製造轉子的方法
2023-10-11 08:19:34
專利名稱：製造轉子的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過將多個元件焊接在一起而製造轉子的方法。
在不同的實施例中，轉子可以是電機例如發電機(渦輪發電機)或電動機的轉子； 可選地，不同類型的轉子是可能的，並且在這方面，轉子可以是例如蒸氣機的轉子或汽輪機的轉子。
背景技術：
為了通過將多個元件焊接在一起而製造轉子，首先鑄造和機加工元件。
這些元件具有帶內腔(貫通的腔)的圓柱形形狀，並且在將被焊接的表面被提供有領部，所述領部在相鄰的元件之間(當兩個或更多個元件被連接在一起時)限定出圓周槽。
然後在槽內實施焊接完全充填槽，同時熔化領部並且最後還提供另外的材料(US 2008/0211339)。
對此過程的改進包括上下豎直地堆疊所有將被焊接的元件而形成堆，領部和所有腔被連接在一起。然後，在槽內(從堆的底部向頂部)實施第一焊接(預焊接)以將元件連接在一起；此焊接類似於在US 2008/0 211 339中公開的焊接，但此焊接不充填整體槽。
然後，將堆擺放到水平位置並且進行最後的焊接，完全充填槽。
將堆擺放到豎直位置並且進行熱處理。
最後，再將堆擺放到水平位置用於進行最後的機加工(W0 2009/065739)。
為了避免焊接過程中的氧化，在焊接過程開始之前，用惰性氣體或氣體的混合物 (例如H2和Ag或H2和N2的混合物)吹淨相互連接的腔。
在這方面，在領部的側面設有孔，用於注射吹淨氣體或混合物(這些孔還用於從腔內部監視焊接過程)。
然而，因為堆是豎直的，並且因為氧氣比典型地使用的惰性氣體或混合物重，所以有在存在氧氣的情況下進行堆下部的焊接的危險。這種情況必須避免。發明內容
因此，本發明的技術目的包括提供一種解決了已知領域的前述問題的方法。
在此技術目的的範圍內，本發明的一個方面是提供一種方法，通過此方法在存在氧氣的情況下進行豎直堆下部的焊接的危險被大大降低或避免了。
根據本發明，通過提供根據附屬權利要求的方法實現了所述技術目的以及這些和另外的方面。
通過附圖中的非限制性示例示意的本方法的優選但非排外性實施例的描述中，本發明的另外的特徵和優勢將變得更顯然，其中
圖I是將被焊接用於製造轉子的元件堆的示意圖2和3示出了在兩個不同的製造階段中通過圖I的線I-I的剖面圖4是連接到其它元件上的元件的放大的局部縱向剖視圖/視圖5是將被焊接而用於製造不同於圖I的那一個的轉子的元件堆的示意圖。
具體實施方式
為了通過將多個元件焊接在一起而製造轉子，首先，首先鍛造並且機加工元件I。
圖I示出了上下堆疊在一起的元件1，並且圖4示意性示出了連接在其它元件I上的(放大了的)一個元件I。
圖4的元件I具有帶有內腔3的本體2，以及將被焊接到其它相鄰的元件I的表面6、7上的兩個表面4、5。
另外，圖4示出了從將被焊接的表面4、5、6、7的每一個上延伸的領部8。
圖I顯示提供了多個元件1，每一個類似於圖4所示的那一個(具體地，圖I示出了四個這種元件1，很明顯它們的數目可以是任何數目，例如只有一個或者也可以多於四個)；除此之外，典型地還提供了具有一個將被焊接的表面並且因此只在此表面上提供有一個領部的元件I。
在本方法的實施例中，元件I被豎直上下堆疊而形成堆10 ;具體地元件I通過作為領部8的間隔部相連接。為此，當堆疊元件I時，將被焊接在一起的彼此面對面的表面4、 7和5、6在它們之間限定出槽11。
在圖I所示的實施例中，所有元件I具有腔3，並且所有腔3被連接在一起形成延伸穿過整個堆10的內孔12 ;在這種情況下，位於堆10的兩個相反端部的元件I優選具有一端封閉的腔，以便通過腔3連接在一起而限定的內孔12不敞開到外面。上述兩個端部的元件之間的元件的腔是貫通的腔。
可選地(圖5)，一些元件I具有腔3，並且堆10中的一個或多個元件I沒有腔和/ 或具有一端封閉的腔；因此，腔3限定出延伸穿過堆10的一部分的一個或多個內孔12 (根據配置)(也就是，每個內孔12隻在一些元件I上延伸，但不覆蓋堆10的所有元件I)。
領部8具有將槽11連接至內孔12的孔9 (徑向貫通孔)；典型地這些孔9在元件 I彼此上下堆疊之後被鑽削貫通領部8。這些孔9用於在焊接過程中進行檢查並且用於吹淨內孔12 ;在下文中，孔9a表示惰性氣體或混合物進入內孔12經過的孔，並且孔9b表示惰性氣體或混合物從內孔排出所經過的那些孔。
