专利名称：用于型槽的检验设备、检验仪和检验方法
技术领域：
本发明涉及一种用于型槽的，尤其是用于在如发电厂的燃气轮机的涡轮机中固定转子叶片的叶轮中的揪树形槽的检验体和检验设备。
背景技术：
尤其是较大结构类型的、如在电厂中的使用的涡轮机的转子叶片通常借助其叶根单独地支承在成型的槽中，所述成型的槽通常呈螺旋形地在叶轮的外圆柱表面中加工。朝向槽底变细的槽侧边具有多个、通常三个对置的纵向凹槽对，由此得到槽型廓的典型的横截面形状，所述横截面形状也称作“揪树形槽”。凹槽的相应的上侧形成承载肩，叶根的相应的配对凸肩支撑着所述承载肩。在几米范围中的典型的构件直径中，对置的承载肩彼此的距离偏差的公差在O至-0. 02mm,到额定轮廓的承载肩的平行度偏差的公差同样在0 至-0. 02mm,槽的宽度偏差的公差在+0. 3mm和-0. Imm之间，高度偏差的公差在大约0. Olmm 的范围中，并且曲率半径的偏差的公差在大约0. 02mm的范围中。揪树形槽在工作中受到强烈的负荷并且因此对制造和质量保证提出高要求。如今，在涡轮机转子中的型槽制造中，在一个步骤中一起铣出两个槽侧边。如果在此在使用适合的工具的情况下将切削速度提高到多倍，那么仅在同步铣削方法中得到所要求的表面质量，因此必须单独地铣削两侧。在此，形成新的误差源。铣刀由于单侧的作用而偏转，并且轨道能被离心地或者高度错位地铣削。至今不能在测量技术上获取在这种情况下可能的制造误差。因为没有已知用于检验在最严格规定公差的型廓区域、即型廓的承载肩上的适合的方法，所以借助之前测量的、 相应记录的并且有利的成型铣刀来制造型槽。通过在断面中的精铣确保铣出的槽型廓与测量到的铣刀型廓相符。因此，可以弃用槽型廓的常规测量。附加地通过教导的检验进行好 /差的判定是可能的。型槽的几何形状的测量借助坐标测量仪和触感探头实现，然而仅用于对此可以进入的空间，所述空间通常仅存在于槽的起始部和末端部。这排除了用于验收检验和用于控制制造过程的连续的槽检验。此外，这种检验的测量时间过长并且不适合工人。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于型槽，尤其是在用于在涡轮机中固定转子叶片的叶轮中的揪树形槽的检验设备、检验仪和检验方法，其实现了高度精确地、可靠地并且在槽的整个长度上确定制造误差。根据本发明的第一方面，用于检验型槽的，尤其是揪树形槽的横截面型廓的检验设备具有基本为棱柱形的检验体和一组距离传感器，所述检验体的横截面型廓仿制于待检验的型槽的、至少在感兴趣的轮廓区段中的、尤其在承载肩和揪树形槽的槽底中的横截面型廓，其中，检验体的横截面型廓尺寸小于槽的横截面尺寸，所述距离传感器在检验体的测量面中优选垂直于测量面设置，其中测量面对应于型槽的感兴趣的轮廓区段，尤其是揪树形槽的接触面。由此，根据这方面的检验体在横截面中如待固定在槽中的转子叶片的叶根那样构造。参照穿过描述叶片槽的圆弧的径向轮廓，所述检验体形成构成为用于叶根(承载肩) 的接触面的型廓区域的配对件。因为检验体整体上小于槽，所以所述检验体可以插入到槽中并且在槽的整个长度上移动。借助设置在测量面中的距离传感器可以确定距离传感器与槽的感兴趣的轮廓区段、即揪树形槽的接触面的距离。因为检验体的轮廓和距离传感器的位置是已知的，所以可由此确定槽在检验横截面中的几何形状。当距离传感器设置在检验体的横截面平面中时，该横截面平面限定检验横截面。 优选的是，传感器设置在检验体的中部的横截面平面中，从而可以充分利用检验体的对称性。借助分别设置在检验体的平行于距离传感器的横截面平面的第二横截面平面中的至少另一组距离传感器，可确定设备的误差位置，并且在评估中进行补偿。该平行的测量平面限定为次级测量平面。优选的是，多个部分体将相同的横截面彼此连接，以便构成检验体，其中距离传感器分别设置在两个部分体的连接平面中。尤其是当在部分体的连接面中构成用于容纳距离传感器和引线的凹部和凹槽时，这种布置方式简化了距离传感器和必需的引线的布置。特别地，检验体的横截面形状具有基本呈梯形的基本形状，其中倾斜的侧对应于槽的侧边，并且平行的侧中的窄的侧对应于槽底并且限定测量面；并且具有多个、优选两个或者三个从倾斜的侧伸出的、向外变细的并且向槽底变小的凸起部，其中凸起部的朝上的侧分别限定测量面。