WO2014075894A1 - Fräseinheit für austreibevorrichtung - Google Patents

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WO2014075894A1
WO2014075894A1 PCT/EP2013/072370 EP2013072370W WO2014075894A1 WO 2014075894 A1 WO2014075894 A1 WO 2014075894A1 EP 2013072370 W EP2013072370 W EP 2013072370W WO 2014075894 A1 WO2014075894 A1 WO 2014075894A1
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expelling
frame
expulsion
frame part
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PCT/EP2013/072370
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English (en)
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Oliver NEUKRANTZ
Matthias Richter
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • B23P19/02—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for connecting objects by press fit or for detaching same
    • B23P19/025—For detaching only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285—Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/70—Disassembly methods

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for expelling from positively held on a wheel disc blades, in particular compressor blades.
  • Ver Whyrradscale compressor blades are subject to wear, which is why they must be replaced after certain delay intervals in a revision.
  • the Ver Whyrradrisen be first removed from the turbine, whereupon the compressor blades are usually removed locally and replaced by new compressor blades.
  • the compressor blades are held in a form-fitting manner via a dovetail-shaped blade root in correspondingly shaped grooves formed on the compressor wheel disk. Securing a compressor blade against axial displacement in the corresponding groove is realized either via locking plates or on the impressing of two formed on the blade root securing lugs at the ends of the respective groove.
  • the release of the compressor blades from the Verêtrradility in the context of the revision of a gas or steam turbine is done so far by manual expulsion.
  • the removed Verêtrradfusionn are first placed horizontally with the hub on a base. Then two workers each drive the blades one after the other with the help of a copper bolt and corresponding hammer blows.
  • a worker encloses the copper studs, which are usually wrapped in rags, and places them on the blade root.
  • the second worker hits the copper bolt with a 5 or 10 kg sledgehammer.
  • the physical stress of the workers and the risk of injury is high.
  • the Ver emphasizerradility can be easily damaged during manual expulsion. If the blades can not be driven out with this method, the blades are sawn off behind the blade root. Then a relief groove must be milled from the outside into each blade root of the compressor wheel disk with a side-milling cutter in order to be able to drive out the blades afterwards.
  • the present invention provides an expelling device for expelling paddles held in a form-locking manner on a wheel disc, comprising a base frame, a frame attached to the base frame, a turntable arranged on the base frame, in particular a lifting turntable a striking unit fixed to the frame, comprising an ejection punch and a striking mechanism acting thereon, a clamping unit provided pivotally on the frame and adapted to support the wheel disc during the ejection of a blade, and a cutting unit arranged separately and spaced from the frame.
  • the wheel disc on which the blades to be driven are held can be mounted on the turntable accordingly.
  • the milling unit can then embossing areas, with which the blades to be driven are fixed to the wheel disc, be removed before the expulsion process, at least for the most part.
  • grooves can be introduced with the milling unit prior to performing the Austreibereaes in the blade roots of the blades to be driven, which serve to receive and Abstützung the Austreibestkovs.
  • the shape of the groove preferably corresponds substantially to the shape of the punch.
  • Such grooves can prevent accidental slipping of the ejection punch from the blade to be driven out.
  • the individual blades can then be driven out semi-automatically or fully automatically with the Austreibest Zi the beater unit and acting on this percussion.
  • the clamping unit serves during the expulsion of the blades primarily to neutralize the resulting reaction forces to prevent slippage of the Verêtrradility during the expulsion.
  • the expulsion device according to the invention the body of the worker performing the removal of the blades is hardly or not at all stressed. Also, the risk of accidents compared to manual expulsion is much lower. In addition, a very high process quality is achieved, whereby at the risk of damage to the Verêtrradsay is minimal. Furthermore, it is unlikely that sawing the blades behind the blade root or milling the blade root is required. Furthermore, the time and expense for the expulsion of blades using the expulsion device according to the invention is very low, which is associated with low downtime and failure costs of the turbine in the context of a revision.
  • the beating unit has a biasing cylinder acting on the expelling ram, with which the expelling ram can be prestressed with a predetermined pressure against a vane to be expelled.
  • a biasing cylinder acting on the expelling ram, with which the expelling ram can be prestressed with a predetermined pressure against a vane to be expelled.
  • the biasing force may be selected to be in the range of between 70% and 90% of the required expelling force, while the remaining minor portion of the expelling force is generated via the impactor, allowing very precise control of the expelling operation.
  • At least one operating device is provided, via which the pretensioning pressure of the pretensioning cylinder and / or the impact energy of the percussion mechanism and / or the impact frequency of the impact mechanism can be set by an operator, wherein the pretensioning pressure can be set in particular in a range between 0 and 250 bar. Accordingly, the worker can set or adjust the respective parameters as needed during the expulsion process.
  • a machine controller and at least one sensor sensing the preload pressure of the preload cylinder which transmits the detected preload pressure to the machine controller in the form of preload pressure output signals, the machine controller being arranged to adjust the preload pressure.
  • pressure of the biasing cylinder and / or the impact force of the striking mechanism and / or the impact energy of the impact mechanism in response to the received biasing pressure output signals changes.
  • an automatic control or regulation of the expulsion process is realized via the machine control and the at least one sensor.
  • the operator manually sets the pressures and stroke rate based on experience
  • the biasing cylinder is preferably a hydraulic cylinder. Such a hydraulic cylinder has proven to be particularly favorable.
  • the biasing cylinder according to an embodiment of the present invention has a continuous piston rod and is disposed between the striking mechanism and the expelling ram such that the striking mechanism acts on the one piston rod end and the other piston rod end acts on the expelling ram. In this way, a particularly simple and inexpensive construction is achieved.
  • the impact mechanism preferably has a pneumatic impact cylinder.
  • the expulsion punch is mounted in a receiving head oscillating, so that the expulsion punch is deflectable transversely to its longitudinal axis in particular in both directions. In this way it is prevented that the drive punch is damaged when side forces act on them.
  • the deflection angle can be monitored with a suitable sensor during the expulsion process. For example, a corresponding sensor per deflection direction may be arranged in the receiving head.
  • the free end of the expulsion stamp is preferably semi-circular in cross section. Such a shape prevents slipping of the expulsion stamp from Blade neck, if in this a groove with a corresponding semicircular cross-section is introduced for receiving the free end of the Austreibest Zis.
  • the beating unit is advantageously held pivotably on the frame by means of a pivoting device. With such an adjustment unit, the beater unit can be optimally aligned with respect to the blades to be driven out.
  • the clamping unit preferably has an adjusting device, which is designed such that it allows at least one movement of the clamping unit radially to the turntable. Accordingly, the clamping unit can be used for wheel disks with different diameters.
  • the clamping unit is preferably pivotally supported on the frame. Accordingly, the clamping unit can be aligned centrally to the central axis of the Ver Whyrradsay. According to one embodiment of the present invention, the clamping unit has a lower and an upper holding punch, which are movable towards and away from each other, in particular via a spindle drive or a hydraulic cylinder. Accordingly, the Ver Whyrradfusion can see between the holding stamps record.
  • the expelling device comprises an embossing unit, which is in particular formed integrally with the clamping unit to form a clamping embossing unit.
  • the embossing unit serves to define the new blades replacing the driven blades by embossing on the wheel disc.
  • the equipment of the expelling device with such an embossing unit is particularly advantageous in that a separate embossing machine is not required.
  • embossing dies are integrated in the holding dies, resulting in a very simple and inexpensive construction.
  • holding punches and dies can be used as interchangeable components. be viewed, which are then selectively mounted depending on the activity to be performed on the terminal embossing unit.
  • the milling unit is preferably held pivotably on the base frame via a multi-link articulated arm between an operating position and a non-operating position. Accordingly, the milling unit can be swung in and out as needed.
  • the milling unit is advantageously designed such that it can be supported in its operating position on a central axis of the turntable. Thanks to this additional support, a very good rigidity of the milling unit is achieved during the milling process.
  • the milling unit preferably has a locking device for locking the pivot joints of the articulated arm. About such a locking device, the milling unit is additionally stiffened during milling.
