TW202229714A - 用於移除或安裝渦輪葉片之設備 - Google Patents

Abstract

揭示一種用於從一渦輪機之一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之設備。該設備可包括一操作頭，該操作頭經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁。一致動器經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力以移除或安裝該渦輪葉片。一支撐豎架經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪機中就位的該渦輪葉片上方。在其他優點還有，該支撐豎架允許針對不同的渦輪來調整該設備，及在任何給定渦輪之一個以上級使用該頭。

Description

用於移除或安裝渦輪葉片之設備

本揭露大致上係關於移除渦輪機總成中之渦輪葉片，且更具體而言，係關於一種從渦輪機中之渦輪移除或安裝渦輪葉片之設備。

用於渦輪機之渦輪的轉子通常自大型鍛件加工。從鍛件切割的轉子輪通常經開槽以接受渦輪葉片之基部以供安裝。隨著對於更大渦輪輸出及更高效率渦輪效能的需求繼續增加，更大且更鉸接的渦輪葉片安裝於渦輪機中。影響這些後期級渦輪葉片之設計的動態特性包括在渦輪機中所使用的各種葉片之輪廓及外表面形貌，其會影響系統中之操作流體之流體速度曲線及/或其他特性。除了葉片之輪廓之外，其他特性諸如葉片之有效長度、葉片之節徑以及超音波流與次音速流兩者中的葉片之高操作速度會顯著地影響系統之效能。制振及葉片疲勞係在葉片之機械設計及其曲線形貌中具有作用的其他性質。葉片之此等機械及動態回應性質以及其他者全部都會影響效能與渦輪葉片之表面形貌之間的關係。因此，後期級渦輪葉片之形貌通常包括複雜的葉片幾何形狀，其用於改良效能，同時在廣泛範圍操作條件下最小化損失。

應用於渦輪葉片（尤其後期級渦輪葉片）的複雜葉片幾何形狀引起在轉子輪上組裝及拆卸此等葉片的某些挑戰。例如，轉子輪上之相鄰渦輪葉片通常藉由覆蓋帶或定位在葉片之外周緣周圍的互鎖葉尖箍環連接在一起，以使工作流體侷限在界定分明之路徑中，且增加葉片之剛性。這些互鎖箍環會妨礙直接組裝及拆卸經定位在轉子輪上的葉片。此外，此等葉片之內部平台及其鳩尾槽通常係相對於其等安裝於其中的渦輪轉子輪之軸成角度，其亦會阻礙其等組裝在轉子輪上。在許多情況中，必須一次移除渦輪葉片。渦輪葉片運轉的工作環境會導致例如腐蝕、熱變形等，這會需要明顯大力才能拆卸葉片。

一種移除或安裝渦輪葉片的方法需要藉由對渦輪之另一部件（例如，相鄰轉子輪）施加力而軸向地施加力於葉片。施加力至相鄰結構可能會造成該結構損壞。另一方法以一翼型方式（即，相對於渦輪之軸的三點鐘或九點鐘位置處）將一移除或安裝設備安裝至渦輪之半接頭罩殼之一部分。此後一方法需要旋轉渦輪以將各渦輪葉片定位在三點鐘或九點鐘位置處，使得渦輪葉片通常以一翼型方式從轉子輪水平地延伸。因此，渦輪葉片的重量會藉由將扭矩施加至渦輪葉片之基部處的鳩尾連接而不利於其移除或安裝，從而需要更多的軸向力才能移除渦輪葉片。此外，在移除及/或安裝期間支撐渦輪葉片使得其不以可能損壞渦輪葉片、轉子輪、半接頭罩殼或渦輪之其他部件的方式而掉落或旋轉極具挑戰性。在渦輪葉片安裝在一斜角鳩尾槽中（即，相對於渦輪之軸）的情況中，轉子必須隨著渦輪葉片被插入或拉離位置而轉動，這在係大致上水平的情況中極具挑戰性。

本揭露之一態樣提供一種從一渦輪機之一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之設備，該設備包含：一操作頭，其經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁；一致動器，其經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力以移除或安裝該渦輪葉片；及一支撐豎架，其經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪機中就位的該渦輪葉片上方。

本揭露之另一態樣提供一種從一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之設備，該設備包含：一操作頭，其經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁，該操作頭包括一臂；一致動器，其經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力，以從該渦輪移除該渦輪葉片或將該渦輪葉片安裝於該渦輪中；及一支撐豎架，其經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪葉片上方，其中該致動器進一步包括：一安裝構件，其經組態以耦接至該支撐豎架；及一緊固構件，其經組態以選擇性地將該安裝構件定位於一第一狀態與一第二狀態之間：在該第一狀態中，該安裝構件軸向地且樞轉地固定至該支撐豎架之一軸向延伸支撐件，且該臂實質上垂直地相鄰於複數個渦輪葉片級之一第一級延伸，且在該第二狀態中，該安裝構件可相對於該軸向延伸構件樞轉，以將該臂徑向地定位在該渦輪上的任何渦輪葉片外，且可沿該支撐豎架之該軸向延伸構件軸向地移動，其中，在該第二狀態中，該致動器可沿該軸向延伸支撐構件移動，用於相對於該複數個渦輪葉片之一不同的第二級定位。

本揭露之另一態樣係關於一種用於從一渦輪機之一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之方法，該方法包含：將一設備安裝至一渦輪機之一部分，該設備包括一操作頭、一致動器、及一支撐豎架，該操作頭經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁，該致動器經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力，該支撐豎架經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪葉片上方；及藉由透過該操作頭對該渦輪葉片基部施加該軸向力以相對於該渦輪機機械地致動該渦輪葉片基部，使得該渦輪葉片基部轉移至渦輪葉片之一第一級的一轉子輪中或離開該轉子輪。

