CN102528305B - 制造转子的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种通过将多个元件(1)焊接在一起而制造转子的方法。元件(1)具有带腔(3)的本体(2)，并且具有将被焊接到相邻的元件(1)的表面(6，7)上的表面(4，5)。根据所述方法，元件(1)彼此上下竖直堆叠而形成堆(10)，使得将被焊接在一起的面对面的表面(4，5，6，7)限定出槽(11)。相邻的元件(1)的腔(3)限定出在所述堆(10)内延伸的内孔(12)。在槽(11)内将相邻的元件(1)焊接在一起。在焊接过程中用惰性气体或混合物吹净内孔(12)。在焊接内孔(12)下部的槽(11)之前焊接内孔(12)上部的槽(11)，并且最后焊接内孔(12)上部的槽(11)。

Description

制造转子的方法
技术领域
本发明涉及一种通过将多个元件焊接在一起而制造转子的方法。
在不同的实施例中，转子可以是电机例如发电机(涡轮发电机)或电动机的转子；可选地，不同类型的转子是可能的，并且在这方面，转子可以是例如蒸气机的转子或汽轮机的转子。
背景技术
为了通过将多个元件焊接在一起而制造转子，首先铸造和机加工元件。
这些元件具有带内腔(贯通的腔)的圆柱形形状，并且在将被焊接的表面被提供有领部，所述领部在相邻的元件之间(当两个或更多个元件被连接在一起时)限定出圆周槽。
然后在槽内实施焊接完全充填槽，同时熔化领部并且最后还提供另外的材料(US2008/0211339)。
对此过程的改进包括上下竖直地堆叠所有将被焊接的元件而形成堆，领部和所有腔被连接在一起。然后，在槽内(从堆的底部向顶部)实施第一焊接(预焊接)以将元件连接在一起；此焊接类似于在US2008/0211339中公开的焊接，但此焊接不充填整体槽。
然后，将堆摆放到水平位置并且进行最后的焊接，完全充填槽。
将堆摆放到竖直位置并且进行热处理。
最后，再将堆摆放到水平位置用于进行最后的机加工(WO2009/065739)。
为了避免焊接过程中的氧化，在焊接过程开始之前，用惰性气体或气体的混合物(例如H2和Ag或H2和N2的混合物)吹净相互连接的腔。
在这方面，在领部的侧面设有孔，用于注射吹净气体或混合物(这些孔还用于从腔内部监视焊接过程)。
然而，因为堆是竖直的，并且因为氧气比典型地使用的惰性气体或混合物重，所以有在存在氧气的情况下进行堆下部的焊接的危险。这种情况必须避免。
发明内容
因此，本发明的技术目的包括提供一种解决了已知领域的前述问题的方法。
在此技术目的的范围内，本发明的一个方面是提供一种方法，通过此方法在存在氧气的情况下进行竖直堆下部的焊接的危险被大大降低或避免了。
根据本发明，通过提供根据附属权利要求的方法实现了所述技术目的以及这些和另外的方面。
附图说明
通过附图中的非限制性示例示意的本方法的优选但非排外性实施例的描述中，本发明的另外的特征和优势将变得更显然，其中：
图1是将被焊接用于制造转子的元件堆的示意图；
图2和3示出了在两个不同的制造阶段中通过图1的线I-I的剖面图；
图4是连接到其它元件上的元件的放大的局部纵向剖视图/视图；
图5是将被焊接而用于制造不同于图1的那一个的转子的元件堆的示意图。
具体实施方式
为了通过将多个元件焊接在一起而制造转子，首先，首先锻造并且机加工元件1。
图1示出了上下堆叠在一起的元件1，并且图4示意性示出了连接在其它元件1上的(放大了的)一个元件1。
图4的元件1具有带有内腔3的本体2，以及将被焊接到其它相邻的元件1的表面6、7上的两个表面4、5。
另外，图4示出了从将被焊接的表面4、5、6、7的每一个上延伸的领部8。
图1显示提供了多个元件1，每一个类似于图4所示的那一个(具体地，图1示出了四个这种元件1，很明显它们的数目可以是任何数目，例如只有一个或者也可以多于四个)；除此之外，典型地还提供了具有一个将被焊接的表面并且因此只在此表面上提供有一个领部的元件1。
在本方法的实施例中，元件1被竖直上下堆叠而形成堆10；具体地元件1通过作为领部8的间隔部相连接。为此，当堆叠元件1时，将被焊接在一起的彼此面对面的表面4、7和5、6在它们之间限定出槽11。
在图1所示的实施例中，所有元件1具有腔3，并且所有腔3被连接在一起形成延伸穿过整个堆10的内孔12；在这种情况下，位于堆10的两个相反端部的元件1优选具有一端封闭的腔，以便通过腔3连接在一起而限定的内孔12不敞开到外面。上述两个端部的元件之间的元件的腔是贯通的腔。