以这种方式，检验体匹配于在用于在涡轮机中固定转子叶片的叶轮中的揪树形槽的型廓形状。在本发明的扩展方案中，在第二测量平面中，在与槽底对置的测量面中设置至少两个距离传感器。这种布置方式简化了在窄的测量区域中的方法的应用，而在其它的测量区域中在该部位上一个距离传感器可以是足够的。在本发明的另一扩展方案中，设有分别与槽的一个锥形区段对置的测量面，并且在每个与槽的锥形区段对置的测量面中设有至少一个距离传感器。通过测量在内锥上的距离，可以与其它影响，例如在承载侧边角处的误差无关地测定锥角，进而测定在连续铣削槽侧边时出现的铣刀侧向偏转。如果已知在断面铣削工具上的实际的锥角，则可以区分从铣刀侧向偏转和在承载侧边角处的误差得到的几何偏差。由于可分别彼此独立地量化这两个干扰大小，因此可以与可能的角度误差无关地来确定用于每个必需的参考平面的槽宽度。 每个锥形区段的两个距离传感器相叠地放置并且其相应的距离传感器对置地设置在另一锥形区段上。优选的是，检验设备具有用于从槽底压紧检验体的压紧装置。压紧装置尤其具有插在检验体的轴向孔中的气动缸和柱塞，所述柱塞可以借助于气动缸的作用从检验体的底面移出。因此，可以将检验体压向槽的上部接触面并且在该接触面上对准并且为了测量而固定在槽中。部件是可更换的。可替选的是，优选可以机电地驱动压紧装置。优选的是，在限定在上部的凸起部的朝上的侧上的测量面中分别构成一个或两个槽，在所述槽中分别设置并且固定由耐磨材料构成的插入件，其中，所述插入件略微凸出于测量面。因此，预设测量面与槽的接触面的限定的额定距离，实现测量装置稳定地安放在槽中，并且在通常的使用中避免测量面的磨损。尤其优选的是，距离传感器是光纤距离传感器，所述光纤距离传感器的套箍在测量面中打开，并且所述光纤距离传感器的光导纤维敷设在检验体的内部中。光纤距离传感器在匹配槽的形状的检验体中的应用允许了槽横截面的高度精确的测量和紧凑的结构形状。光纤距离传感器集成有具有引线(光导纤维)的固有的探针(套箍)。套箍可以高度精确地放置到相应的凹部中，并且通过其前端部来限定传感器位置。尤其有利的是，套箍由陶瓷金属制造，并且光导纤维固定在其中。根据本发明的另一方面，用于检验型槽的，尤其是揪树形槽的横截面型廓的检验仪具有如之前说明的检验体和控制器，所述控制器设定成用于控制距离传感器以及必要时控制压紧装置，用于接收和评估来自距离传感器的信号，并且用于发送评估结果。还可以设有用于储存评估结果的存储装置。借助这种仪器可以评估距离传感器的信号并且使得其可见。此外，多个检验横截面的系统的和自动的检验是可行的。根据本发明的另一方面，用于检验型槽的，尤其是揪树形槽的横截面型廓的方法具有下述步骤插入如之前所说明的检验体；沿着槽纵向方向将检验体移动至预定的检验横截面；沿竖直的方向将检验体移动至检验体在槽型廓上的安置部位；激活距离传感器并且接收来自所述距离传感器的信号；以及测定并且优选发送用于每个距离传感器的距离值。必要时可以储存这些距离值。
下面，根据示意的参考附图阐明根据本发明的检验设备的优选实施方式。其中图1示出根据本发明的第一实施例的检验体的立体的整体视图；图2示出图1中的检验体的分解图；图3示出图1和图2中的具有距离传感器的检验体的主件；图4以放大的视图和略微不同的视角示出图3中的主件的下部区域；图5示出具有带有置入的检验体的揪树型槽的工件区段；图6示出具有带有置入的检验体的揪树形槽的校准体；图7示出根据本发明的第二实施例的检验体的分解图；图8以稍微不同的视角示出图7中的检验体的主件；并且图9以放大的视图和又略微不同的视角示出图8中的主件的下部区域。
具体实施例方式首先，根据图1至图4的图示阐明本发明的检验体1的使用和结构。图1以立体的整体视图示出作为第一实施例的检验体。检验体1具有带有呈对称梯形的基本横截面的棱柱形的轮廓，多个侧向的凸起部从所述基本横截面伸出(下面详细说明)。梯形的平行的侧描述了检验体1的上侧和下侧 (底面)。检验体1的由呈梯形的基本横截面的上侧限定的连接面2顶到用于引导和夹持检验体1的没有详细限定的工具容纳部处。轴向孔3沿检验体1的对称轴线从连接面2起延伸穿过检验体1。呈梯形的横截面的倾斜侧限定检验体的侧边4或者横向的侧。从两个侧边4中，三个凸起部5、6、7分别从呈梯形的基本横截面向外指向。