首先，為清楚地描述本揭露之標的，當提及並描述渦輪機內的相關機器組件時，將變成必須選擇特定用語。在可能的情況下，常見業界用語將以與其被接受的含義一致的方式使用及採用。除非另有說明，此類用語應給出與本申請案之上下文及隨附申請專利範圍之範圍一致的廣義解釋。所屬技術領域中具有通常知識者將理解，一特定組件常可使用數種不同或重疊的用語來指稱。本文中可描述為一單一部件者可包括及可係在另一上下文中參考為由多個組件所組成。替代地，本文中可描述為包括多個組件者可於其他處稱為一單一部件。

此外，可在本文中規則地使用數個描述性用語，並且應證明在此區段開始定義這些用語係有幫助的。除非另有說明，否則這些用語及其等之定義如下。如本文中所使用，「下游(downstream)」及「上游(upstream)」係指示相對於流體（諸如通過渦輪的工作流體，或例如通過燃燒器的空氣流，或通過渦輪的組件之一者的冷卻劑）流動的方向之用語。用語「下游(downstream)」對應於流體之流動方向，而用語「上游(upstream)」係指相對於該流動的方向（即，該流動起源的方向）。用語「前(forward)」及「尾(aft)」在沒有任何進一步特定性的情況中係指方向，其中「前(forward)」係指在引擎之前方或壓縮機端，而「尾(aft)」係指渦輪機之後方區段。

另外，數個描述性用語可經常使用在本文中，如下文所描述者。用語「第一(first)」、「第二(second)」、及「第三(third)」可互換地使用以區分一組件與另一組件，且未意圖表示個別組件的地點或重要性。

本文中使用之術語僅係為了描述特定實施例之目的，並且不意欲限制本揭露。如本文中所使用，單數形式「一(a/an)」及「該(the)」係意欲包括複數形式，除非上下文另有明確指示。應進一步瞭解，當用於本說明書中時，用語「包含(comprise)」及/或「包含(comprising)」指定所陳述之特徵、整數、步驟、操作、元件、及/或組件的存在，但不排除存在或添加一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或其群組。「可選的(optional)」或「可選地(optionally)」意指後續描述的事件或狀況可或可不發生，或者意指後續描述的組件或元件可或可不存在，且意指該描述包括事件發生或組件存在的情況以及事件未發生或組件不存在的情況。

在元件或層稱為「在…上(on)」、「接合至(engaged to)」、「連接至(connected to)」、或「耦接至(coupled to)」另一元件或層時，其可直接在該其他元件或層上、接合至、連接至、或耦接至該其他元件或層，或可存在中介元件或層。相反地，當元件稱為「直接在…上(directly on)」、「直接接合至(directly engaged to)」、「直接連接至(directly connected to)」或「直接耦接至(directly coupled to)」另一元件或層時，可能沒有中介元件或層存在。用以描述元件之間的關係的其他字辭應以類似方式（例如，「在…之間(between)」之於「直接在…之間(directly between)」、「相鄰(adjacent)」之於「直接相鄰(directly adjacent)」等）解讀。如本文所使用者，用語「及/或(and/or)」包括關聯列出之項目的一或多者的任何及全部組合。

如此等圖中所示，「A」軸代表軸向定向（沿渦輪機之轉子軸）。如本文中所使用，用語「軸向(axial)」及/或「軸向地(axially)」係指物體沿軸A的相對位置/方向，軸A實質上平行於（即，在+/-3°內）渦輪機（具體而言，其轉子區段）之旋轉軸。如本文中所進一步使用者，用語「徑向(radial)」及/或「徑向地(radially)」係指物體沿軸(R)的相對位置/方向，軸R實質上垂直於軸A且僅在一個位置處與軸A相交。常常需要描述相對於中心軸設置在不同的徑向位置的部件。例如，若第一組件的駐留處比第二組件更靠近軸，在本文中將陳述為第一組件係在第二組件的「徑向向內」處或在第二組件的「內側」。另一方面，若第一組件駐留在比第二組件更遠離該軸，將於本文中敘述第一組件「徑向向外」於第二組件或在第二組件「外側」。另外，術語「周向(circumferential)」及/或「周向地(circumferentially)」係指環繞軸A之圓周(C)但在任何位置處不與軸A相交的物體之相對位置/方向。在描繪二維視圖之圖式中，為了清楚起見，可以省略圓周C。

術語「轉移(transfer)」或「軸向轉移(axial transfer)」係指將組件（諸如葉片）從一個位置移動（例如，藉由滑動動作）至另一個位置，諸如往返於一轉子輪之一鳩尾槽。因此，本文中所論述之本揭露實施例可允許藉由轉移一或多個渦輪葉片來將渦輪葉片安裝在一渦輪之一轉子輪內或從該轉子輪移除。儘管在圖式中更具體地展示渦輪葉片之移除，但應理解，本文中所描述之各種實施例可係可操作以在轉子輪處安裝及/或移除渦輪葉片，而無需修改所論述之各種組件及/或程序方法。本揭露之實施例亦提供藉由使用本文中論述之各種設備及/或類似總成之安裝渦輪葉片的方法。

本揭露之實施例提供一種用於從一渦輪機之一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之設備，及相關方法。該設備可包括一操作頭，該操作頭經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁。一致動器經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力以移除或安裝該渦輪葉片。一支撐豎架經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪機中就位的該渦輪葉片上方。在其他優點還有，該支撐豎架允許該設備之廣泛範圍調整以例如用於不同角度、具有不同安裝位置之不同的渦輪。該設備亦允許在任何給定渦輪的一個以上級操作而無需鬆開設備螺栓，節省時間。此外，由於設備之垂直定位，設備需要較少軸向力以轉移渦輪葉片，且允許藉由從上方支撐葉片而更安全安裝或移除葉片。該設備可幾乎完全遠端地操作，更加安全。

