CN107378366B - 一种燃气轮机机匣焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机机匣焊接工装，属于焊接工装领域。该焊接工装包括夹持组件和支撑座，夹持组件包括支撑轴、可调限位件和两块侧板，两块侧板平行间隔套装在支撑轴上，可调限位件可沿支撑轴的轴向活动地设置在支撑轴上，可调限位件用于止挡两块侧板中能够移动的侧板，每块侧板上均设置有两个限位安装结构，两个支撑座间隔设置，两个支撑座用于支撑夹持组件，每个支撑座上均设有限位支撑结构，从而可以通过调整可调限位件，改变两块侧板之间的最大间距，将机匣的两个半筒体对接后夹紧在两块侧板之间，将两块侧板分别支撑在两个支撑座上，便于对机匣进行焊接，由于通过两块侧板夹持机匣，可以避免水平法兰与半筒体之间出现相对移动。

Description

一种燃气轮机机匣焊接工装

技术领域

本发明涉及焊接工装领域，特别涉及一种燃气轮机机匣焊接工装。

背景技术

燃气轮机机匣是燃气轮机上用于安装叶轮的筒状壳体。对开式的燃气轮机机匣是一种较为常见的机匣结构。对开式的燃气轮机机匣包括两个半筒体，两个半筒体可以对接成一个完成的筒体，两个半筒体相互对接的边上分别对应设有沿半筒体轴线方向延伸的水平法兰，在对接时，通过将两个半筒体上的水平法兰相互对齐，再通过螺栓紧固连接。

水平法兰与半筒体之间通常采用焊接连接，由于机匣的精度要求较高，在焊接水平法兰时，通常采用焊接变形程度较小的电子束焊。在进行焊接时，需要将两个半筒体放置成对接状态，使两个半筒体的水平法兰对齐，且水平法兰与半筒体的边缘对齐，再通过电子束焊将水平法兰与半筒体焊接为一体。

但是由于机匣尺寸较大，在焊接水平法兰与半筒体时，难以保持水平法兰与半筒体的相对静止，因此焊接质量较差。

发明内容

为了解决现有燃气轮机机匣焊接质量较差的问题，本发明实施例提供了一种燃气轮机机匣焊接工装。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种燃气轮机机匣焊接工装，所述焊接工装包括夹持组件和两个支撑座，所述夹持组件包括支撑轴、可调限位件和两块侧板，所述两块侧板平行间隔套装在所述支撑轴上，且所述两块侧板中的至少一块能够沿所述支撑轴的轴向活动，所述可调限位件可沿所述支撑轴的轴向活动地设置在所述支撑轴上，所述可调限位件用于止挡所述两块侧板中能够移动的所述侧板，每块所述侧板上均设置有两个限位安装结构，所述两个限位安装结构关于所述支撑轴的轴线中心对称，所述两个支撑座间隔设置，所述两个支撑座用于支撑所述夹持组件，每个所述支撑座上均设有限位支撑结构，所述两个支撑座中的一个支撑座的限位支撑结构用于与所述两块侧板中的一块侧板的限位安装结构配合，所述两个支撑座中的另一个支撑座的限位支撑结构用于与所述两块侧板中的另一块侧板的限位安装结构配合，每个所述限位安装结构均包括限位凸块，所述限位凸块位于所述侧板的边缘，每个所述限位支撑结构均包括间隔设置在所述支撑座上的两个支撑台，所述两个支撑台用于支撑所述侧板的边缘，所述限位凸块用于卡接在所述两个支撑台之间。

进一步地，每个所述支撑台上均设置有限位挡板，同一个所述支撑座中的限位挡板位于同一平面内，不同的两个所述支撑座中的限位挡板相互平行，且不同的两个所述支撑座中的限位挡板之间的间距与所述两块侧板的相背的两个面之间的距离相等。

