JPS6281272A

JPS6281272A - 蒸気タ−ビンのダイヤフラムを溶接する方法およびそのための溶接装置

Info

Publication number: JPS6281272A
Application number: JP61190380A
Authority: JP
Inventors: セザーレ・パンヅェーリ
Original assignee: ANSARUDO KONPONENTEI SpA
Current assignee: ANSARUDO KONPONENTEI SpA
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1987-04-14
Also published as: US4764658A; IT1200748B; IT8522225A0; EP0219623A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明の対象は、蒸気タービン用ダイヤフラムを溶接
するため、主としてアーク溶接するための方法および装
置である。

［従来の技術］２個のダイヤフラム半体部品を適当に接合することによ
って蒸気タービン用ダイヤフラムを製造することは既に
公知である。

この公知技術によれば、ダイヤフラム半体は、内側スト
ラップおよび外側ストラップに溶接された羽根を備える
ディストリビュータ半体からなる。

このディストリビュータ半体は、−刃側において本体に
、他方側でリングに溶接されている。ディストリビュー
タ半体の上記本体およびリングへの溶接は、異なる４つ
の領域で施されており、それぞれの領域は、ほぼ半円環
状の円弧に沿って延びている。公知技術の成る方法によ
れば、好ましくは研磨されたディストリビュータ半体は
、本体およびリングにクランプされ、このようにして得
られたダイヤフラム半体は積層され、Ｕボルトを用いて
締め付けられている。次に、積層されかつ締着されてい
る２個のダイヤフラム半体は一体となって移動され、か
つ溶接により接合される。このようにして得られたユニ
ットすなわちアセンブリは、４個の環状領域において溶
接を行なうために、２個の積層されかつ締着されたダイ
ヤフラム半体からなる。上記４個の環状領域は、各面上
に１個の領域が存在する、本体とディストリビュータ半
体との間の２個の領域と、各面上に１個の領域が存在す
るディストリビュータ半体リングとの間の２個の領域で
ある。この方法により得られたアセンブリは、２個のダ
イヤフラム半体端部を正確に組合わせることができない
ため、完全には円環とはなっていないことを留意すべき
である。したがって、得られたユニットはやや楕円形に
なっている。よって、続いて行なう溶接においては、溶
接部分の輪郭の許容度を検出し、かつ作り出すことを可
能としなければならない。

この公知技術によれば、溶接は、単一面」二で動作する
複数組の溶接ユニットを用いて回転ベンチ上で水平方向
に行なわれる。公知の溶接装置は、たとえば電気的なあ
るいは赤外線による予備加熱装置を備える。反対側で溶
接を行なうために、２個のダイヤフラム半体を備えるこ
のアセンブリは、チップ−オーバ（ｔ　ｔ　ｐ−ｏｖｅ
　ｒ）装置上で移動され、Ｕボルトが取り除かれ、かつ
のアセンブリは反対側で動作する溶接装置側に戻される
。

次の段階は、アセンブリを構成する２個のダイヤフラム
半体を分離することである。これらは完全に半円環状と
なるように処理され、かつダイヤフラムがタービンに取
付けられるところに搬送され、しかる後２個の完全な半
円環のダイヤフラム半体が、完全な円環状ダイヤフラム
を形成するように相互に溶接される。

さらに、この公知の技術に続いて、リング、ディストリ
ビュータ半体および本体を相互に溶接する過程の間、該
溶接は各面上で別個に行なわれる。

溶接の行なわれている複数の表面は完全には直交してい
ないので、回転ベンチは傾斜されねばならない。また、
予備加熱装置および溶接トーチの動作を都合が良いよう
に介在させることが必要であり、それによって不均一な
予備加熱および引き続いて生じる溶接後の収縮に基づく
変形が、可能な限り小さくされる。

しかしながら、他方表面は決して同時には処理されない
ので、温度差が存在し、これは自己溶接応力の対称性に
大きく影響する。

［発明の概要］よって、この発明の目的は、幾分楕円となっていても（
完全に半円環でない２個のダイヤフラム半体により形成
されていても）、自己溶接応力から生じる変形を低減し
、処理中のピース内側の温度勾配を低減し、かつ溶接浴
に良好な保護を与える、高品質の溶接浴アセンブリを実
現することを可能とする方法およびこれに関連する装置
を具体化することにある。

