NO317014B1 - Monteringsjigg - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en monteringsjigg for innfesting av skovler og blad på løpehjul i turbiner, rotorer i pumper, kompressorer og vifter osv., hvor skovler eller blad skal plasseres med en gitt vinkel i forhold til tangenten i en delesirkel som er definert ved et radielt indre, resp. ytre kantparti eller punkt på hver av skovlene/bladene, og som har sitt sentrum i en rotasjonsakse for løpehjulet.

I den følgende beskrivelse vil det i hovedsak bli tatt utgangspunkt i montering eller innfesting av skovler på løpe-hjul for vannturbiner, men det er klart at bladlignende rotordeler også på andre typer maskiner og utstyr som eksempelvis nevnt ovenfor, vil kunne monteres ved hjelp av monteringsjiggen ifølge oppfinnelsen.

I den type maskiner som her har interesse, er montering og innfesting av skovler eller blad ofte en temmelig kompli-sert operasjon som er problematisk som følge av de temmelig intrikate geometriske forhold som kan forekomme. Tradisjonell forhåndsoppmerking på det aktuelle arbeidsstykket, så som turbinløpehjul, er meget arbeidskrevende og bidrar i vesentlig grad til at slike konstruksjoner blir kostbare.

Monteringsjiggen ifølge oppfinnelsen, slik som definert

i patentkravene og slik den beskrives nedenfor mer i detalj i form av et utførelseseksempel, innebærer en vesentlig rasjo-nalisering og arbeidsbesparelse i forbindelse med montering og innfesting av skovler og blad av den art som er nevnt ovenfor. I prinsippet kan monteringsjiggen lages for en bestemt konstruksjon med gitte dimensjoner og geometriske forhold, men det er en vesentlig fordel ved foretrukne utførelser av jiggen ifølge oppfinnelsen, at denne i flere henseender er innstillbar for at samme monteringsjigg skal kunne brukes på forskjellige løpehjul med ulike dimensjoner og geometrier. Dette er en åpenbar fordel da monteringsjiggen, særlig for større dimensjoner av løpehjul, vil repre-sentere et temmelig avansert og kostbart stykke verktøy.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 i planriss viser et forenklet eksempel på et løpe-hjul med et fullt sett skovler under montering ved

■hjelp av en utførelse av jiggen ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser eksemplet på fig. 1 sett i oppriss og delvis

snitt,

Fig. 3 viser skjematisk (i en kvadrant) geometriske forhold ved montering av en rett skovl basert på bruk av et kantparti eller -punkt ved skovlens minste radius, for fiksering ved hjelp av jiggen, Fig. 4 viser på tilsvarende måte som fig. 3 skjematisk geometriske forhold ved montering av en rett skovl basert på bruk av et kantparti eller -punkt ved skovlens største radius, for fiksering ved hjelp av jiggen, Fig. 5 viser på tilsvarende måte som fig. 3 geometriske forhold ved montering av en krum skovl basert på bruk av et kantparti eller -punkt ved skovlens minste radius, for fiksering ved hjelp av jiggen, Fig. 6 viser på tilsvarende måte som fig. 3 geometriske forhold ved montering av en krum skovl basert på bruk av et kantparti eller -punkt ved skovlens største radius, for fiksering ved hjelp av jiggen, Fig. 7 viser i tilknytning til ovenstående figurer 3-6

skjematisk det enkle tilfellet med ren radialturbin hvor en radiell skovl plasseres mellom løpehjulets boss og ring,

Fig. 8' er en skjematisk illustrasjon i likhet med den på

fig. 7, men hvor det dreier seg om en radial/aksial skovl slik at det fremkommer en konisk eller buet kontur ved skovleenden, og fiksering ved minste radius på skovlen, og

Fig. 9 viser på tilsvarende måte som fig. 8 en situasjon hvor det likeledes dreier seg om en radial/aksial skovl, fiksert ved største radius på skovlen, det vil si ved et radielt ytre kantparti eller punkt på denne.

