NL9002864A - Reparatie van schoepen van gasturbinemotoren. - Google Patents

Description

Reparatie van schoepen van gasturbinemotoren

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voorhet repareren van een schoep van een gasturbinemotor door middel vanoplassen en daaropvolgend machinaal bewerken.

Deze werkwijze voor het repareren van schoepen van een gasturbine¬motor is tegenwoordig een gevestigde methode voor het verlengen van debruikbare levensduur van deze voorwerpen.

De mate van precisie die noodzakelijk is voor het repareren vanhet profiel van een schoep is gewoonlijk aanzienlijk groter dan bij deproduktie van nieuw vervaardigde schoepen, gezien de tolerantie op devorm, de wringing, enz. van het profiel, waardoor het vereist is elkeschoep individueel te behandelen tijdens de reparatie. Bijvoorbeeld isvoor een gebruikelijke hoge druk compressorschoep de tolerantie op devorm van het profiel bij nieuwe bladen +,005" tot -,002" ten opzichtevan de nominale vorm, terwijl voor gerepareerde schoepen de tolerantieslechts 0,002" maximale vermindering van het bestaande dwarsdoorsnede-profiel mag zijn ten behoeve van verwijdering van materiaal ter plaatsevan de lasnaad. Vanwege dit feit is het noodzakelijk om elke schoepindividueel te behandelen tijdens de reparatie. Bovendien is het noodza¬kelijk het profiel een afwerking te geven die gerelateerd is aan deeigen unieke vorm ter verkrijging van het uiteindelijke resultaat met detoleranties binnen de veroorzaakte toleranties van de afzonderlijkebewerkingsfasen van het proces. Ten gevolge van de complexiteit hiervan,is het bij de bekende reparatiewerkwijzen van het hierboven genoemdesoort altijd noodzakelijk gebruik te maken van enig handwerk ter ver¬krijging van de noodzakelijke normen. En er werd altijd aangenomen dathet niet mogelijk is de noodzaak van handwerk geheel uit te bannen.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om de noodzaak vanhandwerk bij het repareren van een schoep van een gasturbinemotor doormiddel van oplassen en daaropvolgend machinaal bewerken geheel uit tebannen.

Bij het ontwikkelen van een werkwijze en een inrichting geschiktvoor het bereiken van het bovenvermelde doel werd in eerste instantieaandacht besteed aan de machinale bewerkings- en afwerkfasen, hetgeen dedeskundige logisch leek. Uit het daarop volgende uitgebreide onderzoekbleek hetgeen noodzakelijk was en hetgeen in feite bereikbaar was inelke fase van het proces, waarbij tevens het lassen onder de loep werdgenomen, ten behoeve van het bereiken van het einddoel. Uiteindelijkwerd verrassenderwijs ondervonden, dat eveneens de lasfase in aanmerking diende te worden genomen om te voldoen aan de uiteindelijke vereisten.

Dienaangaande kan het doel van de onderhavige uitvinding wordenbereikt met behulp van een werkwijze voor het repareren van schoepen vaneen gasturbinemotor door oplassen en daaropvolgend machinaal bewerken,gekenmerkt, doordat de werkwijze de volgende fasen omvat: a) het opmeten van de vorm van het profiel; b) het digitaliseren van de gemeten waarden en het in een compu-tergegevensnetwerk opslaan van deze waarden; c) het opbouwen van de af gesleten gebieden van de schoep metbehulp van lassen, waarbij het oplassen wordt geregeld met behulp van degedigitaliseerde informatie van het profiel dat is opgeslagen in hetcomputergegevensnetwerk; d) het machinaal bewerken van de schoep tot de vereiste vorm,waarbij ondertussen de profielvorm van de schoep wordt vergeleken met degedigitaliseerde informatie van het profiel zoals opgeslagen in hetcomputergegevensnetwerk; e) het voortzetten van het machinaal bewerken totdat de vorm vanhet profiel van de schoep binnen nauwe grenzen overeenkomt met de gedi¬gitaliseerde informatie van het profiel zoals opgeslagen in het compu¬tergegevensnetwerk .

