EP3347573B1

EP3347573B1 - Dummy-radscheibe und verfahren zum bearbeiten von schaufeln

Info

Publication number: EP3347573B1
Application number: EP16774930.8A
Authority: EP
Inventors: Andreas Föhrigen; Enno Jung; Christian Albrecht Koch; Udo Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: WO2017071905A1; EP3347573A1; DE102015220883A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dummy-Radscheibe zur Aufnahme von Schaufeln einer Strömungsmaschine während der spanenden Bearbeitung in einer Bearbeitungsmaschine, mit einem scheiben- oder ringförmigen Grundkörper, entlang dessen Umfangsfläche sich im Wesentlichen axial erstreckende Aufnahmenuten ausgebildet sind, deren Querschnittsform jeweils an die Querschnittsform von Schaufelfüßen der zu bearbeitenden Schaufeln angepasst ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Dummy-Radscheibensatz mit einer Mehrzahl von Dummy-Radscheiben der zuvor genannten Art sowie ein Verfahren zum mechanischen Bearbeiten von Schaufeln, die bereits in einer Strömungsmaschine eingesetzte Schaufeln ersetzen sollen, unter Verwendung einer Dummy-Radscheibe eines solchen Dummy-Radscheibensatzes.
Strömungsmaschinen, wie beispielsweise Turbinen, umfassen normalerweise ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse drehbar aufgenommenen Läufer, der eine Vielzahl von Radscheiben mit darin angeordneten Laufschaufeln aufweist, sowie an dem Gehäuse befestigte Leitschaufeln, die unter Bildung mehrerer Stufen in Strömungsrichtung jeweils vor den Laufschaufeln positioniert sind. Die Leitschaufeln lenken während des Betriebs der Turbine das Strömungsmedium auf die Laufschaufeln, die den Läufer in Drehung versetzen, wodurch kinetische Energie des Strömungsmediums in Rotationsenergie umgewandelt wird.
Die Schaufeln von Strömungsmaschinen sind während des Betriebs häufig erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt und verschleißen entsprechend. Insbesondere die Laufschaufeln müssen daher meist im Rahmen einer Revision der Strömungsmaschine ausgetauscht werden. Zu diesem Zweck müssen die neuen Schaufeln auf ein Soll-Maß gekürzt werden. Als Soll-Maß kann allerdings nicht das ursprüngliche Neuzustand-Soll-Maß der verschlissenen Schaufeln verwendet werden, da die Abmessungen der Radscheiben, der darin gehaltenen Schaufeln ebenso wie die Spaltmaße zwischen den Schaufeln und dem Gehäuse während des Betriebs der Strömungsmaschine mechanisch sowie thermisch bedingten Änderungen unterworfen sind. Vor diesem Hintergrund ist es erforderlich, eine spezifische Kürzung der Schaufelspitzen in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Zustand der entsprechenden Strömungsmaschine vorzunehmen.
Zum Kürzen von Schaufelspitzen ist es bekannt, die verschlissenen Schaufeln in einem ersten Schritt durch neue Schaufeln zu ersetzen und die in die Strömungsmaschine eingebauten neuen Schaufeln in situ mittels einer mechanischen Bearbeitung zu kürzen. Diese Variante hat allerdings den entscheidenden Nachteil, dass der Innenraum der Strömungsmaschine während der mechanischen Bearbeitung verschmutzt werden kann, wodurch ein ordnungsgemäßer Betrieb der Strömungsmaschine gefährdet ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Schaufeln in den Aufnahmenuten der entsprechenden Radscheiben nur verhältnismäßig schlecht fixiert sind, was unerwünschte Fertigungsungenauigkeiten zur Folge hat.
Um ein Verschmutzen der Strömungsmaschine zu verhindern, kann der Läufer alternativ auch aus der Strömungsmaschine entnommen und entstapelt werden, so dass die an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln dann an einem Ort entfernt von der Strömungsmaschine mechanisch bearbeitet werden können. Das Problem der Fertigungsungenauigkeiten aufgrund der schlechten Fixierung der Schaufeln an den Radscheiben besteht allerdings weiterhin. Zudem sind der Ausbau und die Entstapelung des Läufers mit einem hohen Aufwand verbunden.
Gemäß einer weiteren Variante ist es bekannt, die neuen mechanisch zu bearbeitenden Schaufeln an einer sog. Dummy-Radscheibe zu fixieren, deren Aufbau grundsätzlich dem Aufbau einer Radscheibe gleicht. Die Verwendung einer solchen Dummy-Radscheibe ist dahingehend von Vorteil, dass auf einen Ausbau und eine Entstapelung des Rotors verzichtet werden kann. Das Problem der zuvor beschriebenen Fertigungsungenauigkeiten bleibt allerdings weiterhin ungelöst.
US 4, 512,115 offenbart ein Verfahren zum Rundschleifen einer Turbinentriebwerkrotoranordnung, die aus einer Rotorscheibe mit einem Schlitz besteht, in dem eine Vielzahl von Schaufeln an ihren Schaufelwurzeln montiert sind, wobei die Rotoranordnung mit einer relativ hohen Drehzahl gedreht wird.
US 5, 191, 711 offenbart ein Turbinen- oder Verdichterrad mit einem zentralen Rotor mit einer zentralen Durchgangsbohrung, einem Außenumfang und einer Vielzahl von Nuten, die sich axial durch den Rotor erstrecken und nahe dem Außenumfang angeordnet sind. Zugehörige Verdichter- oder Turbinenschaufeln umfassen jeweils ein Strömungsprofil mit einer Außenspitze, eine Plattform und einen Schaufelfußabschnitt, der komplementär konturiert ist, um in einer der Nuten aufgenommen zu werden. Die Schaufeln sind während einer Bearbeitung ihrer Schaufelspitzen lose in den Nuten des Rotors montiert. Dann werden erste und zweite Ringbefestigungen unter Bildung von Hohlräumen zwischen den Schaufeln und den Ringbefestigungen auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors montiert und durch Anziehen von Schrauben axial miteinander verbunden. In den Hohlräumen werden ein elastisches elastomeres Element und elastische Vorspannelemente in Form von O-Ringen angeordnet, die sich jeweils über alle Schaufeln erstrecken. Das Anziehen der Schrauben bewirkt ein Zusammendrücken der elastischen Vorspannelemente und damit ein radial Nachaußendrücken der Schaufeln. Darüber hinaus wird das elastische elastomere Element veranlasst, auf die Plattformen der Schaufeln einzuwirken, um die Schaufeln axial gegen die erste Ringbefestigung zu drücken.
