CN113385877B - 超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其通过旋转与涨缩运行方式有效调整叶片组合隔板焊接时较水平位置的焊缝位置，有效装夹及固定叶片组合隔板。其包括：减速箱体，所述减速箱体内置有减速组件；主轴，所述主轴支承并贯穿所述减速箱体布置，所述主轴的输入端位于所述减速箱体的内腔内，所述主轴的转动输出端侧凸于所述减速箱体的对应端；动力输入端，所述动力输入端连接输入轴；所述输入轴的输出端位于所述减速箱体内，所述输入轴的输出端通过减速组件连接所述主轴的输入端；其还包括有涨缩结构，所述涨缩结构包括活动盘部分、固定盘、瓦片组件。

Description

超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装及加工方法

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片组装的技术领域，具体为超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，本发明还提供了通过该加工工装进行组合隔板加工的加工方法。

背景技术

汽轮机的出现推动了电力工业的发展，随着电力应用的日益广泛以及经济的发展，小型汽轮机已经无法满足电力需求，大型汽轮机的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向；汽轮机的内部是由外缸、内缸、隔板及转子等重要部分组成，其中，超临界压力汽轮机的蒸汽压力已接近25Mpa，对零部件的质量，特别是焊接质量要求更高，汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，叶片经受蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动的同时作用，故叶片组合隔板的焊接质量要求极高，若由于焊接质量问题引起叶片脱落，轻则引起汽轮机发电机组振动，重则造成飞车事故；因此，汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全，一旦发生汽轮机叶片断损事故，势必被迫进行停机检修处理，对电厂损失极大。

超临界压力汽轮机叶片是指直径在1000～3000毫米的叶片盘上均匀焊接叶片(即叶片组合隔板)，尤其是将叶片焊接在外环体上，外环体直径往往达到2米左右，无法用简单的人为拨动的工装来调节焊缝时熔池接近水平(为了保证焊接质量)，均匀分布的叶片(即叶片组合隔板)在叶片外环体内侧上均匀焊接固定时往往是复杂的弧形，即每条弧形是焊接线。

现有的加工方法采用平板上固定环体及叶片的焊接位置，焊接时，不得不采用立焊、仰焊，手工操作的焊条电弧焊难度提升，导致焊接质量无法保证，焊缝成形困难，容易在焊缝表面产生焊瘤，甚至产生塌陷；且固定叶片组合隔板的平板也无法自行转动，通常叶片组合隔板的正反两面均需要焊接，需要多次装夹，因此焊接效率较低，焊接质量无法保证。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其通过旋转与涨缩运行方式有效调整叶片组合隔板焊接时较水平位置的焊缝位置，有效装夹及固定叶片组合隔板，使叶片组合隔板更简易、高效、高质量的组合焊接加工环体上，其整个装置的通用性好，适合加工不同尺寸的产品。

