Способ удаления соединительных штырей
Изобретение относится к удалению соединительных штырей из пальцевого соединительного устройства, предназначенного для установки лопастей на ротор турбины. В штыре сверлят первое отверстие, имеющее первый диаметр и проходящее в осевом направлении примерно на 1/3 от длины штыря. Затем в штыре сверлят второе отверстие со вторым диаметром, меньшим упомянутого первого диаметра, проходящее в осевом направлении от первого отверстия и продолжающееся примерно до 1/2 длины штыря. После этого сверлят третье отверстие, диаметр которого равен диаметру второго отверстия. Третье отверстие проходит в осевом направлении от упомянутого второго отверстия и продолжается примерно до 3/4 длины штыря. Далее удаляют штырь. В результате обеспечивается удаление штыря без повреждения ротора. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Это изобретение относится к способу высверливания соединительных штырей, а также вспомогательных средств и поперечных шпонок, устанавливаемых в роторах турбин, чтобы облегчить их удаление.
В лопастях некоторых паровых турбин используют пальцевую соединительную конфигурацию, чтобы обеспечить крепление лопастей к ротору турбины. Более точно, в основном ориентированные в радиальном направлении пальцы на лопасти сопрягаются с противоположными пальцами, выполненными в роторе посредством механической обработки. Соединительная часть каждой лопасти имеет три проходящих в осевом направлении отверстия для соединительных штырей, причем упомянутые отверстия могут быть совмещены с соответствующими отверстиями, предварительно просверленными в роторе. После того как лопасти установлены на роторе, отверстия в лопастях, предназначенные для соединительных штырей, совпадают с соответствующими отверстиями в роторе. После установки всех лопастей отверстия под соединительные штыри подвергают завершающей обработке - развертыванию, чтобы обеспечить установку штырей, которые удерживают лопасти в надлежащем месте на роторе. В течение работы в тяжелых условиях соединительные штыри могут залипнуть в предназначенных для них отверстиях в лопастях и/или в роторе вследствие воздействия давления и температуры, окисления, а также ступенчатого изменения штырей вследствие оказываемого на них лопастями радиального тянущего усилия в результате действия центробежных сил. Удаление таких соединительных штырей для их осмотра или замены может вызвать затруднения, а также потребовать определенных затрат времени и средств.
Обычные способы удаления соединительных штырей предполагают использование выдавливающего устройства, ударного пистолета и/или пистолета, приводимого в действие взрывчатым веществом, чтобы вытолкнуть штырь из отверстия. Если штыри не движутся, и в том случае, если на лопасти могли быть нанесены царапины, один из вариантов заключается в срезании основной части лопастей и в удалении наборной фрезой соединительной части лопастей из пальцев ротора. Остающийся материал будет удален рукой. Однако если лопасти должны быть сохранены, соединительные штыри необходимо высверливать, используя обычные способы ручного сверления, а остающиеся пустотелые части должны быть удалены, причем вновь вручную. Другие используемые способы заключаются в том, чтобы выполнить частичное сверление в штырях, вставить выколоточный стержень и после этого выбивать штыри с помощью ударного пистолета или пистолета, приводимого в действие взрывчатым веществом. Другие проблемы, связанные с известными способами сверления, включают в себя: 1) тенденцию обычных сверл к «уходу» от центра, когда выполняют сверление твердого штыря, а также последующее прохождение сверла через боковую сторону штыря в ротор; 2) значительное время, затрачиваемое на извлечение остающейся пустотелой части, когда выполнено сверление штыря; 3) если сверление штыря выполнено весьма глубоко, то выколоточная операция может привести к отделению конца штыря, при этом кусок пустотелой части будет оставаться в отверстии, и его необходимо будет удалить рукой; 4) когда штыри просверлены, любое начальное смещение сверлильной машины также может привести к прохождению сверла или электрода электроразрядной машины через боковую сторону штыря в ротор. Чем больше глубина сверления, тем в большей степени сказывается влияние смещения и тем больше вероятность повреждения ротора.
