EP3903408A1

EP3903408A1 - Verfahren zur reparatur von lötstellenleckagen sowie schweiss- oder lötvorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: EP3903408A1
Application number: EP20704411.6A
Authority: EP
Inventors: Christoph DÖPPE; Dominik HALACZ
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-11-03
Also published as: US20220166293A1; WO2020173633A1; DE102019202626A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur von Lötstellenleckagen an einer Verbindungsvorrichtung (1), die dazu eingerichtet ist, Kühlwasser in hohl ausgebildete metallische Ständerstäbe (2) einer Ständerwicklung (3) einer elektrischen Maschine (4) einzuleiten. Ferner betrifft die Erfindung eine Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren zur Reparatur von Lötstellenleckagen sowie Schweiß oder Lötvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Repara tur von Lötstellenleckagen an einer Verbindungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Kühlwasser in hohl ausgebildete metallische Ständerstäbe einer Ständerwicklung einer elektri schen Maschine einzuleiten, wobei die Verbindungsvorrichtung aufweist: einen metallischen Stabaufnahmekörper mit einer Durchgangsöffnung, in welche die Ständerstäbe eingeschoben, unter Verwendung von metallischen Distanzstücken ausgerichtet und unter Verwendung eines Lots mit dem Stabaufnahmekörper und mit den Distanzstücken stoffschlüssig und fluiddicht ver bunden sind, wobei die freien Enden der Ständerstäbe im We sentlichen bündig mit freien Enden der Distanzstücke und mit einer Stirnfläche des Stabaufnahmekörpers abschließen; ein napfförmiges metallisches Abdeckelement, das die freien Enden der Ständerstäbe einfassend stoffschlüssig und fluiddicht mit dem Stabaufnahmekörper unter Ausbildung einer Kühlwasserkam mer verbunden ist; und einen an dem Abdeckelement vorgesehe nen, fluidtechnisch mit der Kühlwasserkammer verbundenen me tallischen Kühlwasserleitungsanschluss .

Verbindungsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Sie werden beispielsweise bei Ge neratoren dazu eingesetzt, Kühlwasser in die hohl ausgebilde ten Ständerstäbe einer Ständerwicklung einzuleiten. Ein Bei spiel eines solchen Generators sind Generatoren der Siemens AG für große GuD Anlagen.

Der mit einer Durchgangsöffnung versehene Stabaufnahmekörper kann beispielsweise aus Kupfer hergestellt sein und in Form eines Vierkantrohrs bereitgestellt werden. Die freien Endbe reiche der zur Ständerwicklung führenden Ständerstäbe sind in die Durchgangsöffnung des Stabaufnahmekörpers eingeschoben und innerhalb der Öffnung unter Verwendung metallischer Dis tanzstücke ausgerichtet, die ebenfalls bevorzugt aus Kupfer hergestellt sind. Die Ständerstäbe, die Distanzstücke sowie der Stabaufnahmekörper sind zur Erzeugung einer monolithi schen Einheit unter Verwendung eines Lots stoffschlüssig und fluiddicht miteinander verbunden, so dass Kühlwasser nur durch die hohl ausgebildeten Ständerstäbe von einer Stirnsei te des Stabaufnahmekörpers zur anderen Stirnfläche gelangen kann. Die stoffschlüssige Lotverbindung wird normalerweise hergestellt, indem die Oberflächen der zu fügenden Komponen ten mit einem Lot bedeckt und nach entsprechender Ausrichtung in einer geeigneten Lötvorrichtung mittels Induktion verlötet werden. Auf diejenige Stirnfläche des Stabaufnahmekörpers, mit der die freien Enden der Ständerstäbe und die freien En den der Distanzstücke im Wesentlichen bündig abschließen, ist ein napfförmiges metallisches Abdeckelement aufgesetzt, das ebenfalls aus Kupfer hergestellt sein kann. Das Abdeckelement fasst die freien Enden der Distanzstücke ein und ist stoff schlüssig und fluiddicht mit dem Stabaufnahmekörper unter Ausbildung einer Kühlwasserkammer verbunden. An dem Ab deckelement ist ein fluidtechnisch mit der Kühlwasserkammer verbundener metallischer Kühlwasserleitungsanschluss vorge sehen, der fluidtechnisch mit einem Kühlwasserreservoir ver bunden ist. Entsprechend kann Kühlwasser während des Betriebs des Generators über den Kühlwasserleitungsanschluss in die Kühlwasserkammer und von dort aus in die einzelnen Ständer stäbe eingeleitet werden, so dass diese eine Kühlung erfah ren .

