PL234728B1 - Frezarka do usuwania mikropęknięć występujących w obszarze wrębów jodełkowych niskoprężnych wirników turbinowych - Google Patents

Abstract

Frezarka ma zespół bazowy (1) z ramą (2) zaopatrzoną w otwory do mocowania frezarki na obrabianym wirniku. Na zespole bazowym umieszczony jest pomocniczy stół krzyżowy zawierający dwie suwliwie połączone płyty. Ruch płyt odbywa się w kierunkach wzajemnie prostopadłych do siebie. Do precyzyjnego ustalenia płyt stołu krzyżowego służą śruby nastawne. Ponadto na zespole bazowymi (1) umieszczony jest roboczy stół krzyżowy, zwierający dwie suwliwie połączone płyty. Do zespołu bazowego (1), od strony obrabianego wirnika, umocowany jest przynajmniej jeden nastawny, kulowy wspornik (16), w którym kula (17) oparta jest na stopie podporowej (18) o przekroju odpowiadającym przynajmniej części przekroju obrabianego wrębu wirnika. Frezarka jest mobilną maszyną przeznaczoną do prowadzenia prac frezerskich bezpośrednio na wirniku turbiny. Frezowania można wykonać frezem wolnoobrotowym lub pilnikami szybkoobrotowymi. Konstrukcja frezarki pozwala na szybkie przestawianie urządzenia do frezowania kolejnych wrębów po precyzyjnym, pierwszym ustawieniu frezarki.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest frezarka do usuwania mikropęknięć i wskazań powstałych podczas eksploatacji turbozespołu w obszarze dna zaczepów wrębów jodełkowych w wirnikach niskoprężnych turbin energetycznych.

Łopatki ostatnich stopni na wirniku turbiny parowej niskiego ciśnienia, podlegają dużym obciążeniom. Zależnie od trybu pracy turbiny może dojść do lokalnych przeciążeń i pojawienia się wskazań lub pęknięć w wrębach zaczepów o profilu jodełkowym. Obecna profilaktyka zapobiegania awariom turbozespołu polega na cyklicznych przeglądach elementów konstrukcyjnych. Stwierdzone przy tym pęknięcia zostają wyfrezowane. Wyfrezowanie może odbywać się ręcznie znacznym nakładem czasu i niepewnością co do jakości lub za pomocą frezarki CNC albo przy użyciu specjalizowanej frezarki o małej mocy skrawania, powiązanej z torem prowadnicy wygięcia wrębu. Zwłaszcza używa się do tego platformy roboczej lub pomostu dla urządzeń wokół elementu konstrukcyjnego i/lub przykrywającego ten element konstrukcyjny, co wymaga dużych nakładów sprzętowych i montażowych do realizacji tego sposobu.

Z patentu JP2011251402 znany jest formowany frez jodełkowy, do obróbki części głównej łopatki turbiny, który zawiera korpus, jedno lub dwa odłączalne, spiekane ostrza tnące wykonane z twardego stopu, które są stosowane jako zewnętrzne obwodowe krawędzie tnące oraz układ zaciskowy do mocowania odłączalnych, spiekanych ostrzy tnących wykonanych z twardego stopu na korpusie. Dwie lub więcej części wypukłych są uformowane na jednej zewnętrznej obwodowej krawędzi skrawającej rozłączalnego spieczonego ostrza tnącego wykonanego z twardego stopu, odpowiednio do kształtu części głównej łopatki turbiny przypominającej jodełkę.

Z patentu USA nr US8567059 znany jest proces formowania szczelinowego otworu w tarczy łopatkowego zespołu wirnika dla silnika turbiny gazowej, który obejmuje wykonanie pierwszego przejścia z piórem maszynowym, w wyniku którego powstaje szczelina do napawania, drugiego przejścia z nachylonym piórem roboczym mającym kształt jednego z gotowych profilów ścianki bocznej szczeliny jodełkowej oraz wykonanie trzeciego przejścia z nachylonym drugim piórem mającym kształt drugiego z wykończonego, profilu ściany bocznej wrąb jodełkowy w celu zapewnienia szczelnego mocowania stopy łopatki.