參照圖式，圖1係說明性渦輪機90的示意圖，該渦輪機呈燃燒渦輪或燃氣渦輪(gas turbine, GT)系統100（以下稱為「GT系統100」）之形式。GT系統100包括一壓縮機102及一燃燒器104。燃燒器104包括一燃燒區域105及一燃料噴嘴總成106。GT系統100亦包括一渦輪108及一共用壓縮機/渦輪軸110（以下稱為「轉子110」）。在一非限制性實例中，GT系統100係一9HA.01引擎，可商購自General Electric Company, Greenville, S.C。本揭露不限於任何一種特定的GT系統，且可結合其他引擎植入，包括例如General Electric Company的其他HA、F、B、LM、GT、TM、及E類引擎模型、以及其他公司的引擎模型。進一步地，本揭露的教示並非必然僅適用於一種GT系統，且可應用於其他類型的渦輪機，例如蒸氣渦輪、噴射引擎、壓縮機等。

圖2展示渦輪108之說明性部分的截面圖，其中四個級L0至L3可與圖1中之GT系統100使用。該四級係稱為L0、L1、L2、及L3。級L0係第一級，且係四級中（在徑向方向上）的最小級。級L1係第二級，且係在軸向方向上的下一級。級L2係第三級，且係在軸向方向上的下一級。級L3係第四級/最終級，且（在徑向方向上）係最大級。應理解的是，四級僅顯示為一個實例，且各渦輪可具有多於或少於四級。

一組固定的葉(vane)或噴嘴112與一組旋轉葉片114協作，以形成渦輪108之各級L0至L3，並界定通過渦輪108的流動路徑之一部分。各組中之旋轉葉片114係耦接至一各別轉子輪116，該各別轉子輪將其等周向地耦接至轉子110。即，複數個旋轉葉片114係以周向地相間隔的方式來機械地耦接至各轉子輪116。一靜止噴嘴區段115包括圍繞轉子110而周向地相間隔之複數個固定噴嘴112。各噴嘴112可包括與一翼型件129連接的至少一端壁（或平台）120、122。在所示的實例中，噴嘴112包括一徑向外端壁120及一徑向內端壁122。徑向外端壁120將（多個）噴嘴112耦接至渦輪108之罩殼124。

在操作中，空氣流動通過壓縮機102，且經壓縮空氣係供應至燃燒器104。具體而言，經壓縮空氣係供應至與燃燒器104成一整體的燃料噴嘴總成106。燃料噴嘴總成106與燃燒區域105流動連通。燃料噴嘴總成106亦與一燃料源（未圖示於圖1中）流動連通，並將燃料及空氣導至燃燒區域105。燃燒器104點燃並燃燒燃料。燃燒器104與渦輪108流動連通，其中氣流熱能經轉換成機械旋轉能。渦輪108係可旋轉地耦接至轉子110並驅動該轉子。壓縮機102亦係可旋轉地耦接至轉子110。在說明性實施例中，有複數個燃燒器104及燃料噴嘴總成106。在下文的討論中，除非另有說明，否則將僅討論各組件之一者。轉子110之至少一端部可軸向地延伸遠離渦輪108，且可附接至一負載或機具（未圖示），諸如但不限於一發電機、一負載壓縮器及/或另一渦輪。

轉至圖3，葉片之所選取級中的複數個葉片114經展示為配置成一列且安裝在轉子輪116上彼此周向地相鄰。葉片114可經設計用於在操作期間且當受相對高負載時彼此持續周向地接合。圖3展示在周向地相鄰的葉片114之間的機械接合之實例形式，且本揭露之實施例可有效地用於安裝及移除經設計用於此配置或類似配置的葉片114。各葉片114可透過一渦輪葉片基部130經機械地耦接至且安裝在轉子輪116上，該渦輪葉片基部包括例如經設計以適配在轉子輪116內之互補槽內且接合該互補槽的一鳩尾形狀。如圖3所示，葉片114可從渦輪葉片基部130延伸，該渦輪葉片基部具有用於容納橫跨各葉片114的流體132（圖2）或其他流體之流動之各種形貌及/或輪廓。葉片114之徑向端部可包括一箍環部分134，該箍環部分呈經形成及/或安裝在各葉片114之葉尖上的互相接合、實質上相同的組塊或板之形式。一旦每個葉片114安裝在轉子輪116上，每一箍環部分134之接合組塊或板可形成實質上連續之葉尖箍環元件，例如，經組態以導引繞著轉子110（圖1）之一流動的實質上連續的環形體。

參考圖2及圖3，各葉片114之箍環部分134可包括例如互鎖形貌136（僅圖3），用於與相鄰葉片114之箍環部分134的周向接合。在一些實例中，互鎖形貌136可包括Z形、V形、具有多個轉變點之Ｚ形路徑、曲線表面、包括直面及彎曲表面之複雜幾何等。然而，在已安裝葉片114之後，所體現的互鎖形貌136會抑制各葉片114相對於轉子輪116的軸向滑動。此外，葉片114可直接定位在渦輪機90之渦輪108與相鄰的流動路徑138（圖2）之間，例如，渦輪機90之一排氣罩或擴散區段（圖1）。如圖2所示，各葉片114可經設計用於實質上沿軸向路徑N之方向安裝或移除。例如，藉由維持各葉片114相對於彼此及相對於轉子輪116的相對位置，在渦輪機90操作期間互鎖形貌136可係有利的。然而，互鎖形貌136會降低在製造或維修期間待從直接在另外兩個葉片114之間的位置安裝或移除一或多個葉片114的能力。

