KR20060044537A - 터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법 및 터빈 버킷의선단에 용접 재료를 도포하는 조립체 - Google Patents

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앤드류 존 톰코
데니스 윌리엄 로버츠
카터 스티븐 쿡
데이비드 로이 파커
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

교체를 필요로하는 버킷 선단의 장부는 연마함으로써 버킷 선단으로부터 제거된다. 버킷(30) 그룹은 유도 가열 코일(16) 및 로봇 용접 아암(42)에 각각 인접한 회전가능한 테이블 위의 제위치에 클램프(20) 고정된다. 한 그룹의 버킷이 예열되는 동안에, 다른 그룹의 버킷이 용접 위치에 놓임으로써, 로봇 아암 상에 있는 용접 헤드(20)가 덧땜 용접 재료를 버킷 선단에 순차적으로 도포할 수 있게 된다. 덧땜 용접 재료를 버킷의 선단에 다중 패스 방식으로 순차 도포한 후에, 버킷은 제거되고 응력 제거되며 덧땜 용접 재료가 기계가공되어 교체된 장부를 제공한다. 테이블로부터 버킷을 제거할때, 테이블은 예열된 버킷을 용접 위치에 위치시키도록 회전되며 추가의 버킷들이 예열을 위해 테이블에 클램프 고정된다.

Description

터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법 및 터빈 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 조립체{APPARATUS AND METHODS FOR REPAIRING TENONS ON TURBINE BUCKETS}
도 1은 터빈 버킷의 선단에 덧땜 용접물을 제공하기 위한 장치를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 고정 장치에 버킷을 클램핑 고정하는 단계들을 설명하는 사시도.
도 3은 도 2와 유사한 도면으로서 고정 장치에 클램핑 고정된 버킷 선단을 도시하는 도면.
도 4는 도 1과 유사한 도면으로서 산업용 로봇의 로봇 아암에 의해 이송되는 용접 헤드에 의해 제공되는 덧땜 용접물과 유도 가열 코일의 적용을 설명하는 도면.
도 5는 버킷 팁의 선단에 제공된 덧땜 용접물을 도시하는 확대도.
도 6은 버킷 팁의 선단에 제공된 덧땜 용접물을 갖춘 버킷을 역전된 자세로 유지하기 위한 추가의 고정 장치를 도시하는 사시도.
도 7은 도 6과 유사한 도면으로서 버킷 팁의 선단에 제공된 덧땜 용접물을 응력 제거를 위한 유동층 내측으로 침지시키는 상태를 도시하는 도면.
도 8은 버킷 팁의 선단에 제공된 덧땜 용접물을 도시하는 개략적인 확대도.
도 9는 장부를 형성하도록 덧땜 용접물을 연마하기 위한 CNC 기계의 개략도.
도 10은 버킷 팁의 선단에 마무리 가공된 장부를 도시하는 버킷 팁의 사시도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 고정 장치 14 : 테이블
16 : 터빈 버킷 18 : 로봇
20 : 용접 헤드 22 : 클램프
28,42 : 아암 43 : 용접 재료
44 : 제어기 50 : 온도 센서(스캐너)
60 : 지지대 62 : 유동층
76 : 장부
본 발명은 터빈 버킷의 선단에 있는 손상된 장부(tenons)를 교체하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 제작 주기, 비용, 및 노동력을 감소시키는 반면에 품질을 개선시킬 수 있는, 부식된 장부를 교체하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
터빈 버킷, 예를 들어 스팀 터빈 버킷(steam turbine bucket)에는 통상적으로 버킷의 선단 위에 놓이는 환형 커버가 제공된다. 상기 커버는 버킷의 반응을 감쇄시키고 유연하게 하는데 사용되며, 또한 주위에 시일이 제공될 수 있는 환형 밴드를 제공한다. 상기 커버는 통상적으로 복수의 버킷 팁 위에 놓이는 아아치형 세그먼트로 제공된다. 최초 제작된 버킷에서는 하나 이상의 버킷이 버킷 선단으로부터 돌출되어 있었으며 커버 내부의 대응하는 개구 내부에 수용되었었다. 장부는 커버를 버킷에 유지시키도록 핀(peen) 가공되거나 고정된다. 터빈, 특히 스팀 터빈의 사용기간이 초과되고 연장되면, 버킷 장부는 부식되어 없어지므로 장부를 교체하고 커버를 버킷 팁에 재고정함으로써 버킷/커버 조립체를 새것으로 교체할 필요가 있다.