Z europejskiego patentu EP1289702 znany jest sposób frezowania wrębów jodełkowych, które są umieszczone na obwodzie trzonu turbiny i które są wykorzystywane do mocowania łopatek. Wręby są wstępnie frezowane w trzech etapach obróbki skrawaniem, a następnie co najmniej znaczna część kształtu przekroju, z podcięciami w bokach stopniowych, jest frezowana w jednym przejściu frezu profilowego.

Z patentu europejskiego EP2275218 znane jest urządzenie, do obróbki wrębu do umieszczenia łopatki na wirniku turbiny przez wprowadzenie sterowanego programowo urządzenia frezującego do wrębu. Urządzenie frezujące ma narzędzie frezujące i urządzenie do pozycjonowania narzędzia frezerskiego swobodnie poruszające się w przestrzeni. Urządzenie zawiera: łożyska skonfigurowane i rozmieszczone w celu poziomego podtrzymywania wirnika i urządzenie frezujące z narzędziem frezującym w którym urządzenie frezujące jest umieszczone tak, że wręby w wirniku mogą być obrabiane od dołu lub z boku.

W patencie JP4945382 ujawniono urządzenie do obróbki wrębów turbiny mających przekrój poprzeczny w kształcie choinki, do mocowania stopek łopatek turbiny. Mocowanie następuje przez dopasowanie między wrębem wewnętrznym a wrębem obejmowanym, w którym wrąb wewnętrzny jest symetryczny względem linii środkowej. Urządzenie do obróbki wrębów ma środki do stopniowego przemieszczania ostrza tnącego w kierunku prostopadłym do osi równoległej do linii środkowej podczas obracania ostrza tnącego wokół osi i jest skonfigurowany do wykorzystania drugiego narzędzia skrawającego, które może być do niego rozłącznie zamontowane i do ciągłego formowania dwóch lub większej liczby części o dużej szerokości za pomocą pierwszego narzędzia tnącego.

Ze zgłoszenia patentowego DE 102008000480 znane jest urządzenie do obróbki końcowej wrębów jodełkowych do mocowania łopatek turbiny gazowej wyposażone w podstawę wyposażoną w ruchome rolki prowadzące podstawę wzdłuż frezowanego wrębu. Do podstawy zamocowane jest narzędzie frezujące. Mocowanie narzędzia frezującego pozwala na regulację głębokości i kąta skrawania.

Ze zgłoszenia patentowego nr US2017173708 znane jest przenośne narzędzie do frezowania wrębów wału, przy czym każdy z wielu wrębów jest zorientowany zasadniczo osiowo względem osi obrotu elementu. Przenośne narzędzie frezarskie zawiera: płytkę montażową element wyrównywania

PL 234 728 B1 narzędzia przesuwnie sprzężony z płytką montażową i rozciągający się wzdłuż cięciwy względem osi obrotu elementu oraz głowicę frezerską. Ruch ślizgowy .członu wyrównywania narzędzia względem płytki montażowej przesuwa głowicę frezującą wzdłuż cięciwy.

W zgłoszeniu patentowym US2016279718 ujawniono urządzenie frezujące wręby w wirniku turbiny. Urządzenie zawiera: podstawę zawierającą zacisk do połączenia z wybranym wrębem montażowym, narzędzie frezujące zawierające głowicę frezerską oraz siłownik liniowy łączący narzędzie frezujące z podstawą. Podstawa łączy siłownik liniowy z napędem liniowym pod ostrym kątem względem powierzchni czołowej wrębu.

