Dispositivo y procedimiento de mecanización mecánica de una superficie de junta de un álabe de impulsión de una turbina Kaplan.

Dispositivo de mecanización mecánica de una superficie rotacionalmente simétrica,

que comprende un cuerpoanular giratorio (11) compuesto de varios segmentos (11.1, 11.2, 11.3) de forma de arco de círculo, cuyossegmentos se pueden unir uno con otro en forma soltable, al menos una herramienta de mecanización (34) fijada alcuerpo anular (11) y un mecanismo de accionamiento (18, 32, 33) que está asociado al cuerpo anular giratorio (11) ypor medio del cual se pone el cuerpo anular (11) en movimiento de rotación, caracterizado porque el dispositivosirve para la mecanización de una superficie anular (6) de deslizamiento de la junta de un plato de pala (5) de unálabe de impulsión (2) de una turbina Kaplan, estando configurado el dispositivo de tal manera que éste, después deretirar una junta de pala (7) asociada a la superficie (6) de deslizamiento de la junta, pueda ser insertado en lugar deesta junta en su espacio de montaje anular entre el rodete (2) y el cubo (1) de dicho rodete.

Dispositivo y procedimiento de mecanización mecánica de una superficie de junta de un álabe de impulsión de una turbina Kaplan.

La invención concierne a un dispositivo y un procedimiento de mecanización mecánica de una superficie de sellado rotacionalmente simétrica, especialmente una superficie de sellado en el plato de la pala de un álabe de impulsión de una turbina Kaplan, según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 17.

Un dispositivo de esta clase y un procedimiento de esta clase son conocidos por los documentos US-A 4, 939, 964 y JP 54 055248, respectivamente.

La turbina Kaplan desarrollada por el ingeniero austriaco Viktor Kaplan y nombrada así en honor a él es una turbina de agua de flujo axial. Los rodetes de las turbinas Kaplan presentan en general 3 a 5 álabes de impulsión (palas) . La máquina se adapta a un caudal cambiante o a un salto de agua cambiante mediante una regulación de los álabes de guía y los álabes de impulsión. Mediante la regulación del ángulo de ataque de los álabes de guía y los álabes de impulsión se optimiza el rendimiento de la turbina Kaplan.

Los rodetes de las turbinas Kaplan se encuentran en uso presentan un diámetro en el intervalo de aproximadamente 2 a 8 m, ascendiendo el peso de los álabes de impulsión a varias toneladas.

La aplicación de fuerzas de regulación y la lubricación de los cojinetes de los álabes de impulsión se efectúan usualmente por vía hidráulica mediante aceite mineral. Para evitar un escape del aceite hidráulico o del aceite lubricante hacia el agua propulsora, las palas del rodete están provistas de un sistema de junta que está constituido usualmente por un “plato” (brida de pala o brida de álabe) que está fundido con la pala y que se desliza en una empaquetadura de junta formada por varias capas de las llamadas guarniciones de perfil angular, hechas de cuero o goma, o bien en una junta conformada de otra manera.

Este movimiento de deslizamiento ocasiona desgaste en el plato de la pala, incluso en la zona lubricada con aceite. Desde el lado del agua, el plato de la pala está sometido al ataque de corrosión del agua propulsora, siempre que éste no esté fabricado de un material inoxidable. La corrosión desde fuera y el desgaste desde dentro conducen con el tiempo a que se produzcan fugas en la parte de sellado y, por tanto, a que salga aceite lubricante hacia el agua propulsora. La corrosión conduce también en la superficie de sellado, en el diámetro exterior del recinto de junta cilíndrico anular que recibe la empaquetadura de junta, debido a erosiones de óxido, a propiedades de junta insuficientes y pueda dar lugar también a que pase aceite al agua propulsora. Esto ocurre especialmente después de un cambio de un paquete de junta.

Se ha efectuado hasta ahora una reparación preventiva de la parte de sellado desmontando el rodete y desarmándolo completamente. Se han podido así mecanizar los platos de las palas en el taller en máquinas herramienta convencionales como si se tratara de una fabricación nueva.

Una reparación de la parte de sellado sin mecanización de la superficie de deslizamiento de la junta sobre el plato de la pala no es conveniente, ya que las estrías de entrada y las erosiones de óxido conducen dentro de breve tiempo a una nueva pérdida de estanqueidad.

Gracias a la mecanización mecánica de la superficie de deslizamiento de la junta en el plato de la pala se consiguen un estado como el producido en una máquina nueva y un tiempo de funcionamiento de otros 30 a 40 años.

