专利名称：大型零件抛光设备和抛光方法
技术领域：
本发明涉及通过向大型结构零件例如蒸汽涡轮机零件的表面射出和碰撞具有弹性材料的磨粒来对其抛光的大型零件抛光设备和抛光方法。
背景技术：
在蒸汽涡轮机中，特别是动叶片、静叶片、涡轮机转子和蒸汽通道零件(例如阀、蒸汽管、交叉管、涡轮机入口、涡轮机出口和喷嘴箱内部)，它们的表面粗糙度是决定涡轮机性能的主要因素，并且需要尽可能地改进蒸汽通道的表面粗糙度(使之更光滑)。
涡轮机零件是在多道工序中制造的，并且特别是静叶片的制造工序包括多道工序，例如静叶片切削工序、装配工序、焊接工序、热处理工序、抛光工序、精加工工序、精整工序和检查工序。因此，会由于工序之间的处理、准备工作和周围环境而降低表面粗糙度并且形成缺陷。除此之外因为形状由许多曲面构成，整个表面也很难完全抛光。
下面将参见图11至图14描述一般蒸汽涡轮机的示意性配置。
图11是示意性地显示整个涡轮机转子的鸟瞰视图。如附图中所示，涡轮机转子101包含几级至几十级沿轴向方向的外径不同的动叶片102，并且每一级具有几十到大约一百个动叶片102，动叶片102沿转轴104的圆周方向插入，且涡轮机转子101由轴承104a在两个端部支撑。涡轮机转子101覆盖有壳体103，由下文所述的这些动叶片和静叶片形成蒸汽通道。
图12是显示图11中一个涡轮机元件的剖视图，其中喷嘴环110布置在壳体103中，并且蒸汽沿着图中的箭头方向在由插入涡轮机转子101中的动叶片102形成的蒸汽通道中流动。
图13A是喷嘴环110的平面图，并且图13B是沿图13A中圆周方向的元件的外观图。
静叶片105具有弯曲部109，弯曲部109形成叶片形状，且叶片形状由蒸汽流的流入特性确定，如图13B中所示。静叶片105由内喷嘴环106和外喷嘴环107围住，并且通过焊接等方式机械地连接。参考数字108是密封翅片装配槽，并且它配设来安装密封翅片(未显示)，从而防止蒸汽从旋转涡轮机转子101和内喷嘴环106之间泄漏到壳体103中。
已知静叶片105的弯曲部109、内喷嘴环106和外喷嘴环107的静叶片105一侧上的表面粗糙度是影响涡轮机性能特别是实际机器的试验和运行试验的主要因素。
如从图13A中很清楚地看到的那样，静叶片105的数目是由涡轮机输出特性(即蒸汽流速)确定的，并且由于叶片是以特定间隔配设在喷嘴环外环和内环上，所以形状非常狭窄和复杂。
另一方面，动叶片102并未明确地显示在剖视图中，但是它们具有与静叶片相同的变形的三维形状，因为叶片形状在每个涡轮机级中存在差异，所以它们是在抛光之后装配的，且抛光是通过手动抛光工序进行的，其中利用电动工具或通过使用Bader机的气动工具、砂纸等。取决于涡轮机级，因为一个动叶片会长于1米，所以可能会在加工过程、准备、工序中以及工序之间的处理和运输中出现意外的瑕疵、氧化皮或其它缺陷。
因此，为了提高蒸汽涡轮机的性能，就需要通过抛光将涡轮机零件的表面粗糙度减小到最低。然而，因为涡轮机零件的尺寸非常大，并且由于蒸汽流入特性而使形状极其复杂，并且这种狭窄的零件必须进行抛光，所以很难自动或机械地抛光，并且通常通过使用压缩空气和电力旋转工具费时费力地提高涡轮机零件的表面状态。
为了保证提高涡轮机零件的性能所需的最终表面粗糙度，就需要在大的形状例如喷嘴环中进行抛光，这样抛光工作就非常繁重，环境差并且需要很长的时间。
另一方面，在手动抛光工具中，在对狭窄零件进行抛光时会形成细小瑕疵，特别是很难获得均匀的抛光表面，并且不能均匀地沿蒸汽流入方向和正交方向抛光，这样抛光表面就趋于不均匀。
在喷气或珩磨机中，表面状态变得太粗糙，并且因此很难达到实现上述涡轮机性能的表面粗糙度，并且它不适合作为精整工具。
另外，在对现有的蒸汽涡轮机进行现场检查或修理时，为了从无损检查中精确地获得信息，需要使用陶瓷射出材料利用喷气清洁表面并且除去氧化膜，但是从提高表面粗糙度的观点来看，还存在进一步改进的余地。
最近，提出了一种对将被抛光的构件的表面进行抛光的设备，其中叶轮旋转以向磨粒提供离心力，并且磨粒围绕叶轮沿切向方向喷射到将被抛光的构件上，从而对表面进行抛光和研磨(例如，日本专利申请KOKAI公布NO.11-347945)。
发明内容
该抛光设备适于对小型构件例如假牙进行抛光。然而，该设备不能抛光大型零件例如涡轮机零件的表面，而这些零件由于流动蒸汽的特性而是非常复杂和狭窄的零件。
