Schaufel

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austrei ^¬ ben einer Schaufel, deren Schaufelfuß in einer länglichen Aufnahmenut einer Radscheibe gehalten ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Austreibevorrichtung, die zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgelegt ist.

Gas- und Dampfturbinen umfassen Läufer, die im Bereich des Verdichters und der Turbine aus mehreren Radscheiben zusammengesetzt sind, an denen eine Vielzahl von Schaufeln befestigt ist. Die meist schwalbenschwanzartig ausgebildeten

Schaufelfüße der Schaufeln sind dabei jeweils in entsprechend geformten und in den Radscheiben ausgebildeten Nuten formschlüssig gehalten. Die Sicherung der Schaufeln gegen ein axiales Verschieben in den entsprechenden Aufnahmenuten wird normalerweise entweder über Sicherungsbleche oder über das Anprägen zweier Sicherungsnasen an den Enden der jeweiligen Aufnahmenut realisiert.

Während des Betriebs sind die Schaufeln hohen Beanspruchungen ausgesetzt und damit einem Verschleiß unterworfen, weshalb sie nach bestimmten Laufzeitintervallen im Rahmen einer Revision ausgetauscht oder repariert werden müssen. Hierzu wird der Läufer in einem ersten Schritt aus dem Gehäuse der Strömungsmaschine ausgebaut. Anschließend wird der Läufer ent ^¬ stapelt, um die einzelnen Radscheiben mit den an diesen gehaltenen Schaufeln voneinander zu trennen. Daraufhin werden die Schaufeln der jeweiligen Radscheiben ausgetrieben. Gemäß einer bekannten Variante wird eine Radscheibe hierzu zunächst waagerecht mit der Nabe auf eine Unterlage gelegt. Anschlie ^¬ ßend treiben je zwei Werker mithilfe eines Kupferbolzens und entsprechenden Hammerschlägen die Schaufeln nacheinander aus. Ein Werker umfasst dabei den meist mit Putzlappen umwickelten Kupferbolzen und setzt diesen auf den Schaufelfuß auf. Der zweite Werker schlägt mit einem 5 bzw. 10 kg schweren Vor- schlaghammer auf den Kupferbolzen. Es sind je nach Schaufelfußgröße und Schaufelhöhe sowie Übermaß in der Passung und Laufzeit der Strömungsmaschine zwischen 20 und 25 Schläge für das Austreiben einer Schaufel erforderlich. Die körperliche Belastung der Werker und die Verletzungsgefahr sind hoch.

Auch können Radscheibe und Schaufel bei manuellem Austreiben leicht beschädigt werden. Insbesondere kann es am Schaufelfuß und an den Kontaktflächen der Aufnahmenut zur Riefenbildung kommen. Diese Riefen entstehen, wenn kaltverschweißte Berei- che von Radscheibe und Schaufelfuß gegeneinander unter zu großer Krafteinwirkung verschoben werden. Je nach Stärke des Befunds kann ein zwangsläufiger Austausch der Radscheibe nicht ausgeschlossen werden, was mit hohen Kosten einhergeht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Läufer, an des- sen Radscheiben die Schaufeln gehalten sind, vor dem Austreiben der Schaufeln ausgebaut und entstapelt werden muss, was mit einem sehr hohen Zeitaufwand einhergeht. Darüber hinaus ist für den Ausbau und das Entstapeln eines Läufers meist spezielles Gerät erforderlich, das vor Ort häufig nicht vor- handen ist und daher angeliefert werden muss.

Bei einer alternativen bekannten Variante kann das Austreiben der Schaufeln auch unter Verwendung einer Austreibevorrichtung erfolgen. So offenbart beispielsweise die WO 2012/167824 AI eine Austreibevorrichtung, die ein Gestell, einen Drehtisch, eine an dem Gestell gehaltene Schlageinheit mit einem Austreibestempel und ein auf den Austreibestempel wirkendes Schlagwerk aufweist. Allerdings besteht auch beim Einsatz einer solchen Austreibevorrichtung die Gefahr der zuvor be- schriebenen Riefenbildung. Ebenso sind wie beim manuellen