优选地，所述限位挡板与所述支撑台可拆卸连接。

优选地，所述焊接工装还包括工装底板，所述两个支撑座设置在所述工装底板上。

可选地，所述工装底板上设置有用于连接所述支撑座的多组连接孔，所述支撑座通过所述多组连接孔中的一组连接孔安装在所述工装底板上。

优选地，所述可调限位件包括限位套筒，所述限位套筒与所述支撑轴同轴螺纹连接，所述两块侧板均位于所述限位套筒的同一端，所述两块侧板中的靠近所述限位套筒的一块侧板能够沿所述支撑轴的轴向活动。

进一步地，所述两块侧板上分别设置有减重孔。

优选地，所述支撑轴一端的端面与较近的一块所述侧板的垂直距离、所述支撑轴另一端的端面与较近的一块所述侧板的垂直距离均大于0。

优选地，所述焊接工装还包括多个卡扣，所述卡扣用于卡紧机匣的两个半筒体上相互对接的水平法兰。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在两个支撑座上设置夹持组件，由于夹持组件包括支撑轴、可调限位件和套装在支撑轴上的两块侧板，其中至少有一块侧板可以沿着支撑轴的轴向移动，可调限位件用于止挡可以移动的一块侧板，从而可以通过调整可调限位件，改变两块侧板之间的最大间距，将机匣的两个半筒体对接后夹紧在两块侧板之间。由于两块侧板上均设置有两个限位安装结构，两个支撑座上均设置有限位支撑结构，从而可以通过将两块侧板分别支撑在两个支撑座上，便于对机匣进行焊接，同时由于同一侧板上，两个限位安装结构关于支撑轴的轴线中心对称，从而可以在完成半筒体一条边的焊接后，将夹持组件翻转180°，对半筒体的另一条边进行焊接，由于通过两块侧板夹持机匣，可以避免水平法兰与半筒体之间出现相对移动，从而可以提高焊接的精度，且便于对半筒体的两条边进行焊接，有利于提高焊接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种燃气轮机机匣的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种燃气轮机机匣焊接工装的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种燃气轮机机匣焊接工装的侧视图；

图4是本发明实施例提供的一种卡扣的截面图；

图5是本发明实施例提供的一种机匣的焊接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了便于理解本发明，此处对燃气轮机机匣进行简单说明。

图1是本发明实施例提供的一种燃气轮机机匣的结构示意图。如图1所示，该燃气轮机机匣10包括两个对合的半筒体11，半筒体11对合的侧边上设置有沿半筒体11的轴向延伸的水平法兰12，两个半筒体11通过水平法兰12连接，水平法兰12与半筒体11焊接连接，本发明的焊接工装用于焊接水平法兰12与半筒体11。水平法兰12的材料与半筒体11的材料相同，可以避免异种金属之间的污染，造成强度降低的问题。

图2是本发明实施例提供的一种燃气轮机机匣焊接工装的结构示意图。如图2所示，该焊接工装包括夹持组件20和两个支撑座30。夹持组件20包括支撑轴21、可调限位件22和两块侧板23。两块侧板23平行间隔套装在支撑轴21上，且两块侧板23中的至少一块能够沿支撑轴21的轴向活动，可调限位件22可沿支撑轴21的轴向活动地设置在支撑轴21上，可调限位件22用于止挡两块侧板23中能够移动的侧板23。

图3是本发明实施例提供的一种燃气轮机机匣焊接工装的侧视图。如图3所示，每块侧板上均设置有两个限位安装结构，两个限位安装结构关于支撑轴21的轴线中心对称。两个支撑座30间隔设置，两个支撑座30用于支撑夹持组件20，每个支撑座30上均设有限位支撑结构。两个支撑座30中的一个支撑座30的限位支撑结构用于与两块侧板23中的一块侧板23的限位安装结构配合，两个支撑座30中的另一个支撑座30的限位支撑结构用于与两块侧板23中的另一块侧板23的限位安装结构配合。

