IT201800006235A1 - Apparato per la lavorazione delle superfici di strisciamento di un albero di una turbina - Google Patents

Description

APPARATO PER LA LAVORAZIONE DELLE SUPERFICI DI

STRISCIAMENTO DI UN ALBERO DI UNA TURBINA

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il recupero delle superfici di strisciamento di un albero, per esempio di una turbina. È da intendersi che l’invenzione può trovare applicazione anche per altre macchina quali ad esempio compressori, pompe ed altre macchine di generazione o consumo di energia.

Background

È ben noto che, con l’uso, risulta necessario il ripristino delle superfici di strisciamento sull’albero dei pattini idrostatici ed idrodinamici, a causa del grippaggio dovuto a rotture del sistema di lubrificazione o di un consumo anomalo dei componenti dello stesso, circostanze che portano a danni localizzati sul pattino mobile installato sulla cassa turbina e sulla superficie di strisciamento della turbina stessa.

I danni dei pattini possono essere facilmente eliminati essendo i pattini idrostatici smontabili senza difficoltà dalla loro sede, e quindi, qualora necessario, essendo possibile la loro sostituzione. I danni alla superfice di strisciamento dell’albero stesso sono invece molto più critici, in quanto anche questi comportano una perdita di carico e talvolta una perdita di funzionalità, ma l’albero della turbina non può essere così facilmente sostituito dato il suo alto costo.

Per questo motivo ne viene richiesta una lavorazione alle macchine utensili. Tuttavia, per eseguire tale lavorazione su macchine utensili tradizionali, è necessario che l’albero con il suo palettamento sia smontato, caricato su un trasporto eccezionale, trasportato, scaricato presso un tornio in grado di eseguire la lavorazione richiesta, lavorato, ri-caricato sul trasporto eccezionale, trasportato nuovamente presso il sito di produzione, scaricato e installato presso la sua sede operativa.

Risulta chiaro che il tempo e le complessità delle sopracitate operazioni cresce con la potenza installata e quindi con le dimensioni dell’albero della turbina.

Il costo delle riparazioni di una sede cuscinetti è dovuto in parte alle operazioni sopracitate e in parte dal fermo macchina (mancata produzione). Il fermo macchina cresce in modo esponenziale in funzione della grandezza della turbina stessa dato che il tempo per le movimentazioni diviene sempre più grande.

Da ciò è oltremodo evidente che una soluzione del problema che consenta un intervento sul posto porterebbe a benefici tangibili e ben quantificabili per il cliente finale.

Esistono nella tecnica alcuni apparati che consentono, entro certi limiti, alcune lavorazioni direttamente sull’albero. Tuttavia, tutti gli apparati ad oggi noti, non sono spesso utilizzabili “in loco” per via delle loro dimensioni, spesso troppo grandi per un uso efficace.

Inoltre, tutti gli apparati noti, realizzano la tornitura dell’albero avendo come superficie di riferimento da “copiare”, la stessa superficie dell’albero. Dunque, spesso accade che la lavorazione copi anche i difetti superficiali e/o i danni presenti sulla porzione di superficie utilizzata come riferimento per la tornitura.

Problema tecnico risolto dall’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere i problemi lasciati aperti dalla tecnica nota, fornendo un apparato per la lavorazione delle superfici di strisciamento di un albero di turbina, come definito nella rivendicazione indipendente n.1.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione sono definite nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

La presente invenzione comporta numerosi ed evidenti vantaggi rispetto alla tecnica nota.

Il vantaggio principale è che la presente invenzione consente di effettuare la lavorazione, senza dover smontare l’albero dalla cassa inferiore della turbina e senza smontare le flange di trasmissione di potenza tra il generatore e l’utilizzatore. Inoltre, l’apparato secondo la presente invenzione, non utilizza come riferimento per la tornitura la stessa superficie dell’albero. Di conseguenza, la lavorazione non può soffrire difetti dovuti ad eventuali danni già presenti sulla superficie. Al contrario, in ogni caso, la superficie rettificata sarà sostanzialmente come nuova, e precisa entro i limiti di tolleranza imposti.