Ein Problem des zuvor beschriebenen Aufbaus der Verbindungs vorrichtung besteht in der Praxis darin, dass die Dichtheit der die Ständerstäbe, die Distanzstücke und den Stabaufnahme körper stoffschlüssig miteinander verbindenden Lötstellen nachlassen kann, was zu unerwünschten Kühlwasserleckagen führt. Die Ursache für die nachlassende Dichtheit besteht meist darin, dass ausgehend von in den Lötstellen vorhandenen Spalten, die während des Fertigungsprozesses der Verbindungs vorrichtung entstehen können, Risse insbesondere aufgrund von Spaltkorrosion induziert werden und sich ausbreiten. Vor diesem Hintergrund ist es bekannt, dass Verbindungsvor richtungen der eingangs genannten Art regelmäßig gewartet bzw. repariert werden müssen, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Generators zu gewährleisten. Die Reparatur erfolgt der zeit ausschließlich unter Einsatz des so genannten Harz-Zieh- Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt flüssiges Harz auf die dem Abdeckelement gegenüberliegende Stirnfläche des Stabaufnahmekörpers aufgetragen. In einem zweiten Schritt wird in der Kühlwasserkammer ein Vakuum er zeugt, was dazu führt, dass das Harz in diejenigen Risse ein dringt, die sich durchgehend von der Kühlwasserkammer zur außen liegenden Stirnfläche des Stabaufnahmekörpers erstre cken, wodurch eine Abdichtung erzielt wird.

Auch wenn sich das Harz-Zieh-Verfahren in der Vergangenheit durchaus bewährt hat, weist dieses dennoch Nachteile auf. Der gravierendste Nachteil besteht wohl darin, dass nur solche Risse abgedichtet werden können, die bereits eine Kühlwasser leckage hervorrufen, also Risse, welche die Kühlwasserkammer mit der Umgebung verbinden. So können bereits vorhandene Le ckagen zwar eliminiert werden. Bei Rissen, die erst in naher Zukunft zu einer Leckage führen werden, ist eine Abdichtung hingegen nicht möglich. Vor diesem Hintergrund ist es nicht auszuschließen, dass auch kurz nach Durchführung einer War tung bzw. Reparatur der zuvor beschriebenen Art neue Leckagen auftreten .

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Reparatur von Lötstellenleckagen an einer Verbindungsvorrich tung der zuvor beschriebenen Art zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Entfernen des Abdeckelementes von dem Stabaufnahmekörper; b) Ausrichten und Befestigen einer einen in X-, Y- und Z-Richtung bewegbaren Bearbeitungskopf aufwei senden Schweiß- oder Lötvorrichtung an der elektrischen Ma- schine derart, dass der Bearbeitungskopf radial auswärts des Stabaufnahmekörpers positioniert ist, wobei die Befestigung insbesondere an einem radial einwärts des Stabaufnahmekörpers angeordneten Bereich der elektrischen Maschine erfolgt; c) Überschweißen oder Überlöten von durch Entfernen des Ab deckelementes zugänglich gewordener Lötstellen, welche die Ständerstäbe, die Distanzstücke und den Stabaufnahmekörper Stoffschlüssig miteinander verbinden, d) Entfernen der

Schweiß- oder Lötvorrichtung und d) stoffschlüssiges und fluiddichtes Befestigen des in Schritt a) entfernten oder eines neuen Abdeckelementes an dem Stabaufnahmekörper. Die vorliegende Erfindung schlägt somit vor, Lötstellen, die be reits Ursache für Leckagen sind oder an denen zukünftig

Leckagen entstehen können, durch Überschweißen oder Überlöten mit einem Zusatzwerkstoff abzudichten. Auf diese Weise kann ein leckagefreier Betrieb der elektrischen Maschine, bei der es sich insbesondere um einen Generator handelt, zumindest bis zum nächsten Wartungsintervall gewährleistet werden. Das Überschweißen oder Überlöten erfolgt erfindungsgemäß in situ an dem Aufstellort der elektrischen Maschine unter Verwendung einer Schweiß- oder Lötvorrichtung, die an der elektrischen Maschine befestigt wird. Entsprechend ist es nicht erforder lich, große Komponenten der elektrischen Maschine, wie bei spielsweise das Schildlager oder den Rotor, zu demontieren, wodurch viel Zeit und Aufwand und damit einhergehend Kosten eingespart werden.

Vorteilhaft werden die zu überschweißenden Lötstellen zwi schen den Schritten a) und b) gereinigt. Die Reinigung kann dabei im Rahmen einer mechanischen Bearbeitung, beispielswei se eines Schleifprozesses, und/oder unter Einsatz geeigneter Reinigungsmittel erfolgen. Damit wird die Qualität des in Schritt c) durchgeführten Schweiß- bzw. Lötprozesses verbes sert .

Bevorzugt erfolgt das Ausrichten der Schweiß- oder Lötvor richtung in Schritt b) derart, dass sich zumindest einige der Lötstellen in der X- und/oder in der Y-Richtung erstrecken. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem ersten Teilschritt ausschließlich mehrere sich in X-Richtung erstreckende Lötstellen und anschließend in einem zweiten Teilschritt ausschließlich mehrere sich in Y-Richtung erstreckende Lötstellen überschweißt oder über lötet werden, oder umgekehrt. Entsprechend muss der Bearbei tungskopf während des Überschweißens oder Überlötens der Löt stellen nur in einer Richtung verfahren werden, was zu einer einfachen Steuerung der Bewegung des Bearbeitungskopfes führt .