Monteringsjiggen i eksemplet på figurene 1 og 2 er vist i forbindelse med en forholdsvis enkel form for løpehjul, nemlig et løpehjul for en radiaiturbin hvor løpehjulskovlene er rette. Et antall skovler 7 festes her til en navskive eller ring 8, idet selve befestigelsen etter fiksering ved hjelp av jiggen, kan skje ved sveising, lodding eller andre festemetoder. Navskiven 8 er her vist anbrakt ved hjelp av klemmer eller lignende på et arbeidsbord 9 som kan utgjøre en hoveddel av hele monteringsutstyret eller -jiggen. I prinsippet er det imidlertid mulig å utelate et slikt plant arbeidsbord som en integrert del av monteringsjiggen, idet denne etter omstendighetene vil kunne settes fast i riktig ' stilling direkte på eller i løpehjulets navskive, boss eller lignende. Under enhver omstendighet må en hovedspindel 1 i jiggen plasseres sammenfallende med rotasjonsaksen for det løpehjulet som skal forsynes med skovler. I tilfelle av et arbeidsbord 9 som hoveddel av monteringsjiggen, vil løpe-hjulet bli oppspent med sin hovedspindel 1 normalt og fortrinnsvis sentralt på bordets plan.

I utførelsen på fig. 1 kan jiggen ansees å være basert på den geometri som er nærmere illustrert på fig. 3, nemlig med fiksering av hver skovl basert på dennes minste radius, nemlig ved det radielt'indre kantparti eller punkt på skovlen. Dette parti eller punkt definerer en delesirkel {R2på fig. 3) som altså er felles for samtlige skovler på vedkommende løpehjul. Hver skovl skal plasseres med en gitt vinkel (P2) i forhold til tangenten til delesirkelen, slik det fremgår av fig. 3.

Som det videre fremgår av figurene 1 og 2 inngår "det en tverrspindel 3 som bæres av hovedspindelen 1 ved hjelp av et vinkelhode 2 slik at tverrspindelen 3 fortrinnsvis forløper vinkelrett på hovedspindelen og aksene for de to spindlene ligger i samme plan. Tverrspindelen 3 er på sin side forsynt med et festehode 4 som fortrinnsvis er innstillbart langs lengden av tverrspindelen. Videre kan det være en fordel at festehodet 4 er dreibart og innstillbart omkring tverrspindelens akse. Et vesentlig poeng er at festehodet 4 definerer et generelt plan 10 som på figurene 1 og 2 tilsvarer en festeplate 5, idet dette planet ligger normalt på tverrspindelen 3. Festehodet 4 og platen 5 er stiplet inn på fig. 3 sammen med det tilhørende generelle plan 10.

Festehodet 4 med platedelen 5 tjener til å bære og fiksere de enkelte skovler 7 under innfestingen på løpe-hjulet. For dette formål er det på fig. 1 og 2 vist festemidler i form av bolter 6 for å holde hver skovl 7 i en veldefinert og stabil stilling under innfestingen, idet denne stillingen faller sammen med eller er basert på det nevnte generelle plan 10 som etableres av festehodet 4.

Betraktes igjen vinkelhodet 2 er det en fordel at dette er forskyvbart langs hovedspindelen 1 for fiksering i valgt høyde over løpehjulskiven 8 eller arbeidsbordet 9. Det er videre et viktig trekk ifølge oppfinnelsen at vinkelhodet 2 eller eventuelt opplagringen av hovedspindelen 1 omfatter midler til indeksert vinkelinnstilling om den vertikale aksen, svarende til løpehjulets rotasjonsakse, for fiksering av suksessive skovler 7 i vinkelposisjoner som konstruksjonen forutsetter. Når en slik mekanisme for fiksering av disse vinkelposisjonene er inkorporert i vinkelhodet 2, kan dette like gjerne betegnes som "delehode".