  • the milling unit has at least two milling cutter travel axes for moving a milling head.
  • a horizontal cutter travel axis is provided, which is positioned on one of the Gelenkarmglieder such that the direction of a groove to be milled always passes through the center axis of the turntable.
  • a vertical Milling Verfahrachse is provided, via which the feed motion is realized.
  • the drive of the cutter travel axes can be done manually or via corresponding motors.
  • the frame preferably comprises a first frame part which is held movably on the base frame via a linear guide, a second frame part which is mounted on the first frame part releasably and pivotally mounted, a third frame member pivotally supported on the second frame member, and a fourth frame member releasably supported on the second frame member, the base frame being preferably divided into discrete base frame members detachably connected together.
  • Such a subdivision of the base frame and / or the frame into individual detachably interconnected frame or frame parts is particularly advantageous in that the expelling device can be disassembled accordingly for transport. In other words, that is
  • the clamping unit is arranged on the third frame part, and the striking unit is arranged on the fourth frame part.
  • the present invention provides a method for expelling vanes held in a form-locking manner on a wheel disc, in particular compressor blades, in which the blades are driven out using an expelling device according to the invention.
  • the impact frequency of the striking mechanism during the expulsion of a blade changed, which can be done manually, semi-automatically or fully automatically.
  • the said parameters are adapted to the respective requirements of the
  • embossed regions of a blade root of a blade to be expelled are at least partially removed by means of milling prior to the expulsion of the blade, in order to simplify the expulsion process.
  • a recess is milled on the upper side of a blade root of a shovel to be expelled, which serves during the expulsion of the blade as a support for the Austreibestkov and counteracts slippage of Austreibestkovs.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an expelling device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is another perspective view of the expelling device shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a plan view of the expelling device shown in Figure 1;
  • Figure 4 is a perspective view of an expelling device according to a second embodiment of the present invention with a compressor wheel held thereon;
  • FIG. 5 shows a perspective partial view of FIG. 4
  • Figures 1 to 3 show an expelling device 1 according to an embodiment of the present invention, which is for driving out of a form-fitting held in a wheel disc Blades are used, in particular for expelling compressor blades.
  • the expelling device 1 comprises a base frame 2 which is divided into a front base frame part 3, a rear base frame part 4 detachably connected thereto, and a base frame auxiliary part 5 which is detachably mounted laterally on the front base frame part 3.
  • a first frame part 6 is held on the base frame 2 so as to be movable back and forth via a linear guide 7, which extends over the front base setting part 3 and the rear base frame part 4.
  • a second frame part 8 is on the first frame part 5
  • a third frame part 9 is held laterally pivotable on the second frame part 7 and releasably connected thereto.
  • a fourth frame part 10 is placed on the second frame part 7 and detachably mounted on this.
  • the main components of the expelling device 1 constitute a lifting turntable 11 fixed on the front base frame part 3, a beating unit 12 pivotally mounted on the fourth frame part 10, a clamp stamping unit 13 movably mounted on the third frame part 9 a milling unit 14, which is mounted on the base frame accessory part 5, and a control cabinet 15, which at the rear
  • Base frame part 4 is arranged.
  • the expelling device 1 In order to be able to transport the expelling device 1 without problems, it is subdivided into a plurality of modules which can be detachably connected to one another.
  • a first module comprises the front base frame part 3, the first frame part 6, the second frame part 8, a front part of the linear guide 7 and the lifting turntable 11.
  • a second module comprises the rear base frame part 4 with the mounted on this second part of the linear guide 7 and the control cabinet 15th
  • a third module comprises the second frame part 8, the mounted on this fourth frame part 10 and the impact unit 12 held thereon.
  • a fourth module comprises the third frame part 9 and the clamping embossing unit 13 held therein.
  • a fifth module comprises the base frame attachment 5 and the milling unit 14 mounted thereon.
  • the method of trained as a carriage first frame part 6 along the linear guide 7 is done manually.
  • the first frame part 6 can be locked in three positions along the linear guide 7 via a locking plate (not shown in more detail).
  • the entire adjustment range of the first frame part 6 along the linear guide 7 is divided into three OperaVerstell Schemee.
  • the final positioning of the first frame part 6 in the respective partial adjustment ranges then takes place within the scope of a fine adjustment via a trapezoidal threaded spindle 16 which can be manually operated via a handwheel 17 arranged on the rear side of the first frame part 6.
  • orientation serves a not shown position indicator. Thanks to this position indicator, it is possible to easily find a once determined position of the first frame part 6 along the linear guide 7.
  • the adjustment of the first frame part 6 along the linear guide 7 can also be effected by an electromechanical adjustment by means of a servomotor or three-phase motor or by a hydraulic cylinder.
  • the corresponding adjustment axes can be equipped with position measuring systems. The respective distances can then be displayed via digital display directly on the control panel.
  • the fixing of the first frame part 6 in the working position can be carried out on all axes through to the respective piston rod.
  • gene mounted piston rod clamping devices can be realized.
  • the second frame part 8 is held pivotably about a pivot axis 18 on the first frame part 6.
  • the pivoting movement about the swiveling axis 18 is realized by means of a hydraulic cylinder (not shown) and serves as self-weight compensation for all components held on the second frame part 8.
  • a pivoting device 19 is held, which serves to receive the clamping embossing unit 13 and allows pivoting about a vertical pivot axis 20.
  • the pivoting is done manually here. However, it should be clear that the manual adjustment can also be replaced here by an electromechanical or hydraulic adjustment.
  • vertically extending guide rails 21 are provided, on which the third frame part 9 and thus the clamping embossing unit 13 is held up and down movable.
  • horizontally extending guide rails 22 are arranged on the third frame part 9, which allow an adjusting movement of the clamping embossing unit 13 radially to the lifting turntable 11.
  • the lifting turntable 11 serves to accommodate Ver Whyrrad- discs. It consists of a lifting part and a rotating part, which are not shown here in detail.
  • the lifting part has a robust vertical guide with hydraulic cylinder. By adjusting the hydraulic cylinder, the thickness differences of the VerêtrradAMPn can be compensated.
  • the hydraulic cylinder does not change its holding position during prolonged loading by appropriate leaks in seals, the lifting turntable 11 is equipped with a strong stop ring, which prevents the slow drop of the compressor wheel.
  • Beating unit 12 is the recording of the lifting turntable 11 equipped with a rotating part. About this rotary member, the Ver Whyrradility with respect to the beating unit 12 posi- tioned. Alternatively, the positioning of the compressor wheel can also be done by an integrated in the hub turntable 11 servo drive.
  • the impact unit 12 comprises, viewed from top to bottom, a percussion mechanism 23, which is formed by a pneumatic impact cylinder, a prestressing cylinder 24 formed by a hydraulic cylinder and an expulsion stamper 25.
  • the pretensioning cylinder 24 comprises a continuous piston rod, on the upper free end of which the percussion mechanism 23 acts. wherein at the lower free end of the expulsion punch 25 is held.
  • the biasing cylinder 24 serves to bias the expulsion punch 25 during the expulsion process with a predetermined biasing pressure against the scooped out blade, which can be set in the present case via a non-illustrated operating device by the operator between 0 and 250 bar. Likewise, the impact energy and the beat frequency of the percussion mechanism 23 can be varied manually via this operating device.
  • a machine controller and at least one sensor which detects the projection pressure of the pretensioning cylinder 24, which sends the pretensioning pressure detected during the expulsion process to the machine controller in the form of preload pressure output signals, the machine control being set up to adjust the pretensioning pressure of the pretensioning pressure Biasing cylinder 24 and / or the impact force and / or the impact energy of the percussion mechanism 23 in response to the received bias pressure output signals changes.
  • the machine control being set up to adjust the pretensioning pressure of the pretensioning pressure Biasing cylinder 24 and / or the impact force and / or the impact energy of the percussion mechanism 23 in response to the received bias pressure output signals changes.
  • the Austreibestkov 25 is mounted on a receiving head, not shown, oscillating at the lower free end of the piston rod of the biasing cylinder 24 to damage the Austreibestkovs 25 due to the side on to prevent these forces acting.