因此，本发明的目的是提供一种大型零件抛光设备和抛光方法，其能够对包括传统上很难抛光的狭窄零件或配件在内的表面进行均匀地抛光、可以在恶劣的环境中长时间地使抛光工作自动化并且提高无损检查的质量和抛光工作的效率。
本发明提供了一种大型零件抛光设备，它以预先确定的速度射出具有作为芯部的弹性材料的磨粒作为磨料，通过使磨粒碰撞大型零件的将被抛光的表面来进行抛光，该设备包括转台，被旋转地支撑而同时将大型零件夹持在预先确定的位置并且由驱动电机驱动；磨料供应单元，用于将磨粒供应到预先确定的位置；包括抛光头的抛光设备主体，抛光头包括至少一个叶轮，叶轮由叶轮驱动电机驱动并且向从磨料供应单元供应的磨粒施加旋转能，抛光头从叶轮的切向方向朝转台上夹持的大型零件的将被抛光的表面喷射磨粒；以及磨料回收单元，用于回收由抛光设备主体喷射到大型零件的将被抛光的表面上的磨粒，并且再次供应到磨料供应单元中。
同样为了实现该目的，本发明提供了一种大型零件抛光方法，该方法包括下列步骤。即，提供了一种大型零件抛光方法，它以预先确定的速度射出作为磨料的、具有作为芯部的弹性材料的磨粒，并且通过使磨粒碰撞大型零件的将被抛光的表面来进行抛光，该方法包括将大型零件作为将被抛光的对象安装在预先确定的位置上的步骤；旋转已安装的大型零件的步骤；临时存储磨粒的磨粒存储步骤；向在磨粒存储步骤中供应的磨粒施加机械能来从遥远位置碰撞大型零件的步骤；使供有能量的磨粒线性地飞行而不会中断的步骤；控制飞行方向从而使射出的磨粒就击中大型零件的期望位置的步骤；在抛光之后再次收集磨粒的磨粒回收步骤，颗粒在安装步骤中落下；以及再次将磨粒回收步骤中收集的磨粒发送到磨粒存储步骤中的磨粒输送步骤。
本发明能够对包括很难抛光的狭窄零件或配件在内的大型零件例如涡轮机喷嘴、动叶片、大型旋转零件例如涡轮机转子的表面进行抛光、可以在恶劣的环境中长时间地使抛光工作自动化、除去氧化膜而不会降低表面粗糙度并且提高无损检查的质量和抛光工作的效率。
图1是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第一实施例的前视图。
图2是第一实施例的平面图。
图3A是沿着图1中的线II-II从箭头方向观看时第一实施例的喷射头的侧视图，并且图3B是同一个喷射头旋转90度后的视图。
图4是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第二实施例的前视图。
图5是第二实施例的前视图。
图6A是显示通过将实施例中的抛光设备主体降低到静叶片的下部位置来对喷嘴环外环内圆周和静叶片板的下半部进行抛光的状态的图，并且图6B是图6A中零件A的放大图。
图7A是显示通过将同一个抛光设备主体提高到静叶片的上部位置来对喷嘴环内环外圆周和静叶片的上半部进行抛光的状态的图，并且图7B是图7A中零件B的放大图。
图8是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第三实施例的侧视图。
图9是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第四实施例的鸟瞰图。
图10是显示第四实施例的改进实施例的鸟瞰图。
图11是示意性地显示整个涡轮机转子的鸟瞰视图。
图12是图11中的一个涡轮机级的元件的详细视图。
图13A是显示静叶片的平面图，并且图13B是从图13A中的静叶片的圆周元件观察的视图。
具体实施例方式
图1是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第一实施例的前视图，并且图2是第一实施例的平面图。
在图1和图2中，参考数字1是能够沿着导轨2在Z轴方向(在附图中为垂直方向)移动的托架，并且支架3垂直地安装在托架1上。在支架3上，机械手支撑部4沿Y轴方向(在附图中为竖直方向)可移动地安装，并且机械手5支撑在机械手支撑部4上从而能够沿着X轴方向(在附图中为横向方向)移动。托架1、机械手支撑部4和机械手5由附图中未显示的驱动源沿各自的方向驱动。
参考数字6是经由托臂7装接在机械手5的前端的抛光头，并且该抛光头6被支撑以通过托臂7上安装的水平旋转驱动电机8沿水平方向自由地旋转(swirl)(围绕Y轴转动)，如图3A和3B所示，并且也由仰角驱动电机9支撑以自由地回转(swivel)，并且这些构件组合以配置成抛光设备主体。
