DE3246532C2 - - Google Patents
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- G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Messen eines Spalts. Eine derartige Vorrichtung und
ein derartiges Verfahren sind aus der DE-AS 14 73 861
bekannt.
Um die richtige Leistungsfähigkeit einer Turbine, wie
beispielsweise einem Strahltriebwerk, sicherzustellen, ist
es wichtig, einen richtigen Spalt bzw. Abstand zwischen der
Schaufelspitze, die einen Teil des umlaufenden
Turbinenteils bildet, und dem feststehenden Gehäuse
festzulegen, das den umlaufenden Teil ergibt. Dieser Spalt
wird im allgemeinen dadurch festgelegt, daß der Spalt
zwischen diesen Elementen nach ihrer Montage, aber vor dem
ersten Betrieb der Turbine gemessen wird
(Kaltspaltmessung). Wenn sich die Kaltspaltmessung ändert
oder nicht zufriedenstellend ist, wird kein richtiger
Spitzenabstand bei der Rotation ausgebildet und es wird
kein richtiger Betrieb der Turbine enthalten.
Um eine derartige Kaltspaltmessung durchzuführen, sind
gegenwärtig die folgenden Schritte erforderlich. Zunächst
muß der Rotor montiert werden, indem die Schaufeln in
üblicher Weise an dem Kern des Rotors angebracht werden.
Während dieser Arbeit wird wenigstens eine der Schaufeln
mit einer Meßvorrichtung versehen, die für die
Kaltspaltmessung verwendet wird. Der Rotor (und die
Schaufeln) wird dann in dem Gehäuse angeordnet, so daß die
Schaufeln in ihrer Position angeordnet sind, die sie
einnehmen, wenn die Turbine arbeiten soll. Zu dieser Zeit,
nachdem eine derartige Einheit wenigstens teilweise
montiert ist, wird der Spalt zwischen den Schaufeln und der
Innenwand des Gehäuses gemessen, indem
die Meßvorrichtung, die zuvor an einer der Schaufeln angebracht
worden ist, in entsprechender Weise überwacht und der Rotor für
eine oder mehrere Umdrehungen gedreht wird. Nachdem dieses Aus
richtungsverfahren abgeschlossen ist, muß die Meßvorrichtung aus
der montierten Einheit herausgenommen werden, bevor die Turbine
in Betrieb gesetzt wird, da der Betrieb einer Turbine, die eine
derartige Meßvorrichtung enthält, Komponenten der Turbine ernst
haft beschädigen könnte. Um die Meßvorrichtung aus der montierten
Einheit herauszunehmen, ist es notwendig, die Einheit vollständig
zu demontieren und die Meßvorrichtung von der Schaufel (oder den
Schaufeln), an der sie befestigt ist, zu lösen. Die Einheit wird
dann wieder montiert, wobei darauf zu achten ist, daß keine Änderung
in der Ausrichtung zwischen den verschiedenen, die Einheit
bildenden Komponenten vorgenommen wird, so daß die zuvor
durchgeführte Spaltmessung nicht verändert wird.
