用於去除發電機定子芯部的槽表面上的塗層的裝置製造方法
2023-05-08 10:07:26
用於去除發電機定子芯部的槽表面上的塗層的裝置製造方法
【專利摘要】一種用於去除形成在定子芯部(58)的槽(88)中的塗層的裝置(56)，包括：包括用於噴塗噴射介質的噴嘴(12)的支架組件(10)。支架組件(10)可移動地附接至導軌組件(59)，以使支架(24)在縱向方向上移動。裝置(56)還包括驅動螺杆(76)，其中旋轉驅動螺杆(76)使支架組件(10)在縱向方向上移動。此外，裝置(76)包括附接至支架(24)的另一導軌組件(16)，其中所述導軌組件(16)使噴嘴(12)在橫向於縱向方向的方向上移動。進一步地，該裝置包括另一驅動螺杆(32)，其中旋轉所述驅動螺杆(32)使噴嘴(12)沿著橫向軸線(23)相對於支架(24)移動。
【專利說明】用於去除發電機定子芯部的槽表面上的塗層的裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]根據美國法典第35章第119條e款，本申請要求2012年I月30日提交的題為「自動化定子槽介質噴射支架(AUTOMATED STATOR SLOT MEDIA BLASTING CARRIAGE) 」的第61/592，097號美國臨時申請的優先權，其全部內容通過引用併入本文並且本申請要求其優先權。此外，題為「用於定子槽的雷射清潔系統(LASER CLEANING SYSTEM FOR A STATORSLOT) 」、代理案號為2012P09229US、第一發明人為Michael R.Vindler的待審專利申請的公開內容通過引用併入於此。
【技術領域】
[0003]本發明涉及發電機，更具體地，涉及一種利用軌道系統和支架(carriage)的裝置，用以提供可移動噴嘴來噴塗噴射介質，以去除形成在定子芯部的槽中的塗層。
【背景技術】
[0004]因此，在本領域中需要用於發電的發電機，包括轉子和具有定子芯部的定子。定子芯部由薄的疊片製成並包括多個定子槽，每個定子槽適於接收形成為線圈的相關聯電繞組。每個線圈由楔塊裝置保持在其相應的槽內，楔形裝置用於提供緊密的配合，以便使線圈相對於定子芯部的運動被最小化。然後，整體真空壓力浸潰(global vacuum pressureimpregnat1n, GVPI)工藝用環氧基樹脂塗層來浸潰整個定子。這樣的塗層起到將線圈結合定子的作用，以進一步最小化線圈的相對運動，同時也提供電絕緣性、耐腐蝕性和其它優點。
[0005]當前正在使用的顯著數量的發電機都已經使用GVPI工藝來製造，並已運作了好幾年。然而，業已發現，隨著時間的推移塗層會分解和侵蝕，因此需要修復定子。用於修復定子的選擇在於:在客戶所在地執行定子的現場重繞。在現場重繞期間，楔塊和定子線圈被去除，但原始塗層的顯著部分得以保留。在安裝替換線圈和楔塊之前，剩餘的塗層必須從定子槽中去除，以獲得適當的線圈配合及新線圈和定子芯部之間的電接觸。剩餘的塗層約0.020英寸厚，並且由樹脂和雲母絕緣層構成，且難以從槽中去除。
[0006]用於從定子槽去除塗層的方法是，使用手持銅刮刀手動去除塗層。然而，該工藝是低效的、勞動密集的，並且如果不正確地執行可能會損壞定子芯部的鐵。
[0007]另一種方法是利用高壓水從槽中去除塗層。然而，業已發現，高壓水會不希望地穿過芯部疊片之間，導致疊片之間絕緣性的消除。這將導致個別疊片之間不良的電氣短路。進一步地，水氧化定子芯部中的鐵，並導致疊片鏽蝕。
【發明內容】
[0008]因此，本發明的目的是一種用於去除位於發電機的定子芯部的槽中的塗層的裝置。所述裝置包括:第一導軌組件，可拆卸地附接至所述定子芯部；和支架，可移動地附接至所述第一導軌組件，以使所述支架相對於所述定子芯部在縱向方向上移動。所述裝置還包括第一驅動螺杆，其中旋轉所述第一驅動螺杆會使所述第一導軌組件在縱向方向上移動。此外，所述裝置包括可移動地附接至所述支架的第二導軌組件，其中所述第二導軌組件使所述支架在橫向於縱向方向的方向上移動。進一步地，所述裝置包括第二驅動螺杆，其中旋轉所述第二驅動螺杆使所述支架在橫向方向上移動。噴嘴附接至所述支架，其中所述噴嘴在縱向方向或橫向方向任一上或者在縱向方向和橫向方向兩者上在所述槽內移動，其中所述噴嘴噴塗研磨介質以去除所述塗層。