US 3,572,970 bezieht sich auf eine Turbomaschine, die eine ringförmige Scheibe umfasst, die an ihrem Umfang mit einer Vielzahl von axial verlaufenden Schlitzen ausgebildet ist, von denen jeder zur Aufnahme des Schaufel fußabschnitts einer Schaufel angepasst ist, so dass die Scheibe an ihrem Umfang eine Vielzahl von radial verlaufenden Schaufeln tragen kann. Die Schlitze sind radial überdimensioniert ausgebildet, so dass, wenn sich die Schaufel in einer radialen Verriegelungsanlage mit ihrem entsprechenden Schlitz befindet, ein Durchgang zwischen einer Basisfläche des Schaufelfußes und einer Basisfläche des Schlitzes gebildet wird, in den ein Schaufelabstandhalter eingesetzt wird. Der Schaufelabstandshalter wird zwischen Schaufel- und Scheibenflächen radial zusammengedrückt, so dass die Schaufel nachgiebig radial nach außen in Anlage mit ihrem Schlitz gedrückt wird. Darüber hinaus werden die Schaufeln durch geeignete Nabenelemente, die an der Scheibe befestigt sind, axial gegen eine Vor- und Rückwärtsbewegung gesichert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme zu beseitigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Dummy-Radscheibe gemäss Anspruch 1. Dank der Anschlagmittel, der ersten Druckmittel und der zweiten Druckmittel können die in den Aufnahmenuten aufgenommenen Schaufelfüße axial und radial in definierten Positionen angeordnet werden, wodurch Fertigungsungenauigkeiten minimiert werden. Darüber hinaus bringt der Einsatz einer Dummy-Radscheibe den eingangs bereits beschriebenen Vorteil mit sich, dass eine Bearbeitung der Schaufeln möglich ist, ohne den Läufer einer Strömungsmaschine ausbauen und entstapeln zu müssen.
Die Anschlagmittel weisen zumindest eine Anschlagplatte auf, die an der ersten Stirnseite des Grundkörpers befestigt ist und wenigstens einige der Aufnahmenuten zumindest teilweise verschließt, wobei die zumindest eine Anschlagplatte mit dem Grundkörper, insbesondere unter Verwendung von Befestigungsschrauben, verbunden ist. Auf diese Weise wird ein sehr einfacher Aufbau der Anschlagmittel erzielt.
Es ist eine einzelne ringförmig ausgebildete Anschlagplatte oder sind mehrere ringsegmentförmig ausgebildete Anschlagplatten vorgesehen, wodurch eine Anpassung an die Form des scheibenförmigen Grundkörpers der Dummy-Radscheibe erfolgt.
Die ersten Druckmittel weisen mehrere Plattenelemente auf, die an der zweiten Stirnseite des Grundkörpers lösbar befestigt sind, insbesondere unter Verwendung von Befestigungsschrauben, wobei an den Plattenelementen eine zumindest der Anzahl der Aufnahmenuten entsprechende Anzahl von ersten Druckelementen vorgesehen ist, die jeweils in eine der Aufnahmenuten axial vorstehen. Damit ist jedem an der Dummy-Radscheibe gehaltenen Schaufelfuß zumindest ein Druckelement zugeordnet.
Bevorzugt handelt es sich bei den ersten Druckelementen um sich insbesondere axial durch die Plattenelemente erstreckende Stellschrauben, die von außen betätigbar sind, oder um Druckfedern aufweisende Druckelemente, was zu einem sehr einfachen und preiswerten Aufbau führt.
Vorteilhaft weisen die zweiten Druckmittel eine zumindest der Anzahl von Aufnahmenuten entsprechende Anzahl von zweiten Druckelementen auf, die jeweils radial in eine der Aufnahmenuten vorstehen. Auf diese Weise ist jedem an der Dummy-Radscheibe gehaltenen Schaufelfuß zumindest ein zweites Druckelement zur radialen Positionierung bzw. Ausrichtung zugeordnet.
Bei den zweiten Druckmitteln handelt es sich bevorzugt um Stellschrauben, die von außen betätigbar sind, was mit einem einfachen und preiswerten Aufbau einhergeht.
Vorteilhaft erstrecken sich die zweiten Druckmittel durch einen umlaufend ausgebildeten und axial vorstehenden Absatz des Grundkörpers, was die Betätigung der zweiten Druckmittel vereinfacht, da diese gut zugänglich sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind zwischen den ersten Druckmitteln und den Schaufelfüßen und/oder zwischen den zweiten Druckmitteln und den Schaufelfüßen innerhalb der Aufnahmenuten Druckverteilungsplatten angeordnet, die insbesondere aus Kunststoff hergestellt sind. Derartige Druckverteilungsplatten verhindern, dass die ersten Druckmittel und/oder die zweiten Druckmittel direkt auf die Schaufelfüße wirken, wodurch Beschädigungen an den Schaufelfüßen und/oder an den entsprechenden Druckmitteln deutlich reduziert werden.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner einen Dummy-Radscheibensatz umfassend eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Dummy-Radscheiben, die sich hinsichtlich ihres Außendurchmessers und/oder hinsichtlich der Länge der Aufnahmenuten voneinander unterscheiden. Unter Einsatz eines solchen Dummy-Radscheibensatzes ist die spanende Bearbeitung einer Vielzahl von Schaufeln möglich, die an Radscheiben mit verschiedenen Durchmessern angeordnet werden sollen oder verschieden lange Schaufelfüße aufweisen.
Bevorzugt sind die Dummy-Radscheiben mit Informationen über ihren Außendurchmesser und/oder mit Informationen über die Länge ihrer Aufnahmenuten versehen, um die einzelnen Dummy-Radscheiben des Dummy-Radscheibensatzes mit bloßem Auge unterscheiden problemlos voneinander zu können.
Zur Lösung der eingangs genannte Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung darüber hinaus ein Verfahren zum mechanischen Bearbeiten von Schaufeln, die bereits in einer Strömungsmaschine eingesetzte Schaufeln ersetzen sollen, unter Verwendung einer Dummy-Radscheibe eines erfindungsgemäßen Dummy-Radscheibensatzes, wobei das Verfahren zum Kürzen der Schaufelspitzen auf ein Soll-Maß die folgenden Schritte aufweist:

a) Auswahl einer geeigneten Dummy-Radscheibe;
b) Befestigen und Ausrichten der zu bearbeitenden Schaufeln an der ausgewählten Dummy-Radscheibe;
c) Anordnen der Dummy-Radscheibe mit den an dieser gehaltenen Schaufeln in einer Bearbeitungsmaschine;
d) Berechnen eines Soll-Schleifdurchmessers für die an der Dummy-Radscheibe gehaltenen Schaufeln unter Verwendung eines zeitlich diskreten Modells mit mehreren Modellgrößen und
e) Fertigen des Soll-Schleifdurchmessers, wobei als mechanisches Bearbeitungsverfahren insbesondere das Schleifen zum Einsatz kommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass beim Kürzen der Schaufelspitzen dank des zeitlich diskreten Modells Maßabweichungen von Radscheiben, Schaufeln und Spaltmaßen, die sich während des Betriebs einer Strömungsmaschine gegenüber dem Neuzustand einstellen, ebenso wie die Abmessungen der Dummy-Radscheibe Berücksichtigung finden können.
Bevorzugt verwendet das in Schritt d) eingesetzte diskrete Modell als Modellgrößen den Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser einer bereits in der Strömungsmaschine eingesetzten Radscheibe einschließlich der an dieser gehaltenen zu ersetzenden Schaufeln im Neuzustand, den Durchmesser der Radscheibe, den Durchmesser der in Schritt a) ausgewählten Dummy-Radscheibe, ein Neuzustand-Spaltmaß zwischen den zu ersetzenden Schaufeln und einem Gehäuse der Strömungsmaschine im Neuzustand, ein Differenzspaltmaß zwischen dem Neuzustand-Spaltmaß und dem Spaltmaß zum Zeitpunkt der Revision und ein Soll-Spaltmaß.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden in Schritt d) folgende Zwischenschritte durchgeführt:

Addieren des Neuzustand-Soll-Schleifdurchmessers und eines Versatzes zwischen dem Durchmesser der bereits in der Strömungsmaschine eingesetzten Radscheibe und dem Durchmesser der ausgewählten Dummy-Radscheibe, wodurch sich ein theoretischer Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser auf der Dummy-Radscheibe einschließlich der an dieser gehaltenen Schaufeln ergibt;
Subtrahieren des Differenzspaltmaßes von dem Neuzustand-Spaltmaß, wodurch sich ein zu erwartendes Spaltmaß ergibt;
Subtrahieren des zu erwartenden Spaltmaßes vom Soll-Spaltmaß, wodurch sich ein Spaltmaßversatz ergibt; und
Subtrahieren des zweifachen Spaltmaßversatzes von dem theoretischen Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser, wodurch sich der Soll-Schleifdurchmesser ergibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Dummy-Radscheibe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie eines Verfahrens zum mechanischen Bearbeiten von Schaufeln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

Figur 1: eine perspektivische Rückansicht einer Dummy-Radscheibe gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2: eine Vorderansicht der in Figur 1 dargestellten Dummy-Radscheibe, an der eine Vielzahl von Schaufeln gehalten ist;
Figur 3: eine perspektivische Vorderansicht der in Figur 1 dargestellten Dummy-Radscheibe in einem Zustand, in dem die Schaufeln an der Dummy-Radscheiben angeordnet werden; und
Figur 4: eine perspektivische Vorderansicht der in Figur 2 dargestellten Dummy-Radscheibe, die zur Darstellung der Positionierung einer Schaufel innerhalb einer Aufnahmenut der Dummy-Radscheibe teilweise geschnitten dargestellt ist.

