在受限空間內拆除銷的方法和裝置的製作方法

2023-12-09 13:01:36 5

專利名稱：在受限空間內拆除銷的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在受限的拆卸空間內用於控制銷機械拆除的方法和裝 置。其具體地但不排他性地涉及在蒸汽輪機葉片裝置中壓配合銷的拆 除。
背景技術：
在受限的拆卸空間內通常通過手鑽或諸如銑床的其它切割機械來將 銷機械拆除。這種拆除在許多情況下是困難的、花費時間和昂貴的。對於諸如發動機和汽輪機的機器維護來說，用於拆卸諸如銷的具體 機器部件的空間由於上述工具而受到限制。所述維護常常需要在給定的 受限空間內進行困難的人工勞動和進行獨特的維護操作。可選的，為了 提供用於拆卸的較大空間，機器被運輸到另一工廠並進行拆卸。不僅由 於其工作強度而且由於機器不能運行的較長停工期，使得任一維護方法 都是昂貴的。其中蒸汽輪機葉片通過跨式葉片根部和放置於延伸通過葉片根部和 轉子的鑽孔中的壓配合銷而附著到轉子上。在將其放置於鑽孔中之前， 例如通過液氮將銷冷卻到低溫。這樣在尺寸上稍微減少，然後用重型工 具將它們壓入鑽孔中，上述導致在銷以及汽輪機轉子和葉片根部之間的 緊密、高壓的壓配合。在汽輪機的維護中，必須將汽輪機葉片拆除並進行替換，需要將壓 配合銷從它們的鑽孔拆除。但是，由於葉柵之間的空間受到限制，在一 些情況下窄到十釐米，因此這是困難的過程。在第一種已知的汽輪機維護方法中，通過將整個轉子拆除和運輸到 製造或維護工廠並將其分割成幾部分而使得用於拆卸的空間增加.然後使用重型鑽或放電加工(EDM)鑽將銷拆除。由於在EDM鑽孔中增加的熱 量可導致銷焊接到轉子，因此必須小心翼翼地利用後者。在第二種已知的方法中，"在原位"將銷拆除，從而避免了運輸和 分割汽輪機轉子。利用帶有硬質合金或鑽石鑽頭的標準手鑽單獨拆卸每 一個銷。尤其必須加以小心，以防止對鑽孔周圍的材料造成任意損壞， 這樣可確保銷的高質量壓配合，其中上述銷緊固將被安裝的新葉片。轉子切割和"原位"拆卸的兩種方法都是花費時間和昂貴的過程。GB 2 349 lll公開了水噴射器(相對於EDM)的一般用途，用於在 汽輪機螺旋槳中進行冷卻空氣孔的鑽孔。在將螺旋槳安裝到轉子之前進 行冷卻空氣孔的鑽孔。這樣上述應用不需要具有獨特的拆卸空間。US 2005/0050706公開了水噴射器的用途，用於切割鋼製品中的鉚 釘。水噴射器用於切割鉚釘中的圓形環，用於使其脫離鉚釘。水噴射器 設備包括大量的較大尺寸的組件，並因而不適於在受限空間內進行鑽 孔。發明內容本發明的一個目的是提供將銷拆除的方法和裝置，上述銷可最合適 地從受限的空間進行拆卸。此外，保持將被拆除銷周圍的材料不受損壞。 與當前技術狀態的方法相比，將在"原位置，，的機器上或在正規的工廠 內以較短的時間和較少的花費下執行上述方法。其將適用於在任何機 器，尤其是汽輪機中將銷拆除。根據本發明的方法包括利用水注對由材料包圍的銷進行鑽孔或切 割。水注被導引到要被拆除的銷的表面上，並沿著受控路逕行進。上述 方法包括使用水噴射工具，其具有適於水的補給線、主體以及噴嘴，將 上述噴嘴設置成相對於水噴射工具主體和水補給線的縱軸線成一角度。 由噴嘴產生的水注導引行進到將被拆除銷的表面的一個或多個部分之 上，去除銷的一個或多個部分。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或多個碎片，從而 釋放由材料包圍的銷中的壓力，並使得碎片與周圍材料有效分離。為了 最小化對周圍材料的損壞，從銷去除的一部分或多部分材料以最小數目 的點接觸銷和周圍材料之間的界面或邊界，並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部分。在示範的方法中，從銷去除的一個或多個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。在另一示範的方法中，從銷去除的一個或多個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 被拆除的銷依賴於"星形，，形狀上的尖端數被分成三個或多個部分。在該方法的進一步變型中，從銷去除的部分具有多邊形形狀。為了增加切割或鑽孔的有效性，將諸如像石榴石或"砂-狀，，物質的 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，另一個示範的方法包括利用永 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 體材料是時間有效的，並且不需要另外的動力或工具。將銷拆除之後，在新位置處進行拆卸和放置是快速和容易的，以便 拆除另一銷。為了便於相對於將被拆除的銷來精確放置工具，將工具設 置在具有至少兩個自由運動度的位移工作檯上。通過永久磁體將位移工 作臺附著到周圍的金屬材料上。具有或不具有位移工作檯的水噴射工具的另外合適附著是通過諸如 機械的、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 它裝置來實現的。這些可用於非磁性的周圍材料或由於另外的原因，例 如空間原因而不能使用永久磁體的情況。