抛光头6包括壳体10、通过支撑元件支撑在壳体10顶部上的叶轮驱动电机11、由该叶轮驱动电机11驱动以高速旋转的叶轮12、布置在叶轮12附近的回收料斗13以及从壳体10的底部向下支撑的槽形喷嘴14。
另一方面，参考数字15是转台，它以水平状态可转动地安装在支撑板上并且可以由驱动电机17驱动，且支撑板安装在多个支腿16上，支腿在与抛光头6的工作区相对应的基底平面上。带有回收箱的工作台18安装在转台15的顶部上。
具有回收箱的该工作台18可以将大型零件安装在料斗19顶部上的开口中，并且配设百叶窗形零件固定板20来将磨粒传递到料斗19一侧，并且在料斗19的底部配设出口21来排出磨粒。
参考数字22是管道，该管道包括转台15下方存在的空间中的水平管部22a和从水平管部22a以特定的角度升高到预先确定的高度的倾斜管部22b。该管道22由支撑元件23以支撑臂23a在倾斜管部22b的多个位置上支撑。
管道22包含环形传送带27，环形传送带27使多个导向辊26在水平管部22a一侧上配设的导向环24和在倾斜管部22b的顶部上配设的驱动环25之间循环和移动。环形传送带27的表面具有多个齿条27a，齿条27a包括在适当间隔上配设的弹性构件来接收经过料斗19的出口21落下的磨粒并且防止磨粒在倾斜管部22b中向上移动时滑落。
参考数字28是柔性管，其一端连接到在倾斜管部22b顶部上存在的水平零件的下侧上配设的引出部29上，并且另一端连接到与抛光头6的回收料斗13相对应的壳体10的顶部上。该柔性管28被设计成将来自环形传送带27的、经过存在于倾斜管部22b上的引出部19落下的磨粒发送到抛光头6的回收料斗13中，并且它可以自由地膨胀、收缩、弯曲或变形，同时跟踪沿机械手5的X轴方向或Y轴方向的移动或抛光头6的水平旋转(swirl)和回转(swivel)。
另一方面，参考数字30是通过吸管连接到具有回收箱的工作台18的料斗19上的集尘器，并且集尘器30预期用来在抛光涡轮机零件时除去混合的灰尘和沉积物。
参考数字32是由帆布或乙烯板形成的防尘罩，它提供来围绕具有回收箱的工作台18和工作台18上方抛光头6的移动空间。
在这样设计的大型零件抛光设备中，假定作为涡轮机零件之一的喷嘴环110固定在具有回收箱的工作台18的百叶窗形零件固定板20上，作为由固定件33保持在水平状态的大型零件。
在此，假定抛光头6的回收料斗13初步地包含具有作为芯部的弹性材料的磨粒作为磨料。
在该状态下为了抛光静叶片105，首先，将托架1从图2中以双点连线指示的位置(后退位置)沿导轨2沿Z轴方向移动到靠近具有回收箱的工作台18一侧。接着，沿X轴方向并且沿Y轴方向移动机械手5，这样抛光头6就可以到达喷嘴环110上方。
叶轮12通过叶轮驱动电机11以高速旋转。
结果，通过叶轮12的高速旋转，抛光头6的回收料斗13内的很多磨粒就以等于或高于每分钟1000米的高速喷射经过喷嘴14。整个抛光头6由水平旋转驱动电机8旋转，并且喷嘴14由仰角驱动电机9旋转和回转以指向喷嘴环110的静叶片105的将被抛光的表面，藉此磨料碰撞静叶片105的表面，并且静叶片105的表面就会被抛光。
此时，通过驱动电机17对转台15的旋转操作，具有回收箱的工作台18就会旋转而同时保持水平状态。
另一方面，已经对静叶片105的表面进行抛光的磨粒经过具有回收箱的工作台18的百叶窗形零件固定板20落入料斗19中，并且经过料斗19的出口21而收集在环形传送带27上。此时，如果由于对涡轮机零件抛光生成的金属粉尘和除磨粒之外的其它异物混合到料斗19中，它们就会被集尘器30吸引和除去。
环形传送带27通过由驱动电机旋转的驱动环25循环并且朝向导向环24移动。因此，在环形传送带27上收集的磨粒就通过管道22的水平管部22a和倾斜管部22b输送，并且从倾斜管部22b上存在的引出部29落入柔性管28中。
在这种情形下，如果在倾斜管部22b中向上爬的话，在环形传送带27上收集的磨粒可以输送到倾斜管部22b上而不会从接收齿条27a上滑落。
落入柔性管28中的磨粒从上游侧向下游侧滑落，并且收集到抛光头6的回收料斗13中，并且相同的动作循环地反复。