Austreiben ein Ausbau und ein Entstapeln des Läufers erforderlich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren und eine alternative Austreibevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Austreiben einer Schaufel, deren Schaufelfuß in einer länglichen Aufnahmenut einer an einem gestapelten Läufer angeordneten Radscheibe gehalten ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer Aus ^¬ treibevorrichtung, die einen über einen Hydraulikzylinder betätigten Austreibestempel aufweist; b) Positionieren der Aus ^¬ treibevorrichtung zwischen zwei benachbarten Radscheiben des Läufers derart, dass eine Längsachse des Austreibestempels mit der Aufnahmenut der auszutreibenden Schaufel fluchtet; c) Einstellen eines Maximaldruckes, mit dem der Hydraulikzylinder beaufschlagt werden kann; d) Ausfahren des Austreibestempels, so dass der Austreibestempel mit zunehmendem Druck gegen den Schaufelfuß der auszutreibenden Schaufel drückt; e) Verringern des Druckes, sobald dieser den Maximaldruck erreicht hat; und f) zyklisches Wiederholen der Schritte d) und e) , bis die Schaufel aus der Aufnahmenut entfernt ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be- steht darin, dass der für das Austreiben einer Schaufel benö ^¬ tigte hydraulische Druck bei der Durchführung der Schritte d) und e) zyklierend bzw. pulsierend bereitgestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass die aufzubringende Kraft zum Austreiben einer Schaufel aus der Radscheibe nicht gleichförmig anstei- gend bis zum Losbrechen der Verbindung aufgebracht wird, sondern die Losbrechkraft durch pulsierende Kraftaufbringung auf den Schaufelfuß verringert wird, wobei das Austreiben der Schaufel durch diese Schwingungsanregung zusätzlich begünstigt wird. Dies geht mit dem wesentlichen Vorteil einher, dass sich kaltverschweißte Bereiche von Radscheibe und Schau ^¬ felfuß wesentlich besser lösen, ohne dass es zu einer Riefenbildung kommt.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Aufnahmenut bezogen auf eine axiale Richtung des Läufers ge ^¬ neigt. Aufgrund der Tatsache, dass in Schritt b) die Längs ^¬ achse des Austreibestempels fluchtend zur Aufnahmenut positi ^¬ oniert wird, werden auch bei einer solchen Neigung die Kon- taktflächen der Aufnahmenut beim Austreiben der Schaufel nicht belastet.

Bevorzugt beträgt der Maximaldruck mindestens 150 bar, besser noch mindestens 200 bar oder mindestens 300 bar.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt e) der Druck verringert, bis dieser einen voreinge ^¬ stellten Minimaldruck erreicht hat, woraufhin der Druck im sich anschließenden Schritt d) erneut erhöht wird. Bevorzugt liegt der Maximaldruck dabei mindestens 80 bar oberhalb des Minimaldruckes, besser noch mindestens 100 bar.

Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfah- rens wird in Schritt e) der Druck für eine vorbestimmte Zeit ^¬ dauer verringert, woraufhin der Druck im sich anschließenden Schritt d) erneut erhöht wird.

Vorteilhaft werden die Schritte d) und e) mit einer Taktzeit im Bereich von 2 Hz bis 10 Hz wiederholt. Dank einer solchen Taktzeit lassen sich Schaufeln innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer austreiben.

Bevorzugt wird das Verfahren in einem Zustand durchgeführt, in dem der gestapelte Läufer in einem Gehäuse einer Strömungsmaschine aufgenommen ist, wodurch Aufwand und Zeit für das Austreiben von Schaufeln deutlich reduziert werden.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorlie- gende Erfindung ferner eine Austreibevorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer elektrohydraulischen Pumpe, die an einen Öltank angeschlossen ist, einem über ein schaltbares Ventil mit der Pumpe verbundenen Hydraulikzylinder, einem Austreibestempel, der derart mit einer Kolbenstange des Hydraulikzylinders wirkverbunden ist, dass er von der Kolbenstange in Richtung seiner Längsachse bewegt wird, sobald der Hydraulikzylinder von der Pumpe mit einem Druck beaufschlagt wird, und einer Pumpensteuerung, die derart eingerichtet ist, dass sie das Ventil zur Verringerung des Druckes schaltet, sobald der Druck einen voreingestellten Maximaldruck erreicht hat, und dass sie das Ventil zur Erhöhung des Druckes schaltet, sobald der Druck einen voreingestellten Minimaldruck erreicht hat, oder sobald eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist.

Bevorzugt ist der Hydraulikzylinder an einem Gehäuse befestigt, in das die Kolbenstange ragt und aus dem der Austrei- bestempel vorsteht, ausgefahren und wieder eingefahren werden kann .