Obwohl sich dieses Verfahren als zufriedenstellend erwiesen hat,
um einen richtigen Schaufelspitzenspalt zu erhalten, hat dieses
Verfahren doch mehrere ernsthafte Nachteile, vorwiegend aufgrund
der Tatsache, daß nach der Durchführung der Kaltspaltmessung die
ausgerichtete Einheit vollständig demontiert werden muß, um die
verwendete Meßvorrichtung wieder herauszunehmen. Dies ist ein
äußerst zeitraubendes Verfahren und beinhaltet mehrere Stunden
Arbeit, die höchste Erfahrung benötigt, um sicherzustellen, daß
die erneut montierte Einheit den gleichen Spalt beibehält,
der zunächst erhalten worden war. Da es äußerst wichtig ist,
daß die Komponenten der Einheit unverhändert sind, wenn sie erneut
zusammengesetzt sind, um die ursprüngliche Kaltspaltmessung zu
erhalten, besteht für das Montageverfahren eine große Fehlerge
fahr und demzufolge eine Gefahr für eine Beschädigung. Unter Be
rücksichtigung dieser Probleme sind verschiedene Vorrichtungen
und Techniken (siehe US-PS'en 38 41 764, 42 98 312) entwickelt worden, die eine einfachere Messung
derartiger Abstände bzw. Spalte versuchen, ohne daß die Komponenten
wieder demontiert werden müssen, nachdem eine derartige Spalt
messung erhalten worden ist. Keine dieser Vorrichtungen
oder Techniken liefert jedoch ein Mittel, um eine vollständige
und kontinuierliche Messung des Spaltes zwischen dem umlaufenden
Teil und der Innenwand des feststehenden Gehäuses zu erhalten, wie
es bei derartigen Anwendungsfällen für wünschenswert befunden wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zu schaffen, um den Abstand bzw. Spalt zwischen einer
Schaufelspitze und einem feststehenden Gehäuse einer montierten
oder teilweise montierten Turbine kontinuierlich und genau zu
messen, ohne daß die Turbinenkomponenten nach Ausbildung dieses
Spalts demontiert oder verändert werden müssen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruches 1 bzw. 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß zunächst eine Halte
klemme an wenigstens einer Schaufel
befestigt werden kann, wobei diese Halteklemme die Meßvorrichtung
an der Schaufel in einer Weise lösbar befestigen kann, die
gestattet, daß der Spalt zwischen der Schaufelspitze
und dem feststehenden Gehäuse gemessen wird. Die Meßvorrichtung
kann dann während der Montage des Rotors und des Gehäuses an
der Schaufel befestigt werden, und dann anschließend kann eine Kalt
spaltmessen erhalten werden, die eine richtige Ausrichtung dieser
Komponenten gewährleistet. Danach wird die Meßvorrichtung
von der Halteklemme gelöst und aus dem montierten Rotor und dem
Gehäuse durch eine Öffnung herausgezogen, die in dem Gehäuse vor
gesehen ist. Indem die Halteklemme aus einem Material gebildet
wird, daß eine Herauslösung beim ersten Betrieb einer vollständig
montierten Turbine ohne nachteilige Beeinflussung der Turbine
bildenden Komponente ermöglicht, wird die Beseitigung der
Meßvorrichtung und der Halteklemme aus der Einheit durchgeführt,
ohne daß die Turbinenkomponenten demontiert werden müssen, nachdem
die Kaltspielmessung erhalten worden ist.
Im allgemeinen verläuft ein Kabel zwischen der Meßvorrichtung,
die an der Schaufel des Rotors befestigt ist, und einer Meßeinrichtung,
die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Um dieses
Kabel während der Montage und während des Meßverfahrens in seiner
Lage richtig zu unterstützen, ist ein Kabelhalter oder eine Kabelklemme
vorgesehen, die an den Schaufeln des Rotors nach Wunsch befestigt
werden kann und die Mittel aufweist, die an dem Kabel angreifen
und das Kabel nach Erfordernis in seiner Lage sicher haltert.
Die Erfindung wird nun anhand
der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht von einer teilweise montierten
Turbine, die mit der Meßvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
Erfindung versehen ist.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht von denjenigen Ab
schnitten der in Fig. 1 gezeigten Turbine, die mit der Bezugs
zahl II versehen sind.
Fig. 3 ist eine Stirnansicht einer Schaufel, die mit einem Haltering
zum Befestigen einer Meßvorrichtung an der Schaufel versehen
ist.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Schaufel, der Halteklemme und
der Meßvorrichtung, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind.
Fig. 5 ist eine Ansicht von oben auf die Schaufel, die Halte
klemme und die Meßvorrichtung, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Schaufel, die mit einer
Kabelklemme zur Halterung von Teilen eines Kabels, das zur Meß
vorrichtung gehört, zur Schaufel versehen ist.
Fig. 7 ist eine Ansicht von oben auf die Schaufel und die Kabel
klemme, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind.
Fig. 8 ist eine Ansicht von oben auf eine Meßvorrichtung, die
für eine Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
geeignet ist.
In Fig. 1 ist eine teilweise montierte Einheit 1 gezeigt, die
ein Anwendungsbeispiel darstellt, bei dem das Verfahren und die
Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden können. Wie
dargestellt ist, enthält die Einheit 1 im allgemeinen einen in
der Mitte angeordneten, umlaufenden Teil oder Rotor 2 und einen
auf dem Umfang angeordneten, feststehenden Teil oder ein Gehäuse 3.
An dem Rotor 2 sind mehrere Schaufeln 4 befestigt, die im allgemeinen
zwischen dem Rotor 2 und dem Gehäuse 3 angeordnet sind.
