KR102333596B1

KR102333596B1 - 터보 기계의 로터 블레이드를 단축하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102333596B1
Application number: KR1020140142728A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 겐츠; 사무엘 릿트케; 플로리안 로제
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2021-12-01
Also published as: EP2865487B1; US11117238B2; JP2015107547A; US20150118941A1; ES2607112T3; EP2865487A1; EP3000557A1; US10493589B2; US9616543B2; KR20150047431A; CN104551942A; RU2014139281A; PT2865487T; US20170203404A1; RU2678162C2; US20190047108A1; CN104551942B

Abstract

본 발명은 블레이드 팁에서 재료를 제거하여 터보 기계(3)의 하나의 또는 복수의 로터 블레이드(2)를 단축하기 위한 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치(1, 19)에 관한 것으로, 본 발명에 따라 로터 블레이드(2)를 단축하기 위해 벨트 연마 장치(1, 19)가 사용되며, 필요한 원추형 윤곽은 고정 공구를 따라 실시되는 블레이드의 회전 운동을 통해 형성된다.

Description

터보 기계의 로터 블레이드를 단축하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SHORTENING THE ROTOR BLADES OF A TURBOMACHINE}

본 발명은 블레이드 팁에서 재료를 제거하여 터보 기계의 로터 블레이드를 단축하기 위한 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

터보 기계의 블레이드, 특히 터빈 블레이드는 작동 중에 매우 높은 재료 응력 및 상응하는 큰 마모에 노출된다. 이러한 이유로, 블레이드는 정비 작업의 범주 내에서 통상 사전 설정된 작동 기간의 경과 후 새로운 블레이드로 교체된다. 작동 기간은 바람직하게, 교체된 블레이드의 수리가 여전히 가능하도록 선택된다.

터빈의 블레이드가 교체되는 경우, 터빈 로터 블레이드, 터빈 스테이터 베인 및 가이드 세그먼트가 교체된다. 이러한 교체 시, 원래의 터빈 출력이 유지되는 것이 보장될 수 있도록, 새로운 터빈 로터 블레이드에서도 원래의 반경 방향 블레이드 갭 폭이 설정되어야 한다. 이를 위해, 새로 제작된 로터 블레이드의 블레이드 팁은 조립되기 전에 블레이드 팁에서의 재료 제거를 통해 상응하게 단축된다. 반경 방향 갭 폭은 새로 제작된 로터 블레이드의 제조 공차뿐만 아니라, 다른 영향 인자에 의해서도 좌우되기 때문에, 최종 반경 방향 블레이드 갭은 모든 블레이드가 완전히 교체된 후에야 비로소 형성된다. 이 경우, 영향 인자로서 예를 들어 새로운 스테이터 베인의 윤곽, 새로운 가이드 링의 윤곽, 새로운 스테이터 베인 및 가이드 링의 코팅, 교체된 구 블레이드의 위치에 대한 새로운 블레이드의 상대 위치의 변화, 하우징의 제조 공차, 로터 디스크 슬롯 등을 언급할 수 있다. 그러므로, 최종 설정되는 갭 폭을 미리 계산하는 것은 어려운 일이며, 아주 넓은 공차 범위 내에서만 계산될 수 있다.

로터 블레이드의 블레이드 팁의 단축은 일반적으로 연마 가공의 범주에서 연마 디스크를 사용하여 수행된다.

로터 재가공 시, 대형 연마 기계에 로터의 전체 블레이드를 클램핑하여 블레이드가 직선의 연마 디스크에 의해 요구된 길이로 완전 자동으로 연마되게 하는 방법이 공지되어 있다.

유지 보수 작업의 범주에서는, 제1 단계에서 터보 기계의 로터를 제거하는 방법이 공지되어 있다. 그런 다음, 또 다른 단계에서 로터 디스크 전체가 연마 장치 내에 클램핑될 수 있다. 상기 연마 장치에서 직선 연마 디스크가 장착된 고속 로터가 블레이드 팁을 중심으로 회전하는 아암에 고정된다. 이 경우에, 두 방향으로의 자동 공급 및 수동 이송이 구현된다.