Når det dreier seg om turbinkonstruksjoner av mindre dimensjoner kan monteringsjiggen slik den er illustrert på figurene 1 og 2, være basert på manuell kraft for manipule-ring, så som skruer eller bolter for innstilling av hodene 2 og 4, eventuelt med ratt eller lignende for innstilling av vinkelposisjoner. Ved turbiner og andre konstruksjoner som kan være meget store og tunge, vil imidlertid monteringsjiggen gjerne bli utstyrt med hydraulisk eller elektrisk drevne manøvreringsorganer for de nødvendige rotasjons- og translasjonsbevegelser samt tilsvarende opererte låse-mekanismer for fiksering i de ønskede faste stillinger og vinkelposisjoner. Dette vil eksempelvis være nødvendig i tilfelle av vannturbiner hvor hver skovl kan veie flere tonn. Det vil også innsees at den her beskrevne monteringsjigg kan muliggjøre automatiske eller mekaniserte sveiseprosedyrer ved hensiktsmessig styring av de bevegelige deler som inngår i monteringsjiggen. Blant annet i en slik sammenheng kan det være fordelaktig at feste- eller platedelen 5 er anordnet utskiftbart og fortrinnsvis innstillbart på festehodet 4.

Når det gjelder den grunnleggende geometri for den beskrevne monteringsjigg, skal det først vises til tegningenes figur 3. Denne tilsvarer det forholdsvis enkle eksempel illustrert på figurene 1 og 2, nemlig med rette skovler. Figur 3 viser en eneste rett skovl 7 hvis radielt indre kantparti eller -punkt ligger på den nevnte delesirkel med radius R2- Origo i dette diagrammet overensstemmer med aksen for hovedspindelen 1, tilsvarende sentrum i delesirkelen.

Prinsippet for fikseringen av skovlen 7 før innfesting på løpehjulet, består i å fastholde skovlen slik at avstandene A og B og vinkelen 02er korrekt i henhold til vedkommende løpehjulkonstruksjon. Avstanden A bestemmes ved innstilling av festehodet 4 langs tverrspindelen 3, mens avstanden B bestemmes ved fiksering av skovlen 7 ved hjelp av festeplaten 5 på festehodet 4, slik at det radielt indre punkt på skovlen befinner seg i avstand B fra tverrspindelens akse. Dermed vil vinkelen fo også være helt bestemt, svarende til vinkelen mellom skovleflaten og tangenten til delesirkelen R2i det nevnte radielt indre punkt på skovlen. Ved fastleggelse av de geometriske forhold på denne måten *vil i et løpehjul for vannkraftturbiner også vinkel og radius på høytrykksiden av skovlen bli korrekt. Som det vil fremgå av det følgende gjelder dette både for en rett og en krum skovl når geometrien i konstruksjonen er riktig i utgangspunktet. ;Fig. 4 viser at helt tilsvarende riktig fiksering blir oppnådd på basis av fastholdelse ved skovlens største radius, dvs. det radielt ytre kantparti eller -punkt, som definerer en delesirkel Ri med tilhørende avstander A og B samt vinkel Pi mellom skovleflaten {rett skovl) og tangenten til delesirkelen Ri i det bestemmende punkt. Det fremgår således av fig. 4 at avstanden B som må etableres av festehodet med dennes festeplate 5, blir vesentlig større enn i tilfellet på fig. 3. ;Situasjoner tilsvarende henholdsvis figurene 3 og 4 er illustrert på figurene 5 og 6 når skovleformen er krum, eventuelt dobbeltkrum. I disse tilfellene er det av større betydning at skovlpartiet nær henholdsvis minste radius (fig. 5) og største radius (fig. 6) legges til grunn for befestigelsen til festeplaten 5 og dermed overensstemmelsen med det foran omtalte generelle plan 10. ;I forbindelse med vannturbiner vil det innsees at den forannevnte vinkel P2er det som vanligvis betegnes som avløpsvinkel. Ved bruk av monteringsjiggen ifølge oppfinnelsen vil følgelig avløpsvinkelen p2bli korrekt også i tilfelle av skovler som er dobbeltkrumme og har en helnings-vinkel normalt til skovleplanet, eventuelt også ved sveising eller annen befestigelse av skovlen mot en konisk eller dobbeltkrum og rotasjonssymmetrisk flate på løpehjulets boss eller lignende. Skovlevinkelen både på innløpssiden, som for turbiner er høytrykksiden, med radius Ri, og lavtrykksiden (minste delesirkelradius R2) blir altså korrekt når skovlens hjørne- eller kantparti som nevnt, fikseres i jiggen med en fastlagt vinkel på lavtrykksiden, som for turbiner er avløps-vinkel (P2resp. Pi for høytrykksiden) og delesirkelradius (R2resp. Ri) er korrekt og vinkelen mot normalplanet parallelt med skovlevinkelen også er korrekt. ;Til ytterligere illustrasjon i tilknytning til vann-turbin av radialtypen, viser fig. 7 en skovl mellom løpehjul-boss og -ring, hvor Ai resp. Ay er spesifisert for henholdsvis radielt indre kantparti og radielt ytre kantparti eller ;-punkt for den foran generelt angitte dimensjon A. ;For en konisk eller buet kontur ved skovleenden som illustrert på figurene 8 og 9, vil avstandene Ak danne en vinkel lik skovlevinkelen p. Avstanden B påvirkes'ikke av konisiteten og er for fig. 8 vist på fig. 3 og 5, og for fig. 9 på fig. 4 og 6. Den avstand A som i så fall blir å inn-stille i monterings jiggen, må beregnes som A)c*coso for å få korrekt skovlevinkel p, der 5 er konusvinkelen som vist på disse to figurene.

