CN113634984B - 一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置及使用方法，本发明涉及一种汽轮机转子的定位装置，包括推进管、阶梯套、封气柱、弹簧、止动柱和丝堵，丝堵、推进管和阶梯套由左至右依次连接，封气柱、弹簧和止动柱由左至右依次安装在阶梯套内，弹簧的左端套装在封气柱的右端，弹簧的右端与止动柱的左端连接。本发明通过推进管的腔体内填装液氮使得过盈套升温时间较长，保证装配有充裕的有效工作时间；通过本发明的辅助定位装置，解决了加工过程中出现的技术难题，缩短了钳工修磨的时间，保证了加工的质量；本发明设计有泄压排气结构，使用安全可靠；本发明结构简单、容易生产制造、成本低、便于大范围推广使用。

Description

一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置及使用方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机转子的定位装置，具体涉及一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置及使用方法，本发明涉及汽轮机技术领域。
背景技术
汽轮机做工的单元是一个由高、中、低压几根转子构成的动态轴系，转子之间的连接是通过连接螺栓穿过两个转子对接法兰的对轮孔把紧后连接，所以对轮孔的位置和尺寸要非常精确，有时转子锻造材质缺陷，如裂纹、砂眼等或加工失误造成对轮孔质量问题，转子为高温高压高速运动工件，为了防止材料疲劳和应力集中，材质的金相组织要求高，不建议补焊修复，一般的处理方案是将该孔进行扩孔照配螺栓，由于转子是每分钟3000转高速旋转的工件，会造成照配的螺栓比其他螺栓质量大，使得转子整体在工作状态下重量的圆周方向的不平衡，为了整体的动平衡，通常把该孔圆周180度对称处对轮孔按相同尺寸扩孔照配螺栓，另外对接的转子与这两孔接配的孔也要按相同尺寸扩孔，这样的方案成本高，加工周期长，费时费力，另外给客户的产品的品质感官印象不好，由于转子不能补焊，扩孔照配螺栓弊端很多，我们提出了对有问题的转子对轮孔进行扩孔，用本体材质镶过盈套方案，就是一样材质的通套与转子已扩孔的对轮孔过盈配合，一般镶过盈套两种方法可选择，一种是对要镶套的孔加热使孔尺寸变大，将套装入，待孔温度降至常温，套和孔过盈配合，另一种是对套降温，使套的外圆尺寸变小，将套装入孔中，待套恢复常温，使得孔与套过盈配合，转子到加工对轮孔工序已经是精加工过的，如果对转子对轮孔加热会破坏转子精加工表面的质量，而且高温会使转子该处内部材质金相组织发生变化，所以加热的方法不可取，只能选择对套降温的方法，降温一般是将套放入液氮中，对其降温，使其外圆变小，装入扩完孔的对轮孔中，将通套装入孔中，待套恢复常温，使得孔与套过盈配合，这个操作过程需要在极短时间完成，而在极短时间内需要反复用外径千分尺测量套的外径尺寸是否小于通孔的直径，如果小于通孔直径，将套装入通孔，还要调整套在通孔的位置，保证套的两端面高于通孔的两端面，为了节省调整套在通孔的位置的时间，通常将套的长度做得比通孔的深度尺寸大多些，便于缩短调整套位置的时间，一般套比孔长4mm,装好后套的两侧端面分别高出工件端面2mm左右，如果长度接近，调整位置时间过长，套没有装正位置就已经过盈胀紧，镶套失败，只能上机床将套去除，再重新做套，重新镶套过程。镶套后由钳工修磨过盈套端面至与法兰面齐平，由于过盈套装入对轮通孔中，套的两端要高出转子法兰两端面2mm，修磨量过大，钳工修磨困难，如上镗铣床加工套突出部分，因为轴系尺寸要求，法兰侧加工不能触及法兰面，另一法兰凹槽侧转子轴径碍事，会与机床加工附件干涉，无法加工，因此只能钳工修磨，钳工经常操作过程中电动工具用力过大失控，伤及转子端面，造成二次质量事故，而且修磨周期长。
发明内容
本发明为了解决转子镶过盈套安装时花费较长时间，且无法精准定位，增加了钳工修磨的工作量和修磨难度的问题，进而提供一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置及使用方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置包括推进管、阶梯套、封气柱、弹簧、止动柱和丝堵，丝堵、推进管和阶梯套由左至右依次连接，封气柱、弹簧和止动柱由左至右依次安装在阶梯套内，弹簧的左端套装在封气柱的右端，弹簧的右端与止动柱的左端连接。