종래에는 버킷 장부를 교체하기 위해, 각각 작업대 위에 놓여져 있는 버킷이 터빈으로부터 제거되었었다. 그 후 부식된 장부가 넙(nub) 아래로 연마되어 떨어지거나 버킷 팁과 일직선상에 놓이게 된다. 장부의 선단은 예열 및 세정된다. 그 후 용접 재료가 다중 패드 방식으로 장부 선단에 수동으로 도포되는데, 이때 예열양에 엄격한 주의가 요망된다. 그 후 덧땜 용접물은 응력제거되고 기계가공되어 새로운 또는 교체된 장부를 형성하게 된다. 이와 같이 종래의 공정은 수동으로 수행되고, 지루하고, 고비용이 소요됨으로써 생산성이 매우 낮았었다.
따라서, 본 발명은 주기적인 제작 시간, 비용 및 노동력을 감소시키고 교체 공정을 자동화함으로써 품질을 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 한 일면으로서, 고정 장치, 바람직하게 테이블은 버킷 그룹, 예를 들어 각각 4 개의 버킷을 한 그룹으로 하는 2 개의 그룹을 테이블에 클램핑 고정하기 위한 복수의 클램프를 포함한다. 상기 버킷은 테이블 상의 예정된 위치에 클램프 고정된다. 한 그룹의 버킷은 용접 재료가 다른 그룹의 버킷의 선단에 로봇 이송되는 용접 헤드를 사용하여 다중 패스 방식에 의해 순차적으로 도포되는 동안에 바람직하게 유도 코일에 의해 예열된다. 용접 재료는 다음 용접 패스를 수행하기 위해 각각의 버킷 선단이 충분히 예열되었는지를 확인하기 위해 각각의 버킷 선단에 대한 온도 측정 후에 다중 패스 방식으로 도포된다. 버킷 그룹에 대한 덧땜 용접이 완료되면, 버킷은 테이블 고정 장치로부터 제거되어 다른 고정 장치에 역전된 위치로 놓이며 응력 제거를 위해 유동층 내에 놓이게 된다. 테이블 고정 장치도 로봇 아암에 의해 이송된 용접 헤드와 관련된 용접 위치로 예열된 다른 그룹의 버킷을 위치시켜 예열된 다음 그룹의 버킷 팁에 다중 패스 방식으로 용접 재료가 순차적으로 도포되도록 변위된다. 거의 동시에, 다른 그룹의 버킷은 테이블 고정 장치에 크램프 고정되어 유도 코일에 의해 예열된다. 상기 공정은 손상된 모든 장부에 응력 제거된 충분한 덧땜 용접물이 제공될 때까지 반복된다. 응력 제거 후에, 각각의 버킷 팁에 있는 덧땜 용접물은 바람직하게 CNC 기계에 의해 기계가공되어 교체된 장부를 형성하게 된다.