  • the free end of the punch-out punch 25 is semicircular, as viewed in cross-section, whereby the risk of slippage of the punch-out punch 25 from the driven-out punch
  • the beating unit 12 is held pivotably on the fourth frame part 10 via a pivoting device 26.
  • the clamping embossing unit 13 comprises a stationary lower holding punch 27 and an upwardly and downwardly movable upper holding punch 28.
  • the movement of the upper holding punch 28 is realized in the present case by a hydraulic cylinder, wherein also the use of a spindle drive is possible.
  • the retaining stamps 27 and 28 are not shown in detail stamping integrated.
  • the clamping embossing unit 13 can be used both for supporting a compressor wheel disc arranged on the lifting turntable 11 and for embossing new blades to be fastened in the compressor wheel disc.
  • separate embossing dies can be provided, which are mounted to carry out embossing processing instead of the holding stamps on the clamping embossing unit 13 as part of a conversion.
  • the milling unit 14 comprises a multi-link articulated arm 29, wherein a free end of the articulated arm 29 in a milling unit holding device 30 which is mounted on the base frame attachment 5, and the other free end of the articulated arm 29 is fixed to a support member 31 which at the Hub- Turntable 11 is mounted.
  • a milling head 32 can be moved horizontally and vertically by means of two traversing axes, the horizontal traversing axis being positioned on one of the articulated arm links such that the direction of a groove to be milled always passes through the center axis of the lifting rotary table 11. The delivery then takes place via the vertical travel axis.
  • the drive of the travel axes takes place here manually. Alternatively, of course, appropriate motors can be provided.
  • the individual pivot joints of the articulated arm 29 can be locked by means not shown locking means to ensure a good rigidity during milling. If the milling unit 14 is not needed, then the articulated arm 29 can be released from the supporting element 31, whereupon the milling unit 14 can be pivoted into a non-illustrated operating position.
  • the expulsion device 1 which is disassembled into its individual modules, is first transported to the inspection location.
  • the modular design facilitates transport to air, water and land.
  • the modules of the expelling device 1 are then assembled in such a way that the arrangement shown in the figures results.
  • the upper embossed blade root portions of each blade held in the compressor wheel disk are removed using the milling unit 14.
  • a groove having a semicircular cross section corresponding to the tip of the punching die 25 is milled to receive therein.
  • Non-operating position pivoted.
  • the lifting turntable 11 and the striking unit 12 are aligned with each other such that the tip of the punching punch 25 is received in the milled groove of one of the blades to be driven, taking care that the axis of the punching punch 25 with the associated Verêtrradfusionnnut, in the compressor blade to be driven is received, aligned.
  • the biasing pressure of the Vorspannzylin- 24 of the beating unit 12 is set such that the
  • Driving punch 25 exerts on the scoop-out about 70% to 90% of the expulsion force required for expulsion. Then, the impact energy of the percussion mechanism 23 is selected such that the remaining force required to expel the blade is applied via the percussion mechanism 23. Further, the beat frequency of the percussion mechanism 23 is set. Now, the blade can be expelled from the Verêtrradsay, wherein the biasing force of the biasing cylinder 24, the impact energy of the striking mechanism 23 as well as the frequency of which can be changed by the worker depending on the Austreibe- state of a blade. After driving off a compressor blade, the lifting turntable 11 is rotated in such a way that the punch 25 is aligned with the next compressor blade, after which the next Austrei- can be performed process.
  • the Ver emphasizerradular is clamped respectively between the retaining punches 26 and 27 of the clamping embossing unit 13 and supported in this way, so that the forces acting on the Ver Whyrinski via the impact unit 12 are absorbed. In this way, a change in position of the bucket to be driven out with respect to the ejection punch 25 is reliably prevented.
  • the pivotable mounting of the punch 25 in the associated receiving head reduces the risk of damage to the stamping punch 25 during the respective Austreibeluxes.
  • new blades may be inserted into the corresponding compressor wheel disk grooves, wherein portions of the respective blade roots projecting from the compressor wheel disk grooves are stamped using the clamp stamping unit 13 to axially locate the respective compressor blades to secure associated Ver emphasizerradfusionnnuten.
  • a video camera not shown in detail for each holding or embossing dies 26 and 27 is provided. The video camera images can be viewed through a corresponding monitor. After completion of this work, the compressor wheel can be released from the hub turntable 11 and re-installed in the appropriate implement.
  • the expelling device 1 After completion of the revision, the expelling device 1 is disassembled again into its individual modules and can be easily removed.
  • FIGS 4 and 5 show an expelling device 33 according to a second embodiment of the present invention, the structure of which substantially corresponds to the structure of the expelling device 1 shown in Figures 1 to 3. Corresponding components are therefore provided with identical reference numerals for the sake of simplicity and will not be described again.
  • a compressor wheel 34 is held with the compressor blades 35 to be driven out therefrom.
  • FIG. 5 shows the milling unit 14 in its non-operating position, in which the articulated arm 29 is released from the supporting element 31 held on the lifting turntable 11 and swiveled in to save space.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austreiben von formschlüssig an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln, insbesondere Verdichterschaufeln. Die Austreibevorrichtung (1) umfasst ein Basisgestell (2), einen an dem Basisgestell (2) befestigten Rahmen (6, 8, 9, 10), einen an dem Basisgestell (2) angeordneten Drehtisch (11), insbesondere Hub-Drehtisch, eine an dem Rahmen befestigte Schlageinheit (12) mit einem Austreibestempel (25) und einem auf diesen wirkenden Schlagwerk (23), eine schwenkbar an dem Rahmen (6, 8, 9, 10) vorgesehene Klemmeinheit (13), die zur Abstützung der Radscheibe während des Austreibens einer Schaufel ausgebildet ist, und eine separat und beabstandet von dem Rahmen (6, 8, 9, 10) angeordnete Fräseinheit (14).

Description

Fräseinheit für Austreibevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Austreiben von formschlüssig an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln, insbesondere Verdichterschaufeln.
Bei Gas- bzw. Dampfturbinen sind die an einer Verdichterradscheibe angeordneten Verdichterschaufeln einem Verschleiß unterworfen, weshalb sie nach bestimmten Laufzeitintervallen im Rahmen einer Revision ausgetauscht werden müssen. Hierzu werden die Verdichterradscheiben zunächst aus der Turbine ausgebaut, woraufhin die Verdichterschaufeln meist vor Ort entfernt und durch neue Verdichterschaufeln ersetzt werden.
Die Verdichterschaufeln sind über einen schwalbenschwanzartig ausgebildeten Schaufelfuß in entsprechend geformten und an der Verdichterradscheibe ausgebildeten Nuten formschlüssig gehalten. Die Sicherung einer Verdichterschaufel gegen ein axiales Verschieben in der entsprechenden Nut wird entweder über Sicherungsbleche oder über das Anprägen zweier am Schaufelfuß ausgebildeter Sicherungsnasen an den Enden der jeweiligen Nut realisiert. Das Lösen der Verdichterschaufeln von der Verdichterradscheibe im Rahmen der Revision einer Gas- bzw. Dampfturbine erfolgt bislang durch manuelles Austreiben. Hierzu werden die ausgebauten Verdichterradscheiben zunächst waagerecht mit der Nabe auf eine Unterlage gelegt. Anschließend treiben je zwei Werker mithilfe eines Kupferbolzens und entsprechenden Hammerschlägen die Schaufeln nacheinander aus . Ein Werker um- fasst hierbei den meist mit Putzlappen umwickelten Kupferbolzen und setzt diesen auf den Schaufelfuß auf. Der zweite Werker schlägt mit einem 5 bzw. 10 kg schweren Vorschlaghammer auf den Kupferbolzen. Es sind je nach Schaufelfußgröße und Schaufelhöhe sowie Übermaß in der Passung und Laufzeit der Turbine zwischen 20 und 50 Schläge für das Austreiben einer Schaufel erforderlich. Die körperliche Belastung der Werker und die Verletzungsgefahr sind hoch. Auch kann die Verdichterradscheibe beim manuellen Austreiben leicht beschädigt werden . Falls sich mit dieser Methode die Schaufeln nicht austreiben lassen, so werden die Schaufeln hinter dem Schaufelfuß abgesägt. Anschließend muss in jeden Schaufelfuß der Verdichterradscheibe von außen mit einem Scheibenfräser eine Entlastungsnut gefräst werden, um die Schaufeln im Anschluss aus- treiben zu können. Da geeignete Fräsmaschinen in der Regel weder im Kraftwerk noch in der näheren Umgebung vorhanden sind, fallen oft lange Transportwege für den Hin- und Rücktransport der Verdichterradscheiben an. Dadurch wird die Dauer der Revision verlängert, was mit entsprechenden Kosten verbunden ist. Darüber hinaus wird die erneute Inbetriebnahme der Gas- bzw. Dampfturbine verzögert.