Fig. 2 stellt die Relation zwischen dem Rotor 2, dem Gehäuse 3
und den Schaufeln 4 genauer dar. Wie dort gezeigt ist, ist jede
Schaufel 4 eine getrennte Einheit, die an dem Rotor 2 durch den
Haltering 5 befestigt werden kann.
Jede Schaufel 4 weist im allgemeinen einen Basisabschnitt 6 und
eine konturierte Oberfläche 7 auf, die sich von der Basis 6 in
Richtung auf das Gehäuse 3 nach außen erstreckt. Die Basis 6 ist
mit geeigneten Mitteln für eine Befestigung am Rotor 2 und zur
Aufrechterhaltung einer richtigen Ausrichtung zwischen jeder
Schaufel 4 und der montierten Einheit versehen. Bei der Montage
wird ein Abstand bzw. ein Spalt d zwischen den Spitzen 9 der
Schaufeln 4 und der Innenwand 10 des Gehäuses 3 entwickelt. Es
ist genau dieser Spalt d, der richtig gemessen
und beibehalten werden muß, um einen richtigen Betrieb der montierten
Turbine zu gewährleisten.
Um den Spalt d zu messen, ist ein Meßfühler
11 an wenigstens einer Schaufel 12 des Rotors 2 befestigt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch er
reicht, daß die Halteklemme 13 verwendet wird, die am besten
in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist. Es wird im allgemeinen
vorgezogen, daß die Halteklemme 13 den Meßfühler 11 in
einer Orientierung hält, die im wesentlichen radial zu dem Rotor
2 angeordnet ist, so daß nur ein einziger Kontaktpunkt zwischen
dem Meßfühler 11 und der Innenwand 10 aufrechterhalten
wird, wie es im folgenden genauer beschrieben wird. Obwohl
eine im wesentlichen radiale Ausrichtung des Meßfühlers 11
innerhalb der Halteklemme 13 vorzuziehen ist, ist eine derartige
Orientierung nicht erforderlich, solange ein freier und ungestörter
Betrieb des Meßfühlers 11 gestattet ist.
Die Halteklemme 13 weist im allgemeinen eine erste Oberfläche
oder eine Basis 15, die für eine Befestigung an der geformten
Oberfläche 7 der Schaufel 12 vorgesehen ist, und einen Halter 16
auf, der der Basis 15 zugeordnet ist und ein Mittel für einen
lösbaren Eingriff des Meßfühlers 11 in einer Kammer 17 sorgt,
die zwischen dem Halter 16 und der Basis 15 ausgebildet ist. Wie
in Fig. 3 gezeigt ist, enthält der Halter 16 im allgemeinen einen
gekrümmten Abschnitt 18 und einen im wesentlichen ebenen Abschnitt
19, der über der Basis 15 liegt. Aus später noch genauer
zu beschreibenden Gründen ist die Halteklemme 13 aus einem Material
mit elastischen Eigenschaften gebildet und kann während
des Betriebs einer fertigen, vollständig montierten Turbine ohne
nachteilige Beeinflussung der Komponenten, die die montierte Turbine
bilden, herausgelöst werden. Eine derartige Herauslösung kann
brennen, brechen, splittern, schmelzen oder jedes andere Mittel
zur Beseitigung umfassen, das die Komponenten der Turbine nicht
in anderer Weise beschädigen wird. Die Verwendung von Methacryl
säuremethylester (Handelsname "Plexiglas") ist für diesen Zweck
als geeignet befunden worden.
Die Halteklemme 13 kann leicht an der Schaufel 12 befestigt werden,
wobei ein geeignetes Klebemittel verwendet wird. Es können
für diesen Zweck flüssige Cyanoacrylat-Klebstoffe verwendet werden,
wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen 3M Scotch
Weld Nr. CA-5 oder Locktite Superbonder Nr. 416 erhältlich sind.
Um eine richtige Befestigung der Halteklemme 13 an der Schaufel 12
zu erleichtern, ist die untere Fläche 25 der Basis 15 vorzugsweise
mit einer Form versehen, die im wesentlichen derjenigen
der konturierten Oberfläche 7 der Schaufel 12 entspricht. Dies
unterstützt die Aufrechterhaltung einer richtigen Verbindung
zwischen der Halteklemme 13 und der Schaufel 12 und unterstützt
auch eine richtige Orientierung der Halteklemme 13 in bezug auf
die Schaufel 12.