버킷은 개개의 클램프에 의해 예정된 위치에 처음으로 고정되지만 반드시 회전식 테이블에 고정될 필요는 없다. 예열 후, 용접 재료는 다중 패스 방식으로 예열된 버킷 팁에 로봇에 의해 순차적으로 도포될 수 있으며 계속해서 응력 제거되고 기계가공된다. 응력 제거는 본 명세서에서 구체적으로 설명한 기술을 포함한 공지의 다양한 기술 중 임의의 한 기술에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 터빈 버킷의 선단에 있는 장부를 교체하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 (a) 복수의 버킷을 고정 장치의 예정된 위치에 해제가능하게 고정하는 단계와, (b) 상기 터빈 버킷을 예열하는 단계와, (c) 제 1 용접 패스로서 상기 고정 장치에 고정된 예열된 버킷의 선단에 용접 재료를 순차적으로 도포하는 단계와, (d) 하나 이상의 추가의 용접 패스로서 상기 고정 장치에 고정된 상기 버킷의 선단에 추가의 용접 재료를 순차적으로 도포하는 단계와, (e) 상기 버킷의 응력을 제거하는 단계, 및 (f) 상기 버킷 팁에 장부를 형성하도록 도포된 용접 재료를 기계 가공하는 단계를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에서, 터빈 버킷의 선단에 있는 장부를 교체하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 (a) 복수의 버킷을 예정된 위치에 고정하는 단계와, (b) 상기 터빈 버킷을 예열하는 단계와, (c) 상기 버킷이 예정된 위치에 고정되어 있는 동안에 제 1 용접 패스로서 상기 고정 장치에 고정된 예열된 버킷의 선단에 용접 재료를 순차적으로 도포하는 단계와, (d) 상기 버킷이 예정된 위치에 고정되어 있 는 동안에 하나 이상의 추가의 용접 패스로서 상기 버킷의 선단에 추가의 용접 재료를 순차적으로 도포하는 단계와, (e) 상기 버킷의 응력을 제거하는 단계, 및 (f) 상기 버킷 팁에 장부를 형성하도록 도포된 용접 재료를 기계 가공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 버킷 팁에 하나 이상의 장부를 형성하도록 터빈 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 조립체가 제공되며, 상기 조립체는 제 1 및 제 2 그룹의 버킷을 고정 장치 상의 예정된 위치에 해제가능하게 고정하는 크램프를 갖춘 고정 장치와, 상기 버킷을 예열하는 유도 코일과, 상기 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 용접 헤드를 포함하며, 상기 고정 장치는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 제 1 위치에 있는 고정 장치는 용접 재료가 상기 버킷의 선단에 도포될 수 있게 하는 용접 헤드에 인접되게 제 1 그룹의 버킷을 위치시키고 상기 버킷 선단을 예열하는 유도 코일에 인접되게 제 2 그룹의 버킷을 위치시키며, 제 2 위치에 있는 고정 장치는 용접 재료가 제 2 그룹의 버킷 팁에 도포될 수 있게 하는 용접 헤드에 인접되게 제 2 그룹의 버킷을 위치시킨다.
도면, 특히 도 1을 참조하면, 교체 시간은 감소시키면서 품질을 높일 수 있는 높은 생산율로 터빈 버킷의 선단에 덧땜 용접 재료를 예열 및 도포하기 위한 조립체가 도면 부호 10으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 조립체는 수직 축 주위에 회전가능하게 장착되는 테이블(14)을 갖춘 고정 장치(12)를 포함한다. 상기 조립체는 또한 유도 가열 코일(16) 및 용접 헤드(20)가 장착된 로봇(18)을 포함한다.
특히, 테이블(14)은 복수의 직립형 기계식 오버-센터 클램프(22)를 포함한 다. 상기 클램프는 테이블(14)에 의해 이송된 직립체(24) 상에 장착되며 스톱(26) 및 가동 아암(28)을 포함한다(도 2 및 도 3). 상기 클램프(22)는 통상적인 것이며 스톱(26)에 대해 버킷(30)의 상단부를 예정된 위치에 크램프 고정하는데 사용된다. 버킷(30)은 플랫폼(32) 및 더브테일(34)을 포함하며, 상기 더브테일(34)은 테이블(14)의 상부에 놓이는 반면에 버킷(30)의 상단부는 도 3에 도시한 바와 같이 아암(28)과 스톱(26) 사이에 클램프 고정된다. 상기 클램프(22)에는 핸들(36)이 제공되는데, 상기 핸들에 의해 클램프는 도 4에 도시한 바와 같이, 버킷을 예정된 위치에 크램프 고정시키도록 수동으로 위치될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 클램프(22)는 테이블(14)의 대향 측면을 따라서 각각 4 개의 클램프씩 2 그룹으로 배열된다. 각각의 클램프 그룹에 있는 몇몇 또는 다수의 클램프(22)[따라서, 버킷(30)]가 제공될 수 있으며 각각의 그룹의 클램프들은 테이블의 대향 측면을 따라 정렬되지는 않지만 서로에 대해 상이한 각도 방위에서 정렬될 수 있다. 테이블(14)은 클램프 그룹, 따라서 유도 가열 코일(16)에 인접한 각각의 위치에 있는 크램프 고정된 버킷 및 로봇(18), 그리고 특히 로봇(18)에 의해 이송되는 용접 헤드(20)를 위치시키도록 중심 수직축을 중심으로 피봇될 수 있다. 도시된 바람직한 실시예에서, 클램프는 테이블(14)의 대향 측면을 따라서 장착되며, 따라서 테이블(14)은 각각의 버킷 그룹을 유도 가열 코일(16)에 인접되게, 그리고 용접 위치의 용접 헤드(20)에 인접되게 위치시키기 위한 위치들 사이에서 180°회전함으로써 용접 헤드(20)가 각각의 버킷 그룹에 있는 각각의 버킷의 선단에 덧땜 용접물을 제공할 수 있게 된다. 상기 테이블(14)은 테이블을 고정 스탠션에 로킹하는 코너 핀(40)에 의해 두 개의 회전가능한 각각의 위치에 로크될 수 있다.