本揭露之實施例可例如藉由賦予一軸向定向力以安裝或移除葉片114而減輕互鎖形貌136之此等性質。在一些實施例中，經安裝或移除之葉片114可進一步經受機械振動。此類振動例如可賦予振盪運動至葉片114，並允許葉片114的軸向移動，儘管各種妨礙因素（例如，腐蝕）會妨礙移動。本文中論述用於對葉片114賦予軸向力及/或機械振動的各種實施例。如將描述，本揭露之實施例可包括安裝在固定結構140上之設備，諸如，渦輪機90之排氣罩142（圖4）（例如，其面板或支柱）、渦輪機90之罩殼124（諸如外殼層、半接頭罩殼150（圖4））及/或能夠具有安裝在其上之各種結構特徵的其他渦輪機組件。與目前的方法相比，該設備垂直地徑向地在渦輪葉片上方。

一起參考圖4及圖5，根據本揭露之實施例展示用於在渦輪葉片基部130處安裝及/或移除渦輪葉片114的設備200。渦輪葉片基部130可包括渦輪葉片114之一根部，或可包括經組態以耦接至轉子輪116的渦輪葉片114之任何部分。圖4展示設備200之透視圖，圖5展示設備200之放大部分透視圖，以更佳地說明其各種組件，且圖6展示設備之致動器210之放大透視圖。

出於描述之目的，在以下圖式中說明之葉片114可包含渦輪機90中之最後級（例如，L3（圖1））葉片，其可包括圖2至圖3中所示之相同或類似特徵且在本文其他處描述。最後級葉片114可例如藉由定位而不同於渦輪機90中之其他葉片114，其中用於安裝及移除葉片114的習知振動總成及/或致動裝置無法使用，或不切實際。然而，如將描述，設備200有利地可調整以從渦輪機90內的數個級移除或安裝葉片114，而無需移動。此外，設備200可經定位以操作在幾乎任何渦輪108中的任何級。設備200之實施例及本文所描述之其他方法或設備實施例可用於安裝或移除葉片114，同時機械地耦接至渦輪機90之一或多個部分。

設備200通常包括可藉由支撐豎架216支撐的致動器210移動的操作頭202。

參考圖4至圖6，設備200包括經組態以接合渦輪葉片基部130之軸向側壁204（圖2、圖5及圖6）的操作頭202。操作頭202經成形以對渦輪葉片基部130賦予一軸向力F。操作頭202可經成形及/或定位以接合渦輪葉片基部130之軸向側壁204，同時在軸向方向（即，大致上平行於渦輪機之軸）施加機械力至其。取決於何處室可供用於從轉子輪116安裝或移除各別葉片114，軸向側壁204可面向上游或下游。在一實施例中，操作頭202包括當以操作方式耦接至致動器210時可垂直延伸之一臂206，即，該臂係一垂直延伸之臂。臂206可具有適當定位操作頭202（即，臂206之端部）所需的任何長度，以接合渦輪葉片基部130之軸向側壁204。雖然繪示臂206之一個長度，但是臂206可選自一組不同長度之臂，該等臂可被提供作為設備200之部件，因此該等臂可搭配任何徑向長度之渦輪葉片114及/或一給定渦輪108之各種不同級使用。替代地，如圖6所示，垂直延伸之臂206可係長度可調整的。該臂可使用任何解決方案進行長度調整，例如，藉由使用耦接構件258及/或板耦接器260（例如，螺栓、螺釘等）將該臂接合至耦接構件258而相對於致動器210改變其垂直位置（參見調整槽262）。雖然展示槽262，但亦可使用任何形式之可選擇性開口。操作頭202可包括任何結構以例如在相鄰於軸向側壁204的臂206之端部處接合軸向側壁204。即，操作頭202可經提供以呈任何現在已知或之後開發之儀器的形式，用於對機械接合至其的組件賦予軸向力及或許振動振盪。操作頭202可體現為例如一或多個振動式樁錘、板、圓柱體、滾筒等。在一實施例中，操作頭202可包括一接合元件208（圖6），該接合元件經組態以當轉子旋轉時接合渦輪葉片基部130之軸向側壁204、及沿渦輪葉片基部130之軸向側壁204滑動。

操作頭202亦可包括振動總成212，該振動總成包括耦接至臂206的振動驅動機構214。在一些實施方案中，振動驅動機構214可包括一氣動馬達，該氣動馬達經組態以使用例如透過一流體源而饋送至振動總成212的壓縮空氣而產生機械振動及/或其他形式之移動。替代地，振動驅動機構214可包括或體現為一電動馬達、燃燒引擎及/或其他目前已知或之後開發之儀器，用於產生機械功、與例如偏心重振動器系統耦接。振動總成212可使用任何現在已知的解決方案（例如，緊固件、焊接等）而可調整地耦接至臂206或直接定位在該臂上。振動總成212可係可調整地安裝至臂206以允許沿臂206之長度定位在任何處。

設備200亦包括支撐豎架216，該支撐豎架經組態以在渦輪葉片114就位在渦輪機90之渦輪108中時，將致動器210實質上垂直地定位在渦輪葉片114上方。如本文中所使用，「實質上垂直(substantially vertical)」指示相對於垂直+/-10°。支撐豎架216可包括任何現在已知或之後開發的具有一平台支撐致動器210的似橋型高架結構，並且具有足夠的強度以承受施加至其的原動力。支撐豎架216可安裝至任何固定結構140。在某些實施例中，支撐豎架216可安裝至渦輪葉片114定位於其中的渦輪機90之一部分。如圖4中所繪示，一外殼層、上半接頭罩殼（未圖示）可被移除，而留下外殼層、下半接頭罩殼150。此處，包括渦輪葉片114之渦輪108就位以進行渦輪108之操作，惟移除任何外殼層、上半接頭罩殼除外。支撐豎架216安裝至其的渦輪機90之部分可包括例如相鄰於渦輪108，及/或渦輪108經定位於其中的固定結構140（例如，下半接頭罩殼150）。在所展示之實例中，支撐豎架216安裝至渦輪108經定位於其中的下半接頭罩殼150之相對側232、234，及相鄰於渦輪108之排氣罩142。雖然已展示支撐豎架216以圖式中之特定方式安裝，但強調，其可安裝至任何各種替代固定結構140，例如，電廠樓層、其他罩殼、相鄰於渦輪108之其他結構、電廠內的起重機，以及其他選項。可使用能夠將支撐豎架216固定附接至固定結構140的任何安裝機構236，例如栓接或夾持安裝板等。