또한, 블레이드를 각각 따로 연마하는 방법도 공지되어 있다. 이를 위해, 블레이드는, 직선 연마 디스크를 구비한 공압 고속 로터를 지지하는 연마 장치에 개별적으로 클램핑된다. 고속 로터는 블레이드 팁을 중심으로 왕복 운동하고, 이 왕복 운동에 부가적으로 자동 공급 및 수동 이송을 한다.

또 다른 한 대안은 단축을 목적으로 블레이드 팁을 절삭하는 것이다. 이때, 사용되는 CNC 밀링 머신에서는, 블레이드들이 각각 따로 클램핑되어 요구된 길이로 절삭된다.

로터 블레이드를 단축하기 위해 사용되는, 직선 연마 디스크를 구비한 연마 장치의 단점은, 이동 사용 시 약 20mm인 연마 디스크의 작은 폭으로 인해, 블레이드 팁의 윤곽을 따라 강제적으로 연마 디스크를 가동해야 한다는 점이다. 따라서, 연마 장치의 복잡한 구조뿐만 아니라 고비용을 유발하는 자동 공급이 필요하다. 게다가 자동 공급은 긴 가공 기간을 수반한다.

터보 기계의 로터 블레이드를 단축하기 위해 사용되는 절삭 공정의 단점은, 한편으로는, 사용되는 CNC 밀링 머신의 높은 초기 비용 및 높은 공구 비용으로 인해 매우 비싸다는 것이다. 다른 한편으로는, 절삭 공정이 너무 느리다는 것이다. 즉, 실제로 4개의 터빈 단을 처리하기 위해 예를 들어 약 10시간 12교대가 필요한데, 이는 단지 일례일 뿐이다.

이러한 종래 기술을 기초로 하여, 본 발명의 과제는, 시간 소모가 적고 비용이 적게 드는 로터 블레이드의 단축을 가능케 하는, 서두에서 언급한 유형의 터보 기계의 로터 블레이드를 단축하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 블레이드 팁에서 재료를 제거함으로써 터보 기계의 로터 블레이드를 단축하기 위한 방법으로서, 본 발명에 따라 로터 블레이드의 단축을 위해 벨트 연마 장치를 사용하는 방법을 제공한다. 벨트 연마 장치를 사용하는 경우 중요한 장점은, 단축될 블레이트 팁보다 넓은 연마 벨트를 사용하여 전체 블레이드 팁이 한 번의 작업 공정으로 가공될 수 있다는 것이다. 따라서, 연마 디스크에 의한 연마 가공 및 절삭 가공과는 달리, 블레이드 팁의 윤곽을 따라 연마 벨트를 움직일 필요가 없으며, 이는 컴팩트하고 간단하며 경제적인 구성을 유도한다. 또한, 가공 시간이 단축된다. 출원인의 최초 추정에 따르면, 직선 연마 디스크에 의한 연마에 비해 약 60%의 시간 절약, 그리고 절삭 가공에 비해서는 심지어 80% 내지 90%의 시간 절약이 가능하다. 직선 연마 디스크에 비해 연마 벨트의 더 높은 비용은 현저히 단축된 가공 시간에 의해 보상된다. 이는 연마 디스크 및 밀링 커터에 비해 연마 벨트의 더 짧은 정지 시간에 대해서도 적용된다. 벨트 연마 장치를 사용하는 경우의 또 다른 장점은, 연마 벨트가 직선 연마 디스크 또는 밀링 커터처럼 이송 손상에 민감하지 않다는 것이다. 또한, 벨트 연마 장치를 사용하는 경우, 블레이드의 세라믹 코팅의 깨짐을 염려할 필요가 없다는 점이 실험을 통해 밝혀졌다. 또한, 연마 벨트를 이용하는 연마 가공의 경우, 버어(burr)가 전혀 형성되지 않거나 더 적게 형성되는데, 이는 수동 후처리 공정이 전혀 수행될 필요가 없거나 더 적게 수행된다는 장점이 있다. 또 다른 장점은, 단축된 가공 시간에 의해 작업자의 위험 노출 시간도 단축된다는 점이다.