Frezarka według wynalazku ma zespół bazowy 1 z ramą 2 zaopatrzoną w otwory 3 do mocowania frezarki na obrabianym wirniku. Na zespole bazowym umieszczony jest pomocniczy stół krzyżowy 4 zawierający dwie suwliwie połączone płyty 5 i 6. Ruch płyt 5 i 6 odbywa się w kierunkach wzajemnie prostopadłych do siebie. Do precyzyjnego ustalenia płyt 5 i 6 stołu krzyżowego 4 służą śruby nastawne 7 i 8. Ponadto na zespole bazowym 1 umieszczony jest roboczy stół krzyżowy 9, zwierający dwie suwliwie połączone płyty 10 i 11. Płaszczyzny stołów krzyżowych 4 i 9 są do siebie równoległe. Górne płyty 6 i 10 stołów krzyżowych 4 i 9 są połączone przegubowo ze sobą za pośrednictwem ramienia 12 o nastawianej długości. Górna płyta 10 stołu 9 zaopatrzona jest w mocowanie napędu narzędzia frezującego 13. Mocowanie napędu 13 ma regulację kąta pochylenia 14 i głębokości pracy narzędzia 15. Dolna płyta 11 stołu 9 jest połączona z napędem przesuwu stołu w kierunku osiowym względem obrabianego wirnika. Napęd przesuwu stołu stanowi śruba z gwintem trapezowym. Obrót śruby może być wywoływany ręcznie lub dowolnym silnikiem, korzystnie silnikiem elektrycznym, pneumatycznym lub hydraulicznym. Do zespołu bazowego 1, od strony obrabianego wirnika, umocowany jest przynajmniej jeden nastawny, kulowy wspornik 16, w którym kula 17 oparta jest na stopie podporowej 18 o przekroju odpowiadającym przynajmniej części przekroju obrabianego wrębu wirnika. Po zamocowaniu frezarki na wieńcu, ustawieniu położenia pomocniczego stołu krzyżowego 4 i ustaleniu długości ramienia 12 kontroluje się prawidłowość ustawienia czujnikiem krawędziowym zamocowanym w miejsce frezu.

Frezarka jest mobilną maszyną przeznaczoną do prowadzenia prac frezerskich bezpośrednio ma wirniku turbiny. Frezowania można wykonać frezem wolnoobrotowym lub pilnikami szybkoobrotowymi. Konstrukcja frezarki pozwala na szybkie przestawianie urządzenia do frezowania kolejnych wrębów po precyzyjnym, pierwszym ustawieniu frezarki.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok frezarki, fig. 2 przedstawia przekrój podłużny frezarki.

Frezarka ma zespół bazowy 1 z ramą 2 zaopatrzoną w otwory 3 do mocowania frezarki na obrabianym wirniku. Na zespole bazowym umieszczony jest pomocniczy stół krzyżowy 4 zawierający dwie suwliwie połączone płyty 5 i 6. Ruch płyt 5 i 6 odbywa się w kierunkach wzajemnie prostopadłych do siebie. Do precyzyjnego ustalenia płyt 5 i 6 stołu krzyżowego 4 służą trapezowe śruby nastawne 7 i 8. Ponadto na zespole bazowym 1 umieszczony jest roboczy stół krzyżowy 9, zwierający dwie suwliwie połączone płyty 10 i 11. Płaszczyzny stołów krzyżowych 4 i 9 są do siebie równoległe. Górne płyty 6 i 10 stołów krzyżowych 4 i 9 są połączone przegubowo 19 i 20 ze sobą za pośrednictwem ramienia 12 o zmiennej długości, nastawianej tzw. śrubą rzymską i mocowanym na pomocniczym stole krzyżowym 4 przez podstawę montażową 21. Górna płyta 10 stołu 9 zaopatrzona jest w mocowanie napędu narzędzia frezującego 13. Mocowanie napędu 13 ma regulację kąta pochylenia 14 i głębokości pracy narzędzia 15. Dolna płyta 11 stołu 9 jest połączona z napędem przesuwu stołu w kierunku osiowym względem obrabianego wirnika. Napęd przesuwu stołu stanowi śruba z gwintem -trapezowym napędzana ręcznie przez korbkę 22. Do zespołu bazowego 1, od strony obrabianego wirnika, umocowane są dwa nastawne, kulowe wsporniki 16, w których kule 17 oparte są na stopach podporowych 18 o przekroju odpowiadającym, częściowo przekrojowa obrabianego wrębu wirnika.