Inoltre, un apparato secondo la presente invenzione, consente una impostazione preliminare e/o una regolazione continua del meccanismo di rettifica, tale per cui l’operatore può impostare a priori la tipologia di lavorazione da eseguire e, di conseguenza, ottenere il risultato voluto, con la precisione adatta al tipo di lavorazione, e senza trascinarsi nella lavorazione eventuali difetti già presenti sulla superficie dell’albero.

L’ingombro radiale di un apparato secondo l’invenzione è inoltre molto inferiore rispetto alla tecnica nota e permette quindi di lavorare le superfici dell’albero smontando solamente il supporto idrodinamico, senza dover smontare l’albero dalle flange di trasmissione di potenza.

Altri vantaggi, assieme alle caratteristiche ed alle modalità di impiego della presente invenzione, risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Breve descrizione delle figure

Nel seguito di questa descrizione verrà fatto riferimento ai disegni riportati nelle figure allegate, in cui:

la figura 1 è una vista d’insieme di un apparato secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista laterale dell’apparato di figura 1;

la figura 3 è una vista in sezione longitudinale dell’apparato di figura 1; la figura 4 è una vista in sezione trasversale dell’apparato presa secondo la linea A-A di figura 2; e

la figura 5 è una vista più dettagliata di un apparato secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

La presente invenzione sarà di seguito descritta facendo riferimento alle figure su indicate.

In particolare, facendo riferimento innanzitutto alla figura 1, questa mostra una vista assonometrica di un apparato 1 secondo la presente invenzione.

Secondo una definizione più generale dell’invenzione, un apparato 1 per la lavorazione delle superfici di strisciamento 101 di un albero 100 di una turbina, comprende innanzitutto un telaio fisso 2.

Il telaio fisso 2 deve essere fissato sull’albero 100 e per questo sono previsti corrispondenti mezzi di fissaggio 300, ad esempio catene di fissaggio sull’albero 100 realizzate secondo quanto già noto nel settore.

Il telaio fisso 2 porta mezzi di supporto e guida 4, ad esso connessi, come sarà dettagliato meglio nel seguito.

Ulteriormente, tali mezzi di supporto e guida 4 portano un telaio mobile 5, appunto montato in maniera tale da potersi muovere rispetto ai mezzi di supporto e guida e a detto telaio fisso 2 e, di conseguenza rispetto all’albero 100 da lavorare. A sua volta, il telaio mobile 5 porta un anello rotante 51 atto ad essere posizionato, in uso, intorno all’albero 100 da lavorare. L’anello rotante 51 reca l’utensile di lavorazione 52 che, durante la rotazione dell’anello rotante 51 effettua una lavorazione meccanica della superficie 101 dell’albero 100.

Vantaggiosamente, i mezzi di supporto e guida 4 comprendono inoltre propri mezzi di regolazione 41, la cui impostazione consente di determinare una traiettoria predefinita del telaio mobile 5 rispetto al telaio fisso 2 ed all’albero 100, durante la sua movimentazione.

Questo, vantaggiosamente, consente in ultima analisi di impostare e/o controllare il movimento dell’utensile di lavorazione e, dunque, consente di determinare esattamente la tipologia di lavorazione da eseguire.

Ad esempio, la traiettoria del telaio mobile 5 (e quindi dell’utensile di lavorazione 52), potrebbe essere determinata in maniera tale da non essere esattamente parallela all’asse dell’albero 100. Ciò può essere vantaggioso ad esempio quando si è avuto un consumo anomalo della superficie dell’albero, quindi non solo si è persa la cilindricità iniziale, ma anche l’asse risultante ha modificato la sua posizione, o l’inclinazione e quindi è necessario lavorare la superfice in modo da recuperare le geometrie iniziali.

Inoltre, la possibilità di determinare tale traiettoria indipendentemente dalla superficie dell’albero 100, consente di eseguire una lavorazione il cui risultato non dipende dalla precisione e/o dalla qualità della superficie 101 dell’albero. Infatti, come già detto, tale superficie potrebbe in principio essere essa stessa danneggiata e presentare dei difetti. Se la lavorazione prendesse a riferimento tale superficie, i difetti verrebbero riprodotti durante la rettifica sulle porzioni di superficie interessate dall’utensile di lavorazione.