Deze werkwijze volgens de uitvinding leidt tot lagere kosten, eenhogere produktiegraad, minder uitval en daaruit voortvloeiend verliesvan produkten, grotere nauwkeurigheid, enz. Doordat de gemeten waardenvan de vorm van het profiel worden gedigitaliseerd en worden opgeslagenin een computergegevensnetwerk, kan deze informatie snel en gemakkelijkworden gebruikt, bijvoorbeeld in combinatie met informatie van hetontwerp van de specifieke te repareren schoep ten behoeve van het rege¬len van het oplas- en daaropvolgende machinaal bewerkingsproces. Tijdenshet oplassen en het machinaal bewerken, wordt de vorm van het profielvan de schoep die wordt behandeld continu of periodiek vergeleken met deinformatie die is opgeslagen in het computergegevensnetwerk. Dit levertgeschikte resultaten op, zonder dat het noodzakelijk is met de hand opte lassen of te bewerken ter voldoening van de eindvereisten.

Gewoonlijk wordt het machinaal bewerken uitgevoerd door middel vaneen verspanende bewerking totdat de afmeting tussen de 0,05 en 0,10 mmafwijkt van de gedigitaliseerde informatie die is opgeslagen in hetcomputergegevensnetwerk, waarna een schuurbewerking wordt uitgevoerd omde eindvereisten te bereiken, waaronder een oppervlakteafwerking methoge kwaliteit.

In andere omstandigheden, kan het machinaal bewerken uitsluitend het verspanend bewerken omvatten, indien bijvoorbeeld een zeer hogekwaliteit van de oppervlakteafwerking niet essentieel is, of kan uit¬sluitend een schuurbewerking worden uitgevoerd, bijvoorbeeld wanneerbepaalde, moeilijk machinaal bewerkbare materialen, dienen te wordenbehandeld.

In een voorkeursuitvoering van de werkwijze overeenkomstig deuitvinding, wordt de schoep voor opmeting van het profiel bevestigd ineen kleminrichting (cassette), welke cassette kan worden aangebracht inde meetinrichting, de lasinrichting en de bewerkingsinrichting. Ditverzekert een juiste plaatsing van de schoep in de verschillende inrich¬tingen, waarbij de noodzaak van herhaalde instelling wordt uitgebannen.Tevens is het nu mogelijk om de schoep te plaatsen in en te verwijderenuit de verschillende inrichtingen met behulp van een geautomatiseerdeuitrusting. Het gebruik van een geautomatiseerde uitrusting kan verderworden vergroot, wanneer voor het meten, het lassen en het bewerken deschoep wordt geïdentificeerd door middel van een streepjescodeuitlezer.

De werkwijze overeenkomstig de uitvinding kan worden uitgevoerddoor middel van een inrichting, voorzien van een coördinatenmeetinrich-ting, een lasinrichting, en een verspaaninrichting waarbij deze inrich¬tingen computergestuurd zijn en zijn verbonden met een gegevensopslag.In de gegevensopslag is de informatie van de vorm van het profiel opge¬slagen.

Bij voorkeur bevat de verspaaninrichting van het apparaat voor hetuitvoeren van de werkwijze overeenkomstig de onderhavige uitvinding tweehoog-frequentie-spindels, bijvoorbeeld van het hoge-precisie, variabelehoge-snelheidssoort, en wel een voor het verspanend bewerken en de andervoor het schurend bewerken. Dit is om een hoge kwaliteit van de opper¬vlakteafwerking met behulp van schuren te verkrijgen, indien noodzake¬lijk, of voor het schurend bewerken van moeilijk te behandelen materi¬aal, in welk geval verspanend bewerken moeilijk is of anderszins proble¬matisch is.

De onderhavige uitvinding zal nu meer in detail worden beschrevenonder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarin: fig. 1 een perspectivisch schematisch aanzicht is van een terepareren schoep; fig. 2 een schematische weergave is van een uitvoering van deinrichting voor het uitvoeren van de werkwijze overeenkomstig de onder¬havige uitvinding, waarbij in het bijzonder het netwerk voor het verza¬melen en overdragen van gegevens wordt getoond.

Fig. 1 toont een afgesleten schoep 1 van een gasturbinemotor.

