专利名称：钎焊/焊接操作机和操作喷嘴的方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮机修复技术，尤其涉及钎焊和焊接过程中操作涡轮机喷嘴组件的操作机。
背景技术：
喷嘴一般重达200磅重，在工作台上无法安全地进行手工操作。另外试图移动喷嘴组件可能会损坏零件和对操作者造成损伤。
发明内容
根据本发明实施例，提供一种用于支撑喷嘴段(nozzle segment)的操作机，该喷嘴段来自例如燃汽轮机或蒸汽轮机，所述操作机可以使喷嘴段竖直、水平地移动并旋转到适当位置，然后在焊接或钎焊过程中保持固定不动。
因此，本发明可以在支撑和操作喷嘴段的操作机组件中体现，该操作机组件包括操作机，其包括竖直支撑元件和水平支撑元件，设置竖直支撑元件用于相对于基部选择性的竖直移动，水平支撑元件在其近端可操作地与所述竖直支撑元件相连以便随其竖直移动并围绕所述竖直支撑元件的竖直轴枢转；喷嘴段夹具，所述夹具可操作地与所述水平支撑元件的远端相连，并且所述夹具具有与喷嘴段的第一和第二径向端分别互补的连接元件，以选择地与喷嘴段接合。
本发明也可以体现在钎焊、焊接和/或检测过程中操作喷嘴段的方法中，其包括提供一个含有竖直支撑元件、水平支撑元件的操作机，和可操作地连接所述水平支撑元件远端的喷嘴段夹具，竖直支撑元件设置成用于相对于基部选择性的竖直移动，水平支撑元件在其近端可操作地与所述的竖直支撑元件相连以便随其竖直移动并在所述竖直支撑元件的竖直轴周围枢转；在喷嘴段的每个纵向端将喷嘴段连接到喷嘴段夹具；选择以下至少一个步骤(a)竖直移动所述竖直支撑元件和(b)在所述竖直支撑元件的竖直轴周围枢转所述水平支撑元件，从而相对于工件表面选择性地、竖直且水平地移动喷嘴段夹具。
结合相应的附图，通过仔细研究以下更为详细的本发明优选实施例的说明，可以更完整地理解和评价本发明的这些目的和优点，其中图1为根据本发明的实施例在工作台上面支撑喷嘴段的喷嘴操作机组件的示意性俯视平面图；图2为图1操作机组件的侧视图；图3为省略了喷嘴段支撑夹具以清楚反映本发明实施例操作机的主视图；图4为沿图3中4-4线的剖视图；图5为省略了喷嘴特定工具以清楚反映本发明实施例中喷嘴段支撑夹具的平面图；图6为图5所示夹具的后视图；图7为省略了工具以清楚反映图5所示夹具的上部和后部的透视图；图8为另一个具有喷嘴特定工具的例子的喷嘴段支撑夹具的平面图；图9为图8所示夹具和工具的后视图；图10为图9所示夹具和工具的侧视图；和图11为沿图10中11-11线的剖视图。
具体实施例方式
根据本发明的实施例，图1-11显示喷嘴操作机组件和相关零件的非限制性实例。图1和图2示意性说明了在焊接、钎焊或其他检测或修复过程中，用于支撑和移动喷嘴段的操作机组件10。如其所显示的，在本发明的实施例中，操作机组件包括操作机12和喷嘴段支撑夹具14。设置操作机，以允许喷嘴夹具14支撑的喷嘴段16如箭头V所示竖直移动，并且，例如在工具台18上，水平移动。在图示实施例中，水平移动是通过提供具有竖直段20和水平段22的操作机12来完成的，水平段22相对于竖直段20枢转安装(B)。在此实施例中，喷嘴段夹具固定架24依次枢转安装(D)在水平段22的远端26上。因此，如箭头B、D所示，围绕A轴和C轴的同步枢转运动致使喷嘴段夹具14在水平面上运动，同时，保持喷嘴段16相对于操作者X的位向。
图示实施例中操作机12的竖直段20包括支柱或支杆、基部组件28、和支撑管30，根据液压缸32的促动，所述支撑管30沿支柱向上或向下选择性地移动。
如上所述，水平段22安装成绕竖直段20的A轴枢转。为此，图示实施例中，水平段22包含大体为柱形的托架34，所述柱形托架34可旋转地安装在支撑管30上的套筒36上，以便由液压缸32使得支撑管30上升、下降(V)，水平段22的近端38也类似地上升、下降。如上所述，安装夹具固定架24使其在水平段远端绕C轴旋转。为此，图示实施例中，水平段22的远端26包含竖直定向的套筒40，喷嘴段夹具的装配组件可枢转地安装在所述套筒40上，如同图2和图4示意性描述的柱状段42、44一样。