본 발명에 따른 방법의 제1 구성에 따르면, 단축되는 동안 로터 블레이드는 터보 기계의 하우징 내에 장착된 상태로 유지되며, 상기 방법은, 가공될 로터 블레이드 및 하우징의 분할 접합부(parting joint)의 적어도 부분적인 노출 하에 하우징 부분을 제거하는 단계와, 가공될 로터 블레이드의 영역 내에서 하우징의 분할 접합부에 벨트 연마 장치를 고정하는 단계와, 단축될 로터 블레이드에 대해 상대적으로 벨트 연마 장치를 정렬시키는 단계와, 로터가 연속 회전되고 연마 가공 중에 발생한 연마 분진이 흡인되는 동안, 그 자리에서 벨트 연마 장치를 사용하여 로터 블레이드를 단축하는 단계를 포함한다. 이러한 방법 변형예는 특히, 로터 블레이드를 분해할 필요가 없기 때문에 복잡도가 덜하고, 상당한 시간이 절약되며 비용이 적게 드는 특징이 있다. 또한, 블레이드를 장착된 상태에서 가공함으로써, 예정 블레이드 갭의 설정을 위한 전체 공차 체인(tolerance chain)이 자동으로 참작되는데, 이는 최적의 가공 결과를 유도한다.

바람직하게는, 단축될 블레이드의 냉각 공기 구멍은 연마 가공이 실행되기 전에 밀봉되거나 가려진다. 밀봉은, 예를 들어 왁스를 사용하여 수행될 수 있다. 왁스는 특히, 융점이 낮고, 터빈의 가동 시 자동으로 증발되어 제거되는 특징이 있다. 대안으로, 냉각 공기 구멍이 예를 들어 적절한 접착 필름 등을 사용하여 밀봉될 수도 있다.

로터의 연속 회전을 위해 바람직하게 보조 로터 회전 장치가 사용되며, 이는 종래 기술에 이미 공지되어 있으므로 여기서는 상세히 설명할 필요가 없다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 변형예는, 터보 기계로부터 단축될 로터 블레이드를 분해하는 단계와, 로터 블레이드를 수납하도록 설계된, 벨트 연마 장치의 신속 교체 장치(quick-release device)에 로터 블레이드를 고정하는 단계와, 로터 블레이드에 대해 상대적으로 벨트 연마 장치의 연마 벨트를 정렬시키는 단계와, 신속 교체 장치가 상기 신속 교체 장치에 고정된 로터 블레이드와 함께 피벗 축을 중심으로 피벗되는 동안, 벨트 연마 장치를 사용하여 로터 블레이드를 단축하는 단계르르 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 이 방법 변형예에서는 로터 블레이드가 분해된 상태에서 개별적으로 가공된다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 변형예는, 각각의 로터 블레이드가 반경 방향뿐만 아니라 축 방향으로도 스터드 볼트에 의해 슬롯 내에 고정되는 방식으로, 더미(dummy) 로터 디스크에 로터 블레이드를 고정하는 단계와, 더미 로터 디스크를 그 회전축을 중심으로 회전시키도록 설계된 회전 장치에, 로터 블레이드를 보유한 더미 로터 디스크를 배치하는 단계와, 단축될 로터 블레이드에 대해 상대적으로 벨트 연마 장치를 정렬시키는 단계와, 더미 로터 디스크가 연속으로 회전하는 동안, 벨트 연마 장치를 사용하여 로터 블레이드를 단축하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 변형예는, 새로 제작된 로터의 연마 시 공정에 상응하게 회전 기계에 로터 블레이드를 클램핑하는 단계와, 블레이드의 요동을 방지하고, 작동할 때처럼 블레이드를 외측으로 가압하기 위해 블레이드 루트(blade root)와 슬롯 바닥 사이의 갭 내에 금속 스트립을 삽입하는 단계와, 블레이드 열(blade row)의 로터 블레이드들에 대해 상대적으로 벨트 연마 장치의 연마 벨트를 정렬시키는 단계와, 로터가 회전 기계에서 저속으로 회전하는 동안, 벨트 연마 장치를 사용하여 로터 블레이드를 단축하는 단계를 포함한다. 이전에 사용되었던 새로 제작된 로터의 연마 방법과 본 방법에 따른 방법 변형예의 차이점은, 이전에 사용된 직선 연마 디스크 대신 벨트 연마기를 사용한다는 점이다.