Die Ausrichtung der Halteklemme 13 in bezug auf die Schaufel 12
kann in verschiedener Weise erfolgen. Beispielsweise kann die
Abschlußkante 27 der Basis 15 mit einem herabhängenden Rand
abschnitt 28 versehen sein, der als Anschlag dient, der für
einen Eingriff an dem hinteren Rand 29 der konturierten Oberfläche
7 der Schaufel 12 verwendet werden kann, so daß die Berührung
zwischen dem Randabschnitt 28 und der Hinterkante 29 zur Ausrichtung
der Halteklemme 13 in bezug auf die Schaufel 12 dient. Es
ist auch möglich, den berührenden Rand 26 der Halteklemme 13
so zu formen, daß die Berührung zwischen dem Rand 26 und der
Basis 6 der Schaufel 12 die Halteklemme 13 richtig orientiert.
Diese Techniken können auf Wunsch auch in Verbindung miteinander
verwendet werden.
Wie am besten in Fig. 3 dargestellt ist, kann der Meßfühler
11 innerhalb einer Kammer 17 angeordnet werden, die zwischen
dem Abschnitt 19 und der Basis 15 gebildet ist, wodurch
der Meßfühler 11 sicher in seiner Lage gehalten wird. Für
eine zusätzliche Sicherheit können Rippen 20, 21 vorgesehen sein,
die an den Umfangsrandteilen des Meßfühlers 11 angreifen.
Wie in Fig. gezeigt ist, ist die Rippe 20, die dem gekrümmten
Abschnitt 18 des Halters 16 am nähesten gelegen ist, etwas größer
und hat auf seiner Länge vorzugsweise eine im wesentlichen
gleichförmige Höhe. Dies sorgt für eine sichere Abstützung des
Meßfühlers 11, was dessen Ausrichtung unterstützt, wenn er
in die Kammer 17 eingesetzt ist. Die Rippe 21, die von dem ge
krümmten Abschnitt am weitesten entfernt ist, ist vorzugsweise
etwas kleiner als die Rippe 20, wie es in Fig. 4 gezeigt ist,
und ist vorzugsweise von seiner Vorderkante 22 bis zu einem Punkt
23 nach unten abgeschrägt, wo sie im wesentlichen in die Oberfläche
der Basis 15 übergeht. Auf diese Weise arbeiten die Rippen
20, 21 mit dem Abschnitt 19 und der Basis 15 zusammen, um
einen Kanal bzw. eine Vertiefung für ein sicheres Umschließen
des Meßfühlers 11 zu sorgen. Aus Gründen, die im folgenden noch
näher bezeichnet werden, und wie es am besten aus Fig. 5 dar
gestellt ist, entspricht die Lage der Rippen 21 vorzugsweise im
wesentlichen der Hinterkante 24 des Abschnittes 19, und die Ab
schlußkante 24 des Abschnittes 19 weist einen gekrümmten Abschnitt
47 auf, der neben der Basis 6 der Schaufel 12 angeordnet
ist.
Um die Verlängerung des Meßfühlers 11 über die Kammer 17 der
Halteklemme 13 und demzufolge über die Spitze 9 der Schaufel 12
hinaus zu regulieren, kann ein Vorsprung 30 vorgesehen sein, der
das Einsetzen des Meßfühlers 11 in den Kanal bzw. die Vertiefung
begrenzt, die durch die Basis 15, den Abschnitt 19 und
die Rippen 20, 21 (falls verwendet) definiert ist. In dem dar
gestellten Ausführungsbeispiel bildet der Vorsprung 30 einen
Teil der Basis 15, jedoch kann der Vorsprung 30 auch anderen
Abschnitten des Halteringes 13 zugeordnet werden, falls dies
erwünscht ist, solange eine Öffnung oder ein Raum zwischen dem
Meßfühler 11 und der Basis 6 der Schaufel 12 vorgesehen
ist, dessen Zwecke im folgenden noch näher erläutert werden.