Vorteilhaft wird der Bearbeitungskopf der Schweiß- oder Löt vorrichtung zwischen der Durchführung der beiden Teilschritte um 90° um eine sich in Z-Richtung erstreckende Drehachse ge dreht. Entsprechend muss der Bearbeitungskopf bei der Bear beitung der Lötstellen lediglich entlang einer einzelnen Ach se verfahren werden. Dies ist insbesondere dahingehend von Vorteil, dass die relative Ausrichtung des Bearbeitungskopfes und der Materialzufuhr unabhängig davon, ob sich in X-Rich- tung oder in Y-Richtung erstreckende Lötstellen überschweißt oder überlötet werden, beibehalten werden kann.

Bevorzugt wird der Bearbeitungskopf der Schweiß- oder Lötvor richtung zum Überschweißen oder Überlöten von eine Kehlnaht bildenden Lötstellen um eine sich in X-Richtung oder in Y- Richtung erstreckende Schwenkachse geschwenkt, insbesondere um 45°. Entsprechend wird ein sehr gutes Arbeitsergebnis sichergestellt .

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sämtliche der durch Entfernen des Abdeckelementes zu gänglich gewordener Lötstellen überschweißt oder überlötet. Dies hat zur Folge, dass auch Lötstellen, die derzeit zwar noch keine Leckage zeigen, bei denen aber gegebenenfalls kurzfristig Defekte entstehen würden, ebenfalls repariert werden . Bevorzugt werden die Lötstellen in Schritt c) überschweißt, wobei als Schweißverfahren ein Laserstrahlauftragsschweißver fahren eingesetzt wird, bevorzugt unter Verwendung eines Schweißzusatzdrahtes, insbesondere eine Miko- Laserstrahlauf tragsschweißverfahren. Das Laserauftragsschweißverfahren zeichnet sich zum einen dadurch aus, dass sehr feine Schweiß raupen erzeugt werden können. Auf diese Weise kann sicherge stellt werden, dass sich die Öffnungen der hohl ausgebildeten Ständerstäbe nicht mit Schweißzusatzwerkstoffen zusetzen. Zum anderen ist das Laserauftragsschweißverfahren dahingehend vorteilhaft, dass nur wenig Wärme in das zu schweißende Bau teil eingebracht wird. Entsprechend kann verhindert werden, dass thermisch mit dem Stabaufnahmekörper verbundene Kompo nenten der elektrischen Maschine beeinträchtigt werden, wie beispielsweise Isolierungen, welche die aus dem Stabaufnahme körper austretenden Ständerstäbe umgeben

Ferner schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der ein gangs genannten Aufgabe eine Schweiß- oder Lötvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend einen Bearbeitungskopf, eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Schweiß- oder Lötzusatzwerkstoffes, ein Gestell, an dem der Bearbeitungskopf und die Zuführeinrichtung in einer X- und einer Y-Richtung entlang entsprechender Linearachsen motorisch verfahrbar und in einer Z-Richtung entlang einer weiteren Linearachse zumindest bewegbar gehalten ist, und eine unterhalb des Gestells angeordnete und mit diesem ver bundene Befestigungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Schweiß- oder Lötvorrichtung an einer elektrischen Ma schine derart zu befestigen, dass der Bearbeitungskopf radial auswärts eines Stabaufnahmekörpers einer zu reparierenden Verbindungsvorrichtung positioniert wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Gestell ein Gestellunterteil und ein Gestelloberteil auf, an dem die Linearachsen gehalten sind, wobei das Gestellober teil relativ zum Gestellunterteil um eine sich in X-Richtung oder in Y-Richtung erstreckende Schwenkachse verschwenkbar ist, insbesondere in einem Winkel von zumindest 45° zu beiden Seiten. Entsprechend können Kehlnähte sehr gut bearbeitet werden .

Bevorzugt sind die Linearachsen an dem Gestelloberteil derart gehalten sind, dass sie relativ zum Gestellunterteil um eine sich in Z-Richtung erstreckende Drehachse um zumindest 90° zwischen zwei Stellungen gedreht und in den jeweiligen Stel lungen arretiert werden können. Dies ermöglicht eine Bearbei tung von sich in X-Richtung und in Y-Richtung erstreckenden Lötstellen, indem der Bearbeitungskopf entlang nur einer Ach se verfahren wird. Entsprechend kann eine relative Ausrich tung des Bearbeitungskopfes und der Materialzuführeinrich- tung, wie beispielweise einer Schweiß- oder Lötdrahtzu- führeinrichtung, beibehalten werden.