[0009]共同地或個別地，本發明的目的和特徵可由本領域技術人員以任何組合或子組合加以應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]可以通過與附圖結合來考慮以下詳細描述而容易理解本發明的教導，其中:
[0011]圖1是用於根據本發明的介質噴射裝置的支架組件的透視圖。
[0012]圖2是支架組件的頂視圖。
[0013]圖3是包括支架組件的介質噴射裝置的透視圖。
[0014]圖4是介質噴射裝置和支架組件的頂視圖。
[0015]圖5是介質噴射裝置和顯示為局部視圖的定子芯部的端視圖。
[0016]圖5A是圖5中球囊部(balloon sect1n) 5A的放大圖，並描繪了插入於定子槽的凹槽中的附接塊的凸緣。
[0017]圖6是沿著圖3的線6-6的放大圖，並描繪了延伸到定子槽中並與噴嘴出口相鄰的灰塵收集歧管。
[0018]圖7A-7C描述了定子槽中的噴嘴和供給導管的端視圖，並示出了用於噴嘴噴霧模式的替代方向。
[0019]為了便於理解，在可能的情況下已經使用相同的標號，以指定各附圖所共用的相同元件。
【具體實施方式】
[0020]在對本發明的任何實施方式進行詳細說明之前，應當理解，本發明並不將其應用限於以下描述闡述的或以下附圖示出的構造細節和部件布置。本發明能夠具有其它實施方式，並且能夠以各種方式實踐或進行。另外，應當理解，本文使用的措辭和術語是為了描述的目的，不應被視為限制。使用「包括(including) 」，「包括(comprising)」或「具有」及其在本文中的變化形式意指涵蓋下文中列出的項目及其等同物以及其它項目。除非另外指定或限制，術語「安裝」，「連接」，「支撐」和「聯接」及其變化形式被廣泛使用，並且涵蓋直接和間接的安裝、連接、支撐和聯接。進一步地，「連接」和「聯接」不局限於物理或機械的連接或聯接。在下面的描述中，相同的標號和標記在圖1-7C的若干視圖中用於描述相同、相似或相應的部件。
[0021]在考慮了以下描述之後，本領域技術人員將清楚地認識到，可以容易地利用本發明的教導。
[0022]在現場重繞期間，楔塊和定子線圈被去除，但原始塗層的顯著部分得以保留。在安裝替換線圈和楔塊之前，剩餘的塗層必須從定子槽中去除，以獲得適當的線圈配合及新線圈和定子芯部之間的電接觸。剩餘的塗層約0.020英寸厚，並且由樹脂和雲母絕緣層構成，且難以從槽中去除。
[0023]參考圖1和圖2，分別為透視圖和頂視圖，示出了用於介質噴射裝置56的支架組件10，介質噴射裝置56用於去除發電機定子芯部58 (參見圖3)的槽88中的塗層。支架組件10包括噴塗裝置，例如噴嘴12，用於噴塗噴射介質以去除位於定子槽88中的塗層。此外，支架組件10包括灰塵收集歧管14，用於去除由於噴塗的噴射介質和已被去除的塗層而生成的灰塵。支架組件10還包括第一軌道組件16，第一軌道組件16具有延伸通過位於支架24上的相應引導件22的左側第一導軌18和右側第一導軌20。左側第一導軌18和右側第一導軌20沿著軸線23取向，軸線23橫向於介質噴射裝置56的縱向軸線25 (參見圖3)。縱向軸線25對應於定子芯部58的縱向軸線。引導件22使左側第一導軌18和右側第一導軌22沿著橫向軸線23相對於支架24橫向運動。左側第一導軌18和右側第一導軌22定位在頂橫梁26和底橫梁28之間，底橫梁28具有用於保持噴嘴12的拖架30。
[0024]第一驅動螺杆32位於左側第一導軌18和右側第一導軌22之間，並與設在支架24上的第一支承塊34螺紋接合。旋轉第一驅動螺杆32會導致第一軌道組件16的運動，從而使噴嘴12沿著橫向軸線23相對於支架24運動。特別地，在第一方向上旋轉第一驅動螺杆32會導致例如噴嘴12沿著橫向軸線23向上或向下移動，而在第二方向上旋轉第一驅動螺杆32會導致噴嘴12沿著橫向軸線23在相反的方向上移動。第一驅動螺杆32連接到第一電動機36上,第一電動機36安裝在頂橫梁26上,在第一方向或第二方向上使第一驅動螺杆32旋轉。第一電動機36可以是步進電機，並包括用於確定噴嘴12相對於槽88的橫向位置、例如沿著橫向軸線23的豎向位置的編碼器。噴嘴12連接到具有供應軟管部分40的供應導管38，供應軟管部分40是柔性的，以適應噴嘴12的移動。