Av ovenstående fremgår det at monteringsjiggen ifølge oppfinnelsen kan benyttes for alle typer geometrier med krumme radial/aksiale boss og løpehjulsringer samt i tilfelle av krumme og dobbeltkrumme skovler. Det som her er forklart i tilknytning til løpehjul for vannturbiner, vil også gjelde tilsvarende for andre typer konstruksjoner så som pumper og vifter osv., hvor lignende geometriske forhold opptrer ved fiksering og innfesting av skovler på en rotor eller lignende.

Claims (10)

1. Monteringsjigg for innfesting av skovler og blad på løpehjul i turbiner, rotorer i pumper, kompressorer og vifter osv., hvor-skovler eller blad skal plasseres med en gitt vinkel i forhold til tangenten i en delesirkel (Ri,R2) som er definert ved et radielt indre, resp. ytre kantparti eller punkt på hver av skovlene/bladene, og som har sitt sentrum i en rotasjonsakse for løpehjulet, karakterisert ved at jiggen omfatter en hovedspindel (1) innrettet til å anbringes sammenfallende med den nevnte rotasjonsakse, at det er anordnet en tverrspindel (3) som rager sideveis ut fra hovedspindelen og er festet til denne med et vinkelhode (2), at tverrspindelen (3) bærer et festehode (4) med et generelt plan (10) som ligger normalt på tverrspindelen og i en gitt radiell avstand (A) fra hovedspindelens (1) akse, og at festehodet (4) omfatter festemidler (6) for veldefinert fastholding av en skovl/blad med det nevnte radielt indre, resp. ytre kantparti/punkt i en gitt avstand (B) fra tverrspindelens (3) akse og målt i et plan normalt på hovedspindelens (1) akse.

2. Monteringsjigg ifølge krav 1, der vinkelhodet (2) er innstillbart langs hovedspindelen (1).

3. Monteringsjigg ifølge krav 1 eller 2, der vinkelhodet (2) omfatter midler for innstilling i valgte vinkelposisjoner ut fra hovedspindelen (1).

4. Monteringsjigg ifølge krav 1, 2 eller 3, der festehodet (4) er innstillbart langs tverrspindelen (3).

5. Monteringsjigg ifølge et av kravene 1-4, der festehodet (4) er dreibart og innstillbart ora tverrspindelens (3) akse.

6. Monteringsjigg ifølge et av kravene 1-5, der tverrspindelen (3) rager vinkelrett ut fra hovedspindelen (1).

7. Monteringsjigg ifølge et av kravene 1-6, der tverrspindelens (3) akse skjærer hovedspindelens (1) akse.

8. Monteringsjigg ifølge et av kravene 1-7, der festehodet (4) omfatter en platedel (5) som ligger i det nevnte generelle plan (10) normalt på tverrspindelen (3).

9. Monteringsjigg ifølge krav 8, der platedelen (5) er anordnet utskiftbart og fortrinnsvis innstillbart på festehodet (4) .

10. Monteringsjigg ifølge et av kravene 1-9, der det er anordnet et plant bord (9) for oppspenning av et løpehjul med hovedspindelen (1) normalt og fortrinnsvis sentralt på bordets plan.