超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其特征在于，其包括：

减速箱体，所述减速箱体内置有减速组件；

主轴，所述主轴支承并贯穿所述减速箱体布置，所述主轴的输入端位于所述减速箱体的内腔内，所述主轴的转动输出端侧凸于所述减速箱体的对应端；

动力输入端，所述动力输入端连接输入轴；

所述输入轴的输出端位于所述减速箱体内，所述输入轴的输出端通过减速组件连接所述主轴的输入端；

其还包括有涨缩结构，所述涨缩结构包括活动盘部分、固定盘、瓦片组件；

所述固定盘固套于所述主轴的转动输出端，所述固定盘的径向环面排布有若干环布的导向直线孔槽；

所述瓦片组件具体包括若干块瓦片，每片所述瓦片包括固定端和轴向延展部分，所述轴向延展部分的内壁上设置有斜向滑块；

每片所述瓦片固定端通过固接件安装于导向直线孔槽；

所述活动盘部分套装于所述主轴转动输出端的外环壁位置，所述活动盘部分的外壁设置有若干斜向导向槽，所述斜向滑块嵌装于对应的斜向导向槽布置；

所述活动盘部分外接有轴向驱动部分，所述轴向驱动部分驱动活动盘组件轴向移动、进而带动瓦片组件所对应形成的支撑环面整体涨缩。

其进一步特征在于：

所述轴向驱动部分包括有撑紧轴，所述主轴的径向中心位置设置有中心导向孔，所述撑紧轴插装于所述中心导向孔内，所述主轴对应于所述活动盘部分的位置设置有导向避让槽，所述导向避让槽内设置有销块，所述销块固接于所述活动盘部分，所述导向避让槽设置有轴向导向部分，所述销块沿着轴向导向部分轴向动作，所述销块的中心位置固插于所述撑紧轴的对应插装槽，所述撑紧轴外接轴向动力部分；

所述轴向动力部分具体为油缸，所述油缸设置于远离所述活动片部分的对应于减速箱体的一端侧，所述油缸的输出端连接所述撑紧轴的对应端；

所述活动盘部分包括第一活动盘、撑管、第二活动盘，所述第一活动盘、第二活动盘轴向间隔布置、并通过撑管固接形成整体结构；

所述第一活动盘、第二活动盘的外环壁上分别设置有若干斜向导向槽，所述轴向延展部分对应于两个活动盘的斜向导向槽的位置分别设置有斜向滑块，对应位置的斜向滑块嵌装于对应的斜向导向槽布置，两组斜向导向机构同步运动作业，确保瓦片的径向稳定涨缩；

所述动力输入端包括有动力电机、传动轴，所述动力电机通过传动轴连接所述输入轴；

所述输入轴上套设有输入齿轮，所述主轴对应于输入齿轮的位置设置有主轴齿轮，所述输入齿轮直接或间接啮合连接所述主轴齿轮；

所述减速箱包括有第一端板、第二端板，靠近所述活动盘部分的为第二端板，靠近所述油缸的为第一端板，所述主轴水平布置、通过第一轴承贯穿第一端板、通过第二轴承贯穿第二端板；

所述第一轴承具体为调心轴承，所述主轴贯穿第一轴承后套设有主轴定位套、并固套有油缸座，后锁紧螺母将油缸座固压紧贴于所述主轴定位套的对应端部，所述油缸座的相对外端面固装有所述油缸，所述油缸的活塞杆通过油缸联轴器固接所述撑紧轴的对应外凸端，所述油缸的液压油阀门端设置有转接头，油缸跟转时、液压油阀门端不会跟转，确保整个机构的顺利作业；

其还包括有若干扇形垫块，当隔板的内径大于瓦片的最大直径范围时，扇形垫块固装于所述轴向延展部分的外壁，扩展整个结构的适用范围，此时隔板套装于若干扇形垫块形成的外环壁。

一种超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工方法，其特征在于，其具体操作如下：

a驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分沿着斜向导向槽径向收缩；

b将特定尺寸的隔板套装于瓦片的轴向延展部分；

c之后再次驱动轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分径向扩展，使得隔板的内圈紧套于瓦片设置

d之后排布对应的叶片，使得叶片相对于隔板的需要焊接位置的两侧均外露设置；

e焊枪通过转换位置和角度即可完成设定位置的叶片和隔板的焊接，在焊接过程中，转动主轴，使得焊枪完成不同角度的叶片的焊接作业；

f再次驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分沿着斜向导向槽径向收缩，取出隔板和叶片焊接后的整体结构。

其进一步特征在于：

当隔板的内径大于瓦片的最大扩展直径时，通过螺丝将扇形垫块安装于轴向延展部分的对应外壁，重复上述操作步骤a-f。

采用上述技术方案后，通过旋转与涨缩运行方式能有效调整叶片组合隔板的焊接位置相对于水平状态的焊缝位置，有效装夹及固定叶片组合隔板，使叶片组合隔板更简易、高效、高质量的组合焊接加工在环体上，并可以在叶片的两侧面同时对叶片隔板进行焊接；如遇内孔过大的叶片隔板产品时，亦可在涨缩机构外圆加装垫块，来调节装夹直径；其整个装置的通用性好，适合加工不同尺寸的产品。

