RU2291757C2 - Joining dowels removing method - Google Patents

Abstract

FIELD: removal of joining dowels out of pin type joining device used for mounting blades on rotor of turbine.

SUBSTANCE: method comprises steps of drilling in dowel first hole having first diameter and passing in axial direction approximately along 1/3 of dowel length; drilling in dowel second hole having second diameter less than first diameter and passing in axial direction from first hole approximately along 1/2 of dowel length; drilling in dowel third hole whose diameter is equal to that of second hole and that passes from second hole in axial direction approximately along 3/4 of dowel length; removing dowel.

EFFECT: possibility for removing dowel without damaging rotor.

5 cl, 6 dwg

Description

Это изобретение относится к способу высверливания соединительных штырей, а также вспомогательных средств и поперечных шпонок, устанавливаемых в роторах турбин, чтобы облегчить их удаление.This invention relates to a method for drilling connecting pins, as well as auxiliary tools and transverse keys mounted in turbine rotors, to facilitate their removal.

В лопастях некоторых паровых турбин используют пальцевую соединительную конфигурацию, чтобы обеспечить крепление лопастей к ротору турбины. Более точно, в основном ориентированные в радиальном направлении пальцы на лопасти сопрягаются с противоположными пальцами, выполненными в роторе посредством механической обработки. Соединительная часть каждой лопасти имеет три проходящих в осевом направлении отверстия для соединительных штырей, причем упомянутые отверстия могут быть совмещены с соответствующими отверстиями, предварительно просверленными в роторе. После того как лопасти установлены на роторе, отверстия в лопастях, предназначенные для соединительных штырей, совпадают с соответствующими отверстиями в роторе. После установки всех лопастей отверстия под соединительные штыри подвергают завершающей обработке - развертыванию, чтобы обеспечить установку штырей, которые удерживают лопасти в надлежащем месте на роторе. В течение работы в тяжелых условиях соединительные штыри могут залипнуть в предназначенных для них отверстиях в лопастях и/или в роторе вследствие воздействия давления и температуры, окисления, а также ступенчатого изменения штырей вследствие оказываемого на них лопастями радиального тянущего усилия в результате действия центробежных сил. Удаление таких соединительных штырей для их осмотра или замены может вызвать затруднения, а также потребовать определенных затрат времени и средств.In the blades of some steam turbines, a finger joint configuration is used in order to secure the blades to the turbine rotor. More precisely, the generally radially oriented fingers on the blades mate with the opposing fingers made in the rotor by machining. The connecting part of each blade has three axially extending holes for the connecting pins, said holes being able to be aligned with the corresponding holes previously drilled in the rotor. After the blades are mounted on the rotor, the holes in the blades intended for the connecting pins coincide with the corresponding holes in the rotor. After installing all the blades, the holes for the connecting pins are subjected to the final processing - deployment to ensure the installation of the pins that hold the blades in a proper place on the rotor. During operation under severe conditions, the connecting pins can stick in the holes for the blades and / or in the rotor intended for them due to pressure and temperature, oxidation, as well as stepwise change of the pins due to the radial pulling force exerted on them by the blades as a result of centrifugal forces. Removing such connecting pins to inspect or replace them may be difficult, as well as require some time and money.

