CN110091118A - 一种船用风叶轮的变形修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船用风叶轮的变形修复方法，修复步骤包括：S1：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴、从第一侧板至第一球面板的方向进行车加工，在第一侧板和第一球面板上车出大于芯套外径的车加工孔，且移除整个芯套；S2：按照车加工孔的孔径大小，制作出相同直径的替换棒体，将所述替换棒体插入所述车加工孔中装配，并焊接固定于所述第一侧板和第一球面板；S3：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴在所述替换棒体上车出新中心孔。本发明解决了船用风叶轮的变形采用传统修复方法无法修复的难题，矫正后的风叶轮动平衡结果100％符合高转速的精密要求。

Description

一种船用风叶轮的变形修复方法

技术领域

本发明属于船舶修理技术领域，尤其涉及一种船用风叶轮的变形修复方法。

背景技术

主机鼓风机和IG风机是船舶修理中的常见工程，由于马达经常要检修，电工在拆解马达过程中由于受力不均、方法不对、或本身裂纹在补焊时可能会导致主机鼓风机或IG风机的风叶轮变形；主机鼓风机和IG风机的风叶轮转速可达3600转/分钟，它的压缩比很高，所以运行会产生一定的温度，也可能导致风叶轮变形，在高转速的状态下，变形的风叶轮猪嘴(气封环)会碰撞到壳体，叶片会碰撞到壳壁。变形的主机鼓风机或IG风机风叶轮在旋转时，由于转速高不能达到平衡，会产生晃动、跳动旋转的现象。

本发明涉及的船用风叶轮，是主机鼓风机或IG风机风叶轮，多使用铝合金或不锈钢制造，主机的鼓风机多数是铝合金材料，IG风机多数是不锈钢材料。其具体结构：包括第一侧板、第二侧板和环形分布并连接于第一侧板与第二侧板之间的叶片组，叶片组包括多个螺旋状的叶片。第一侧板和第二侧板形成一容腔，叶片组位于该容腔内，容腔内还设有位于叶片组的环形中心的第一球面板和用于与电机转轴配合的轮毂芯套(简称芯套)，第一球面板自第一侧板向容腔一侧向前延伸形成，芯套呈圆筒状，自第一侧板延伸至第一球面板的前端，第二侧板包括第二侧板本体和气封环，第二侧板本体和气封环均呈环状，气封环连接于第二侧板本体的内边缘，且自第二侧板本体的内边缘向外凸起。

当上述船用风叶轮发生变形，现有技术对上述风叶轮的修复方法是：采用氧、乙炔加热焊炬来局部或点加热，用水来收缩矫正，再通过冷压的机器设备来矫正，通过“火、缩、水、涨、压、收、顶”等措施来矫正变形的风叶轮。当矫正后的风叶轮经过专业的设备检测时，发现动平衡检测试验常常仍然无法达到要求，要么是具有气封环的第二侧板球面晃动或平面跳动，要么是整个叶片骨架晃动，无法达到这种高转速风机精密安装的要求；如果将经过修复但仍不能通过动平衡检测的风叶轮强行安装到船上，可能会导致风机壳等其他配件的严重损伤，造成更大的不必要经济损失。由于风叶轮的结构特殊，多年来采用热矫正+冷矫正或常规的矫正办法都无法彻底解决它的变形问题，当矫正不达标，风叶轮常常就会报废处理。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种船用风叶轮的变形修复方法，解决了船用风叶轮的变形采用传统修复方法无法修复的难题，可以保证风叶轮的骨架不会因矫正而变形，风叶的叶道不会偏差，还避免了因矫正而引起的脆裂、疲劳裂纹和缺损，矫正后的风叶轮动平衡结果100％符合高转速的精密要求。

本发明采取的技术方案如下：

一种船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：所述船用风叶轮包括第一侧板、第二侧板、叶片组、第一球面板、气封环和可用于与电机转轴配合的芯套，所述叶片组包括多个叶片，所述第一侧板和所述第二侧板之间形成一容腔，所述叶片组环形分布设置于所述容腔内并连接所述第一侧板和第二侧板，所述第一球面板位于所述容腔内的叶片组的环形中心处，自第一侧板向容腔一侧向前延伸形成，所述芯套呈圆筒状，从第一侧板一端穿入并延伸至第一球面板的前端，其具有一中心孔，所述第二侧板包括第二侧板本体和气封环，所述第二侧板本体呈环状，所述气封环呈筒状，连接于第二侧板本体的内边缘，且自第二侧板本体的内边缘向外凸起；修复步骤包括：