如所說明，在某些實施例中，支撐豎架216可包括複數個可調整支撐構件230，該複數個可調整支撐構件經組態以容納複數個不同渦輪108，即，具有在不同距離處的葉片級且具有不同於所繪示之外徑的不同大小之渦輪。在所示之非限制性實例中，支撐構件230可包括類似於建築應用中所用之鷹架構件。可使用任何數目個支撐構件230，且可以現已已知或之後開發之方式中耦接在一起，例如夾具、緊固件、螺紋耦接等。無論如何，支撐構件230能夠將致動器210定位在渦輪108上方的任何側向位置處及沿渦輪108之軸A的任何軸向位置處。對於本文中所描述之目的，在某些實施例中，至少一支撐構件238軸向地延伸，即，平行於渦輪108之軸A。

為了實現操作頭202的移動，設備200可包括機械地耦接至操作頭202（即，臂206）的致動器210，使得致動器210的致動引起操作頭202及臂206相對於渦輪葉片基部130移動。更具體而言，致動器210經組態以移動操作頭202以選擇性地接合渦輪葉片基部130之軸向側壁204，並對渦輪葉片基部130賦予軸向力F以移除或安裝渦輪葉片114。如圖5及圖6中所示，致動器210可包括經組態以耦接至支撐豎架216的一安裝構件240。安裝構件240可包括能夠耦接至支撐豎架216之軸向延伸支撐構件238的任何結構構件。在某些實施例中，安裝構件240採用一板的形式；然而，其他形式亦係可行的。安裝構件240可包括任何數目個耦接器242，例如呈管夾之形式或適用於軸向延伸支撐構件238之形狀及尺寸的其他形式的耦接器。耦接器242可從安裝構件240向外延伸以接合軸向延伸支撐構件238之一或多個部分。耦接器242可選擇性地緊固及解除緊固以從支撐豎架216移除致動器210，或允許致動器210相對於支撐豎架216移動。更具體而言，耦接器242可選擇性地緊固及解除緊固以允許致動器210例如沿軸向延伸支撐構件238相對於在其下方的渦輪葉片114軸向地移動，以允許操作頭202之所欲軸向定位。以此方式，設備200可用以移除或安裝在渦輪108之許多級上的渦輪葉片114，而無需移動支撐豎架216或設備200之其他部件。軸向延伸支撐構件238可具有允許隨著設備200之單一安裝移動至渦輪108之如所欲多個級所需的任何長度。

致動器210亦包括一滑動系統250，其經組態以使操作頭202可相對於安裝構件240（軸向）且因此渦輪葉片114滑動地移動。致動器210亦包括線性致動器252，該線性致動器經組態以選擇性地相對於安裝構件240軸向地移動滑動系統250，以將軸向力F施加至渦輪葉片基部130之軸向側壁204。滑動系統250可包括一或多個軸向導件254，以使含臂206之操作頭202相對於安裝構件240在至少一個方向上（例如，沿線T）移動。軸向導件254可體現為可滑動耦接件，諸如軌道、槽板、狹槽等，及/或可包括准許在一個方向上移動的替代形式之結構，諸如齒輪軸承、齒條與小齒輪總成、螺紋殼體及/或其他機械軸承。在軸向導件254體現為一軌道或其他可滑動軸承的情況中，一對可滑動耦接件256可各可滑動地連接至及/或安裝在各別軸向導件254上。可滑動耦接件256可採取經設計以實現組件例如沿箭頭T之方向相對於彼此移動的滑接輪、輪子、齒輪及/或其他滑動組件或軸承之形式。在軸向導件254呈齒輪軸承或用於提供兩個機械接合元件之間可滑動耦接之替代組件的替代情境中，可滑動耦接件256可取代例如輪子、齒輪、螺紋構件等，用於提供實質上在軸向軸A之方向上的移動。一耦接構件258可經提供作為一體式殼體，其經定形以接合臂206之一外表面形貌，或替代地可耦接至臂206之一個表面。在此情況中，另一耦接構件258可耦接至臂206之另一表面，其中板耦接器260（例如，螺栓、螺桿、鉚釘等）將兩個耦接構件258接合在一起。如將認識到，亦可採用將臂206耦接至滑動系統250的多種替代機制。

在額外組件包括在致動器210內及/或可操作地連接該致動器的情況中，操作員可進一步控制操作頭202及臂206相對於安裝構件240之位置。例如，線性致動器252可包括呈例如機械馬達、電動馬達、氣動馬達等之形式的任何形式之驅動機構253，其可產生及傳輸機械功以跨軸向導件254移動操作頭202及臂206。在所繪示之非限制性實例中，線性致動器252包括與耦接構件258相互作用以移動操作頭202及臂206的螺形齒輪255。線性致動器252可耦接至例如透過軸承266經定形以於其中接收線性致動器252之一部分的安裝構件240。軸承266可定位在安裝構件240之相對端部處，以允許螺形齒輪255自由旋轉以移動滑動系統250。可使用任何必要的轉接器（未圖示）耦接滑動系統250、螺形齒輪255及/或驅動機構252。每一軸承266可安裝在安裝構件240之一部分上，例如藉由透過習知緊固件（諸如螺栓、螺釘、鉚釘等）機械貼附至其上。