在该实施例中，如在此所述，机械手5沿着X轴方向和Y轴方向移动，并且抛光头6被移动以放置在喷嘴环110上，并且通过整个抛光头6的旋转和回转的双轴动作，喷嘴14的喷射端口可以直接面向涡轮机零件例如喷嘴环110的表面以进行喷射。因此，可以有效而安全地对包括难以抛光的狭窄零件和配件在内的表面进行抛光。
此外，具有回收箱的工作台18布置在以水平状态旋转的转台15上，并且涡轮机零件安装在其上。因此，通过转台15的转动而不改变抛光头6(即，喷嘴14)的位置，喷嘴环110的整个圆周上的相同位置就连续地来到磨粒的喷射位置。
因此，喷嘴环110的整个圆周就可以均匀地抛光。另外，通过精确地控制工作台15的转动量，例如，甚至在静叶片105具有多个以相等的间隔布置的喷嘴环110的情形下，所有静叶片105的相同位置都能被自动均匀地抛光。在这种情形下，特别是可以对三维的、大而重的对象进行自动抛光。
在零件抛光之后，磨粒收集在具有回收箱的工作台18的料斗19中，并且由环形传送带27输送到预先确定的高度，它们从该位置经过柔性管28收集在抛光头6中。因此，可以有效地使用磨粒，并且这不仅仅在经济上有利，而且可以节省回收和重新供应磨料的时间。此外，可以经过转台15上的百叶窗形零件固定板20自由地装入新的磨粒。
防尘罩32预计用来防止抛光生成的细小金属粉尘和涂敷到磨粒上的磨料散射，但是它在该实施例的抛光工作中并非是必需的。防尘罩32的材料并不限于帆布，而是可以使用乙烯板或金属或树脂屏。
在第一实施例中，抛光头6装接在一个机械手5前端以实现旋转和回转的双轴运动，并且对具有回收箱的工作台18上的涡轮机零件进行抛光。然而，如图2所示，具有相同配置的机械手5a和抛光头6a可以布置在具有回收箱的工作台18上偏差90度的位置上，并且可以通过两组机械手5、5a和抛光头6、6a同时对零件进行抛光。
这样，可以同时在两个点上对相同位置进行抛光，或是可以对不同位置进行抛光。无论如何，都可以缩短工作时间，并且可以更有效率地抛光大型涡轮机零件。
在该实施例中，抛光头6装接在机械手5的前端，但是代替该机械手，抛光头可以装接在充当移动元件的手的前端，并且可以实现相同的抛光操作。
在该实施例中，具有回收箱的工作台18布置在以水平状态旋转的转台15上。然而，转台15可能并不限于水平型的，而是转台可以略微倾斜，并且具有回收箱的工作台可以布置在其上，这样就可以回收从抛光头喷射的磨粒。
在大型零件抛光设备中，为了实现NC程序控制或自动控制例如使用计算机的遥控，抛光头6的电机和转台5的驱动电机可以包括能够精确地控制转动位置的步进电机等。
图4是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第二实施例的侧视图，并且图5是设备的前视图。
在图4和图5中，参考数字41是具有提升装置的托板，在下部装备有脚轮，并且抛光设备主体42安装在具有提升装置的托架41上。
该抛光设备主体42包括在壳体43中用于收集具有作为芯部的弹性材料的磨粒44作为磨料的回收箱45、用于将回收箱45中的磨粒44输送到回收箱45上方适当高度的垂直输送带机构46、给予在通过该垂直输送带机构46从回收箱45输送到上方之后经过导向带机构47供应的磨粒44旋转能的叶轮48，以及通过确定抛光对象的抛光方向从叶轮48的切向方向高速喷射磨粒44的槽形喷嘴49。
在这种情形下，在与壳体43的喷嘴49一侧相对应的板表面中形成一个开口，在开口的上端和下端设置有向外延伸的导向装置50，并且在导向装置50的前端设置有尼龙刷(未显示)。朝向回收箱45的内部与在壳体43的开口的下端配设的导向装置50连续地配设有倾斜板51。
垂直输送带机构46和导向带机构47由驱动电机(未显示)驱动，并且叶轮48在驱动电机(未显示)的作用下高速转动。
另一方面，转台53被支撑以通过支撑元件在垂直方向自由地旋转，并且安装在固定工作台54上的驱动电机55的转动通过转台驱动器机构52经由传动机构传递到转台53。
在转台53的板侧，涡轮机零件喷嘴环110由固定件56垂直地夹持作为大型零件。
参考数字57是具有脚轮的框架，并且在具有脚轮的该框架57中配设有具有紧固件的防尘罩58，因此固定到它上面的转台53和喷嘴环110就被罩盖，并且可以自动地移入和移出。