Położenie frezarki na wieńcu stabilizuje się kulowymi wspornikami 16 opartymi na stopach podporowych 18 o przekroju odpowiadającym przekrojowi obrabianego wrębu, w którym stopy 18 umocowane są suwliwie. Ponadto położenie frezarki na wieńcu stabilizuje się śrubami w gwintowanych otworach 3, zaciśniętymi na bocznej powierzchni wieńca. Po zamocowaniu frezarki na wieńcu, ustawieniu położenia pomocniczego stołu krzyżowego 4 i ustaleniu długości ramienia 12 kontroluje się prawidłowość ustawienia czujnikiem krawędziowym zamocowanym w miejsce frezu. Obrót korby 21 śruby napędowej wywołuje ruch narzędzia w kierunku osiowym zaś ramię 12 powoduje zakrzywienie toru ruchu frezu zgodnie z kształtem krzywizny obrabianego wrębu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Frezarka do usuwania mikropęknięć występujących w obszarze wrębów jodełkowych niskoprężnych wirników turbinowych, montowana bezpośrednio na wirniku, posiadająca zespół bazowy z ramą i elementami mocowania do wirnika , znamienna tym, że do zespołu bazowego 1, od strony obrabianego wirnika, umocowany jest przynajmniej jeden nastawny, kulowy wspornik 16, w którym kula 17 oparta jest na stopie podporowej o przekroju przynajmniej w części odpowiadającym przekrojowi obrabianego wrębu wirnika, a na zespole bazowym 1 umieszczony jest pomocniczy stół krzyżowy 4 zawierający dwie suwliwie połączone płyty 5 i 6, przy czym ruch płyt 5 i 6 odbywa się w kierunkach wzajemnie prostopadłych do siebie, zaś do precyzyjnego ustalenia płyt 5 i 6 stołu krzyżowego 4 służą śruby nastawne 7 i 8, ponadto na zespole bazowym 1 umieszczony jest roboczy stół krzyżowy 9, zwierający dwie suwliwie połączone płyty 10 i 11 zaś płaszczyzny stołów krzyżowych 4 i 9 są do siebie równoległe, ponadto górne płyty 6 i 10 stołów krzyżowych 4 i 9 są połączone przegubowo ze sobą za pośrednictwem ramienia 12 o nastawianej długości, a górna płyta 10 stołu 9 zaopatrzona jest w mocowanie napędu narzędzia frezującego 13, przy czym mocowanie napędu 13 ma regulację kąta pochylenia 14 i głębokości pracy narzędzia 15, a dolna płyta 11 stołu 9 jest połączona z napędem przesuwu stołu w kierunku osiowym względem obrabianego wirnika.
2. 2. Frezarka według zastrz. 1, znamienna tym, że napęd przesuwu krzyżowego stołu roboczego 9 stanowi śruba z gwintem trapezowym.
3. 3. Frezarka według zastrz. 2, znamienna tym, że obrót śruby napędu stołu 9 jest wywoływany ręcznie.
4. 4. Frezarka według zastrz. 2, znamienna tym, że obrót śruby napędu stołu 9 jest wywoływany silnikiem elektrycznym.
5. 5. Frezarka według zastrz. 2, znamienna tym, że obrót śruby napędu stołu 9 jest wywoływany silnikiem pneumatycznym.
6. 6. Frezarka według zastrz. 2, znamienna tym, że obrót śruby napędu stołu 9 jest wywoływany silnikiem hydraulicznym.
7. 7. Frezarka według zastrz. 1, znamienna tym, że precyzyjne ustawienie geometrii ścieżki po jakiej przesuwa się frez następuje za pomocą czujnika krawędziowego symulującego frez.