Bevorzugt weist die Befestigungseinrichtung einander gegen über angeordnete Klemmbacken auf, die um sich parallel zuein ander in X-Richtung oder in Y-Richtung erstreckende Schwenk achsen zwischen einer Freigabestellung und einer Klemmstel lung schwenkbar sind, in der sie kraftschlüssig, insbesondere form- und kraftschlüssig mit der elektrischen Maschine in Eingriff gebracht werden können. Auf diese Weise wird ein sehr einfacher und stabiler Aufbau der Befestigungseinrich tung erzielt.

Vorteilhaft ist das Gestell insbesondere lösbar an einer mit einer Aussparung versehenen Basisplatte befestigt ist, die auf der Befestigungseinrichtung derart lösbar befestigbar ist, wobei die Klemmbacken durch die Basisplatte in ihrer Klemmstellung arretiert werden, und wobei die Aussparung der art bemessen ist, dass sie im an der elektrischen Maschine montierten Zustand der Schweiß- oder Lötvorrichtung zu bear beitende Bereiche der Verbindungsvorrichtung zugänglich macht. Auch dies führt zu einem einfachen und stabilen Aufbau der Schweiß- oder Lötvorrichtung. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Bearbeitungskopf ein Laserbearbeitungskopf, insbesondere ein Faserlaserbearbeitungskopf ist, der über eine flexible Faser mit einer Laserquelle verbunden ist. Entsprechend einfach lässt sich die Schweiß- oder Lötvorrichtung in situ hand haben .

Bevorzugt ist die Zuführeinrichtung zum Zuführen eines draht förmigen Schweiß- oder Lötzusatzwerkstoffes ausgelegt.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfah rens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Verbindungsvorrichtung;

Figur 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II in Figur 1;

Figur 3 eine perspektivische Teilansicht einer elektrischen

Maschine, an der eine Schweiß- oder Lötvorrichtung gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfin dung angeordnet ist;

Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Befestigungsein richtung der Schweiß- oder Lötvorrichtung im an einem Ständerstab befestigten Zustand;

Figur 5 eine perspektivische Ansicht der in Figur 4 darge stellten Anordnung während des Aufsetzens einer Basisplatte ;

Figur 6 eine perspektivische Ansicht der an dem Ständerstab befestigten Schweiß- oder Lötvorrichtung im voll ständig montierten Zustand, wobei sich die Schweiß oder Lötvorrichtung in einer ersten Stellung befin det; Figur 7 eine perspektivische Ansicht der Schweiß- oder Löt vorrichtung in einer zweiten Stellung;

Figur 8 eine perspektivische Ansicht der Schweiß- oder Löt vorrichtung in einer dritten Stellung und

Figur 9 eine Ansicht der Verbindungsvorrichtung analog zu

Figur 2 nach der Durchführung eines Verfahrens ge mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung .

Die Figuren 1 und 2 zeigen Ansichten einer Verbindungsvor richtung 1. Diese ist dazu ausgelegt, Kühlwasser aus einem nicht näher dargestellten Kühlwasserreservoir oder Kühlwas serkreislauf in hohl ausgebildete metallische Ständerstäbe 2 einer Ständerwicklung 3 einer elektrischen Maschine 4 einzu leiten, bei der es sich vorliegend um einen Generator han delt. Die Verbindungsvorrichtung 1 umfasst einen metalli schen, bevorzugt aus Kupfer hergestellten Stabaufnahmekörper 5 mit einer Durchgangsöffnung 6, die vorliegend einen recht eckigen Querschnitt aufweist. In die Durchgangsöffnung 6 sind die Endbereiche der zur Ständerwicklung 3 führenden Ständer stäbe 2 eingeschoben und unter Verwendung von metallischen, ebenfalls aus Kupfer hergestellten und stabförmig ausgebilde ten Distanzstücken 7 derart angeordnet und ausgerichtet, dass die freien Enden der Ständerstäbe 2 im Wesentlichen bündig mit den freien Enden der Distanzstücke 7 und mit einer Stirn fläche 8 des Stabaufnahmekörpers 5 abschließen. Die Ständer stäbe 2, die Distanzstücke 7 und der Stabaufnahmekörper 5 sind unter Verwendung eines Lots stoffschlüssig und fluid dicht miteinander verbunden, wobei die sich ergebenden Löt stellen mit der Bezugsziffer 9 gekennzeichnet sind. Entspre chend kann ein Fluid den Stabaufnahmekörper 5 grundsätzlich nur durch die Hohlräume der Ständerstäbe 2 durchdringen. Die Verbindungsvorrichtung 1 umfasst ferner ein napfförmiges me tallisches Abdeckelement 10, das ebenfalls bevorzugt aus Kup- fer hergestellt ist. Das Abdeckelement 10 ist derart ausge bildet und stoffschlüssig sowie fluiddicht mit dem Stabauf nahmekörper 5 verbunden, dass es die freien Enden der Stän derstäbe 2 sowie der Distanzstücke 7 unter Ausbildung einer Kühlwasserkammer 11 einfasst. An dem Abdeckelement 10 ist ein vorliegend aus Edelstahl hergestellter Kühlwasserleitungsan schluss 12 vorgesehen, der fluidtechnisch mit der Kühlwasser kammer 11 verbunden ist und zu einem nicht näher dargestell ten Kühlwasserreservoir führt bzw. an einen Kühlwasserkreis lauf angeschlossen ist. Entsprechend kann Kühlwasser über den Kühlwasseranschluss 11 der Kühlwasserkammer 10 zugeführt und in die jeweiligen Ständerstäbe 2 eingeleitet werden, um die Ständerwicklung 3 zu kühlen.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt der in Figur 1 lediglich sche matisch dargestellten elektrischen Maschine 4, deren Ständer wicklung 3 entlang ihres Umfangs mit einer Vielzahl der in Figur 1 gezeigten Verbindungsvorrichtungen 1 versehen ist. Dabei sind jeweils zwei radial benachbart angeordnete Verbin dungsvorrichtungen 1 einer Ständerstabeinheit 13 zugeordnet.