상기 유도 가열 코일(16)은 클램프(22)에 의해 테이블에 크램프 고정되는 버킷 그룹에 인접되게 테이블(14)의 한 측면에 놓인다. 유도 가열 코일(16)은 버킷과의 접촉없이 버킷을 예열함으로써 버킷 팁에 인접한 에어포일의 횡단면이 실질적으로 균일하게 가열된다. 바람직하게, 상기 유도 가열 코일은 버킷 에어포일을 약 450℉로 예열한다. 로봇(18)은 조정 아암(42), 상기 아암의 선단으로 이송된 용접 헤드(20)의 운동을 제어하는 제어기(44) 및 상기 터빈 버킷의 선단에 덧땜 용접물을 제공하기 위해 불활성 가스 분위기를 제공하는 가스 컵(46)을 포함하는 통상적인 구성을 취할 수 있다. 로봇은 버킷 팁이 용접 위치에 위치될 때 버킷의 선단에 용접 재료(43)를 도포하도록 프로그램될 수 있다고 이해해야 한다. 따라서, 로봇은 테이블(14)에 클램프 고정된 버킷 팁의 다양한 위치에서 한 측면을 따라 버킷 팁에 순차적으로 용접 재료를 도포하도록 프로그램될 수 있다. 또한, 이후에 설명되는 이유로, 로봇은 적외선 센서도 갖추고 있어서 각각의 버킷 팁의 온도를 용접 이전에 확인할 수 있다. 로봇(18)은 미국 오하이오 팁 시티에 소재하는 다이헨 인코포레이티드(Daihen, Inc.)에 의해 제작되고 시판되는 상표명 OTC-Almega X 시리즈일 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 버킷의 디펜딩 팁(depending tip)에 덧땜 용접 재료를 역전 자세로 갖추고 있는 버킷을 지지하기 위한 추가의 고정 장치 또는 지지대(60)가 제공되어 있다. 따라서, 충분한 덧땜 용접 재료가 버킷 그룹에 도포되 면, 버킷은 테이블 상의 클램프 고정된 위치로부터 수동으로 제거되어 상기 지지대(60)에 삽입된다. 도 7에서, 상기 지지대(60)는 덧땜 용접물을 가지며 유동층 내부에 침지되는 버킷 팁을 포함한다. 상기 유동층(62)은 용기를 유지하는 소형 금속 또는 세라믹 비드를 포함하며 상기 비드 주위 및 내부에서 상향으로 유동되고 용기의 상부를 통해 외측으로 유동되도록 용기(62)의 바닥으로 공급되는 가열된 공기에 의해 용기(62) 내부에서 유동화되는 형태일 수 있다. 도면 부호 64로 개략적으로 도시한 예열된 공기의 공급은 도시않은 전기로 또는 가스로에 의해 제공되어 용기(62) 내측으로 유입될 수 있다. 각각의 버킷 팁 선단에 덧땜 용접 재료를 포함하는 버킷의 선단을 용기(62) 내측으로 침지시킴으로써, 실질적으로 균일한 온도를 버킷에 가하게 되어 고온의 버킷으로부터 응력을 제거하게 된다. 일단 응력 제거가 수행되면, 도 8에 도시된 덧땜 용접물은 도 9에 개략적으로 도시된 예를 들어 CNC 기계에 의해 순차적으로 기계가공되어 도 10에 도시된 버킷 장부(76)를 형성한다.