Al contrario, il riferimento per la lavorazione, secondo l’invenzione, è proprio la traiettoria del telaio mobile 5, che viene determinata in maniera del tutto indipendente dalla superficie da rettificare.

Secondo la forma di realizzazione presentante nelle figure, i mezzi di supporto e guida 4 comprendono primi mezzi di movimentazione 41 atti a portare in rotazione detto anello rotante 51.

Tali primi mezzi di movimentazione 41 comprendono un albero di trasmissione di potenza 42.

Questo è montato folle sul telaio fisso 2, e porta un organo di trascinamento 43 scorrevolmente montato su esso.

Un motore esterno può essere previsto per l’attuazione dell’albero di trasmissione di potenza 42.

L’anello rotante 51 può essere montato in maniera tale da scorrere su pattini di scorrimento 31, preferibilmente in bronzo o altro materiale a basso coefficiente di attrito, portati dal telaio mobile 5. In alternativa, i pattini possono essere sostituiti da una o più ruote.

L’anello 51 è quindi messo in rotazione attraverso una trasmissione a cinghia 44 realizzata tra l’anello rotante 51 e l’organo di trascinamento 43, in particolare una puleggia.

In alternativa alla cinghia, si può naturalmente prevedere l’uso di una catena di trasmissione, posta tra ruote dentate.

Inoltre, i mezzi di supporto e guida 4 comprendono secondi mezzi di movimentazione 45 atti a traslare il telaio mobile 5 lungo una direzione sostanzialmente parallela a quella dell’albero 100. Con il termine “sostanzialmente parallela” non si vuole qui intendere “esattamente parallela”. Infatti, come si vedrà, secondo la presente invenzione tale direzione può vantaggiosamente essere variata e quindi imposta come non parallela all’asse dell’albero 100. Quello che si vuole intendere è che la possibilità di variazione della direzione di traslazione è limitata ad una inclinazione di alcuni gradi rispetto all’asse dell’albero. Il valore massimo per l’angolo di inclinazione è limitato solo dalla geometria costruttiva della macchina (altezza, lunghezza e lunghezza dei registri).

In generale, secondo l’invenzione, è possibile un angolo di inclinazione anche superiore a 30°. Preferibilmente, un’inclinazione può essere prevista in qualsiasi direzione (imbardata, beccheggio o rollio) da un minimo di 0° ad un massimo di 15° o più.

In particolare, secondo la forma di realizzazione mostrata nelle figure, i secondi mezzi di movimentazione 45 comprendono un albero di scorrimento 46 connesso al telaio fisso 2 ed un organo di scorrimento 47 è scorrevolmente montato sull’albero di scorrimento 46.

Un secondo attuatore esterno, ad esempio un secondo motore, è previsto per traslare l’organo di scorrimento lungo l’albero di scorrimento 46.

Secondo la forma di realizzazione preferita e mostrata nelle figure, il telaio fisso 2 comprende due porzioni di telaio 21, 22, ciascuna comprendente propri mezzi 3 per il fissaggio all’albero 100. I mezzi di fissaggio possono essere, come detto, del tipo a catena.

È tuttavia da intendersi che la presenza di due distinte porzioni di telaio è solamente una caratteristica preferita, ma certamente non necessaria. L’apparato potrebbe prevedere una sola porzione di telaio, su uno dei lati ed entrambi gli alberi, sia quello di trasmissione di potenza che quello di scorrimento montati a sbalzo sul telaio fisso.

Secondo la forma preferita, che prevede due porzioni di telaio 21, 22, queste sono montate in posizione opposta rispetto al telaio mobile 5, definendo quindi una regione di lavorazione, entro la quale può scorrere il telaio mobile 5.

Facendo riferimento anche alla figura 5, come già detto, la traiettoria seguita dal telaio mobile 5 durante la lavorazione può essere, secondo l’invenzione, controllata e regolata.

A tale scopo, secondo la forma di realizzazione preferita, i mezzi di regolazione 41 comprendono un meccanismo di regolazione della direzione di dell’albero di trasmissione di potenza 42 e/o dell’albero di scorrimento 46.