Nach dem Austreiben der Verdichterschaufeln müssen diese durch neue Verdichterschaufeln ersetzt werden. Auch diese müssen in den zugeordneten Nuten gegen axiales Verschieben gesichert werden, was durch das Anprägen von je einer Sicherungsnase auf der Unter- und Oberseite des Schaufelfußes erfolgt. Hierzu wird derzeit eine separate Sondermaschine in Form einer mobilen Prägevorrichtung eingesetzt, die zur je- weiligen Baustelle geflogen werden muss.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Austreibevorrichtung zum Austreiben von formschlüssig an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln sowie ein entsprechendes alternatives
Austreibeverfahren zu schaffen, bei dem insbesondere die körperliche Belastung für die Werker ebenso wie das Unfallrisiko verringert wird, Zeit- und Kostenaufwand für das Austreiben und Stillstandszeiten der Gas- bzw. Dampfturbine gering sind, die Anzahl der für die Durchführung einer Revision erforderlichen Maschinen gering ist und der Transport der erforderlichen Maschinen zum Austreiben und Erneuern der Schaufeln vor Ort problemlos durchgeführt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Austreibevorrichtung zum Austreiben von formschlüssig an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln, insbesondere Verdich- terschaufein, umfassend ein Basisgestell, einen an dem Basisgestell befestigten Rahmen, einen an dem Basisgestell angeordneten Drehtisch, insbesondere Hub-Drehtisch, eine an dem Rahmen befestigte Schlageinheit mit einem Austreibestempel und einem auf diesen wirkenden Schlagwerk, eine schwenkbar an dem Rahmen vorgesehene Klemmeinheit, die zur AbStützung der Radscheibe während des Austreibens einer Schaufel ausgebildet ist, und eine separat und beabstandet von dem Rahmen angeordnete Fräseinheit. Die Radscheibe, an der die auszutreibenden Schaufeln gehalten sind, kann entsprechend an dem Drehtisch montiert werden. Mit der Fräseinheit können dann Prägebereiche, mit denen die auszutreibenden Schaufeln an der Radscheibe festgelegt sind, vor dem Austreibeprozess zumindest zum Großteil entfernt werden. Darüber hinaus können mit der Fräseinheit vor der Durchführung des Austreibeprozesses in die Schaufelfüße der auszutreibenden Schaufeln Nuten eingebracht werden, die zur Aufnahme und AbStützung des Austreibestempels dienen. Dabei entspricht die Form der Nut bevorzugt im Wesentlichen der Form des Austreibestempels. Mit derartigen Nuten kann ein versehentliches Abrutschen des Aus- treibestempels von der auszutreibenden Schaufel verhindert werden. Während des sich anschließenden Austreibeprozesses können die einzelnen Schaufeln dann mit dem Austreibestempel der Schlageinheit und dem auf diesem wirkenden Schlagwerk der Reihe nach halbautomatisch oder vollautomatisch ausgetrieben werden. Die Klemmeinheit dient während des Austreibens der Schaufeln in erster Linie dazu, die hierbei entstehenden Reaktionskräfte zu neutralisieren, um ein Verrutschen der Verdichterradscheibe während des Austreibens zu verhindern. Dank der erfindungsgemäßen Austreibevorrichtung wird der Kör- per des die Austreibung der Schaufeln vornehmenden Werkers kaum oder gar nicht belastet. Auch ist das Unfallrisiko im Vergleich zum manuellen Austreiben wesentlich geringer. Darüber hinaus wird eine sehr hohe Prozessqualität erzielt, wo- bei die Gefahr einer Beschädigung der Verdichterradscheibe minimal ist. Ferner ist es unwahrscheinlich, dass ein Absägen der Schaufeln hinter dem Schaufelfuß oder ein Ausfräsen des Schaufelfußes erforderlich ist. Ferner ist der Zeit- und Kos- tenaufwand für das Austreiben von Schaufeln unter Verwendung der erfindungsgemäßen Austreibevorrichtung sehr gering, was auch mit geringen Stillstandszeiten und Ausfallkosten der Turbine im Rahmen einer Revision einhergeht. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Schlageinheit einen auf den Austreibestempel wirkenden Vorspannzylinder auf, mit dem der Austreibestempel mit einem vorbestimmten Druck gegen eine auszutreibende Schaufel vorspannbar ist. Mit Hilfe eines solchen Vorspannzylinders kann ein Großteil der zum Austreiben erforderlichen Kraft erzeugt werden, die über den Austreibestempel auf die Schaufel ausgeübt wird. So kann beispielsweise die Vorspannkraft derart gewählt werden, dass sie im Bereich zwischen 70% und 90% der erforderlichen Austreibekraft liegt, während der restli- che geringere Anteil der Austreibekraft über das Schlagwerk erzeugt wird, was eine sehr präzise Steuerung des Austreibeverfahrens ermöglicht.
Bevorzugt ist zumindest eine Bedieneinrichtung vorgesehen, über die der Vorspanndruck des Vorspannzylinders und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks und/oder die Schlagfrequenz des Schlagwerks von einem Bediener einstellbar ist/sind, wobei der Vorspanndruck insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 250 bar einstellbar ist. Entsprechend kann der Werker die jeweiligen Parameter während des Austreibevorgangs bedarfsgerecht einstellen bzw. anpassen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind eine Maschinensteuerung und zumindest ein den Vorspanndruck des Vorspannzylinders erfassender Sensor vorgesehen, der den erfassten Vorspanndruck in Form von Vorspanndruckausgangs- Signalen an die Maschinensteuerung sendet, wobei die Maschinensteuerung derart eingerichtet ist, dass sie den Vorspann- druck des Vorspannzylinders und/oder die Schlagkraft des Schlagwerks und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks in Abhängigkeit von den empfangenen Vorspanndruckausgangssignalen ändert. Mit anderen Worten wird über die Maschinensteuerung und den zumindest einen Sensor eine automatische Steuerung bzw. Regelung des Austreibeprozesses realisiert. Alternativ ist eine manuelle Einstellung der Drücke und Schlagfrequenz durch den Bediener auf der Basis von Erfahrungswerten
und/oder dem aktuellen Bearbeitungszustand möglich.
Der Vorspannzylinder ist bevorzugt ein Hydraulikzylinder. Ein solcher Hydraulikzylinder hat sich als besonders günstig erwiesen . Der Vorspannzylinder weist gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine durchgehende Kolbenstange auf und ist derart zwischen dem Schlagwerk und dem Austreibestempel angeordnet, dass das Schlagwerk auf das eine Kolbenstangenende wirkt, und dass das andere Kolbenstangenende auf den Austreibestempel wirkt. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt.
Das Schlagwerk weist bevorzugt einen pneumatischen Schlagzylinder auf.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Austreibestempel in einem Aufnahmekopf pendelnd gelagert, so dass der Austreibestempel insbesondere in beiden Richtungen quer zu seiner Längsachse auslenkbar ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Austreibestempel beschädigt wird, wenn Seitenkräfte auf diesen wirken. Der Auslenkwinkel kann mit einer geeigneten Sensorik während des Austreibeprozesses überwacht werden. So kann beispielsweise ein entsprechender Sensor pro Auslenkrichtung im Aufnahmekopf angeordnet sein.