Die in den Figuren dargestellte Dummy-Radscheibe 1 dient zur Aufnahme von Schaufeln 2 während der spanenden Bearbeitung in einer vorliegend nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine. Die Dummy-Radscheibe 1 umfasst einen ringförmigen Grundkörper 3, der über Speichen 4 mit einer Nabe 5 verbunden ist, über welche die Dummy-Radscheibe 1 an besagter Bearbeitungsmaschine aufgenommen werden kann. Entlang der Umfangsfläche des Grundkörpers 3 sind Aufnahmenuten 6 ausgebildet, die jeweils zur Aufnahme eines Schaufelfußes 7 einer Schaufel 2 dienen. Die Aufnahmenuten 6 erstrecken sich vorliegend in axialer Richtung, wobei die Querschnittsform der Aufnahmenuten 6 jeweils an die Querschnittsform der aufzunehmenden Schaufelfüße 7 angepasst ist. Es sollte klar sein, dass sich die Aufnahmenuten 6 grundsätzlich auch quer zur axialen Richtung erstrecken können, wenn die Schaufelfüße entsprechend ausgebildet sind. An einer ersten Stirnseite 8 des Grundkörpers 3 sind Anschlagmittel vorgesehen, welche die Aufnahmenuten 6 an der ersten Stirnseite 8 zumindest überwiegend verschließen. Die Anschlagmittel weisen vorliegend mehrere ringsegmentförmig ausgebildete Anschlagplatten 9 auf, die unter Verwendung von nicht näher dargestellten Befestigungsschrauben mit dem Grundkörper 3 verschraubt sind. Alternativ können die Anschlagmittel anstelle der ringsegmentförmigen Anschlagplatten 9 eine einzelne ringförmige Anschlagplatte aufweisen. Auch ist es möglich, die Befestigungsschrauben durch andere Befestigungsmittel zu ersetzen. So können die Anschlagplatten 9 beispielsweise auch mittels Schweißen oder Löten fest mit dem Grundkörper 3 verbunden sein. An der der ersten Stirnseite 8 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 10 des Grundkörpers 3 sind erste Druckmittel angeordnet, die derart ausgebildet sind, dass sie in den Aufnahmenuten 6 aufgenommene Schaufelfüße 7 gegen die entsprechenden Anschlagplatten 9 der Anschlagmittel drücken. Die ersten Druckmittel weisen vorliegend mehrere ringsegmentförmige Plattenelemente 11 auf, die an der zweiten Stirnseite 10 des Grundkörpers 3 unter Verwendung von Befestigungsschrauben 12 und zugeordneten Unterlegscheiben 13 lösbar befestigt sind. Ferner umfassen die ersten Druckmittel eine der Anzahl der Aufnahmenuten 6 entsprechende Anzahl von ersten Druckelementen, bei denen es sich vorliegend um jeweils in eine der Aufnahmenuten 6 axial vorstehende Stellschrauben 14 handelt. Anstelle der Stellschraube 14 können als erste Druckelemente alternativ auch Druckfedern aufweisende Druckelemente verwendet werden, um nur ein Beispiel zu nennen. Neben den ersten Druckmitteln sind ferner zweite Druckmittel vorgesehen, die derart ausgebildet sind, dass sie in den Aufnahmenuten 6 aufgenommene Schaufelfüße 7 in eine radial äußere Position drücken. Die zweiten Druckmittel weisen vorliegend eine der Anzahl von Aufnahmenute 6 entsprechende Anzahl von zweiten Druckelementen auf, bei denen es sich vorliegend um Stellschrauben 15 handelt, die in sich radial durch den Grundkörper 3 erstreckenden Gewindedurchgangsbohrungen 16 aufgenommen sind und radial in die jeweiligen Aufnahmenuten 6 vorstehen.
Zur Aufnahme von Schaufeln 2 an der Dummy-Radscheibe 1 werden die Schaufelfüße 7 der Schaufeln 2 in einem ersten Schritt in die jeweiligen Aufnahmenuten 6 eingeschoben, bis diese mit den Anschlagplatten 9 in Kontakt kommen. Zwischen dem Nutgrund der jeweiligen Aufnahmenuten 6 und den entsprechenden Schaufelfüßen 7 wird dabei jeweils eine Druckverteilungsplatte 17 angeordnet, bei der es sich vorliegend um eine längliche Kunststoffplatte handelt, deren Länge etwas kürzer als die Länge der Aufnahmenuten 6 ausgebildet ist, so dass die Druckverteilungsplatten 17 nicht axial über die Aufnahmenuten 6 vorstehen. In einem weiteren Schritt werden die Plattenelemente 11 der ersten Druckmittel unter Verwendung der Befestigungsschrauben 12 und der Unterlegscheiben 13 mit dem Grundkörper 3 verschraubt. Anschließend werden die Befestigungsschrauben 12 angezogen, so dass diese gegen die vorderen Stirnseiten der Schaufelfüße und entsprechend die hintere Stirnseite der Schaufelfüße 7 gegen die zugeordnete Anschlagplatte 9 drücken. Auf diese Weise werden die Schaufelfüße 7 axial in einer definierten Position fixiert und gleichzeitig ausgerichtet. In einem weiteren Schritt werden die Stellschrauben 15 der zweiten Druckmittel angezogen, so dass diese über die Druckverteilungsplatten 17 gegen die Unterseiten der entsprechenden Schaufelfüße 7 drücken, wodurch die Schaufelfüße 7 innerhalb der Aufnahmenuten 6 in einer radial äußersten Position positioniert und ausgerichtet werden. Die Druckverteilungsplatten 17 verhindern, dass die Schaufelfüße 7 beim Anziehen der Stellschrauben 13 beschädigt werden.
Nachdem die Schaufeln 2 in der zuvor beschrieben Weise an der Dummy-Radscheibe 1 aufgenommen und an dieser ausgerichtet wurden, wird die Dummy-Radscheibe 1 an der zuvor genannten Bearbeitungsmaschine, bei der es sich vorliegend um eine Schleifmaschine zum Kürzen der Schaufelspitzen handelt, angeordnet, woraufhin die Schaufeln 2 spanend bearbeitet werden können.
