JP4208508B2 - How to drill in dovetail pins - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンロータ内に取り付けられたダブテールピン、同様に補助及びクロスキーに穿孔し、それらを取り外すのを容易にする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一部の蒸気タービンバケットは、フィンガダブテール構成を利用してバケットのタービンロータへの取り付けを行っている。具体的には、バケット上のほぼ半径方向に向いたフィンガが、ロータ内に機械加工された対向する対をなすフィンガに噛み合う。各バケットダブテールは、ロータに予め穿孔された対応する孔と位置合わせされることができる３つの軸方向に延びるダブテールピン孔を有する。バケットがロータに取り付けられた後に、バケットのダブテールピン孔はロータの対応する孔と位置合わせされる。バケットの全てが配置された後に、ピン孔は最終リーマ加工されて、バケットをロータ上の所定位置に保持するダブテールピンの取り付けができるようにする。苛酷な環境での運転中に、圧力及び温度の影響、酸化、更には遠心力の作用でバケットがピンを半径方向に引っ張ることによりピンに段が付くことのために、ダブテールピンは、バケット及び／又はロータのピン孔内で固着状態になる場合がある。点検又は交換のためにこれらのダブテールピンを取り外すことは困難で、時間も費用も掛かる可能性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ダブテールピンを取り外す従来の方法には、ジャッキ、ピーニングガン及び／又は火薬作動式ガンを使用してピンを孔から押し出すことが含まれる。ピンが動かない場合であってバケットが廃棄されることになっている場合には、１つの選択肢として、バケットの主要部分を切断し、ロータフィンガからバケットのダブテール部分を多軸粉砕取り出しすることであった。残留する材料は人手で除去された。しかしながら、バケットが回収される必要がある場合には、ダブテールピンは、従来の手動による穿孔方法を用いて貫通穿孔され、残余のシェル部分が同様に人手により除去された。用いられてきた別の方法は、ピンに途中まで貫通穿孔し、取り出しロッドを挿入し、次にピーニングガン又は火薬作動式ガンでピンを押し出すことであった。従来の穿孔方法に関する追加の問題には、（１）従来のドリルビットは、硬質のピンに貫通穿孔する時、芯ずれ「移動」して、結果としてピンの側面を貫通してロータ中に延び出る傾向があること、（２）ピンが穿孔された時に残されたシェル部分を人手で摘出するのに多くの時間を伴うこと、（３）ピン内に施された穿孔が深か過ぎた場合、取り出し作業により一部のシェルを孔内に残してピンの端部が分離する可能性があり、その一部のシェルを人手で除去する必要があること、（４）ピンが穿孔される時に、穿孔機械のどのような初期芯ずれでもドリルビット又はＥＤＭ電極がピンの側面を貫通してロータ中に延び出る結果になる可能性があること、が含まれる。穿孔が深ければ深いほど、芯ずれの影響はより大きくなり、ロータ損傷の起こる可能性がより大きくなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来の穿孔方法に関連する前述の問題を解消しようとするものである。例示的な実施形態においては、段付き穿孔処理が利用され、該方法は、取り外されるピン内に、ピンの長さの約１／３にわたる比較的大きい直径の孔を穿孔する（好ましくは高速度ＥＤＭ穿孔加工を用いて）ことを含む。次いで、電極が取り除かれ、ピンの取り外しが従来の手段により試みられる。ピンが動かない場合には、電極はより小さい電極と交換されて、より小さい直径の孔がピンの中間点を越える位置まで延長される。電極が取り除かれた後に、ピンの取り外しが再び試みられる。ピンがそれでもなお外れない場合には、最終穿孔段階が、前の段階と同一のより小さい電極を利用して、ピンの長さの約３／４まで孔を延長して穿孔する。この時点でピンに掛かる圧力は充分に軽減されてピンの取り外しが可能になることが試験で実証された。電極の大きさを段階的に減少させながらより深く穿孔することで、電極のあらゆる僅かな芯ずれを受容し、ピンの側面を貫通してロータ中まで穿孔する可能性を減少させる。
【０００５】
従って、そのより広い形態において、本発明は孔からピンを取り外す方法に関し、該方法は、（ａ）ピンの長さ寸法の選択された一部分のピン内に、第１の直径を有する第１の孔を穿孔し、ピンの取り外しを試みる段階と、（ｂ）ピンが取り外しできない場合に、ピンの長さ寸法の延長した部分に、前記第１の直径より小さい第２の直径を有する第２の孔を穿孔する段階と、（ｃ）ピンを取り外す段階とを含む。
【０００６】
別の形態において、本発明は、バケット上及びロータホイール上のほぼ半径方向に向いたフィンガが交互配置され、軸方向に向いた複数のダブテールピンがバケットをロータに固定している、タービンのバケット対ロータのフィンガダブテール構成からダブテールピンを取り外す方法に関し、該方法は、（ａ）ピン内に、第１の直径を有し、ピンの軸方向長さ寸法の約１／３まで延びる第１の孔２８を穿孔する段階と、（ｂ）第１の孔から延長して、第１の直径より小さい第２の直径を有し、ピンの軸方向長さ寸法の約１／２まで延びる第２の孔３２を穿孔する段階と、（ｃ）第２の孔から延長して、該第２の孔にほぼ等しい直径を有し、ピンの軸方向長さの約３／４まで延びる第３の孔３６を穿孔する段階と、（ｄ）ピン１６を取り外す段階とを含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、タービンホイールのセクション１０を示しており、該セクション１０は、複数の軸方向に延びるダブテールピン１６で結合されたフィンガダブテール構成によりタービンロータホイール１４に固定された複数のバケット１２を含む。より具体的には、各バケット１２は、複数（例示的な実施形態においては４つ）のバケットダブテール突出部すなわちフィンガ１８を有しており、それらフィンガ１８は複数のロータダブテールスロット２０内に受けられる。同様に、タービンホイールは、複数のほぼ半径方向に延びるダブテール突出部２２を有しており、これらダブテール突出部２２は複数のバケットダブテールスロット２４内に受けられる。取り付けの間に、バケットの全てがロータホイール１４上に配置された後に、バケット１２は、ロータ内及びバケット内のダブテールピン孔２６が軸方向に位置合わせされるように調整される。図１は、理解し易いように、所定位置にある一部のダブテールピン１６と更に一部の空の孔２６を示す。孔２６は、ロータダブテールフィンガだけでなくバケットダブテールフィンガ内にも形成され、また軸方向に位置合わせ可能である。バケットがホイール上に配置された後に、ダブテールとロータとの孔は、位置合わせされ、次いで最終リーマ加工されて、バケットをホイール上の所定位置に保持するダブテールピン１６の取り付けができるようにする。本発明は、点検及び／又は交換のためのその後のピン１６の取り外しのための穿孔技術に関する。