附图说明

图1为本发明的主视图剖视结构示意图；

图2为本发明的瓦片涨缩至最小行程的结构示意图；

图3为本发明的瓦片涨缩至最大行程的结构示意图；

图4为本发明的瓦片安装垫块后的结构示意图；

图5为图4的侧视图结构示意图；

图6为图1的A处局部放大结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

输入轴1、第一轴承2、第二轴承3、输入齿轮4、主轴齿轮5、主轴定位套6、油缸座7、后锁紧螺母8、油缸联轴器9、底座10、减速箱体20、第一端板21、第二端板22、第二端盖23、第一端盖24、主轴30、中心导向孔31、导向避让槽32、动力输入端40、动力电机41、传动轴42、联轴器43、轴承座44、涨缩结构50、活动盘部分60、斜向导向槽61、第一活动盘62、撑管63、第二活动盘64、固定盘70、导向直线孔槽71、瓦片组件80、瓦片81、固定端82、轴向延展部分83、斜向滑块84、螺栓组件85、轴向驱动部分90、撑紧轴91、销块92、轴向动力部分100、油缸101、液压油阀门102、转接头103、隔板110、扇形垫块120、焊缝130。

具体实施方式

超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，见图1-图6，其包括：底座10、减速箱体20、主轴30、动力输入端40、涨缩结构50，底座10上分别设置有减速箱体20、动力输入端40，减速箱体20内置有减速组件；

主轴30支承并贯穿减速箱体20布置，主轴30的输入端位于减速箱体20的内腔内，主轴的转动输出端侧凸于减速箱体的对应端；

动力输入端40连接输入轴1；

输入轴1的输出端位于减速箱体20内，输入轴1的输出端通过减速组件连接主轴30的输入端；

涨缩结构50包括活动盘部分60、固定盘70、瓦片组件80；

固定盘70固套于主轴30的转动输出端，固定盘70的径向环面排布有若干环布的导向直线孔槽71；

瓦片组件80具体包括若干块瓦片81，每片瓦片81包括固定端82和轴向延展部分83，轴向延展部分83的内壁上设置有斜向滑块84；

每片瓦片的81固定端82通过螺栓组件85安装于导向直线孔槽71；瓦片81沿着导向直线孔槽71径向扩展或收缩；

活动盘部分60套装于主轴30转动输出端的外环壁位置，活动盘部分60的外壁设置有若干斜向导向槽61，斜向滑块84嵌装于对应的斜向导向槽61布置；

活动盘部分60外接有轴向驱动部分90，轴向驱动部分90驱动活动盘组件60轴向移动、进而带动瓦片组件80所对应形成的支撑环面整体涨缩。

具体实施时：减速箱20包括有第一端板21、第二端板22，靠近活动盘部分60的为第二端板22，靠近轴向驱动部分90的为第一端板21，主轴30水平布置、通过第一轴承2贯穿第一端板21、通过第二轴承3贯穿第二端板22；

活动盘部分60包括第一活动盘62、撑管63、第二活动盘64，第一活动盘62、第二活动盘64轴向间隔布置、并通过撑管63固接形成整体结构；固定盘70、第一活动盘62、第二活动盘64沿着第二端板22顺次向外布置，

轴向驱动部分90包括有撑紧轴91，主轴30的径向中心位置设置有中心导向孔31，撑紧轴91插装于中心导向孔31内，主轴30对应于第二活动盘64的位置设置有导向避让槽32，导向避让槽32内设置有销块92，销块92通过螺栓固接于第二活动盘64，导向避让槽32设置有轴向导向部分，销块92沿着轴向导向部分轴向动作，销块92的中心位置固插于撑紧轴91的对应插装槽，撑紧轴91外接位于第一端板21外侧的轴向动力部分100；

轴向动力100部分具体为油缸101，油缸101设置于第一端盖侧，油缸101的输出端连接撑紧轴91的对应端.