一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除使用方法，所述该方法包括如下步骤：
步骤一：将存在质量问题的转子对轮孔扩孔直至缺陷消除后，用内径千分尺测量扩孔后的对轮孔实际直径尺寸ФA，对轮孔图纸原内孔尺寸ФB，对轮孔的深度方向尺寸为C，过盈套按按外径ФA+0.08+0.06，内径为对轮孔图纸尺寸ФB-0.5 -0.6，长度为C+0.25+0.20加工，材质与转子材质相同；
步骤二：将封气柱安装在阶梯套中，封气柱的锥面与锥孔无间隙配合，再装入弹簧，弹簧的一端套装在封气柱的小圆柱体外圆上，然后将止动柱的安装在阶梯套中，弹簧的另一端套装在止动柱的最小直径圆柱体上，用扳手旋紧止动柱截面正六边形的多面体，将止动柱拧紧入阶梯套中，使弹簧变形压紧封气柱，使封气柱锥面与阶梯套的锥孔无间隙贴紧起到密封作用；
步骤三：将第二液氮密封圈套装在阶梯套的外螺纹处，将步骤一装好的阶梯套与堆进管的螺纹沉孔对接，拧紧密封；
步骤四：将定位环套装在推进管上，定位环的内螺纹与外螺纹接配，两端面贴紧，保证环形止口深度在0.1mm；
步骤五：将过盈套套装在推进管的外圆上位于定位环的一侧，过盈套内孔与推进管的外圆间隙配合，将螺纹环套装在推进管的外圆上，螺纹环的内螺纹与推进管的第一外螺纹接配，顶紧过盈套，使过盈套的端面紧贴定位环与外螺纹接配后形成的0.1mm的环形止口端面上；
步骤六：将液氮密封圈套装在丝堵的外螺纹根部；
步骤七：操作人员穿戴好防寒服和防寒装备，利用长臂钳将装有过盈套的定位装置及丝堵放放液氮降温，待装置的温度与液氮温度接近，同时推进管腔体里灌装了液氮，螺纹通孔向上将将推进管取出，将丝堵拧入降温推进管的螺纹通孔中，再将其继续放入液氮中，至温度接近液氮；
步骤八：用外径千分尺测量过盈套的外径尺寸，当过盈套的尺寸为ФA-0.06 -0.08时，将装有
过盈套的定位装置装入转子扩孔的对轮孔中，定位环的端面贴紧工件端面；
步骤九：待过盈套的温度升至室温，即可松开螺纹环，腔体的液氮升温后气化、膨胀，腔体压力剧增，压力作用在封气柱的端面，使封气柱向弹簧侧移动，压缩弹簧，封气柱与阶梯套的锥孔分离，形成气体通道，气体进入阶梯套2的第三通孔中，从第三通孔侧壁圆周均布加工的八个排气孔排出；
步骤十：最后拆下定位装置，此时的过盈套的轴向端面正好比转子端面高0.1mm，钳工可以精修过盈套的端面与转子端面齐平，上镗床按尺寸ФB镗准镶套的对轮孔，完成转子对轮孔的修复。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过推进管的腔体内填装液氮使得过盈套升温时间较长，保证装配有充裕的有效工作时间；
2、通过本发明的辅助定位装置，解决了加工过程中出现的技术难题，缩短了钳工修磨的时间，保证了加工的质量；
3、本发明设计有泄压排气结构，使用安全可靠；
4、本发明结构简单、容易生产制造、成本低、便于大范围推广使用。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的右视图；
图4图1的剖视图；
图5是本发明的轴测示意图；
图6、图7是过盈套装配转子完成状态示意图；
图8是本发明装配过盈套后的轴测图；
图9是本发明及过盈套装配到转子对轮孔状态的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置包括推进管1、阶梯套2、封气柱3、弹簧4、止动柱5和丝堵6，丝堵6、推进管1和阶梯套2由左至右依次连接，封气柱1、弹簧4和止动柱5由左至右依次安装在阶梯套2内，弹簧4的左端套装在封气柱3的右端，弹簧4的右端与止动柱5的左端连接。