【０００８】
図２〜図４を参照すると、処理の第１の段階は、長さが約５インチから約９インチまでの間で約１／２〜５／８インチの直径を有するピン内に、好ましくは高速度ＥＤＭ穿孔処理を使用して、例えば、０．４４インチの直径を有する比較的大きい孔２８を穿孔することである。この孔すなわちボアは、ピンの長さの１／３にほぼ等しい軸方向長さに穿孔され、符号３０の位置で終わる。次に電極が取り除かれて、例えば、ドライバ、ピーニングガン又は火薬作動式ガンを用いて孔を通してロッドを駆動することによりピンの取り外しが試みられる。ピンが取り外しできない場合には、電極はより小さい電極と交換されて、約０．２６０インチの直径を有するより小さい孔３２の穿孔が、図３に示すようにピンの長さに沿ってほぼ半ば又は半ばをちょうど越えた位置まで延長され、符号３４の位置で終わる。電極が取り除かれて、上述のような同様の従来の方法を利用してピンの取り外しが再び試みられる。ピンがそれでもなお取り外しできない場合には、第３の最終穿孔段階が、同一のより小さい電極を使用して行われ、孔３２が、約０．２６０インチの同一の直径で、先の終りの位置３４からピンの長さの約３／４まで、延長された孔すなわちボア３６に沿って前方に向けて延長され、符号３８の位置で終わる。電極が取り除かれた後に、従来の方法を用いてピンが再び押される。この第３の穿孔段階の後にはピンに掛かる圧力は充分に軽減されてピンを取り外すことが可能になることを、今日までの全ての試験が示している。
【０００９】
図５を参照すると、孔の直径を段階的に減少させる処理は、僅かな軸方向芯ずれを受容し、ドリルビットがピンを通過してロータを損傷することが起こる可能性を最小限にすることが分かるであろう。従って、図は、ピンのほぼ軸方向に穿孔されているが僅かな軸方向芯ずれがある第１の孔４２を有するピン４０を示している。芯ずれは、１つまたはそれ以上のより小さい直径の穿孔４４を通して悪化されるが、段階的に減少する特徴のために、穿孔された孔はピンの側面を突き破らない。
【００１０】
本発明はまた、最後に取り付けられたノッチ付きバケットを固定するのに用いられる補助及びクロスキー、及び／又は松の木形状或いは他のバケットダブテール構成に用いられるブロックを取り外すためにも適用可能である。
【００１１】
本発明を、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変形形態及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
【００１２】
特許請求の範囲に示される参照符号は、本発明の技術的範囲を制限しようとするものではなく、それらを容易に理解することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ダブテールピンがバケットをロータに固定した状態での、タービンロータホイール上のバケットの列におけるフィンガダブテール構成を簡略化して示す破断斜視図。
【図２】 本発明による第１の穿孔段階を示す、ダブテールピンの概略断面図。
【図３】 本発明による第２の穿孔段階による延長部を示す、図２に類似した図。
【図４】 本発明による第３の穿孔段階による穿孔の延長部を示す、図２及び図３に類似した図。
【図５】 本穿孔加工がいかにして穿孔電極の軸方向芯ずれを受容するかを示す、図４に類似した図。
【符号の説明】
１０ タービンホイールのセクション
１２ タービンバケット
１４ タービンロータホイール
１６ ダブテールピン
１８ バケットフィンガ
２０ ロータダブテールスロット
２２ ロータフィンガ
２４ バケットダブテールスロット
２６ ダブテールピン孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dovetail pin mounted in a turbine rotor, as well as a method for drilling into auxiliary and cross keys and facilitating their removal.
[0002]
[Prior art]
Some steam turbine buckets utilize a finger dovetail configuration to attach the bucket to the turbine rotor. Specifically, the generally radially oriented fingers on the bucket mesh with opposing pairs of fingers machined into the rotor. Each bucket dovetail has three axially extending dovetail pin holes that can be aligned with corresponding holes previously drilled in the rotor. After the bucket is attached to the rotor, the dovetail pin holes in the bucket are aligned with the corresponding holes in the rotor. After all of the buckets are in place, the pin holes are final reamed to allow for the installation of dovetail pins that hold the buckets in place on the rotor. During operation in harsh environments, the dovetail pins are stepped into the buckets by the effect of pressure and temperature, oxidation, and even the stepping of the pins by the action of centrifugal force causing the buckets to pull the pins radially In some cases, a fixed state may occur in the pin hole of the rotor. It is difficult to remove these dovetail pins for inspection or replacement, which can be time consuming and expensive.