S1：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴、从第一侧板至第一球面板的方向进行车加工，在第一侧板和第一球面板上车出大于芯套外径的车加工孔，且移除整个芯套；

S2：按照车加工孔的孔径大小，制作出相同直径的替换棒体，将所述替换棒体插入所述车加工孔中装配，并焊接固定于所述第一侧板和第一球面板；

S3：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴在所述替换棒体上车出新中心孔。

现有技术对风叶轮的变形修复，局限于热矫正或冷矫正及热矫正+冷压矫正，然而都无法保证矫正后风叶轮不跳动不晃动，常因不能达到修复要求而报废。本申请人找到了该特定结构的船用风叶轮一直无法修复达标的根本原因，是风叶轮的芯套中心线发生了偏移(如图5)。芯套的理论中心线应垂直于第一侧板，然而实际的芯套中心线与理论中心线形成一夹角，而芯套中心线发生偏移的原因，是第一球面板发生变形导致，芯套中心线发生偏移角度很小，不易观察到，如果不从根本上解决中心线的偏移问题，则无论如何调整和矫正都不能通过平衡测试(跳动值或晃动值仍然存在)，而且还容易因传统的矫正方法造成风叶轮的骨架因矫正而变形，风叶的叶道偏差，甚至因矫正而引起的脆裂、疲劳裂纹和缺损。本发明通过以大于芯套外径的车加工直径将整个芯套车除，即在原芯套外径的基础上向外扩大并车出了车加工孔，将替换棒体代替原芯套，然后再在替换棒体上车出新中心孔，这样可以保证新中心孔的中心轴与原理论中心轴一致，在后续的平衡测试时不会因中心线的偏移而产生跳动或摆动。

进一步地，在S1之前还包括S0：对风叶轮进行动平衡检测，当测得的跳动量或晃动量不为零，则进行下一步骤。按步骤S1开始进行修复的风叶轮，可以是刚从船上拆下且经动平衡检测跳动量或晃动量不为零的变形风叶轮，也可以是按照传统修复方法修复完毕后再经动平衡检测发现跳动量或晃动量不为零的风叶轮，还可以是直接从船上拆下的风叶轮。

进一步地，在所述S0之前还包括对变形的风叶轮进行热矫正，当风叶轮是铝合金材质，以280～380℃的温度矫正；当风叶轮是不锈钢材质，以390～410℃的温度矫正。此项热矫正操作是基于变形风叶轮存在明显的外观变形时，通过工作人员的目测发现外观不良，此时可通过热矫正先行修复，避免在芯套更换之后再热矫正而造成其他部位的移位或变形。进一步地，在所述S1之前，还包括对变形的叶片进行热矫正，当风叶轮是铝合金材质，以280～380℃的温度矫正；当风叶轮是不锈钢材质，以390～410℃的温度矫正。。

进一步地，热矫正时使用热矫正工装辅助矫正，并用木锤敲打，保温至室温。

优选地，所述车加工孔的孔径比原芯套外径大8～10mm。

进一步地，S2中的替换棒体是铝合金棒体或不锈钢棒体。

作为一种实施方式，S2中在所述替换棒体装配入所述车加工孔之前，先对所述替换棒体粗加工出一个中心孔，然后在S3中进行精加工形成新中心孔。

优选地，S2中装配所述替换棒体时检查并确保替换棒体与叶片的垂直度。

进一步地，对于铝合金风叶轮，S2中的焊接方法是熔化极氩弧焊，选用直径1.2mm的铝合金焊丝5356或5183，在氩气保护下进行；对于不锈钢风叶轮，S2中的焊接方法采用二氧化碳焊接方法，选用直径1.2mm的不锈钢焊丝316L。

进一步地，所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：还包括S4：对风叶轮作动平衡检测试验，如产生不平衡则进行配重处理，根据不平衡的相差重量，将等重的铝板或不锈钢板加到失平衡的叶片或第一侧板、第二侧板上。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的船用风叶轮的修复方法可保证风叶轮经修复后，动平衡结果100％符合高转速的精密要求，还避免了现有技术在矫正时可能产生的风叶轮骨架变形、风味叶道偏差，因矫正而引起的脆裂、疲劳裂纹和缺损等问题；