В настоящем изобретении сделана попытка исключения описанных выше проблем, связанных с известными способами сверления. В представленном в качестве примера варианте осуществления изобретения используют процесс ступенчатого сверления, который предполагает сверление отверстия относительно большого диаметра (предпочтительно с использованием быстрого сверления электрораэрядной машиной) в удаляемом штыре, которое приблизительно составляет 1/3 длины штыря. После этого извлекают электрод и предпринимают попытку удаления штыря путем использования обычных средств. Если штырь все еще не движется, то электрод меняют на меньший электрод и далее сверлят отверстие меньшего диаметра до места за серединой штыря. После извлечения электрода вновь делают попытку удаления штыря. Если штырь все еще не освобожден, то при окончательной стадии сверления используют тот же самый меньший электрод предыдущей стадии для продолжения сверления отверстия примерно на 3/4 длины штыря. Испытания показали, что при этом давление на штырь будет уменьшено в достаточной степени, чтобы была обеспечена возможность его удаления. Важно, чтобы ступенчатое уменьшение размера электрода при более глубоком сверлении согласовывалось с какой-либо незначительной несоосностью электрода, чтобы уменьшить потенциальную возможность сверления сквозь боковую сторону штыря и попадания в ротор.
Соответственно в более широких аспектах настоящее изобретение относится к способу удаления штыря из отверстия, содержащему: а) сверление в штыре первого отверстия с первым диаметром на выбранной части размера штыря по длине и попытку удаления штыря; b) если штырь не поддается удалению, то сверление второго отверстия со вторым диаметром, меньшим чем первый диаметр, на увеличенной части размера штыря по длине; с) удаление штыря.
Согласно еще одному аспекту изобретение относится к способу удаления соединительного штыря из соединительного пальцевого устройства для установки лопастей на ротор турбины, причем в этом случае обычно ориентированные в радиальном направлении пальцы на лопасти и на роторном колесе чередуются друг с другом, а большое количество ориентированных в осевом направлении соединительных штырей крепят лопасти к ротору, при этом способ содержит: а) сверление в штыре первого отверстия с первым диаметром на протяжении примерно 1/3 размера штыря по длине в осевом направлении; b) сверление второго отверстия, продолжающегося от первого отверстия и имеющего второй диаметр, меньший первого диаметра, при этом оно проходит примерно до 1/2 размера штыря по длине в осевом направлении; с) сверление третьего отверстия, идущего от второго отверстия, при этом его диаметр фактически равен диаметру второго отверстия, и оно проходит примерно на 3/4 длины штыря в осевом направлении; d) удаление штыря.
Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - в перспективе вырез, в простой форме иллюстрирующий пальцевую соединительную конфигурацию в ряду лопастей на роторном колесе турбины, при этом соединительные штыри крепят лопасти к ротору.
Фиг.2 - схематическое сечение соединительного штыря, иллюстрирующее первую стадию сверления согласно изобретению.
Фиг.3 - вид, подобный виду на фиг.2, но иллюстрирующий продолжение сверления, когда выполняют вторую стадию сверления согласно изобретению.
Фиг.4 - вид, подобный виду на фиг.2 и 3, но иллюстрирующий продолжение сверления, когда выполняют третью стадию сверления согласно изобретению.
Фиг.5 - вид, подобный виду на фиг.4, показывающий, как рассматриваемая сверлильная операция согласуется со смещением сверлильного электрода относительно оси.
На фиг.1 показан участок 10 турбинного колеса, включающий множество лопастей 12, прикрепленных к роторному колесу 14 турбины посредством соединительного пальцевого устройства, подсоединенного большим количеством проходящих в осевом направлении соединительных штырей 16. Точнее, каждая лопасть 12 имеет большое количество (четыре в представленном в качестве примера варианте осуществления конструкции) соединительных выступов или пальцев 18, которые заходят в выполненные в роторе 20 соединительные прорези и находятся между ними. Подобным же образом турбинное колесо имеет в общем проходящие в радиальном направлении соединительные выступы 22, заходящие в соединительные прорези 24 в лопастях и находящиеся между ними. В процессе монтажа, после того как все лопасти установлены на роторное колесо 14, выполняют регулирование лопастей 12 таким образом, чтобы отверстия 26 для соединительных штырей в роторе и в лопастях совпадали в осевом направлении. На фиг.1 для облегчения понимания представлены несколько соединительных штырей 16, находящихся в надлежащем месте, а также несколько пустых отверстий 26. Отверстия 26 образованы в соединительных пальцах лопастей, а также в соединительных пальцах ротора, при этом они могут быть совмещены в осевом направлении. После того как лопасти установлены на колесо, отверстия в лопастях и в роторе совмещают, после чего выполняют их окончательную обработку - развертывание, чтобы обеспечить возможность установки соединительных штырей 16, которые удерживают лопасти в надлежащем месте на колесе. Настоящее изобретение относится к способу сверления для последовательного удаления штырей 16 с целью их осмотра и/или замены.
