Basisteil (26) und einen am Basisteil (26) um eine Achse (38) drehbar und radial zur Achse (38) gegen das zweite Bauteil (14) verschiebbar gelagerten Messstab (40).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (26) eine Winkelteilung (35) zur Bestimmung des Neigungswinkels (α) und eine Längenmassteilung (41 ) zur Bestimmung der Längsverschiebung des Messstabes (40) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (40) in einer am Basisteil (26) drehbar festliegenden Führungsschiene (36) längsverschiebbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenmassteilung (41 ) auf dem Messstab (40) und/oder auf der Führungsschiene (36) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (40) zum Ablesen des Neigungswinkels (α) und der Längsverschiebung am Basisteil (26) fixierbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (40) über eine auf der Achse (38) sitzende Feststellmutter (44) fixierbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (26) einen Grundkörper (28) mit einem von einer Auflagefläche (30) nach unten abragenden Anschlagsteg (32) und einem vom Grundkörper (28) aufragenden, rechtwinklig zur Auflagefläche (30) und zum Anschlagsteg (32) stehenden Messplatte (34) umfasst und der Messstab (40) an einem senkrecht von der Messplatte (34) abragenden Achsbolzen (38) drehbar festgelegt ist.
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