Обычные способы удаления соединительных штырей предполагают использование выдавливающего устройства, ударного пистолета и/или пистолета, приводимого в действие взрывчатым веществом, чтобы вытолкнуть штырь из отверстия. Если штыри не движутся, и в том случае, если на лопасти могли быть нанесены царапины, один из вариантов заключается в срезании основной части лопастей и в удалении наборной фрезой соединительной части лопастей из пальцев ротора. Остающийся материал будет удален рукой. Однако если лопасти должны быть сохранены, соединительные штыри необходимо высверливать, используя обычные способы ручного сверления, а остающиеся пустотелые части должны быть удалены, причем вновь вручную. Другие используемые способы заключаются в том, чтобы выполнить частичное сверление в штырях, вставить выколоточный стержень и после этого выбивать штыри с помощью ударного пистолета или пистолета, приводимого в действие взрывчатым веществом. Другие проблемы, связанные с известными способами сверления, включают в себя: 1) тенденцию обычных сверл к «уходу» от центра, когда выполняют сверление твердого штыря, а также последующее прохождение сверла через боковую сторону штыря в ротор; 2) значительное время, затрачиваемое на извлечение остающейся пустотелой части, когда выполнено сверление штыря; 3) если сверление штыря выполнено весьма глубоко, то выколоточная операция может привести к отделению конца штыря, при этом кусок пустотелой части будет оставаться в отверстии, и его необходимо будет удалить рукой; 4) когда штыри просверлены, любое начальное смещение сверлильной машины также может привести к прохождению сверла или электрода электроразрядной машины через боковую сторону штыря в ротор. Чем больше глубина сверления, тем в большей степени сказывается влияние смещения и тем больше вероятность повреждения ротора.Conventional methods for removing connecting pins involve the use of an extruder, an impact gun and / or a gun powered by an explosive to push the pin out of the hole. If the pins do not move, even if the blades could be scratched, one option is to cut off the main part of the blades and to remove the connecting part of the blades from the rotor fingers by a milling cutter. The remaining material will be removed by hand. However, if the blades are to be retained, the connecting pins must be drilled using conventional manual drilling methods, and the remaining hollow parts must be removed, again manually. Other methods used are to partially drill in the pins, insert a punch rod and then knock out the pins with an impact gun or a gun driven by an explosive. Other problems associated with known drilling methods include: 1) the tendency of conventional drills to “move away” from the center when drilling a solid pin, as well as the subsequent passage of the drill through the side of the pin into the rotor; 2) significant time spent on removing the remaining hollow part when the pin is drilled; 3) if the pin is drilled very deeply, the punch operation can lead to the separation of the end of the pin, while a piece of the hollow part will remain in the hole and it will need to be removed by hand; 4) when the pins are drilled, any initial displacement of the drilling machine can also lead to the passage of the drill or electrode of the electric discharge machine through the side of the pin into the rotor. The deeper the drilling depth, the greater the effect of displacement and the greater the likelihood of rotor damage.

В настоящем изобретении сделана попытка исключения описанных выше проблем, связанных с известными способами сверления. В представленном в качестве примера варианте осуществления изобретения используют процесс ступенчатого сверления, который предполагает сверление отверстия относительно большого диаметра (предпочтительно с использованием быстрого сверления электрораэрядной машиной) в удаляемом штыре, которое приблизительно составляет 1/3 длины штыря. После этого извлекают электрод и предпринимают попытку удаления штыря путем использования обычных средств. Если штырь все еще не движется, то электрод меняют на меньший электрод и далее сверлят отверстие меньшего диаметра до места за серединой штыря. После извлечения электрода вновь делают попытку удаления штыря. Если штырь все еще не освобожден, то при окончательной стадии сверления используют тот же самый меньший электрод предыдущей стадии для продолжения сверления отверстия примерно на 3/4 длины штыря. Испытания показали, что при этом давление на штырь будет уменьшено в достаточной степени, чтобы была обеспечена возможность его удаления. Важно, чтобы ступенчатое уменьшение размера электрода при более глубоком сверлении согласовывалось с какой-либо незначительной несоосностью электрода, чтобы уменьшить потенциальную возможность сверления сквозь боковую сторону штыря и попадания в ротор.In the present invention, an attempt is made to eliminate the above problems associated with known methods of drilling. In an exemplary embodiment of the invention, a stepwise drilling process is used which involves drilling a hole of relatively large diameter (preferably using fast drilling with an electric discharge machine) in a removable pin that is approximately 1/3 of the length of the pin. After that, the electrode is removed and an attempt is made to remove the pin by using conventional means. If the pin still does not move, then the electrode is changed to a smaller electrode and then a hole of a smaller diameter is drilled to a place beyond the middle of the pin. After removing the electrode, they again attempt to remove the pin. If the pin is still not released, then at the final drilling stage, use the same smaller electrode of the previous stage to continue drilling the hole about 3/4 of the length of the pin. Tests have shown that in this case, the pressure on the pin will be sufficiently reduced so that it can be removed. It is important that the stepwise reduction in electrode size during deeper drilling is consistent with any slight misalignment of the electrode in order to reduce the potential for drilling through the side of the pin and into the rotor.

Соответственно в более широких аспектах настоящее изобретение относится к способу удаления штыря из отверстия, содержащему: а) сверление в штыре первого отверстия с первым диаметром на выбранной части размера штыря по длине и попытку удаления штыря; b) если штырь не поддается удалению, то сверление второго отверстия со вторым диаметром, меньшим чем первый диаметр, на увеличенной части размера штыря по длине; с) удаление штыря.Accordingly, in broader aspects, the present invention relates to a method for removing a pin from a hole, comprising: a) drilling a first hole in the pin with a first diameter on a selected portion of the length of the pin and attempting to remove the pin; b) if the pin cannot be removed, then drilling a second hole with a second diameter smaller than the first diameter on an enlarged portion of the length of the pin; c) removal of the pin.