(2)由于本申请人找到了现有船用风叶轮修理后仍存在跳动和晃动而不能达到要求的根本原因，本发明从根本上解决了传统修复方法无法解决的难题，填补了船用风叶轮变形后基本无法修理的空白；

(3)本申请避免了船用风叶轮变形后的报废，节约了成本，且修复方法简单，缩短了船期的修理时间，给主机试机和IG系统运作调试赢得时间，为船东创造了效益。

附图说明

图1为船用风叶轮的正面视图；

图2为船用风叶轮的后视图；

图3为船用风叶轮的侧视图；

图4为船用风叶轮的剖视图；

图5为变形的船用风叶轮剖视图；

图6为变形的船用风叶轮被切除轴套后的示意图；

图7为切除轴套后替换棒体安装于变形的风叶轮示意图；

图8为图7的基础上开新中心孔后的示意图；

其中：1-第一侧板，2-第二侧板，21-第二侧板本体，22-气封环，3-叶片组，31-叶片，4-第一球面板，5-气封环，6-芯套，61-中心孔，7-车加工孔，8-替换棒体。

具体实施方式

实施例1

本发明中，如图1～4所示，船用风叶轮包括第一侧板1、第二侧板2、叶片组3、第一球面板4、气封环5和可用于与电机转轴配合的芯套6，叶片组3包括多个叶片31，第一侧板1和第二侧板2之间形成一容腔，叶片组3环形分布设置于所述容腔内并连接第一侧板1和第二侧板2，第一球面板4位于所述容腔内的叶片组3的环形中心处，自第一侧板1向容腔一侧向前延伸形成，芯套6呈圆筒状，从第一侧板一端穿入并延伸至第一球面板的前端，其具有一中心孔61，第二侧板2包括第二侧板本体21和气封环22，第二侧板本体21呈环状，气封环5呈筒状，连接于第二侧板本体21的内边缘，且自第二侧板本体21的内边缘沿轴向向外凸起，本实施例的船用风叶轮的变形修复方法，步骤包括：

S1：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴、从第一侧板1至第一球面板4的方向进行车加工(车加工范围如图5中虚线所示)，在第一侧板1和第一球面板4上车出大于芯套外径的车加工孔7，且移除整个芯套6(如图6)；

S2：按照车加工孔7的孔径大小，制作出相同直径的替换棒体8，将替换棒体8插入车加工孔7中装配，并焊接固定于第一侧板1和第一球面板4(如图7)；

S3：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴在替换棒体8上车出新中心孔(如图8)。

由图1～4可以看出，本实施例的船用风叶轮的第一侧板1和第二侧板2都呈圆环状，在S1进行车加工时，可以由车床来确定理论中心线再进行车加工，上述车床可以是数控车床或者普通车床，采用数控车床可以达到更高的准确性。通过本实施例的修复方法，割除了中心线发生了偏移的原芯套6，在固定新的替换棒体8时，可以有效保证替换棒体8的中心线与原理论中心线重合，以确保开出新中心孔后，替换棒体8形成的新的芯套中心线没有产生偏移。

作为一种实施方式，进一步地，在S1之前还可以包括S0：对风叶轮进行动平衡检测，当测得的跳动量或晃动量不为零，则进行下一步骤。按步骤S1开始进行修复的风叶轮，可以是刚从船上拆下且经动平衡检测跳动量或晃动量不为零的变形风叶轮，也可以是按照传统修复方法修复完毕后再经动平衡检测发现跳动量或晃动量不为零的风叶轮，还可以是直接从船上拆下的风叶轮。虽然大部分的风叶轮变形与跳动量或晃动量有关，但动平衡检测确定后再进行芯套的车除和更换可以节约成本。

作为一种优选实施方式，在所述S0之前还包括对变形的风叶轮进行热矫正，当风叶轮是铝合金材质，以280～380℃的温度矫正；当风叶轮是不锈钢材质，以390～410℃的温度矫正。热矫正时还可以使用热矫正工装辅助矫正，并用木锤敲打，保温至室温，以达到更好的矫正效果。此项热矫正操作是基于变形风叶轮存在明显的外观变形时，通过工作人员的目测发现外观不良，此时可通过热矫正先行修复，避免在芯套更换之后再热矫正而造成其他部位的移位或变形。虽然这种肉眼可以看到的外观不良或形变，只要不影响到动平衡检测时的不平衡量，也可以不进行修复或处理，但优选实施方式是在进行芯套更换之前进行热矫正修复。