Slijtage kan worden verwacht bij bijvoorbeeld de tip 2, de voorrand 3.de achterrand 4. Al deze afgesleten gebieden kunnen worden gerepareerddoor gebruik te maken van de werkwijze overeenkomstig de onderhavigeuitvinding. Het blad 1 is bevestigd in een kleminrichting 5. die slechtsschematisch is weergegeven. Deze kleminrichting 5 (cassette) kan in deverschillende inrichtingen van het systeem voor het uitvoeren van dereparatiewerkwijze worden geplaatst, hetgeen een op zich bekende tech¬niek is, doch die zeer voordelig is met betrekking tot deze uitvinding,waardoor totale automatisering mogelijk is geworden, inclusief hettransport tussen de verschillende inrichtingen. De kleminrichting 5 kanbijvoorbeeld zijn voorzien van een streepjescode (niet getoond), tenbehoeve van het automatisch identificeren van een specifieke schoep 1met behulp van een streepjescode-uitlezer. Dit zorgt er bijvoorbeeldvoor, dat de schoep 1 tijdens de behandeling daarvan altijd wordt gecon¬troleerd met behulp van de juiste gegevens. Tevens wordt hierdoor voor¬komen, dat schoepen in de verkeerde volgorde worden behandeld, waardoorervoor wordt gezorgd dat er schade ontstaat aan schoepen of inrichtingenof andere voorzieningen binnenin het systeem.

De schoep 1 van fig. 1 kan worden gerepareerd met behulp van eenaantal inrichtingen en een uitrusting zoals getoond in fig 2. Fig. 2toont een gecomputeriseerde meetinrichting 6, een computerbestuurdelasinrichting (in dit geval twee inrichtingen) 7. 8, en een computer-bestuurde verspaningsinrichting 9 die op geschikte wijze is aangepastvoor het doel van de onderhavige techniek. Al deze inrichtingen zijnverbonden met een computergegevensnetwerk 11, omvattende verschillendecontrole- en besturingsstations 12, 13, een streepjescode-afdrukker 14,een besturingscomputer/gegevensbewerker 15, en verschillende koppelingen16, 17, tezamen met een aantal streepjescode-uitlezers 18, die opeendui-dige wijze onderdelen controleren bij elk werkstation.

Twee lasinrichtingen 7t 8 worden in deze uitvoering gebruikt om tetonen dat het mogelijk is specifieke behandelingsfasen voor meer dan eenschoep uit te voeren, waarbij gebruik gemaakt wordt van hetzelfde net¬werk. Een van die inrichtingen kan bijvoorbeeld worden gebruikt voorhet behandelen van de schoepen van het ene materiaal, terwijl de anderekan worden gebruikt voor het behandelen van schoepen van een totaalverschillend materiaal. De identificatie van schoepen door middel vanstreepjescode-uitlezers en/of mechanische veiligheidsbeschermers op dekleminrichting 5 voorkomt dat schoepen worden behandeld door een lasin¬richting die bestemd is voor een verschillend materiaal. Al deze inrich¬tingen en uitrusting zijn op zich bekend, doch de specifieke toepassing, combinatie en integratie is bijzonder innovatief en het reparatiesysteemdat werkt door middel van automatisch lassen en mechanisch bewerken,bestuurd door het aanvankelijk gemeten profiel zonder de noodzaak voorbewerkingen met de hand is mogelijk gemaakt.

De werkwijze overeenkomstig de uitvinding kan als volgt wordenuitgevoerd:

De schoep 1 van fig. 1 wordt geplaatst in de kleminrichting 5waaraan dan een streepjescode-identificatie wordt toegevoegd. De geladencassette wordt via een streepjescode-uitlezer overgebracht naar decomputergestuurde meetinrichting 6. In deze fase wordt de vorm van hetprofiel van de schoep gemeten en worden de verzamelde gegevens doormiddel van de bijbehorende computer en de software omgezet in gedigita¬liseerde samenstelling en vervolgens overgedragen aan en opgeslagen inde gegevensbank van de besturingscomputer/gegevensbewerker 15 voor latergebruik in de opvolgende las- en machinale bewerkingsfasen.

Na het beëindigen van het meten en digitaliseren, wordt de geladenkleminrichting weggenomen uit de meetinrichting en dan via een streep¬jescode-uitlezer overgebracht naar de geschikte computergestuurde lasin-richting 7. 8, of wordt opgeslagen om later op een geschikt moment teworden behandeld. De schoep wordt geïdentificeerd met behulp van destreepjescode en de relevante informatie voor het mogelijk maken van hetlasproces wordt opgeroepen uit de besturingscomputer/gegevensbewerker.