Ein wesentlicher Vorteil der in den Figuren dargestellten Dummy-Radscheibe 1 besteht darin, dass sie während der spanenden Bearbeitung eine Radscheibe der Strömungsmaschine, an der die Schaufeln 2 nach der spanenden Bearbeitung angeordnet werden sollen, ersetzt. Entsprechend können die Schaufeln 2 entfernt von der Strömungsmaschine bearbeitet werden, ohne dass hierfür ein Ausbau und eine Entstapelung des Läufers der Strömungsmaschine erforderlich ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Schaufeln 2 dank der erfindungsgemäßen Ausbildung der Dummy-Radscheibe während der spanenden Bearbeitung axial sowie radial in definierten Positionen angeordnet bzw. ausgerichtet werden können, wodurch Fertigungsungenauigkeiten reduziert werden. Dies ist unter Verwendung einer herkömmlichen Radscheibe nicht möglich.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Dummy-Radscheibe 1 anstelle eines ringförmigen Grundkörpers 3 auch einen im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildeten aufweisen kann, der insbesondere mit einem Nabenbereich versehen ist. Bei einer solchen Ausgestaltung fallen die Speichen 4 weg. Vorteilhaft erstrecken sich die zweiten Druckmittel dann durch einen umlaufend ausgebildeten und axial vorstehenden Absatz des Grundkörpers 3, so dass die zweiten Druckmittel gut zugänglich und problemlos betätigbar sind.
Die Dummy-Radscheibe 1 bildet bevorzugt eine Dummy-Radscheibe eines Dummy-Radscheibensatzes, der eine Vielzahl von erfindungsgemäß ausgebildeter Dummy-Radscheiben 1 aufweist, die sich hinsichtlich Ihres Außendurchmessers und/oder hinsichtlich der Länge der Aufnahmenuten 6 voneinander unterscheiden. Unter Einsatz eines solchen Dummy-Radscheibensatzes ist es möglich, die Schaufeln 2 unterschiedlicher Stufen einer Strömungsmaschine mechanisch zu bearbeiten. Die einzelnen Dummy-Radscheiben 1 sind dann bevorzugt mit Informationen über ihren Außendurchmesser und/oder mit Informationen über die Länge ihrer Aufnahmenuten 6 versehen, um die einzelnen Dummy-Radscheiben 1 voneinander unterscheiden zu können. So können beispielsweise der Außendurchmesser und die Länge der Aufnahmenuten 6 gut sichtbar auf eine der Stirnseiten 8, 10 der Dummy-Radscheiben 1 aufgedruckt sein, um nur ein Beispiel zu nennen.
Zum Kürzen der Schaufelspitzen der Schaufeln 2, die im Rahmen einer Revision bereits in einer Strömungsmaschine an einer Radscheibe gehaltene verschlissene Schaufeln 2 ersetzen sollen, wird gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Schritt eine geeignete Dummy-Radscheibe 1 des Dummy-Radscheibensatzes ausgewählt, bei welcher der Außendurchmesser und die Länge der Aufnahmenuten 6 am ehesten den entsprechenden Maßen derjenigen Radscheibe entsprechen, an der die zu ersetzenden verschlissenen Schaufeln 2 in der Strömungsmaschine gehalten sind. In einem weiteren Schritt werden die zu bearbeitenden Schaufeln 2 in der zuvor beschriebenen Weise an der ausgewählten Dummy-Radscheibe 1 befestigt. Anschließend wird die Dummy-Radscheibe 1 mit den an dieser gehaltenen Schaufeln 2 in einer geeigneten Bearbeitungsmaschine angeordnet, vorliegend in einer Schleifmaschine. In einem weiteren Schritt wird ein Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Dummy,soll} für die an der Dummy-Radscheibe 1 gehaltenen Schaufeln 2 unter Verwendung eines zeitlich diskreten Modells mit mehreren Modellgrößen berechnet, woraufhin der Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Dummy,soll} auf der Bearbeitungsmaschine gefertigt wird.
Die Berechnung des Soll-Schleifdurchmessers D_{Schleif,Dummy,soll} empfiehlt sich, weil sich Maße der Radscheiben, Schaufeln 2 und weiterer Konstruktionsmerkmale, wie beispielsweise das Spaltmaß zwischen den Schaufeln 2 und einem Gehäuse der Strömungsmaschine, während des Betriebs einer Strömungsmaschine ändern können. Somit entsprechen die tatsächlichen Soll-Maße nicht immer den Soll-Maßen im Neuzustand einer Strömungsmaschine.
Nachfolgend wird eine Möglichkeit beschrieben, wie der Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Dummy,soll} unter Verwendung des diskreten Modells berechnet werden kann.
Das diskrete Modell verwendet als bekannte Modellgrößen den Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Rad,neu} für an einer Radscheibe der Strömungsmaschine gehaltenen Schaufeln 2 im Neuzustand, den Durchmesser D_Rad der Radscheibe, den Durchmesser D_Dummy der in Schritt a) ausgewählten Dummy-Radscheibe 1, ein Neuzustand-Spaltmaß a_Spalt,neu zwischen den Schaufeln 2 und einem Gehäuse der Strömungsmaschine im Neuzustand, ein Differenzspaltmaß a_Spalt,diff zwischen dem Neuzustand-Spaltmaß a_Spalt,neu und einem Spaltmaß a_Spalt,ist zum Zeitpunkt der Revision und ein Soll-Spaltmaß a_Spalt,soll.
In einem ersten Schritt werden der Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Rad,neu} und ein Versatz zwischen dem Durchmesser D_Rad der bereits in der Strömungsmaschine eingesetzten Radscheibe und dem Durchmesser D_Dummy der ausgewählten Dummy-Radscheibe 1 addiert, wodurch sich ein theoretischer Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Dummy,theo} für die an der Dummy-Radscheibe 1 gehaltenen Schaufeln 2 ergibt. In einem weiteren Schritt wird das Differenzspaltmaß a_Spalt,diff von dem Neuzustand-Spaltmaß a_Spalt,neu subtrahiert, wodurch sich ein zu erwartendes Spaltmaß a_Spalt,erw ergibt. Ferner wird das zu erwartenden Spaltmaßes a_{Spalt, erw} von dem Soll-Spaltmaß a_Spalt,soll subtrahiert, wodurch sich ein Spaltmaßversatz a_Spalt,vers ergibt. Nunmehr wird der zweifache Spaltmaßversatz a_Spalt,vers von dem theoretischen Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Dummy,theo} abgezogen, wodurch sich der Soll-Schleifdurchmesser D_{Schleif,Dummy,soll} für die an der Dummy-Radscheibe 1 gehaltenen Schaufeln 2 ergibt.
Damit ergeben sich zusammenfassend folgende Gleichungen für die Berechnung des Soll-Schleifdurchmessers D_{Schleif,Dummy,soll}:

