CN104080577A - 用于去除发电机定子芯部的槽表面上的涂层的装置 - Google Patents
用于去除发电机定子芯部的槽表面上的涂层的装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于去除形成在定子芯部(58)的槽(88)中的涂层的装置(56),包括:包括用于喷涂喷射介质的喷嘴(12)的支架组件(10)。支架组件(10)可移动地附接至导轨组件(59),以使支架(24)在纵向方向上移动。装置(56)还包括驱动螺杆(76),其中旋转驱动螺杆(76)使支架组件(10)在纵向方向上移动。此外,装置(76)包括附接至支架(24)的另一导轨组件(16),其中所述导轨组件(16)使喷嘴(12)在横向于纵向方向的方向上移动。进一步地,该装置包括另一驱动螺杆(32),其中旋转所述驱动螺杆(32)使喷嘴(12)沿着横向轴线(23)相对于支架(24)移动。
Description
相关申请的交叉引用
根据美国法典第35章第119条e款,本申请要求2012年1月30日提交的题为“自动化定子槽介质喷射支架(AUTOMATED STATOR SLOTMEDIA BLASTING CARRIAGE)”的第61/592,097号美国临时申请的优先权,其全部内容通过引用并入本文并且本申请要求其优先权。此外,题为“用于定子槽的激光清洁系统(LASER CLEANING SYSTEM FOR ASTATOR SLOT)”、代理案号为2012P09229US、第一发明人为Michael R.Vindler的待审专利申请的公开内容通过引用并入于此。
技术领域
本发明涉及发电机,更具体地,涉及一种利用轨道系统和支架(carriage)的装置,用以提供可移动喷嘴来喷涂喷射介质,以去除形成在定子芯部的槽中的涂层。
背景技术
因此,在本领域中需要用于发电的发电机,包括转子和具有定子芯部的定子。定子芯部由薄的叠片制成并包括多个定子槽,每个定子槽适于接收形成为线圈的相关联电绕组。每个线圈由楔块装置保持在其相应的槽内,楔形装置用于提供紧密的配合,以便使线圈相对于定子芯部的运动被最小化。然后,整体真空压力浸渍(global vacuum pressure impregnation,GVPI)工艺用环氧基树脂涂层来浸渍整个定子。这样的涂层起到将线圈结合定子的作用,以进一步最小化线圈的相对运动,同时也提供电绝缘性、耐腐蚀性和其它优点。
当前正在使用的显著数量的发电机都已经使用GVPI工艺来制造,并已运作了好几年。然而,业已发现,随着时间的推移涂层会分解和侵蚀,因此需要修复定子。用于修复定子的选择在于:在客户所在地执行定子的现场重绕。在现场重绕期间,楔块和定子线圈被去除,但原始涂层的显著部分得以保留。在安装替换线圈和楔块之前,剩余的涂层必须从定子槽中去除,以获得适当的线圈配合及新线圈和定子芯部之间的电接触。剩余的涂层约0.020英寸厚,并且由树脂和云母绝缘层构成,且难以从槽中去除。
用于从定子槽去除涂层的方法是,使用手持铜刮刀手动去除涂层。然而,该工艺是低效的、劳动密集的,并且如果不正确地执行可能会损坏定子芯部的铁。
另一种方法是利用高压水从槽中去除涂层。然而,业已发现,高压水会不希望地穿过芯部叠片之间,导致叠片之间绝缘性的消除。这将导致个别叠片之间不良的电气短路。进一步地,水氧化定子芯部中的铁,并导致叠片锈蚀。
发明内容
因此,本发明的目的是一种用于去除位于发电机的定子芯部的槽中的涂层的装置。所述装置包括:第一导轨组件,可拆卸地附接至所述定子芯部;和支架,可移动地附接至所述第一导轨组件,以使所述支架相对于所述定子芯部在纵向方向上移动。所述装置还包括第一驱动螺杆,其中旋转所述第一驱动螺杆会使所述第一导轨组件在纵向方向上移动。此外,所述装置包括可移动地附接至所述支架的第二导轨组件,其中所述第二导轨组件使所述支架在横向于纵向方向的方向上移动。进一步地,所述装置包括第二驱动螺杆,其中旋转所述第二驱动螺杆使所述支架在横向方向上移动。喷嘴附接至所述支架,其中所述喷嘴在纵向方向或横向方向任一上或者在纵向方向和横向方向两者上在所述槽内移动,其中所述喷嘴喷涂研磨介质以去除所述涂层。