具体实施时，第一活动盘62、第二活动盘64的外环壁上分别设置有若干斜向导向槽61，轴向延展部分83对应于两个活动盘的斜向导向槽的位置分别设置有斜向滑块84，对应位置的斜向滑块84嵌装于对应的斜向导向槽61布置，两组斜向导向机构同步运动作业，确保瓦片80的径向稳定涨缩，斜向导向槽61和斜向滑块84之间形成燕尾槽装配形式，确保不会脱轨；

动力输入端40包括有动力电机41、传动轴42，动力电机41通过传动轴42、联轴器43连接输入轴1，输入轴1分别通过两端的轴承座44支承于减速箱体20的内腔；

输入轴1上套设有输入齿轮4，主轴30对应于输入齿轮4的位置设置有主轴齿轮5，输入齿轮4直接或间接啮合连接主轴齿轮5；具体实施例中，输入齿轮4直接啮合连接主轴齿轮5，输入齿轮4所对应的输入轴为高速轴，主轴齿轮5和输入齿轮4之间为减速传动设置；

第一轴承2具体为调心轴承，确保能够承受部分径向力，主轴30贯穿第一轴承2后套设有主轴定位套6、并固套有油缸座7，后锁紧螺母8将油缸座7固压紧贴于主轴定位套6的对应端部，油缸座7的相对外端面固装有油缸101，油缸101的活塞杆通过油缸联轴器9固接撑紧轴91的对应外凸端，油缸101的液压油阀门102端设置有转接头103，油缸跟转时、液压油阀门102端不会跟转，确保整个机构的顺利作业；

第二轴承3的外端固装有第二端盖23，第一轴承2的外侧固装有第一端盖24，确保整个结构的组装稳定可靠。

具体实施时，其还包括有若干扇形垫块120，当隔板110的内径大于瓦片81的最大直径范围时，扇形垫块120固装于轴向延展部分83的外壁，扩展整个结构的适用范围，此时隔板110套装于若干扇形垫块120形成的外环壁，图中130为焊缝。

一种超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工方法，其具体操作如下：

a驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分沿着斜向导向槽径向收缩；

b将特定尺寸的隔板套装于瓦片的轴向延展部分；

c之后再次驱动轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分径向扩展，使得隔板的内圈紧套于瓦片设置

d之后排布对应的叶片，使得叶片相对于隔板的需要焊接位置的两侧均外露设置；

e焊枪通过转换位置和角度即可完成设定位置的叶片和隔板的焊接，在焊接过程中，转动主轴，使得焊枪完成不同角度的叶片的焊接作业；

f再次驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分沿着斜向导向槽径向收缩，取出隔板和叶片焊接后的整体结构。

当隔板的内径大于瓦片的最大扩展直径时，通过螺丝将扇形垫块安装于轴向延展部分的对应外壁，重复上述操作步骤a-f。

其工作原理如下：其通过旋转与涨缩运行方式能有效调整叶片组合隔板的焊接位置相对于水平状态的焊缝位置，有效装夹及固定叶片组合隔板，使叶片组合隔板更简易、高效、高质量的组合焊接加工在环体上，并可以在叶片的两侧面同时对叶片隔板进行焊接；如遇内孔过大的叶片隔板产品时，亦可在涨缩机构外圆加装垫块，来调节装夹直径；其整个装置的通用性好，适合加工不同尺寸的产品。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其特征在于，其包括：