Vorteilhaft definieren die Längsachse des Austreibestempels (15) und eine Gehäusewand, von welcher der Austreibestempel (15), einen Winkel, der von 90° verschieden ist. Mit anderen Worten steht der Austreibestempel schräg von dem Gehäuse vor, und zwar entsprechend dem Winkel der Schaufelnut zur Rotor ^¬ achse, in der die auszutreibende Schaufel gehalten ist. Vorteilhaft ist in dem Gehäuse eine Mechanik angeordnet, wel ^¬ che die geradlinige Bewegung der Kolbenstange in eine gerad ^¬ linige Bewegung des Austreibestempels überführt, wobei die Bewegungsrichtungen der Kolbenstange und des Austreibestempels verschieden sind. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass die Austreibevorrichtung in Bewegungsrichtung des Austreibestempels sehr schmal gebaut werden kann, so dass sich die er ^¬ findungsgemäße Austreibevorrichtung zwischen zwei Radscheiben eines gestapelten Läufers positionieren lässt. Bevorzugt umfasst die Mechanik einen ersten Körper, der an der Kolbenstange befestigt ist und eine erste schräge Fläche definiert, eine zweiten Körper, der ortsfest innerhalb des Gehäuses befestigt ist und eine zweite schräge Fläche defi ^¬ niert, und einen fest mit dem Austreibestempel verbundenen oder diesen definierenden dritten Körper, der eine dritte und eine vierte schräge Fläche definiert, wobei die dritte schräge Fläche an der ersten schrägen Fläche und die vierte schräge Fläche an der zweiten schrägen Fläche anliegt und ge- führt ist. Auf diese Weise wird ein sehr einfacher Aufbau er ^¬ zielt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer- den anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Austreibevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist Figur 1 eine schematische Ansicht einer Austreibevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines in Figur 1 ge- zeigten Gehäuses, an dem ein Hydraulikzylinder angeordnet ist und aus dem ein Austreibestempel vor ^¬ steht ;

Figur 3 eine weitere perspektivische Ansicht des in Figur 2 gezeigten Gehäuses, wobei zur besseren Darstellung eine Gehäuseabdeckung des Gehäuses nicht darge ^¬ stellt ist;

Figur 4 eine perspektivische Ansicht des in den Figuren 2 und 3 dargestellten Gehäuses in einem Zustand, in dem dieses zum Austreiben einer Schaufel an einer Radscheibe befestigt ist; und

Figur 5 ein Diagramm, das den schematischen Verlauf eines

Druckes zeigt, mit dem der Hydraulikzylinder von einer in Figur 1 dargestellten hydraulischen Pumpe zum Austreiben der in Figur 4 gezeigten Schaufel beaufschlagt wird.

Figur 1 zeigt eine Austreibevorrichtung 1 gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung, die zum Austreiben einer Schaufel 2 dient, deren Schaufelfuß 3 in einer längli- chen Aufnahmenut 4 einer Radscheibe 5 gehalten ist, wie es unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Austreibevorrichtung 1 umfasst eine elektrohydraulische Pumpe 6, die an einen Öltank 7 ange- schlössen ist, der vorliegend ein Tankvolumen von 20 dm ³ aufweist. Die Pumpe 6 weist einen maximalen Betriebsdruck von 700 bar mit einstellbarem Druckbegrenzungsventil, ein Förder ^¬ volumen von 0,55 1/min, eine Motorleistung von 0,75 kW und eine Motorspannung von 230 V auf, wobei grundsätzlich auch andere geeignete Pumpen mit ähnlichen Kennzahlen verwendet werden können. Die Pumpe 6 ist über ein schaltbares Ventil 8, vorliegend ein 3/3 Wege Elektromagnetventil, das die Funktio ^¬ nen Ausfahren, Halt und Einfahren realisiert, an einen Hydraulikzylinder 9 angeschlossen. Zwischen dem Ventil 8 und dem Hydraulikzylinder 9 ist ein Druckmessgerät 10 angeordnet, das den am Hydraulikzylinder 9 anliegenden Druck erfasst. Der Hydraulikzylinder 9 ist derart an der Stirnseite 11 eines länglichen, im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Gehäuses 12 befestigt, dass seine Kolbenstange 13 ins Innere des Ge- häuses 12 ragt. Mit der Kolbenstange 13 ist ein schräg aus einer Seitenfläche 14 des Gehäuses 12 ragender Austreibestempel 15 über eine innerhalb des Gehäuses 12 angeordnete Mecha ^¬ nik 16 verbunden. Die Mechanik 16 umfasst einen ersten Körper 17, der an der Kolbenstange 13 befestigt ist und eine erste schräge Fläche 18 definiert, an der eine erste Führung 19 ausgebildet ist. Ferner umfasst die Mechanik 16 einen zweiten Körper 20, der ortsfest innerhalb des Gehäuses 12 befestigt ist und eine zweite schräge Fläche 21 definiert, die sich senkrecht zu der ersten schrägen Fläche 18 des ersten Körpers 17 erstreckt und mit einer zweiten Führung 22 versehen ist. Darüber hinaus umfasst die Mechanik 16 einen dritten Körper 23, der fest mit dem Austreibestempel 15 verbunden oder integral mit diesem ausgebildet ist. Der dritte Körper 23 weist eine dritte schräge Fläche 24 und eine vierte schräge Fläche 25 auf, wobei die dritte schräge Fläche 24 an der ers ^¬ ten schrägen Fläche 18 und die vierte schräge Fläche 25 an der zweiten schrägen Fläche 21 anliegt und entlang der jewei- ligen Führung 19, 22 geführt ist. Ferner umfasst die Austrei ^¬ bevorrichtung 1 eine Pumpensteuerung 26.