바람직하게는, 연마 가공 중에 발생하는 연마 분진은, 주변 환경의 오염을 방지하고 경우에 따라 독성 또는 적어도 유해 분진으로부터 작업자를 보호하기 위해 흡인된다.

바람직하게는, 단축될 로터 블레이드의 냉각 공기 구멍은 연마 가공이 실행되기 전에, 앞서 이미 기술한 것처럼 밀봉되거나 가려진다.

서두에 언급한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 본 발명에 따른 제1 방법 변형예를 수행하기 위한 벨트 연마 장치를 제공하며, 상기 벨트 연마 장치는 모터와, 상기 모터에 의해 구동되는 하나 이상의 연마 벨트와, 연마 벨트의 공급/이송 운동을 구현하도록 설계된 공급/이송 장치와, 연마 벨트와 단축될 로터 블레이드의 상대 정렬을 위해 설계된 정렬 장치와, 흡인 장치와, 터보 기계의 하우징의 분할 접합부에 벨트 연마 장치를 고정하도록 설계된 고정 장치를 포함한다. 이러한 벨트 연마 장치는 특히, 벨트 연마 장치가 터보 기계의 하우징에 직접 고정될 수 있고, 로터 블레이드가 그 자리에서 가공될 수 있다는 점을 특징으로 한다.

공급/이송 장치로서 예를 들어 사다리꼴 나사를 갖는 나사 스핀들이 선택될 수 있다. 대안적으로, 재순환 볼 스크류(recirculating ball screw), 다른 유형의 나사 또는 래크(rack) 등도 가능하다. 안내를 위해서는, 예를 들어 도브테일 가이드, 롤러 베어링식 선형 가이드 또는 공압/유압 작동식 실린더와 같은 다양한 선형 가이드가 사용될 수 있다. 이송의 측정은 핸드 휠의 눈금(scale)을 이용하여 구현될 수 있다. 다이얼 게이지(dial gauge)도 가능하다. 대안으로, 항상 블레이드까지의 실제 거리를 측정하는 비접촉식 측정 시스템이 설치될 수도 있다. 또는 임시 해결책으로, 로터 및 벨트 연마 장치를 정지시켜서 필러 게이지(feeler gauge)를 이용하여 갭을 수동으로 재측정할 수도 있다.

정렬 장치로서 예를 들어 수동으로 회전되는 회전 플레이트가 사용될 수 있다. 웜 휠 기어도 고려될 수 있다. 대안으로, 정렬 장치가 고정 장치와 일체로 형성될 수도 있는데, 이때, 고정 장치는, 벨트 연마 장치가 하우징의 분할 접합부에서 정렬의 목적으로 다양한 위치에 고정될 수 있거나 조정될 수 있도록 구성된다. 이 경우에도 측정은 비접촉식 측정 시스템에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 수동으로 긁어 표시한 다음, 필러 게이지를 이용하여 갭을 측정할 수도 있다.

흡인 장치는 발암성 연마 분진에 의한 오염을 최소화하고 분진 폭발을 확실히 방지하기 위해 적합한 필터를 포함한다. 또한, 흡인 장치는 블레이드의 냉각 구멍에 분진이 쌓이지 않고 유지되도록 충분히 강해야 한다. 부가적으로 연마 벨트에는 흡인 장치를 적절히 지원하는 덮개가 넓은 영역에 제공될 수 있다. 블레이드를 보호하기 위해, 원하는 가공 영역 내에서 분진을 억류하는 브러쉬 또는 배플(baffle)이 사용될 수 있다.

고정 장치로서 자기 클램핑 플레이트가 [기계적으로 작동되고, 전기적으로 소자되어(demagnetized)] 사용될 수 있다. 또한, 복수의 작은 마그네틱 베이스 (전기적으로 소자 가능), 또는 분할 접합부에 형성된 나사 구멍에 나사 결합되는 클램핑 부재도 고려될 수 있다.