在具有这种配置的大型零件抛光设备中，首先在转台53的预先确定的位置上，在其上安装有静叶片105的喷嘴环110由固定件56固定。
具有脚轮的框架57移动，并且整个转台53罩盖有防尘罩58。
另外，具有提升装置的托架41移动，并且在抛光设备主体42的喷嘴49一侧的开口靠近转台53一侧，并且，例如，静叶片105的下半侧与处于准备抛光的位置中的转台53的板侧接触。在抛光喷嘴环110的外圆周时，如图6A所示，抛光设备主体42由提升装置降低到喷嘴环110的下部位置，并且在抛光喷嘴环110的内圆周时，如图7A所示，它被升高到喷嘴环110的上部位置。
通过驱动垂直输送带机构46、导向带机构47和叶轮48，回收箱45中的磨粒44由垂直输送带机构46向上输送，并且由导向带机构47从最高的位置进一步送入叶轮48中。
因此，通过叶轮48的旋转能，磨粒44被迫沿叶轮48的切向方向喷射，并且经过喷嘴49以每分钟大约1000米或更高的速度碰撞喷嘴环110的表面。
因此，在抛光设备主体42处于如图6A中所示的固定在转台53上的喷嘴环110的下部位置时，可以对喷嘴环的外喷嘴环107的内圆周和静叶片的下半部进行抛光，并且可以对内喷嘴环106的内圆周和静叶片的上半部进行抛光。
已经碰撞喷嘴环110的表面并且完成抛光的磨粒44通过从下导向装置50沿倾斜板51滑落而收集在回收箱45中。
在这种情形下，通过在导向装置50的前端配设的尼龙刷，在转台53上不存在间隙，并且可以防止磨粒44的跳动或散射。
因此，在第二实施例中，喷嘴环110由固定件56垂直地保持到转台53上，转台53通过转台驱动器机构52上的支撑元件支撑以沿垂直方向自由旋转，并且当转台53被适当地驱动以旋转时，由垂直输送带机构46从在具有提升装置的托架41上安装的抛光设备主体42的回收箱45向上输送的磨粒44就供应到高速旋转的叶轮47中，并且从喷嘴49喷射以碰撞表面。因此，可以高效地对大型零件之一的喷嘴环110进行抛光，而不会显著地改变对喷射能量具有很大影响的喷嘴49的形状。
抛光设备主体42由具有提升装置的托架41升高或降低，并且喷嘴49的喷射端口位置和喷射角度可以适当地调节为喷嘴环110的抛光位置。因此，可以对包括很难抛光的狭窄零件和配件在内的表面进行高效而安全地抛光。
在对零件抛光之后，磨粒在倾斜板51上滑落之后可以收集在回收箱45中，因此磨粒可以得到有效的利用。因此，不仅仅在经济上是有利的，而且可以节省回收和重新供应磨料所需的时间。
图8是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第三实施例的侧视图。
在图8中，参考数字61是具有提升装置的托架，具有在下部配设的脚轮，并且抛光设备主体62安装在具有提升装置的托架61上。
抛光设备主体62包括位于壳体63中的内部箱65，壳体63具有在上部沿水平方向延伸的喷射机构壳体部63a，且内部箱65包含由作为芯部弹性材料形成磨粒64作为磨料；垂直输送带机构66，用于将内部箱65中的磨粒64输送到槽65上方的适当高度处；水平输送带机构67，用于通过垂直输送带机构66将从内部箱65向上输送的磨粒64输送到喷射机构壳体部63a一侧；两个叶轮68，沿着水平输送带机构67平行布置，用于向磨粒64施加旋转能从而使之从水平方向供应；以及槽形喷嘴69，用于从每个叶轮68的切向方向高速喷射磨粒64。
垂直输送带机构66和水平输送带机构67由驱动电机(未显示)驱动，并且两个叶轮68在驱动电机(未显示)的作用下高速旋转。在此，由叶轮68、叶轮驱动电机(未显示)和喷嘴69形成的区块被称作喷射机构69a。
另一方面，参考数字70是支撑支架，并且转台71水平地支撑在该支撑支架70上，并且由驱动电机(未显示)驱动和转动。转台71在中心外部沿圆周方向具有多个贯穿孔72，并且作为涡轮机零件的喷嘴环110通过固定件73沿着这些贯穿孔72固定。
参考数字74是具有脚轮的框架，并且具有脚轮的该框架74配设有回收料斗75，回收料斗75具有罩盖转台71的下部的磨粒接收器，并且在回收料斗75的出口配设了回收箱76。
具有脚轮的框架74配设有防尘罩77，防尘罩77具有紧固件作为开口，因此可以覆盖转台71和作为工件的喷嘴环110，并且该工件可以自由地移入和移出。