Un dispositivo de la clase genérica expuesta es conocido por el documento US-A 4, 939, 964, que revela un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1. Este dispositivo se emplea para preparar en el perímetro exterior de tubos una superficie anular para un cordón de soldadura, y sobre éste se suelda después otro tubo. Los tubos consisten en canalizaciones o tuberías en un reactor atómico.

La presente invención se basa en el problema de indicar un procedimiento y un dispositivo que hagan posible una mecanización mecánica barata de la superficie de deslizamiento de la junta en el plato de la pala de un álabe de impulsión de una turbina Kaplan.

Respecto del dispositivo, este problema se resuelve según la invención por medio de un dispositivo con las características de la reivindicación 1.

La invención se basa en la idea de que se tiene que retirar solamente la junta dispuesta en un plato de la pala de un álabe de impulsión y de que se puede insertar después el dispositivo de mecanización en lugar de la junta.

Asimismo, el problema anteriormente indicado se resuelve por medio del procedimiento definido en la reivindicación

17.

Por el documento JP 54 055248 A, que revela un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 17, se conoce ciertamente el recurso de mecanizar en una turbina hidroeléctrica, después del desmontaje de la junta, la superficie de sellado periférica de un árbol que une la turbina con el generador. A este fin, se dispone una herramienta de mecanización estacionaria en lugar de la junta. Por este motivo, se tiene que hacer girar la turbina para que sea posible una mecanización de toda la superficie de sellado. Se solicita para ello la turbina con fuerza hidráulica a través de una válvula separada. Una disposición de esta clase no es posible en una superficie de deslizamiento de la junta en un plato de la pala de un álabe de impulsión de una turbina Kaplan.

El dispositivo según la invención está concebido y dimensionado de modo que su cuerpo anular giratorio pueda circular en el gálibo limitado de manera relativamente estrecha debajo del respectivo álabe de impulsión.

Por tanto, gracias al dispositivo de mecanización móvil se evitan el desmontaje y el desarmado del rodete Kaplan, con lo que se puede materializar un considerable ahorro de costes.

Otra ejecución ventajosa del dispositivo de mecanización según la invención consiste en que su cuerpo anular giratorio está montado en forma radialmente desplazable. Esta ejecución hace posible, en caso de una excentricidad del plato de la pala que pueda ser originada por un desgaste eventualmente existente de los cojinetes, una adaptación mediante una alineación correspondiente del cuerpo anular giratorio – junto con la herramienta de mecanización dispuesta en éste – con el centro del plato de la pala.

El mecanismo de accionamiento del dispositivo según la invención está formado preferiblemente por una corona dentada unida con el cuerpo anular giratorio y por un motor, accionando el motor a una rueda dentada que engrana con la corona dentada. Este mecanismo de accionamiento puede ser de construcción relativamente plana, pudiendo disponerse el motor a cierta distancia del álabe de impulsión. Al mismo tiempo este mecanismo de accionamiento es sencillo y fiable debido a su construcción.

El motor del mecanismo de accionamiento es preferiblemente un motor regulable en número de revoluciones. El dispositivo de mecanización ofrece entonces la posibilidad de ajustar el número de revoluciones del cuerpo anular giratorio en función de la herramienta de mecanización empleada. Se emplea de manera especialmente preferida un motor cuyo número de revoluciones puede ser regulado sin escalones.

Como herramientas de mecanización pueden utilizarse en el dispositivo según la invención cuchillas de torno, herramientas rectificadoras y herramientas fresadoras.

Según otra ejecución ventajosa del dispositivo de mecanización conforme a la invención, se ha previsto que la respectiva herramienta de mecanización esté fijada en un portador propio que pueda insertarse en un rebajo o ranura de alojamiento del cuerpo anular giratorio y que pueda unirse de forma soltable con el cuerpo anular. Esta ejecución hace posible no solo un cambio rápido de la herramienta, sino también un ajuste previo más sencillo de la herramienta de mecanización antes de su uso propiamente dicho.

La aproximación de la herramienta de mecanización puede efectuarse en el dispositivo según la invención por medio de un husillo roscado o por vía hidráulica.

Otras ejecuciones preferidas y ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones subordinadas.