[0025]灰塵收集歧管14包括真空入口 42，真空入口 42位於噴嘴12鄰近並被定位成使得由噴射介質產生的灰塵的顯著部分由灰塵收集歧管14收集。此外，灰塵收集歧管14的形狀與定子槽輪廓對應，以最小化繞過灰塵收集歧管14的噴射介質量。灰塵收集歧管14延伸通過支架24，並連接到排氣導管44。
[0026]支架24的左側縱向側46和右側縱向側48各包括頂部導向輪50，頂部導向輪50各自與相關聯的底部導向輪52間隔開，以形成間隙54，用於接收將要描述的相關聯的第二導軌。
[0027]參考圖3和圖4，分別示出了定位在定子芯部58 (描繪為局部視圖)上的介質噴射裝置56的透視圖和頂視圖。裝置56還包括第二軌道組件59，第二軌道組件59的尺寸設計成使塗層能從定子芯部58的一部分去除。第二軌道組件59包括沿著介質噴射裝置56的縱向軸線25取向的左側第二導軌60和右側第二導軌62。縱向軸線25對應於定子芯部58的縱向軸線。左側第二導軌60和右側第二導軌62插入在間隙54之間，間隙54由頂部導向輪50和底部導向輪52形成，以使支架組件10相對於定子芯部58沿著縱向軸線25移動。支架24還包括前部導向輪64和後部導向輪66,其與左側第二導軌60和右側第二導軌62的內側部分接觸，以協助支架組件10在左側第二導軌60和右側第二導軌62上的對準。左側第二導軌60和右側第二導軌62分別定位在左側第二導軌60和右側第二導軌62的位於前端70和後端74處的前橫梁68和後橫梁72之間。
[0028]第二驅動螺杆76位於左側第二導軌60和右側第二導軌62之間，並與設在支架24上的第二支承塊78螺紋接合。旋轉第二驅動螺杆76會導致支架組件10的運動，從而使噴嘴12相對於定子芯部58沿著縱向軸線25運動。特別地，在第一方向上旋轉第二驅動螺杆76導致例如支架組件10並因此導致噴嘴12沿著縱向軸線25向前或向後移動，而在第二方向上旋轉第二驅動螺杆76導致支架組件10和噴嘴12沿著縱向軸線25在相反的方向上移動。第二驅動螺杆76連接到第二電動機79上，第二電動機79可以是步進電機、安裝在後橫梁72上、在第一方向或第二方向上使第二驅動螺杆76旋轉。第二電動機79使第二驅動螺杆76旋轉，使得支架組件10並因而使得噴嘴12相對於定子芯部58以精確的和可控的速率移動。典型地，取決於塗層的特性及其它因素，控制支架組件10使之以約每分鐘250英尺移動。裝置56還包括手輪80，用於手動旋轉第二驅動螺杆76。
[0029]供給軟管40連接到噴射罐(blast pot) 82，噴射罐82由壓縮機84加壓到大約90磅每平方英寸(Psi)，這提供了由噴嘴12噴塗的噴射介質。根據本發明，塑料研磨介質被用作噴射介質。塑料噴射介質可具有例如由Composit1n Materials有限公司出售的塑料尿素(plastic urea) 20/40製劑，其中20/40指的是包括在介質中的分別表示最小和最大尺寸粒子的粒度大小。排氣導管44連接到真空源86，真空源86具有約12，000立方英尺每分鐘(cfm)的容量，以提供足夠的真空度用於收集所生成的灰塵。
[0030]裝置56經由具有微控制器112和程序存儲器115的控制模塊110由操作者進行控制，程序存儲器115存儲用於執行清潔過程以從槽88中去除塗層的指令。模塊110包括控制器，所述控制器用於調整支架組件10的速度並用於控制支架組件10的運動方向，從而控制噴嘴12沿著縱向軸線25的運動方向。模塊110還包括用於調整噴嘴12沿著橫向軸線23的位置的控制器。特別地，模塊110可包括用於沿著橫向軸線23以固定的增量移動噴嘴12的控制器，或者能夠小幅調整到橫向位置的控制器。此外，模塊110包括顯示器114，顯示器114可提供指示出噴嘴12相對於槽88的被清潔表面的位置的讀出顯示。
[0031]參考圖5，描繪了裝置56和定子芯部58 (顯示為局部視圖)的端視圖。定子芯部58包括多個槽88，用於接收用於生成磁場的線圈。每個槽88由間隔開的左側側壁90和右側側壁92及底表面100限定。出於說明的目的，槽88a顯示為局部視圖，僅只描繪了右側側壁92和底表面100的一部分。左側第二導軌60和右側第二導軌62包括安裝腳94，安裝腳94適於可拆卸地附接至定子芯部58。參照圖5A，示出了圖5中球囊部5A的放大圖。使用與用於將常規楔塊可拆卸地附接至定子芯部58的特徵基本類似的特徵將安裝腳94附接至定子芯部58。在一個實施方式中，左側側壁90和右側側壁92各包括凹槽96，凹槽96用於容納相應的凸緣98，凸緣98從位於每個安裝腳94上的附接塊102向外延伸。然後，緊固件用於將每個安裝腳94可拆卸地附接至定子芯部58。