Согласно еще одному аспекту изобретение относится к способу удаления соединительного штыря из соединительного пальцевого устройства для установки лопастей на ротор турбины, причем в этом случае обычно ориентированные в радиальном направлении пальцы на лопасти и на роторном колесе чередуются друг с другом, а большое количество ориентированных в осевом направлении соединительных штырей крепят лопасти к ротору, при этом способ содержит: а) сверление в штыре первого отверстия с первым диаметром на протяжении примерно 1/3 размера штыря по длине в осевом направлении; b) сверление второго отверстия, продолжающегося от первого отверстия и имеющего второй диаметр, меньший первого диаметра, при этом оно проходит примерно до 1/2 размера штыря по длине в осевом направлении; с) сверление третьего отверстия, идущего от второго отверстия, при этом его диаметр фактически равен диаметру второго отверстия, и оно проходит примерно на 3/4 длины штыря в осевом направлении; d) удаление штыря.According to yet another aspect, the invention relates to a method for removing a connecting pin from a connecting finger device for mounting the blades on a turbine rotor, in which case typically the radially oriented fingers on the blades and on the rotor wheel alternate with each other, and a large number of axially oriented the connecting pins attach the blades to the rotor, the method comprising: a) drilling a first hole in a pin with a first diameter for about 1/3 of the pin size along axial line; b) drilling a second hole extending from the first hole and having a second diameter smaller than the first diameter, wherein it extends to about 1/2 the size of the pin in axial length; c) drilling a third hole extending from the second hole, wherein its diameter is actually equal to the diameter of the second hole, and it extends about 3/4 of the length of the pin in the axial direction; d) removal of the pin.

Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 - в перспективе вырез, в простой форме иллюстрирующий пальцевую соединительную конфигурацию в ряду лопастей на роторном колесе турбины, при этом соединительные штыри крепят лопасти к ротору.Figure 1 is a perspective cutaway, in a simple form, illustrating a finger connecting configuration in a row of blades on a rotor wheel of a turbine, while connecting pins fasten the blades to the rotor.

Фиг.2 - схематическое сечение соединительного штыря, иллюстрирующее первую стадию сверления согласно изобретению.Figure 2 is a schematic sectional view of a connecting pin illustrating a first drilling step according to the invention.

Фиг.3 - вид, подобный виду на фиг.2, но иллюстрирующий продолжение сверления, когда выполняют вторую стадию сверления согласно изобретению.FIG. 3 is a view similar to that of FIG. 2, but illustrating continued drilling when the second drilling step of the invention is performed.

Фиг.4 - вид, подобный виду на фиг.2 и 3, но иллюстрирующий продолжение сверления, когда выполняют третью стадию сверления согласно изобретению.FIG. 4 is a view similar to that of FIGS. 2 and 3, but illustrating continued drilling when the third drilling step of the invention is performed.

Фиг.5 - вид, подобный виду на фиг.4, показывающий, как рассматриваемая сверлильная операция согласуется со смещением сверлильного электрода относительно оси.Fig. 5 is a view similar to that of Fig. 4, showing how the drilling operation in question is consistent with the offset of the drilling electrode relative to the axis.

На фиг.1 показан участок 10 турбинного колеса, включающий множество лопастей 12, прикрепленных к роторному колесу 14 турбины посредством соединительного пальцевого устройства, подсоединенного большим количеством проходящих в осевом направлении соединительных штырей 16. Точнее, каждая лопасть 12 имеет большое количество (четыре в представленном в качестве примера варианте осуществления конструкции) соединительных выступов или пальцев 18, которые заходят в выполненные в роторе 20 соединительные прорези и находятся между ними. Подобным же образом турбинное колесо имеет в общем проходящие в радиальном направлении соединительные выступы 22, заходящие в соединительные прорези 24 в лопастях и находящиеся между ними. В процессе монтажа, после того как все лопасти установлены на роторное колесо 14, выполняют регулирование лопастей 12 таким образом, чтобы отверстия 26 для соединительных штырей в роторе и в лопастях совпадали в осевом направлении. На фиг.1 для облегчения понимания представлены несколько соединительных штырей 16, находящихся в надлежащем месте, а также несколько пустых отверстий 26. Отверстия 26 образованы в соединительных пальцах лопастей, а также в соединительных пальцах ротора, при этом они могут быть совмещены в осевом направлении. После того как лопасти установлены на колесо, отверстия в лопастях и в роторе совмещают, после чего выполняют их окончательную обработку - развертывание, чтобы обеспечить возможность установки соединительных штырей 16, которые удерживают лопасти в надлежащем месте на колесе. Настоящее изобретение относится к способу сверления для последовательного удаления штырей 16 с целью их осмотра и/или замены.Figure 1 shows a section 10 of the turbine wheel, including a plurality of blades 12 attached to the rotor wheel 14 of the turbine by means of a connecting finger device connected to a large number of axially extending connecting pins 16. More precisely, each blade 12 has a large number (four in As an example, an embodiment of the structure) of the connecting protrusions or fingers 18, which extend into the connecting slots made in the rotor 20 and are located between them. Similarly, the turbine wheel has generally radially extending connecting protrusions 22 extending into the connecting slots 24 in the vanes and located between them. During the installation process, after all the blades are mounted on the rotor wheel 14, the blades 12 are adjusted so that the holes 26 for the connecting pins in the rotor and in the blades coincide in the axial direction. 1, for ease of understanding, several connecting pins 16 are shown in a proper place, as well as several empty holes 26. Holes 26 are formed in the connecting fingers of the blades, as well as in the connecting fingers of the rotor, while they can be aligned in the axial direction. After the blades are mounted on the wheel, the holes in the blades and in the rotor are combined, after which they are final processed — deployed to enable the installation of connecting pins 16 that hold the blades in a proper place on the wheel. The present invention relates to a drilling method for sequentially removing pins 16 for inspection and / or replacement.