作为一种优选实施方式，车加工孔7的孔径比原芯套外径大8～10mm，这样一般可以保证将整个芯套切除，且同时不必在第一侧板和第一球面板上开过大的孔。

具体地，S2中的替换棒体可以是铝合金棒体或不锈钢棒体，根据鼓风机类型、材质的不同相应选择不同材质制作替换棒体。

作为一种实施方式，S2中在替换棒体8装配入车加工孔7之前，可以先对替换棒体8粗加工出一个中心孔，然后在S3中再进行精加工形成新中心孔。

作为一种优选实施方式，S2中装配替换棒体时检查并确保替换棒体与第一侧板的垂直度，经过进一步地确定，使替换棒体更准确地安装于车加工孔中。

作为一种实施方式，S2中的焊接方法可以是熔化极氩弧焊或二氧化碳焊。具体地，对于铝合金风叶轮，S2中的焊接方法可以选择熔化极氩弧焊，选用直径1.2mm的铝合金焊丝5356或5183，在氩气保护下进行；对于不锈钢风叶轮，S2中的焊接方法可以采用二氧化碳焊接方法，选用直径1.2mm的不锈钢焊丝316L。

作为一种优选实施方式，所述修复步骤还包括S4：对风叶轮作动平衡检测试验，如产生不平衡则进行配重处理，根据不平衡的相差重量，将等重的铝板或不锈钢板加到失平衡的叶片或第一侧板、第二侧板上。例如可以通过在叶片或第一侧板、第二侧板上通过钻孔后用螺丝紧固并把螺母焊牢，以防螺丝返松脱离损坏叶轮，或者将等重的铝板或不锈钢板使用焊接方法直接焊牢固。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：所述船用风叶轮包括第一侧板、第二侧板、叶片组、第一球面板、气封环和可用于与电机转轴配合的芯套，所述叶片组包括多个叶片，所述第一侧板和所述第二侧板之间形成一容腔，所述叶片组环形分布设置于所述容腔内并连接所述第一侧板和第二侧板，所述第一球面板位于所述容腔内的叶片组的环形中心处，自第一侧板向容腔一侧向前延伸形成，所述芯套呈圆筒状，从第一侧板一端穿入并延伸至第一球面板的前端，其具有一中心孔，所述第二侧板包括第二侧板本体和气封环，所述第二侧板本体呈环状，所述气封环呈筒状，连接于第二侧板本体的内边缘，且自第二侧板本体的内边缘向外凸起；修复步骤包括：

S1：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴、从第一侧板至第一球面板的方向进行车加工，在第一侧板和第一球面板上车出大于芯套外径的车加工孔，且移除整个芯套；

S2：按照车加工孔的孔径大小，制作出相同直径的替换棒体，将所述替换棒体插入所述车加工孔中装配，并焊接固定于所述第一侧板和第一球面板；

S3：利用车床，以风叶轮的理论中心线为轴在所述替换棒体上车出新中心孔。

2.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：在所述S1之前，还包括S0：对风叶轮进行动平衡检测，当测得的跳动量或晃动量不为零，则进行下一步骤。

3.根据权利要求2所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：在所述S0之前还包括对变形的风叶轮进行热矫正，当风叶轮是铝合金材质，以280～380℃的温度矫正；当风叶轮是不锈钢材质，以390～410℃的温度矫正。

4.根据权利要求2所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：热矫正时使用热矫正工装辅助矫正，并用木锤敲打，保温至室温。

5.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：所述车加工孔的孔径比原芯套外径大8～10mm。

6.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：S2中的替换棒体是铝合金棒体或不锈钢棒体。

7.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：S2中在所述替换棒体装配入所述车加工孔之前，先对所述替换棒体粗加工出一个中心孔，然后在S3中进行精加工形成新中心孔。

8.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：S2中装配所述替换棒体时检查并确保替换棒体与第一侧板的垂直度。

9.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：对于铝合金风叶轮，S2中的焊接方法是熔化极氩弧焊，选用直径1.2mm的铝合金焊丝5356或5183，在氩气保护下进行；对于不锈钢风叶轮，S2中的焊接方法采用二氧化碳焊接方法，选用直径1.2mm的不锈钢焊丝316L。

10.根据权利要求1所述的船用风叶轮的变形修复方法，其特征在于：还包括S4：对风叶轮作动平衡检测试验，如产生不平衡则进行配重处理，根据不平衡的相差重量，将等重的铝板或不锈钢板加到失平衡的叶片或第一侧板、第二侧板上。