用於執行根據本發明方法的水噴射器包括噴嘴，所述噴嘴具有相對 於工具主體的縱軸線成角度的縱軸線。因此與當前技術狀態的水噴射工 具相比，與導引行進到將#_拆除銷上的水注相 一致的水噴射工具的總長 度減小。上述便利於在受限空間內的拆卸。在本發明的另一優選的方面，為了拆除銷的水噴射工具組合件包括 兩個或多個水噴射工具噴嘴，每一具有連接到標準單一水供應和泵的水 補給線。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 可同時將兩個或多個銷拆除。根據本發明水噴射工具的另一實施例包括適於研磨材料的連接到上 述工具內水位線的補給線，其依照主體和噴嘴之間的角度連接到上述工 具內的水流。這便利於獨立於研磨劑設計成角度的部分，也就是其只單 獨經受水壓。根據本發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"在原位"將銷拆除。與當前技術狀態的水噴射工具相比，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度。上述允許其在更 小的拆卸空間內使用。不再需要為了增大拆卸空間而對周圍材料或機器 進行運輸和分割。上述方法進一步允許在對周圍材料造成最小損壞的情況下將銷拆除。完全避免與EDM相關的問題。與當前技術狀態所提到的 方法相比，上述材料去除方法還在相當的更短時間間隔內執行。利用成角度水噴射工具的根據本發明的方法可適用於對任意固體材 料的銷進行鑽孔或切割。上述固體包括鋼鐵、金屬、金屬合金、木材、 陶瓷、纖維增強複合物以及其它物質。其尤其適用於汽輪機的維護中，諸如拆除在蒸汽輪機葉片上的壓配 合銷。其同樣可應用於具有用於拆卸的受限空間的任意其它機器的維 護。上述應用包括，例如，汽輪機維護、發電機維護、在鍋爐或雙層船 體的船隻中的鑽孔操作。


圖1示出通過跨式葉片根部和壓配合銷附著到汽輪機轉子上的蒸汽 輪機葉片的一部分。根據本發明的上述方法和水噴射工具可應用於這種 汽輪機葉片以及難於拆卸的其它機器部件的維護。圖2示出應用根據本發明的方法將蒸汽輪機中的葉片銷拆除。其示 出水噴射工具組合件的使用，上述組合件包括根據本發明的一組兩個水 噴射工具。圖3示出根據本發明的水噴射工具，其設置在位移工作檯上並通過 永久磁體緊固到汽輪機轉子。圖4示出根據本發明的水噴射工具，其具有相對於水噴射工具主體 成角度的噴嘴。圖5a， b和c示出通過根據本發明的方法將一個或多個部分從銷去 除的例子。圖6示出作為去除銷星形部分結果的壓配合銷的碎片。作為壓配合 壓力釋放的結果，上述碎片從周圍材料分離。
具體實施方式
通過各種裝置將葉片固定到蒸汽輪機的葉柵中。圖1示出蒸汽輪機 轉子l的一部分，通過汽輪機轉輪2將葉柵固定在其上。每一葉片3裝 配有葉片平臺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 放置在汽輪機轉輪2中的環形凹槽6內。為了將每一葉片根部固定到汽 輪機轉輪2, —個或多個銷7放置在延伸通過汽輪機轉輪2和葉片根部5 的鑽孔8內。上述銷通過高壓的壓配合放置在鑽孔內。當汽輪機需要進行保養維護和替換葉片時，必須將葉片拆除。圖2 示出通過其凹槽6內的根部5將葉柵3固定到其的兩個汽輪機輪2。限定 在葉柵之間的空間，這樣常規工具不能直接導引到銷處，或根本就不適配。根據本發明，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設置成相對於工具主體12 和水補給線13的縱軸線成一角度。上述噴嘴的設置使得整個工具放置在 受限空間內成為可能，並且允許在不分割汽輪機轉子的情況下拆除銷和 葉片。兩個水補給線13優選連接到一個單一的水泵上。圖3示出根據本發明的水噴射工具10在位移工作檯20上的設置並 通過永久磁體21將位移工作檯緊固到汽輪機轉子2。永久磁體21的使用 使得在不需要任意的另外工具或動力的情況下將水噴射工具從一個銷緊 固和拆除到下一銷。位移工作檯有助於水噴射器在相對於將被拆除銷的 兩個方向上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於具有或不具有 位移工作檯的水噴射工具。當由於周圍材料不適於永久磁體或沒有用於 放置磁體的足夠空間而不可應用永久磁體時，上述有利於緊固在位。圖4更詳細地示出水噴射工具10，上述工具IO在根據本發明的方 法中使用，並例如如圖2和3中所示。其包括水補給線13、主體12以及 相對於主體12設置成一角度的噴嘴11。優選的，其處於與主體12成直 角之處，從而使得與被導引到銷上的水注相一致的長度最小化。但是依 賴於應用和可利用的空間，任意的其它角度也是可能的。噴嘴11由標準的高強度不鏽鋼製成。其內部元件包括標準的藍寶石 噴嘴、定位管、以及研磨劑混合室。用於將研磨劑加入到水中的補給線 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，並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處於星形的形狀，分 別以四個和三個點接觸銷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。在附圖中使用的術語 1汽輪機轉子2汽輪機轉輪 3葉片 4葉片平臺 5葉片根部6在汽輪機輪子中的凹槽7葉片銷8適於銷的鑽孔10水噴射工具11 工具噴嘴頭12 工具主體13 水補給線14 適於研磨劑的線 2 0 位移工作檯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