Das freie Ende des Austreibestempels ist im Querschnitt betrachtet bevorzugt halbkreisförmig ausgebildet. Eine derartige Form verhindert ein Abrutschen des Austreibestempels vom Schaufelhals, wenn in diesen eine Nut mit entsprechend halbkreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme des freien Endes des Austreibestempels eingebracht wird. Die Schlageinheit ist vorteilhaft über eine Verschwenkein- richtung schwenkbar an dem Rahmen gehalten. Mit einer solchen Verstelleinheit lässt sich die Schlageinheit in Bezug auf die auszutreibenden Schaufeln optimal ausrichten. Die Klemmeinheit weist bevorzugt eine Versteileinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest eine Bewegung der Klemmeinheit radial zum Drehtisch ermöglicht. Entsprechend kann die Klemmeinheit für Radscheiben mit verschiedenen Durchmessern verwendet werden.
Die Klemmeinheit ist bevorzugt schwenkbar an dem Rahmen gehalten. Entsprechend kann die Klemmeinheit zentrisch zur Mittelachse der Verdichterradscheibe ausgerichtet werden. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Klemmeinheit einen unteren und einen oberen Haltestempel auf, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, insbesondere über einen Spindeltrieb oder einen Hydraulikzylinder. Entsprechend lässt sich die Verdichterradscheibe zwi- sehen den Haltestempeln aufnehmen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Austreibevorrichtung eine Prägeeinheit, die insbesondere integral mit der Klemmeinheit zu einer Klemm-Präge- einheit ausgebildet ist. Die Prägeeinheit dient dazu, die die ausgetriebenen Schaufeln ersetzenden neuen Schaufeln mittels Prägen an der Radscheibe festzulegen. Die Ausstattung der Austreibevorrichtung mit einer solchen Prägeeinheit ist insbesondere dahingehend von Vorteil, dass eine gesonderte Prä- gemaschine nicht erforderlich ist. Bevorzugt sind in den Haltestempeln Prägestempel integriert, was zu einem sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau führt. Alternativ können Haltestempel und Prägestempel als austauschbare Komponenten vor- gesehen sein, die dann in Abhängigkeit von der durchzuführenden Tätigkeit wahlweise an der Klemm-Prägeeinheit lösbar montiert werden. Die Fräseinheit ist bevorzugt über einen mehrgliedrigen Gelenkarm zwischen einer Betriebsstellung und einer Nicht-Betriebsstellung verschwenkbar an dem Basisgestell gehalten. Entsprechend kann die Fräseinheit je nach Bedarf ein- und ausgeschwenkt werden.
Die Fräseinheit ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass sie in ihrer Betriebsstellung an einer Mittelachse des Drehtisches abstützbar ist. Dank dieser zusätzlichen AbStützung wird eine sehr gute Steifigkeit der Fräseinheit während des Fräsprozesses erzielt.
Die Fräseinheit weist bevorzugt eine Arretiereinrichtung zum Arretieren der Drehgelenke des Gelenkarms auf. Über eine solche Arretiereinrichtung wird die Fräseinheit während der Fräsbearbeitung zusätzlich versteift.
Vorteilhaft weist die Fräseinheit zumindest zwei Fräserverfahrachsen zum Verfahren eines Fräskopfes auf . Bevorzugt ist eine horizontale Fräserverfahrachse vorgesehen, die derart an einem der Gelenkarmglieder positioniert ist, dass die Richtung einer zu fräsenden Nut stets durch die Mittelachse des Drehtisches geht. Bevorzugt ist eine vertikale Fräserverfahrachse vorgesehen, über die die Zustellbewegung realisiert wird.
Der Antrieb der Fräserverfahrachsen kann manuell oder über entsprechende Motoren erfolgen.
Der Rahmen umfasst bevorzugt ein erstes Rahmenteil, das auf dem Basisgestell über eine Linearführung bewegbar gehalten ist, ein zweites Rahmenteil, das auf dem ersten Rahmenteil lösbar und verschwenkbar befestigt ist, ein drittes Rahmenteil, das an dem zweiten Rahmenteil schwenkbar gehalten ist, und ein viertes Rahmenteil, das lösbar an dem zweiten Rahmenteil gehalten ist, wobei das Basisgestell vorzugsweise in einzelne lösbar miteinander verbundene Basisgestellteile unterteilt ist. Eine solche Unterteilung des Basisgestells und/oder des Rahmens in einzelne lösbar miteinander verbundene Gestell- bzw. Rahmenteile ist insbesondere dahingehend von Vorteil, dass die Austreibevorrichtung für den Transport entsprechend zerlegbar ist. Mit anderen Worten ist die
Austreibevorrichtung in einzelne Transportmodule unterteilt, die sich einfach und platzsparend transportieren lassen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Klemmeinheit an dem dritten Rahmenteil angeordnet, und die Schlageinheit ist an dem vierten Rahmenteil angeordnet.
Darüber hinaus schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Austreiben von formschlüssig an einer Radscheibe ge- haltenen Schaufeln, insbesondere Verdichterschaufeln, bei dem die Schaufeln unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Aus- treibevorrichtung ausgetrieben werden.
Bevorzugt wird/werden der Vorspanndruck des Vorspannzylinders und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks und/oder die
Schlagfrequenz des Schlagwerks während des Austreibens einer Schaufel verändert, was manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen kann. Mit anderen Worten werden die genannten Parameter an die jeweiligen Anforderungen des
Austreibeprozesses angepasst.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden geprägte Bereiche eines Schaufelfußes einer auszutreibenden Schaufel vor dem Austreiben der Schaufel zumindest teilweise mittels Fräsen entfernt, um den Austreibevorgang zu vereinfachen . Vorteilhaft wird an der Oberseite eines Schaufelfußes einer auszutreibenden Schaufel vor dem Austreiben eine Vertiefung eingefräst, die während des Austreibens der Schaufel als Auflage für den Austreibestempel dient und einem Abrutschen des Austreibestempels entgegenwirkt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Austreibevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Austreibevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegen- den Erfindung;
Figur 2 eine weitere perspektivische Ansicht der in Figur 1 dargestellten Austreibevorrichtung ; Figur 3 eine Draufsicht der in Figur 1 dargestellten Austreibevorrichtung ;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Austreibevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem an dieser gehaltenen Verdichterrad; und
Figur 5 eine perspektivische Teilansicht der in Figur 4
dargestellten Austreibevorrichtung ohne an dieser gehaltenem Verdichterrad, wobei eine Fräseinheit der Austreibevorrichtung in eine Nicht-Betriebsstellung verschwenkt ist.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Austreibevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zum Austreiben von formschlüssig in einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln dient, insbesondere zum Austreiben von Verdichterschaufeln .
Die Austreibevorrichtung 1 umfasst ein Basisgestell 2, das in ein vorderes Basisgestellteil 3, ein lösbar mit diesem verbundenes hinteres Basisgestellteil 4 und ein Basisgestellzusatzteil 5 unterteilt ist, das lösbar seitlich am vorderen Basisgestellteil 3 montiert ist. Ein erstes Rahmenteil 6 ist über eine Linearführung 7, die sich über das vordere Basisge- stellteil 3 und das hintere Basisgestellteil 4 erstreckt, vor und zurück bewegbar auf dem Basisgestell 2 gehalten. Ein zweites Rahmenteil 8 ist auf dem ersten Rahmenteil 5
verschwenkbar angeordnet und lösbar an diesem befestigt. Ein drittes Rahmenteil 9 ist seitlich an dem zweiten Rahmenteil 7 verschwenkbar gehalten und lösbar mit diesem verbunden. Ein viertes Rahmenteil 10 ist auf das zweite Rahmenteil 7 aufgesetzt und lösbar an diesem montiert.