因此，相鄰的元件I在槽11內被焊接在一起；此第一焊接是局部焊接(預焊接)， 也就是，不完全填滿整個槽11，只是充填的槽11 一部分。
具體地，通過熔化領部8並且優選還通過在槽11內添加焊接材料進行此焊接。可以用於實施此焊接的焊接過程在美國2008/0 211 339中描述了。
另外，在焊接過程中，用惰性氣體或混合物(典型地包含H2和Ag或H2和N2)吹淨內孔12。這防止了被焊接零件的氧化。
下面具體參考圖I (內孔12延伸穿過整個堆10)進行製造；很顯然，在內孔12隻延伸穿過堆10的一部分的情況下，例如如圖5中所示的示例，過程是類似的。
焊接內孔12下部的槽11之前焊接內孔12上部的槽11，並且最後焊接內孔12上部的槽11中的至少一個。
具體地，從內孔12的頂部向底部順序焊接相鄰的元件1，並且最後焊接內孔12的最上面元件I。
因此，特別參考圖I (示出了由六個元件I構成的堆10)，槽Ilb被首先焊接，然後順序焊接槽llc、lld、lle，並且最後焊接槽11a。
此特殊順序允許內孔12內的氧氣排出到外面，並且允許堆10底部的槽lie特別在沒有氧氣的情況下焊接(也就是，氧氣基本上位於容許限度內)。
事實上，因為氧氣比用於吹淨的惰性氣體重，所以，槽Ilb和Ilc典型地在沒有任何氧化問題的情況下焊接。
因為在焊接這些槽lib、Ilc時用惰性氣體進行吹淨，所以當必須焊接槽Ild時，內孔12內的氧氣的量非常低(在吹淨過程中，包含在內孔12內的氧氣被排出到外面)。另外，即使少量的空氣從頂部進入(槽Ila還沒有焊接)，用吹淨氣體也可以很快地將其排到外面。
因此，當焊接槽lie時，內孔12內的氧氣的量非常少並且實際上不會產生氧化問題。
另外，在此階段，仍在槽Ila處對內孔12進行吹淨。
最後再焊接槽11a。此槽最後焊接，因為最後包含在內孔12內的氧氣(空氣)聚集在同一內孔12的底部，如箭頭F所示；因此當焊接最上面的元件Ia時，在焊接區域中不存在氧氣或不存在起作用的氧氣(空氣)。
優選地，在內孔12內，在焊接元件I之前施加負壓並且吹淨內孔12。
具體地，焊接前的吹淨通過通過第一孔9a將惰性氣體或混合物注射到內孔12內並且通過第二孔9b排出內孔12而進行(相同的惰性氣體或混合物被用於焊接過程中的吹淨)。
參考圖2，使用單一的一個第一孔9a和單一的一個第二孔％，它們優選角度偏置15-25°，並且優選角度偏置約20° ;這些孔9a和9b被提供於所有槽11。
具體地，因為元件通常具有四個、五個或更多個孔9，所以用作第一孔9a和第二孔 9b的孔是敞開的，而其它的孔用塞子13封閉。
焊接過程中的吹淨通過通過第一孔9a注射惰性氣體或混合物並且通過第二孔9b 從腔中排出而進行；並且在這種情況下，孔9a和9b被提供於所有槽11內。
在這種情況下，使用單一的一個第一孔9a和多個第二孔9b ;具有優勢地，第一孔 9a以及第二孔9b中的至少一個被角度配置了 15-25°，並且優選角度配置約20°。
另外，在這種情況下，如果一些孔9不用作第一孔9a或第二孔％，那麼它們被用塞子13封閉。
而且，在預吹淨之前和/或在焊接過程中可以實施另外的吹淨步驟；在此最後一種情況下，焊接內孔12上部(通常上部的槽還沒有焊接)和中部的槽，由此停止焊接以實施此另外的吹淨步驟，並且最後焊接下部的槽以及內孔12的上部的剩餘槽(以已經描述的方式焊接並且如已經描述地進行吹淨)。
此另外的吹淨步驟包括通過內孔12上部的槽的一個或多個孔引入惰性氣體並且從內孔12下部的槽的一個或多個孔排出所述氣體。CN 102528305 A
之後，將堆10擺放到水平位置並且最後在槽內實現焊接以完全填充槽。
然後，將堆10擺放到豎直位置並且進行熱處理。
此後，將堆10擺放到水平位置並且進行最後的機加工。
當然，這裡描述的特徵可以彼此獨立地提供。
實際上，可以根據要求並且根據本領域的狀況自願選擇使用的材料和尺寸。
附圖標記列表
I元件
2本體
3腔
4表面
5表面
6表面
7表面
8領部
9孔
9a第一孔
9b第二孔
10堆
11槽
11a,lib,11c,lid,Ile 槽
12內孔
13塞子
F空氣
權利要求