图示实施例中，喷嘴段夹具14和固定架12绕枢轴C的移动及水平段22绕枢轴A的移动均手动实现。进一步地，在一实施例中，旋转轴支撑在锥形滚柱轴承上，用载荷控制调节手动灵活性。旋转轴优选具有锁定装置(未显示细节)以单独固定每个轴。可以理解，水平段22和/或夹具固定架24的枢转运动可自动进行而不脱离本发明的范围。更进一步地，尽管水平段22作为具有固定长度进行了示意性描述，但本领域技术人员应理解水平臂可由例如伸缩管而形成，以选择性地提供水平臂沿其轴线的伸长或收缩。水平臂的伸展可由适合的液压缸或其他本领域公知的驱动机构自动实现。
如上所述，操作机12和夹具14适用于支撑和操作例如超过200磅重的喷嘴段16。因此，在图示实施例中，夹具14被构造作为刚性支撑，以抵抗就水平段22而言由喷嘴段的悬臂支撑而产生的弯曲负荷。此外，在本发明的一个实施例中，提供多个喷嘴段夹具14、114，以选择地安装在操作机12以适应不同尺寸/长度的喷嘴段。图示实施例中的喷嘴段夹具14、114大体为U型，其具有安装在夹具固定架24上的基座50、150和第一、第二臂52、54；152、154，所述第一、第二臂52、54；152、154从基座50水平延伸以固定到喷嘴段相应的径向端。
为了分别将喷嘴固定到喷嘴夹具上，提供喷嘴特定的可互换工具或凸耳56、58；156、158用来选择地固定夹具的每一个操作机臂。因此，可互换工具56、58；156、158对于喷嘴段构造而言是特定的，并分别设置夹具14、114以适应多种大致相似尺寸/长度的喷嘴。可互换工具安装在夹具臂上，以便喷嘴段一旦固定到工具上，可相对于夹具臂选择性地旋转(N)。如上所述，对于操作机结构，优化设计旋转喷嘴的轴承结构以消除支撑部分的空转，因此需要人工介入以实现喷嘴段的旋转。随后喷嘴段被锁定在特定方向上以消除无意识的的旋转。此外，可选择提供有动力的移动，在这种情况下，通过提供合适的驱动机构调节喷嘴段的旋转，用于相对夹具臂选择性地旋转喷嘴特定工具。
图示实施例中，喷嘴段16通过夹具14、114悬置在工作台18上，所述工具台18为具有开口或切口19的下向通风的桌台，其中通常具有格栅(未示出)，气体通过它被向下吸除以清除钎焊时产生的例如灰尘颗粒和溶剂烟雾。本发明不限于工作台的上述包含物或其细节。
为了提供更进一步的自由度，夹具固定架24可相对水平向旋转安装，以便为夹具14、114提供选择性地在轴(E)周围旋转(F)，其中轴E平行于枢轴C。这就使得如果确实必要或需要而利于焊接、钎焊或检测，喷嘴段可选择性地相对于水平向倾斜一定角度。绕水平轴E的旋转F也选择性地便于喷嘴安装到夹具上。此外，建议手动旋转，用锁定机构选择性消除手动旋转，但是动力旋转是可选择的方法。
在本发明的一个实施例中，使用脚踏板控制液压缸32用于上升和下降操作机12的水平段22。在另一个实施例中，使用双按钮控制器，例如，可以选择按下上升按钮和下降按钮以相应地控制液压缸32。
本发明结合目前被认为最实用和最优选的实施例进行描述，应可以理解本发明不局限于所公开的实施例，相反地，本发明涵盖了在附加权利要求书的主旨和范围内的各种改变和等同的装置。
零件列表操作机组件10操作机12喷嘴段支撑夹具14、114喷嘴段16工作台18开口或切口19竖直段20水平段22喷嘴弧度夹具固定架24远端26支柱或支杆和基座装置28支撑管30液压缸32托架34套筒36近端38套筒40柱状段42、44基部50、150第一、第二臂52、54；152、154互换工具或凸耳56、58；156、158旋转(N)竖直移动(V)绕轴A枢转运动(B)绕轴C枢转运动(D)绕轴(E)旋转(F)操作者X
权利要求
