专利名称：清洁燃气轮机的转子叶轮上的冷却槽表面的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从燃气轮机的转子叶轮的冷却槽表面上去除杂质的清洁系统，尤其涉及一种从转子叶轮的外部进行的沿着燕尾部分的下侧沿冷却槽来清洁冷却表面的清洁系统。
背景技术：
例如用于燃气轮机的转子叶轮通常包括多个围绕转子叶轮的外周边而周向间隔开的燕尾部分，在它们之间限定了燕尾槽。燕尾槽容纳了相应的燕尾形的叶片底部，这些叶片带有多个围绕着转子叶轮的翼型。叶片或翼型通常通过经由转子叶轮中的冷却槽和形成于叶片底部的沟槽或凹槽而进入的空气来冷却。冷却槽通常穿过燕尾部分和燕尾槽而360°地周向延伸。
通常通过涡流测试方法来检查燃气轮机的冷却槽。为了获得可接受的涡流测试结果，检查区域必须是干净且无杂质的，这些杂质例如为灰尘、铁锈、积垢、油和砂粒等。因此，需要在不拆卸转子而引起涡轮停机的前提下对冷却槽的一个或多个表面进行清洁。
发明内容
在本发明的一个示例中，提供了一种用于对燃气轮机的转子叶轮周围的冷却槽表面进行清洁的系统，该转子叶轮具有多个周向间隔开的燕尾部分，在它们之间限定了燕尾槽。冷却槽穿过燕尾部分和燕尾槽而周向地延伸。该系统设有多个块体，其具有大致对应于燕尾槽的至少底部的形状并可插入到其中。各块体均具有与穿过相邻燕尾部分而周向延伸的冷却槽对齐的凹槽。细长件具有至少一个研磨面，其用于插入到穿过块体和燕尾部分的周向对齐的凹槽中，以便清洁冷却槽的表面。
在本发明的另一示例中，提供了一种对燃气轮机的转子叶轮周围的冷却空气槽的表面进行清洁的方法，该转子叶轮具有多个周向间隔开的燕尾部分，在它们之间限定了燕尾槽，冷却空气槽穿过燕尾部分和燕尾槽而周向地延伸。该方法包括步骤将具有导向面的导向件插入到相邻的燕尾槽中，并使导向面与周向延伸的冷却槽大致对齐；使具有至少一个研磨面的零件穿过周向延伸的冷却空气槽并经过导向面；以及沿着周向延伸的冷却槽和导向面来移动该零件，从而研磨式地清洁冷却空气槽的表面。
图1是燃气轮机的转子叶轮的轮缘部分的局部透视图，显示了燕尾部分和燕尾槽。
图2是转子叶轮的轮缘的局部透视图，显示了燕尾部分、燕尾槽以及插入在燕尾部分中用于冷却槽的清洁系统。
图3是显示了处于燕尾槽中但未示出燕尾槽的清洁系统的透视图；图4是用于清洁系统的带槽块体的侧视图；图5是带槽块体的端视图；和图6是穿过燕尾槽的局部放大剖视图，显示了设置成用于清洁冷却槽表面的清洁系统。
图中各标号含义如下10轮缘；11转子叶轮；12燕尾部分；14燕尾槽；16冷却槽；18底部；20底部部分；22径向最外侧的表面；24朝向前端或上游的表面24；26圆角半径；30带槽块体；32砂带；34支承件或支承管；36侧向突出的肋条；38燕尾槽；40底部；42可消耗的插入物；44乳胶或硅酮管；46套管；48供给凹槽或沟槽；49支承条。
具体实施例方式
现在来看附图尤其是图1，图中显示了用于燃气轮机的转子叶轮11的轮缘10的一部分。如在图1和2中最佳地显示，轮缘10包括多个相互周向间隔开的燕尾部分12，在相邻的燕尾部分12之间限定了燕尾槽14。燕尾部分12均具有沿着相对侧壁的沟槽/肋条结构。燕尾槽14可容纳未示出叶片的大致对应形状的燕尾部分。这样，叶片形成了围绕转子叶轮11的翼型的周向阵列。所示燕尾槽14通常称为“轴向进气式”凹槽，叶片的底部通常沿轴向容纳在凹槽14中。
参见图1，转子叶轮的前端或上游的轴向面设有沿着燕尾部分12的下侧的冷却槽16。冷却槽16周向地延伸过完整的360°，并穿过各燕尾部分12的底部18和各燕尾槽14的底部。可以理解，当将叶片安装在转子叶轮上时，冷却空气如压缩机的排气将供应至冷却槽16中，而冷却槽16又将冷却空气供应至燕尾槽的底部20中，从而经由穿过叶片底部而开设的沟槽或凹槽进行传送，以冷却叶片翼型的内部。如上所述，尤其出于通过涡流测试方法来检查冷却槽16的必要性来说，在测试之前清洁凹槽以使槽面没有灰尘、铁锈、积垢、油和砂粒等是非常重要的，否则就会对涡流测试造成有害的影响。参见图1，将要根据本发明的优选实施例来进行清洁的槽面是冷却槽16的向内朝向的径向最外表面22、形成冷却槽16的各燕尾部分的轴向前端或上游的表面24，以及位于表面22和24之间的圆角半径26。