可选地(图5)，一些元件1具有腔3，并且堆10中的一个或多个元件1没有腔和/或具有一端封闭的腔；因此，腔3限定出延伸穿过堆10的一部分的一个或多个内孔12(根据配置)(也就是，每个内孔12只在一些元件1上延伸，但不覆盖堆10的所有元件1)。
领部8具有将槽11连接至内孔12的孔9(径向贯通孔)；典型地这些孔9在元件1彼此上下堆叠之后被钻削贯通领部8。这些孔9用于在焊接过程中进行检查并且用于吹净内孔12；在下文中，孔9a表示惰性气体或混合物进入内孔12经过的孔，并且孔9b表示惰性气体或混合物从内孔排出所经过的那些孔。
因此，相邻的元件1在槽11内被焊接在一起；此第一焊接是局部焊接(预焊接)，也就是，不完全填满整个槽11，只是充填的槽11一部分。
具体地，通过熔化领部8并且优选还通过在槽11内添加焊接材料进行此焊接。可以用于实施此焊接的焊接过程在美国2008/0211339中描述了。
另外，在焊接过程中，用惰性气体或混合物(典型地包含H2和Ag或H2和N2)吹净内孔12。这防止了被焊接零件的氧化。
下面具体参考图1(内孔12延伸穿过整个堆10)进行制造；很显然，在内孔12只延伸穿过堆10的一部分的情况下，例如如图5中所示的示例，过程是类似的。
焊接内孔12下部的槽11之前焊接内孔12上部的槽11，并且最后焊接内孔12上部的槽11中的至少一个。
具体地，从内孔12的顶部向底部顺序焊接相邻的元件1，并且最后焊接内孔12的最上面元件1。
因此，特别参考图1(示出了由六个元件1构成的堆10)，槽11b被首先焊接，然后顺序焊接槽11c、11d、11e，并且最后焊接槽11a。
此特殊顺序允许内孔12内的氧气排出到外面，并且允许堆10底部的槽11e特别在没有氧气的情况下焊接(也就是，氧气基本上位于容许限度内)。
事实上，因为氧气比用于吹净的惰性气体重，所以，槽11b和11c典型地在没有任何氧化问题的情况下焊接。
因为在焊接这些槽11b、11c时用惰性气体进行吹净，所以当必须焊接槽11d时，内孔12内的氧气的量非常低(在吹净过程中，包含在内孔12内的氧气被排出到外面)。另外，即使少量的空气从顶部进入(槽11a还没有焊接)，用吹净气体也可以很快地将其排到外面。
因此，当焊接槽11e时，内孔12内的氧气的量非常少并且实际上不会产生氧化问题。
另外，在此阶段，仍在槽11a处对内孔12进行吹净。
最后再焊接槽11a。此槽最后焊接，因为最后包含在内孔12内的氧气(空气)聚集在同一内孔12的底部，如箭头F所示；因此当焊接最上面的元件1a时，在焊接区域中不存在氧气或不存在起作用的氧气(空气)。
优选地，在内孔12内，在焊接元件1之前施加负压并且吹净内孔12。
具体地，焊接前的吹净通过通过第一孔9a将惰性气体或混合物注射到内孔12内并且通过第二孔9b排出内孔12而进行(相同的惰性气体或混合物被用于焊接过程中的吹净)。
参考图2，使用单一的一个第一孔9a和单一的一个第二孔9b，它们优选角度偏置15-25°，并且优选角度偏置约20°；这些孔9a和9b被提供于所有槽11。
具体地，因为元件通常具有四个、五个或更多个孔9，所以用作第一孔9a和第二孔9b的孔是敞开的，而其它的孔用塞子13封闭。
焊接过程中的吹净通过通过第一孔9a注射惰性气体或混合物并且通过第二孔9b从腔中排出而进行；并且在这种情况下，孔9a和9b被提供于所有槽11内。
在这种情况下，使用单一的一个第一孔9a和多个第二孔9b；具有优势地，第一孔9a以及第二孔9b中的至少一个被角度配置了15-25°，并且优选角度配置约20°。
另外，在这种情况下，如果一些孔9不用作第一孔9a或第二孔9b，那么它们被用塞子13封闭。
而且，在预吹净之前和/或在焊接过程中可以实施另外的吹净步骤；在此最后一种情况下，焊接内孔12上部(通常上部的槽还没有焊接)和中部的槽，由此停止焊接以实施此另外的吹净步骤，并且最后焊接下部的槽以及内孔12的上部的剩余槽(以已经描述的方式焊接并且如已经描述地进行吹净)。
此另外的吹净步骤包括通过内孔12上部的槽的一个或多个孔引入惰性气体并且从内孔12下部的槽的一个或多个孔排出所述气体。
之后，将堆10摆放到水平位置并且最后在槽内实现焊接以完全填充槽。
然后，将堆10摆放到竖直位置并且进行热处理。
此后，将堆10摆放到水平位置并且进行最后的机加工。
