CN112975188B - 燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，包括：静子三联叶片焊接卡具；静子叶片，静子叶片的榫头两端均嵌入所述静子三联叶片焊接内；其中，静子叶片为三个，三个静子叶片沿静子叶片的法向并排布置。该静子三联叶片焊接装置的体积小，可支持施焊后不拆卸叶片即直接进行去应力热处理，能够较好抑制叶片热处理过程中的变形，且装夹时不损伤叶片，叶片焊接完成后，通过在槽内滑动三联叶片即可检查是否满足在机匣上的装配要求，可对三联叶片进行故障排查，进而提高压气机的装配效率。

Description

燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置

技术领域

本公开涉及燃气轮机压气机叶片加工制造领域，尤其涉及一种燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置。

背景技术

现有燃气轮机的三联叶片通常由三个常规静子非可调叶片焊接而成，由于该叶片的榫头榫槽配合精密，因此对焊接精度要求较高。现有的装夹焊接方式为通过虎钳夹紧每个叶片榫头的两端面，然后在每个相邻叶片榫头间的接触缝处施焊。由于叶片榫头端面为一斜面，而虎钳钳口为竖直平面，因此采用这种装夹方式虎钳钳口与叶片榫头端面不能完全贴合，且虎钳的夹紧力不易控制，即如果夹紧力小，焊接时易导致叶片滑动错位；如果加紧力大，叶片容易被夹变形。焊接完只能将叶片取下来单独进行去应力热处理，此种方法使叶片脱离了卡具的紧固保护而极易导致叶片发生变形。由此可见，现有的三联叶片的装夹焊接方式已不能满足高精度的要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提出了一种静子三联叶片焊接装置，以至少解决上述现有技术中存在的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本公开提供了一种静子三联叶片焊接装置，包括：静子三联叶片焊接卡具；静子叶片，静子叶片的榫头两端均嵌入静子三联叶片焊接卡具内；其中，静子叶片为三个，三个静子叶片沿静子叶片的法向并排布置。

可选地，三个静子叶片的榫头沿静子叶片的法向相互抵靠，并通过焊接固连，焊接的区域为相邻榫头相互抵靠的接缝处。

可选地，静子三联叶片焊接卡具包括：

第一盖板；

第二盖板，与第一盖板相对设置；以及

紧固件，同时穿射于第一盖板和第二盖板，且与第一盖板和第二盖板连接。

可选地，第一盖板包括：

第一槽，沿静子叶片的法向设于第一盖板的第一面，第一盖板的第一面为第一盖板与第二盖板相对的面；静子叶片的榫头第一端嵌入第一槽内；

第二盖板包括：

第二槽，沿静子叶片的法向设于第二盖板的第一面，第二盖板的第一面与第一盖板的第一面相对；静子叶片的榫头第二端嵌入第二槽内。

可选地，第一盖板包括：

第一连接孔，设置在第一盖板上，第一连接孔的个数为N个，N为大于等于1的整数；

第二盖板包括：

第二连接孔，设置在第二盖板上，第二连接孔与第一连接孔同轴设置，第二连接孔的个数为N个，N为大于等于1的整数；

紧固件同时穿设于第一连接孔和第二连接孔，紧固件与第一连接孔和第二连接孔固定连接。

可选地，第一槽为两端开口的弧形槽，第一槽的截面形状与榫头第一端的截面形状相配合。

可选地，第二槽为两端开口的弧形槽，第二槽的截面形状与榫头第二端的截面形状相配合。

可选地，静子叶片还包括：

叶身，叶身为一片状结构；叶身的第一端与榫头固连，静子叶片呈T型结构。

可选地，第一盖板和第二盖板为金属板，第一盖板和第二盖板的厚度为5～8mm。

可选地，紧固件包括相互配合使用的螺栓和螺母。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开的有益效果是：

(1)该焊接装置的体积小，可支持施焊后不拆卸叶片即直接进行去应力热处理，能够较好抑制叶片热处理过程中的变形。

(2)盖板上圆弧槽与榫头贴合，装夹时不损伤叶片。

(3)盖板上的圆弧槽结构等同于机匣上的榫槽，叶片焊接完成后，通过在槽内滑动三联叶片即可检查是否满足在机匣上的装配要求，可对三联叶片进行故障排查，进而提高压气机的装配效率。

