專利名稱：一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，主要用于薄壁定子屏蔽套與定子的無隙塑性變形貼附精密裝配，屬于核電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，核電以高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)越來越受到各國的青睞。在核電站中，核反應(yīng)堆冷卻劑主循環(huán)泵-核主泵，是核反應(yīng)堆核島的關(guān)鍵部件之一，屬于核安全一級(jí)設(shè)備。對(duì)于第三代非能動(dòng)型核反應(yīng)堆來說，核主泵為單級(jí)、全密封、高慣量、離心帶屏蔽電機(jī)的無密封屏蔽電動(dòng)泵。為了防止含有放射性物質(zhì)的冷卻劑外泄以及冷卻劑腐蝕定子鐵芯、線圈，定子鐵芯內(nèi)壁貼附有耐腐蝕的定子屏蔽套。定子屏蔽套為耐腐蝕的非磁性金屬Hastelloy C-276合金,長(zhǎng)為3147mm,內(nèi)徑也將近600_，但厚度僅為0.3-0.5_，屬于大長(zhǎng)徑比超薄零件。在裝配時(shí)極易出現(xiàn)褶皺、破裂等缺陷，裝配后也容易出現(xiàn)部分區(qū)域過度減薄的問題。因此核主泵定子屏蔽套的裝配是一項(xiàng)難題。在核主泵的60年設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)，屏蔽套內(nèi)一直有冷卻電機(jī)的冷卻循環(huán)水流動(dòng)，這勢(shì)必會(huì)對(duì)屏蔽套的性能產(chǎn)生影響。為了使冷卻劑順利通過、保證核主泵的安全運(yùn)行，定子屏蔽套與轉(zhuǎn)子屏蔽套間必須保證4.8mm的安裝間隙，也即在核主泵服役期間屏蔽套不允許有任何松動(dòng)，這就對(duì)核主泵定子屏蔽套的裝配質(zhì)量提出了很高的要求。從相關(guān)文獻(xiàn)了解到，核主泵定子屏蔽套裝配可以采用的方法有抽真空法和水壓試驗(yàn)法。抽真空法是將定子鐵芯與定子屏蔽套之間的空氣抽出，屏蔽套產(chǎn)生塑性變形來實(shí)現(xiàn)裝配；而水壓試驗(yàn)廣泛應(yīng)用在壓力容器的檢漏，通過向屏蔽套內(nèi)注入液體并使液壓力達(dá)到水壓試驗(yàn)壓力，保壓8、小時(shí)，使定子屏蔽套變形貼附在定子鐵芯內(nèi)壁。在對(duì)大長(zhǎng)徑比定子屏蔽套裝配時(shí)，上述方法存在諸多問題。如抽真空法，由于空氣稀薄，導(dǎo)致產(chǎn)生的力過小，因而不能完成裝配；此外由于空氣的流動(dòng)性，導(dǎo)致軸向產(chǎn)生的力不均勻，加劇了屏蔽套厚度變形的不均勻性；而水壓試驗(yàn)法不能對(duì)液壓力的產(chǎn)生過程進(jìn)行很好的控制，同樣不能進(jìn)行精密裝配。鑒于上述原因，課題組提出了用內(nèi)高壓成型原理進(jìn)行定子屏蔽套精密裝配的方法，并發(fā)明了基于這一原理的一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，該設(shè)備可以準(zhǔn)確控制加載路徑，實(shí)現(xiàn)核主泵定子屏蔽套與定子的無隙塑性貼附精密裝配。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，由定子組件、組件臺(tái)架、液壓系統(tǒng)、控制模塊四部分組成。所述定子組件部分包括上螺栓組件、上端蓋、上密封環(huán)、上支撐環(huán)、定子鐵芯模型、支撐筒、定子屏蔽套、下支撐環(huán)、下密封環(huán)、下端蓋和下螺栓組件，下端蓋通過下螺栓組件和固定螺栓固定在組件臺(tái)架上，下支撐環(huán)通過緊定螺釘固定在下端蓋上，支撐筒通過下支撐環(huán)和下端蓋的中心孔嵌在組件臺(tái)架上，定子屏蔽套在下支撐環(huán)與下密封環(huán)的共同作用下固定在下支撐環(huán)外表面，定子鐵芯模型通過下端蓋、下螺栓組件固定在下端蓋上，上支撐環(huán)通過其中心孔套在支撐筒上，上端蓋和支撐筒通過上螺栓組件與定子鐵芯模型連接。