Es können viele verschiedene Meßfühler 11 verwendet werden,
um den vorstehend beschriebenen Spalt d
zu messen. Ein derartiger Meßfühler, der
zur Durchführung dieser Messung als besonders brauchbar befunden
wurde, ist ein Potentiometer. Derartige Potentiometer enthalten
im allgemeinen (s. Fig. 8) einen im wesentlichen rechtwinkligen
Körper 31, eine Welle 32, die sich longitudinal durch den
Körper 31 erstreckt, und mehrere Verbindungsleiter 33, die für
eine Verbindung mit einem entsprechenden Meßgerät von dem
Körper 31 ausgehen. Die Verbindungsleiter 33 sind vorzugsweise
zusammengefaßt zur Bildung eines Kabels 34, wodurch die ansonsten
erforderliche Aufnahme getrennter Drähte vermieden wird.
Derartige Potentiometer sind im Handel allgemein erhältlich und
brauchen deshalb an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden.
Beispielsweise erstreckt sich das Kabel 34 zwischen dem Körper
31 dem Meßfühler 11 und dem Meßgerät, das zur Überwachung
des Abstandes d verwendet wird. Da es üblich ist, den Rotor 2
über wenigstens eine volle Umdrehung (häufig auch mehrere Umdrehungen)
während eines Meßvorganges zu drehen, ist eine wesentliche
Länge des Kabels 34 erforderlich, um eine richtige Verbindung
zwischen dem Meßfühler 11 und dem extern angeordneten Meß
gerät zu gewährleisten. Selbstverständlich ist es wünschenswert,
daß dieses Kabel 34 nicht in der montierten Einheit 1 lose
herumbaumeln kann, sondern daß dieses Kabel 34 innerhalb der
Einheit 1 in geeigneter Weise abgestützt wird, wie es im folgenden
beschrieben wird. Zu diesem Zweck können mehrere Kabel
klemmen 35 verwendet werden.
Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, verweisen eine derartige
Kabelklemme 35, die zu diesem Zweck verwendet werden kann,
im allgemeinen eine Basis 36, die an den Schaufeln 4 befestigt
werden kann, und mehrere im Abstand angeordnete Finger auf,
die sich von der Basis 36 nach außen erstrecken. Die Basis 36
kann nach Wunsch an den Schaufeln 4 befestigt werden, indem
ein Klebemittel verwendet wird ähnlich demjenigen, das in Ver
bindung mit der Halteklemme 13 verwendet ist. Die beabstandeten
Finger 37 können viele verschiedene Formen annehmen, solange
geeignete, an dem Kabel angreifende Kammern oder Zwischenräume
38 gebildet sind. Eine Formgebung, die für diesen Zweck als
brauchbar befunden wurde, ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt,
und enthält eine Reihe von Fingern 37, die im wesentlichen parallel
zueinander und im Abstand voneinander angeordnet sind
und die einen spitzen Winkel mit der Basis 36 bilden, wie es
in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Indem mehr als eine Kabel
aufnahmekammer 38 gebildet ist, können die Kabelklemmen 35 dazu
verwendet werden, jedesmal dann an dem Kabel 34 anzugreifen,
wenn dieses den Rotor 2 umschließt. Aus diesem Grund ist die Aus
bildung von zahlreichen Fingern 38 vorzuziehen.
Eine zweite Überlegung bezüglich der Verwendung des vorstehend
beschriebenen Potentiometers ist die, daß die Welle 32 im allgemeinen
frei ist für eine Bewegung innerhalb des Körpers 31.
Bei der Messung des Spaltes d ist es jedoch vorteilhaft, daß
die Welle 32 nicht irgendeine, die Einheit 1 bildende Struktur
berühren oder stören kann, bis der Meßfühler 11 für eine
Verwendung fertig ist. Es ist deshalb vorzuziehen, den Meßfühler
11 mit einem Auslösemechanismus zu versehen.
Ein derartiger Auslösemechanismus ist in Fig. 8 bei 39 darge
stellt. Demzufolge ist die Welle 32 mit einem im wesentlichen
üblichen Potentiometer mit einer im wesentlichen diametral an
geordneten Öffnung 40 neben dem einen Ende des Körpers 31 und
einem Folger 41 neben dem anderen Ende des Körpers 31 versehen.