上部凸起部5和中部凸起部6在两侧由相应的侧边4界定，而下部的凸起部7过渡到检验体1的底面中(在图4中以M来表示)。检验体1的横截面形状匹配于待检验的(在此为揪树形槽的)槽型廓，其中在检验体1的侧和槽之间存在间隙。在此，检验体1的侧边4大约相应于槽侧边，并且检验体1的底面大约相应于槽底。凸起部5、6、7的上侧形成相应的测量面fe、6a、7a，所述测量面对应于揪树形槽的相应的接触面，并且大致地仿制于叶轮根部的承载肩。两个腹板8、9分别嵌在上部的凸起部5的测量面fe中。腹板8、9允许了检验体1 在槽的最上方的接触面上限定的定向。腹板8、9由硬质合金或者由其它合适的、尤其是耐磨的材料制成，并且改进了检验体1的磨损特性。在测量面fe、6a、7a之上或者说之中设置测量点MP，在下面结合图3和图4对所述测量点作进一步说明。图2以分解图示出检验体1的在图1中不可见的三件式的结构。根据图2中的图示，检验体1由主件10、中间件11和末端件12组成，所述主件、中间件和末端件分别具有相同的棱柱形的轮廓并且在断面方向上彼此贴靠。主件10正好如同中间件11和末端件12整体一样厚。附图中明显的是，孔3在沿轴向方向延伸的平面中分开，并且延伸成在主件10中的第一部分3a和在中间件11中的第二部分北。在图中，在上部的承载肩5的每一个上示出靠内的槽13和靠外的槽14，这些槽在主件10、中间件11和末端件12上延伸。槽13、14容纳腹板8、9(参见图1)。图3准确地示出检验体1的主件10的结构。在轴向孔3 (在此仅示出孔部分3a)中容纳有气动缸15。气动缸15用于将检验体 1压向槽底并且进一步在下面详细阐明。光导体16和套箍17形成相应的测量探针(光纤距离传感器)，所述测量探针用于测量在检验体1的和槽壁的限定的点之间的距离。套箍17由例如为陶瓷的合适的材料制成，并且设置在引入检验体1的部分件之间的分界平面中的输出端(没有详细示出)中。 以在深度、直径和角度方面的高的精度在检验体1中加工输出端。光导体16从那里延伸到合适的凹槽中(没有详细示出)，所述凹槽从输出端起首先径向向内并且然后在两侧沿着轴向孔3延伸至检验体1的连接面2，在连接面处，所述光导体被组合并且被引导到评估仪器(没有详细示出)。探针的布置如下所述。在检验体1的两侧上，在每个凸起部5、6、7的测量面fe、 6a、7a以及在检验体1的底面中，分别将两个探针16、17设置在主件10和中间件11之间的分界平面中。在主件10和中间件之间的分界平面形成主测量平面。附加地，在中间件和末端件(两者在图中略去)之间的分界平面中，在检验体1的一侧上(在图中为左侧)设置有其它的探针16、17，确切地说是在上部的测量面fe中设置有探针16、17，所述探针与在此设置在主测量平面中的两个探针16、17中的靠内的探针沿断面纵向方向布置在一条直线上，并且在底面中设置有两个探针16、17，所述探针与在此设置在主测量平面中的两个探针16、17沿断面纵向方向布置在一条直线上。因此，在中间件和末端件之间的分界平面形成次级测量平面，在所述次级测量平面中设置有少量附加的传感器16、17。特别地，套箍17形成在图1中简示出的测量点MP，所述测量点在图3中逐个连续编号。传感器16、17或者测量点MP与其在检验体1上的位置的关联由下面的表格1得知。
权利要求
1.用于检验型槽的，尤其是揪树形槽的横截面型廓的检验设备，具有基本为棱柱形的检验体(1)，所述检验体的横截面型廓仿制于待检验的所述型槽的至少在感兴趣的轮廓区段中的、尤其在承载肩( 和所述揪树型槽的槽底中的横截面型廓， 其中，所述检验体(1)的横截面尺寸小于槽的横截面尺寸；以及一组距离传感器(16、17)，所述距离传感器在所述检验体(1)的测量面(5a、6a、7a)中优选垂直于所述测量面设置，其中，所述测量面(5a、6a、7a)对应于所述型槽的感兴趣的轮廓区段，其特征在于，所述检验体(1)的横截面形状是基本上呈梯形的基本形状，其中，倾斜的侧对应于槽侧边，其中，平行的侧中的窄的侧对应于所述槽底并且限定测量面，并且所述检验体的横截面形状具有多个、优选是两个或者三个从所述倾斜的侧伸出的、向外变细的并且朝所述槽底变小的凸起部(5、6、7)，其中，所述凸起部(5、6、7)的朝上的侧分别限定测量面(5a、6a、 7a)，其中，还设有分别对应于锥形区段、尤其是所述槽的上部的和下部的锥形区段的测量面，其中，在对应于所述槽的每个锥形区段中设有至少一个距离传感器(16、17)，其中，优选在第二测量平面中，在对应于所述槽底的测量面中设置有正好一个距离传感器(16、17)，特征在于用于从所述槽底压紧所述检验体(1)的压紧装置。