Die Hauptkomponenten der Austreibevorrichtung 1 bilden ein Hub-Drehtisch 11, der auf dem vorderen Basisgestellteil 3 befestigt ist, eine Schlageinheit 12, die verschwenkbar an dem vierten Rahmenteil 10 montiert ist, eine Klemm-Prägeeinheit 13, die bewegbar an dem dritten Rahmenteil 9 befestigt ist, eine Fräseinheit 14, die auf dem Basisgestellzusatzteil 5 montiert ist, und ein Schaltschrank 15, der am hinteren
Basisgestellteil 4 angeordnet ist.
Um die Austreibevorrichtung 1 problemlos transportieren zu können, ist diese in mehrere Module unterteilt, die lösbar miteinander verbunden werden können.
Ein erstes Modul umfasst das vordere Basisgestellteil 3, das erste Rahmenteil 6, das zweite Rahmenteil 8, einen vorderen Teil der Linearführung 7 und den Hub-Drehtisch 11.
Ein zweites Modul umfasst das hintere Basisgestellteil 4 mit dem auf diesem montierten zweiten Teil der Linearführung 7 und dem Schaltschrank 15. Ein drittes Modul umfasst das zweite Rahmenteil 8, das auf diesem montierten vierte Rahmenteil 10 sowie die daran gehaltene Schlageinheit 12.
Ein viertes Modul umfasst das dritte Rahmenteil 9 und die darin gehaltene Klemm-Prägeeinheit 13.
Ein fünftes Modul umfasst das Basisgestellanbauteil 5 und die darauf montierte Fräseinheit 14.
Das Verfahren des als Schlitten ausgebildeten ersten Rahmenteils 6 entlang der Linearführung 7 erfolgt manuell. Das erste Rahmenteil 6 kann dabei über eine nicht näher darge- stellte Verriegelungsplatte in drei Positionen entlang der Linearführung 7 verriegelt werden. Auf diese Weise wird der komplette Verstellbereich des ersten Rahmenteils 6 entlang der Linearführung 7 in drei Teil -Verstellbereiche aufgeteilt. Die Endpositionierung des ersten Rahmenteils 6 in den jewei- ligen Teil -Verstellbereichen erfolgt dann im Rahmen einer Feinjustierung über eine Trapezgewindespindel 16, die über ein an der Rückseite des ersten Rahmenteils 6 angeordnetes Handrad 17 manuell betätigt werden kann. Als Orientierung dient dabei ein nicht näher dargestellter Stellungsanzeiger. Dank dieses Stellanzeigers ist es möglich, eine einmal ermittelte Position des ersten Rahmenteils 6 entlang der Linearführung 7 einfach wiederzufinden.
Alternativ kann die Verstellung des ersten Rahmenteils 6 ent- lang der Linearführung 7 auch durch eine elektromechanische Verstellung mittels eines Servomotors oder Drehstrommotors oder auch durch einen Hydraulikzylinder erfolgen. Die entsprechenden Verstellachsen können mit Wegmesssystemen ausgerüstet werden. Die jeweiligen Wegstrecken können dann per Digitalanzeige direkt auf dem Bedienfeld angezeigt werden.
Die Fixierung des ersten Rahmenteils 6 in der Arbeitsposition kann an sämtlichen Achsen durch an den jeweiligen Kolbenstan- gen angebrachte Kolbenstangenklemmeinrichtungen realisiert werden .
Das zweite Rahmenteil 8 ist verschwenkbar um eine Verschwenk- achse 18 an dem ersten Rahmenteil 6 gehalten. Die Verschwenk- bewegung um die Verschwenkachse 18 wird über einen nicht näher dargestellten Hydraulikzylinder realisiert und dient als Eigengewichtsausgleich für alle an dem zweiten Rahmenteil 8 gehaltenen Komponenten. Seitlich an dem zweiten Rahmenteil 8 ist eine Verschwenkeinrichtung 19 gehalten, die zur Aufnahme der Klemm-Prägeeinheit 13 dient und eine Verschwenkung um eine vertikale Verschwenkachse 20 ermöglicht. Die Verschwenkung erfolgt vorliegend manuell. Es sollte jedoch klar sein, dass die manuelle Verstellung auch hier durch eine elektromechanische oder hydraulische Verstellung ersetzt werden kann. An der Verschwenkeinrichtung 19 sind sich vertikal erstreckende Führungsschienen 21 vorgesehen, an denen das dritte Rahmenteil 9 und somit die Klemm-Prägeeinheit 13 auf- und abwärts bewegbar gehalten ist. Ferner sind an dem dritten Rahmenteil 9 sich horizontal erstreckende Führungsschienen 22 angeordnet, die eine Verstellbewegung der Klemm-Prägeeinheit 13 radial zum Hub-Drehtisch 11 ermöglichen.
Der Hub-Drehtisch 11 dient zur Aufnahme von Verdichterrad- Scheiben. Er besteht aus einem Hubteil und einem Drehteil, die vorliegend jedoch nicht näher dargestellt sind. Das Hubteil besitzt eine robuste Vertikalführung mit Hydraulikzylinder. Durch die Verstellung des Hydraulikzylinders können die Dickenunterschiede der Verdichterradscheiben ausgeglichen werden. Damit die Hydraulikzylinder bei längerer Belastung durch entsprechende Leckagen in Dichtungen seine Halteposition nicht verändert, ist der Hub-Drehtisch 11 mit einem kräftigen Anschlagring ausgerüstet, der das langsame Absinken der Verdichterradscheibe verhindert. Für die exakte Feinposi- tionierung der Winkelposition der Verdichterradscheibe zur
Schlageinheit 12 ist die Aufnahme des Hub-Drehtisches 11 mit einem Drehteil ausgerüstet. Über dieses Drehteil kann die Verdichterradscheibe in Bezug auf die Schlageinheit 12 posi- tioniert werden. Alternativ kann die Positionierung der Verdichterradscheibe auch durch einen in den Hub-Drehtisch 11 integrierten Servoantrieb erfolgen. Die Schlageinheit 12 umfasst von oben nach unten betrachtet ein Schlagwerk 23, das durch einen Pneumatikschlagzylinder gebildet wird, einen durch einen Hydraulikzylinder gebildeten Vorspannzylinder 24 und einen Austreibestempel 25. Der Vorspannzylinder 24 umfasst eine durchgehende Kolbenstange, auf deren oberes freies Ende das Schlagwerk 23 wirkt, wobei am unteren freien Ende der Austreibestempel 25 gehalten ist. Der Vorspannzylinder 24 dient dazu, den Austreibestempel 25 während des Austreibeprozesses mit einem vorbestimmten Vorspanndruck gegen die auszutreibende Schaufel vorzuspannen, der vorliegend über eine nicht näher dargestellte Bedieneinrichtung von dem Werker zwischen 0 und 250 bar eingestellt werden kann. Ebenso können die Schlagenergie sowie die Schlagfrequenz des Schlagwerks 23 über diese Bedieneinrichtung manuell variiert werden.
Alternativ ist es auch möglich, eine Maschinensteuerung und zumindest einen den Vorsprungdruck des Vorspannzylinders 24 erfassenden Sensor vorzusehen, der den während des Austreibeprozesses erfassten Vorspanndruck in Form von Vorspanndruck- ausgangssignalen an die Maschinensteuerung sendet, wobei die Maschinensteuerung derart eingerichtet ist, dass sie den Vorspanndruck des Vorspannzylinders 24 und/oder die Schlagkraft und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks 23 in Abhängigkeit von den empfangenen Vorspanndruckausgangssignalen ändert. Auf diese Weise kann eine halbautomatische oder vollautomatisierte Regelung der von dem Austreibestempel 25 während des Austreibeprozesses auf die auszutreibende Schaufel wirkenden Kräfte erfolgen. Der Austreibestempel 25 ist über einen nicht näher dargestellten Aufnahmekopf pendelnd an dem unteren freien Ende der Kolbenstange des Vorspannzylinders 24 gelagert, um eine Beschädigung des Austreibestempels 25 aufgrund von seitlich auf diesen einwirkenden Kräften zu verhindern. Das freie Ende des Austreibestempels 25 ist vorliegend im Querschnitt betrachtet halbkreisförmig ausgebildet, wodurch die Gefahr eines Abrut- schens des Austreibestempels 25 von der auszutreibenden
Schaufel verringert wird. Die Schlageinheit 12 ist über eine Verschwenkeinrichtung 26 verschwenkbar an dem vierten Rahmenteil 10 gehalten.