定子鐵芯模型由一定壁厚的空心圓筒在其內(nèi)壁開均勻的定子鐵芯槽而成，定子鐵芯齒與定子鐵芯槽均勻間隔分布在定子鐵芯模型內(nèi)壁上。定子屏蔽套內(nèi)部設(shè)計(jì)支撐筒以減少空腔體積，從而減少空腔中液壓油充入量。支撐筒的壁厚由額定液壓力通過數(shù)值模擬結(jié)果確定。所述組件臺(tái)架在臺(tái)面中間開有中心孔，液壓管路排油管、注油管穿過此孔而分別安裝到支撐筒內(nèi)壁上開設(shè)的排油口和注油口，臺(tái)面上方設(shè)有用來盛放卸壓后拆卸設(shè)備時(shí)殘留在設(shè)備中的液壓油的油槽。所述液壓系統(tǒng)包括排油管、注油管、液壓閥塊及液壓泵，液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向定子屏蔽套內(nèi)壁與支撐筒外壁間形成的封閉空腔充滿油液和使封閉空腔內(nèi)空氣的排出，并實(shí)現(xiàn)向空腔內(nèi)繼續(xù)通入高壓油來達(dá)到增壓的目的；受控制系統(tǒng)控制的液壓系統(tǒng)可以利用計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)向空腔內(nèi)部反復(fù)加載-保壓-卸載的加載路徑，以使屏蔽套的裝配在保證其壁厚均勻的前提下達(dá)到精準(zhǔn)無隙貼附的效果。所述控制模塊包括顯示屏、控制開關(guān)、控制面板以及電纜線組成，采用電液控制相結(jié)合，通過控制面板編程，并由可編程邏輯控制器PLC的模擬量輸入信號(hào)調(diào)節(jié)比例溢流閥的輸入電流來控制液壓泵的出口壓力，進(jìn)而控制液壓系統(tǒng)動(dòng)作，從而對(duì)加載壓力及路徑進(jìn)行精確控制。所述定子屏蔽套的尺寸范圍:高度300mm-4000mm，內(nèi)徑為400mm-600mm ;厚度為
0.3mm-0.6mm。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是:這種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備由定子組件、組件臺(tái)架、液壓系統(tǒng)、控制模塊四部分組成。定子鐵芯模型簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和加工工藝并節(jié)省了材料；定子屏蔽套內(nèi)采用內(nèi)加支撐筒，減少了液壓油用量，增加了設(shè)備的安全性；專門設(shè)計(jì)的上下密封結(jié)構(gòu)，避免了屏蔽套裝配過程中因褶皺而失效，解決了超薄大長(zhǎng)徑比定子屏蔽套內(nèi)高壓無隙塑性貼附安裝時(shí)的密封難題；利用液體的不可壓縮性，通過計(jì)算機(jī)編程精確控制經(jīng)工藝數(shù)值分析確定的液壓力及其加載路徑，實(shí)現(xiàn)超薄大長(zhǎng)徑比定子屏蔽套反復(fù)、均勻加載和卸載的裝配過程，從而精確地控制材料的塑性變形，實(shí)現(xiàn)屏蔽套的無隙塑性變形貼附。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1為一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備；
圖2為圖1中A-A的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖1中A結(jié)構(gòu)局部放大 圖4為定子鐵芯模型橫截面的1/4示意圖。圖中:1.上螺栓組件，2.上端蓋，3.上密封環(huán)，4.上支撐環(huán)，5.定子鐵芯模型，