本发明实施例通过在两个支撑座上设置夹持组件，由于夹持组件包括支撑轴、可调限位件和套装在支撑轴上的两块侧板，其中至少有一块侧板可以沿着支撑轴的轴向移动，可调限位件用于止挡可以移动的一块侧板，从而可以通过调整可调限位件，改变两块侧板之间的最大间距，将机匣的两个半筒体对接后夹紧在两块侧板之间。由于两块侧板上均设置有两个限位安装结构，两个支撑座上均设置有限位支撑结构，从而可以通过将两块侧板分别支撑在两个支撑座上，便于对机匣进行焊接，同时由于同一侧板上，两个限位安装结构关于支撑轴的轴线中心对称，从而可以在完成半筒体一条边的焊接后，将夹持组件翻转180°，对半筒体的另一条边进行焊接，由于通过两块侧板夹持机匣，可以避免水平法兰与半筒体之间出现相对移动，从而可以提高焊接的精度，且便于对半筒体的两条边进行焊接，有利于提高焊接效率。

如图2所示，焊接工装还可以包括多个卡扣50，卡扣50用于卡紧机匣的两个半筒体上相互对接的水平法兰12。通过卡扣50将相互配合的两个水平法兰12卡紧在一起，可以方便焊接。

图4是本发明实施例提供的一种卡扣的截面图，如图4所示，卡扣50的截面可以呈U型，从而可以将两个水平法兰12卡紧，卡扣50与水平法兰12之间为过盈配合。卡扣50的数量可以根据机匣的大小进行设置，对于较大的机匣，水平法兰12更长，可以设置较多的卡扣50，反之则可以设置较少的卡扣50。

如图2所示，支撑轴21一端的端面与较近的一块侧板23的垂直距离、支撑轴21另一端的端面与较近的一块侧板23的垂直距离均大于0。从而使得支撑轴21的两端均伸出在两块侧板23之外，可以便于对夹持组件20进行吊装。

可选地，可调限位件22可以包括限位套筒221，限位套筒221与支撑轴21同轴螺纹连接，两块侧板23均位于限位套筒221的同一端，两块侧板23中的靠近限位套筒221的一块侧板23能够沿支撑轴21的轴向活动。在将机匣夹在两块侧板23之间后可以转动限位套筒221，通过限位套筒221将侧板23压紧在机匣的端面上，从而夹紧机匣。

实现时，限位套筒221可以是具有内螺纹的管状件，也可以是螺母。可调限位件22还可以包括碟簧222，碟簧222设置在限位套筒221与侧板23之间，碟簧222可以在焊接过程中出现焊接变形，导致机匣收缩时，使侧板23仍能夹紧机匣，避免机匣松动。

两块侧板23中，远离限位套筒221的一块侧板23可以通过螺栓连接在支撑轴21上，具体地，支撑轴21上可以同轴设置凸缘211，远离限位套筒221的一块侧板23与凸缘211通过螺栓连接，以便于工装的拆解。

如图2所示，每个限位安装结构均可以包括限位凸块231，限位凸块231位于侧板23的边缘，每个限位支撑结构均可以包括间隔设置在支撑座30上的两个支撑台31，两个支撑台31用于支撑侧板23的边缘，限位凸块231用于卡接在两个支撑台31之间。从而在将夹持组件20放置到支撑座30上后，通过将限位凸块231卡在两个支撑台31之间，可以避免夹持组件20发生移动。

实现时，两块侧板23均可以通过圆形板加工而成，通过沿着一块圆形板的平行且位于一条直径两侧的两条弦切割圆形板，即可得到一块侧板，方便制作。其中，沿弦切割形成的切割面23c可以用于支撑在两个支撑台31上，限位凸块231可以设置在切割面23c上，限位凸块231与侧板23可以通过焊接连接，也可以一体成型。

进一步地，每个支撑台31上均可以设置有限位挡板311，同一个支撑座30中的限位挡板311位于同一平面内，不同的两个支撑座30中的限位挡板311相互平行，且不同的两个支撑座30中的限位挡板311之间的间距与两块侧板23的相背的两个面之间的距离相等。当夹持组件20放置在支撑座30上时，两块侧板23均位于两个支撑座30上的限位挡板311之间，限位挡板311可以与两块侧板23的相背的表面接触，以限制夹持组件20沿支撑轴21的轴向位移，使夹持组件20更加稳定，便于焊接。

