CN201841367U - 一种回热器组件的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于涉及一种焊接工装，具体涉及一种回热器组件的焊接装置。目的是解决环形回热器单元芯片组焊成环形整体时遇到的：参与组焊的单元芯片总数不足，或单元芯片的倾斜角度失控、出现倒伏等问题。它包括底座，夹持组件，底座包括：辊轮座和安装在辊轮座两侧的辊轮，夹持组件包括分组定位焊组件、整体定位焊组件。本实用新型的优点是通过分组能够有效避免误差累积和单元芯片焊接变形的影响，从而保证参与组焊的单元芯片总数量正确；通过定位型面的准确定位，能够保证单元芯片的倾斜角度正确，不出现倒伏现象。

Description

一种回热器组件的焊接装置

技术领域

本实用新型属于涉及一种焊接装置，尤其涉及一种适合回热器组件的焊接装置，此种回热器常用于微型燃气轮机的余热回收。

背景技术

近年来，分布式能源系统越来越受到人们的重视。作为小区域内发电的微型燃气轮机技术具有高效紧凑的优势，同时还可以用于热电联产，提高了能源的利用率。回热器是燃气轮机系统实现回热循环的关键部件，可使整个燃气轮机的热效率提高到30％以上，因此对回热器的研究是能源以及制造领域的一个重要课题。回热器芯体组件由若干片换热芯片组件装配围成一圈焊接而成，片与片之间需要焊接密封，焊缝非常密集，且外形精度要求高。目前国内回热器工装设计、工艺流程安排和装配焊接不能满足工艺技术要求。美国专利US6112403公布了一种环形回热器换热单元芯片的制造方法，但未提及由单元芯片进一步组焊成环形整体的方法。实践中，有采用一片一片、紧密贴合、顺序组焊的方法，但由于误差累积和焊接变形的影响，导致最终装入的单元芯片数量有时减少，不能满足设计要求；也有采用先将所有单元芯片依次紧密叠放在芯筒外围，加环箍压紧后，进行整体组焊的，但由于单元芯片周向无法限位，保证不了单元芯片的正确倾斜角度，会出现倒伏现象，也不能满足设计要求。中国专利200610104725.0中公布了一种类似环形换热器的制造方法，其特点是先将无封条的单元芯片依次紧密叠放在一起，初步形成环形形状，在外围加箍成形后，再插入封条，进行组焊。此种方法，操作更复杂，而且同样无法保证单元芯片的正确倾斜角度。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于解决环形回热器单元芯片组焊成环形整体时遇到的：参与组焊的单元芯片总数不足，或单元芯片的倾斜角度失控、出现倒伏等问题，通过使得回热器若干片换热芯片组件装配焊接满足技术要求。

本实用新型是这样实现的：一种回热器组件的焊接装置，用于由2N组回热器单元芯片和芯筒组成的回热器的焊接；焊接装置包括：N个周向定位块、径向定位装置和轴向定位装置；

周向定位块外形与1组单元芯片的整体外形相同；

径向定位装置其内径与所述回热器组件外圆周能紧密贴合并且能够施加压力；

轴向定位装置能与所述回热器组件侧面贴合，提供侧面支撑和压紧。

如上所述的一种回热器组件的焊接装置，其中，

焊接时工序分为2个步骤；

第一步时，上述N个周向定位块、径向定位装置和轴向定位装置对N组单元芯片和回热器组件芯筒进行定位和固定，进行焊接；

第二步时，使用径向定位装置和轴向定位装置，在第一步中放置N个周向定位块的位置固定N组单元芯片，进行焊接；

所述第一步工序中，上述N个周向定位块、径向定位装置和轴向定位装置采用分组定位焊组件实现，分组定位焊组件包括：后定位盘、前定位盘，定位环，抱环；

抱环由多节弧形带板通过螺栓连接组成，在焊接时，对芯片组件所有的单元芯片进行径向定位；

后定位盘与前定位盘呈圆形且中间加工有中心孔，内表面带多个凸台，后定位盘与前定位盘靠多根螺栓和螺套镶嵌连接，整体成“工”字形；后定位盘与前定位盘内表面的凸台结合后外形符合单片芯片理论外形，起轴向定位作用；在焊接时，各个凸台之间的空间放置多片单元芯片；

前定位盘中心孔外表面带有凹槽，与定位环相配合，保证所有单元芯片组合而成的芯片组件侧面的平整；

第二步工序时，径向定位装置和轴向定位装置使用整体定位焊组件实现，整体定位焊组件包括：前压盘、后压盘、抱环；

前压盘与后压盘呈圆形，两者依靠长拉杆连接，圆盘中间部位加工有凹槽，凹槽形状与回热器组件外形面完全吻合。

如上所述的一种回热器组件的焊接装置，其中，所述的一种回热器组件的焊接装置还包括：底座；

底座包括：辊轮座和安装在辊轮座两侧的辊轮，辊轮通过连接销固定在辊轮座上；

分组定位焊组件和整体定位焊组件工作时放置于辊轮座上，通过辊轮旋转，通过止动螺钉定位。

本实用新型的优点是：通过分组能够有效避免误差累积和单元芯片焊接变形的影响，从而保证参与组焊的单元芯片总数量正确；通过定位型面的准确定位，能够保证单元芯片的倾斜角度正确，不出现倒伏现象。