Um bereits vorhandene Leckagen im Bereich der Lötstellen 9 der jeweiligen Verbindungsvorrichtungen 1 zu eliminieren oder die Entstehung solcher Leckagen zu verhindern, die meist durch fertigungsbedingte Spalte innerhalb der Lötstellen 9 verursacht werden, von denen ausgehend Risse aufgrund von Spaltkorrosion induziert werden, wird das nachfolgend be schriebene Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung durchgeführt:

In einem ersten Schritt werden sämtliche Abdeckelemente 10 von den Stabaufnahmekörpern 5 der jeweiligen Verbindungsvor richtungen 1 entfernt, beispielsweise mittels Ablötens. Figur 3 zeigt die auf diese Weise freigelegten Stabaufnahmekörper

5.

In einem weiteren Schritt werden die durch Entfernen des Ab deckelementes 10 zugänglich gewordenen Lötstellen 9 bevorzugt gereinigt. Die Reinigung kann unter Einsatz eines mechani schen Bearbeitungsverfahrens, wie beispielsweise eines

Schleifprozesses, und/oder unter Verwendung geeigneter Reini gungsmittel erfolgen.

Anschließend werden sämtliche Lötstellen 9, welche die Stän derstäbe 2, die Distanzstücke 7 und den Stabaufnahmekörper 5 der jeweiligen Verbindungsvorrichtungen 1 stoffschlüssig mit einander verbinden, in situ an dem Aufstellort der elektri schen Maschine 4 überschweißt oder überlötet. Hierzu wird vorliegend eine Schweiß- oder Lötvorrichtung 14 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 4 bis 8 be schrieben wird.

Die in den Figuren 6 bis 8 dargestellte Schweiß- oder Lötvor richtung 14 umfasst als Hauptkomponenten einen Bearbeitungs kopf 15, eine Zuführeinrichtung 16, ein Gestell 17, an dem der Bearbeitungskopf 15 und die Zuführeinrichtung 16 in einer X- und in einer Y-Richtung entlang entsprechender Linearach sen 18 motorisch verfahrbar und in Z-Richtung entlang einer weiteren Linearachse 18 manuell bewegbar gehalten sind, eine Basisplatte 19, auf der das Gestell 17 montiert ist, und eine unterhalb der Basisplatte 19 angeordnete, lösbar mit dieser verbundene Befestigungseinrichtung 20.

Bei dem Bearbeitungskopf 15 handelt es sich vorliegend um einen Laserbearbeitungskopf, genauer gesagt um einen Faser laserbearbeitungskopf, der über eine flexible Faser 21 mit einer nicht näher dargestellten Laserquelle verbunden ist.

Die Zuführeinrichtung 16 ist dazu ausgelegt, einen drahtför migen Schweiß- oder Lötzusatzwerkstoff zuzuführen. Die Zu führeinrichtung 16 ist gemeinsam mit dem Bearbeitungskopf 15 manuell bewegbar an der sich in Z-Richtung erstreckenden Linearachse 18 gehalten, wobei nicht näher dargestellte Jus tiermittel vorgesehen sind, mit denen der Bearbeitungskopf 15 und die Zuführeinrichtung 16 relativ zueinander ausgerichtet werden können.