(1) $D_{Schleif, Dummy, theo} = D_{Schleif, Rad, neu} + (D_{Rad} - D_{Dummy})$
(2) $a_{Spalt, erw} = a_{Spalt, neu} - a_{Spalt, diff}$
(3) $a_{Spalt, vers} = a_{Spalt, soll} - a_{Spalt, erw}$
(4) $D_{Schleif, Dummy, soll} = D_{Schleif, Dummy, theo} - (2 \times a_{Spalt, vers})$

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Dummy-Radscheibe (1) zur Aufnahme von Schaufeln (2) einer Strömungsmaschine während der spanenden Bearbeitung in einer Bearbeitungsmaschine, mit einem scheiben- oder ringförmigen Grundkörper (3), entlang dessen Umfangsfläche sich im Wesentlichen axial erstreckende Aufnahmenuten (6) ausgebildet sind, deren Querschnittsform jeweils an die Querschnittsform von Schaufelfüßen (7) der zu bearbeitenden Schaufeln (2) angepasst ist, wobei
an einer ersten Stirnseite (8) des Grundkörpers (3) Anschlagmittel vorgesehen sind, welche eine einzelne ringförmig ausgebildete Anschlagplatte (9) oder mehrere ringsegmentförmig ausgebildete Anschlagplatten (9) aufweisen, die an der ersten Stirnseite (8) des Grundkörpers (3) befestigt ist/sind und wenigstens einige der Aufnahmenuten (6) an der ersten Stirnseite (8) zumindest teilweise verschließt/verschließen,
an der zweiten Stirnseite (10) des Grundkörpers (3) erste Druckmittel angeordnet sind, die derart ausgebildet sind, dass sie in den Aufnahmenuten (6) aufgenommene Schaufelfüße (7) gegen die Anschlagmittel drücken, und
zweite Druckmittel vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass sie in den Aufnahmenuten (6) aufgenommene Schaufelfüße (7) in eine radial äußere Position drücken, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Druckmittel mehrere Plattenelemente (11) aufweisen, die an der zweiten Stirnseite (10) des Grundkörpers (3) lösbar befestigt sind, insbesondere unter Verwendung von Befestigungsschrauben (12), wobei an den Plattenelementen (11) eine zumindest der Anzahl der Aufnahmenuten (6) entsprechende Anzahl von ersten Druckelementen vorgesehen ist, die jeweils in eine der Aufnahmenuten (6) axial vorstehen.
Dummy-Radscheibe (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei den ersten Druckelementen um sich durch die Plattenelemente (11) erstreckende Stellschrauben (14) handelt, die von außen betätigbar sind, oder um Druckfedern aufweisende Druckelemente.
Dummy-Radscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweiten Druckmittel eine zumindest der Anzahl von Aufnahmenuten (6) entsprechende Anzahl von zweiten Druckelementen aufweist, die jeweils in eine der Aufnahmenuten (6) radial vorstehen.
Dummy-Radscheibe (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei den zweiten Druckelementen um Stellschrauben (15) handelt, die von außen betätigbar sind.
Dummy-Radscheibe (1) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die zweiten Druckmittel durch einen umlaufend ausgebildeten und axial vorstehenden Absatz des Grundkörpers (3) erstrecken.
Dummy-Radscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den ersten Druckmitteln und den Schaufelfüßen (7) und/oder zwischen den zweiten Druckmitteln und den Schaufelfüßen (7) innerhalb der Aufnahmenuten (6) Druckverteilungsplatten (17) angeordnet sind, die insbesondere aus Kunststoff hergestellt sind.
Dummy-Radscheibensatz umfassend eine Mehrzahl von Dummy-Radscheiben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
die sich hinsichtlich ihres Außendurchmessers und/oder hinsichtlich der Länge der Aufnahmenuten (6) voneinander unterscheiden.
Dummy-Radscheibensatz nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dummy-Radscheiben (1) mit Informationen über ihren Außendurchmesser und/oder mit Informationen über die Länge ihrer Aufnahmenuten (6) versehen sind.
Verfahren zum mechanischen Bearbeiten von Schaufeln (2), die bereits in einer Strömungsmaschine eingesetzte Schaufeln (2) ersetzen sollen, unter Verwendung einer Dummy-Radscheibe (1) eines Dummy-Radscheibensatzes nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Verfahren zum Kürzen der Schaufelspitzen auf ein Soll-Maß die folgenden Schritte aufweist:
a) Auswahl einer geeigneten Dummy-Radscheibe (1);