除了將致動器210定位在軸向延伸支撐構件238上外，如本文所描述，耦接器242亦經組態以在兩個狀態之間選擇性地定位致動器210之安裝座構件240。如圖4及圖5中所示，一第一操作狀態係其中安裝構件240經軸向地且樞轉地固定至支撐豎架216之軸向延伸支撐構件238的狀態。此處，臂206實質上垂直地相鄰於複數個渦輪葉片級之一第一級270延伸（參見複數個空轉子輪116）。此狀態係設備200之操作狀態，其中致動器210可被致動以移除或安裝在用於所選取葉片級的所選取轉子輪116之渦輪葉片114中。圖7展示另一第二調整狀態，其中耦接器242已被充分釋放以允許安裝構件240可相對於軸向延伸支撐構件238樞轉（參見箭頭B），以將臂206徑向地定位在渦輪108上之任何渦輪葉片114外，且可沿支撐豎架216之軸向延伸支撐構件238軸向地移動。在第二狀態中，致動器210可沿軸向延伸支撐構件238移動，用於相對於複數個渦輪葉片114之不同的第二級272定位（參見箭頭C）。一旦在新的所欲位置，致動器210可往回旋轉，使得操作頭202在施加軸向力F至所選取渦輪葉片基部130之軸向側壁204的一位置中（參見箭頭D）。以此方式，儘管支撐豎架216未移動，設備200可操作多於一個級，使得明顯更快且更安全移除或安裝在數個級中的渦輪葉片。

在操作中，一種用於從渦輪機90之渦輪108安裝或移除渦輪葉片114之方法可包括將設備200安裝至渦輪機90之一部分，如本文中所描述。在一非限制性實例中，安裝包括將支撐豎架216安裝至渦輪108定位在其中的半接頭罩殼150之相對側232、234，及相鄰於渦輪機90之渦輪108的排氣罩142。操作頭202可與一所選取葉片114之渦輪葉片基部130實質上軸向地對準。使用致動器210，操作頭202可被移動以（在致動渦輪葉片基部之前）使設備200之操作頭202與渦輪葉片基部130接合。如圖8所示，該方法可進一步包括藉由透過操作頭202對渦輪葉片基部130施加軸向力F以相對於渦輪機90機械地致動渦輪葉片基部130，使得渦輪葉片基部130轉移至渦輪葉片114之一第一級的轉子輪116中或離開該轉子輪。即，操作頭202在藉由致動器210透過臂206致動下迫使渦輪葉片114進入或離開轉子輪116。在安裝方面，這些動作可使葉片114軸向地朝向轉子輪116，使得葉片114安裝在兩個其他葉片114之間。在移除的情況中，操作頭202可接觸葉片114及使該葉片軸向地移動離開在兩個相鄰之葉片114之間的位置及離開轉子輪116。在葉片需要「成扇形散開」的情況中可採用移除及安裝程序兩者，意指必須一步一步地逐一地移除葉片，同時亦使轉子轉動。成扇形散開是必需的，例如，在一偏斜鳩尾或互鎖葉尖箍環將不允許單一葉片移除或安裝在其自身的情況中。視情況，振動總成212可例如經由設備之臂206耦接至操作頭202，而渦輪葉片基部130可與施加軸向力F同時地振動。如圖8所示，當操作頭202振動且當安裝構件240相對於下半接頭罩殼150維持固定時，可調整操作頭202及臂206之位置。

安裝及/或移除葉片114之方法可特別有效地安裝或移除包括箍環部分134的葉片114，該箍環部分經組態以與周向相鄰的葉片114形成一互鎖形貌136（圖3）。如圖8所示，使用設備200中之臂206可允許使用者使操作頭202（具有或不具有振動總成212）與渦輪108之級實質上對齊，無論渦輪配置為何。如說明，設備200可替代地用於例如在級270、272之間軸向地定位的位置處安裝或移除除了最後級葉片之外的葉片114。因此，在習知安裝或設備難以取用葉片114的情況中，可在渦輪機90機之任何位置處使用設備200。

在渦輪葉片之不同級待移除或安裝的情況中，如圖7所示，方法可包括第一次旋轉致動器210，以使臂206（及操作頭202）從相鄰於渦輪葉片114之第一級的轉子輪116的一第一操作位置（圖4至圖5）旋轉至徑向地在渦輪108上之任何渦輪葉片114外的一位置。如圖7中所示，致動器210可沿支撐豎架216之軸向延伸支撐構件238軸向地移動至一不可操作位置（圖7），在該不可操作位置中，臂206徑向地在相鄰於渦輪機90之渦輪葉片114之一不同的第二級272的一空間276外且軸向地在該空間上方。不同的第二級272可係可由臂206及致動器210經由軸向延伸支撐構件238取用的任何級。接著，致動器210可再次往回旋轉（圖7中之箭頭D）以使臂206從該不可操作位置旋轉至相鄰於渦輪葉片114之一不同的第二級272的另一操作位置（圖7中之虛線）。接著，可針對在第二級272中之任何數目個渦輪葉片114重複藉由透過操作頭202對渦輪葉片基部130施加軸向力F以相對於渦輪機90機械地致動渦輪葉片基部130。即，使得渦輪葉片基部130轉移至渦輪葉片114之不同的第二級272的轉子輪116中或離開該轉子輪。