根据本发明的一个优选实施例，所述清洁系统包括多个带槽块体30、砂带32和支承件如管34。各带槽块体30具有大致对应于燕尾槽14的底部形状的相对侧面以及肋条/沟槽结构，优选仅为沿着其相对侧面形成的单个侧向突出的肋条36。带槽块体30只有有限的轴向大小即长度，其足以大致轴向地从转子叶轮的前轴向面插入到燕尾槽14中而覆盖冷却槽16，然而应当理解，带槽块体30可以延伸成不足与燕尾槽14的长度相对应的长度，或者延伸至超过该长度。带槽块体30还包括沿着其底部而位于其相对端的中间的横向凹槽38。凹槽38的径向范围使得在将带槽块体30插入到燕尾槽14中时，凹槽38的底部40形成了冷却槽表面22的延续部分。
砂带32优选由被切成冷却槽16的特定宽度的研磨介质如3MScotchbrightTM形成。也可以使用其它类型的研磨介质。当将支承管和研磨介质设置在冷却槽16中时，支承管34用于对研磨介质施加压力。为了将压力施加在砂带的背面以清洁冷却槽的表面，支承管34优选包括管状气囊。具体地说，图6所示管44上的管状气囊优选包括一端密封并封装在TeflonTM或聚乙烯套管46中的乳胶管或硅酮管44。该套管将限制管的膨胀，并在研磨介质清洁冷却槽16时为砂带提供可在其上滑动的耐磨且低摩擦的外壳。
在图3中，多个块体30中的末端块体具有供给凹槽或沟槽48，其径向地穿过供给块体(feeder block)而延伸到块体槽38中。供给块体中的凹槽48只容纳研磨介质而不容纳支承管34。另外如下所述，采用例如由弹簧钢形成的支承条49来为管状气囊提供支承。
为了使用该清洁系统，将支承条49插入到叶轮隔块和叶轮冷却槽16之间的间隙中。然后优选通过燕尾槽14的前向端来安装带槽块体30，并形成与相邻燕尾槽14周向交替的一连串或一组块体30。块体插入成使其凹槽38与冷却槽16周向对齐。应当理解，通过使块体凹槽38与冷却槽16对齐，就可在转子叶轮的轮缘周围形成连续的沟道或弧形开口。然后将研磨介质32和管34插入到该沟道中。研磨介质32还延伸穿过位于块体组的相对末端处的供给块体中的凹槽48，使得相对的末端伸出到转子叶轮的轮缘之外。管34在沟道中延伸，并在研磨介质32的下方即径向内侧穿过冷却槽和块体凹槽38。
为了清洁表面22，24和26，通过抓紧介质的自由端并交替地拉动其相对端便可手工地来回移动研磨介质32的末端。由于支承管靠在介质的下侧上，因此研磨介质靠在表面22，24和圆角半径26上，从而随着介质在凹槽16中的来回移动而去除了杂质。应当理解，支承管是可膨胀的以提供施加在研磨介质上的压力，而研磨介质又将压力施加在待清洁的表面上。支承条49提供了支承管在膨胀时推挤于其上的反作用面。
应当理解，通过为末端供给块体提供沿其一侧面的供给槽或开孔，两个与供给块体相邻的周向外侧的燕尾部分12的边缘就不会与那些外侧燕尾部分的边缘发生接触，因此不会导致这些边缘的磨损。还应当理解，可在各带槽块体中设置可消耗的插入物42(图4)以形成凹槽底部，这样，在用新的插入物替换用过或消耗掉的插入物时，可以重复使用带槽块体。因此，与研磨介质相接合的底部40可包括块体30的金属物或插入物40的材料。通过沿着转子叶轮轮缘的弧形部分来施加带槽块体、研磨介质和支承管，就可以在不从转子上拆卸转子叶轮的条件下对冷却槽16的表面22，24和26进行清洁。
虽然已经结合目前被认为是最实际且最优选的实施例来介绍了本发明，然而应当理解，本发明并不局限于所公开的实施例，相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等效装置。
权利要求
