專利名稱：在受限空間內(nèi)拆除銷的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在受限的拆卸空間內(nèi)用于控制銷機(jī)械拆除的方法和裝 置。其具體地但不排他性地涉及在蒸汽輪機(jī)葉片裝置中壓配合銷的拆 除。
背景技術(shù)：
在受限的拆卸空間內(nèi)通常通過手鉆或諸如銑床的其它切割機(jī)械來將 銷機(jī)械拆除。這種拆除在許多情況下是困難的、花費(fèi)時(shí)間和昂貴的。對(duì)于諸如發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)的機(jī)器維護(hù)來說，用于拆卸諸如銷的具體 機(jī)器部件的空間由于上述工具而受到限制。所述維護(hù)常常需要在給定的 受限空間內(nèi)進(jìn)行困難的人工勞動(dòng)和進(jìn)行獨(dú)特的維護(hù)操作?？蛇x的，為了 提供用于拆卸的較大空間，機(jī)器被運(yùn)輸?shù)搅硪还S并進(jìn)行拆卸。不僅由 于其工作強(qiáng)度而且由于機(jī)器不能運(yùn)行的較長(zhǎng)停工期，使得任一維護(hù)方法 都是昂貴的。其中蒸汽輪機(jī)葉片通過跨式葉片根部和放置于延伸通過葉片根部和 轉(zhuǎn)子的鉆孔中的壓配合銷而附著到轉(zhuǎn)子上。在將其放置于鉆孔中之前， 例如通過液氮將銷冷卻到低溫。這樣在尺寸上稍微減少，然后用重型工 具將它們壓入鉆孔中，上述導(dǎo)致在銷以及汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和葉片根部之間的 緊密、高壓的壓配合。在汽輪機(jī)的維護(hù)中，必須將汽輪機(jī)葉片拆除并進(jìn)行替換，需要將壓 配合銷從它們的鉆孔拆除。但是，由于葉柵之間的空間受到限制，在一 些情況下窄到十厘米，因此這是困難的過程。在第一種已知的汽輪機(jī)維護(hù)方法中，通過將整個(gè)轉(zhuǎn)子拆除和運(yùn)輸?shù)?制造或維護(hù)工廠并將其分割成幾部分而使得用于拆卸的空間增加.然后使用重型鉆或放電加工(EDM)鉆將銷拆除。由于在EDM鉆孔中增加的熱 量可導(dǎo)致銷焊接到轉(zhuǎn)子，因此必須小心翼翼地利用后者。在第二種已知的方法中，"在原位"將銷拆除，從而避免了運(yùn)輸和 分割汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。利用帶有硬質(zhì)合金或鉆石鉆頭的標(biāo)準(zhǔn)手鉆單獨(dú)拆卸每 一個(gè)銷。尤其必須加以小心，以防止對(duì)鉆孔周圍的材料造成任意損壞， 這樣可確保銷的高質(zhì)量壓配合，其中上述銷緊固將被安裝的新葉片。轉(zhuǎn)子切割和"原位"拆卸的兩種方法都是花費(fèi)時(shí)間和昂貴的過程。GB 2 349 lll公開了水噴射器(相對(duì)于EDM)的一般用途，用于在 汽輪機(jī)螺旋槳中進(jìn)行冷卻空氣孔的鉆孔。在將螺旋槳安裝到轉(zhuǎn)子之前進(jìn) 行冷卻空氣孔的鉆孔。這樣上述應(yīng)用不需要具有獨(dú)特的拆卸空間。US 2005/0050706公開了水噴射器的用途，用于切割鋼制品中的鉚 釘。水噴射器用于切割鉚釘中的圓形環(huán)，用于使其脫離鉚釘。水噴射器 設(shè)備包括大量的較大尺寸的組件，并因而不適于在受限空間內(nèi)進(jìn)行鉆 孔。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供將銷拆除的方法和裝置，上述銷可最合適 地從受限的空間進(jìn)行拆卸。此外，保持將被拆除銷周圍的材料不受損壞。 與當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的方法相比，將在"原位置，，的機(jī)器上或在正規(guī)的工廠 內(nèi)以較短的時(shí)間和較少的花費(fèi)下執(zhí)行上述方法。其將適用于在任何機(jī) 器，尤其是汽輪機(jī)中將銷拆除。根據(jù)本發(fā)明的方法包括利用水注對(duì)由材料包圍的銷進(jìn)行鉆孔或切 割。水注被導(dǎo)引到要被拆除的銷的表面上，并沿著受控路徑行進(jìn)。