具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述推进管1由小端圆柱段和大端圆柱段连接成一体的阶梯轴状腔管结构，小端圆柱段由左至右依次设有与丝堵6配合的螺纹通孔1-1、腔体1-2，大端圆柱段由左至右依次设有第一通孔1-3和螺纹沉孔1-4，螺纹通孔1-1、腔体1-2、第一通孔1-3和螺纹沉孔1-4之间相互连通设置，所述小端圆柱段的左端外表面设有第一外螺纹1-5，所述大端圆柱段的左端外表面设有第二外螺纹1-6，大端圆柱段的外表面沿圆周方向均布设有四个第一削边槽1-7。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，所述阶梯套2由小端至大端依次设第二通孔2-1、有与封气柱3配合的锥孔2-2、与止动柱5配合的第三通孔2-3，阶梯套2的外表面沿圆周方向均布设有多个排气孔2-4，阶梯套2外圆间隔90°对称加工有四个削边槽2-5，第三通孔2-3加工有一段与止动柱5配合的内螺纹。
其它组成以连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括第一液氮密封圈7，第一液氮密封圈7套装在丝堵6的外螺纹处位于丝堵6与螺纹通孔1-1的连接处。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图4至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括螺纹环8，螺纹环8与第一外螺纹1-5螺纹连接，螺纹环8的外表面对称设有两个第二削边槽8-1。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图4至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括定位环9，定位环9与第二外螺纹1-6螺纹连接，定位环9的外表面对称设有两个第三削边槽9-1。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述定位环9的内孔为螺纹通孔，定位环9的内螺纹长度比第二外螺纹1-6的长度长0.1mm，定位环9与第二外螺纹1-6接配合形成一个0.1mm的环形止口。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括第二液氮密封圈10，第二液氮密封圈10套装在阶梯套2左端的外螺纹处。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除使用方法包括如下步骤：
步骤一：将存在质量问题的转子12对轮孔扩孔直至缺陷消除后，用内径千分尺测量扩孔后的对轮孔实际直径尺寸ФA，对轮孔图纸原内孔尺寸ФB，对轮孔的深度方向尺寸为C，过盈套按按外径ФA+0.08+0.06，内径为对轮孔图纸尺寸ФB-0.5 -0.6，长度为C+0.25+0.20加工，材质与转子材质相同；
步骤二：将封气柱3安装在阶梯套2中，封气柱3的锥面与锥孔2-2无间隙配合，再装入弹簧4，弹簧4的一端套装在封气柱3的小圆柱体外圆上，然后将止动柱5的安装在阶梯套2中，弹簧4的另一端套装在止动柱5的最小直径圆柱体上，用扳手旋紧止动柱5截面正六边形的多面体，将止动柱5拧紧入阶梯套2中，使弹簧4变形压紧封气柱3，使封气柱3锥面与阶梯套2的锥孔2-2无间隙贴紧起到密封作用；
步骤三：将第二液氮密封圈10套装在阶梯套2的外螺纹处，将步骤一装好的阶梯套2与堆进管1的螺纹沉孔1-4对接，拧紧密封；
步骤四：将定位环9套装在推进管1上，定位环9的内螺纹与第二外螺纹1-6接配，两端面贴紧，保证环形止口深度在0.1mm；
步骤五：将过盈套11套装在推进管1的外圆上位于定位环9的一侧，过盈套11内孔与推进管1的外圆间隙配合，将螺纹环8套装在推进管1的外圆上，螺纹环8的内螺纹与推进管1的第一外螺纹1-5接配，顶紧过盈套11，使过盈套11的端面紧贴定位环9与外螺纹1-6接配后形成的0.1mm的环形止口端面上；
步骤六：将液氮密封圈7套装在丝堵6的外螺纹根部；
步骤七：操作人员穿戴好防寒服和防寒装备，利用长臂钳将装有过盈套11的定位装置及丝堵6放入液氮降温，待装置的温度与液氮温度接近，同时推进管1腔体1-2里灌装了液氮，螺纹通孔1-1向上将推进管取出，将丝堵6拧入降温推进管1的螺纹通孔1-1中，再将其继续放入液氮中，至温度接近液氮；
步骤八：用外径千分尺测量过盈套11的外径尺寸，当过盈套11的尺寸为ФA-0.06-0.08时，