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional methods of removing dovetail pins include pushing the pins out of the holes using jacks, peening guns and / or gunpowder operated guns. If the pin does not move and the bucket is to be discarded, one option is to cut the main part of the bucket and remove the dovetail part of the bucket from the rotor fingers there were. The remaining material was removed manually. However, when the bucket needed to be retrieved, the dovetail pin was drilled through using a conventional manual drilling method and the remaining shell portion was removed manually as well. Another method that has been used has been to pierce the pin part way through, insert a take-out rod, and then push the pin out with a peening gun or gunpowder operated gun. Additional problems with conventional drilling methods include: (1) When a conventional drill bit is drilled through a hard pin, it is misaligned "moving" and consequently extends through the side of the pin into the rotor. There is a tendency to come out, (2) It takes a lot of time to manually remove the shell part left when the pin is drilled, and (3) When the drill made in the pin is too deep There is a possibility that the end of the pin may be separated while leaving a part of the shell in the hole by the removing operation, and it is necessary to manually remove the part of the shell, (4) When the pin is drilled , Including any initial misalignment of the drilling machine can result in the drill bit or EDM electrode extending through the side of the pin and into the rotor. The deeper the perforations, the greater the effect of misalignment and the greater the possibility of rotor damage.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention seeks to overcome the aforementioned problems associated with conventional drilling methods. In an exemplary embodiment, a stepped drilling process is utilized and the method drills a relatively large diameter hole in the pin to be removed that spans about 1/3 of the length of the pin (preferably high speed). Using EDM drilling). The electrode is then removed and pin removal is attempted by conventional means. If the pin does not move, the electrode is replaced with a smaller electrode and the smaller diameter hole is extended to a position beyond the midpoint of the pin. After the electrode is removed, pin removal is attempted again. If the pin still cannot be removed, the final drilling step drills by extending the hole to about 3/4 of the length of the pin using the same smaller electrode as the previous step. Tests have demonstrated that the pressure on the pin at this point is sufficiently reduced to allow the pin to be removed. By drilling deeper while gradually reducing the size of the electrode, any slight misalignment of the electrode is accepted, reducing the possibility of drilling through the side of the pin and into the rotor.