또한, 본 발명은, 로터 블레이드가 분해된 상태에서 가공되는 본 발명에 따른 제2 방법 변형예를 수행하기 위한 벨트 연마 장치를 제공한다. 상기 벨트 연마 장치는 프레임과, 모터와, 상기 모터에 의해 구동되는 하나 이상의 연마 벨트와, 연마 벨트의 공급/이송 운동을 구현하도록 설계된 공급/이송 장치와, 연마 벨트와 단축될 로터 블레이드를 상대 정렬을 위해 설계된 정렬 장치와, 프레임에 피벗 가능하게 보유되는 피벗 아암에 고정되며 로터 블레이드를 수납하도록 설계된 신속 교체 장치를 포함한다.

또한, 상기 벨트 연마 장치는 바람직하게 흡인 장치를 포함한다.

공급/이송 장치, 정렬 장치 및 흡인 장치는 본 발명에 따른 벨트 연마 장치의 본 발명에 따른 제1 변형예와 유사하게 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징들과 장점들은 이하 첨부된 도면을 토대로 한 본 발명에 따른 실시예의 설명을 참조한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 벨트 연마 장치의 개략적 배면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 벨트 연마 장치의 개략적 측면도이다.
도 3은 터보 기계의 로터 블레이드가 단축되는 동안 예정된 상태에 있는, 도 1 및 도 2에 도시된 벨트 연마 장치의 개략적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 벨트 연마 장치의 개략적 사시도이다.

도 1 및 도 2는 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 블레이드 팁의 재료를 제거하여 터보 기계(3)의 로터 블레이드(2)를 단축하기 위해 사용되는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 벨트 연마 장치를 도시한다.

벨트 연마 장치(1)는 모터(4)와, 상기 모터(4)에 의해 구동되고 접촉 롤(6)과 인장 롤(7)의 둘레에 배치되어 이들 사이에서 인장되는 연마 벨트(5)와, 공급/이송 장치(8)와, 정렬 장치(9)를 포함하며, 앞에 언급한 구성 요소들은 베이스 플레이트(10) 상에 배열된다. 또한, 벨트 연마 장치(1)는 고정 장치(11)를 포함하며, 이 고정 장치에 의해 베이스 플레이트(10)가 터보 기계(3)의 하부 하우징 반부(13)의 분할 접합부(12)에 고정될 수 있다.

공급/이송 장치(8)는 연마 벨트(5)의 공급 및 이송 운동을 구현하도록 설계되며, 여기서는 크로스 테이블(14)로 형성되어 있다. 양 방향 화살표(16, 17)로 표시된 바와 같이, 공급/이송 장치(8)의 도움으로 연마 벨트(5)는, 상응하는 핸드 휠(14, 15)의 작동에 의해 서로 수직 방향으로 움직일 수 있다.

본 실시예에서 정렬 장치(9)는, 수동으로 회전되고 임의의 회전 위치에 고정될 수 있으며 회전 가능하게 지지된 플레이트로 형성된다.

가공될 작업편까지의 거리를 측정하기 위해, 그리고 이러한 방식으로 공급 또는 이송의 설정 및/또는 작업편에 대한 연마 벨트(5)의 정렬을 지원하기 위해, 공급/이송 장치(8) 및/또는 정렬 장치(9)에 비접촉식 측정 시스템이 제공될 수 있다.

본 실시예에서 고정 장치(11)는 클램핑 부재로 형성되어 있으며, 하부 하우징 반부(13)의 분할 접합부(12)에 제공된 나사 구멍과 고정 나사에 의해 분할 접합부(12)에 고정될 수 있다.

또한, 벨트 연마 장치(1)는 여기서 별도의 유닛으로 제공되는 흡인 장치(18)를 포함한다. 대안적으로, 흡인 장치는 벨트 연마 장치(1)와 일체로 형성될 수도 있다. 흡인 장치(18)는 상세하게 도시되지 않은 필터를 포함하며, 발암성 분진을 분리하고 분진 폭발을 방지하는 데 사용된다. 또한, 흡인 장치(18)는 연마 가공 중에 발생한 연마 분진을 완전히 또는 적어도 거의 완전히 흡인하기에 충분히 강한, 상세히 도시되지 않은 흡인 팬을 포함한다.

