專利名稱：用以修理渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及渦輪機(jī)的技木，并且更具體而言，涉及用于修理燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般而言，渦輪機(jī)包括各自具有相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)子輪的許多級(jí)。轉(zhuǎn)子輪包括支承多個(gè)輪葉或葉片的外部周向表面。葉片通過(guò)設(shè)置在外部周向表面上的鳩尾接ロ固定到轉(zhuǎn)子輪上。鳩尾接ロ包括多個(gè)尖銳的角，其限定沿著周向表面沿軸向延伸的鳩尾槽ロ。各個(gè)輪葉包括具有匹配的鳩尾部件的基部部分。在運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)子輪以非常高的速度旋轉(zhuǎn)，并且經(jīng)歷高的熱梯度。高的速度和熱梯度在鳩尾接ロ的尖鋭的角處產(chǎn)生應(yīng)力。隨著時(shí)間的過(guò)去，會(huì)由于應(yīng)カ而在尖鋭的角附近形成裂縫。
用于修理轉(zhuǎn)子盤的傳統(tǒng)方法需要移除葉片，并且允許修理具有小于O. 25英寸(6. 35毫米)的長(zhǎng)度的裂縫。在其中裂縫大于O. 25英寸的情況下，當(dāng)前沒(méi)有可用的修理選擇。因而，在發(fā)現(xiàn)大于O. 25英寸的裂縫的情況下，轉(zhuǎn)子輪必須報(bào)廢。因?yàn)椴鹦断嚓P(guān)聯(lián)的渦輪級(jí)、移除轉(zhuǎn)子輪、拆卸葉片、將葉片安裝在新的轉(zhuǎn)子輪上以及隨后將新的轉(zhuǎn)子輪安裝在渦輪機(jī)中所需要的停機(jī)時(shí)間和維修時(shí)間的原因，報(bào)廢轉(zhuǎn)子輪導(dǎo)致直接増大渦輪機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施例的ー個(gè)方面，提供了ー種修理渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的方法，該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪包括第一外部周向邊緣，其通過(guò)周向表面延伸到第二外部周向邊緣；鳩尾接ロ，其在第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣之間延伸跨過(guò)外部周向表面；以及輪葉，其安裝到鳩尾接口上，該方法包括識(shí)別轉(zhuǎn)子輪的第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣中的一個(gè)上的鄰近輪葉的缺陷；將輪葉固定在鳩尾接口中以基本約束軸向運(yùn)動(dòng)；以及移除第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣中的該ー個(gè)的一部分以移除缺陷。根據(jù)示例性實(shí)施例的另ー個(gè)方面，ー種轉(zhuǎn)子輪修理設(shè)備包括第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)，其具有第一外表面和構(gòu)造成和設(shè)置成接收轉(zhuǎn)子輪的第一外部周向邊緣的第一環(huán)形凹部；以及第ニ轉(zhuǎn)子輪環(huán)，其具有第二外表面和構(gòu)造成和設(shè)置成接收轉(zhuǎn)子輪的第二外部周向邊緣的第二環(huán)形凹部；以及連結(jié)條，其具有第一安裝元件和第二安裝元件。第一安裝元件構(gòu)造成和設(shè)置成聯(lián)結(jié)到第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)的第一外表面上，并且第二安裝元件構(gòu)造成和設(shè)置成與第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)的第二外表面聯(lián)結(jié)。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見。


在說(shuō)明書的結(jié)論部分處的權(quán)利要求中特別指出和明確聲明了被視為本發(fā)明的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征與優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中圖I是包括根據(jù)ー個(gè)示例性實(shí)施例的轉(zhuǎn)子輪修理設(shè)備的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的透視 圖2是圖I的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的分解透視 圖3是圖I的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的局部橫截面?zhèn)纫? 圖4是圖3的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的分解局部橫截面 圖5是圖I的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的局部俯視平面圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖I的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪在修理操作之后的局部透視圖，其示出了布置成定位渦輪輪葉的第一間隔件和第二間隔件，間隔件中的至少ー個(gè)被進(jìn)行修理；圖7是顯示成第一間隔件和第二間隔件中的一個(gè)被移除的圖5的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的透視