共同地或个别地,本发明的目的和特征可由本领域技术人员以任何组合或子组合加以应用。
附图说明
可以通过与附图结合来考虑以下详细描述而容易理解本发明的教导,其中:
图1是用于根据本发明的介质喷射装置的支架组件的透视图。
图2是支架组件的顶视图。
图3是包括支架组件的介质喷射装置的透视图。
图4是介质喷射装置和支架组件的顶视图。
图5是介质喷射装置和显示为局部视图的定子芯部的端视图。
图5A是图5中球囊部(balloon section)5A的放大图,并描绘了插入于定子槽的凹槽中的附接块的凸缘。
图6是沿着图3的线6-6的放大图,并描绘了延伸到定子槽中并与喷嘴出口相邻的灰尘收集歧管。
图7A-7C描述了定子槽中的喷嘴和供给导管的端视图,并示出了用于喷嘴喷雾模式的替代方向。
为了便于理解,在可能的情况下已经使用相同的标号,以指定各附图所共用的相同元件。
具体实施方式
在对本发明的任何实施方式进行详细说明之前,应当理解,本发明并不将其应用限于以下描述阐述的或以下附图示出的构造细节和部件布置。本发明能够具有其它实施方式,并且能够以各种方式实践或进行。另外,应当理解,本文使用的措辞和术语是为了描述的目的,不应被视为限制。使用“包括(including)”,“包括(comprising)”或“具有”及其在本文中的变化形式意指涵盖下文中列出的项目及其等同物以及其它项目。除非另外指定或限制,术语“安装”,“连接”,“支撑”和“联接”及其变化形式被广泛使用,并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和联接。进一步地,“连接”和“联接”不局限于物理或机械的连接或联接。在下面的描述中,相同的标号和标记在图1-7C的若干视图中用于描述相同、相似或相应的部件。
在考虑了以下描述之后,本领域技术人员将清楚地认识到,可以容易地利用本发明的教导。
在现场重绕期间,楔块和定子线圈被去除,但原始涂层的显著部分得以保留。在安装替换线圈和楔块之前,剩余的涂层必须从定子槽中去除,以获得适当的线圈配合及新线圈和定子芯部之间的电接触。剩余的涂层约0.020英寸厚,并且由树脂和云母绝缘层构成,且难以从槽中去除。
参考图1和图2,分别为透视图和顶视图,示出了用于介质喷射装置56的支架组件10,介质喷射装置56用于去除发电机定子芯部58(参见图3)的槽88中的涂层。支架组件10包括喷涂装置,例如喷嘴12,用于喷涂喷射介质以去除位于定子槽88中的涂层。此外,支架组件10包括灰尘收集歧管14,用于去除由于喷涂的喷射介质和已被去除的涂层而生成的灰尘。支架组件10还包括第一轨道组件16,第一轨道组件16具有延伸通过位于支架24上的相应引导件22的左侧第一导轨18和右侧第一导轨20。左侧第一导轨18和右侧第一导轨20沿着轴线23取向,轴线23横向于介质喷射装置56的纵向轴线25(参见图3)。纵向轴线25对应于定子芯部58的纵向轴线。引导件22使左侧第一导轨18和右侧第一导轨22沿着横向轴线23相对于支架24横向运动。左侧第一导轨18和右侧第一导轨22定位在顶横梁26和底横梁28之间,底横梁28具有用于保持喷嘴12的拖架30。
第一驱动螺杆32位于左侧第一导轨18和右侧第一导轨22之间,并与设在支架24上的第一支承块34螺纹接合。旋转第一驱动螺杆32会导致第一轨道组件16的运动,从而使喷嘴12沿着横向轴线23相对于支架24运动。特别地,在第一方向上旋转第一驱动螺杆32会导致例如喷嘴12沿着横向轴线23向上或向下移动,而在第二方向上旋转第一驱动螺杆32会导致喷嘴12沿着横向轴线23在相反的方向上移动。第一驱动螺杆32连接到第一电动机36上,第一电动机36安装在顶横梁26上,在第一方向或第二方向上使第一驱动螺杆32旋转。第一电动机36可以是步进电机,并包括用于确定喷嘴12相对于槽88的横向位置、例如沿着横向轴线23的竖向位置的编码器。喷嘴12连接到具有供应软管部分40的供应导管38,供应软管部分40是柔性的,以适应喷嘴12的移动。