Das Gestell 17 umfasst ein Gestellunterteil 22 und ein Ge stelloberteil 23, wobei das Gestelloberteil 23 relativ zum Gestellunterteil 22 um eine sich in Y-Richtung erstreckende Schwenkachse 24 verschwenkbar ist. Das Gestellunterteil 22 weist vorliegend zwei einander gegenüber positionierte Rah menteile 25 auf, die im oberen Bereich kreisringsegmentförmig gebogene Führungen 26 definieren. Das Gestelloberteil 24 um fasst ein Plattenteil 27, das über abwärts vorstehende Arme 28 an den Führungen 26 des Gestellunterteils 22 derart gehal ten ist, dass es ausgehend von einer X-Y-Ebene jeweils um 45° zu beiden Seiten um die Schwenkachse 24 geschwenkt und in je der Schwenkstellung arretiert werden kann. Das Plattenteil 27 ist mittig mit einer großen Durchgangsöffnung 29 versehen, die durch eine kreisringförmige, aufwärts vorstehende Führung 30 begrenzt ist. An dieser Führung 30 ist eine U-förmige Auf nahmeplatte 31 derart gehalten, dass diese ausgehend von der in Figur 6 dargestellten Stellung um 90° um die Z-Achse ge dreht und in beiden Endstellungen arretiert werden kann. Eine dieser Endstellungen ist in Figur 7 dargestellt. Auf der Auf nahmeplatte 31 sind einander gegenüberliegend zwei der Line arachsen 18 angeordnet, die sich parallel zueinander in Y- Richtung erstrecken. Auf diesen beiden Linearachsen 18 ist in Y-Richtung bewegbar eine weitere sich in X-Richtung erstre ckende Linearachse 18 positioniert, an der wiederum in X- Richtung verfahrbar eine sich in Z-Richtung erstreckende Li nearachse 18 gehalten ist, die den Bearbeitungskopf 15 sowie die Zuführeinrichtung 16 in Z-Richtung bewegbar aufnimmt. Die Bewegung des Bearbeitungskopfes 15 und der Zuführeinrichtung 16 in X- und Y-Richtung wird über Motoren 32 realisiert. Ein Verstellen des Bearbeitungskopfes 15 und der Zuführeinrich tung 16 in Z-Richtung erfolgt vorliegend manuell.

Die Basisplatte 19, an deren Oberseite das Gestellunterteil 22 lösbar befestigt ist, umfasst eine mittige Aussparung 33, die derart bemessen ist, dass sie die zu bearbeitenden Löt- stellen 9 der Verbindungsvorrichtungen 1 einer Ständerstab einheit 13 von oben zugänglich macht, wenn die Schweiß- oder Lötvorrichtung 14 auf eine Ständerstabeinheit 13 aufgesetzt und an dieser befestigt ist.

Die Befestigungseinrichtung 20 umfasst ein Doppelrahmenteil 34, das derart ausgelegt ist, dass es auf eine Ständerstab einheit 13 aufgelegt werden kann und in diesem Zustand die beiden Stabaufnahmekörper 5 der Ständerstabeinheit 13 ein fasst. Ferner weist die Befestigungseinrichtung 20 zwei einander gegenüber angeordnete Klemmbacken 35 auf, die vor liegend jeweils über drei Schwenkarme 36 schwenkbar um sich parallel zueinander in Y-Richtung erstreckende Schwenkachsen 37 und 38 zwischen einer oberen Freigabestellung und einer unteren Klemmstellung schwenkbar an dem Doppelrahmenteil 34 gehalten sind. Die Form und die Position der Klemmbacken 35 sind derart gewählt, dass die Klemmbacken 35 in der Klemm stellung form- und vorteilhaft auch kraftschlüssig mit einer Ständerstabeinheit 13 der elektrischen Maschine 4 in Eingriff gebracht werden können. Im vorliegenden Fall sind die Klemm backen 35 jeweils durch eine L-förmig gebogene Platte gebil det .

Zur Montage der Schweiß- oder Lötvorrichtung 14 an einer Ständerstabeinheit 13 wird in einem ersten Schritt die Befes tigungseinrichtung 20 am Ständerstab 2 befestigt. Hierzu wird das Doppelrahmenteil 34 auf die Ständerstabeinheit 13 derart aufgesetzt, dass es die Stabaufnahmekörper 5 gleichmäßig ein fasst. In einem weiteren Schritt werden die Klemmbacken 35 aus der Freigabestellung in die Klemmstellung überführt, in dem sie um die jeweiligen Schwenkachsen 37 und 38 abwärts ge schwenkt werden. Nunmehr liegen die Klemmbacken 35 form- und kraftschlüssig an der Ständerstabeinheit 13 an, wie es in Figur 4 gezeigt ist.

In einem weiteren Schritt wird die Basisplatte 19, wie es in Figur 5 gezeigt ist, von oben auf die Befestigungseinrichtung 20 aufgesetzt und unter Einsatz von Schrauben an dieser be- festigt. Die Basisplatte 19 liegt nunmehr unmittelbar auf den Schwenkarmen 36 der Befestigungseinrichtung 20 auf, wodurch die Klemmbacken 35 in ihrer Klemmstellung arretiert werden.

In einem weiteren Schritt wird dann das Gestellunterteil 23 mit den an diesem gehaltenen restlichen Komponenten der

Schweiß- oder Lötvorrichtung 14 an der Basisplatte 19 fi xiert. Dies erfolgt vorliegend ebenfalls unter Verwendung entsprechender Befestigungsschrauben. Die Schweiß- oder Löt vorrichtung 14 ist nunmehr derart zu den beiden Stabaufnahme körpern 5 der Ständerstabeinheit 13 ausgerichtet, dass sich die in Figur 2 gezeigten Lötstellen 9 entweder in X-Richtung oder in Y-Richtung erstrecken, wie es in Figur 6 zu erkennen ist .