この発明の他の目的は、予備加熱時間を短縮することで
ある。

さらに他の目的は、待機時間を劇的に短縮することによ
って生産性を向上する装置を具体化することである。

また、さらに他の目的は、自動化され得る二ニットを具
体化することである。

これらの目的は、主軸の少なくとも一方が、溶接ユニッ
トの支持表面から一定の予め固定された高さに配置され
るように調整された基本的な垂直位置に、処理すべきア
センブリを位置決めする方法を予測することにより達成
される。次に、曲線状の弧に沿った４個の異なる領域、
すなわち双方の面の各面上において２カ所において、同
時に溶接を施す間、このアセンブリは定速で回転される
。

各面は、連続的に加熱される。

また、この発明の目的は、２個のダイヤフラム半体が相
互に溶接されねばならい、２個のダイヤフラム半体から
なるアセンブリを基本的に垂直方向に支持するための手
段を備える装置を提供することである。この装置は、加
熱および断熱手段ならびにユニットを回転するための手
段をも備える。

品質的に良好なユニットの具体化は、ダイヤフラム部分
に関して対称に溶接トーチを位置決めすることにより得
られる自己溶接応力由来の変形を低減すること、ダイヤ
フラムに対し放射熱源（予備加熱パネル）を均一にかつ
対照に分散させることにより得られる、処理されるダイ
ヤフラム内側の温度勾配を弛めること、ならびに封止ガ
スの流れを円滑にする上記熱源の熱力学的効果に基づく
溶接浴の良好な保護により達成される。

熱源のパワーを等しいままで、放射表面を増大させるこ
とによって予備加熱時間の短縮が達成される。

この新規な方法および装置は、アセンブリの変形の低減
を可能とする。ピースの幅方向に沿った一定の温度およ
び自己溶接応力の対称性は、温度源を均一に配置するこ
とにより得られ、溶接点における良好なガス封止が達成
される。また、４個の溶接ユニットが同時に使用される
ので、効率もより一層高められ、最終的に、ピースのチ
ッピング−オーバ（ｔ　ｉ　ｐｐ　ｉ　ｎｇ−ｏｖｅ　
ｒ）を省略すること、ならびに溶接ユニットの位置決め
を省略することにより、待機時間が劇的に短縮される。

また、この装置は容易に自動化され得るものである。

この発明のさらに他の効果および特徴は、この発明の限
定的なものではない例示的な実施例についての説明およ
び添付図面から明らかとなるであろう。

［実施例の説明］第１図および第２図を参照して、蒸気タービン用のダイ
ヤフラム半体１が示されている。上記ダイヤフラム半体
１は、底に羽根が溶接される外側ストラップ１３ａおよ
び内側ストラップ１３ｂを備えるディストリビュータ半
体１１からなる。このディストリビュータ半体は、本体
１４およびリング１６に固定されている。第２図から明
らかなように、溶接が行なわれることが予定されている
４個の領域、すなわちディストリビュータ半体とリング
との間の１８ａ、１８ｄで示す領域ならびにディストリ
ビュータ半体と本体との間の１８ｂ。

１８ｃで示す領域が存在する。

公知技術に従って、一体的に移動されかつ停止される２
個のダイヤフラム半体からなるアセンブリ１０上で４カ
所の溶接が行なわれる。各ダイヤフラム半体は、一体に
重ねられたディストリビュータ、本体およびリングを有
する。得られたアセンブリは、全体として楕円形状であ
る。

この発明による溶接装置２０は、第３図、第４図および
第５図に示されている。上記装置２０は、基本的には、
アセンブリ１０を溶接するようにするための支持および
操作機構２６と、溶接グループ２４と、加熱および断熱
グループ２５とを備える。