圖；· 圖8是根據(jù)示例性實(shí)施例的ー個(gè)方面的第一間隔件和第二間隔件中的ー個(gè)的下部右側(cè)透視 圖9是根據(jù)示例性實(shí)施例的另ー個(gè)方面的第一間隔件和第二間隔件中的ー個(gè)的下部右側(cè)透視圖；以及
圖10是根據(jù)示例性實(shí)施例修理的輪葉的局部下部右側(cè)透視圖。詳細(xì)描述以參照附圖的實(shí)例的方式闡述本發(fā)明的實(shí)施例，以及優(yōu)點(diǎn)和特征。部件列表
2渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪 4本體 6中心轂 8外輪緣
10第一外部周向邊緣 11第二外部周向邊緣 14、55、65外表面 20鳩尾凹槽
25、125多個(gè)渦輪機(jī)輪葉(輪葉)
30第一間隔件 31第二或平衡間隔件 40第一轉(zhuǎn)子輪環(huán) 43第二轉(zhuǎn)子輪環(huán) 46多個(gè)連結(jié)條 57,67環(huán)形凹部 60,70多個(gè)安裝部件 62、72帶螺紋開ロ 80本體部件
82、128第一端
83、129第二端 84中間部分
87第一安裝元件 88,92 開ロ91第二安裝元件 95第一緊固件 96第二緊固件
106第一被移除部分(拐角凹槽)(第一材料部分)
107第一拐角凹槽
108第二被移除部分(拐角凹槽)(第一材料部分)
109第二拐角凹槽 111、114 凹槽
116、119、120、137 斜面區(qū)域 127基部部分 132第一凹槽133第二凹槽。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1-5，大體在2處指示渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪。轉(zhuǎn)子輪2包括具有中心輪轂6和外輪緣8的本體4。外輪緣8包括被外表面14分開的第一外部周向邊緣10和第二外部周向邊緣11。外表面14包括多個(gè)鳩尾凹槽，其中ー個(gè)在20處指示，鳩尾凹槽構(gòu)造成接收例如顯示在25處的對(duì)應(yīng)的多個(gè)渦輪機(jī)輪葉。輪葉25由第一間隔件30和第二或平衡間隔件31保持就位。當(dāng)然，輪葉25可通過(guò)其它手段保持就位，如下面將更完整地論述的那樣。在渦輪機(jī)運(yùn)行期間，各種カ所引起的應(yīng)カ導(dǎo)致在第一外部周向邊緣10和第二外部周向邊緣11中形成裂縫。隨著時(shí)間的過(guò)去，諸如裂縫、凹坑等的任何缺陷將傳播，并且可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子輪失效。因此，合乎需要的是在可能發(fā)生失效之前修理任何裂縫。因而，通常，直觀地和用各種測(cè)試裝備來(lái)檢查轉(zhuǎn)子輪，以定位和識(shí)別可存在于外部周向邊緣10和11上的任何裂縫。取決于裂縫大小，將如下面將更完整地詳細(xì)描述的那樣修理轉(zhuǎn)子輪。根據(jù)示例性實(shí)施例，具有大約O. I英寸(2.54毫米)直至大約0.5英寸(12. 7毫米)的長(zhǎng)度的裂縫可通過(guò)在外部周向邊緣10和11中加工出拐角凹槽(turning groove)來(lái)移除。在任何加工之前，輪葉25必須固定在鳩尾凹槽20中。根據(jù)ー個(gè)示例性實(shí)施例，輪葉25固持到轉(zhuǎn)子輪2上，其中第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)40定位在第一外部周向邊緣10周圍，而第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)43定位在第二外部周向邊緣11周圍。多個(gè)連結(jié)條(其中ー個(gè)在46處指示)將第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)40聯(lián)結(jié)到第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)43上。照這樣，當(dāng)拐角凹槽形成于第一外部周向邊緣10和第二外部周向邊緣11中時(shí)，輪葉25被約束到外輪緣8上，如下面將更完整地論述的那樣。進(jìn)ー步根據(jù)示例性實(shí)施例，第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)40包括外表面55和構(gòu)造成接收第一外部周向邊緣10的環(huán)形凹部57。第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)40還包括多個(gè)安裝部件，其中ー個(gè)在60處指示，它們排列在外表面55周圍。安裝部件60呈例如62處所指示的帶螺紋開ロ的形式，帶螺紋開ロ從外表面55延伸向環(huán)形凹部57。類似地，第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)43包括外表面65和環(huán)形凹部67。多個(gè)安裝部件(其中ー個(gè)在70處指示)排列在外表面65周圍。安裝部件70呈帶螺紋開ロ 72的形式，帶螺紋開ロ 72從外表面65延伸向環(huán)形凹部67。連結(jié)條46包括本體部件80，本體部件80具有通過(guò)中間部分84延伸到第二端83的第一端82。第一端82包括呈開ロ 88的形式的第一安裝元件87。類似地，第二端83包括呈開ロ 92的形式的第二安裝元件91。對(duì)于這個(gè)布置，連結(jié)條46在鄰近的輪葉25之間跨過(guò)外表面14而定位。第一安裝元件87對(duì)準(zhǔn)第一安裝部件60或布置成與第一安裝部件60配準(zhǔn)，而第二安裝元件91對(duì)準(zhǔn)第二安裝部件70或布置成與第二安裝部件70配準(zhǔn)。