Na het lassen wordt de geladen cassette, opnieuw via een streep¬jescode-uitlezer, overgebracht naar de computerbestuurde bewerkings-inrichting 9· De noodzakelijke gedigitaliseerde gegevens worden opgeroe¬pen uit de besturingscomputer/gegevensbewerker en de machinale bewer-kingscyclus kan worden uitgevoerd. Het machinaal bewerken kan uitslui¬tend bestaan uit verspanend bewerken (freesspindel 19) of uitsluitendeen schuurbewerking zijn (schuurspindel 20) of een combinatie zijn vaneen verspanende bewerking, gevolgd door een schurende bewerking afhanke¬lijk van de overweging of het materiaal van de schoep geschikt is omverspanend te worden bewerkt danwel dient te worden geschuurd, of afhan¬kelijk van de eisen met betrekking tot de oppervlakteafwerking.

Uiteindelijk kan de afgewerkte schoep, nog steeds geplaatst in decassette, via een streepjescode-uitlezer terug worden gebracht naar decomputerbestuurde meetinrichting 6, en de eindinspectie kan wordenuitgevoerd wanneer de gerede profielvorm kan worden beoordeeld in rela¬tie tot de relevante criteria of worden vergeleken met de originelevorm.

Het transport van de onderdelen tussen de verschillende inrich- ting-stations wordt uitgevoerd door een automatisch overdrachtssysteemdat kan worden gevormd door een robot of een automatisch transportsys¬teem of een combinatie hiervan, overeenkomstig de bijzondere voorkeur,of installatie.

Aldus is aangetoond dat de onderhavige uitvinding een werkwijzeverschaft voor het repareren van schoepen van een gasturbinemotor,waardoor noodzakelijke bewerkingen met de hand zijn uitgebannen. Voorhet bereiken van dit doel dient zowel het lassen als het machinaalbewerken te worden bestuurd door de informatie van de vorm van hetprofiel van de individueel gemeten schoepen.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het repareren van schoepen van een gasturbine-motor met behulp van oplassen en opvolgend machinaal bewerken, met hetkenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen omvat: a) het meten van de vorm van het profiel; b) het digitaliseren van de gemeten waarden en het opslaan vandeze waarden in een computergegevensnetwerk; c) het opbouwen van de weggesleten gebieden van de schoep doormiddel van lassen, waarbij ondertussen het oplassen wordt bestuurd metbehulp van de gedigitaliseerde informatie van het profiel dat is opge¬slagen in het computergegevensnetwerk; d) het machinaal bewerken van de schoep tot de vereiste vorm,waarbij ondertussen de vorm van het profiel van de schoep wordt vergele¬ken met de gedigitaliseerde informatie die is opgeslagen in het compu¬tergegevensnetwerk ; e) voortgaan met het machinaal bewerken totdat de vorm van hetprofiel van de schoep binnen nauwe grenzen overeenkomt met de gedigita¬liseerde informatie van het profiel dat is opgeslagen in het computer¬gegevensnetwerk .

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het machinaal bewerkenwordt voortgezet totdat de vorm van de schoep van de gedigitaliseerdeinformatie van het profiel dat is opgeslagen in het computergegevens¬netwerk verschilt binnen een gebied van 0,05 tot 0,10 mm.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het machinaalbewerken aanvankelijk wordt uitgevoerd door middel van verspanend bewer¬ken en tenslotte door middel van schuren. k. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3. waarbij het machinaalbewerken wordt uitgevoerd met behulp van schuren.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij hetmachinaal bewerken wordt uitgevoerd met behulp van verspanend bewerken.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij voorhet meten van de vorm van het profiel de schoep wordt bevestigd in eenkleminrichting, welke kleminrichting kan worden geplaatst in de meet-inrichting, de lasinrichting en de inrichting voor het mechanisch bewer¬ken.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij voorhet meten, het lassen en het mechanisch bewerken de schoep wordt geïden¬tificeerd door middel van streepjescode-uitlezers.

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een coördinatenmeetinrichting (6), eenlasinrichting (7, 8), en een verspaningsinrichting (9). waarbij dezeinrichtingen computerbestuurd zijn en zijn verbonden met een gegevens¬bank.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de verspaaninrichtingis voorzien van hoogfrequent spindels.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9. waarbij de verspaan¬inrichting is voorzien van twee hoge precisie, variabele hoge snelheids-pindels; een voor het verspanen (19). een voor het schuren (20).