さて、第３図を参照して、矢印Ａ方向に操作する（高さ
調整）機構を備える、ダイヤフラム１０用の操作ユニッ
トすなわち構造２６が、詳細に示されている。上記操作
機構は、高さ調整機構の可動部品２７を移動させる２個
のジヤツキ３１を、伝達部２９および減速ギヤ３０を介
して動作させるモータ２８からなる。可動部品の移動は
、ガイドローラ８０（第５図）により案内される。溶接
すべきアセンブリｌＯを保持するための支持部３４．３
６は、この可動部品２７に固定されている。

次に、支持部３４および３６間の距離は調整可能とされ
ている。すなわち、支持部３４および３６は、左ねじお
よび右ねじ３３を移動するモータ３２により矢印Ｂ方向
に移動可能とされている。支持部３４は、遊びローラ３
５を支持しており、支持部３６はモータで駆動されるロ
ーラ３７を支持しており、これら双方のローラは基本的
には水平方向の軸を有する。

上述した操作ユニット２６は、アセンブリを垂直方向に
移動させ、任意の大きさの２個のダイヤフラム半体から
なるアセンブリを溶接にさらすことを可能とする。実際
には、２個のローラ３５および３７は、必要に応じて近
接されていてもよく、あるいはかなり離されていてもよ
いが、アセンブリ全体は表面Ｐ−Ｐ　（たとえば床の高
さ）に配置することができ、したがってダイヤフラムの
主軸の一方に対応する、ダイヤフラムの線Ｍ−Ｍは、常
に同一の高さとなっており、この高さは（後述するよう
に）溶接グループ２４の動作する高さである。また、２
個のダイヤフラム半体からなるアセンブリ１０は、より
下方の遊び支持ローラ４゜およびより上方の遊び支持ロ
ーラ３８により成る面上に保持されている。明らかに、
支持ローラの位置決めは、図面に示されているものと異
なっていてもよい。

第４図は、ダイヤフラムアセンブリ用の支持および操作
構造２６を再度詳細に示すものである。

ここでは、アセンブリ用の側方支持ローラ３８および４
０が示されており、これらはほぼ垂直な軸に沿って、す
なわち垂直軸から多くとも５°〜７°の範囲の角度で傾
斜されているように位置されている。支持ローラ３８を
備える上方支持ユニットは、溶接の行なわれる中間領域
Ｍ−Ｍに対して調整され得る。この調整は、ロッド４１
に沿ってローラ３８の支持部４１ａを移動させる減速ギ
ヤとモータ３９とによりなされる。また、この装置は固
定構造と可動構造とを備えるものであり、溶接グループ
および加熱。断熱グループはこれらに組合わされている
。予想し得る変形として、双方の構造を可動としてもよ
い。

固定された構造は４２で示されており、図示の実施例で
は、たとえばレール９１およびラック８４に固定されて
いる、水平方向に延びる横材９０を備える。溶接グルー
プの２個の溶接装置２４ａは、このレールに沿って移動
し、それぞれが、対応のピニオンにラック８４を係合し
ている。固定構造は、断熱パネル７０を備える加熱およ
び断熱グループ２５の固定部品をも支持しており、この
断熱パネル７０には、加熱グループ７２がその固定部分
において取付けられている。可動構造は、全体が４３で
示されており、かつ矢印Ｃ方向に延びるガイド９５に沿
って移動可能なトロリ９４上に取付けられた横材９３を
備える。横材９３は、横材９０と同様に、レール９６お
よびトラック８４′を有しており、２個の溶接装置２４
ｃ、、２４ｄは、このレールに沿って移動し、それぞれ
がトラック８４゛を対応のピニオンに係合させている。

この可動構造は、それに取付けられた加熱素子７３とと
もに、断熱壁すなわち断熱パネル７１をも有する。この
加熱−断熱グループ２５の可動部分は、上部断熱部分７
４を有し、該上部断熱部分７４は、溶接過程の間に熱が
逃げることを防止するよう上部まで延びている。この加
熱グループには、相互に近接配置された加熱プレートが
設けられている。

本質的に公知の装置を、３方向に沿って移動可能な（２
方向は水平方向であり、１方向は垂直方向であり、摺動
部６１によるものであり、矢印り参照）かつ傾斜可能な
溶接装置２４ａ、２４ｂ。