另外，参考数字78是安装在抛光设备主体62附近的磨料供应和回收元件。磨料供应和回收元件78具有连接到抛光设备主体62的内部箱65上的供应软管79a来向内部箱65中供应磨粒64，还具有连接到具有脚轮的框架74中配设的回收箱76上的回收软管79b，这样就可以从回收箱76收集磨粒64。
在具有这种配置的大型零件抛光设备中，作为大型零件的喷嘴环110的静叶片105通过固定件73沿着转台71的贯穿孔72的位置固定。
在该状态下，具有提升装置的托架61移动，抛光设备主体62的壳体63中的喷射机构壳体部63a插入罩盖有防尘罩77的具有脚轮的框架74中，并且两个叶轮68和喷嘴69靠近转台71一侧。因此，在水平输送带机构67的前端侧的喷嘴69的开口就调节到静叶片105的外部(喷嘴环外环107的内侧)，并且在它之前的喷嘴69的开口就调节为朝向静叶片105的内部(喷嘴环内环106的外侧)。
为了抛光喷嘴环外环107、喷嘴环内环106和静叶片105，当垂直输送带机构66、水平输送带机构67和两个叶轮68被驱动时，内部箱65中的磨粒64就由垂直输送带机构66向上输送，并且进一步改变方向从最高位置变化到水平输送带机构67中，并且发送到两个叶轮68中。
因此，通过叶轮68的旋转能，磨粒64被迫沿叶轮68的切向方向蹦出，并且借助于喷嘴69以每分钟大约1000米或更高的速度碰撞喷嘴环外环107的内侧、喷嘴环内环106的外侧和静叶片105的表面。
因此，在水平固定的喷嘴环110中，通过两个叶轮68和喷嘴69，可以同时对喷嘴环内环的外侧、喷嘴环外环的内侧侧壁和静叶片进行抛光。
已经碰撞并且抛光喷嘴环110的表面的磨粒64经过转台71中配设的贯穿孔762落入回收料斗75中，并且经由出口而收集在回收箱76中。
在回收箱76中收集的磨粒64经由回收软管79b收集到磨料供应和回收元件78中，并且经过供应软管79a供应到抛光设备主体62的内部箱65中，然后循环地重复相同的抛光操作。
转台71依照工件的抛光状态而连续地旋转。即，在完成对喷嘴环110的一个静叶片105或静叶片附近的喷嘴环内环106的外圆周和喷嘴环外环107的内圆周的抛光之后，通过旋转与喷嘴环110中的静叶片105的安装螺距相同的角度，可以将下一个静叶片105旋转到喷嘴69的抛光位置。
因此，在第三实施例中，在固定到保持在水平状态中的转台71上喷嘴环110中，可以由两个叶轮68和喷嘴69对喷嘴环内环106的外侧、喷嘴环外环107的内侧和静叶片105同时抛光。因此，如果喷嘴69沿叶轮68的切向方向固定，就可以高效地抛光喷嘴环或大型涡轮机零件。
在抛光以后，磨粒经过转台71中配设的贯穿孔72收集在回收料斗75中，进入回收箱76，并且进一步收集在磨料输送和回收元件78中，再次供应到抛光设备主体62的内部箱65中，因此磨料就可以得到有效的使用。因此，不仅仅在经济上是有利的，而且可以节省回收和重新供应磨料所需的时间。
此外，因为用于安装抛光物体的工作台是转台71，所以可以抛光所有的静叶片105而不需要沿喷嘴环110的角度方向移动喷嘴69。因此，叶轮68在沿圆周方向移动的结构中就不需要形成复杂的磨粒64的输送结构，并且可以形成相对简单的结构。
考虑到不同形状的喷嘴环110会安装在转台71上，所以喷嘴69设计成沿径向(在图8中为横向方向)移动。
另一方面，通过在控制设备(未显示)中输入抛光完成时间和静叶片的安装螺距，可以控制转台71在特定的时间之后自动旋转预先确定的角度，这样就可以完全自动地对一个喷嘴环110进行抛光。
防尘罩77预期用来防止磨粒64或粘附到磨粒64上的磨料以及从抛光对象上擦去的金属粉尘散射。然而，并未特别指定其材料或结构，它可以包括乙烯板、帆布或屏板或其它板，只要可以在其中形成开口以将喷射机构壳体部63a输送到盖子中即可。
图9是显示依照本发明的大型零件抛光设备的第四实施例的鸟瞰图。
在图9中，参考数字80是安装在也用作回收料斗的基底81上适当距离处的支架，并且大型旋转零件涡轮机转子101由支架80上配设的辊子支撑旋转机构82支撑。
参考数字83是具有轮子的提升机构，轮子能够沿着放在涡轮机转子101的一侧的基底81上的导轨84沿轴向方向移动，并且抛光设备主体85安装在具有轮子的提升机构83上。
该抛光设备主体85包括用于给予磨粒旋转能的叶轮(未显示)和槽形喷嘴，槽形喷嘴用于从叶轮的切向方向朝处于抛光位置的涡轮机转子101的动叶片102喷射磨粒，同时通过喷嘴机构(未显示)沿涡轮机转子的径向移动。