[0005]
Accordingly, in its broader form, the present invention relates to a method of removing a pin from a hole, the method comprising: (a) a first having a first diameter within a selected portion of the pin length dimension. Drilling a hole and attempting to remove the pin; and (b) a second having a second diameter less than the first diameter in an extended portion of the length of the pin if the pin cannot be removed. Drilling the hole; and (c) removing the pin.
[0006]
In another form, the present invention provides a turbine bucket in which generally radially oriented fingers on the bucket and on the rotor wheel are interleaved and a plurality of axially oriented dovetail pins secure the bucket to the rotor. A method for removing a dovetail pin from a paired rotor finger dovetail configuration, the method comprising: (a) a first having a first diameter within the pin and extending to about one third of the axial length of the pin; Drilling hole 28; (b) a second extending from the first hole and having a second diameter smaller than the first diameter and extending to about ½ of the axial length dimension of the pin. And (c) a third extending from the second hole and having a diameter approximately equal to the second hole and extending to about 3/4 of the axial length of the pin. Drilling holes 36; and (d) removing pins 16 Including the door.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 illustrates a section 10 of a turbine wheel that includes a plurality of buckets 12 secured to a turbine rotor wheel 14 by a finger dovetail configuration coupled by a plurality of axially extending dovetail pins 16. . More specifically, each bucket 12 has a plurality (four in the exemplary embodiment) of bucket dovetail protrusions or fingers 18 that are received in a plurality of rotor dovetail slots 20. It is done. Similarly, the turbine wheel has a plurality of generally radially extending dovetail protrusions 22 that are received in a plurality of bucket dovetail slots 24. During installation, after all of the buckets have been placed on the rotor wheel 14, the bucket 12 is adjusted so that the dovetail pin holes 26 in the rotor and in the bucket are axially aligned. FIG. 1 shows some dovetail pins 16 and some empty holes 26 in place for ease of understanding. The holes 26 are formed not only in the rotor dovetail finger but also in the bucket dovetail finger and can be aligned axially. After the bucket is placed on the wheel, the dovetail and rotor holes are aligned and then final reamed to allow attachment of dovetail pins 16 that hold the bucket in place on the wheel. The present invention relates to a drilling technique for subsequent removal of the pin 16 for inspection and / or replacement.
[0008]
Referring to FIGS. 2-4, the first stage of processing is preferably within a pin having a diameter of about 1/2 to 5/8 inch between about 5 inches and about 9 inches in length. A high speed EDM drilling process is used to drill relatively large holes 28 having a diameter of, for example, 0.44 inches. This hole or bore is drilled to an axial length approximately equal to 1/3 of the length of the pin and ends at position 30. The electrode is then removed and an attempt is made to remove the pin, for example by driving the rod through the hole with a driver, peening gun or gunpowder operated gun. If the pin cannot be removed, the electrode is replaced with a smaller electrode so that the drilling of a smaller hole 32 having a diameter of about 0.260 inches is approximately halfway along the length of the pin as shown in FIG. Or it is extended to a position just beyond the middle and ends at the position of reference numeral 34. The electrode is removed and the pin removal is attempted again using a similar conventional method as described above. If the pin is still unable to be removed, a third final drilling step is performed using the same smaller electrode and the hole 32 has the same diameter of about 0.260 inches and the previous end position. Extends forward along an extended hole or bore 36 from 34 to about 3/4 of the length of the pin, ending at position 38. After the electrode is removed, the pin is pushed again using conventional methods. All tests to date have shown that after this third drilling stage, the pressure on the pin is sufficiently reduced to allow the pin to be removed.