Der Folger 41 weist eine gekrümmte Abschlußfläche 43 auf, die
dazu beiträgt, eine unerwünschte Störung zwischen dem Meßfühler
11 und dem Rest der Einheit 1 zu verhindern, und die
dabei hilft, daß der Meßfühler 11 glatt die Innenwand
10 des Gehäuses 3 während des Meßvorganges durchfährt. Eine Feder
44 ist um die Welle 32 herum und zwischen dem Körper 31 und
dem Folger 41 angeordnet, um den Folger 41 in einen Eingriff
mit der Innenwand 10 vorzuspannen, wenn eine Spaltmessung
erhalten werden soll. Die Öffnung 40 ist für einen Eingriff
durch einen Haltestift 42 geeignet, der dazu dient, den Folger
41 in einer zurückgezogenen Position zu halten, bis eine Spalt
messung durchgeführt werden soll.
Die vorgenannten Komponenten können verwendet werden, um
den Spalt d zwischen den Schaufeln 4 des Rotors 2
und der Innenwand 10 des Gehäuses wie folgt zu messen.
Zunächst werden die Komponenten der Einheit 1 montiert. Im all
gemeinen werden hierbei die Schaufeln 4 an dem Rotor 2 in üblicher
Weise befestigt. Während dieser Arbeit wird eine Halte
klemme 13 an einer der Schaufeln 12 befestigt, wie es vorstehend
beschrieben wurde, wobei vorzugsweise ein geeigneter Klebstoff
verwendet wird. Auch wenn für diesen Zweck nur eine Halteklemme
13 verwendet zu werden braucht, ist es auch möglich, mehrere
derartige Halteklemmen (und eine Reihe von Meßvorrichtungen)
zu verwenden, wenn dies gewünscht ist.
Dann wird ein Meßfühler 11 in die Kammer 17 der Halte
klemme 13 eingesetzt, wobei die Orientierung des Meßfühlers
11 innerhalb der Kammer 17 durch ein Zusammenwirken zwischen
den Kippen 20, 21, dem Vorsprung 30, der Basis 15, dem Abschnitt
19 und dem Körper 31 des Meßfühlers 11 erleichtert
wird. Dabei nimmt die Öffnung, die durch den Vorsprung 30 neben
dem Körper 31 des Meßfühlers 11 entwickelt wird, das Ende
der Welle 32 auf und bildet einen Raum für eine freie Bewegung
der Welle 32 während des Meßvorganges. Da es, wie vorstehend
beschrieben wurde, vorzuziehen ist, daß die Welle 32 und der
Folger 41 während der Montage der Einheit 1 zurückgezogen
bleiben, wird der Haltestift 42 durch die Öffnung 40 eingeführt,
wobei die Welle 32 und der Folger 41 entgegen der Spannung der
Feder 44 zurückgezogen werden.
Um die Durchführung der Spaltmessung zu unterstützen,
sind vorzugsweise zwei Reißleinen an dem Meßfühler 11 wie
folgt befestigt. Eine erste Reißleine 45a ist an dem Körper 31
des Meßfühlers befestigt, um ein sicheres Mittel zum Heraus
ziehen des Meßfühlers 11 aus der Kammer 17 zu bilden, nachdem
das Meßverfahren abgeschlossen ist. Um die Beseitigung des
Haltestiftes 42 und eine Lösung der Welle 32 für eine nachfolgende
Verwendung zu gestatten, ist eine zweite Reißleine 45b an
dem Haltestift 42 befestigt.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist es üblich, eine Kaltspaltmessung
durchzuführen, wenn der Rotor 2 auf wenigstens einer,
wenn nicht mehrerer, Umdrehungen umläuft. Um dies zu berück
sichtigen, sind die Reißleine 45a und das Kabel 34 im allgemeinen
für mehrere Umdrehungen um den Rotor 2 herumgewickelt,
wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Um die Reißleine 45a und das Kabel
34 in ihrer Lage sicher zu halten, sind eine Reihe von Kabelklemmen
35 an den Schaufeln 4 nach Wunsch befestigt, und die
Reißleine 45a und das Kabel 34 werden dann durch die Kammern 38
der Kabelklemme 35 ergriffen. Schließlich werden die freien
Enden der Reißleine 45a und des Kabels 34 durch eine geeignete
Öffnung im Gehäuse 3, wie beispielsweise die Bohrung 46, heraus
geführt, die üblicherweise in dem Gehäuse 3 vorgesehen ist, um
eine Inspektion der Schaufeln 4 einer montierten Einheit 1 zu
gestatten. Während dieser Zeit kann die Reißleine 45b von dem
Haltestift 42 in der gezeigten Weise frei weg führen.