6.支撐筒，7.定子屏蔽套，8.下支撐環(huán)，9.下密封環(huán)，10.下端蓋，11.油槽，12.固定螺栓，13.下螺栓組件，14.組件臺(tái)架，15.排氣口，16.注油口，17.排油口，18.排油管，19.注油管，20.液壓閥塊，21.顯示屏，22.控制開關(guān)，23.控制面板，24.定子鐵芯槽，25.定子鐵芯齒。
具體實(shí)施例方式圖1與圖2中，下端蓋10通過下螺栓組件13和固定螺栓12固定在組件臺(tái)架14上，下支撐環(huán)8通過緊定螺釘固定在下端蓋10上，支撐筒6通過下支撐環(huán)8和下端蓋10的中心孔嵌在組件臺(tái)架14上，定子屏蔽套7在下支撐環(huán)8與下密封環(huán)9的共同作用下固定在下支撐環(huán)8外表面，定子鐵芯模型5通過下端蓋10、下螺栓組件13固定在下端蓋10上，上支撐環(huán)4通過其中心孔套在支撐筒6上，上端蓋2和支撐筒6通過上螺栓組件I與定子鐵芯模型5連接。圖3是圖2中結(jié)構(gòu)A的局部放大圖。圖4是圖1與圖2中定子鐵芯模型5的1/4橫截面圖。將上述裝置應(yīng)用于核主泵定子屏蔽套7的無隙塑性貼附精密裝配。整個(gè)過程可以分為兩個(gè)階段:準(zhǔn)備階段、裝配階段。具體操作如下:
(I)準(zhǔn)備階段
首先，將下支撐環(huán)8通過緊定螺栓固定在下端蓋10上，然后將下端蓋10通過固定螺栓12固定在組件臺(tái)架14上。支撐筒6下端插入下支撐環(huán)8與下端蓋10中間的孔內(nèi)，通過支撐筒6上預(yù)制的軸肩來實(shí)現(xiàn)支撐筒6的軸向固定。然后將定子屏蔽套7從上部套入下支撐環(huán)8外表面，將下密封環(huán)9壓入定子屏蔽套7外表面與下端蓋10上伸出部分內(nèi)表面之間形成的間隙中，實(shí)現(xiàn)對(duì)定子屏蔽套7的下端密封。然后，將定子鐵芯模型5套入定子屏蔽套7外側(cè)，并通過下螺栓組件13固定在下端蓋10與組件臺(tái)架14上，將上支撐環(huán)4通過其中間的孔套入支撐筒6上。將上密封環(huán)3放入定子屏蔽套7外表面與定子鐵芯模型5內(nèi)表面形成的間隙中，上端蓋2和支撐筒6通過上螺栓組件I與定子鐵芯模型5連接。而上密封環(huán)3因受到預(yù)制在上端蓋2上的齒擠壓而徑向膨脹，將屏蔽套7壓緊在上支撐環(huán)4上，完成上端密封。將注油管19的管接頭安裝在注油口 16上，排油管18的管接頭安裝在排油口 17上。(2)裝配階段
開啟總電源和油泵，打開微機(jī)，進(jìn)入控制系統(tǒng)界面；按照計(jì)算機(jī)工藝模擬獲得的液壓力和加載路徑，設(shè)定加壓速度、壓力保持點(diǎn)、保壓時(shí)間，進(jìn)入加壓狀態(tài)，此過程可能包括加載-卸載-再加載的反復(fù)加載過程，目的是消除定子屏蔽套的彈性變形對(duì)貼附效果的影響；密切觀察定子屏蔽套上變形傳感器及壓力傳感器、壓力表數(shù)值及控制系統(tǒng)界面控制數(shù)據(jù)的變化，直到定子屏蔽套貼附裝配結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，它包括液壓系統(tǒng)和控制模塊，其特征在于:它還包括定子組件和組件臺(tái)架，所述定子組件部分包括上螺栓組件(I)、上端蓋(2)、上密封環(huán)(3)、上支撐環(huán)(4)、定子鐵芯模型(5)、支撐筒(6)、定子屏蔽套(7)、下支撐環(huán)(8 )、下密封環(huán)(9 )、下端蓋(10 )和下螺栓組件(13 )，下端蓋(10 )通過下螺栓組件(13 )和固定螺栓(12)固定在組件臺(tái)架(14)上，下支撐環(huán)(8)通過緊定螺釘固定在下端蓋(10)上，支撐筒(6)通過下支撐環(huán)(8)和下端蓋(10)的中心孔嵌在組件臺(tái)架(14)上，定子屏蔽套(7 )通過下支撐環(huán)(8 )與下密封環(huán)(9 )共同作用固定在下支撐環(huán)(8 )外表面，定子鐵芯模型(5 )通過下端蓋(10 )、下螺栓組件(13 )固定在下端蓋(10 )上，上支撐環(huán)(4)通過其自己的中心孔套在支撐筒(6)上，上端蓋(2)、支撐筒(6)通過上螺栓組件(I)與定子鐵芯模型(5)連接； 所述組件臺(tái)架在臺(tái)面中間開有中心孔，液壓管路排油管(18)和注油管(19)穿過此孔而安裝到支撐筒(6)內(nèi)壁的排油口( 17)和注油口( 16)上，臺(tái)面上方設(shè)有用來盛放泄壓后拆卸設(shè)備時(shí)殘留在設(shè)備中的液壓油的油槽(11); 所述液壓系統(tǒng)包括排油管(18)、注油管(19)、液壓閥塊(20)及液壓泵； 所述控制模塊包括顯示屏(21)、控制開關(guān)(22)、控制面板(23)以及電纜線，采用電液控制相結(jié)合，通過控制面板(23)編程，并由可編程邏輯控制器PLC的模擬量輸入信號(hào)調(diào)節(jié)比例溢流閥的輸入電流來控制液壓泵的出口壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，其特征在于:所述注油口(16)、排油口(17)、排氣口(15)均開在支撐筒(6)的壁上，且注油口(16)、排氣口(15)靠近上端蓋(2)，排油口(17)則靠近下端蓋(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，其特征在于:所述定子鐵芯模型(5)是模擬真實(shí)定子鐵芯結(jié)構(gòu)，在一定壁厚的空心圓筒內(nèi)壁均勻加工定子鐵芯槽(24)，定子鐵芯齒(25)與定子鐵芯槽(24)均勻間隔分布在定子鐵芯模型(5)內(nèi)壁上；定子鐵芯模型(5)的長(zhǎng)度范圍為400mm-4000mm，內(nèi)徑范圍為400mm-600mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，其特征在于:所述定子屏蔽套(7)內(nèi)采用了用以減少液壓油用量、增加設(shè)備安全性的支撐筒(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，其特征在于:所述定子屏蔽套(7)的尺寸范圍為300mm-4000mm,內(nèi)徑為400mm-600mm ;厚度為0.3mm-0.6mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備，主要用于核主泵定子屏蔽套與屏蔽電機(jī)定子之間的無隙塑性變形貼附精密裝配，屬于核電領(lǐng)域。該核主泵定子屏蔽套無隙塑性貼附精密裝配設(shè)備由定子組件、組件臺(tái)架、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成。利用液體的不可壓縮性，通過計(jì)算機(jī)編程，精確控制經(jīng)工藝數(shù)值分析確定的定子組件內(nèi)定子屏蔽套與支撐筒形成的密閉腔內(nèi)的液壓力及其加載路徑,實(shí)現(xiàn)超薄大長(zhǎng)徑比定子屏蔽套的反復(fù)、均勻加載和卸載的裝配過程，從而精確地控制材料的塑性變形，實(shí)現(xiàn)定子屏蔽套的無隙塑性變形貼附精密裝配。
文檔編號(hào)B23P21/00GK103084830SQ201310014220
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者蔣瑋, 劉華漢, 許梟 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)