На фиг.2-4 показано, что первая стадия процесса заключается в сверлении относительно большого отверстия 28, диаметр которого составляет, например, 0,44 дюйма (11,17 мм), в штыре, длина которого составляет примерно от 5 до 9 дюймов (127-228,6 мм), а диаметр составляет примерно 1/2-5/8 дюйма (12,7-15,87 мм), предпочтительно с использованием высокоскоростных сверлильных операций, выполняемых электроразрядной машиной. Это отверстие или канал сверлят на длину в осевом направлении, приблизительно равную 1/3 длины штыря, и заканчивают сверление в месте, обозначенном позицией 30. После этого электрод извлекают и делают попытку удаления штыря, например, посредством перемещения штыря через отверстие с помощью выколотки, ударного пистолета или пистолета, приводимого в действие взрывчатым веществом. Если палец удалить невозможно, то электрод заменяют на меньший электрод и продолжают сверление, но уже меньшего отверстия 32, диаметр которого составляет примерно 0,26 дюйма (6,6 мм) до места, приблизительно отстоящего на половину или немного за половину пути по длине штыря, как показано на фиг.3, причем конец этой части длины обозначен позицией 34. Электрод извлекают и вновь делают попытку удаления пальца, используя процессы, подобные описанным выше обычным процессам. Если палец все еще не может быть удален, выполняют третью, окончательную стадию сверления тем же самым меньшим электродом 32 с тем же самым диаметром порядка 0,26 дюйма (6,6 мм) от прежнего конечного места 34 вперед до увеличения отверстия или канала 36 на длину, примерно составляющую 3/4 длины штыря, при этом отверстие будет заканчиваться в месте, обозначенном позицией 38. После извлечения электрода штырь вновь подвергают толкающему воздействию, используя обычные способы. Все выполненные к настоящему времени испытания показывают, что после этой третьей стадии сверления давление на штырь будет уменьшено в достаточной степени, что обеспечивает возможность его удаления.
Если обратиться к фиг.5, то можно оценить, что процесс ступенчатого уменьшения диаметра отверстия согласуется с незначительным отклонением от оси, что позволяет свести к минимуму вероятность того, что сверло будет проходить через штырь и повредит ротор. При этом на чертеже показан палец 40 с первым отверстием 42, в целом просверленным в осевом направлении, но с небольшим смещением относительно оси. Смещение увеличивается по ходу одного или более сверлений 44 уменьшенного диаметра, но благодаря отличительному признаку, заключающемуся в ступенчатом уменьшении диаметра, просверленное отверстие не пройдет через боковую сторону штыря.
Следует иметь в виду, что изобретение также может быть применено для удаления вспомогательных средств и поперечных шпонок, применяемых для крепления устанавливаемых в последнее время лопастей с прорезями и/или блоков с конфигурациями в виде сосны или с другими конфигурациями соединительной части лопастей.
Хотя изобретение описано применительно к тому, что в настоящее время следует считать наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления конструкции, очевидно, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом, напротив, оно предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных устройств, находящихся в пределах существа и объема прилагаемых пунктов формулы изобретения.
1. Способ удаления соединительных штырей (16) из пальцевого соединительного устройства для установки лопастей на ротор турбины, в котором ориентированные в радиальном направлении пальцы (18, 22) на лопасти (12) и на роторном колесе (14) чередуются, а множество ориентированных в осевом направлении соединительных штырей (16) крепят лопасти к ротору, отличающийся тем, что в штыре сверлят первое отверстие (28), имеющее первый диаметр и проходящее в осевом направлении примерно на 1/3 длины штыря, сверлят второе отверстие (32) со вторым диаметром, меньшим упомянутого первого диаметра, проходящее в осевом направлении от первого отверстия и продолжающееся примерно до 1/2 длины штыря, сверлят третье отверстие (36) с диаметром, по существу равным второму диаметру, проходящее в осевом направлении от второго отверстия и продолжающееся примерно до 3/4 длины штыря, и удаляют штырь (16).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сверление первого, второго и третьего отверстий осуществляют с использованием электроразрядной машины.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что удаляют штырь (16) с диаметром, примерно составляющим 12,7-15,8 мм, при этом первое отверстие (28) сверлят диаметром, примерно составляющим 10,16 мм.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что второе отверстие (32) сверлят диаметром, примерно составляющим 6,6 мм.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что третье отверстие (36) сверлят диаметром, по существу равным диаметру второго отверстия.