Die Klemm-Prägeeinheit 13 umfasst einen ortsfesten unteren Haltestempel 27 und eine auf- und abwärts bewegbaren oberen Haltestempel 28. Die Bewegung des oberen Haltestempels 28 wird vorliegend durch einen Hydraulikzylinder realisiert, wobei ebenso der Einsatz eines Spindeltriebs möglich ist. Die Haltestempel 27 und 28 sind nicht näher dargestellte Präge- Stempel integriert. Entsprechend kann die Klemm-Prägeeinheit 13 sowohl zum Unterstützen einer am Hub-Drehtisch 11 angeordneten Verdichterradscheibe als auch zum Prägen von neu in der Verdichterradscheibe zu befestigenden Schaufeln eingesetzt werden. Alternativ können separate Prägestempel vorgesehen sein, die zur Durchführung einer Prägebearbeitung anstelle der Haltestempel an der Klemm-Prägeeinheit 13 im Rahmen einer Umrüstung montiert werden.
Die Fräseinheit 14 umfasst einen mehrgliedrigen Gelenkarm 29, wobei ein freies Ende des Gelenkarms 29 in einer Fräseinheit- Halteeinrichtung 30, die auf dem Basisgestellanbauteil 5 montiert ist, und das andere freie Ende des Gelenkarms 29 an einem Abstützelement 31 festgelegt ist, das am Hub-Drehtisch 11 montiert ist. Ein Fräskopf 32 ist über zwei Verfahrachsen horizontal und vertikal verfahrbar, wobei die horizontale Verfahrachse derart an einem der Gelenkarmglieder positioniert ist, dass die Richtung einer zu fräsenden Nut stets durch die Mittelachse des Hub-Drehtisches 11 geht. Über die vertikale Verfahrachse erfolgt dann die Zustellung. Der An- trieb der Verfahrachsen erfolgt vorliegend manuell. Alternativ können natürlich auch entsprechende Motoren vorgesehen sein . In demjenigen Zustand, in dem der Gelenkarm 29 an dem Abstützelement 31 montiert ist, können die einzelnen Drehgelenke des Gelenkarms 29 über nicht näher dargestellte Arretiereinrichtungen arretiert werden, um eine gute Steifigkeit während der Fräsbearbeitung zu gewährleisten. Wird die Fräseinheit 14 nicht benötigt, so kann der Gelenkarm 29 von dem Abstützelement 31 gelöst werden, woraufhin die Fräseinheit 14 in eine nicht näher dargestellte Nicht-Betriebsstellung verschwenkt werden kann.
Zur Durchführung einer Revision von Verdichterschaufeln wird zunächst die in ihre einzelnen Module zerlegte Austreibevorrichtung 1 zum Revisionsort transportiert. Die modulare Bauweise erleichtert dabei den Transport zu Luft, Wasser und Land. Am Revisionsort werden dann die Module der Austreibevorrichtung 1 derart zusammengesetzt, dass sich die in den Figuren dargestellte Anordnung ergibt.
Zur Durchführung eines Austreibeprozesses wird an dem Hub- Drehtisch 11 eine vorliegend nicht dargestellte Verdichterradscheibe mit den daran angeordneten auszutreibenden Schaufeln befestigt, wobei jede Schaufel über einen schwalbenschwanzartig geformten Schaufelfuß in entsprechend geformten, entlang des Umfangs der Verdichterradscheibe ausgebildeten Verdichterradscheibennut formschlüssig gehalten ist. Dabei ist jede Schaufel gegen ein axiales Verschieben innerhalb der zugeordneten Verdichterradscheibennuten durch ein beidseitiges Verprägen randseitiger Schaufelfußabschnitte an der Verdichterradscheibe gesichert.
Nach der Befestigung der Verdichterradscheibe am Hub-Drehtisch 11 wird das freie Ende des Gelenkarms 29 der Fräseinheit 14 an dem Abstützelement 31 befestigt, woraufhin die Gelenke des Gelenkarms 29 arretiert werden.
In einem weiteren Schritt werden die oberen geprägten Schaufelfußabschnitte jeder in der Verdichterradscheibe gehaltenen Schaufel unter Einsatz der Fräseinheit 14 entfernt. Darüber hinaus wird in jedem Schaufelfuß eine Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt entsprechend der Spitze des Austreibestempels 25 gefräst, um diese darin aufzunehmen. Nach Abschluss der Fräsarbeiten wird der Gelenkarm 29 von dem Abstützelement 31 gelöst und die Fräseinheit 14 in ihre
Nicht-Betriebsstellung verschwenkt. Daraufhin werden der Hub- Drehtisch 11 und die Schlageinheit 12 derart zueinander ausgerichtet, dass die Spitze des Austreibestempels 25 in der gefrästen Nut einer der auszutreibenden Schaufeln aufgenommen wird, wobei darauf zu achten ist, dass die Achse des Austreibestempels 25 mit der zugehörigen Verdichterradscheibennut , in der die auszutreibende Verdichterschaufel aufgenommen ist, fluchtet. Nunmehr wird der Vorspanndruck des Vorspannzylin- ders 24 der Schlageinheit 12 derart eingestellt, dass der
Austreibestempel 25 auf die auszutreibende Schaufel etwa 70% bis 90% der zum Austreiben erforderlichen Austreibekraft ausübt. Daraufhin wird die Schlagenergie des Schlagwerks 23 derart gewählt, dass die restliche zum Austreiben der Schaufel erforderliche Kraft über das Schlagwerk 23 aufgebracht wird. Ferner wird die Schlagfrequenz des Schlagwerks 23 festgelegt. Nunmehr kann die Schaufel aus der Verdichterradscheibe ausgetrieben werden, wobei die Vorspannkraft des Vorspannzylinders 24, die Schlagenergie des Schlagwerks 23 ebenso wie dessen Schlagfrequenz von dem Werker in Abhängigkeit des Austreibe- zustands einer Schaufel verändert werden kann. Nach Austreiben einer Verdichterschaufel wird der Hub-Drehtisch 11 derart gedreht, dass der Austreibestempel 25 zur nächsten Verdichterschaufel ausgerichtet wird, woraufhin der nächste Austrei- beprozess durchgeführt werden kann. Während des Austreibens der einzelnen Schaufeln wird die Verdichterradscheibe jeweils zwischen den Haltestempeln 26 und 27 der Klemm-Prägeeinheit 13 geklemmt und auf diese Weise gestützt, so dass die über die Schlageinheit 12 auf die Verdichterradscheibe wirkenden Kräfte aufgenommen werden. Auf diese Weise wird eine Lageveränderung der auszutreibenden Schaufel in Bezug auf den Aus- treibestempel 25 sicher verhindert. Die schwenkbare Lagerung des Austreibestempels 25 in den zugehörigen Aufnahmekopf ver- ringert die Gefahr einer Beschädigung des Austreibestempels 25 während des jeweiligen Austreibeprozesses.
Nach dem Austreiben sämtlicher Schaufeln aus der Verdichter- radscheibe können neue Schaufeln in die entsprechenden Ver- dichterradscheibennuten eingesetzt werden, wobei aus den Ver- dichterradscheibennuten vorstehende Abschnitte der jeweiligen Schaufelfüße unter Einsatz der Klemm-Prägeeinheit 13 verprägt werden, um die jeweiligen Verdichterschaufeln axial in den zugehörigen Verdichterradscheibennuten zu sichern. Zur Überwachung der Positionierung der Verdichterradscheibe zu den Prägestempeln ist eine nicht näher dargestellte Videokamera für jeden Halte- bzw. Prägestempel 26 und 27 vorgesehen. Die Videokamerabilder können über einen entsprechenden Monitor betrachtet werden. Nach Abschluss dieser Arbeiten kann die Verdichterradscheibe vom Hub-Drehtisch 11 gelöst und wieder in das entsprechende Arbeitsgerät eingebaut werden.