灰尘收集歧管14包括真空入口42,真空入口42位于喷嘴12邻近并被定位成使得由喷射介质产生的灰尘的显著部分由灰尘收集歧管14收集。此外,灰尘收集歧管14的形状与定子槽轮廓对应,以最小化绕过灰尘收集歧管14的喷射介质量。灰尘收集歧管14延伸通过支架24,并连接到排气导管44。
支架24的左侧纵向侧46和右侧纵向侧48各包括顶部导向轮50,顶部导向轮50各自与相关联的底部导向轮52间隔开,以形成间隙54,用于接收将要描述的相关联的第二导轨。
参考图3和图4,分别示出了定位在定子芯部58(描绘为局部视图)上的介质喷射装置56的透视图和顶视图。装置56还包括第二轨道组件59,第二轨道组件59的尺寸设计成使涂层能从定子芯部58的一部分去除。第二轨道组件59包括沿着介质喷射装置56的纵向轴线25取向的左侧第二导轨60和右侧第二导轨62。纵向轴线25对应于定子芯部58的纵向轴线。左侧第二导轨60和右侧第二导轨62插入在间隙54之间,间隙54由顶部导向轮50和底部导向轮52形成,以使支架组件10相对于定子芯部58沿着纵向轴线25移动。支架24还包括前部导向轮64和后部导向轮66,其与左侧第二导轨60和右侧第二导轨62的内侧部分接触,以协助支架组件10在左侧第二导轨60和右侧第二导轨62上的对准。左侧第二导轨60和右侧第二导轨62分别定位在左侧第二导轨60和右侧第二导轨62的位于前端70和后端74处的前横梁68和后横梁72之间。
第二驱动螺杆76位于左侧第二导轨60和右侧第二导轨62之间,并与设在支架24上的第二支承块78螺纹接合。旋转第二驱动螺杆76会导致支架组件10的运动,从而使喷嘴12相对于定子芯部58沿着纵向轴线25运动。特别地,在第一方向上旋转第二驱动螺杆76导致例如支架组件10并因此导致喷嘴12沿着纵向轴线25向前或向后移动,而在第二方向上旋转第二驱动螺杆76导致支架组件10和喷嘴12沿着纵向轴线25在相反的方向上移动。第二驱动螺杆76连接到第二电动机79上,第二电动机79可以是步进电机、安装在后横梁72上、在第一方向或第二方向上使第二驱动螺杆76旋转。第二电动机79使第二驱动螺杆76旋转,使得支架组件10并因而使得喷嘴12相对于定子芯部58以精确的和可控的速率移动。典型地,取决于涂层的特性及其它因素,控制支架组件10使之以约每分钟250英尺移动。装置56还包括手轮80,用于手动旋转第二驱动螺杆76。
供给软管40连接到喷射罐(blast pot)82,喷射罐82由压缩机84加压到大约90磅每平方英寸(psi),这提供了由喷嘴12喷涂的喷射介质。根据本发明,塑料研磨介质被用作喷射介质。塑料喷射介质可具有例如由Composition Materials有限公司出售的塑料尿素(plastic urea)20/40制剂,其中20/40指的是包括在介质中的分别表示最小和最大尺寸粒子的粒度大小。排气导管44连接到真空源86,真空源86具有约12,000立方英尺每分钟(cfm)的容量,以提供足够的真空度用于收集所生成的灰尘。
装置56经由具有微控制器112和程序存储器115的控制模块110由操作者进行控制,程序存储器115存储用于执行清洁过程以从槽88中去除涂层的指令。模块110包括控制器,所述控制器用于调整支架组件10的速度并用于控制支架组件10的运动方向,从而控制喷嘴12沿着纵向轴线25的运动方向。模块110还包括用于调整喷嘴12沿着横向轴线23的位置的控制器。特别地,模块110可包括用于沿着横向轴线23以固定的增量移动喷嘴12的控制器,或者能够小幅调整到横向位置的控制器。此外,模块110包括显示器114,显示器114可提供指示出喷嘴12相对于槽88的被清洁表面的位置的读出显示。