附图说明

图1为一种环形回热器单元芯片的结构示意图；

图2为单元芯片组焊成的环形整体及封焊位置示意图；

图3为图2中B部分的放大后示意图；

图4为N组单元芯片和N个定位块共同构成的环形整体及定位焊示意图；

图5为图4中A部分的放大后示意图；

图6为分组定位和分组焊装置示意图；

图7前定位盘结构示意图；

图8后定位盘结构示意图；

图9前后定位盘连接形式及装卡回热器单元芯片结构立体示意图；

图10前后定位盘连接形式及装卡回热器单元芯片剖面示意图；

图11为整体定位和整体焊装置示意图；

图12为前压盘结构示意正视图；

图13为前压盘结构示意俯视剖面图；

图14为后压盘结构示意图；

图15为后压盘结构示意俯视剖面图。

1.单元芯片、2.芯筒、3.周向定位块、4.径向定位装置、5.轴向定位装置、6.分组定位焊时的局部焊点、7.整体封焊时的焊缝、8.后定位盘、9.抱环、10.辊轮、11.前定位盘、12.定位环、13.止动螺钉、14.辊轮座、15.前压盘、16.后压盘、17上下缺口、18连接螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：

图1为环形回热器单元芯片结构示意图，具有一定的功能型面，焊接侧具有上下缺口17。

图2和图3为单元芯片组焊成的环形整体及封焊位置示意图，整体封焊时的焊缝7将所有的回热器单元芯片以及芯筒连接为一体，达到气密封的效果，回热器工作时，气体从上下缺口17中一个进入，从另一个流出，达到热交换的目的；本实用新型所述的装置即用于此焊接过程。

其工作思路如图4和图5所示，将所有需要焊接的单元芯片分为2N组，首先使用N个周向定位块3以及径向定位装置4和轴向定位装置5对N组单元芯片进行定位和固定，然后对这N组芯片进行焊接，完成此过程后，即可使用已焊接上的N组单元芯片对剩余的N组单元芯片进行定位和焊接，得到图2所示的效果。

装置包括：底座，夹持组件；

底座包括：辊轮座14和安装在辊轮座14两侧的辊轮10，辊轮10通过连接销固定在辊轮座14上，可以实现自由旋转，也可通过止动螺钉13制动；

夹持组件整体外形为环形，工作时放置于辊轮座14上，能够通过辊轮10旋转，并且通过止动螺钉13定位；

夹持组件包括分组定位焊组件、整体定位焊组件：

如图6所示，分组定位焊组件包括：后定位盘8、前定位盘11，定位环12，抱环9；

抱环9由多节(节数大于2)弧形带板通过螺栓连接组成，主要保证所有单元芯片组合而成芯片组件外径满足要求，焊接完成后可以拆卸，起到如图4中的径向定位装置4的作用。

如图7和图8所示，后定位盘8与前定位盘11呈圆形且中间加工有一定尺寸的中心孔，中心孔中放置芯筒2，内表面带多个凸台，形成图4中所示的周向定位块3；

如图9和图10所示，后定位盘8与前定位盘11靠多根螺栓和螺套镶嵌连接，整体成“工”字形；内表面的凸台外形符合单片芯片1理论外形，起轴向定位作用。前定位盘11中心孔外表面带有凹槽，与定位环12相配合，保证所有单元芯片组合而成的芯片组件侧面的平整。

如图11所示，整体定位焊组件包括：前压盘15、后压盘16、抱环9；

如图12～15所示，前压盘15与后压盘16呈圆形，两者依靠长拉杆连接，圆盘中间部位加工有凹槽，凹槽形状与图2所示的回热器组件外形面完全吻合，便于完成后面N组芯片的装配焊接。

使用本实用新型所述的装置进行焊接的具体步骤如下：

通过以上装置将168片单元芯片组焊成环形整体，具体步骤如下：

第一步：分组定位。把所有单元芯片1分成2N组(N为不小于2的自然数)，将其中的N组间隔地用分组定位焊固定到芯筒2的周围，把所有单元芯片分成12组，每组14片。

保证芯筒位于换热芯片组件中间，换热芯片组件上下缺口7露出内壁的距离应相当。将其中的6组分别装入由后定位盘8和前定位盘11共同组成的周向定位装置中。将周向定位装置做成前后两部分，是为了方便零部件的装拆。其中，周向定位装置含有N个定位块，每个定位块正好替代参与定位的两组单元芯片之间缺少的一组。定位完成后，N组参与定位的单元芯片和N个定位块共同构成一个环形整体；芯筒2放到中间，用抱环9将所有单元芯片1初步压紧到芯筒2上。每组芯片的周向两侧由周向定位块3的定位型面准确限位，轴向由轴向定位装置5限位，径向由径向定位装置4将所有单元芯片压紧到中间的内壁2上。