一旦對(duì)準(zhǔn)，第一緊固件95就被傳送通過(guò)第一安裝元件87且接合帶螺紋開ロ 62，并且第二緊固件96被傳送通過(guò)第二安裝元件91且接合帶螺紋開ロ 72。在這時(shí)，將額外的連結(jié)條(未分開標(biāo)注)安裝在第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)40和第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)43之間，以將輪葉25約束在鳩尾凹槽20內(nèi)。在將第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)40和第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)43固定到轉(zhuǎn)子輪2上之后，從第一外部周向邊緣10移除第一材料部分106，從而形成第一拐角凹槽107。(圖6和7)移除第一材料部分106會(huì)移除可已經(jīng)形成于第一外部周向邊緣10處的缺陷。類似地，從第二外部周向邊緣11移除第二材料部分108，從而形成第二拐角凹槽109。移除第二材料部分108會(huì)從第ニ外部周向邊緣11移除缺陷。在僅在第一外部周向邊緣10和第二外部周向邊緣11中的一個(gè)上發(fā)現(xiàn)缺陷的情況下，可從第一外部周向邊緣10和第二外部周向邊緣11中的另ー個(gè) 移除材料，以為轉(zhuǎn)子輪2提供任何期望的平衡。如圖8-9中顯示的那樣，移除第一材料部分106和第二材料部分108而形成對(duì)應(yīng)的第一拐角凹槽107和第二拐角凹槽109還導(dǎo)致間隔件30和31有材料損失。更具體而言，形成拐角凹槽107導(dǎo)致在間隔件30中形成凹槽111 (圖8)，而拐角凹槽109導(dǎo)致在間隔件31中形成凹槽114(圖9)。產(chǎn)生凹槽111和114的失去的材料包括用來(lái)在鳩尾凹槽20中將間隔件30和31固定到轉(zhuǎn)子輪2上的連接部分。因此，在形成拐角凹槽107和109之后，從鳩尾凹槽20移除間隔件30和31。斜面區(qū)域116形成于間隔件30上，并且第一斜面區(qū)域119和第二斜面區(qū)域120形成于間隔件31上。斜面區(qū)域116、119和120提供促進(jìn)在鳩尾凹槽20中將間隔件30和31固定或樁定到轉(zhuǎn)子輪2上的可楔入表面。在某些布置中，未使用間隔件。在這樣的情況下，諸如在圖10中的125處顯示的輪葉包括基部部分127，基部部分127具有在第一外部周向邊緣10和第二外部周向邊緣11之間延伸的第一端部分128和第二端部分129。形成拐角凹槽來(lái)去掉缺陷導(dǎo)致在第一端部分128和第二端部分129中產(chǎn)生第一凹槽132和第二凹槽133。在這個(gè)布置中，斜面區(qū)域137形成于第一端部分128和第二端部分129中的一個(gè)處。斜面區(qū)域137提供促進(jìn)在鳩尾凹槽20中將輪葉125固定或樁定到轉(zhuǎn)子輪2上的可楔入表面。在這時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，示例性實(shí)施例描述了用于修理渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的方法和設(shè)備。該設(shè)備在修理操作期間將輪葉固定到轉(zhuǎn)子輪上。固定輪葉允許材料被從輪的外部邊緣部分移除，以促進(jìn)移除可能已經(jīng)形成的缺陷。如果讓其不被固定，則移除材料將允許輪葉從轉(zhuǎn)子輪滑出。保持轉(zhuǎn)子輪完整性允許形成可移除缺陷(例如高達(dá)大約O. 5英寸(12. 7毫米)的裂紋)的拐角凹槽。以前，超過(guò)O. 25英寸(6. 35毫米)的裂紋需要停用轉(zhuǎn)子輪。因此，示例性實(shí)施例使得能夠修理以別的方式將被放棄的轉(zhuǎn)子輪。應(yīng)當(dāng)理解，用語(yǔ)“缺陷”包括實(shí)際裂紋、凹坑、切ロ或在轉(zhuǎn)子輪或輪葉中形成或生成的其它瑕疵。在修理期間讓輪留在葉輪上導(dǎo)致在任何必要的修理之后輪和間隔件有期望的最終幾何結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，將輪葉留在輪上導(dǎo)致組件的初始幾何結(jié)構(gòu)(在修理之前)盡可能地接近最終幾何結(jié)構(gòu)(在修理之后)。照這樣，輪上的切面和間隔件上的切面對(duì)準(zhǔn)，從而消除潛在的風(fēng)阻加熱。
雖然結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不限于這樣公開的實(shí)施例。相反，可修改本發(fā)明，以結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變型、更改、替代或等效布置。另外，雖然描述了本發(fā) 明的多種實(shí)施例，但是要理解，本發(fā)明的各方面可包括所描述的實(shí)施例中的僅ー些。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種修理渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪(2)的方法，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪(2)包括第一外部周向邊緣(10)，其通過(guò)周向表面延伸到第二外部周向邊緣(11);鳩尾接口(20)，其在所述第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)之間延伸跨過(guò)外部周向表面；輪葉(25)，其安裝到所述鳩尾接口(20)上，所述方法包括 識(shí)別所述轉(zhuǎn)子輪(2)的所述第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)中的一個(gè)處的鄰近所述輪葉(25)的缺陷； 