上述 方法包括使用水噴射工具，其具有適于水的補(bǔ)給線、主體以及噴嘴，將 上述噴嘴設(shè)置成相對(duì)于水噴射工具主體和水補(bǔ)給線的縱軸線成一角度。 由噴嘴產(chǎn)生的水注導(dǎo)引行進(jìn)到將被拆除銷的表面的一個(gè)或多個(gè)部分之 上，去除銷的一個(gè)或多個(gè)部分。每一去除的部分包括在銷和周圍材料之 間邊界的至少兩部分。從銷去除的部分將銷分成兩個(gè)或多個(gè)碎片，從而 釋放由材料包圍的銷中的壓力，并使得碎片與周圍材料有效分離。為了 最小化對(duì)周圍材料的損壞，從銷去除的一部分或多部分材料以最小數(shù)目 的點(diǎn)接觸銷和周圍材料之間的界面或邊界，并越過最小程度的邊界。由 去除部分接觸的邊界量最好足夠大，以便有效地將銷分割成多個(gè)部分。在示范的方法中，從銷去除的一個(gè)或多個(gè)部分在銷基本沿著銷表面 直徑延伸的表面處具有橫斷面，將其分成兩部分。在另一示范的方法中，從銷去除的一個(gè)或多個(gè)部分在其表面處具有 為星形形狀的橫斷面，在此星形的尖端接觸周圍材料。在該情況下，將 被拆除的銷依賴于"星形，，形狀上的尖端數(shù)被分成三個(gè)或多個(gè)部分。在該方法的進(jìn)一步變型中，從銷去除的部分具有多邊形形狀。為了增加切割或鉆孔的有效性，將諸如像石榴石或"砂-狀，，物質(zhì)的 研磨材料加入到水噴射工具的水流中。在銷周圍的材料為鐵磁體的情況下，另一個(gè)示范的方法包括利用永 久磁體將水噴射工具附著到周圍材料上，這使得將工具放置到周圍鐵磁 體材料是時(shí)間有效的，并且不需要另外的動(dòng)力或工具。將銷拆除之后，在新位置處進(jìn)行拆卸和放置是快速和容易的，以便 拆除另一銷。為了便于相對(duì)于將被拆除的銷來精確放置工具，將工具設(shè) 置在具有至少兩個(gè)自由運(yùn)動(dòng)度的位移工作臺(tái)上。通過永久磁體將位移工 作臺(tái)附著到周圍的金屬材料上。具有或不具有位移工作臺(tái)的水噴射工具的另外合適附著是通過諸如 機(jī)械的、彈簧式的、充氣或液力夾具的夾具，帶子或定位噴嘴的任意其 它裝置來實(shí)現(xiàn)的。這些可用于非磁性的周圍材料或由于另外的原因，例 如空間原因而不能使用永久磁體的情況。用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的水噴射器包括噴嘴，所述噴嘴具有相對(duì) 于工具主體的縱軸線成角度的縱軸線。因此與當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的水噴射工 具相比，與導(dǎo)引行進(jìn)到將#_拆除銷上的水注相 一致的水噴射工具的總長(zhǎng) 度減小。上述便利于在受限空間內(nèi)的拆卸。在本發(fā)明的另一優(yōu)選的方面，為了拆除銷的水噴射工具組合件包括 兩個(gè)或多個(gè)水噴射工具噴嘴，每一具有連接到標(biāo)準(zhǔn)單一水供應(yīng)和泵的水 補(bǔ)給線。例如通過永久磁體將每一水噴射工具附著到周圍材料上，這樣 可同時(shí)將兩個(gè)或多個(gè)銷拆除。根據(jù)本發(fā)明水噴射工具的另一實(shí)施例包括適于研磨材料的連接到上 述工具內(nèi)水位線的補(bǔ)給線，其依照主體和噴嘴之間的角度連接到上述工 具內(nèi)的水流。這便利于獨(dú)立于研磨劑設(shè)計(jì)成角度的部分，也就是其只單 獨(dú)經(jīng)受水壓。根據(jù)本發(fā)明的方法由成角度的水噴射工具噴嘴的幫助允許在受限空 間內(nèi)"在原位"將銷拆除。與當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的水噴射工具相比，其具有 與撞擊到將被拆除銷上的水注相一致的減少的總長(zhǎng)度。上述允許其在更 小的拆卸空間內(nèi)使用。不再需要為了增大拆卸空間而對(duì)周圍材料或機(jī)器 進(jìn)行運(yùn)輸和分割。上述方法進(jìn)一步允許在對(duì)周圍材料造成最小損壞的情況下將銷拆除。完全避免與EDM相關(guān)的問題。與當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)所提到的 方法相比，上述材料去除方法還在相當(dāng)?shù)母虝r(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行。