Nunmehr können die Lötstellen 9 unter Einsatz der Schweiß oder Lötvorrichtung 14 in an und für sich bekannter Weise überschweißt oder überlötet werden. Vorliegend werden mit der in Figur 6 gezeigten Anordnung in einem ersten Teilschritt ausschließlich die sich in Y-Richtung erstreckenden Lötstel len 9 überschweißt oder überlötet. Dabei werden die äußeren beiden Kehlnähte ausgelassen. Anschließend werden der Bear beitungskopf 15 und die Zuführeinrichtung 16 ausgehend von der in Figur 6 dargestellten Anordnung um 90° um die Z-Achse gedreht, so dass sich die in Figur 7 dargestellte Anordnung ergibt. Nunmehr werden in einem zweiten Teilschritt die sich in X-Richtung erstreckende Lötstellen 9 überschweißt oder überlötet. Dabei werden wiederum die äußeren beiden Kehlnähte ausgelassen. Zum Überschweißen und Überlöten der äußeren Kehlnähte werden der Bearbeitungskopf 15 und die Zuführein richtung 16 um die Schwenkachse verschwenkt, insbesondere um 45° zur jeweiligen Seite, wie es in Figur 8 dargestellt ist. Figur 9 zeigt die entstandenen Schweißraupen 39, die im Über gangsbereich zwischen Ständerstäben 2 und Distanzstücken 7 eine Breite von maximal 3mm aufweisen sollten.

Nach dem Überschweißen oder Überlöten sämtlicher Lötstellen 9 wird die Schweiß- oder Lötvorrichtung 14 wieder demontiert und anschließend an der nächste Ständerstabeinheit 13 erneut montiert, um dort die Lötstellen 9 zu überschweißen oder zu überlöten . Nach dem Überschweißen oder Überlöten der Lötstellen 3 sämt licher Ständerstabeinheiten 13 der Ständerwicklung 3 werden dann in einem letzten Schritt die Abdeckelemente 10 wieder stoffschlüssig und fluiddicht an den Stabaufnahmekörpern 5 befestigt. Hierbei kann es sich um diejenigen Abdeckelemente 10 handeln, die zuvor entfernt wurden. Alternativ können aber auch neue Abdeckelemente 10 verwendet werden. Die Befestigung erfolgt vorteilhaft mittels Löten, insbesondere unter Einsatz einer manuell betätigten Lötvorrichtung. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reparatur von Lötstellenleckagen an einer Verbindungsvorrichtung (1), die dazu eingerichtet ist, Kühlwasser in hohl ausgebildete metallische Ständerstäbe (2) einer Ständerwicklung (3) einer elektrischen Maschine (4) einzuleiten, wobei die Verbindungsvorrichtung (1) auf weist:

einen metallischen Stabaufnahmekörper (5) mit einer Durchgangsöffnung (6), in welche die Ständerstäbe (2) ein geschoben, unter Verwendung von metallischen Distanzstücken (7) ausgerichtet und unter Verwendung eines Lots mit dem Stabaufnahmekörper (5) und mit den Distanzstücken (7) stoffschlüssig und fluiddicht verbunden sind, wobei die freien Enden der Ständerstäbe (2) im Wesentlichen bündig mit freien Enden der Distanzstücke (7) und mit einer Stirn fläche (8) des Stabaufnahmekörpers (5) abschließen,

ein napfförmiges metallisches Abdeckelement (10), das die freien Enden der Ständerstäbe (2) einfassend stoff schlüssig und fluiddicht mit dem Stabaufnahmekörper (5) unter Ausbildung einer Kühlwasserkammer (11) verbunden ist, und

einen an dem Abdeckelement (10) vorgesehenen, fluidtech nisch mit der Kühlwasserkammer verbundenen metallischen Kühlwasserleitungsanschluss (12) ,

und wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Entfernen des Abdeckelementes (10) von dem Stabaufnahme körper ( 5 ) ,

b) Ausrichten und Befestigen einer einen in X-, Y- und Z- Richtung bewegbaren Bearbeitungskopf (15) aufweisenden Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) an der elektrischen Ma schine (4) derart, dass der Bearbeitungskopf (15) radial auswärts des Stabaufnahmekörpers (5) positioniert ist, wobei die Befestigung insbesondere an einem radial einwärts des Stabaufnahmekörpers (5) angeordneten Bereich der elektrischen Maschine (4) erfolgt;

c) Überschweißen oder Überlöten von durch Entfernen des Ab- deckelementes (10) zugänglich gewordener Lötstellen (9), welche die Ständerstäbe (2), die Distanzstücke (7) und den Stabaufnahmekörper (5) stoffschlüssig miteinander verbin den,

d) Entfernen der Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) und e) stoffschlüssiges und fluiddichtes Befestigen des in Schritt a) entfernten oder eines neuen Abdeckelementes (10) an dem Stabaufnahmekörper (5) .