將所述輪葉(25)固定在所述鳩尾接口(20)中，以基本約束軸向運(yùn)動(dòng)；以及 移除所述第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)中的所述一個(gè)的部分(106，108)，以移除所述缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括同時(shí)移除將所述輪葉(25)固持在所述鳩尾接口(20)中的間隔件(30)的部分(106，108)以及所述第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)中的所述一個(gè)的所述部分(106，108)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在所述鳩尾接口(20)中將所述間隔件(30)樁定到所述轉(zhuǎn)子輪(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括斜切所述間隔件(30)的外部邊緣(116，119，120，137)，以形成堆疊區(qū)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在所述鳩尾接口(20)中在所述堆疊區(qū)段處將所述間隔件(30)樁定到所述轉(zhuǎn)子部件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將所述輪葉(25)固定在所述鳩尾接口(20)中包括 在所述第一外部周向邊緣(10)周圍安裝第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)(40)； 在所述第二外部周向邊緣(11)周圍安裝第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43);以及 將所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)(40)連結(jié)到所述第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)(40)連結(jié)到所述第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)上包括跨過(guò)所述外部周向表面而將連結(jié)條(46)固定到所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)和第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將所述連結(jié)條(46)固定到所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)和第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)上包括通過(guò)所述連結(jié)條(46)而將第一緊固件(95)傳送到所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)(40)中，以及通過(guò)所述連結(jié)條(46)而將第二緊固件(96)傳送到所述第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，將所述第一緊固件(95)傳送到所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)(40)中包括將所述第一緊固件(95)懸擰(62，72)通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)子輪環(huán)(40)而使其與所述外部周向表面進(jìn)行抵靠接合，并且將所述第二緊固件(96)傳送到所述第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)中包括將所述第一緊固件(95)旋擰(62，72)通過(guò)所述第二轉(zhuǎn)子輪環(huán)(43)而使其與所述外部周向表面進(jìn)行抵靠接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，識(shí)別所述缺陷包括定位大于大約O.I英寸(2. 54毫米)和高達(dá)大約O. 5英寸(12. 7毫米)的裂縫。
全文摘要
本發(fā)明涉及用以修理渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪的方法和設(shè)備。提供了一種修理渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪(2)的方法，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪(2)包括第一外部周向邊緣(10)，其通過(guò)周向表面延伸到第二外部周向邊緣(11)；鳩尾接口(20)，其在第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)之間延伸跨過(guò)外部周向表面；以及輪葉(25)，其安裝到鳩尾接口(20)上，該方法包括識(shí)別轉(zhuǎn)子輪(2)的第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)中的一個(gè)上的鄰近輪葉(25)的缺陷；將輪葉(25)固定在鳩尾接口(20)中，以基本約束軸向運(yùn)動(dòng)；以及移除第一外部周向邊緣和第二外部周向邊緣(10，11)中的該一個(gè)的部分(106，108)，以移除缺陷。
文檔編號(hào)F01D5/30GK102828782SQ20121019794
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者Y.D.哈蒂瓦拉, A.K.H.穆里格帕, W.A.小格林, P.A.桑托斯, S.拉維, R.S.丹馬克 申請(qǐng)人:通用電氣公司