利用成角度水噴射工具的根據(jù)本發(fā)明的方法可適用于對(duì)任意固體材 料的銷進(jìn)行鉆孔或切割。上述固體包括鋼鐵、金屬、金屬合金、木材、 陶瓷、纖維增強(qiáng)復(fù)合物以及其它物質(zhì)。其尤其適用于汽輪機(jī)的維護(hù)中，諸如拆除在蒸汽輪機(jī)葉片上的壓配 合銷。其同樣可應(yīng)用于具有用于拆卸的受限空間的任意其它機(jī)器的維 護(hù)。上述應(yīng)用包括，例如，汽輪機(jī)維護(hù)、發(fā)電機(jī)維護(hù)、在鍋爐或雙層船 體的船只中的鉆孔操作。


圖1示出通過跨式葉片根部和壓配合銷附著到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的蒸汽 輪機(jī)葉片的一部分。根據(jù)本發(fā)明的上述方法和水噴射工具可應(yīng)用于這種 汽輪機(jī)葉片以及難于拆卸的其它機(jī)器部件的維護(hù)。圖2示出應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法將蒸汽輪機(jī)中的葉片銷拆除。其示 出水噴射工具組合件的使用，上述組合件包括根據(jù)本發(fā)明的一組兩個(gè)水 噴射工具。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的水噴射工具，其設(shè)置在位移工作臺(tái)上并通過 永久磁體緊固到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的水噴射工具，其具有相對(duì)于水噴射工具主體 成角度的噴嘴。圖5a， b和c示出通過根據(jù)本發(fā)明的方法將一個(gè)或多個(gè)部分從銷去 除的例子。圖6示出作為去除銷星形部分結(jié)果的壓配合銷的碎片。作為壓配合 壓力釋放的結(jié)果，上述碎片從周圍材料分離。
具體實(shí)施方式
通過各種裝置將葉片固定到蒸汽輪機(jī)的葉柵中。圖1示出蒸汽輪機(jī) 轉(zhuǎn)子l的一部分，通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)輪2將葉柵固定在其上。每一葉片3裝 配有葉片平臺(tái)4和兩部分的葉片根部5。根部5的每一放射狀延伸的部分 放置在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)輪2中的環(huán)形凹槽6內(nèi)。為了將每一葉片根部固定到汽 輪機(jī)轉(zhuǎn)輪2, —個(gè)或多個(gè)銷7放置在延伸通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)輪2和葉片根部5 的鉆孔8內(nèi)。上述銷通過高壓的壓配合放置在鉆孔內(nèi)。當(dāng)汽輪機(jī)需要進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)和替換葉片時(shí)，必須將葉片拆除。圖2 示出通過其凹槽6內(nèi)的根部5將葉柵3固定到其的兩個(gè)汽輪機(jī)輪2。限定 在葉柵之間的空間，這樣常規(guī)工具不能直接導(dǎo)引到銷處，或根本就不適配。根據(jù)本發(fā)明，通過圖2中原理所示的水噴射工具將壓配合銷拆除， 每一水噴射工具10包括噴嘴11，上述噴嘴11設(shè)置成相對(duì)于工具主體12 和水補(bǔ)給線13的縱軸線成一角度。上述噴嘴的設(shè)置使得整個(gè)工具放置在 受限空間內(nèi)成為可能，并且允許在不分割汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的情況下拆除銷和 葉片。兩個(gè)水補(bǔ)給線13優(yōu)選連接到一個(gè)單一的水泵上。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的水噴射工具10在位移工作臺(tái)20上的設(shè)置并 通過永久磁體21將位移工作臺(tái)緊固到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子2。