参考数字86是连接到基底81上的磨料供应和回收元件，基底81也用作回收料斗，用于经过回收管87收集在对动叶片102抛光之后落入回收料斗中的磨粒，并且在从收集磨粒中除去异物之后，磨料供应和回收元件86经过经由集尘器88连接的柔性管89将磨粒供应到抛光设备主体85中。
集尘器88是设计成整理和收集在磨料供应和回收元件86中与磨粒收集在一起的异物。
参考数字90是空气压缩机，并且储气槽91连接到空气压缩机90上，它向集尘器88和磨料供应和回收元件86供应驱动力，并且在动叶片的抛光工序之后，向涡轮机转子101和动叶片102吹压缩空气，所以粘附的磨粒和粘附到这些磨料上的磨料以及抛光所形成的金属粉尘就会散射。
参考数字92是覆盖涡轮机转子101和抛光设备主体85的整个外圆周的防尘罩。
在具有这种配置的大型零件抛光设备中，在抛光动叶片时，借助于具有轮子的提升机构83和喷嘴滑动机构(未显示)，抛光设备主体85的喷嘴(未显示)朝向动叶片102定位作为涡轮机转子101的抛光位置，涡轮机转子101是水平地安装在辊子支撑旋转机构82上的大型旋转零件之一，并且磨料从抛光设备主体85的喷嘴中以每分钟1000米或更高的速度喷射到动叶片102的抛光表面上，从而进行碰撞和抛光。
通在抛光过程中缓慢地旋转涡轮机转子101，可以对一个完整的涡轮机级(整个圆周)均匀地抛光。
在对一个涡轮机级中的动叶片102抛光完毕之后，通过使用具有轮子的提升机构83在导轨84上移动，抛光设备主体85的喷嘴可以放置到下一个涡轮机级的动叶片102的抛光位置，并且可以类似地抛光动叶片102的抛光表面。
因此，依照第四实施例，不需要每次从涡轮机转子101中拾起一个动叶片102，转子就在插入涡轮机转子101中的状态中连续地旋转，并且抛光设备主体83的喷嘴位置沿涡轮机转子的径向移动，并且它设计成抛光的同时也沿涡轮机轴向方向移动。
因此，可以对动叶片进行抛光而不需要将它们从现有的涡轮机转子上取下，这样就可以缩短工件维修和检查的期限。
在抛光以后，磨粒收集在料斗中，放入磨料供应和回收元件86中，并且再次供应到抛光设备主体85中。因此，可以有效地使用磨粒，并且这不仅仅在经济上有利，而且可以节省回收和重新供应磨料的时间。
另外，通过能够自由地改变喷嘴位置的结构，可以在抛光现有的涡轮机转子时很容易地接近期望的位置，并且可以更加高效地完成抛光工作的准备。
在该实施例中，抛光设备主体85布置在大型旋转零件涡轮机转子101的一侧，但是在涡轮机转子101的两侧上，可以布置安装在小脚轮结构的活动托架上的抛光设备主体85，并且不需要横穿喷嘴的位置，抛光设备主体84可以放置到托架上的预先确定的动叶片位置上，并且可以同时抛光每个喷射区域。
在这种配置中，除了相同的作用之外，可以通过简单的结构和准备实现更加高效的抛光。
在该实施例中，整个大型零件抛光设备设计成在制造厂等中安装，但是通过将抛光设备和外围设备安装在如图10所示的拖车93上，可以在野外抛光涡轮机转子101。
在该配置中，可以使准备时间最少，并且使野外修理面积的空间最小，可以实现更高效的抛光工作，并且可以缩短现有涡轮机转子的修理和检查周期。因此，它尤其适用于小型和中性涡轮机转子。
在前述实施例中，使用了一种磨粒，但是也可以使用两种或更多磨粒，并且磨粒可以取决于抛光零件进行变更和喷射，并且磨粒的粒度和材料可以取决于瑕疵的尺寸或表面状态的恶化程度或是否存在氧化皮而改变。
这样，就可以根据表面状态而在短时间内变更磨料，并且可以实现极其高效的抛光工作。
第一至第四实施例使用用于向磨粒施加旋转能的叶轮，并且使用具有喷嘴的抛光头，喷嘴沿叶轮的切向方向将磨粒喷射到被抛光的表面上。然而，可以围绕叶轮的外圆周表面布置多个辊子，并且环形带可以围绕叶轮环绕而不覆盖颗粒喷射开口，并且在叶轮旋转时在辊子上方移动。在这种情形下，可以被用作抛光头，该抛光头沿叶轮的切向方向经过颗粒喷射开口将磨粒直接喷射到将被抛光的表面上。
在第一至第四实施例中，喷嘴环和涡轮机转子显示为抛光对象，但是抛光对象并不限于这些涡轮机零件。抛光设备可以应用到可以安装在实施例中所述的转台和旋转机构上的任意形状的零件中，并且并未特别地限定适用的零件。