Zum Austreiben einer Schaufel 2 aus der zugehörigen Aufnahme- nut 4 wird die Austreibevorrichtung 1 bzw. deren Gehäuse 12 zunächst zwischen zwei Radscheiben 5 eines gestapelten und in einer Strömungsmaschine angeordneten Läufers derart positio ^¬ niert, dass die Längsachse des Austreibestempels 15 mit der Aufnahmenut 4 fluchtet. Vorliegend ist zwischen dem Gehäuse 12 der Austreibevorrichtung 1 und derjenigen Radscheibe 5, aus der keine Schaufel 2 ausgetrieben werden soll, zusätzlich eine Ausgleichsplatte 27 eingelegt, um einen zwischen dem Ge ^¬ häuse 12 und der Radscheibe 5 verbleibenden Spalt zu füllen. In einem weiteren Schritt werden ein Minimaldruck p _m i _n und ein Maximaldruck p _max an der Pumpensteuerung 26 eingestellt. Der Minimaldruck p _m i _n beträgt vorliegend 380 bar und der Maximal ^¬ druck p _max 500 bar, wobei grundsätzlich auch abweichende

Druckwerte eingestellt werden können. In einem weiteren

Schritt wird der Austreibestempel 15 ausgefahren und mit zu- nehmenden Druck gegen den Schaufelfuß 3 gedrückt, indem die

Pumpe 6 und der Hydraulikzylinder 9 durch entsprechende Betä ^¬ tigung des Ventils 8 miteinander verbunden werden. Der Druck wird weiter erhöht, bis das Druckmessgerät 10 den maximalen Druck p _max erfasst. Sollte die Schaufel in diesem Zustand noch nicht ausgetrieben sein, so wird der Druck wieder verringert, indem die Pumpensteuerung 26 das Ventil 8 entsprechend schal ^¬ tet, bis der Druck den voreingestellten Minimaldruck p _m i _n erreicht, was wiederum von dem Druckmessgerät 10 detektiert wird. Anschließend wird der Druck erneut auf den Maximaldruck Pmax erhöht, wie es in Figur 5 schematisch dargestellt ist.

Dieser Zyklus wird mit einer Taktzeit im Bereich von 2 Hz bis 10 Hz wiederholt, bis der Schaufelfuß 3 vollständig aus der Aufnahmenut 4 der Radscheibe 5 ausgetrieben ist. Anschließend wird das Ventil 8 in seine mittlere Stellung überführt.

Aufgrund der Tatsache, dass der für das Austreiben einer Schaufel 2 benötigte hydraulische Druck pulsierend bereitge ^¬ stellt wird, und dass die von dem Austreibestempel 15 auf den Schaufelfuß 3 ausgeübte Kraft in Erstreckungsrichtung der Aufnahmenut 4 wirkt, ist zum Losbrechen der Verbindung zwischen Schaufel 2 und Radscheibe 5 nur eine geringe Kraft er ^¬ forderlich. Dies geht mit dem wesentlichen Vorteil einher, dass sich kaltverschweißte Bereiche von Radscheibe und Schau ^¬ felfuß gut lösen, ohne dass es zu einer Riefenbildung kommt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich das Verfahren aufgrund des klein bauenden Gehäuses 12 bei gestapeltem Läu ^¬ fer und in der Strömungsmaschine montiertem Läufer durchfüh- ren lässt, also in situ, was mit einer großen Zeit- und Kos ^¬ tenersparnis einhergeht.

Es sei darauf hingewiesen, dass gemäß einer Variante des er ^¬ findungsgemäßen Austreibeverfahrens das Ventil 8 nach Errei- chen des Maximaldruckes p _max auch verringert und dann nach

Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer At wieder erhöht werden kann, also zeitanhängig und nicht in Abhängigkeit von einem Minimaldruck p _m i _n . Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.