[0009]
Referring to FIG. 5, the process of progressively reducing the hole diameter accepts slight axial misalignment and minimizes the possibility that the drill bit will pass through the pin and damage the rotor. You will understand. Thus, the figure shows a pin 40 having a first hole 42 that is drilled substantially axially of the pin but with a slight axial misalignment. Misalignment is exacerbated through one or more smaller diameter perforations 44, but due to the progressively decreasing feature, the perforated holes do not penetrate the side of the pin.
[0010]
The present invention is also applicable to removing blocks used in auxiliary and cross keys and / or pine tree shapes or other bucket dovetail configurations used to secure the last installed notched bucket.
[0011]
Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed embodiments, but conversely, It should be understood that various modifications and equivalent arrangements included in the technical idea and technical scope are intended to be protected.
[0012]
Reference numerals appearing in the claims are not intended to limit the scope of the invention but are intended to be easily understood.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified perspective view showing a finger dovetail configuration in a row of buckets on a turbine rotor wheel with dovetail pins securing the bucket to the rotor.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a dovetail pin showing a first drilling stage according to the present invention.
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2, showing the extension according to the second drilling stage according to the invention.
FIG. 4 is a view similar to FIGS. 2 and 3, showing an extension of the drilling according to the third drilling stage according to the invention.
FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 showing how the drilling process accepts axial misalignment of the drilling electrode.
[Explanation of symbols]
10 turbine wheel section 12 turbine bucket 14 turbine rotor wheel 16 dovetail pin 18 bucket finger 20 rotor dovetail slot 22 rotor finger 24 bucket dovetail slot 26 dovetail pin hole

Claims (5)

バケット（１２）上及びロータホイール（１４）上のほぼ半径方向に向いたフィンガ（１８、２２）が交互配置され、軸方向に向いた複数のダブテールピン（１６）が前記バケットを前記ロータに固定している、タービンのバケット対ロータのフィンガダブテール構成から前記ダブテールピン（１６）を取り外す方法であって、
（ａ）前記ピン内に、第１の直径を有し、前記ピンの軸方向長さ寸法の約１／３まで延びる第１の孔（２８）を穿孔する段階と、
（ｂ）該第１の孔から延長して、前記第１の直径より小さい第２の直径を有し、前記ピンの軸方向長さ寸法の約１／２まで延びる第２の孔（３２）を穿孔する段階と、
（ｃ）該第２の孔から延長して、該第２の孔にほぼ等しい直径を有し、前記ピンの軸方向長さの約３／４まで延びる第３の孔（３６）を穿孔する段階と、
（ｄ）前記ピン（１６）を取り外す段階と、
を含むことを特徴とする方法。Almost radially oriented fingers (18, 22) on the bucket (12) and on the rotor wheel (14) are interleaved and a plurality of axially oriented dovetail pins (16) secure the bucket to the rotor Removing the dovetail pin (16) from a turbine bucket-to-rotor finger dovetail configuration comprising:
(A) drilling a first hole (28) in the pin having a first diameter and extending to about 1/3 of the axial length of the pin;
(B) a second hole (32) extending from the first hole and having a second diameter smaller than the first diameter and extending to about ½ of the axial length of the pin. Drilling the step, and
(C) drilling a third hole (36) extending from the second hole and having a diameter approximately equal to the second hole and extending to about 3/4 of the axial length of the pin; Stages,
(D) removing the pin (16);
A method comprising the steps of: 前記段階（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はＥＤＭ穿孔加工を利用して行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。  The method of claim 1, wherein steps (a), (b) and (c) are performed using EDM drilling. 前記ピン（１６）は、１．２７ｃｍ（１／２インチ）から１．５９ｃｍ（５／８インチ）までの間の直径を有しており、前記第１の孔（２８）は、約０．４インチの直径を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。The pin (16) has a diameter between 1.27 cm ( 1/2 inch ) and 1.59 cm ( 5/8 inch ) , and the first hole (28) is approximately 0.00 mm. 3. A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that it has a diameter of 4 inches. 前記第２の孔（３２）は、約０．６６ｃｍ（０．２６インチ）の直径を有することを特徴とする、請求項１から請求項３までのうちの一項に記載の方法。4. A method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second hole (32) has a diameter of about 0.66 cm ( 0.26 inches ) . 前記第３の孔（３６）は、前記第２の孔にほぼ等しい直径を有することを特徴とする、請求項１から請求項４までのうちの一項に記載の方法。  The method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the third hole (36) has a diameter approximately equal to the second hole.

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