[0032]參考圖6，示出了沿著圖3的觀察線6-6的放大圖。在圖6中，噴嘴12位於部分槽88a內，並與右側側壁92相鄰。此外，灰塵收集歧管14向下延伸到鄰近噴嘴出口的部分槽88a中。每個槽88的寬度相對較窄，並且可以是大約1.25至1.5英寸。灰塵收集歧管14的形狀與槽輪廓對應，以最小化繞過灰塵收集歧管14的噴射介質量。噴嘴12的尺寸設計成適應槽88的寬度，並且被構造成提供用於噴塗噴射介質的相對於槽表面的合適角度以及去除塗層。
[0033]取決於待清潔的槽表面的取向來使用噴嘴12的替代構造。參照圖7A-7C，示出了槽88中的噴嘴12和供給導管38的端視圖。7A-7C描繪了噴嘴噴霧模式的方向，其噴塗噴射介質104，用於在現場重繞工藝期間去除位於槽88的左側側壁90、右側側壁92和底表面100中一部分之上的塗層116。如先前所述，塗層116約0.020英寸厚並由樹脂和雲母絕緣層構成，其難以去除。在圖7A中，示出了用於噴嘴12的第一構造，其中噴射介質104被噴向右側側壁92。如圖7B所示，為了清潔左側側壁90，具有第一構造的噴嘴12被替換為用於噴嘴12的第二構造，其中噴射介質104被噴向左側側壁90。如圖7C所示，為了清潔底表面100，具有第二構造的噴嘴12被替換為具有第三構造的噴嘴12，其中噴射介質104被噴向底表面100。快速斷開連接件可用來方便地替換噴嘴12。此外，噴嘴12生成大致扇形的噴霧圖案，以噴塗噴射介質。
[0034]關於噴嘴12相對於側壁、例如右側側壁92沿著橫向軸線23的橫向位置的信息由第一電動機36中的編碼器提供給操作者。然後，噴嘴12的橫向位置可由操作者隨意調整。在操作期間，支架組件10沿著縱向軸線25從例如第二導軌60、62的前端70移動到後端74，其中當噴嘴12噴塗噴射介質104時，噴嘴12位於第一橫向位置。這去除了從右側側壁92沿著縱向方向的塗層材料帶。然後，噴嘴12的橫向位置逐步移動到第二橫向位置。然後，支架組件10從後端74移動到第一端72，以去除沿著縱向方向的第二塗層材料帶。針對右側側壁92，該過程是重複的，直到多個塗層材料帶被去除並且所有的塗層已從右側側壁92去除。然後，支架組件10重新定位，以針對左側側壁92和底表面100使用相應的噴嘴來重複上述過程。在塗層已從定子芯部58的一部分去除之後，然後裝置56可從定子芯部58移除並重新附接至定子芯部58的另一部分，以繼續從定子芯部58去除塗層。此外，可同時使用兩個裝置56，以清潔定子芯部58中的槽。
[0035]在噴塗噴射介質104的同時，可以通過控制噴嘴12沿著縱向和橫向軸線的運動的軟體使裝置56的操作自動化。因為工人是從噴塗噴射介質104的區域中進行去除的，所以使用裝置56提高了工人的安全。
[0036]在替代實施方式中，在軌道組件中，可使用單一導軌來代替雙導軌。此外，替代的驅動機構可用於移動噴嘴12，比如包括氣動和/或液壓部件的驅動機構、帶和滑輪系統、齒輪系統和磁性系統。進一步地，本發明也可用於從定子58中除槽88以外的部分去除塗層。此外，裝置56可以以替代的方式操作，使得塗層材料帶首先在橫向方向上從槽壁去除，然後噴嘴12在縱向方向上遞增。進一步地，可操作雷射清潔系統56，使得塗層材料帶同時在縱向和橫向方向上從槽壁去除。在其它實施方式中，噴嘴12可對角地、旋轉地、螺旋地、柵格地以及相對於槽88以其它運動進行移動，以去除塗層116。雖然本發明已結合【具體實施方式】進行了描述，但顯而易見的是，對於本領域技術人員來說，依據前面的描述，許多替代、修改、置換和變化將變得明顯。因此，期望本發明涵蓋所有這樣的替換、修改和變化。
【權利要求】
1.一種用於去除位於發電機的定子芯部上的塗層的裝置，包括: 噴嘴，用於噴塗研磨介質以去除所述塗層； 第一傳輸系統，用於相對於所述定子芯部在第一方向上移動所述噴嘴； 第二傳輸系統，用於相對於所述定子芯部在第二方向上移動所述噴嘴； 其中，至少一個或兩個傳輸系統在至少一個方向上或在兩個方向上移動所述噴嘴。