1.一種通過將多個元件(1)焊接在一起而製造轉子的方法，至少ー個元件(1)具有至 少帶腔(3)的本體0)，並且至少具有將被焊接到相鄰的元件(1)的表面(6，7)上的表面 G，5)，所述方法包括彼此上下豎直地堆疊元件(1)而形成堆(10)，使得將被焊接在一起的面對面的表面 (4,5,6,7)限定出槽(11)，其中相鄰的元件⑴的ー個或多個腔(3)至少限定延伸穿過所 述堆(10)的至少一部分的內孔(12)，在槽(11)內將相鄰的元件⑴焊接在一起， 在焊接過程中用惰性氣體或混合物吹淨內孔(12)， 其特徵在於在焊接內孔(12)下部的槽(11)之前焊接內孔(12)上部的槽(11)，並且 最後焊接內孔(12)上部的槽(11)中的至少ー個。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在幹，從內孔(1 的頂部向底部順序焊接相鄰 的元件(1)。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在幹，最後焊接內孔(12)的最上部區域的槽 (Ila)。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在幹，在焊接元件(1)之前，在內孔(1 內施加負壓。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在幹，所述內孔(12)被經由孔(9)連接至槽 (11)。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在幹，在堆疊元件(1)而形成堆(10)之後鑽孔(9)。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在幹，在焊接元件(1)之前吹淨內孔(12)。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，焊接元件(1)之前的吹淨通過如下進行 通過第一孔(9a)將惰性氣體或混合物注射到內孔(12)內並且通過第二孔(9b)將所述氣 體從內孔(12)排出。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在幹，使用単一的ー個第一孔(9a)和ー個第二 孔(9b)。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在幹，所述第一孔(9a)和第二孔(9b)被角度 偏置15-25°，並且優選20°。
11.根據權利要求5所述的方法，其特徵在幹，焊接過程中的吹淨通過如下進行通過 第一孔(9a)將惰性氣體或混合物注射到內孔(1 內並且通過第二孔(9b)將所述氣體從 內孔(12)排出。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，單一的ー個第一孔(9a)和多個第二孔 (9b)被使用。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在幹，所述第一孔(9a)與所述第二孔(9b)中 的至少ー個被角度偏置15-25°，並且優選20°。
14.根據權利要求1所述的方法，其特徵在幹，在焊接豎直堆疊的元件(1)後 將堆(10)擺放到水平位置並且在槽(11)內實現最後的焊接，將堆(10)擺放到豎直位置並且進行熱處理，將堆(10)擺放到水平位置並且進行最後的機加工。
全文摘要
描述了一種通過將多個元件(1)焊接在一起而製造轉子的方法。元件(1)具有帶腔(3)的本體(2)，並且具有將被焊接到相鄰的元件(1)的表面(6，7)上的表面(4，5)。根據所述方法，元件(1)彼此上下豎直堆疊而形成堆(10)，使得將被焊接在一起的面對面的表面(4，5，6，7)限定出槽(11)。相鄰的元件(1)的腔(3)限定出在所述堆(10)內延伸的內孔(12)。在槽(11)內將相鄰的元件(1)焊接在一起。在焊接過程中用惰性氣體或混合物吹淨內孔(12)。在焊接內孔(12)下部的槽(11)之前焊接內孔(12)上部的槽(11)，並且最後焊接內孔(12)上部的槽(11)。
文檔編號B23K31/02GK102528305SQ20111040285
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月2日 優先權日2010年12月3日
發明者J·孔特雷拉斯-埃斯帕達, R·羅特青格爾, S·凱勒 申請人:阿爾斯通技術有限公司