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zu überschweißenden oder zu überlötenden Lötstellen (9) zwischen den Schritten a) und b) gereinigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Ausrichten der Schweiß- oder Lötvorrichtung (4) in Schritt b) derart erfolgt, dass sich zumindest einige der Lötstellen in der X- und/oder in der Y-Richtung erstrecken.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

in einem ersten Teilschritt ausschließlich mehrere sich in X-Richtung erstreckende Lötstellen (9) und anschließend in einem zweiten Teilschritt ausschließlich mehrere sich in Y- Richtung erstreckende Lötstellen (9) überschweißt oder überlötet werden, oder umgekehrt.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Bearbeitungskopf (15) der Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) zwischen der Durchführung der beiden Teilschritte um 90° um eine sich in Z-Richtung erstreckende Drehachse ge dreht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Bearbeitungskopf (15) der Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) zum Überschweißen oder Überlöten von eine Kehlnaht bildenden Lötstellen (9) um eine sich in X-Richtung oder in Y-Richtung erstreckende Schwenkachse (24) geschwenkt wird, insbesondere um 45°.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt c) sämtliche der durch Entfernen des Abdeckele mentes (10) zugänglich gewordener Lötstellen (9) über schweißt oder überlötet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Lötstellen (9) in Schritt c) überschweißt werden, und dass als Schweißverfahren ein Laserstrahlauftragsschweiß verfahren eingesetzt wird, bevorzugt unter Verwendung eines Schweißzusatzdrahtes, insbesondere eine Miko- Laserstrahl auftragsschweißverfahren .

9. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausge legt ist, umfassend

einen Bearbeitungskopf (15), eine Zuführeinrichtung (16) zur Zuführung eines Schweiß- oder Lötzusatzwerkstoffes, ein Gestell (17), an dem der Bearbeitungskopf (15) und die Zu führeinrichtung (16) in einer X- und einer Y-Richtung ent lang entsprechender Linearachsen (18) motorisch verfahrbar und in einer Z-Richtung entlang einer weiteren Linearachse (18) zumindest bewegbar gehalten ist, und eine unterhalb des Gestells (17) angeordnete und mit diesem verbundene Be festigungseinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, die Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) an einer elektrischen Ma schine (4) derart zu befestigen, dass der Bearbeitungskopf (15) radial auswärts eines Stabaufnahmekörpers (5) einer zu reparierenden Verbindungsvorrichtung (1) positioniert wird.

10. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gestell (17) ein Gestellunterteil (22) und ein Gestel loberteil (23) aufweist, an dem die Linearachsen (18) ge halten sind, wobei das Gestelloberteil (23) relativ zum Ge stellunterteil (22) um eine sich in X-Richtung oder in Y- Richtung erstreckende Schwenkachse (23) verschwenkbar ist, insbesondere in einem Winkel von zumindest 45° zu beiden Seiten .

11. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

die Linearachsen (18) an dem Gestelloberteil (23) derart gehalten sind, dass sie relativ zum Gestellunterteil (22) um eine sich in Z-Richtung erstreckende Drehachse um zumin dest 90° zwischen zwei Stellungen gedreht und in den jewei ligen Stellungen arretiert werden können.

12. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) nach einem der Ansprü che 9 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Befestigungseinrichtung (20) einander gegenüber ange ordnete Klemmbacken (35) aufweist, die um sich parallel zu einander in X-Richtung oder in Y-Richtung erstreckende Schwenkachsen (36, 37) zwischen einer Freigabestellung und einer Klemmstellung schwenkbar sind, in der sie kraft schlüssig, insbesondere form- und kraftschlüssig mit der elektrischen Maschine (4) in Eingriff gebracht werden kön nen .

13. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass

das Gestell (17) insbesondere lösbar an einer mit einer Aussparung (33) versehenen Basisplatte (19) befestigt ist, die auf der Befestigungseinrichtung (20) derart lösbar be festigbar ist, dass die Klemmbacken (35) durch die Basis platte (19) in ihrer Klemmstellung arretiert werden, wobei die Aussparung derart bemessen ist, dass sie im an der elektrischen Maschine (4) montierten Zustand der Schweiß oder Lötvorrichtung (14) zu bearbeitende Bereiche der Ver bindungsvorrichtung (1) zugänglich macht.

14. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) nach einem der Ansprü che 9 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Bearbeitungskopf (15) ein Laserbearbeitungskopf ist, insbesondere ein Faserlaserbearbeitungskopf ist, der über eine flexible Faser mit einer Laserquelle verbunden ist.

15. Schweiß- oder Lötvorrichtung (14) nach einem der Ansprü che 9 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zuführeinrichtung (16) zum Zuführen eines drahtförmigen Schweiß- oder Lötzusatzwerkstoffes ausgelegt ist.