减速箱体，所述减速箱体内置有减速组件；

主轴，所述主轴支承并贯穿所述减速箱体布置，所述主轴的输入端位于所述减速箱体的内腔内，所述主轴的转动输出端侧凸于所述减速箱体的对应端；

动力输入端，所述动力输入端连接输入轴；

所述输入轴的输出端位于所述减速箱体内，所述输入轴的输出端通过减速组件连接所述主轴的输入端；

其还包括有涨缩结构，所述涨缩结构包括活动盘部分、固定盘、瓦片组件；

所述固定盘固套于所述主轴的转动输出端，所述固定盘的径向环面排布有若干环布的导向直线孔槽；

所述瓦片组件具体包括若干块瓦片，每片所述瓦片包括固定端和轴向延展部分，所述轴向延展部分的内壁上设置有斜向滑块；

每片所述瓦片固定端通过固接件安装于导向直线孔槽；

所述活动盘部分套装于所述主轴转动输出端的外环壁位置，所述活动盘部分的外壁设置有若干斜向导向槽，所述斜向滑块嵌装于对应的斜向导向槽布置；

所述活动盘部分外接有轴向驱动部分，所述轴向驱动部分驱动活动盘组件轴向移动、进而带动瓦片组件所对应形成的支撑环面整体涨缩；

所述轴向驱动部分包括有撑紧轴，所述主轴的径向中心位置设置有中心导向孔，所述撑紧轴插装于所述中心导向孔内，所述主轴对应于所述活动盘部分的位置设置有导向避让槽，所述导向避让槽内设置有销块，所述销块固接于所述活动盘部分，所述导向避让槽设置有轴向导向部分，所述销块沿着轴向导向部分轴向动作，所述销块的中心位置固插于所述撑紧轴的对应插装槽，所述撑紧轴外接轴向动力部分；

所述活动盘部分包括第一活动盘、撑管、第二活动盘，所述第一活动盘、第二活动盘轴向间隔布置、并通过撑管固接形成整体结构；

所述第一活动盘、第二活动盘的外环壁上分别设置有若干斜向导向槽，所述轴向延展部分对应于两个活动盘的斜向导向槽的位置分别设置有斜向滑块，对应位置的斜向滑块嵌装于对应的斜向导向槽布置。

2.如权利要求1所述的超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其特征在于：所述轴向动力部分具体为油缸，所述油缸设置于远离所述活动盘部分的对应于减速箱体的一端侧，所述油缸的输出端连接所述撑紧轴的对应端。

3.如权利要求2所述的超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其特征在于：所述动力输入端包括有动力电机、传动轴，所述动力电机通过传动轴连接所述输入轴。

4.如权利要求3所述的超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其特征在于：所述输入轴上套设有输入齿轮，所述主轴对应于输入齿轮的位置设置有主轴齿轮，所述输入齿轮直接或间接啮合连接所述主轴齿轮。

5.如权利要求4所述的超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其特征在于：其还包括有若干扇形垫块，当隔板的内径大于瓦片的最大直径范围时，扇形垫块固装于所述轴向延展部分的外壁。

6.一种超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工方法，其特征在于，其采用如权利要求5所述的超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其具体操作如下：

a驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分沿着斜向导向槽径向收缩；

b将特定尺寸的隔板套装于瓦片的轴向延展部分；

c之后再次驱动轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分径向扩展，使得隔板的内圈紧套于瓦片设置

d之后排布对应的叶片，使得叶片相对于隔板的需要焊接位置的两侧均外露设置；

e焊枪通过转换位置和角度即可完成设定位置的叶片和隔板的焊接，在焊接过程中，转动主轴，使得焊枪完成不同角度的叶片的焊接作业；

f再次驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向延展部分沿着斜向导向槽径向收缩，取出隔板和叶片焊接后的整体结构。

7.如权利要求6所述的一种超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工方法，其特征在于：当隔板的内径大于瓦片的最大扩展直径时，通过螺丝将扇形垫块安装于轴向延展部分的对应外壁，重复上述操作步骤a-f。

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