1.一种用于对燃气轮机的转子叶轮(11)周围的冷却槽表面进行清洁的系统，其中所述转子叶轮具有多个周向间隔开的燕尾部分(12)，在它们之间限定了燕尾槽(14)，所述冷却槽穿过所述燕尾部分和所述燕尾槽而周向地延伸，所述系统包括多个块体(30)，其具有大致对应于所述燕尾槽的至少底部的形状并可插入到其中；各所述块体具有与穿过相邻燕尾部分(12)的周向延伸的冷却槽(16)对齐的凹槽(38)；和具有至少一个研磨面的细长件(32)，其用于插入到穿过所述块体和穿过所述燕尾部分的周向对齐的凹槽中，以便清洁所述冷却槽的表面。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括细长部件(34)，其用于插入到周向对齐的块体凹槽和穿过相邻燕尾部分的凹槽中，用对所述细长件施加压力，从而使所述细长件的所述一个研磨面靠在所述冷却槽的表面上。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述部件(34)包括由乳胶或硅酮材料形成的管状气囊。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述管状气囊(34)封装在套管(46)中。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述套管(46)由聚乙烯或聚四氟乙烯材料形成，以便为所述管状气囊提供耐磨且低摩擦的外壳。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括一对供给块体，各所述供给块体都具有沿其一侧或穿过所述供给块体的开口(48)，其用于容纳所述细长件的末端，并将所述细长件与相邻于所述供给块体的相邻燕尾部分的边缘隔开。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括设于所述块体的凹槽中以便减少所述块体上的磨损的消耗性插入物(42)。
8.一种用于对燃气轮机的转子叶轮(11)周围的冷却空气槽(16)的表面进行清洁的方法，其中所述转子叶轮具有多个周向间隔开的燕尾部分，在它们之间限定了燕尾槽(14)，所述冷却空气槽穿过所述燕尾部分和所述燕尾槽而周向地延伸，所述方法包括步骤将具有导向面的导向件(30)插入到相邻的燕尾槽中，并使所述导向面与所述周向延伸的冷却槽大致对齐；使具有至少一个研磨面的件(32)穿过所述周向延伸的冷却空气槽并使其经过所述导向面；和沿着所述周向延伸的冷却槽和所述导向面来移动所述件，从而研磨式地清洁所述冷却空气槽的表面。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括将所述件偏压(44)在所述冷却空气槽的表面上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括使一个部件穿过所述周向延伸的冷却空气槽并经过所述导向面，从而偏压所述件而使所述研磨面靠在所述冷却空气槽的表面上。
全文摘要
一种清洁系统，包括多个大致燕尾形的带槽块体(30)、研磨介质或砂带(32)以及支承管(34)，其中带槽块体(30)具有沿其径向内侧的凹槽(38)。在将块体插入到转子叶轮(11)的燕尾槽中并使块体凹槽与冷却槽(16)对齐之后，就将研磨介质(32)和支承管(34)插入到冷却槽沟道中。研磨介质可延伸穿过末端的供料块体。在支承管径向向外地施加压力给研磨介质的条件下，从转子轮缘的外部手工地施加的来回运动可以清洁冷却槽的表面而无须拆开转子。
文档编号B24B27/033GK1762657SQ20051011647
公开日2006年4月26日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月18日
发明者R·M·罗尼, J·R·麦卡维尔, P·C·巴利, R·哈特利 申请人:通用电气公司