設備200可包括一或多種材料，包括且不限於：金屬、塑膠、陶瓷及/或經調適用於渦輪機安裝或維修領域中的其他材料。

本揭露之實施例可提供若干技術及商業優勢，其中一些於本文舉實例方式討論。本文所論述之夾具及方法的實施例可提供實質上一致地製造及/或維修渦輪葉片（諸如使用在渦輪機中）。亦可採用本揭露之實施例用於諸如在檢查特定組件（例如，氣渦輪之最後級葉片）期間需要至少部分拆卸渦輪機及/或級的程序及/或事件。本文所論述之各種實施例可操作以安裝或移除在相對不可取用位置中的葉片，而不需要部分或完全解構鄰接的組件。支撐豎架允許該設備之廣泛範圍調整以例如用於不同角度及/或具有不同安裝位置之不同的渦輪。該設備亦允許在任何給定渦輪的一個以上級操作而無需鬆開設備螺栓，節省時間。此外，由於該設備之垂直定位，設備需要較少軸向力以轉移渦輪葉片基部，且允許藉由從上方支撐葉片而更安全安裝或移除葉片。可例如使用任何現在已知或之後開發的遠端控制系統幾乎完全遠端地操作該設備。亦應理解，本揭露之實施例可在本文中未提出之其他操作及/或維修情境中提供優點及特徵。

本文中使用之術語僅係為了描述特定實施例之目的，並且不意欲限制本揭露。如本文中所使用的，除非上下文另有明確指示，單數形式「一(a/an)」及「該(the)」亦意圖包括複數形式。應進一步瞭解，當用於本說明書中時，用語「包含(comprises/comprising)」指定陳述之特徵、整數、步驟、操作、元件、及/或組件的存在，但不排除存在或添加一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或其群組。

此書面描述使用實例來揭示本揭露（包括最佳模式），並使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本發明，包括製造及使用任何裝置或系統及執行任何合併的方法。本揭露之可專利範圍係由申請專利範圍所定義，且可包括所屬技術領域中具有通常知識者設想到的其他實例。若此類其他實例不具有不同於申請專利範圍之字面用語的結構元件，或若此類其他實例包括與申請專利範圍之字面用語無實質差異的等效結構元件，則其等係意欲位在申請專利範圍之範疇內。

90:渦輪機 100:燃燒渦輪或燃氣渦輪系統；GT系統 102:壓縮機 104:燃燒器 105:燃燒區域 106:燃料噴嘴總成 108:渦輪 110:共用壓縮機/渦輪軸；轉子 111:固定的葉或噴嘴 112:固定噴嘴 114:旋轉葉片 115:靜止噴嘴區段 116:轉子輪 120:徑向外端壁；端壁或平台 122:徑向內端壁；端壁或平台 124:罩殼 129:翼型件 130:渦輪葉片基部 132:流體 134:箍環部分 136:互鎖形貌 138:流動路徑 140:固定結構 142:排氣罩 150:半接頭罩殼 200:設備 202:操作頭 204:軸向側壁 206:臂 208:接合元件 210:致動器 212:振動總成 214:振動驅動機構 216:支撐豎架 230:支撐構件 232:相對側 234:相對側 236:安裝機構 238:支撐構件 240:安裝構件 242:耦接器 250:滑動系統 252:線性致動器 253:驅動機構 254:軸向導件 255:螺形齒輪 256:可滑動耦接件 258:耦接構件 260:板耦接器 262:調整槽 266:軸承 270:第一級 272:第二級 276:空間 A:軸 B:箭頭 C:箭頭 D:箭頭 F:軸向力 L0:級 L1:級 L2:級 L3:級 N:軸向路徑 R:軸 T:線；箭頭

從下文本揭露之各種態樣的詳細說明連同描繪本揭露之各種實施例之附圖，將更容易理解本揭露之這些及其他特徵，其中： ［圖1］係習知渦輪機之示意圖。 ［圖2］係一說明性渦輪機之數個渦輪葉片級的截面圖。 ［圖3］係耦接至轉子輪之渦輪葉片的透視圖，且包括互鎖箍環介面。 ［圖4］係根據本揭露實施例之用於移除及/或安裝渦輪葉片之設備的透視圖。 ［圖5］係根據本揭露實施例之一種用於移除及/或安裝渦輪葉片之設備的放大透視圖。 ［圖6］係根據本揭露實施例之用於移除及/或安裝渦輪葉片之設備之致動器的放大透視圖。 ［圖7］係根據本揭露實施例之用於移除及/或安裝處於調整狀態之渦輪葉片之設備的透視圖。 ［圖8］係根據本揭露實施例之用於移除及/或安裝處於操作狀態之渦輪葉片之設備的透視圖。

應注意本揭露的圖式無需按比例。圖式意欲僅描繪本揭露的一般態樣，且因此不應被視為限制本揭露的範圍。在圖式中，圖式之間類似編號表示類似元件。

90:渦輪機

108:渦輪

114:旋轉葉片

124:罩殼

138:流動路徑

140:固定結構

142:排氣罩

150:半接頭罩殼

200:設備

202:操作頭

206:臂

210:致動器

216:支撐豎架

230:支撐構件

232:相對側

234:相對側

236:安裝機構

Claims (20)