Nach Abschluss der Revision wird die Austreibevorrichtung 1 wieder in ihre einzelnen Module zerlegt und kann problemlos abtransportiert werden.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Austreibevorrichtung 33 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau in wesentlichen Teilen dem Aufbau der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Austreibevorrichtung 1 entspricht. Einander entsprechende Bauteile sind daher der Einfachheit halber mit identischen Bezugsziffern versehen und werden nicht erneut beschrieben. An dem Hub-Drehtisch ist ein Verdichterrad 34 mit den daran angeordneten auszutreibenden Verdichterschaufeln 35 gehalten.
Der einzige Unterschied zwischen den Austreibevorrichtungen 1 und 33 besteht darin, dass anstelle des Basisgestellanbau- teils 5 ein Basisgestellanbauteil 36 vorgesehen ist, auf dem die Fräseinheit 14 montiert ist, das entgegen der ersten Ausführungsform nicht seitlich an dem vorderen Basisgestellteils 3 sondern an dessen Stirnseite befestigt ist. Figur 5 zeigt die Fräseinheit 14 in ihrer Nicht-Betriebsstellung, in der der Gelenkarm 29 von dem am Hub-Drehtisch 11 gehaltenen Abstützelement 31 gelöst und platzsparend einge- schwenkt ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist .

Claims

Patentansprüche
1. Austreibevorrichtung (1) zum Austreiben von formschlüs- sig an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln,
insbesondere Verdichterschaufeln,
umfassend ein Basisgestell (2) , einen an dem Basisgestell (2) befestigten Rahmen (6, 8, 9, 10), einen an dem Basisgestell (2) angeordneten Drehtisch (11) ,
insbesondere Hub-Drehtisch,
eine an dem Rahmen befestigte Schlageinheit (12) mit einem Austreibestempel (25) und einem auf diesen wirkenden
Schlagwerk (23),
eine schwenkbar an dem Rahmen (6, 8, 9, 10) vorgesehene Klemmeinheit (13), die zur AbStützung der Radscheibe während des Austreibens einer Schaufel ausgebildet ist, und eine separat und beabstandet von dem Rahmen (6, 8, 9, 10) angeordnete Fräseinheit (14) .
2. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schlageinheit (12) einen auf den Austreibestempel (25) wirkenden Vorspannzylinder (24) aufweist, mit dem der
Austreibestempel (25) mit einem vorbestimmten Druck gegen eine auszutreibende Schaufel vorspannbar ist.
3. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Bedieneinrichtung vorgesehen ist, über die der Vorspanndruck des Vorspannzylinders (24) und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks (23) und/oder die Schlagfrequenz des Schlagwerks (23) von einem Bediener einstellbar sind,
wobei der Vorspanndruck insbesondere in einem Bereich zwi- sehen 0 und 250 bar einstellbar ist.
4. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Maschinensteuerung und zumindest ein den Vor- spanndruck des Vorspannzylinders (24) erfassender Sensor vorgesehen sind, der den erfassten Vorspanndruck in Form von Vorspanndruckausgangssignalen an die Maschinensteuerung sendet ,
wobei die Maschinensteuerung derart eingerichtet ist, dass sie den Vorspanndruck des Vorspannzylinders (24) und/oder die Schlagkraft des Schlagwerks (23) und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks (23) in Abhängigkeit von den empfangenen Vorspanndruckausgangssignalen ändert.
5. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Vorspannzylinder (24) ein Hydraulikzylinder ist.
6. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Vorspannzylinder (24) eine durchgehende Kolbenstange aufweist und derart zwischen dem Schlagwerk (23) und dem Austreibestempel (25) angeordnet ist, dass das Schlagwerk (23) auf das eine Kolbenstangenende wirkt, und dass das andere Kolbenstangenende auf den Austreibestempel (25) wirkt .
7. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schlagwerk (23) einen pneumatischen Schlagzylinder aufweist .
8. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Austreibestempel (25) in einem Aufnahmekopf pen- delnd gelagert ist.
9. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das freie Ende des Austreibestempels (25) im Querschnitt betrachtet halbkreisförmig ausgebildet ist.
10. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schlageinheit (12) über eine Verschwenkeinrichtung (26) schwenkbar an einem Rahmenteil (9) gehalten ist.
11. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klemmeinheit (13) eine Versteileinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest eine Bewegung der Klemmeinheit (13) radial zum Drehtisch (11) ermöglicht.
12. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klemmeinheit (13) einen unteren Haltestempel (27) und einen oberen Haltestempel (28) aufweist, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind,
insbesondere über einen Spindeltrieb oder einen Hydraulikzylinder .
13. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Prägeeinheit vorgesehen ist, die insbesondere integral mit der Klemmeinheit zu einer Klemm-Prägeeinheit (13) ausgebildet ist.
14. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Haltestempeln (27, 28) Prägestempel integriert sind,
oder dass Haltestempel und Prägestempel als austauschbare Komponenten vorgesehen sind.
15. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fräseinheit (14) über einen mehrgliedrigen Gelenkarm (29) zwischen einer Betriebsstellung und einer Nicht- Betriebsstellung verschwenkbar an dem Basisgestell (2) gehalten ist.
16. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fräseinheit (14) eine Arretiereinrichtung zum
Arretieren der Drehgelenke des Gelenkarms (29) aufweist.
17. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fräseinheit (14) derart ausgebildet ist, dass sie in ihrer Betriebsstellung an einer Mittelachse des Drehtisches (11) abstützbar ist.
18. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fräseinheit (14) zumindest zwei Fräserverfahr- achsen zum Verfahren eines Fräskopfes (32) aufweist.
19. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine horizontale Fräserverfahrachse vorgesehen ist, die derart an einem der Gelenkarmglieder eines Gelenkarms
(29) positioniert ist, dass die Richtung einer zu fräsenden Nut stets durch die Mittelachse des Drehtisches (11) geht.
20. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
dass eine vertikale Fräserverfahrachse vorgesehen ist.
21. Austreibevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb der Fräserverfahrachsen manuell und/oder über entsprechende Motoren erfolgt.
22. Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rahmen ein erstes Rahmenteil (6), das auf dem Basisgestell (2) über eine Linearführung (7) bewegbar gehalten ist,
ein zweites Rahmenteil (8) , das auf dem ersten Rahmenteil (6) lösbar und verschwenkbar befestigt ist,
ein drittes Rahmenteil (9), das an dem zweiten Rahmenteil (8) schwenkbar gehalten ist, und
ein viertes Rahmenteil (10) umfasst, das lösbar an dem zweiten Rahmenteil (8) gehalten ist, wobei das Basisgestell (2) vorzugsweise in einzelne lösbar miteinander verbundene Basisgestellteile (3, 4, 5) unterteilt ist.
23. Austreibevorrichtung (1) nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klemmeinheit (13) an dem dritten Rahmenteil (9) angeordnet ist, und
dass die Schlageinheit (12) an dem vierten Rahmenteil (10) angeordnet ist.
24. Verfahren zum Austreiben von formschlüssig an einer Radscheibe gehaltenen Schaufeln,
insbesondere Verdichterschaufeln,
bei dem die Schaufeln unter Verwendung einer Austreibevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgetrieben werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
bei dem der Vorspanndruck des Vorspannzylinders (24) und/oder die Schlagenergie des Schlagwerks (23) und/oder die Schlagfrequenz des Schlagwerks (23) während des Austreibens einer Schaufel verändert wird/werden.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25,
bei dem geprägte Bereiche eines Schaufelfußes einer auszutreibenden Schaufel vor dem Austreiben der Schaufel zumindest teilweise mittels Fräsen entfernt werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26,
bei dem an der Oberseite eines Schaufelfußes einer auszutreibenden Schaufel vor dem Austreiben eine Vertiefung eingefräst wird, die während des Austreibens der Schaufel als Auflage für den Austreibestempel dient und einem Abrutschen des Austreibestempels (25) entgegenwirkt.
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