２４ｃ、２４ｄとして用いることができ、したがって溶
接材料を受入れるためにダイヤフラム内に設けられたチ
ャンネルに関して最も都合が良いよに溶接トーチを位置
決めすることができる。

ピースの楕円化に応じて溶接トーチを制御する接触ビン
を設けてもよい。この溶接トーチは、前回の走行距離を
記録するための記憶装置を有するものであってもよい（
自己教育型のトーチ）、特にイタリア共和国特許出願第
３１２４６Ａ／７８による自動溶接装置を用いることが
できる。

この溶接装置は、表面Ｍ−Ｍに沿って動作する。

このために、適切なハツチ７５ａが加熱および断熱グル
ープ２５内に設けられており、これらは、ダイヤフラム
の大きさに従って（第３図に示す）所望の領域に各溶接
ユニットが介在するように開口から離れるように、必要
に応じて移動され得る。

好ましい実施例の方法および装置では、溶接後に研磨が
行なわれてもよい。研磨グループ８２を形成する２個の
研磨ユニットが、それぞれ、８２ａおよび８２ｂで示さ
れており、かつ固定構造４２および可動構造４３上にそ
れぞれ予め位置決めされている。これらの研磨ユニット
は、溶接ユニットのピニオン装置に類似のピニオン装置
によって、それぞれ、レール９１および９６ならびにト
ラック８４および８４′に沿ってダイヤフラム面に平行
にスライドする。この研磨ユニットは、溶接装置に似た
３軸操作ユニットおよび傾斜ユニット（矢印Ｅ）に固定
されていてもよい。

この発明の方法をここで説明する。

２個のダイヤフラム半体からなるアセンブリ１０が得ら
れれば、可動部分４３を第４図の矢印Ｃによって示され
る方向に変位させ、上記アセンブリ１０を、ローラ３５
．３７および４０．３８によって保持されるように上方
から導入する。アセンブリ１０をほぼ垂直位置に、すな
わち多くとも垂直方向から数度傾斜された状態に配置す
る。次に、上記アセンブリの主軸の一方をＭ−Ｍに沿う
ようにもってくるために、操作機構２６を動作させる。

支持部３４および３６間の距離を、ワークピースの大き
さに応じてセットする。４個の溶接ユニット２４を領域
１８　ａ、　　１８　ｂ、　　１８　ｃおよび１８ｄに
沿って位置決めし得るように、ハツチ７５Ｈの少なくと
も一方を部分的に開く。アッセンブリを定速で回転し、
シーム溶接の速度に適合させるように、モータで駆動さ
れるローラ３７を駆動する。溶接装置を動作状態にセッ
トし、４個の領域のすべてを同時に溶接する。用いる溶
接トーチの形式に応じて、溶接を幾分自動化してもよい
。２個の隣り合う溶接トーチにより溶接されるべき領域
が非常に近接している場合には、垂直方向にずらされて
いる表面に溶接トーチが動作するように、モータで駆動
される摺動部６１を動作させてもよい。最後に、研磨ユ
ニット８２を用いて研磨を実施する。