进一步地，限位挡板311与支撑台31可拆卸连接。在将夹持组件20吊装到支撑座30上之前，可以先将一个支撑座30上的限位挡板311安装好，在将夹持组件20吊装到支撑座30上后，可以再将另一个支撑座30上的限位挡板311安装到支撑座30上，以便于限位挡板311的安装。

具体地，限位挡板311与支撑台31通过螺栓连接，且限位挡板311安装在两个支撑台31的相互远离的侧壁上，这样可以在将夹持组件20吊装到支撑座30上后，安装另一个支撑座30上的限位挡板311时，通过拧动螺栓可以将限位挡板311压紧在侧板23上。

此外，限位挡板311的用于与侧板23接触的表面上可以设置垫片，以确保能压紧侧板23，同时还可以避免限位挡板311损坏侧板23的表面。其中垫片可以是橡胶片。

在将机匣装夹到夹持组件20上并放置在支撑台31上后，可以通过塞尺检测限位挡板311与侧板23、侧板23与机匣、相互贴合的两个水平法兰之间的间距，以确定机匣的装配是否合格，确保焊接后的机匣复合要求。例如通过塞尺测得的间隙小于0.1mm则可以认为装配合格。对于局部区域，例如相互贴合的两个水平法兰之间的间距则间隙可以选择稍大一些，例如0.15mm左右。

如图2所示，焊接工装还可以包括工装底板32，两个支撑座30设置在工装底板32上。工装底板32可以用于固定两个支撑座30，避免在焊接过程中支撑座30发生移动。

具体地，工装底板32上可以设置有用于连接支撑座30的多组连接孔321，支撑座30通过多组连接孔321中的一组连接孔321安装在工装底板32上。通过将支撑座30与工装底板32上的不同位置的连接孔321连接，从而可以调节两个支撑座30之间的间距。由于不同的燃气轮机机匣的长度不同，在焊接不同的燃气轮机机匣时，将不同的燃气轮机机匣装夹到夹持组件上，可调限位件22所能调节到的位置不同，两块侧板23之间的间距也不同，因此可以选择将两个支撑座30与工装底板32上合适位置的连接孔321连接，以使两个支撑座30之间的间距适应两块侧板23，从而使焊接工装可以适用于不同的机匣。

如图3所示，两块侧板23上可以分别设置有减重孔23a。以降低夹持组件20的重量，便于在焊接时对夹持组件20进行吊装。

此外，两块侧板23相对的表面上均可以设置圆弧形的止口23d，在夹持机匣时，两块侧板23可以通过圆弧形的止口23d与机匣10的端面配合。避免半筒体松脱。

侧板23上还可以设置有周向限位结构，以限制机匣的周向移动。

具体地，侧板23的边缘上可以设置键槽23b。键槽23b内活动设置有平键232，由于机匣的外壁上通常设有具有键槽，因此可以在侧板23上设置键槽23b，通过转动机匣，使侧板23上的键槽23b与机匣外壁上的键槽对齐，在将平键232***侧板23上的键槽23b与机匣外壁上的键槽内，从而可以限制机匣的周向移动。

容易想到的是，在其他实施例中，也可以在侧板23上设置定位销孔和定位销，通过转动机匣使定位销孔与机匣两端上具有的孔对齐，并***定位销，以实现对机匣的周向限位。在选择机匣上的孔时应选择与定位销孔直径相同的孔。

图5是本发明实施例提供的一种机匣的焊接示意图，如图5所示，在焊接机匣时，可以将机匣的两个半筒体对合，将相互接触的两个水平法兰用卡扣50连接，在夹持组件20吊装到支撑座30上后，可以先对水平法兰12与半筒体之间进行点焊(如图5中的实心点)，以便于焊接，避免水平法兰移动位置。