将装有过盈套11的定位装置装入转子12扩孔的对轮孔中，定位环9的端面贴紧工件端面；
步骤九：待过盈套11的温度升至室温，即可松开螺纹环8，腔体1-2的液氮升温后气化、膨胀，腔体1-2压力剧增，压力作用在封气柱3的端面，使封气柱3向弹簧侧移动，压缩弹簧，封气柱3与阶梯套2的锥孔2-2分离，形成气体通道，气体进入阶梯套2的第三通孔2-3中，从第三通孔2-3侧壁圆周均布加工的八个排气孔2-4排出；
避免降温推进管1腔体1-2压力剧增产生装置破裂，造成人员伤害事故，
步骤十：最后拆下定位装置，此时的过盈套11的轴向端面正好比转子端面高0.1mm，钳工可以精修过盈套11的端面与转子端面齐平，上镗床按尺寸ФB镗准镶套的对轮孔，完成转子对轮孔的修复。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
具体实施方式十：结合图4至图5说明本实施方式，本实施方式所述封气柱3由一个锥台和一个直径与锥台大径相等的圆柱体及一个直径较小的圆柱体由左至右依次连接构成的一个整体；止动柱5由小至大的三个不同直径的圆柱体和一个截面正六边形的多面体构成一个整体，最小的直径的圆柱体与封气柱3较小的圆柱体直径相同，中间的圆柱体外圆加工有外螺纹。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置，其特征在于：所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置包括推进管(1)、阶梯套(2)、封气柱(3)、弹簧(4)、止动柱(5)和丝堵(6)，丝堵(6)、推进管(1)和阶梯套(2)由左至右依次连接，封气柱(3)、弹簧(4)和止动柱(5)由左至右依次安装在阶梯套(2)内，弹簧(4)的左端套装在封气柱(3)的右端，弹簧(4)的右端与止动柱(5)的左端连接，推进管(1)由小端圆柱段和大端圆柱段连接成一体的阶梯轴状腔管结构，小端圆柱段由左至右依次设有与丝堵(6)配合的螺纹通孔(1-1)、腔体(1-2)，大端圆柱段由左至右依次设有第一通孔(1-3)和螺纹沉孔(1-4)，螺纹通孔(1-1)、腔体(1-2)、第一通孔(1-3)和螺纹沉孔(1-4)之间相互连通设置，所述小端圆柱段的左端外表面设有第一外螺纹(1-5)，所述大端圆柱段的左端外表面设有第二外螺纹(1-6)，大端圆柱段的外表面沿圆周方向均布设有四个第一削边槽(1-7)，所述阶梯套(2)由小端至大端依次设第二通孔(2-1)、有与封气柱(3)配合的锥孔(2-2)、与止动柱(5)配合的第三通孔(2-3)，阶梯套(2)的外表面沿圆周方向均布设有多个排气孔(2-4)，阶梯套(2)外圆间隔90°对称加工有四个削边槽(2-5)，第三通孔(2-3)加工有一段与止动柱(5)内螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置，其特征在于：所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括第一液氮密封圈(7)，第一液氮密封圈(7)套装在丝堵(6)的外螺纹处，位于丝堵(6)与螺纹通孔(1-1)的连接处。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置，其特征在于：所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括螺纹环(8)，螺纹环(8)与第一外螺纹(1-5)螺纹连接，螺纹环(8)的外表面对称设有两个第二削边槽(8-1)。
4.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置，其特征在于：所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括定位环(9)，定位环(9)与第二外螺纹(1-6)螺纹连接，定位环(9)的外表面对称设有两个第三削边槽(9-1)。
5.根据权利要求4所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置，其特征在于：所述定位环(9)的内孔为螺纹通孔，定位环(9)的内螺纹长度比第二外螺纹(1-6)的长度长0.1mm，定位环(9)与第二外螺纹(1-6)接配合形成一个0.1mm的环形止口。