In questo modo, la direzione D, D’ dell’albero di trasmissione di potenza 42 e/o dell’albero di scorrimento 46 determina la traiettoria predefinita del telaio mobile 5 rispetto al telaio fisso 2 ed all’albero 100.

A titolo puramente esemplificativo, il meccanismo di regolazione può essere del tipo a vite micrometrica, come esemplificato in figura 5 e consente la regolazione della direzione su entrambe le porzioni di telaio fisso 21, 22 e, su ciascuna, in due direzioni tra loro ortogonali, in maniera tale da poter orientare come desiderato l’albero di trasmissione di potenza 42 e/o dell’albero di scorrimento 46, come schematizzato con le frecce in figura 5.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. È da intendersi che ciascuna delle soluzioni tecniche implementate nelle forme di realizzazione preferite, qui descritte a titolo esemplificativo, può vantaggiosamente essere combinata, in modo diverso da quanto descritto, con le altre, per dar forma ad ulteriori forme di realizzazione, che afferiscono al medesimo nucleo inventivo e tutte comunque rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) per la lavorazione delle superfici di strisciamento (101) di un albero (100), in particolare di una turbina, comprendente: - un telaio fisso (2) comprendente mezzi (3) per il suo fissaggio all’albero (100); - mezzi di supporto e guida (4), portati da detto telaio fisso (2); - un telaio mobile (5), portato da detti mezzi di supporto e guida (4); in cui detto telaio mobile (5) comprende un anello rotante (51) atto ad essere posizionato intorno a detto albero (100) e recante un utensile di lavorazione (52) idoneo ad effettuare una lavorazione meccanica della superficie (101) durante la rotazione di detto anello rotante (51), in cui detti mezzi di supporto e guida (4) comprendono propri mezzi di regolazione atti a determinare una traiettoria predefinita di detto telaio mobile (5) rispetto a detto telaio fisso (2) e a detto albero (100) durante la sua movimentazione.
2. 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di supporto e guida (4) comprendono primi mezzi di movimentazione (41) atti a portare in rotazione detto anello rotante (51).
3. 3. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi mezzi di movimentazione (41) comprendono un albero di trasmissione di potenza (42) montato folle su detto telaio fisso (2), ed un organo di trascinamento (43) scorrevolmente montato su detto albero di trasmissione di potenza (42), detto albero di trasmissione di potenza (42) essendo atto ad essere mosso da un primo attuatore esterno (150).
4. 4. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto anello rotante (51) è messo in rotazione tramite una trasmissione a cinghia (44) realizzata tra detto anello rotante (51) e detto organo di trascinamento (43).
5. 5. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di supporto e guida (4) comprendono secondi mezzi di movimentazione (45) atti a traslare detto telaio mobile (5) lungo una direzione sostanzialmente coincidente con quella dell’albero (100).
6. 6. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti secondi mezzi di movimentazione (45) comprendono un albero di scorrimento (46) connesso a detto telaio fisso (2), ed un organo di scorrimento (47) scorrevolmente montato su detto albero di scorrimento (46), detto organo di scorrimento (47) essendo atto ad essere mosso da un secondo attuatore esterno (152).
7. 7. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto telaio fisso (2) comprende due porzioni di telaio (21, 22), ciascuna comprendente propri mezzi (3) per il fissaggio all’albero (100).
8. 8. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui dette due porzioni di telaio (21, 22), sono montate in posizione opposta rispetto al telaio mobile (5).
9. 9. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto telaio mobile (5) comprende una pluralità di pattini di scorrimento (31) per detto anello rotante (51).
10. 10. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 9, in cui detti mezzi di regolazione (41) comprendono un meccanismo di regolazione della direzione di detto albero di trasmissione di potenza (42) e/o di detto albero di scorrimento (46), la direzione di detto albero di trasmissione di potenza (42) e/o di detto albero di scorrimento (46) determinando una traiettoria predefinita di detto telaio mobile (5) rispetto a detto telaio fisso (2) e a detto albero (100).
11. 11. Apparato (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto meccanismo di regolazione è del tipo a vite micrometrica.