2.根據權利要求1所述的裝置，還包括真空歧管，所述真空歧管與所述噴嘴相鄰定位，用於對去除所述塗層所產生的灰塵抽真空。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第一傳輸系統包括第一導軌。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第一傳輸系統包括用於在所述第一方向上移動所述噴嘴的第一電動機和第一驅動螺杆。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第二傳輸系統包括第二導軌。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第二傳輸系統包括用於在所述第二方向上移動所述噴嘴的第二電動機和第二驅動螺杆。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述研磨介質是塑料研磨介質。
8.根據權利要求1所 述的裝置，其中，所述噴嘴以每分鐘約2.5英尺的速度移動。
9.一種用於去除位於發電機的定子芯部的槽中的塗層的裝置，包括: 第一傳輸系統，用於相對於所述定子芯部在第一方向上移動支架； 安裝到所述支架的第二傳輸系統，其中所述第二傳輸系統使所述支架在橫向於所述第一方向的第二方向上移動；和 附接至所述支架的噴嘴，其中所述噴嘴在所述第一方向或第二方向任一上或者在所述第一方向和第二方向兩者上在所述槽內移動，並且其中所述噴嘴噴塗研磨介質以去除所述塗層。
10.根據權利要求9所述的裝置，還包括真空歧管，所述真空歧管與所述噴嘴相鄰定位，用於對去除所述塗層所產生的灰塵抽真空。
11.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述第一傳輸系統包括在所述第一方向上取向的第一對導軌。
12.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述第一傳輸系統包括用於在所述第一方向上移動所述支架的第一電動機和第一驅動螺杆。
13.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述第二傳輸系統包括在所述第二方向上取向的第二對導軌。
14.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述第二傳輸系統包括用於在所述第二方向上移動所述支架的第二電動機和第二驅動螺杆。
15.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述研磨介質是塑料研磨介質。
16.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述第一傳輸系統包括具有凸緣的安裝腳，並且所述定子槽包括相對的壁，所述相對的壁各自具有凹槽，用於容納所述凸緣以將所述裝置可拆卸地附接至所述定子芯部。
17.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述噴嘴以每分鐘約2.5英尺的速度移動。
18.一種用於去除位於發電機的定子芯部上的塗層的方法，包括以下步驟: 相對於定子芯部在第一方向上移動支架；相對於定子芯部在第二方向上移動支架；將噴嘴設置在支架上；在第一方向或第二方向任一上或者在第一方向和第二方向兩者上移動噴嘴；和通過噴嘴噴塗研磨介質，以去除塗層。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括步驟:對去除塗層所產生的灰塵抽真空。
20.根據權利要求18所述的方法，其中，所述研磨介質是塑料研磨介質。
【文檔編號】B24C1/08GK104080577SQ201380007314
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月17日 優先權日:2012年1月30日
【發明者】M.R.溫德勒, S.A.卡斯泰特, J.D.哈斯 申請人:西門子能量股份有限公司