ａ）自己溶接応力の対称性ゆえに変形が低減されること
、ｂ）加熱源が均一に分散されているために、表面の幅
に沿って温度が一定となっていること、ならびにＣ）加
熱源の熱力学的効果により溶接点においてガスが良好に
封止されていることにより、この発明の装置は良好な品
質の溶接を実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、蒸気タービン用ダイヤフラム半体の斜視図で
ある。第２図は、第１図の一部を拡大して示す破断斜視
図であり、ダイヤフラム半体、特に溶接を行なうことが
予定されている領域を示す図である。第３図は、この発
明の装置の断面図であり、第４図３−３に沿う断面図で
ある。第４図は、第３図の４−４に沿う断面図である。第５図は、第３図の５−５に沿う断面図である。第６図
は、第５図の６−６に沿う断面図であり、第４図および
第５図に示した部分を拡大して、この発明によるアセン
ブリに用いられる研磨ユニットを特定的に示す図である
。図において、１はダイヤフラム半体、１０はアセンブリ
、１１はディストリビュータ半体、１３ａは外側ストラ
ップ、１３ｂは内側ストラップ、１４は本体、１６はリ
ング、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは溶接が行なわ
れる領域、２０は溶接装置、２４は溶接グループ、２５
は加熱よび断熱グループ、２６は支持および操作機構、
２７は可動部品、２８はモータ、３０は減速ギヤ、３４
゜３６は支持部、３８は支持ローラ、３９はモータ、４
１はロッド、４１ａは支持部、４２は固定構造、４３は
可動構造を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２個のダイアフラム半体を、溶接されることが予
定されているアセンブリに組立てる工程を含む蒸気ター
ビンのダイヤフラムを溶接する方法において、前記アセンブリ（１０）を基本的に垂直方向位置に保持
し、かつ主軸の一方を所定の高さに位置させ、しかる後、２個の面上で同時に溶接を行なう間、定速で
前記アセンブリを回転させ、溶接されるべき領域にある
双方のアセンブリ面をほぼ均一に加熱させるように、前
記各面を連続的に加熱することを特徴とする、蒸気ター
ビンのダイヤフラムの溶接方法。
（２）その後に、研磨工程を実施することを特徴とする
、特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンのダイヤフ
ラムの溶接方法。
（３）２個の蒸気タービンダイヤフラムのそれぞれの本
体（１４）、ディストリビュータ半体（１１）およびリ
ング（１６）を相互に溶接するための装置であって、前
記２個の蒸気タービンダイヤフラムがアセンブリ（１０
）を構成するように組立てられる装置において、アセンブリを支持および操作するユニット（２６）と、前記アセンブリの双方の面を加熱しかつ断熱するための
加熱・断熱グループ（２５）と、溶接グループ（２４）とを備えることを特徴とする、溶
接装置。
（４）前記アセンブリを支持するユニットは、高さ調節
機構（２９、３０、３１）を備える、特許請求の範囲第
３項記載の溶接装置。
（５）前記支持および操作ユニットは、必要に応じて互
いの方向に向かって移動され得る２個のワークピース支
持部（３４、３６）を備えており、前記支持部の一方は
、前記アセンブリを回転させるために回転駆動されるロ
ーラ（３７）を有する、特許請求の範囲第３項記載の溶
接装置。
（６）溶接グループならびに加熱および断熱グループを
支持するために少なくとも可動構造（４３）を有する、
特許請求の範囲第３項記載の溶接装置。
（７）前記可動構造（４３）は、ほぼ垂直な垂直壁と、
その頂部に位置されたキャップ部（７４）とを備える前
記断熱グループの断熱手段（７１）を有する、特許請求
の範囲第６項記載の溶接装置。
（８）前記操作および断熱グループは、加熱プレート（
７２、７３）を備える、特許請求の範囲第６項記載の溶
接装置。
（９）前記加熱および断熱グループは、前記溶接グルー
プのユニット（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）を動
作させるために、要時にはシャッタで遮閉され得る開口
（７５ａ）を有する、特許請求の範囲第６項記載の溶接
装置。
（１０）前記溶接グループ（２４）は、前記アセンブリ
の各主面に少なくとも溶接ユニットを備えており、かつ
各ユニット（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）は、溶
接されるべき接合部上に最も正しいように位置決めされ
るように回転され得る、特許請求の範囲第３項記載の溶
接装置。
（１１）各溶接ユニットは、上方に並進され得る、特許
請求の範囲第１０項記載の溶接装置。
（１２）各溶接ユニットは、自己指示型（ｓｅｌｆ−ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｔｙｐｅ）であ
る、特許請求の範囲第３項記載の溶接装置。
（１３）溶接されるべきアセンブリの各面上に研磨ユニ
ット（８２ａ、８２ｂ）を備える研磨グループ（８２）
をさらに備える、特許請求の範囲第３項記載の溶接装置
。
（１４）前記各溶接ユニットは、前記アセンブリと平行
に移動され得る、特許請求の範囲第３項記載の溶接装置
。