永久磁體21的使用 使得在不需要任意的另外工具或動(dòng)力的情況下將水噴射工具從一個(gè)銷緊 固和拆除到下一銷。位移工作臺(tái)有助于水噴射器在相對(duì)于將被拆除銷的 兩個(gè)方向上x和y上的正確放置。如上所述，代替使用永久磁體以便將水噴射工具緊固到周圍材料 上，可以使用夾具或帶子。所有的這些緊固方法都適用于具有或不具有 位移工作臺(tái)的水噴射工具。當(dāng)由于周圍材料不適于永久磁體或沒有用于 放置磁體的足夠空間而不可應(yīng)用永久磁體時(shí)，上述有利于緊固在位。圖4更詳細(xì)地示出水噴射工具10，上述工具IO在根據(jù)本發(fā)明的方 法中使用，并例如如圖2和3中所示。其包括水補(bǔ)給線13、主體12以及 相對(duì)于主體12設(shè)置成一角度的噴嘴11。優(yōu)選的，其處于與主體12成直 角之處，從而使得與被導(dǎo)引到銷上的水注相一致的長(zhǎng)度最小化。但是依 賴于應(yīng)用和可利用的空間，任意的其它角度也是可能的。噴嘴11由標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)度不銹鋼制成。其內(nèi)部元件包括標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)寶石 噴嘴、定位管、以及研磨劑混合室。用于將研磨劑加入到水中的補(bǔ)給線 14在依照主體和噴嘴11之間角度的位置處連接到水噴射工具內(nèi)的水流。圖5a至c示出從銷31去除的銷部分30的例子，上述銷31由金屬 材料32包圍。部分30的去除將銷31和在此為金屬材料的周圍固體材料 32之間壓配合的壓力釋放，并允許銷的碎片從周圍材料分離。圖5a和b示出部分30的去除，上述部分30處于星形的形狀，分 別以四個(gè)和三個(gè)點(diǎn)接觸銷31和周圍材料32之間的邊界34。通過該裝置， 將銷分割成幾個(gè)碎片33，由此僅僅最小程度地影響周圍材料。圖5c示出 從銷31去除的延伸過銷直徑的材料帶30。其是最簡(jiǎn)單的去除材料部分的 形狀，使得銷31的碎片成為兩部分。圖6示出碎片33從周圍材料32的分割和分離。在附圖中使用的術(shù)語 1汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子2汽輪機(jī)轉(zhuǎn)輪 3葉片 4葉片平臺(tái) 5葉片根部6在汽輪機(jī)輪子中的凹槽7葉片銷8適于銷的鉆孔10水噴射工具11 工具噴嘴頭12 工具主體13 水補(bǔ)給線14 適于研磨劑的線 2 0 位移工作臺(tái)21 永久磁體30 去除的材料部分31 將被拆除的銷32 周圍的固體金屬材料33 將被去除的銷碎片34 銷31和周圍材料32之間的邊界
權(quán)利要求
1.通過在受限空間內(nèi)進(jìn)行鉆孔或切割將由固體材料(32)包圍的銷(31)拆除的方法，其特征在于使用從水噴射工具(10)導(dǎo)引到所述銷(31)表面上并沿著受控路徑導(dǎo)引行進(jìn)的水注，所述水噴射工具(10)具有水補(bǔ)給線(13)，主體(12)，以及相對(duì)于所述主體(12)的縱軸線設(shè)置成一角度的噴嘴(11)；將水注導(dǎo)引越過所述銷(31)表面的一個(gè)或多個(gè)部分(30)，由此去除所述銷(31)的一個(gè)或多個(gè)部分(30)，并且所述一個(gè)或多個(gè)部分(30)中的每一個(gè)在至少兩個(gè)位置內(nèi)包括銷(31)到周圍固體材料(32)的邊界，并且將被拆除的銷(31)被分成兩個(gè)或多個(gè)碎片(33)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于由水噴射工具(10)去除的銷(31)的所述一個(gè)或多個(gè)部分(30) 包括在所述銷(31)和所述周圍固體材料(32)之間的邊界UO的最 小部分，其足夠大以便有效將銷(31)分割。