用于在定子框架中支撑定子芯的弹簧组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及发电机，并且更具体地涉及用于修改发电机中的U-板和弹簧杆之间的焊接接口的长期解决方案。
【背景技术】
[0002]用于生成作为能量源的电力的高压发电机是本领域熟知的。发电装置可包括燃气涡轮发动机，其使燃料和空气在燃烧室中燃烧以生成工作流体，该工作流体跨越叶片膨胀，叶片旋转并继而造成轴旋转，从而通过这种方式使轴旋转。这样的发动机的轴联接到高压发电机的输入轴，该输入轴安装到具有特殊构型的线圈的转子。在转子线圈中提供的电流在线圈周围生成磁通，并且当转子旋转时，磁通与包封转子的定子芯中的绕组相互作用。定子芯绕组可包括互连的定子线棒，其具有特殊构型以减少芯中的涡电流，该涡电流否则会生成大量的热并可能损坏各种发电机部件。
[0003]用于高压发电机的定子芯通常是诸如铁或钢的相对薄的含铁材料的几千个层合物的叠置组件。每个层合物通过将多个扇形板部段(例如，九个部段)构造形成层合板环而形成，其中每个部段由一件含铁材料冲压而成。多个这样的层合板环接着彼此上下叠置在夹具内，在夹具中它们压缩在一起。层合板环的压缩叠堆被置于真空室中，在那里，树脂用来将环固定在一起并且树脂在加热炉中固化。所得到的板环的叠堆形成通常也称为定子组或环状体的单个单元。定子组接着组装在一起以在发电机框架中形成定子芯。一旦所有定子组都安装在发电机框架内，一系列贯穿螺栓就延伸穿过定子组中对准的开口，其用来将定子组压缩在一起以形成最终的定子芯。授予Sargeant等人的美国专利号5，875，540提供了对以上讨论的定子芯组装过程的更详细的讨论，该专利转让给本发明的受让人并且以引用方式并入本文中。
[0004]当发电机的转子旋转时，其磁场与转子一致地旋转。这种旋转的磁场在发电机的定子芯上施加周期性的力。该力又在芯中造成在高速、高功率机器中值得关注的振动。具有双极转子的机器的定子芯在操作期间经历随转子的旋转而发生的椭圆变形，并产生频率为转子的旋转速度的频率的两倍的振动。来自所产生的振动的周期性振动将通过框架传递到发电机基础，其中振动的量值取决于支撑系统的设计中采用的隔离的程度。
[0005]弹簧杆通常用来将定子芯弹性地支撑在定子芯框架内。例如，定子芯可借助于弹性支撑件或弹簧杆安装在定子框架中，弹性支撑件或弹簧杆在定子框架的肋和定子芯之间轴向地延伸，如1957年10月29日授予Barlow等人且以引用方式并入本文中的美国专利号2，811，659中所公开的。
[0006]由于大的扭矩放大可通过基础施加在弹簧杆和到定子框架的连接器上，稳固的支撑结构和基础螺栓连接是所需的。已知的弹簧组件易于在U-板和弹簧杆之间的焊接接头中扩展裂缝。如上所述，弹簧杆的功能是提供定子芯到定子框架的支撑联接。U-板的功能是在定子框架中提供用于支撑弹簧杆的接口。U-板焊接在框架环的任一侧上并且构造成使得弹簧杆被U-板骑跨。因此，本领域需要修改U-板和弹簧杆之间的焊接接口以使裂缝发展和传播最小化。特别地，本领域需要一种执行U-板和弹簧杆之间的焊接接口的就地修改的方式。
【发明内容】
[0007]根据本发明的教导，公开了一种将定子芯连接到定子框架的弹簧杆组件。该弹簧杆组件包括具有孔的附接构件和弹簧杆，该弹簧杆从中心区域渐缩并且包括与附接构件中的孔对准的在每个端部处的孔。螺栓穿过附接构件中的孔和弹簧杆中的孔，其中螺栓用来将附接构件联接到弹簧杆。