附图说明

图1是静子三联叶片焊接装置的三维装配图；

图2是第一盖板的主视图；

图3是第二盖板的右视图；

图4是静子叶片的三维模型图；

图5是图4沿A-A方向的剖视图；

图6是图1的俯视图。

【符号说明】

1：第一盖板；

11：弧形槽；

12：第一孔；

2：第二盖板；

3：静子叶片；

31：叶身；

32：榫头；

4：螺栓；

5：螺母。

具体实施方式

燃气轮机压气机叶片的数量较多，而压气机就是依靠众多叶片来完成对气体的压缩。其中，燃气轮机压气机静子非可调叶片是一种特殊的零件，其数量多，形状复杂，加工及装配精度要求高。此种静子非可调叶片多数采用榫头榫槽结构，沿周向安装在压气机机匣内侧。装配过程中，叶片榫头从上/下机匣的一侧滑入对应榫槽，直至装完所有半个机匣的叶片为止。为了防止叶片从机匣另一侧滑出榫槽，需在上下机匣两侧各安装一组三联叶片。

本公开提供了一种燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，该装置包括包括静子三联叶片焊接卡具和静子叶片3。静子叶片3的榫头嵌入静子三联叶片焊接卡具内部，三个静子叶片沿其法向并排布置。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。但是，本公开能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本公开的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

本公开提供了一种静子三联叶片焊接装置，该静子三联叶片焊接装置包括第一盖板1、第二盖板2和三个静子叶片3，图1为静子三联叶片焊接装置的三维装配图，如图1所示，第一盖板1和第二盖板2相对设置，静子叶片3至于两盖板之间，第一盖板1和第二盖板2通过紧固件紧固相连，本实施例中紧固件包括螺栓4和螺母5，螺栓4穿设于第一盖板1和第二盖板2，再通过旋转拧紧螺母5将静子叶片3装夹，为避免装夹叶片过程中损坏叶片，拧紧力矩无需过大，保证叶片无晃动即可。其他本领域技术人员能够获悉的能够实现相同效果的紧固件，也可以适用，这里不再一一例举。

如图2所示，第一盖板1的第一面(与第二盖板2相对的面)上开设一两端开口的弧形槽11，该弧形槽11的深度为L(如图3所示)，该弧形槽11上弧线的半径为R1，弧形槽11下弧线的半径为R2，上弧线与下弧线的圆心重合。此外，该弧形槽11下方还开设有两个第一连接孔，该第一连接孔为通孔，且两个第一连接孔关于第一盖板1的中心线对称布置。第一盖板1的厚度为5～8mm。

第二盖板2的形状与上述第一盖板1的形状类似，其弧形槽(图中未示出)的深度为P，上弧线的半径为R3，下弧线的半径为R4，其余类似特征以下不再赘述。

如图4和图5所示，静子叶片3包括叶身31和榫头32。其中，叶片的形状为片状。叶身31的第一端(例如为叶身31的上端)，与榫头32的下端固连，榫头32的第一端长度为L，榫头32第一端的上弧面半径为则，榫头32第一端的下弧面半径为R2。榫头32的第二端长度为P，榫头32第二端的上弧面半径为R3，榫头32第二端的下弧面半径为R4。本实施例中，榫头32第一端的截面形状与第一槽的截面形状相同，榫头32第二端的截面形状与第二槽的截面形状相同。榫头32第一端配合嵌入第一槽内，榫头32第二端配合嵌入第二槽内。

如图1所示，三个榫头32沿所述叶身31的法向相互抵靠，在三个榫头32的抵靠连接处施焊，进而将三个叶片固连得到静子三联叶片。通过以上配合嵌入的装夹方式，可保护叶片不易装夹变形，保证了三个叶片榫头32与第一盖板1和第二盖板2的精密配合，使三个静子叶片3焊接过程易操作。而现有技术中，榫头32沿叶身31法向的端面为一斜面，而虎钳钳口平面为一竖直平面，应用虎钳沿叶片法向夹紧三个静子叶片3时，虎钳钳口与叶片榫头32沿叶片法向的端面不能完全贴合，夹紧力过小易导致叶片滑落，夹紧力过大易导致叶片变形。因此，本公开的上述装夹方式避免了夹紧力度不易控制的弊端。