이후, 버킷 상의 장부를 교체하는 공정에 대해 설명한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 터빈, 특히 스팀 터빈의 규정 시간 초과 사용으로 시초에 제조된 장부가 마모되고 부식되어 없어져, 새로운 장부의 제공을 위해 버킷을 교체하고 교체된 버킷에 커버가 고정되게 할 필요가 있다. 따라서, 마모 또는 부식된 장부를 갖는 버킷은 터빈으로부터 제거되고 손상된 장부는 도시않은 연마 작업에 의해 버킷 팁으로부터 제거된다. 일단 버킷 팁이 실질적으로 평탄한 형상으로 연마되면, 버킷은 교체 준비가 된 것이다.
버킷이 테이블(14) 위에 직립 방위로 배열되며 더브테일(34)이 테이블 위에 놓여진다. 버킷 에어포일의 상단부는 클램프(22)에 의해 테이블 위의 예정된 위치에 크램프 고정된다. 도시된 실시예에서, 제 1 그룹의 버킷은 테이블의 한 측면, 예를 들어 유도 가열 코일(16)에 인접한 테이블 측면을 따라 클램프 고정된다. 버킷은 로봇(18) 내측의 프로그램된 위치에 대응하는 예정된 위치에 크램프 고정되어서 제 1 그룹의 예열된 버킷이 용접 헤드(20)에 인접한 용접 위치로 회전운동할때 로봇이 예정된 용접 위치에 덧땜 용접물을 도포할 수 있게 된다. 제 1 그룹의 버킷이 유도 가열 코일(16)에 인접한 예정된 위치에 클램프 고정되면, 코일(16)은 버킷을 예정 온도, 예를 들어 450℉로 예열하도록 작동된다. 예정된 온도에 도달하면, 테이블(14)은 수직축 주위에서, 예들 들어 약 180℃로 회전하여, 예열된 버킷을 용접 위치에 위치시킨다. 일단 테이블이 회전되면, 제 2 그룹의 버킷이 유도 가열 코일(16)에 인접한 측면을 따라 테이블에 클램프 고정된다. 제 1 그룹의 버킷이 용접 위치에 있고 덧땜 용접 재료가 버킷 팁에 도포되는 동안에, 제 2 그룹의 버킷은 유도 가열 코일(16)에 의해 테이블의 대향 측면을 따라 예열된다.
제 1 그룹의 버킷이 용접 위치에 있는 경우에, 로봇(18)은 덧땜 용접물을 각각의 예열된 버킷 팁에 순차적으로 도포하도록 작동된다. 특히, 로봇(18)은 가스 컵(46)을 포함하는 용접 헤드(20)를 도 5에 도시한 바와 같이 예열된 버킷 팁의 근처에 위치시키도록 작동된다. 적외선 스캐너(50)는 버킷 팁을 스캔하여 버킷 팁에 적절한 예열이 유지되어 용접 재료의 도포를 가능하게 보장한다. 상기 용접 기술은 많은 용접 기술 중에 하나일 수 있다. 예를 들어, MIG 시스템을 사용하면, 와 이어는 가스 컵 상의 딤블을 통해 연속적으로 공급되며 CO2 또는 아르곤 가스 또는 이들의 혼합물이 용접물을 덮도록 분산된다. 이러한 실드 가스는 상기 가스 분위기를 몰아내어 용접 헤드를 차폐함으로써, 용접 재료가 버킷 팁에 도포될 수 있게 한다. 예정된 양의 덧땜 용접 재료를 도포하면, 로봇의 패턴 기억 제어에 의해 덧땜 용접 재료의 도포 공정이 반복되는 제 1 그룹의 버킷의 제 1 버킷 팁으로부터 제 2 버킷 팁으로 로봇 아암이 용접 헤드를 이동시키게 된다. 상기 스캔은 온도를 판독하고, 적절하다면 덧땜 용접 재료를 제 2 버킷 팁에 도포한다. 로봇은 제 1 패스로서 덧땜 용접 재료를, 테이블 위의 예정된 위치 및 용접 장소에 제 1 그룹의 버킷에 있는 각각의 버킷 팁에 도포하도록 순서가 정해져 있다. 덧땜 용접 재료의 도포는 버킷에 의해 흡수될 열량을 규제하도록 제한되어 있다. 적외선 스캐너는 용접 재료를 도포하기 이전에 각각의 버킷 팁에서 온도를 모니터링한다. 모니터된 온도가 너무 높으면, 로봇은 적절한 온도에 도달할 때까지 용접 시퀀스를 중지한다. 역으로, 팁 온도가 적절한 용접을 위해 너무 낮다면, 추가의 열이 공급될 수 있다.