На фиг.2-4 показано, что первая стадия процесса заключается в сверлении относительно большого отверстия 28, диаметр которого составляет, например, 0,44 дюйма (11,17 мм), в штыре, длина которого составляет примерно от 5 до 9 дюймов (127-228,6 мм), а диаметр составляет примерно 1/2-5/8 дюйма (12,7-15,87 мм), предпочтительно с использованием высокоскоростных сверлильных операций, выполняемых электроразрядной машиной. Это отверстие или канал сверлят на длину в осевом направлении, приблизительно равную 1/3 длины штыря, и заканчивают сверление в месте, обозначенном позицией 30. После этого электрод извлекают и делают попытку удаления штыря, например, посредством перемещения штыря через отверстие с помощью выколотки, ударного пистолета или пистолета, приводимого в действие взрывчатым веществом. Если палец удалить невозможно, то электрод заменяют на меньший электрод и продолжают сверление, но уже меньшего отверстия 32, диаметр которого составляет примерно 0,26 дюйма (6,6 мм) до места, приблизительно отстоящего на половину или немного за половину пути по длине штыря, как показано на фиг.3, причем конец этой части длины обозначен позицией 34. Электрод извлекают и вновь делают попытку удаления пальца, используя процессы, подобные описанным выше обычным процессам. Если палец все еще не может быть удален, выполняют третью, окончательную стадию сверления тем же самым меньшим электродом 32 с тем же самым диаметром порядка 0,26 дюйма (6,6 мм) от прежнего конечного места 34 вперед до увеличения отверстия или канала 36 на длину, примерно составляющую 3/4 длины штыря, при этом отверстие будет заканчиваться в месте, обозначенном позицией 38. После извлечения электрода штырь вновь подвергают толкающему воздействию, используя обычные способы. Все выполненные к настоящему времени испытания показывают, что после этой третьей стадии сверления давление на штырь будет уменьшено в достаточной степени, что обеспечивает возможность его удаления.Figure 2-4 shows that the first stage of the process consists in drilling a relatively large hole 28, the diameter of which is, for example, 0.44 inches (11.17 mm), in a pin whose length is from about 5 to 9 inches ( 127-228.6 mm) and the diameter is about 1 / 2-5 / 8 inches (12.7-15.87 mm), preferably using high speed drilling operations performed by an electric discharge machine. This hole or channel is drilled to an axial length of approximately 1/3 of the length of the pin, and the drilling is completed at the location indicated by 30. After that, the electrode is removed and an attempt is made to remove the pin, for example, by moving the pin through the hole using a punch, an impact gun or a gun powered by an explosive. If the finger cannot be removed, then replace the electrode with a smaller electrode and continue drilling, but with a smaller hole 32, the diameter of which is approximately 0.26 inches (6.6 mm) to a location approximately half or slightly halfway along the length of the pin as shown in FIG. 3, with the end of this part of the length indicated at 34. The electrode is removed and again attempted to remove the finger using processes similar to the conventional processes described above. If the finger still cannot be removed, a third, final drilling step is performed with the same smaller electrode 32 with the same diameter of the order of 0.26 inches (6.6 mm) from the previous end point 34 forward to enlarge the hole or channel 36 by a length of approximately 3/4 of the length of the pin, with the hole ending at the position indicated by 38. After removing the electrode, the pin is again pushed using conventional methods. All tests performed so far show that after this third stage of drilling, the pressure on the pin will be sufficiently reduced, which makes it possible to remove it.