工业实用性本发明能够对包括大型零件例如涡轮机喷嘴和大型旋转零件例如动叶片的狭窄零件或配件在内的到目前为止很难抛光的大型零件的表面进行抛光、可以在恶劣的环境中长时间地使抛光工作自动化，而且还能够除去氧化膜而不会降低表面粗糙度，因此提高无损检查的质量和抛光工作效率。
权利要求
1.一种大型零件抛光设备，用于以预先确定的速度射出作为磨料的、具有作为芯部的弹性材料的磨粒，并且通过使磨粒碰撞大型零件的将被抛光的表面来进行抛光，所述设备包括转台，所述转台被旋转地支撑同时将大型零件夹持在预先确定的位置并且由驱动电机驱动；磨料供应单元，其将磨粒供应到预先确定的位置；包括抛光头的抛光设备主体，所述抛光头包括至少一个叶轮，叶轮由叶轮驱动电机驱动并且向从磨料供应单元供应的磨粒施加旋转能，抛光头从叶轮的切向方向朝转台上夹持的大型零件的将被抛光的表面喷射磨粒；以及磨料回收单元，其回收由抛光设备主体喷射到大型零件的将被抛光的表面上的磨粒，并且再次供应到磨料供应单元中。
2.如权利要求1所述的大型零件抛光设备，其特征在于，转台以水平状态支撑，并且由驱动电机驱动和转动，并且抛光设备主体包括布置到机械手或移动元件上的抛光头，机械手或移动元件能够沿水平方向和垂直方向移动从而沿水平方向旋转并且回转。
3.如权利要求1所述的大型零件抛光设备，其特征在于，转台以垂直状态支撑，并且由驱动电机驱动和转动，并且抛光设备主体布置在提升托架上，并且抛光头可以通过托架的提升运动而在安装到转台上的大型零件的抛光位置中进行调节。
4.如权利要求1所述的大型零件抛光设备，其特征在于，转台以水平状态支撑，并且由驱动电机驱动和转动，并且抛光设备主体包括布置在不同位置的多个抛光头和将抛光头导引到转台顶部的喷射机构外壳元件。
5.一种大型零件抛光设备，用于以预先确定的速度射出作为磨料的、具有作为芯部的弹性材料的磨粒，并且通过使磨粒碰撞大型零件的将被抛光的表面来进行抛光，所述设备包括布置在各自支架上的辊子支撑旋转机构，辊子支撑旋转机构可旋转地支撑旋转零件并且由驱动电机驱动和转动；磨料供应单元，其将磨粒供应到预先确定的位置；包括抛光头的抛光设备主体，所述抛光头包括叶轮，所述叶轮在旋转零件的一侧沿轴向方向可移动地布置，并且向从磨料供应单元供应的磨粒施加旋转能，所述抛光头喷射磨粒而同时从叶轮的切向方向沿旋转零件的径向移动；以及磨料回收单元，其从抛光设备主体回收对旋转零件抛光所提供的磨粒，并且再次供应到磨料供应单元中。
6.如权利要求5所述的大型零件抛光设备，其特征在于，辊子支撑旋转机构、磨料供应单元和抛光设备主体始终陈设在大型自行式车辆中，并且该车辆移动到工作点，这样就可以对旋转零件进行抛光。
7.一种大型零件抛光方法，用于以预先确定的速度射出作为磨料的、具有作为芯部的弹性材料的磨粒，并且通过使磨粒碰撞大型零件的将被抛光的表面来进行抛光，所述方法包括将大型零件作为将被抛光的对象安装在预先确定的位置上的步骤；旋转已安装的大型零件的步骤；临时存储磨粒的磨粒存储步骤；向在磨粒存储步骤中供应的磨粒施加机械能来从遥远位置碰撞大型零件的步骤；使供有能量的磨粒线性地飞行而不会中断的步骤；控制飞行方向从而使射出的磨粒击中大型零件的期望位置的步骤；在抛光之后再次收集磨粒的磨粒回收步骤，颗粒在安装步骤中落下；以及再次将磨粒回收步骤中收集的磨粒发送到磨粒存储步骤中的磨粒输送步骤。
8.通过使用如权利要求1或5所述的抛光设备对大型零件抛光的大型零件抛光方法。
全文摘要
本发明包括将涡轮机零件夹持在预先确定的位置上的转台(18)，转台由支撑元件可旋转地支撑；磨料供应单元，用于把具有作为芯部的弹性材料的磨粒供应到预先确定的位置来作为磨料；以及包括叶轮的抛光头(6)，叶轮由叶轮驱动电机(11)高速驱动和转动并且向从磨料供应单元供应的磨粒施加旋转能，抛光头(6)以预先确定的速度朝转台上夹持的涡轮机零件的将被抛光的表面喷射从叶轮的切向方向飞出的磨粒；以及磨料回收单元，用于回收从抛光头(6)射出的为抛光涡轮机零件所提供的磨粒并且将磨粒供应到磨料供应单元中。
文档编号B24C9/00GK1822920SQ20048002017
公开日2006年8月23日 申请日期2004年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者谷中悟, 浅井知, 坪井竜介, 上村健司, 田沼唯士, 菊地正孝 申请人:株式会社东芝