Nachdem der Rotor 2 und das Gehäuse 3 montiert sind, aber bevor
die Einheit 1 geschlossen wird, wird die Reißleine 45b gezogen,
wodurch der Haltestift 42 gelöst und der Meßfühler 11 für
eine nachfolgende Verwendung vorbereitet wird. Die Reißleine 45b
und der Haltestift 42 werden dann herausgezogen und aus der montierten
Einheit beseitigt. Das freie Ende des Kabels 34 wird mit
einem geeigneten Meßgerät verbunden und die Montage der
Einheit 1 wird bis zu dem gewünschten Grad abgeschlossen.
Die Messung des Spalts d wird dann wie folgt durchgeführt.
Da die Welle 32 des Meßfühlers 11 freigegeben ist,
ist der Folger 41 in einen Eingriff mit der Innenwand 10 des Gehäuses
3 vorgespannt. Zu dieser Zeit wird der Rotor 2 gedreht
und es werden geeignete Meßsignale von dem Meßfühler 11 erhalten,
die ein Maß für den Spalt d sind. Wenn der Rotor
gedreht wird, werden das Kabel 34 und die Reißleine 45a
graduell aus der Einheit 1 durch die Bohrung 46 hindurch heraus
gezogen. Die Messung des Spalts d schreitet fort,
bis das Kabel 34 und die Reißleine 45a vollständig herausgezogen
sind und der Meßfühler 11 neben der Öffnung in dem Gehäuse
3 angeordnet ist. Dies stellt den Abschluß des Kaltspalt
meßverfahrens dar.
Wenn das Meßverfahren abgeschlossen ist, ist es schließlich notwendig,
den Meßfühler 11 aus der montierten Einheit 1 zu beseitigen.
Zu diesem Zweck wird die Reißleine 45a gezogen, so daß
der Meßfühler 11 aus der Kammer 17 der Halteklemme 13 gelöst
wird. Die Lösung des Meßfühlers 11 aus der Kammer 17
wird durch die Elastizität des Abschnittes 19 erleichtert. Um
die Herauslösung des Meßfühlers 11 weiter zu erleichtern,
können die abgeschrägte Rippe 21 und die gekrümmte Kante 47 vorgesehen
sein, wie es vorstehend beschrieben ist. Anschließend werden
das Kabel 34, die Reißleine 45a und der daran befestigte Meßfühler
11 aus der montierten Einheit 1 durch die Bohrung 46
hindurch herausgezogen. Somit wird die gesamte Meßfühlereinrichtung
aus der montierten Einheit 1 beseitigt, ohne daß eine Demontage
der Einheit 1 erforderlich ist. An dieser Stufe bleiben die Halte
klemme 13 und irgendwelche Kabelklemmen 35, die verwendet
worden sind, innerhalb der Einheit 1. Da jedoch die Klemmen 13,
35 aus einem Material gebildet sind, das sich beim Betrieb der
fertigen Turbine ohne nachteilige Beeinflussung der Turbinen
komponenten auflöst bzw. in Bestandteile zerfällt, werden diese
Klemmen 13, 35 von den Schaufeln beseitigt, an denen sie befestigt waren,
entfernt, wenn die fertige Turbine das erste Mal gezündet wird.
Es sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich.
Beispielsweise kann die Form der Kabelklemme 35 wie auch die Form
der Halteklemme 13 verändert werden, solange die Halteklemme 13
mit einem Mittel versehen ist, um den Meßfühler 11 an der
Schaufel 12 in zuverlässiger und sicherer Weise zu halten. Die
Verwendung der Rippen 20, 21 und des gekrümmten Abschnittes 47
stellten Möglichkeiten dar. Es ist selbstverständlich auch möglich,
die Halteklemme 13 und die Kabelklemme 35 aus vielen ver
schiedenen Materialien herzustellen und für diese Elemente, die
an den Schaufeln zu befestigen sind, viele verschiedene Kleb
stoffe zu verwenden.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß der Rotor 2, das Gehäuse 3
und die Schaufeln 4, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, lediglich
ein Beispiel darstellen, wie diese Elemente montiert sein
können. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
können selbstverständlich auch in Verbindung mit Komponenten und
montierten Einheiten verwendet werden, die andere Konfigurationen
haben. Beispielsweise können das Verfahren und die Vorrichtung
gemäß der Erfindung in Verbindung mit umlaufenden Einrichtungen
wie beispielsweise Bläsern, Verdichtern, Hoch- und Niederdruck
turbinen, usw., verwendet werden.