1. 一種從一渦輪機之一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之設備，該設備包含： 一操作頭，其經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁； 一致動器，其經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力以移除或安裝該渦輪葉片；及 一支撐豎架，其經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪機中就位的該渦輪葉片上方。
2. 如請求項1之設備，其中該支撐豎架安裝至該渦輪葉片定位於其中的該渦輪機之一部分，該渦輪機之該部分包括係下列中之至少一者的一結構：相鄰於該渦輪；或該渦輪定位於其中。
3. 如請求項2之設備，其中該支撐豎架安裝至該渦輪定位於其中的一下半接頭罩殼之相對側，及相鄰於該渦輪的一排氣罩。
4. 如請求項1之設備，其中該支撐豎架包括複數個可調整支撐構件，該複數個可調整支撐構件經組態以容納複數個不同的渦輪。
5. 如請求項1之設備，其中該操作頭包括操作性地耦接至該致動器的一垂直延伸之臂，其中該垂直延伸之臂係長度可調整的。
6. 如請求項5之設備，其進一步包含一振動總成，該振動總成包括耦接至該垂直延伸之臂之一振動驅動機構。
7. 如請求項5之設備，其中該操作頭包括經組態以接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁的一接合元件。
8. 如請求項1之設備，其中該致動器包括： 一安裝構件，其經組態以耦接至該支撐豎架； 一滑動系統，其經組態以相對於該安裝構件可滑動地移動該操作頭；及 一線性致動器，其經組態以選擇性地相對於該安裝構件軸向地移動該滑動系統以施加該軸向力。
9. 如請求項8之設備，其中該操作頭包括操作性地耦接至該致動器之一臂，且其中該致動器進一步包括一耦接器，該耦接器經組態以選擇性地將該安裝構件定位於一第一狀態與一第二狀態之間： 在該第一狀態中，該安裝構件軸向地且樞轉地固定至該支撐豎架之一軸向延伸支撐構件，且該臂實質上垂直地相鄰於複數個渦輪葉片級之一第一級延伸，且 在該第二狀態中，該安裝構件可相對於該軸向延伸支撐構件樞轉，以將該臂徑向地定位在該渦輪上的任何渦輪葉片外，且可沿該支撐豎架之該軸向延伸支撐構件軸向地移動， 其中，在該第二狀態中，該致動器可沿該軸向延伸支撐構件移動，用於相對於該複數個渦輪葉片之一不同的第二級定位。
10. 一種從一渦輪移除或安裝一渦輪葉片之設備，該設備包含： 一操作頭，其經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁，該操作頭包括一臂； 一致動器，其經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力，以從該渦輪移除該渦輪葉片或將該渦輪葉片安裝於該渦輪中；及 一支撐豎架，其經組態以將該致動器實質上垂直地定位在該渦輪葉片上方， 其中該致動器進一步包括： 一安裝構件，其經組態以耦接至該支撐豎架；及 一耦接器，其經組態以選擇性地將該安裝構件定位於一第一狀態與一第二狀態之間： 在該第一狀態中，該安裝構件軸向地且樞轉地固定至該支撐豎架之一軸向延伸支撐件，且該臂實質上垂直地相鄰於複數個渦輪葉片級之一第一級延伸，且 在該第二狀態中，該安裝構件可相對於該軸向延伸支撐構件樞轉，以將該臂徑向地定位在該渦輪上的任何渦輪葉片外，且可沿該支撐豎架之該軸向延伸支撐構件軸向地移動， 其中，在該第二狀態中，該致動器可沿該軸向延伸支撐構件移動，用於相對於該複數個渦輪葉片之一不同的第二級定位。
11. 如請求項10之設備，其進一步包含一振動總成，該振動總成包括耦接至該臂的一振動驅動機構。
12. 如請求項10之設備，其中該支撐豎架包括複數個可調整支撐構件，該複數個可調整支撐構件經組態以容納複數個不同的渦輪。
13. 如請求項10之設備，其中該操作頭包括操作性地耦接至該致動器的一垂直延伸之臂，其中該垂直延伸之臂係選自一組不同長度臂。
14. 如請求項13之設備，其中該致動器進一步包括： 一滑動系統，其經組態以相對於該安裝構件可滑動地移動該操作頭；及 一線性致動器，其經組態以選擇性地相對於該安裝構件軸向地移動該滑動系統。
15. 如請求項10之設備，其中該支撐豎架安裝至該渦輪定位於其中的一半接頭罩殼之相對側，及相鄰於該渦輪的一排氣罩。
16. 一種用於從一渦輪機之一渦輪安裝或移除一渦輪葉片之方法，該方法包含： 將一設備安裝至一渦輪機之一部分，該設備包括一操作頭、一致動器、及一支撐豎架，該操作頭經組態以接合一渦輪葉片基部之一軸向側壁，該致動器經組態以移動該操作頭以選擇性地接合該渦輪葉片基部之該軸向側壁，且對該渦輪葉片基部賦予一軸向力，該支撐豎架經組態以將該致動器及該操作頭實質上垂直地定位在該渦輪葉片上方；及 藉由透過該操作頭對該渦輪葉片基部施加該軸向力以相對於該渦輪機機械地致動該渦輪葉片基部，使得該渦輪葉片基部轉移至渦輪葉片之一第一級的一轉子輪中或離開該轉子輪。
17. 如請求項16之方法，其進一步包含： 將一振動總成耦接至該設備之該操作頭；及 與施加該軸向力同時地振動該渦輪葉片基部。
18. 如請求項16之方法，其進一步包含在機械地致動該渦輪葉片基部之前移動該操作頭以接合該渦輪葉片基部。
19. 如請求項16之方法，其中該操作頭包括從該致動器延伸的一臂，且進一步包括： 第一次旋轉該致動器，以使該臂從相鄰於渦輪葉片之該第一級之該轉子輪的一第一操作位置旋轉至徑向地在該渦輪上之任何渦輪葉片外的一位置； 將該致動器沿該支撐豎架之一軸向延伸支撐構件軸向地移動至一不可操作位置，在該不可操作位置中，該臂徑向地在相鄰於該渦輪機之渦輪葉片之一不同的第二級的一空間外且軸向地在該空間上方； 第二次旋轉該致動器，以使該臂從該不可操作位置旋轉至相鄰於渦輪葉片之該不同的第二級的一第二操作位置；及 重複藉由透過該操作頭對該渦輪葉片基部施加該軸向力以相對於該渦輪機機械地致動該渦輪葉片基部，使得一渦輪葉片基部轉移至渦輪葉片之該不同的第二級的一轉子輪中或離開該轉子輪。
20. 如請求項18之方法，其中該安裝包括將該支撐豎架安裝至該渦輪定位於其中的一半接頭罩殼之相對側，及相鄰於該渦輪機中之該渦輪的一排氣罩。

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