[0008]还公开了一种用于替换将定子芯连接到定子框架的弹簧杆组件的方法。该方法包括将定子芯与定子框架分离以及移除作为弹簧杆组件一部分的至少一个弹簧杆。该方法还包括将附接构件固结到U-板的外部面或环形框架环，其中附接构件包括孔。该方法还包括使用插入附接构件中的孔内的螺栓并将螺栓拧到该新弹簧杆中而安装新弹簧杆、以及将定子芯重新附接到定子框架。
[0009]根据结合附图的以下描述和所附权利要求，本发明的另外的特征将变得显而易见。
【附图说明】
[0010]图1是现有技术发电机的剖视透视图；
图2a是已知的弹簧杆和U-板接口的示意性侧视图；
图2b是已知的弹簧杆的剖视仰视图；
图3是已知的弹簧杆和U-板焊接接口的侧视图；
图4是示例性弹簧组件结构的剖视侧视图；
图5是由若干弹簧组件连接到定子框架的定子芯的等轴视图；
图6是用于用示例性弹簧组件替换已知的弹簧组件的方法的流程图；
图7是另一个弹簧组件结构的剖视侧视图；
图8是具有替换弹簧杆的弹簧杆替换组件的等轴俯视图；
图9是具有替换弹簧杆的示例性弹簧杆替换组件的剖视侧视图；
图10是图8中所示替换弹簧杆的等轴视图；
图11是具有替换弹簧杆的另一个示例性弹簧杆替换组件的剖视侧视图；以及图12是用于用示例性弹簧组件替换已知的弹簧组件的另一种方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011]本发明的实施例的以下讨论涉及一种用于消除U-板和弹簧杆之间的焊接的技术，其在本质上仅仅是示例性的，并且决不旨在限制本发明或其应用或用途。
[0012]图1是已知的发电机10的剖视透视图，其具有安装在定子芯12和定子框架14之间的弹簧杆16。弹簧杆16延伸定子芯12的纵向长度，并且弹簧杆16由机械连接部18附接到定子芯12。机械连接部18包括固定在定子芯12上的托架或键块20。第二组机械连接部22用来将弹簧杆16连接到定子框架14。可以使用将弹簧杆16连接到定子芯12和定子框架14的其它方式，例如，在美国专利号4，425，523中所描述的，该专利于1984年I月10日授予Detinko等人并且以引用方式并入本文中。
[0013]图2a是连接到定子框架40的已知的弹簧组件34的剖视侧视图(为清楚起见，定子芯12未示出)。弹簧杆组件34包括弹簧杆36和U-板38。U-板38利用焊缝42以已知方式固结到框架40和弹簧杆36。
[0014]图2b是已知的弹簧杆组件34的剖视仰视图，示出了在弹簧杆36和U-板38之间的焊缝42。如图2b所示，被视为弹簧杆侧的焊缝42的部分，即，将弹簧杆36连接到U-板38的焊缝42，是可能出现裂缝的已知的薄弱部位。
[0015]图3是已知的弹簧杆36和U-板38焊接接口的分解侧视图。如图所示，在弹簧杆36和U-板38之间的焊接区域已知是裂缝44可能引发和扩散的位置。如果裂缝44不加以解决，则将定子芯12连接到定子框架40的弹簧组件34可能失效。因此，该薄弱区域需要被处理。
[0016]虽然包括施加更厚的焊缝的执行就地修理是已知的，但这样的修理不被看作是长期解决方案，因为它不改变在U-板接口处弹簧杆36到定子框架40的联接方法，并且因为重新焊接接口可能由于高热和约束而造成弹簧杆36的变形或损坏。本文描述的结构和方法被认为是用于解决在弹簧杆36和U-板38的接口处的焊接连接问题的长期解决方案。下面讨论的第一方法是可以在不需要将定子芯12与定子框架40分离的情况下执行的就地修理。以下讨论的第二方法是优选地在定子芯12从框架40移除的情况下执行的修理，从而可以充分接近和替换现有的弹簧组件34，而不必担心污染发电机。弹簧组件34的替换消除了上面讨论的焊接连接。
[0017]图4是弹簧组件结构50的剖视侧视图，其可用来提供根据第一方法的就地修理。图5是在定子框架40内的定子芯12的等轴视图，示出了已安装