2.根据权利要求1所述的检验设备，其特征在于，所述距离传感器(16、17)设置在所述检验体(1)的横截面平面中，优选设置在所述检验体的中部的横截面平面中。
3.根据权利要求2所述的检验设备，其特征在于，设有至少另一组距离传感器(16、 17)，其中，每另一组的所述距离传感器(16、17)设置在所述检验体的平行于所述距离传感器(16、17)的横截面平面的第二横截面平面中。
4.根据上述权利要求之一所述的检验设备，其特征在于，相同的横截面的多个部分体 (10,11,12)彼此连接，以便构成所述检验体(1)，其中所述距离传感器(16、17)分别设置在两个部分体(10、11、12)的连接平面中。
5.根据权利要求4所述的检验设备，其特征在于，在所述部分体(10、11、1幻的连接面中构成用于容纳所述距离传感器(16、17)和引线的凹部和凹槽。
6.根据权利要求4或5所述的检验设备，其特征在于，所述部分体(10、11、1幻相对彼此并且/或者所述距离传感器(16、17)在所述连接面中借助于PU胶粘剂粘接。
7.根据权利要求6所述的检验设备，其特征在于，在所述第二测量平面中，在对应于所述槽底的所述测量面中设置至少两个距离传感器(16,17)。
8.根据权利要求1所述的检验设备，其特征在于，所述压紧装置具有插入所述检验体 (1)的轴向孔中的气动缸(15)和柱塞(21)，所述柱塞能够借助于所述气动缸(15)的作用从所述检验体(1)的底面移出。
9.根据权利要求1至8之一所述的检验设备，其特征在于，在所述上部的所述测量面中分别构成一个或两个槽，在所述槽中分别设置并且固定由耐磨材料构成的插入件(8、9)，其中所述插入件(8、9)略微凸出于所述测量面并且优选能够更换。
10.根据上述权利要求之一所述的检验设备，其特征在于，所述距离传感器是光纤距离传感器，所述光纤距离传感器的套箍(17)在所述测量面中打开并且所述光纤距离传感器的光导纤维(16)敷设在所述检验体(1)的内部中。
11.根据权利要求10所述的检验设备，其特征在于，所述套箍(17)由陶瓷材料制成，并且所述光导纤维(16)固定在所述套箍中。
12.用于检验型槽的，尤其是揪树形槽的横截面型廓的检验仪，具有 根据上述权利要求之一所述的检验体(1)；和控制器，所述控制器设定为用于控制所述距离传感器(16、17)并且必要时控制所述压紧装置，用于接收和评估来自所述距离传感器(16、17)的信号并且用于发送评估结果。
13.根据权利要求12所述的检验仪，进一步特征在于用于储存所述评估结果的存储装置。
14.用于检验尤其是揪树形槽的型槽的横截面型廓的方法，具有下述步骤 将根据权利要求1至14之一所述的检验体(1)插入到所述型槽中；沿着槽纵向方向将所述检验体(1)移动至预定的检验横截面； 沿垂直方向将所述检验体(1)移动直至所述检验体(1)安置在所述槽型廓上； 激活所述距离传感器(16、17)并接收所述距离传感器的信号；并且测定并优选发送每个距离传感器(16、17)的距离值。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步特征在于存储所述距离值的步骤。
全文摘要
根据本发明的第一方面，一种用于检验型槽的，尤其是枞树形槽的横截面型廓的检验设备，具有基本为棱柱形的检验体(1)和一组距离传感器(16、17)，所述检验体的横截面型廓仿制于待检验的型槽的至少在感兴趣的轮廓区段中的、尤其在承载肩(5)和枞树形槽的槽底中的横截面型廓，其中检验体(1)的横截面尺寸小于槽的横截面尺寸，所述距离传感器在检验体(1)的测量面中优选垂直于所述测量面设置，其中，测量面(5a、6a、7a)对应于型槽的感兴趣的轮廓区段，尤其是枞树形槽的接触面。
文档编号F01D5/30GK102483325SQ201080039850
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月6日 优先权日2009年9月7日
发明者尼尔斯·柯尼希, 沃尔弗拉姆·克诺赫 申请人:西门子公司