当然，这里描述的特征可以彼此独立地提供。
实际上，可以根据要求并且根据本领域的状况自愿选择使用的材料和尺寸。
附图标记列表
1元件
2本体
3腔
4表面
5表面
6表面
7表面
8领部
9孔
9a第一孔
9b第二孔
10堆
11槽
11a，11b，11c，11d，11e槽
12内孔
13塞子
F空气

Claims (16)

1.一种通过将至少四个元件(1)焊接在一起而制造转子的方法，至少一个元件(1)具有至少带腔(3)的本体(2)，并且至少具有将被焊接到相邻的元件(1)的表面(6，7)上的表面(4，5)，所述方法包括：
彼此上下竖直地堆叠元件(1)而形成堆(10)，使得将被焊接在一起的面对面的表面(4，5，6，7)限定出槽(11)，其中相邻的元件(1)的一个或多个腔(3)至少限定延伸穿过所述堆(10)的至少一部分的内孔(12)，
在槽(11)内将相邻的元件(1)焊接在一起，
在焊接过程中用惰性气体或混合物吹净内孔(12)，
其特征在于：
在焊接内孔(12)下部的槽(11)之前焊接内孔(12)上部的槽(11)，并且
最后焊接内孔(12)上部的槽(11)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从内孔(12)的顶部向底部顺序焊接相邻的元件(1)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最后焊接内孔(12)的最上部区域的槽(11a)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接元件(1)之前，在内孔(12)内施加负压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内孔(12)被经由孔(9)连接至槽(11)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在堆叠元件(1)而形成堆(10)之后钻孔(9)。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在焊接元件(1)之前吹净内孔(12)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，焊接元件(1)之前的吹净通过如下进行：通过第一孔(9a)将惰性气体或混合物注射到内孔(12)内并且通过第二孔(9b)将所述气体从内孔(12)排出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用单一的一个第一孔(9a)和一个第二孔(9b)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一孔(9a)和第二孔(9b)被角度偏置15-25°。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一孔(9a)和第二孔(9b)被角度偏置20°。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，焊接过程中的吹净通过如下进行：通过第一孔(9a)将惰性气体或混合物注射到内孔(12)内并且通过第二孔(9b)将所述气体从内孔(12)排出。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，单一的一个第一孔(9a)和多个第二孔(9b)被使用。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一孔(9a)与所述第二孔(9b)中的至少一个被角度偏置15-25°。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一孔(9a)与所述第二孔(9b)中的至少一个被角度偏置20°。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接竖直堆叠的元件(1)后：
将堆(10)摆放到水平位置并且在槽(11)内实现最后的焊接，
将堆(10)摆放到竖直位置并且进行热处理，
将堆(10)摆放到水平位置并且进行最后的机加工。
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