權利要求
1.通過在受限空間內進行鑽孔或切割將由固體材料(32)包圍的銷(31)拆除的方法，其特徵在於使用從水噴射工具(10)導引到所述銷(31)表面上並沿著受控路徑導引行進的水注，所述水噴射工具(10)具有水補給線(13)，主體(12)，以及相對於所述主體(12)的縱軸線設置成一角度的噴嘴(11)；將水注導引越過所述銷(31)表面的一個或多個部分(30)，由此去除所述銷(31)的一個或多個部分(30)，並且所述一個或多個部分(30)中的每一個在至少兩個位置內包括銷(31)到周圍固體材料(32)的邊界，並且將被拆除的銷(31)被分成兩個或多個碎片(33)。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於由水噴射工具(10)去除的銷(31)的所述一個或多個部分(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. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於從所述銷(31)去除的所述一個或多個部分(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. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於從所述銷(31)去除的所述一個或多個部分(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. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於 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到水噴射工具(10)內的水流中。
6. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於通過永久磁體(21)將水噴射工具(10)緊固到周圍固體材料(32)上。
7. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於 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. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於將水噴射工具(10)設置在具有至少兩個自由運動度的位移工作檯 (20)上。
9. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於通過永久磁體(21)、夾具或帶子將位移工作檯(20)緊固到周圍 固體材料(32)上。
10. 用來執行根據權利要求l所述方法的水噴射工具，包括水補給 線(l3)，主體(l2)，以及噴嘴(11)，所述噴嘴(11)具有相對於 所述工具(10)的主體(12)的縱軸線成一角度的縱軸線。
11. 根據權利要求10所述的水噴射工具(10)，其特徵在於 其上安裝有所述水噴射工具(10)的位移工作檯。
12. 根據權利要求10或11所述的水噴射工具(10)，其特徵在於 線(14)，其用於在依照所述噴嘴(11)成角度部分的位置處將研磨材料連接到水噴射工具(10)內的水流。
13. 包括根據權利要求10或11所述的兩個或多個水噴射工具(IO) 的水噴射工具組合件，每一水噴射工具(10 )具有連接到標準單一水供 應和泵的水補給線(13)。
14. 根據權利要求l-9任一項所述的方法，其特徵在於所述銷(31)是用於將葉片(3 )固定到汽輪機轉子(1)的汽輪機 輪轉輪(2 )的壓配合銷(7 )。
全文摘要
用於對由固體材料(32)包圍的銷(31)進行鑽孔或切割的方法，包括使用具有噴嘴(11)的水噴射工具(10)，所述噴嘴(11)相對於水噴射工具(10)的所述主體(12)設置成一角度。將水注導引越過所述銷(31)表面的一部分，並且去除該部分，從而分割所述銷(31)。為了最小化對周圍材料的損壞，從銷去除的部分以最小數目的點接觸銷和周圍材料之間的界面，並越過最小程度的邊界。該方法尤其適用於將銷(31)拆除，上述銷(31)以壓配合使用以便把葉片(3)固定到汽輪機轉子(1)上。上述方法有助於在受限空間內在短時間內和以降低的成本「在原位」將銷拆除。
文檔編號B26F1/26GK101219545SQ20081000240
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月7日 優先權日2007年1月8日
發明者C·J·休姆, R·莫瑟 申請人:阿爾斯託姆科技有限公司