제1 단계에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 장착된 상태에서 터보 기계(3)의 로터 블레이드를 단축하기 위해, (도시되지 않은) 상부 하우징 반부는, 가공될 로터 블레이드(2) 및 분할 접합부(12)의 적어도 부분적인 노출 하에 하부 하우징 반부(13)로부터 들어 올려져 제거된다. 이어서, 벨트 연마 장치(1)가 가공될 로터 블레이드(2)의 영역 내에서 고정 장치(11)를 사용하여 하부 하우징 반부(13)의 분할 접합부(12)에 고정된다. 또 다른 단계에서, 벨트 연마 장치(1)가 단축될 로터 블레이드(2)에 대해 상대적으로 정렬되는데, 이때, 회전 가능하게 지지된 정렬 장치(9)의 플레이트가 회전되고, 이어서 원하는 정렬 상태에 도달한 후 회전 위치가 고정된다. 이제, 로터가 상세히 도시되지 않은 보조 로터 회전 장치의 도움으로 연속으로 회전되고, 연마 가공 중에 발생한 연마 분진이 흡인 장치(18)를 사용하여 흡인되는 동안, 공급/이송 장치(8)의 상응하는 작동 시 로터 블레이드(2)가 그 자리에서 벨트 연마 장치(1)에 의해 단축된다. 연마 벨트(5)의 폭이 블레이드 팁의 폭보다 넓도록 선택됨으로써, 로터 블레이드(2)의 단축을 위해 연마 벨트(5)를 블레이드 팁의 윤곽을 따라 움직일 필요가 없다. 여기에는 더 상세히 도시되어 있지 않지만, 연마 분진이 가공 영역을 벗어나지 않도록 하기 위해, 분진을 원하는 영역에 억류하는 브러쉬 또는 배플이 선택적으로 사용될 수 있다.

단축될 로터 블레이드(2)의 냉각 공기 구멍이 연마 분진으로 막히는 현상을 흡인 장치(18)가 방지할 수 없을 것이 염려될 경우, 연마 가공을 실행하기 전에 단축될 로터 블레이드(2)의 냉각 공기 구멍을 밀봉하거나 가릴 수 있다. 밀봉은 예를 들어 왁스를 사용하여 수행될 수 있다. 가림 부재로는 예를 들어 접착 필름 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다른 방법에서, 단축될 로터 블레이드(2)는 신규 제작 시 또는 분해 수리의 범주에서, 추후 회전 장치에 조립될 더미 로터 디스크에 고정될 수 있다. 이 경우 회전 장치는, 더미 로터 디스크를 그 회전 축을 중심으로 연속 회전시키도록 설계된다. 그런 다음, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 프레임에 배치된 벨트 연마 장치(1)와 같은 벨트 연마 장치는 단축될 로터 블레이드(2)에 대해 상대적으로 정렬될 수 있고, 그 결과 로터 블레이드(2)의 단축은 더미 로터 디스크의 연속 회전 시 수행된다. 본 발명에 따른 방법의 상기 변형예에서도, 연마 가공 중에 발생한 연마 분진은 바람직하게 상응하는 흡인 장치를 사용하여 흡인된다. 추가로, 단축될 로터 블레이드의 냉각 공기 구멍은 연마 가공이 실행되기 전에 밀봉되거나 가려질 수 있다. 대안적으로, 단축이 완료된 후 로터 블레이드를 간단히 세정할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벨트 연마 장치(19)를 도시하며, 이 벨트 연마 장치는, 로터 블레이드(2)가 분해된 상태에서 블레이드 팁에서의 재료 제거를 통해 로터 블레이드(2)를 단축하는 데 사용된다. 벨트 연마 장치(1)는 프레임(20)과, 모터(21)와, 상기 모터(21)에 의해 구동되고 접촉 롤(23) 및 인장 롤(24)의 둘레에 배치되어 이들 사이에서 인장되는 연마 벨트(22)와, 연마 벨트(22)의 공급/이송 운동을 구현하도록 설계된 공급/이송 장치(25)와, 연마 벨트(22)와 단축될 로터 블레이드(2)의 상대 정렬을 위해 설계된 정렬 장치(26)와, 프레임(20)에서 피벗 축(28)을 중심으로 피벗 가능하게 보유되는 피벗 아암(29)에 고정되며 로터 블레이드(2)를 수납하도록 설계된 신속 교체 장치(27)를 포함하며, 상기 피벗 아암의 자유 단부에는 평형추(30)가 제공된다. 피벗 아암(29)은, 관절식으로 연결되고 길이 조정 가능한 로드(31)를 통해, 피벗 아암(29)의 리프팅 운동을 구현하며 프레임(20)에 장착된 구동부(32)와 연결된다.