Если обратиться к фиг.5, то можно оценить, что процесс ступенчатого уменьшения диаметра отверстия согласуется с незначительным отклонением от оси, что позволяет свести к минимуму вероятность того, что сверло будет проходить через штырь и повредит ротор. При этом на чертеже показан палец 40 с первым отверстием 42, в целом просверленным в осевом направлении, но с небольшим смещением относительно оси. Смещение увеличивается по ходу одного или более сверлений 44 уменьшенного диаметра, но благодаря отличительному признаку, заключающемуся в ступенчатом уменьшении диаметра, просверленное отверстие не пройдет через боковую сторону штыря.If we turn to figure 5, it can be estimated that the process of stepwise reduction of the diameter of the hole is consistent with a slight deviation from the axis, which minimizes the likelihood that the drill will pass through the pin and damage the rotor. At the same time, the finger 40 is shown in the drawing with the first hole 42, which is generally drilled in the axial direction, but with a slight offset relative to the axis. The offset increases along one or more drillings 44 of reduced diameter, but due to the distinguishing feature of a stepwise reduction in diameter, the drilled hole will not pass through the side of the pin.

Следует иметь в виду, что изобретение также может быть применено для удаления вспомогательных средств и поперечных шпонок, применяемых для крепления устанавливаемых в последнее время лопастей с прорезями и/или блоков с конфигурациями в виде сосны или с другими конфигурациями соединительной части лопастей.It should be borne in mind that the invention can also be used to remove auxiliary tools and transverse keys used for fastening recently installed blades with slots and / or blocks with pine configurations or with other configurations of the connecting part of the blades.

Хотя изобретение описано применительно к тому, что в настоящее время следует считать наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления конструкции, очевидно, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом, напротив, оно предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных устройств, находящихся в пределах существа и объема прилагаемых пунктов формулы изобретения.Although the invention has been described with reference to what is currently considered the most practical and preferred embodiment, it is obvious that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but rather is intended to cover various modifications and equivalent devices within the spirit and scope of the attached paragraphs claims

Claims (5)

1. Способ удаления соединительных штырей (16) из пальцевого соединительного устройства для установки лопастей на ротор турбины, в котором ориентированные в радиальном направлении пальцы (18, 22) на лопасти (12) и на роторном колесе (14) чередуются, а множество ориентированных в осевом направлении соединительных штырей (16) крепят лопасти к ротору, отличающийся тем, что в штыре сверлят первое отверстие (28), имеющее первый диаметр и проходящее в осевом направлении примерно на 1/3 длины штыря, сверлят второе отверстие (32) со вторым диаметром, меньшим упомянутого первого диаметра, проходящее в осевом направлении от первого отверстия и продолжающееся примерно до 1/2 длины штыря, сверлят третье отверстие (36) с диаметром, по существу равным второму диаметру, проходящее в осевом направлении от второго отверстия и продолжающееся примерно до 3/4 длины штыря, и удаляют штырь (16).1. A method of removing connecting pins (16) from a finger connecting device for mounting the blades on the turbine rotor, in which the radially oriented fingers (18, 22) on the blades (12) and on the rotor wheel (14) alternate, and a plurality of oriented in the axial direction of the connecting pins (16), the blades are attached to the rotor, characterized in that a first hole (28) is drilled in the pin, having a first diameter and extending axially about 1/3 of the length of the pin, a second hole (32) is drilled with a second diameter less mention removed first diameter, extending axially from the first hole and extending to about 1/2 the length of the pin, drill a third hole (36) with a diameter substantially equal to the second diameter, extending axially from the second hole and extending to about 3/4 the length of the pin, and remove the pin (16). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сверление первого, второго и третьего отверстий осуществляют с использованием электроразрядной машины.2. The method according to claim 1, characterized in that the drilling of the first, second and third holes is carried out using an electric discharge machine. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что удаляют штырь (16) с диаметром, примерно составляющим 12,7-15,8 мм, при этом первое отверстие (28) сверлят диаметром, примерно составляющим 10,16 мм.3. The method according to claim 2, characterized in that the pin (16) is removed with a diameter of approximately 12.7-15.8 mm, while the first hole (28) is drilled with a diameter of approximately 10.16 mm. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что второе отверстие (32) сверлят диаметром, примерно составляющим 6,6 мм.4. The method according to claim 3, characterized in that the second hole (32) is drilled with a diameter of approximately 6.6 mm 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что третье отверстие (36) сверлят диаметром, по существу равным диаметру второго отверстия.5. The method according to claim 4, characterized in that the third hole (36) is drilled with a diameter substantially equal to the diameter of the second hole.

Images