1.一种用于支撑和操作喷嘴段(16)的操作机组件(10)，其包括操作机，包括竖直支撑元件(20)和水平支撑元件(22)，安装竖直支撑元件用于相对基部(28)选择性地竖直移动(V)，水平支撑元件在其近端(38)与所述竖直支撑元件可操作地连接以便于随其竖直移动并围绕所述竖直支撑元件的竖直轴(A)枢转(B)；及喷嘴段夹具(14，114)，所述夹具与所述水平支撑元件的远端(26)可操作地连接，并具有与喷嘴段的第一和第二径向端分别互补的连接元件(56，58；156，158)，以选择性地与喷嘴段(16)接合。
2.如权利要求1所述的操作机组件，其中，所述夹具包含基部(50，150)和从其伸出的第一、第二臂(52，54；152，154)，所述连接元件安装在所述臂上。
3.如权利要求1所述的操作机组件，其中，所述连接元件相对所述夹具的所述臂选择性地旋转(N)，以便使固定在其上的喷嘴段(16)可相对所述夹具(14，114)旋转。
4.如权利要求1所述的操作机组件，其中，所述夹具与所述水平支撑元件的所述远端可操作地连接，以便可相对其枢转。
5.如权利要求4所述的操作机组件，其中，所述夹具可相对所述水平支撑元件绕枢轴(C)枢转(D)，所述枢轴(C)基本上与所述竖直轴平行。
6.如权利要求1所述的操作机组件，其中，夹具固定架(24)安装在所述夹具和所述水平支撑元件之间，且所述夹具固定架可相对所述水平支撑元件绕枢轴(C)枢转(D)，所述枢轴(C)基本上与所述竖直轴平行。
7.如权利要求6所述的操作机组件，其中，所述夹具固定架在一端固定到所述夹具(14，114)上，且在其另一端与所述水平支撑元件(22)枢转连接，其中所述夹具固定架可在所述各端之间旋转，致使所述夹具可绕轴(E)旋转(F)，轴(E)基本上竖直于所述枢轴(C)。
8.一种钎焊、焊接和/或检测过程中操作喷嘴段的方法，包括提供具有竖直支撑元件(20)和水平支撑元件(22)的操作机(10)和喷嘴段夹具(14，114)，该喷嘴段夹具(14，114)与所述水平支撑元件的远端(26)可操作地连接，竖直支撑元件安装成用于相对基部(28)选择性的竖直移动(V)，水平支撑元件(22)在其近端(38)与所述竖直支撑元件(20)可操作地连接，以便于随其竖直移动和便于绕所述竖直支撑元件的竖直轴(A)枢转(B)；在喷嘴段的每个纵向端将喷嘴段(16)连接到喷嘴段夹具(14，114)；及选择以下至少一个步骤(a)竖直移动(V)所述竖直支撑元件和(b)绕所述竖直支撑元件的竖直轴枢转(B)所述水平支撑元件，从而相对于工件表面选择性地、竖直且水平地移动所述喷嘴段夹具。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述喷嘴段夹具包括基部(50，150)和第一、第二臂(52，54；152，154)，以及与所述喷嘴段互补的连接元件(56，58；156，158)选择性地与喷嘴段接合，该方法进一步包括相对所述喷嘴段夹具的所述臂选择性的旋转(N)所述连接元件，致使安装在其上的喷嘴段可相对所述喷嘴段夹具旋转。
10.如权利要求8所述的方法，进一步包括，相对所述水平支撑元件远端(26)选择性地枢转(D)所述喷嘴段夹具。
全文摘要
本发明涉及一种用于支撑和操作喷嘴段(16)的操作机组件(10)，例如汽轮机或蒸汽轮机的喷嘴段。该组件包括竖直支撑元件(20)和水平支撑元件(22)。安装竖直支撑元件用于相对基部(28)选择性地竖直移动(V)，并且水平支撑元件在其近端与竖直支撑元件可操作地连接，以便于随其竖直移动和便于绕竖直支撑元件的竖直轴(A)枢转(B)。喷嘴段夹具(14，114)与水平支撑元件的远端可操作地连接，用于选择性地支撑和操作喷嘴段。
文档编号B23K37/047GK101036980SQ200710100628
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月17日
发明者G·D·舍尔洛克, P·L·卡尔马, R·赖纳特森 申请人:通用电气公司