도 4에는 흡인 장치(18)가 도시되지 않았지만, 원하는 경우 벨트 연마 장치(19)에도 상기 흡인 장치(18)가 장착될 수 있다.

공급/이송 장치(25), 정렬 장치(26) 및 흡인 장치(18)는 도 1 내지 도 3에 도시된 벨트 연마 장치(1)의 상응하는 구성 요소와 유사한 방식으로 구성될 수 있기 때문에, 여기서 다시 설명하지 않는다.

로터 블레이드(2)를 단축하기 위해, 제1 단계에서 상기 로터 블레이드가 터보 기계(3)로부터 분해된다. 이어서, 로터 블레이드(2)가 벨트 연마 장치(19)의 신속 교체 장치(27)에 고정된다. 다음 단계에서, 연마 벨트(22)가 정렬 장치(26)를 사용하여 로터 블레이드(2)에 대해 상대적으로 정렬된다. 이어서, 신속 교체 장치(27)가, 신속 교체 장치에 고정된 로터 블레이드(2)와 함께, 구동부(32)에 의해 피벗 축(28)을 중심으로 피벗되는 동안, 로터 블레이드(2)가 벨트 연마 장치(19)를 사용하여 단축된다. 연마 가공 중에 발생한 연마 입자는, 만일 존재한다면 흡인 장치에 의해 흡인될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 변형예에서도, 이전에 이미 제1 방법 변형예를 참조하여 설명된 바와 같이, 단축될 로터 블레이드(2)의 냉각 공기 구멍은 연마 가공이 실행되기 전에 밀봉되거나 가려질 수 있다. 또는, 블레이드의 내부로부터 냉각 공기 구멍을 통해 유동하여 구멍이 막히는 것을 방지하는 밀봉 공기를 사용하는 것도 가능하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 로터 블레이드(2)가 가공 후에 간단히 세척될 수 있다.

본 발명에 따른 벨트 연마 장치(1, 19), 그리고 상기 벨트 연마 장치를 이용하여 수행되는, 블레이드 팁에서 재료를 제거하여 터보 기계의 로터 블레이드를 단축하기 위한 방법의 주요 장점 중 하나는, 단축될 블레이드 팁보다 더 넓은 연마 벨트를 사용함으로써 전체 블레이드 팁이 하나의 작업 공정에서 가공될 수 있다는 점이다. 따라서, 연마 디스크에 의한 연마 가공 및 밀링 가공과 달리, 블레이드 팁의 윤곽을 따라 연마 벨트를 움직일 필요가 없으며, 이는 컴팩트하고 간단하며 경제적인 구성을 유도한다. 또한, 가공 시간이 현저히 단축된다. 벨트 연마 장치를 사용할 경우 또 다른 장점은, 연마 벨트가 직선 연마 디스크 또는 밀링 커터처럼 이송 손상에 민감하지 않다는 것이다. 또한, 벨트 연마 장치를 사용하는 경우, 블레이드의 세라믹 코팅의 깨짐을 염려할 필요가 없다는 것이 실험에서 나타났다. 또한, 벨트 연마 장치를 사용하는 경우, 블레이드의 세라믹 코팅의 깨짐을 염려할 필요가 없다는 점이 실험을 통해 밝혀졌다. 또한, 연마 벨트를 이용하는 연마 가공의 경우, 버어가 전혀 형성되지 않거나 더 적게 형성되는데, 이는 수동 후처리 공정이 전혀 수행될 필요가 없거나 더 적게 수행된다는 장점이 있다. 또 다른 장점은, 단축된 가공 시간에 의해 작업자의 위험 노출 시간도 단축된다는 점이다.