此外，在焊接之前，可以对半筒体的边缘待焊接区域进行打磨，以去除氧化层。打磨区域的宽度可以为20mm，打磨标准以打磨区域出现金属光泽位置。机匣的打磨可以通过不锈钢钢丝滚轮进行打磨，能够有效去除氧化皮，同时可以避免普通砂轮容易打磨过度的问题。

在打磨之前，还可以对工件和焊接工装进行退磁处理，以去除工件和焊接工装的磁性，避免磁性对电子束焊过程造成影响，焊接工装优选可以采用奥氏体不锈钢材料制成，该材料具有无磁性的特点。同时还需要对机匣进行清洗，以去除机匣表面的污渍，具体可以采用白色真丝绸布和无水丙酮或者工业精馏酒精进行清洗。焊接前，还可以采用散焦的电子束对焊接处进行预热，以减少焊接裂纹。

在完成机匣的安装、夹持之后，可以将机匣连同焊接工装送入焊接工作室进行电子束焊。在完成焊接后还可以对机匣进行退火，以降低机匣内的应力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述焊接工装包括夹持组件(20)和两个支撑座(30)，所述夹持组件(20)包括支撑轴(21)、可调限位件(22)和两块侧板(23)，所述两块侧板(23)平行间隔套装在所述支撑轴(21)上，且所述两块侧板(23)中的至少一块能够沿所述支撑轴(21)的轴向活动，所述可调限位件(22)可沿所述支撑轴(21)的轴向活动地设置在所述支撑轴(21)上，所述可调限位件(22)用于止挡所述两块侧板(23)中能够移动的所述侧板(23)，每块所述侧板上均设置有两个限位安装结构，所述两个限位安装结构关于所述支撑轴(21)的轴线中心对称，所述两个支撑座(30)间隔设置，所述两个支撑座(30)用于支撑所述夹持组件(20)，每个所述支撑座(30)上均设有限位支撑结构，所述两个支撑座(30)中的一个支撑座(30)的限位支撑结构用于与所述两块侧板(23)中的一块侧板(23)的限位安装结构配合，所述两个支撑座(30)中的另一个支撑座(30)的限位支撑结构用于与所述两块侧板(23)中的另一块侧板(23)的限位安装结构配合，每个所述限位安装结构均包括限位凸块(231)，所述限位凸块(231)位于所述侧板(23)的边缘，每个所述限位支撑结构均包括间隔设置在所述支撑座(30)上的两个支撑台(31)，所述两个支撑台(31)用于支撑所述侧板(23)的边缘，所述限位凸块(231)用于卡接在所述两个支撑台(31)之间。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，每个所述支撑台(31)上均设置有限位挡板(311)，同一个所述支撑座(30)中的限位挡板(311)位于同一平面内，不同的两个所述支撑座(30)中的限位挡板(311)相互平行，且不同的两个所述支撑座(30)中的限位挡板(311)之间的间距与所述两块侧板(23)的相背的两个面之间的距离相等。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述限位挡板(311)与所述支撑台(31)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述焊接工装还包括工装底板(32)，所述两个支撑座(30)设置在所述工装底板(32)上。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述工装底板(32)上设置有用于连接所述支撑座(30)的多组连接孔(321)，所述支撑座(30)通过所述多组连接孔(321)中的一组连接孔(321)安装在所述工装底板(32)上。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述可调限位件(22)包括限位套筒(221)，所述限位套筒(221)与所述支撑轴(21)同轴螺纹连接，所述两块侧板(23)均位于所述限位套筒(221)的同一端，所述两块侧板(23)中的靠近所述限位套筒(221)的一块侧板(23)能够沿所述支撑轴(21)的轴向活动。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述两块侧板(23)上分别设置有减重孔(23a)。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述支撑轴(21)一端的端面与较近的一块所述侧板(23)的垂直距离、所述支撑轴(21)另一端的端面与较近的一块所述侧板(23)的垂直距离均大于0。

9.根据权利要求1所述的燃气轮机机匣焊接工装，其特征在于，所述焊接工装还包括多个卡扣(50)，所述卡扣(50)用于卡紧机匣的两个半筒体上相互对接的水平法兰(12)。