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于從所述銷(31)去除的所述一個(gè)或多個(gè)部分(30)在基本沿著所述 銷(31)表面的直徑延伸的所述銷(31)的表面處具有橫斷面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于從所述銷(31)去除的所述一個(gè)或多個(gè)部分(30)在所述銷(31) 的表面處具有為星形形狀或多邊形形狀的橫斷面，在此星形或多邊形的 尖端接觸所述銷(31)和所述周圍固體材料(32 )之間的邊界(34 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 在依照所述主體(12 )和所述噴嘴(11)之間角度的位置處將研磨材料供應(yīng)到水噴射工具(10)內(nèi)的水流中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于通過永久磁體(21)將水噴射工具(10)緊固到周圍固體材料(32)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 通過夾具或帶子將水噴射工具(10)緊固到周圍固體材料(32)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于將水噴射工具(10)設(shè)置在具有至少兩個(gè)自由運(yùn)動(dòng)度的位移工作臺(tái) (20)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于通過永久磁體(21)、夾具或帶子將位移工作臺(tái)(20)緊固到周圍 固體材料(32)上。
10. 用來執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求l所述方法的水噴射工具，包括水補(bǔ)給 線(l3)，主體(l2)，以及噴嘴(11)，所述噴嘴(11)具有相對(duì)于 所述工具(10)的主體(12)的縱軸線成一角度的縱軸線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水噴射工具(10)，其特征在于 其上安裝有所述水噴射工具(10)的位移工作臺(tái)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的水噴射工具(10)，其特征在于 線(14)，其用于在依照所述噴嘴(11)成角度部分的位置處將研磨材料連接到水噴射工具(10)內(nèi)的水流。
13. 包括根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的兩個(gè)或多個(gè)水噴射工具(IO) 的水噴射工具組合件，每一水噴射工具(10 )具有連接到標(biāo)準(zhǔn)單一水供 應(yīng)和泵的水補(bǔ)給線(13)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l-9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述銷(31)是用于將葉片(3 )固定到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子(1)的汽輪機(jī) 輪轉(zhuǎn)輪(2 )的壓配合銷(7 )。
全文摘要
用于對(duì)由固體材料(32)包圍的銷(31)進(jìn)行鉆孔或切割的方法，包括使用具有噴嘴(11)的水噴射工具(10)，所述噴嘴(11)相對(duì)于水噴射工具(10)的所述主體(12)設(shè)置成一角度。將水注導(dǎo)引越過所述銷(31)表面的一部分，并且去除該部分，從而分割所述銷(31)。為了最小化對(duì)周圍材料的損壞，從銷去除的部分以最小數(shù)目的點(diǎn)接觸銷和周圍材料之間的界面，并越過最小程度的邊界。該方法尤其適用于將銷(31)拆除，上述銷(31)以壓配合使用以便把葉片(3)固定到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子(1)上。上述方法有助于在受限空間內(nèi)在短時(shí)間內(nèi)和以降低的成本“在原位”將銷拆除。
文檔編號(hào)B26F1/26GK101219545SQ20081000240
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者C·J·休姆, R·莫瑟 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司