以下结合图6，详细描述上述实施例中的静子三联叶片焊接装置的装夹焊接实施步骤：

步骤一：将第一盖板1、第二盖板2的开有圆弧槽的一侧相对，并用螺栓螺母连接第一盖板1和第二盖板2，先不上紧螺母。

步骤二：将静子叶片3的榫头32的第一端对准第一盖板1的圆弧槽，将静子叶片3的榫头32的第二端对准第二盖板2的圆弧槽，然后将榫头滑入第一盖板1和第二盖板2的圆弧槽内。

步骤三：重复步骤二依次安装其余两个静子叶片。

步骤四：拧紧螺母，力矩不宜太大，只要使叶片在两盖板间无晃动即可。

步骤五：焊接前在三个静子叶片中榫头的每两个接触面上涂少量粘合剂，使三联叶片在槽内滑动时，3个叶片不分离。

步骤六：在三个静子叶片中榫头的每两个接缝处进行焊接(例如可选用使电子束焊接或者激光熔焊)。

步骤七：将静子三联叶片焊接装置及其装夹的焊接完毕的三联叶片整体放入热处理炉进行去应力热处理，完成三联叶片的装夹焊接。

还需要说明的是，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

此外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造，并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

本公开提供的一种燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置具有体积小，可支持施焊后不拆卸叶片即直接进行去应力热处理，能够较好抑制叶片热处理过程中的变形，该装置中的第一盖板和第二盖板上圆弧槽与榫头贴合，装夹时不损伤叶片。第一盖板和第二盖板上的圆弧槽结构等同于机匣上的榫槽，叶片焊接完成后，通过在槽内滑动三联叶片即可检查是否满足在机匣上的装配要求，可对三联叶片进行故障排查，进而提高压气机的装配效率。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，包括：

静子三联叶片焊接卡具；

静子叶片，所述静子叶片的榫头两端均嵌入所述静子三联叶片焊接卡具内；

所述静子三联叶片焊接卡具包括：

第一盖板，所述第一盖板包括第一槽，所述第一槽沿所述静子叶片的法向设于所述第一盖板的第一面；

第二盖板，与所述第一盖板相对设置，所述第二盖板包括：第二槽，所述第二槽沿所述静子叶片的法向设于所述第二盖板的第一面，所述第二盖板的第一面与所述第一盖板的第一面相对，其中，所述第一盖板的第一面为所述第一盖板与所述第二盖板相对的面；以及

紧固件，同时穿射于所述第一盖板和所述第二盖板，且与所述第一盖板和所述第二盖板连接；其中，静子叶片的榫头的第一端嵌入所述第一槽内，所述静子叶片的榫头的第二端嵌入所述第二槽内；

其中，所述静子叶片为三个，三个所述静子叶片沿所述静子叶片的法向并排布置；三个所述静子叶片的榫头沿所述静子叶片的法向相互抵靠，并通过焊接固连，焊接的区域为相邻所述榫头相互抵靠的接缝处。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，其中，所述第一盖板包括：

第一连接孔，设置在所述第一盖板上，所述第一连接孔的个数为N个，N为大于等于1的整数；

所述第二盖板包括：

第二连接孔，设置在所述第二盖板上，所述第二连接孔与所述第一连接孔同轴设置，所述第二连接孔的个数为N个，N为大于等于1的整数；

所述紧固件同时穿设于所述第一连接孔和所述第二连接孔，所述紧固件与所述第一连接孔和所述第二连接孔固定连接。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，其中，所述第一槽为两端开口的弧形槽，所述第一槽的截面形状与所述榫头第一端的截面形状相配合。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，其中，所述第二槽为两端开口的弧形槽，所述第二槽的截面形状与所述榫头第二端的截面形状相配合。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，其中，所述静子叶片还包括：

叶身，所述叶身为一片状结构；所述叶身的第一端与所述榫头固连，所述静子叶片呈T型结构。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，其中，所述第一盖板和所述第二盖板为金属板，所述第一盖板和所述第二盖板的厚度为5～8mm。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机静子三联叶片焊接装置，其中，所述紧固件包括相互配合使用的螺栓和螺母。

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