参考图5,描绘了装置56和定子芯部58(显示为局部视图)的端视图。定子芯部58包括多个槽88,用于接收用于生成磁场的线圈。每个槽88由间隔开的左侧侧壁90和右侧侧壁92及底表面100限定。出于说明的目的,槽88a显示为局部视图,仅只描绘了右侧侧壁92和底表面100的一部分。左侧第二导轨60和右侧第二导轨62包括安装脚94,安装脚94适于可拆卸地附接至定子芯部58。参照图5A,示出了图5中球囊部5A的放大图。使用与用于将常规楔块可拆卸地附接至定子芯部58的特征基本类似的特征将安装脚94附接至定子芯部58。在一个实施方式中,左侧侧壁90和右侧侧壁92各包括凹槽96,凹槽96用于容纳相应的凸缘98,凸缘98从位于每个安装脚94上的附接块102向外延伸。然后,紧固件用于将每个安装脚94可拆卸地附接至定子芯部58。
参考图6,示出了沿着图3的观察线6-6的放大图。在图6中,喷嘴12位于部分槽88a内,并与右侧侧壁92相邻。此外,灰尘收集歧管14向下延伸到邻近喷嘴出口的部分槽88a中。每个槽88的宽度相对较窄,并且可以是大约1.25至1.5英寸。灰尘收集歧管14的形状与槽轮廓对应,以最小化绕过灰尘收集歧管14的喷射介质量。喷嘴12的尺寸设计成适应槽88的宽度,并且被构造成提供用于喷涂喷射介质的相对于槽表面的合适角度以及去除涂层。
取决于待清洁的槽表面的取向来使用喷嘴12的替代构造。参照图7A-7C,示出了槽88中的喷嘴12和供给导管38的端视图。7A-7C描绘了喷嘴喷雾模式的方向,其喷涂喷射介质104,用于在现场重绕工艺期间去除位于槽88的左侧侧壁90、右侧侧壁92和底表面100中一部分之上的涂层116。如先前所述,涂层116约0.020英寸厚并由树脂和云母绝缘层构成,其难以去除。在图7A中,示出了用于喷嘴12的第一构造,其中喷射介质104被喷向右侧侧壁92。如图7B所示,为了清洁左侧侧壁90,具有第一构造的喷嘴12被替换为用于喷嘴12的第二构造,其中喷射介质104被喷向左侧侧壁90。如图7C所示,为了清洁底表面100,具有第二构造的喷嘴12被替换为具有第三构造的喷嘴12,其中喷射介质104被喷向底表面100。快速断开连接件可用来方便地替换喷嘴12。此外,喷嘴12生成大致扇形的喷雾图案,以喷涂喷射介质。
关于喷嘴12相对于侧壁、例如右侧侧壁92沿着横向轴线23的横向位置的信息由第一电动机36中的编码器提供给操作者。然后,喷嘴12的横向位置可由操作者随意调整。在操作期间,支架组件10沿着纵向轴线25从例如第二导轨60、62的前端70移动到后端74,其中当喷嘴12喷涂喷射介质104时,喷嘴12位于第一横向位置。这去除了从右侧侧壁92沿着纵向方向的涂层材料带。然后,喷嘴12的横向位置逐步移动到第二横向位置。然后,支架组件10从后端74移动到第一端72,以去除沿着纵向方向的第二涂层材料带。针对右侧侧壁92,该过程是重复的,直到多个涂层材料带被去除并且所有的涂层已从右侧侧壁92去除。然后,支架组件10重新定位,以针对左侧侧壁92和底表面100使用相应的喷嘴来重复上述过程。在涂层已从定子芯部58的一部分去除之后,然后装置56可从定子芯部58移除并重新附接至定子芯部58的另一部分,以继续从定子芯部58去除涂层。此外,可同时使用两个装置56,以清洁定子芯部58中的槽。
在喷涂喷射介质104的同时,可以通过控制喷嘴12沿着纵向和横向轴线的运动的软件使装置56的操作自动化。因为工人是从喷涂喷射介质104的区域中进行去除的,所以使用装置56提高了工人的安全。
在替代实施方式中,在轨道组件中,可使用单一导轨来代替双导轨。此外,替代的驱动机构可用于移动喷嘴12,比如包括气动和/或液压部件的驱动机构、带和滑轮系统、齿轮系统和磁性系统。进一步地,本发明也可用于从定子58中除槽88以外的部分去除涂层。此外,装置56可以以替代的方式操作,使得涂层材料带首先在横向方向上从槽壁去除,然后喷嘴12在纵向方向上递增。进一步地,可操作激光清洁系统56,使得涂层材料带同时在纵向和横向方向上从槽壁去除。在其它实施方式中,喷嘴12可对角地、旋转地、螺旋地、栅格地以及相对于槽88以其它运动进行移动,以去除涂层116。虽然本发明已结合具体实施方式进行了描述,但显而易见的是,对于本领域技术人员来说,依据前面的描述,许多替代、修改、置换和变化将变得明显。因此,期望本发明涵盖所有这样的替换、修改和变化。