덧땜 용접 재료를 제 1 그룹에 있는 각각의 버킷 팁의 용접 위치에 도포하는 제 1 패스의 완료시, 로봇은 제 2 패스로서 각각의 버킷 팁을 따라 추가의 용접 재료를 제공하도록 아암을 변위시킨다. 따라서, 추가의 덧땜 용접 재료가 제 1 패스와 유사하게 각각의 버킷 팁에 순서대로 제공된다. 계속해서, 필요한 덧땜 용접 재료가 얻어질 때까지 다중 용접 패스가 수행된다.
시퀀스 및 고정 작업은 두 개의 기능을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 첫째로, 각각의 용접 초기에 용접 헤드를 각각의 버킷 팁에 대해 동일한 위치에 위치시켜서 도포된 용접 재료의 일관성을 보장하게 한다. 둘째로, 용접 공정 중에 발생된 열이 전도에 의해 재료를 통해 분산 및 이동될 수 있는 적절한 시간을 보장한다. 버킷 온도의 모니터링과 함께 이러한 타이밍 및 시퀀싱은 온도의 안정적 제어를 제공하여 생산성을 증가시키게 한다.
일단 덧땜 용접이 제 1 그룹의 버킷에 완료되면, 버킷은 테이블(14)로부터 제거되고 지지대(60)에 거꾸로 위치된다. 제 1 그룹의 버킷을 테이블(14)로부터 제거하면, 테이블(14)은 회전하여 다음 그룹의 버킷을 테이블 반대쪽의 용접 위치에 위치시킨다. 제 2 및 그 다음 그룹의 버킷은 적절한 용접 온도로 예열되며 상기 용접 공정이 반복된다. 추가의 버킷도 이전에 예열된 그룹의 버킷이 용접될 때 추가의 버킷을 예열하도록 유도 코일(16)에 인접한 직전에 비워진 예정된 위치에 위치된다.
적절한 덧땜 용접물을 갖춘, 테이블(14)로부터 제거된 제 1 그룹의 버킷은 지지대(60)에 놓여진다. 지지대(60)는 버킷을 역전된 자세로 유지하여 버킷이 응력 제거를 위한 유동층(62) 내측에 침지될 수 있게 한다. 응력 제거 후에, 예를 들어 약 20 분 후에 버킷은 유동층으로부터 제거되고 도시않은 절연 블랭크로 씌워져 서서히 냉각된다. 냉각 후에, 버킷 팁 상의 덧땜 용접 재료는 예를 들어, CNC 기계에 의해 순차적으로 기계 가공되어 장부(76)를 형성한다. 기계 가공 후에, 버킷은 완전히 새로운 것으로 교체 및 복원되어 버킷 커버가 버킷 팁에 적용될 수 있 게 한다.
현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예라고 생각되는 것과 관련하여 본원 발명을 설명하였지만, 본원 발명은 설명된 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 반대로 본원 청구범위의 사상 및 범주 내에 포함된 다양한 변형예 및 균등한 실시예들을 포함하는 것이라고 이해해야 한다.