b) Befestigen und Ausrichten der zu bearbeitenden Schaufeln (2) an der ausgewählten Dummy-Radscheibe (1);

c) Anordnen der Dummy-Radscheibe (1) mit den an dieser gehaltenen Schaufeln (2) in einer Bearbeitungsmaschine;

d) Berechnen eines Soll-Schleifdurchmessers (D_Schleif,soll) der Dummy-Radscheibe (1) einschließlich der an dieser gehaltenen Schaufeln (2) unter Verwendung eines zeitlich diskreten Modells mit mehreren Modellgrößen und

e) Fertigen des Soll-Schleifdurchmessers (D_Schleif,soll).
Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem das in Schritt d) verwendete diskrete Modell als Modellgrößen den Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser (D_{Schleif,Rad,neu}) für an einer Radscheibe gehaltene Schaufeln (2) im Neuzustand, den Durchmesser der Radscheibe (D_Rad), den Durchmesser (D_Dummy) der in Schritt a) ausgewählten Dummy-Radscheibe (1), ein Neuzustand-Spaltmaß (a_Spalt,neu) zwischen den zu ersetzenden Schaufeln (2) und einem Gehäuse der Strömungsmaschine, ein Differenzspaltmaß (a_Spalt,diff) zwischen dem Neuzustand-Spaltmaß (a_Spalt,neu) und dem Spaltmaß (a_Spalt,ist) zum Zeitpunkt der Revision und ein Soll-Spaltmaß (a_Spalt,soll) verwendet.
Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem in Schritt d) folgende Zwischenberechnungen durchgeführt werden:
- Addieren des Neuzustand-Soll-Schleifdurchmessers (D_{Schleif,Rad,neu}) und eines Versatzes zwischen dem Durchmesser (D_Rad) der bereits in der Strömungsmaschine eingesetzten Radscheibe und dem Durchmesser (D_Dummy) der ausgewählten Dummy-Radscheibe (1), wodurch sich ein theoretischer Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser (D_{Schleif,Dummy,theo}) für die an der Dummy-Radscheibe (1) gehaltenen Schaufeln (2) ergibt;

- Subtrahieren des Differenzspaltmaßes (a_Spalt,diff) von dem Neuzustand-Spaltmaß (a_Spalt,neu), wodurch sich ein zu erwartendes Spaltmaß (a_Spalt,erw) ergibt;

- Subtrahieren des zu erwartenden Spaltmaßes (a_Spalt,erw) vom Soll-Spaltmaß (a_Spalt,soll), wodurch sich ein Spaltmaßversatz (a_Spalt,vers) ergibt; und

- Subtrahieren des zweifachen Spaltmaßversatzes (a_{Spalt, vers}) von dem theoretischen Neuzustand-Soll-Schleifdurchmesser (D_{Schleif,soll,theo}), wodurch sich der Soll-Schleifdurchmesser (D_Schleif,soll) ergibt.