Claims (20)
1.一种用于去除位于发电机的定子芯部上的涂层的装置,包括:
喷嘴,用于喷涂研磨介质以去除所述涂层;
第一传输系统,用于相对于所述定子芯部在第一方向上移动所述喷嘴;
第二传输系统,用于相对于所述定子芯部在第二方向上移动所述喷嘴;
其中,至少一个或两个传输系统在至少一个方向上或在两个方向上移动所述喷嘴。
2.根据权利要求1所述的装置,还包括真空歧管,所述真空歧管与所述喷嘴相邻定位,用于对去除所述涂层所产生的灰尘抽真空。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一传输系统包括第一导轨。
4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一传输系统包括用于在所述第一方向上移动所述喷嘴的第一电动机和第一驱动螺杆。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二传输系统包括第二导轨。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二传输系统包括用于在所述第二方向上移动所述喷嘴的第二电动机和第二驱动螺杆。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,所述研磨介质是塑料研磨介质。
8.根据权利要求1所述的装置,其中,所述喷嘴以每分钟约2.5英尺的速度移动。
9.一种用于去除位于发电机的定子芯部的槽中的涂层的装置,包括:
第一传输系统,用于相对于所述定子芯部在第一方向上移动支架;
安装到所述支架的第二传输系统,其中所述第二传输系统使所述支架在横向于所述第一方向的第二方向上移动;和
附接至所述支架的喷嘴,其中所述喷嘴在所述第一方向或第二方向任一上或者在所述第一方向和第二方向两者上在所述槽内移动,并且其中所述喷嘴喷涂研磨介质以去除所述涂层。
10.根据权利要求9所述的装置,还包括真空歧管,所述真空歧管与所述喷嘴相邻定位,用于对去除所述涂层所产生的灰尘抽真空。
11.根据权利要求9所述的装置,其中,所述第一传输系统包括在所述第一方向上取向的第一对导轨。
12.根据权利要求9所述的装置,其中,所述第一传输系统包括用于在所述第一方向上移动所述支架的第一电动机和第一驱动螺杆。
13.根据权利要求9所述的装置,其中,所述第二传输系统包括在所述第二方向上取向的第二对导轨。
14.根据权利要求9所述的装置,其中,所述第二传输系统包括用于在所述第二方向上移动所述支架的第二电动机和第二驱动螺杆。
15.根据权利要求9所述的装置,其中,所述研磨介质是塑料研磨介质。
16.根据权利要求9所述的装置,其中,所述第一传输系统包括具有凸缘的安装脚,并且所述定子槽包括相对的壁,所述相对的壁各自具有凹槽,用于容纳所述凸缘以将所述装置可拆卸地附接至所述定子芯部。
17.根据权利要求9所述的装置,其中,所述喷嘴以每分钟约2.5英尺的速度移动。
18.一种用于去除位于发电机的定子芯部上的涂层的方法,包括以下步骤:
相对于定子芯部在第一方向上移动支架;
相对于定子芯部在第二方向上移动支架;
将喷嘴设置在支架上;
在第一方向或第二方向任一上或者在第一方向和第二方向两者上移动喷嘴;和
通过喷嘴喷涂研磨介质,以去除涂层。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括步骤:对去除涂层所产生的灰尘抽真空。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,所述研磨介质是塑料研磨介质。
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