Es wird deutlich, daß das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der
Erfindung verwendet werden können, um Messungen von relativen
und absoluten Spaltgrößen bzw. Abständen zu erhalten. Weiterhin
liefert der Ausgang des Meßfühlers ein elektrisches Signal,
das dem relativen Abstand bzw. Spalt entspricht, wenn die
Schaufel umläuft. Dieser relative Spalt ist zur Messung der
Konzentrizität brauchbar bzw. nützlich. In denjenigen Fällen,
in denen eine absolute Abstands- bzw. Spaltmessung gewünscht
wird, kann das Meßgerät in geeigneter Weise mit einer
bekannten Bezugsgröße kalibriert bzw. geeicht werden, um so
die absolute Spalt- bzw. Abstandsmessung zu liefern.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Messen des Spalts (d) zwischen der Spitze
einer an einem Läufer befestigten Schaufel (4) und einem
Gehäuse (3) einer Turbine, mit einem mit dem Läufer lösbar
verbundenen Meßfühler (11), der über ein durch das Gehäuse
(3) hindurchgeführtes Kabel mit einem Meßgerät außerhalb
des Gehäuses verbindbar ist,
mit den Merkmalen, daß an der Schaufel (4) eine Halteklemme
(13) angebracht ist, die den Meßfühler (11) lösbar aufnimmt
und die aus einem Material hergestellt ist, das nach
Durchführung der Spaltmessung und Entnahme des Meßfühlers
aus der Turbine bei deren Betrieb auflösbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an anderen Schaufeln (4), an denen keine Halteklemme
(13) angebracht ist, Kabelklemmen (35) zur Halterung des
Kabels angebracht sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßfühler (11) derart an der Halteklemme (13)
angebracht ist, daß der Meßfühler (11) im wesentlichen
radial entlang der Schaufel (4) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßfühler (11) ein Potentiometer (31) zur Lieferung
von den Abstand (d) darstellenden Signalen und
Vorspannmittel (44) aufweist, die Teile (32) des
Potentiometers in Richtung auf eine ausgefahrene Position
vorspannen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel (42) zum Festhalten der Teile (32) des
Potentiometers (31) in einer zurückgezogenen Position in
einer ersten Betriebsart vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßfühler (11) Mittel (45b) zum Freigeben der Teile
(32) des Potentiometers aus der zurückgezogenen Position in
einer zweiten Betriebsart aufweist.
7. Verfahren zum Messen des Abstandes zwischen einer an
einem Läufer befestigten Schaufel und einem den Läufer
umgebenden Gehäuse einer Turbine
mit den Merkmalen, daß
- (a) eine Halteklemme an der Schaufel befestigt wird,
- (b) ein Meßfühler in der Halteklemme lösbar gehaltert wird,
- (c) ein Kabel zwischen dem Meßfühler und einem entfernt angeordneten Meßgerät durch eine Öffnung in dem Gehäuse verbunden wird,
- (d) der Abstand gemessen wird, während gleichzeitig der Läufer gedreht und das Kabel durch die Öffnung herausgezogen wird,
- (e) der Meßfühler an dem Kabel aus der Halteklemme und durch die Öffnung hindurch herausgezogen wird, ohne daß die Turbine demontiert wird, und
- (f) die Halteklemme während des Betriebs der Turbine aufgelöst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Kabelklemmen an anderen Schaufeln befestigt
werden und von den Kabelklemmen Abschnitte des Kabels
ergriffen werden, die sich zwischen dem Meßfühler und der
Öffnung erstrecken.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Kabelklemmen von den anderen Schaufeln während
des Betriebs der Turbine beseitigt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Anordnen des Meßfühlers in der Halteklemme der
Meßfühler in bezug auf die Schaufel und das Gehäuse
ausgerichtet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
daß der Meßfühler Vorspannmittel aufweist und während
seiner Montage in einer zurückgezogenen Lage gehalten wird
entgegengesetzt zu den durch die Vorspannmittel erzeugten
Kräfte und nach der Montage im Gehäuse freigegeben wird.
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