用于維修渦輪機(jī)械部件的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的裝置和方法總體涉及渦輪機(jī)械。更具體地，所述裝置和方法涉及現(xiàn)場維修或修復(fù)渦輪機(jī)械部件。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)壓縮機(jī)葉片能夠由于例如腐蝕、摩擦裂紋、點(diǎn)蝕以及異物的影響而受到損壞。在這種損壞的情況下，期望及時(shí)檢測和修復(fù)這些葉片，以防止尖端解離以及隨后的壓縮機(jī)故障。當(dāng)前的用于葉片修復(fù)的實(shí)踐需要移除壓縮機(jī)外殼，這不可避免地是耗時(shí)并且昂貴的。移除壓縮機(jī)外殼以用于修復(fù)壓縮機(jī)葉片還產(chǎn)生不期望的停機(jī)時(shí)間，由此造成機(jī)器擁有者/操作者的收入損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種適于維修渦輪機(jī)部件的裝置包括工具傳送機(jī)構(gòu)，該工具傳送機(jī)構(gòu)適于將工具傳送至于渦輪機(jī)中的期望位置。工具支承件適于被固定至渦輪機(jī)的主體上，并且還被構(gòu)造成支承該工具傳送機(jī)構(gòu)。加工工具附接至工具傳送機(jī)構(gòu)，并且包括:軸向滑動夾具，該軸向滑動夾具被構(gòu)造成夾緊至渦輪機(jī)部件；徑向滑動件，該徑向滑動件可滑動地連接至軸向滑動夾具；彈簧，該彈簧連接至軸向滑動夾具和徑向滑動件，該彈簧提供軸向張力；和加工鉆頭(machine bit)，該加工鉆頭被至少部分地保持在徑向滑動件內(nèi)。該裝置適于現(xiàn)場維修渦輪機(jī)的部件。
[0004]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供一種用于維修渦輪機(jī)部件的裝置。該裝置包括加工工具，該加工工具具有:軸向滑動夾具，該軸向滑動夾具被構(gòu)造成夾緊至渦輪機(jī)部件；徑向滑動件，該徑向滑動件可滑動地連接至軸向滑動夾具；彈簧，該彈簧連接至軸向滑動夾具和徑向滑動件，該彈簧提供軸向張力；和加工鉆頭，該加工鉆頭被至少部分地保持在徑向滑動件內(nèi)。該裝置適于現(xiàn)場維修渦輪機(jī)的部件。
[0005]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供一種方法，該方法包括以下步驟:調(diào)節(jié)進(jìn)口引導(dǎo)輪葉的取向；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子/定子同步；將工具傳送機(jī)構(gòu)移動至第一期望位置；將工具傳送機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)至第二期望位置；將加工工具附接至渦輪機(jī)的部件；以及操縱手柄以移動加工工具修復(fù)部件。
【附圖說明】
[0006]圖1示出了渦輪機(jī)的局部剖視圖；
[0007]圖2示出了壓縮機(jī)的局部透視圖，其中示出了翼型件以及輪葉；
[0008]圖3示出了在壓縮機(jī)葉片上進(jìn)行的尖端切料(tip cropping)的例子；
[0009]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的可以用于修復(fù)或加工部件的加工工具的末端執(zhí)行器的側(cè)視圖；
[0010]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的軸向滑動夾具的簡化圖；
[0011]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的軸向滑動夾具的簡化圖；
[0012]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的工具傳送機(jī)構(gòu)的透視圖；
[0013]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的通過壓縮機(jī)中的各個(gè)轉(zhuǎn)子和定子級導(dǎo)航的工具傳遞機(jī)構(gòu)和加工工具的不意圖；
[0014]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的附接至或固定到渦輪機(jī)的部件上的圖4的加工工具的端視圖；
[0015]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的工具傳送機(jī)構(gòu)的透視圖；以及
[0016]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的修復(fù)渦輪機(jī)部件的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下文將對本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定方面/實(shí)施例進(jìn)行描述。為了提供對這些方面/實(shí)施例的簡明描述，說明書中可能不會對實(shí)際實(shí)施方式的所有特征進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施方式的過程中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須進(jìn)行多種實(shí)施方式特定的判定，以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)(例如遵守機(jī)器相關(guān)、系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束)，所述特定目標(biāo)可能隨著實(shí)施方式的不同而發(fā)生變化。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但是無論如何，對于受益于本發(fā)明的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，這是設(shè)計(jì)、加工、和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0018]當(dāng)引入本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一個(gè)”、“該”和“所述”意在表示具有元件中的一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”意為包含的并且意味著除了所列出的元件還可能具有另外的元件。操作參數(shù)和/或環(huán)境狀況的任何例子都不排除所公開的實(shí)施例的其它的參數(shù)/狀況。此外，應(yīng)當(dāng)理解，不期望將對本發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”、“一個(gè)方面”或“實(shí)施例”或“方面”的提及被理解成排除同樣結(jié)合了所列舉的特征的額外的實(shí)施例或方面的存在。