본 발명에 따른 장치와 방법에 의해, 터빈 버킷 상의 장부를 교체하는 공정을 자동화함으로써 장부의 제작 시간, 비용 및 노동력이 감소되고 품질 및 생산성이 증가되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 터빈 버킷의 선단에 있는 장부를 교체하기 위한 방법으로서,
    (a) 복수의 버킷(30)을 고정 장치(12)의 예정된 위치에 해제가능하게 고정하는 단계와,
    (b) 상기 터빈 버킷(16)을 예열하는 단계와,
    (c) 제 1 용접 패스로서 상기 고정 장치에 고정된 예열된 버킷의 선단에 용접 재료를 순차적으로 도포하는 단계와,
    (d) 하나 이상의 추가의 용접 패스로서 상기 고정 장치에 고정된 상기 버킷의 선단에 추가의 용접 재료(20)를 순차적으로 도포하는 단계와,
    (e) 상기 버킷의 응력을 제거하는 단계와,
    (f) 상기 버킷 선단에 장부(76)를 형성하도록 도포된 용접 재료를 기계 가공하는 단계를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 버킷이 상기 고정 장치에 고정되어 있는 동안에 유도 가열 코일(16)을 버킷에 인가함으로써 수행되는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 장치는 적어도 제 1 및 제 2 그룹의 버킷 위치 선정 장치(22)를 포함하며, 상기 버킷 위치 선정 장치는 제 1 및 제 2 그룹의 상기 버킷을 각각 상기 고정 장치의 예정된 위치에 고정하는 단계와, 용접 재료가 상기 제 1 그룹의 버킷의 선단에 순차적으로 도포될 수 있도록 상기 고정 장치의 예정된 위치에 고정된 상기 제 1 그룹의 버킷을 용접 헤드와 관련된 용접 장소에 위치시키는 단계, 및 용접 재료가 상기 제 2 그룹의 버킷의 선단에 순차적으로 도포될 수 있도록 상기 고정 장치의 예정된 위치에 고정된 상기 제 2 그룹의 버킷을 상기 용접 헤드(20)와 관련된 용접 장소에 위치시키기 위해 상기 고정 장치를 변위시키는 단계를 수행하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 장치를 변위시키는 단계는 상기 예정된 위치에 있는 제 2 그룹의 버킷의 버킷 팁을 상기 용접 헤드(20)에 의해 용접하기 위한 상기 용접 장소에 정렬시키도록 상기 고정 장치를 회전시키는 단계를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접 장소에 버킷 팁이 위치할 때 상기 제 1 및 제 2 그룹의 각각의 버 킷의 버킷 팁에 용접 재료를 순차적으로 도포하도록 상기 용접 헤드를 로봇식으로 전진시키는 단계를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이전에, 상기 버킷을 상기 고정 장치로부터 제거하는 단계를 포함하며, 상기 (e) 단계는 상기 버킷의 응력 제거를 위해 도포된 용접 재료를 갖는 상기 버킷 팁을 유동층(62)의 내측에 배열하는 단계를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버킷 팁이 하향의 방위를 갖도록 상기 버킷을 역전시키는 단계를 포함하며, 상기 (e) 단계는 상기 역전된 버킷을 제 2 고정 장치에 배열하고 상기 제 2 고정 장치에 의해 이송되는 상기 역전된 버킷 팁을 상기 유동층 내측으로 하강시키는 단계를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 각각의 용접 패스에서 상기 용접 재료를 상기 버킷의 선단에 순차적으로 도포하도록 용접 헤드(20)를 로봇 제어하는 단계를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 있는 장부의 교체 방법.
  9. 버킷 팁에 하나 이상의 장부를 형성하도록 터빈 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 조립체로서,
    제 1 및 제 2 그룹의 버킷을 고정 장치 상의 예정된 위치에 해제가능하게 고정하는 크램프(22)를 갖춘 고정 장치(12)와,
    상기 버킷을 예열하는 유도 코일(16)과,
    상기 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 용접 헤드(20)를 포함하며,
    상기 고정 장치(12)는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 제 1 위치에 있는 상기 고정 장치는 용접 재료가 상기 버킷의 선단에 도포될 수 있게 하는 용접 헤드에 인접되게 제 1 그룹의 버킷을 위치시키고 상기 버킷 팁을 예열하는 유도 코일에 인접되게 제 2 그룹의 버킷을 위치시키며,
    제 2 위치에 있는 상기 고정 장치는 용접 재료가 제 2 그룹의 버킷 팁에 도포될 수 있게 하는 용접 헤드에 인접되게 제 2 그룹의 버킷을 위치시키는
    터빈 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용접 헤드(20)를 이송하며 상기 그룹의 버킷에 있는 상기 버킷 팁에 용접 재료를 순차적으로 도포하도록 용접에 필요한 열을 제위치에 위치시키도록 프로그램된 로봇(18)을 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 조립체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    예정된 온도 범위에 온도가 도달했음을 감지할 때에만 용접 재료를 버킷 팁에 도포할 수 있도록 상기 로봇에 연결되고 상기 예열된 버킷의 온도를 감지하는 온도 센서(50)를 포함하는
    터빈 버킷의 선단에 용접 재료를 도포하는 조립체.
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