Claims

블레이드 팁에서 재료를 제거하여 터보 기계(3)의 하나 이상의 로터 블레이드(2)를 단축하기 위한 방법에 있어서,
로터 블레이드(2)의 단축을 위해 벨트 연마 장치(1, 19)가 사용되고,
단축되는 동안, 로터 블레이드(2)는 터보 기계(3)의 하우징 내부에 장착된 상태로 유지되며, 상기 방법은,
가공할 로터 블레이드(2) 및 하우징의 분할 접합부(12)의 적어도 부분적인 노출 하에 일 하우징 부분이 제거되는 단계와,
가공할 로터 블레이드(2)의 영역 내에서 하우징의 분할 접합부(12)에 벨트 연마 장치(1)를 고정하는 단계와,
단축할 로터 블레이드(2)에 대해 상대적으로 벨트 연마 장치(1)를 정렬시키는 단계와,
로터가 연속 회전되고, 연마 가공 중에 발생한 연마 분진이 흡인되는 동안, 그 자리에서 벨트 연마 장치(1)를 사용하여 로터 블레이드(2)를 단축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로터 블레이드 단축 방법.
제1항에 있어서, 단축될 로터 블레이드(2)의 냉각 공기 구멍은 연마 가공이 실행되기 전에 밀봉되거나 가려지는, 로터 블레이드 단축 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 로터의 연속 회전을 위해 보조 로터 회전 장치가 사용되는, 로터 블레이드 단축 방법.
제1항에 있어서, 더미 로터 디스크에 또는 전체 로터 내에 로터 블레이드(2)를 고정하는 단계와,
더미 로터 디스크 또는 로터를 회전축을 중심으로 회전시키도록 설계된 회전 장치에, 로터 블레이드(2)를 보유한 더미 로터 디스크 또는 로터를 배치하는 단계와,
단축될 로터 블레이드(2)에 대해 상대적으로 벨트 연마 장치(1)를 정렬시키는 단계와,
더미 로터 디스크 또는 로터가 연속 회전하는 동안, 벨트 연마 장치(1)를 사용하여 로터 블레이드(2)를 단축하는 단계를 포함하는, 로터 블레이드 단축 방법.
제1항에 있어서, 터보 기계(3)로부터 단축될 로터 블레이드(2)를 분해하는 단계와,
로터 블레이드(2)를 수납하도록 설계된, 벨트 연마 장치(19)의 신속 교체 장치(27)에 로터 블레이드(2)를 고정하는 단계와,
로터 블레이드(2)에 대해 벨트 연마 장치(19)의 연마 벨트(22)를 상대적으로 정렬시키는 단계와,
신속 교체 장치(27)가 상기 신속 교체 장치에 고정된 로터 블레이드(2)와 함께 피벗 축(28)을 중심으로 피벗되는 동안, 벨트 연마 장치(19)를 사용하여 로터 블레이드(2)를 단축하는 단계를 포함하는, 로터 블레이드 단축 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 연마 가공 중에 발생하는 연마 분진이 흡인되는, 로터 블레이드 단축 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 단축될 로터 블레이드(2)의 냉각 공기 구멍은 연마 가공이 실행되기 전에 밀봉되거나 가려지는, 로터 블레이드 단축 방법.
삭제
제5항에 따른 방법을 수행하기 위한 벨트 연마 장치(19)이며,
프레임(20)과, 모터(21)와, 상기 모터(21)에 의해 구동되는 하나 이상의 연마 벨트(22)와, 연마 벨트(22)의 공급/이송 운동을 구현하도록 설계된 공급/이송 장치(25)와, 연마 벨트(22)와 단축될 로터 블레이드(2)의 상대 정렬을 위해 설계된 정렬 장치(26)와, 프레임(20)에 피벗 가능하게 보유되는 피벗 아암(29)에 고정되며 로터 블레이드(2)를 수납하도록 설계된 신속 교체 장치(27)를 포함하는, 벨트 연마 장치(19).
제9항에 있어서, 흡인 장치(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트 연마 장치(19).