[0019]渦輪機(jī)被定義成在轉(zhuǎn)子與流體或者流體與轉(zhuǎn)子之間傳遞能量的機(jī)器，其中包括但不限于燃?xì)鉁u輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。渦輪機(jī)械被定義成在轉(zhuǎn)子與流體之間或者流體與轉(zhuǎn)子之間傳遞能量的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器，其中包括但不限于燃?xì)鉁u輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。開發(fā)現(xiàn)場葉片或輪葉修復(fù)方法以及裝置的主要挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)出能夠?qū)⑿迯?fù)有效載荷傳送至壓縮機(jī)內(nèi)側(cè)的目標(biāo)葉片或輪葉的機(jī)構(gòu)，原因是壓縮機(jī)流動路徑內(nèi)的緊密工作空間所造成的嚴(yán)格空間約束。傳送機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠到達(dá)目標(biāo)輪葉的前緣和后緣、翼型件或葉片(例如，第二行壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(Rl)或輪葉(SI))。
[0020]圖1示出了渦輪機(jī)100的局部剖視圖，該渦輪機(jī)100可以是燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠應(yīng)用于任何渦輪機(jī)，其中包括但不限于燃?xì)鉁u輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)、壓縮機(jī)等。在渦輪機(jī)100中，為了清楚地示出一些位于內(nèi)側(cè)的輪葉和葉片目的，省去了鐘形嘴110的一半。第一級定子輪葉被稱為進(jìn)口引導(dǎo)輪葉(IGV) 120。鐘形嘴110包括外表面112和內(nèi)表面114，并且進(jìn)入流(例如，空氣)通過這兩個(gè)表面之間。典型地，多個(gè)支承構(gòu)件116被緊固或焊接至外表面112和內(nèi)表面114以用于支承。
[0021]圖2示出了壓縮機(jī)翼型件和輪葉的局部透視圖，其中為了清楚而省去了外殼。定子輪葉是大體固定的，而轉(zhuǎn)子翼型件/葉片連接至可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子204。進(jìn)口引導(dǎo)輪葉120也是大體固定的，但是可以圍繞大體徑向軸線變槳(Pitch)，以改變進(jìn)入流的方向或量。進(jìn)口引導(dǎo)輪葉120后面是第一行轉(zhuǎn)子翼型件230。翼型件也能夠被稱為RO翼型件或葉片，因?yàn)樗鼈兪荝O級的部件/部分。接下來是定子輪葉240，并且定子輪葉240還能夠被稱為SO輪葉，因?yàn)樗鼈兪荢O級的部件/部分。下一行轉(zhuǎn)子翼型件/葉片250能夠被稱為Rl翼型件或葉片，因?yàn)樗鼈兪荝l級的部件/部分。Rl翼型件后面是SI定子輪葉260，因?yàn)樗鼈兪荢I級的部件/部分，等。
[0022]如果傳送機(jī)構(gòu)能夠通過鐘形嘴110并且到達(dá)目標(biāo)葉片或輪葉、以及傳送期望的工具組以進(jìn)行期望的修復(fù)操作將是期望的。僅作為一個(gè)例子，根據(jù)本發(fā)明的方面，Rl葉片可能經(jīng)受各種類型的損壞并且該葉片能夠在不需要移除外殼的情況下到達(dá)。
[0023]圖3示出了用于Rl葉片的尖端切料修復(fù)的幾個(gè)例子，然而，在特定應(yīng)用中，該類型的修復(fù)能夠根據(jù)需要應(yīng)用于任何葉片或輪葉。僅作為幾個(gè)例子，損壞可能由于腐蝕、裂紋、疲勞和/或點(diǎn)蝕而造成。因此，根據(jù)典型地發(fā)生在Rl葉片的損壞，如圖3中所示地確定并且定義三種類型的配料(blending)操作。葉片310示出了 I型配料(Type I blend)，其中移除了葉片尖端的一部分。在該例子中，D的最大量等于翼弦長度(CL)的一半，并且C的最大量等于葉片長度(BL)的三分之一。葉片320示出了 2型配料，其中EXF的最大量等于預(yù)定量并且R等于大約0.25”的拐角半徑。葉片330示出了邊緣配料(edge blend)，其中A大于距離X (損壞的翼弦深度)的五倍。因此，在特定應(yīng)用中，能夠根據(jù)需要使用任何特定的量和/或距離，并且先前給出的值僅僅是示例性的。此外，I型、2型和3型配料可以定位在葉片前緣311和/或后緣312上。其它類型的配料和修復(fù)(包括全尖端切料)也可以由本發(fā)明完成。
[0024]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的加工工具400(或裝置)的局部側(cè)視圖。加工工具400被構(gòu)造成夾緊到渦輪機(jī)部件410 (例如轉(zhuǎn)子葉片、定子輪葉或轉(zhuǎn)子翼型件)上，并且隨后加工所述部件的期望區(qū)域。軸向滑動夾具420布置于部件410的兩側(cè)上，并且圖4中僅示出了軸向滑動夾具的一側(cè)。軸向滑動夾具包括一個(gè)或多個(gè)大體軸向延伸的槽422和424。張力施加裝置426 (例如螺釘或