A continuación, se explica la invención con más detalle... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de mecanización mecánica de una superficie rotacionalmente simétrica, que comprende un cuerpo anular giratorio (11) compuesto de varios segmentos (11.1, 11.2, 11.3) de forma de arco de círculo, cuyos segmentos se pueden unir uno con otro en forma soltable, al menos una herramienta de mecanización (34) fijada al cuerpo anular (11) y un mecanismo de accionamiento (18, 32, 33) que está asociado al cuerpo anular giratorio (11) y por medio del cual se pone el cuerpo anular (11) en movimiento de rotación, caracterizado porque el dispositivo sirve para la mecanización de una superficie anular (6) de deslizamiento de la junta de un plato de pala (5) de un álabe de impulsión (2) de una turbina Kaplan, estando configurado el dispositivo de tal manera que éste, después de retirar una junta de pala (7) asociada a la superficie (6) de deslizamiento de la junta, pueda ser insertado en lugar de esta junta en su espacio de montaje anular entre el rodete (2) y el cubo (1) de dicho rodete.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo anular giratorio (11) está montado en forma radialmente regulable.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el mecanismo de accionamiento está formado por una corona dentada (18) unida con el cuerpo anular, compuesta de varios segmentos de forma circular, y por un motor (31) , accionando el motor a una rueda dentada (33) que engrana con la corona dentada (18) .

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el mecanismo de accionamiento presenta un motor (32) regulable en número de revoluciones.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la herramienta de mecanización

(34) consiste en una cuchilla de torno, una herramienta rectificadora y/o una herramienta fresadora.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la herramienta de mecanización

(34) está fijada a un portador (35) que puede insertarse en un rebajo (36) formado en el cuerpo anular (11) y que puede unirse de manera soltable con dicho cuerpo anular (11) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el rebajo (36) presenta al menos un destalonado, aplicándose el portador (35) de la herramienta de mecanización (34) , con conjunción de forma, al destalonado del rebajo (36) .

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la herramienta de mecanización

(34) está provista de un equipo de aproximación mecánico o hidráulico (37) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque el equipo de aproximación mecánico (37) presenta al menos un husillo roscado.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los segmentos (11.1, 11.2, 11.3) de forma de arco de círculo del cuerpo anular giratorio (11) presentan extremos (13, 14) de forma de escalón de tal manera que los extremos mutuamente opuestos (13, 14) de dos segmentos consecutivos se solapan y se pueden unir de manera soltable uno con otro en la zona de solapamiento.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el cuerpo anular (11) está retenido por medio de un mecanismo de guía de deslizamiento (19) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el mecanismo de guía de deslizamiento (19) está formado por un anillo de retención compuesto de varios segmentos (19.1, 19.2, 19.3) de forma de arco de círculo.

13. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el cuerpo anular giratorio (11) presenta un saliente (20) de forma de brida que se proyecta radialmente hacia fuera y sobre el que se aplica un saliente (21) previsto en el mecanismo de guía de deslizamiento (19) .

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el mecanismo de guía de deslizamiento (19) presenta varios taladros (22) o rebajos destinados a recibir pernos de fijación.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el mecanismo de guía de deslizamiento (19) está provisto de un soporte (24) para un motor (32) de accionamiento del cuerpo anular (11) .

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el soporte (24) del motor puede unirse de manera soltable con el mecanismo de guía de deslizamiento (19) .

17. Procedimiento de mecanización mecánica de una superficie de deslizamiento de una junta de una turbina, en el que se desmonta una junta asociada a la superficie de deslizamiento de dicha junta, con lo que se deja al descubierto un espacio de montaje anular que sirve para recibir la junta, caracterizado porque la turbina es una turbina Kaplan y porque, para la mecanización de la superficie de deslizamiento de la junta del plato de la pala de un

álabe de impulsión, sin desmontaje del álabe de impulsión correspondiente de la turbina Kaplan, se inserta en el espacio de montaje anular un dispositivo de mecanización compuesto de varios segmentos de forma de arco de círculo que presenta un cuerpo anular giratorio con al menos una herramienta de mecanización fijada al mismo, uniéndose los segmentos uno con otro en forma soltable y poniéndose el cuerpo anular en movimiento de rotación

por medio de un mecanismo de accionamiento.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque el dispositivo de mecanización se inmoviliza en la turbina Kaplan.

19. Procedimiento según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque se emplean como herramienta de mecanización (34) una cuchilla de torno, una herramienta rectificadora y/o una herramienta fresadora.

20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque se aproxima la herramienta de mecanización (34) , por medio de al menos un husillo roscado (37) o por vía hidráulica, con respecto a la superficie de junta (6) que se debe mecanizar.