再装入定位环12，并调整所有单元芯片1在轴向上与定位环12接触，重新将抱环9紧固，注意抱环9应均匀用力，边加紧边调整单元芯片1，使其与内壁接触均匀接触，所有单元芯片在随后的操作中都不可移动，即可完成分组定位。

第二步：分组定位焊。将完成分组定位的整体，放到辊轮座14的辊轮10上，调整到适当位置，拧紧止动螺钉13，即可将单元芯片1与中间芯筒2两端外缘相接的地方用局部焊固定，使得已定位的所有单元芯片1与中间芯筒2固连成一体，在随后的操作中，两者的接触位置不会发生变化。分组定位焊的焊点位置如附图5中的6所示。

注意换热芯片组件不要倾斜，片与片之间要压紧，控制片与片之间的错位以利于后续焊接。尽可能两面同时定位焊，若不能实现两面同时定位焊，允许将一面定位焊后再进行另一面定位焊，在随后的操作中，两者的接触位置不会发生变化。

第三步：整体定位。从第二步中已完成定位焊的整体中，取出已定位到芯筒上的6组单元芯片，将余下的6组单元芯片分别插入相应间隙中，用两侧的已定位芯片作周向定位，用抱环9将新加入的所有单元芯片1初步压紧到芯筒2上，用前压盘15和后压盘16在轴向对所有单元芯片进行统一限位，前后压盘压紧后，重新将抱环9紧固，使得所有单元芯片在随后的操作中都不可移动，即可完成整体定位。

第四步：整体定位焊。将第三步中完成整体定位的整体，放到辊轮座14的辊轮10上，调整到适当位置，拧紧止动螺钉13，即可将后装入的单元芯片1与中间芯筒2两端外缘相接的地方用局部焊固定，使得所有单元芯片1与中间芯筒2固连成一体，在随后的操作中，两者的接触位置不会发生变化。

第五步：整体封焊。将完成分组定位的整体，放到辊轮座14的辊轮10上，按图2所示：将相邻单元芯片外露在芯筒两端要求封焊的缝隙按要求封焊，将芯筒两端与单元芯片相接处要求封焊的缝隙按要求焊封。

Claims (3)

1.一种回热器组件的焊接装置，用于由2N组回热器单元芯片和芯筒组成的回热器的焊接；焊接装置包括：N个周向定位块(3)、径向定位装置(4)和轴向定位装置(5)；

周向定位块(3)外形与1组单元芯片的整体外形相同；

径向定位装置(4)其内径与所述回热器组件外圆周能紧密贴合并且能够施加压力；

轴向定位装置(5)能与所述回热器组件侧面贴合，提供侧面支撑和压紧。

2.如权利要求1所述的一种回热器组件的焊接装置，其特征在于：

焊接时工序分为2个步骤；

第一步时，上述N个周向定位块(3)、径向定位装置(4)和轴向定位装置(5)对N组单元芯片和回热器组件芯筒进行定位和固定，进行焊接；

第二步时，使用径向定位装置(4)和轴向定位装置(5)，在第一步中放置N个周向定位块的位置固定N组单元芯片，进行焊接；

所述第一步工序中，上述N个周向定位块(3)、径向定位装置(4)和轴向定位装置(5)采用分组定位焊组件实现，分组定位焊组件包括：后定位盘(8)、前定位盘(11)，定位环(12)，抱环(9)；

抱环(9)由多节弧形带板通过螺栓连接组成，在焊接时，对芯片组件所有的单元芯片进行径向定位；

后定位盘(8)与前定位盘(11)呈圆形且中间加工有中心孔，内表面带多个凸台，后定位盘(8)与前定位盘(11)靠多根螺栓和螺套镶嵌连接，整体成“工”字形；后定位盘(8)与前定位盘(11)内表面的凸台结合后外形符合单片芯片(1)理论外形，起轴向定位作用；在焊接时，各个凸台之间的空间放置多片单元芯片；

前定位盘(11)中心孔外表面带有凹槽，与定位环(12)相配合，保证所有单元芯片组合而成的芯片组件侧面的平整；

第二步工序时，径向定位装置(4)和轴向定位装置(5)使用整体定位焊组件实现，整体定位焊组件包括：前压盘(15)、后压盘(16)、抱环(9)；

前压盘(15)与后压盘(16)呈圆形，两者依靠长拉杆连接，圆盘中间部位加工有凹槽，凹槽形状与回热器组件外形面完全吻合。

3.如权利要求2所述的一种回热器组件的焊接装置，其特征在于：所述的一种回热器组件的焊接装置还包括：底座；

底座包括：辊轮座(14)和安装在辊轮座(14)两侧的辊轮(10)，辊轮(10)通过连接销固定在辊轮座(14)上；

分组定位焊组件和整体定位焊组件工作时放置于辊轮座(14)上，通过辊轮(10)旋转，通过止动螺钉(13)定位。

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