6.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置，其特征在于：所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置还包括第二液氮密封圈(10)，第二液氮密封圈(10)套装在阶梯套(2)左端的外螺纹处。
7.利用权利要求1-6中任意一项所述一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置的使用方法，其特征在于：所述该方法包括如下步骤：
步骤一：将存在质量问题的转子(12)对轮孔扩孔直至缺陷消除后，用内径千分尺测量扩孔后的对轮孔实际直径尺寸ФA，对轮孔图纸原内孔尺寸ФB，对轮孔的深度方向尺寸为C，过盈套(11)按外径ФA+0.08+0.06，内径为对轮孔图纸尺寸ФB-0.5-0.6，长度为C+0.25+0.20加工，材质与转子材质相同；
步骤二：将封气柱(3)安装在阶梯套(2)中，封气柱(3)的锥面与锥孔(2-2)无间隙配合，再装入弹簧(4)，弹簧(4)的一端套装在封气柱(3)的小圆柱体外圆上，然后将止动柱(5)的安装在阶梯套(2)中，弹簧(4)的另一端套装在止动柱(5)的最小直径圆柱体上，用扳手旋紧止动柱(5)截面正六边形的多面体，将止动柱(5)拧紧入阶梯套(2)中，使弹簧(4)变形压紧封气柱(3)，使封气柱(3)锥面与阶梯套(2)的锥孔(2-2)无间隙贴紧起到密封作用；
步骤三：将第二液氮密封圈(10)套装在阶梯套(2)的外螺纹处，将步骤一装好的阶梯套(2)与堆进管(1)的螺纹沉孔(1-4)对接，拧紧密封；
步骤四：将定位环(9)套装在推进管(1)上，定位环(9)的内螺纹与第二外螺纹(1-6)接配，两端面贴紧，保证环形止口深度在0.1mm；
步骤五：将过盈套(11)套装在推进管(1)的外圆上位于定位环(9)的一侧，过盈套(11)内孔与推进管(1)的外圆间隙配合，将螺纹环(8)套装在推进管(1)的外圆上，螺纹环(8)的内螺纹与推进管(1)的第一外螺纹(1-5)接配，顶紧过盈套(11)，使过盈套(11)的端面紧贴定位环(9)与第二外螺纹(1-6)接配后形成的0.1mm的环形止口端面上；
步骤六：将液氮密封圈(7)套装在丝堵(6)的外螺纹根部；
步骤七：操作人员穿戴好防寒服和防寒装备，利用长臂钳将装有过盈套(11)的定位装置及丝堵(6)放入液氮降温，待装置的温度与液氮温度接近，同时推进管(1)腔体(1-2)里灌装了液氮，螺纹通孔(1-1)向上将推进管(1)取出，将丝堵(6)拧入降温推进管(1)的螺纹通孔(1-1)中，再将其继续放入液氮中，至温度接近液氮；
步骤八：用外径千分尺测量过盈套(11)的外径尺寸，当过盈套(11)的尺寸为ФA-0.06-0.08时，将装有过盈套(11)的定位装置装入转子(12)扩孔的对轮孔中，定位环(9)的端面贴紧工件端面；
步骤九：待过盈套(11)的温度升至室温，即可松开螺纹环(8)，腔体(1-2)的液氮升温后气化、膨胀，腔体(1-2)压力剧增，压力作用在封气柱(3)的端面，使封气柱(3)向弹簧侧移动，压缩弹簧，封气柱(3)与阶梯套(2)的锥孔(2-2)分离，形成气体通道，气体进入阶梯套2的第三通孔(2-3)中，从第三通孔(2-3)侧壁圆周均布加工的八个排气孔(2-4)排出；
步骤十：最后拆下定位装置，此时的过盈套(11)的轴向端面正好比转子端面高0.1mm，钳工可以精修过盈套(11)的端面与转子端面齐平，上镗床按尺寸ФB镗准镶套的对轮孔，完成转子对轮孔的修复。
8.根据权利要求7所述的一种汽轮机转子对轮孔缺陷消除辅助定位装置的使用方法，其特征在于：封气柱(3)由一个锥台和一个直径与锥台大径相等的圆柱体及一个直径较小的圆柱体由左至右依次连接构成的一个整体；止动柱(5)由小至大的三个不同直径的圆柱体和一个截面正六边形的多面体构成一个整体，最小的直径的圆柱体与封气柱(3)较小的圆柱体直径相同，中间的圆柱体外圆加工有外螺纹。
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