СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЩЕТОЧНОГО УПЛОТНЕНИЯ РОТОРОВ Российский патент 2013 года по МПК B23K31/02 B23K1/05 F16J15/16 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в процессах изготовления щеточных уплотнений методами пайки с помощью электронного луча.

Известен способ изготовления щеточного уплотнения, при котором осуществляют сборку кольцевой оправки, состоящей из кольцевого основания и расположенных с двух ее сторон кольцевых опорных пластин, намотку на оправку проволоки, которую прижимают затем к оправке с двух боковых сторон прижимными пластинами, последующую обрезку проволочной намотки по ее внешней кольцевой поверхности и жесткое скрепление сваркой по этой поверхности между собой внешних концов проволоки, опорных и прижимных пластин, после чего производят под заданный размер обрезку проволочной намотки по ее внутренней кольцевой поверхности, удаляют кольцевое основание и, разъединяя смежные опорные пластины, получают два комплекта уплотнений (патент РФ №2210694, 2003 г.).

Недостатком известного способа является то, что жесткое соединение проволочных элементов с опорной и прижимной пластинами производят сварочной дугой непосредственно по открытому торцевому участку щеточного уплотнения, что приводит к некачественному соединению этих элементов, пережогу проволочных элементов и соответственно их дальнейшему выпаданию из щетки. Все это сказывается на снижении надежности уплотнения и уменьшении ресурса его работы.

Техническим результатом предлагаемого способа изготовления щеточного уплотнения является повышение надежности уплотнения и увеличение ресурса его работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления щеточного уплотнения, включающем сборку кольцевой оправки, состоящей из кольцевого основания и расположенных с двух ее сторон кольцевых опорных пластин, намотку на оправку проволоки, которую прижимают затем к оправке с двух боковых сторон прижимными пластинами, последующую обрезку намотанной проволоки по ее внешней кольцевой поверхности и жесткое скрепление по этой поверхности между собой внешних концов проволоки, опорных и прижимных пластин, после чего производят под заданный размер обрезку намотанной проволоки по ее внутренней кольцевой поверхности, удаляют кольцевое основание и, разъединяя смежные опорные пластины, получают два комплекта уплотнений, прижимные пластины устанавливают таким образом, чтобы их внешние кольцевые поверхности совпадали с внешней поверхностью обрезки проволочной намотки, а жесткое скрепление проволоки с опорными и прижимными пластинами производят посредством нанесения пастообразного припоя на внешнюю кольцевую поверхность элементов уплотнения и размещения двух металлических полос с огибанием их по этой поверхности, причем концы каждой из упомянутых полос соединяют между собой сваркой с образованием технологических колец, после чего осуществляют процесс пайки внешних концов проволоки, опорных и прижимных колец с внутренней поверхностью соответствующего технологического кольца, при этом процесс пайки проводят поэтапно, нагревая припой электронным лучом через внешнюю поверхность технологических колец сначала до температуры возгонки связующего вещества припоя с выдержкой до полного удаления этого вещества, затем до температуры солидуса припоя с выдержкой до образования соединения припоя с проволокой и далее до температуры ликвидуса припоя с выдержкой до окончания процесса пайки.

В процессе пайки может осуществляться контроль температурного поля поверхности технологического кольца с помощью тепловизионной съемки и визуализации.

Кроме того, для исключения возможности припайки элементов уплотнения к оправке перед ее сборкой на внешнюю поверхность кольцевого основания, как вариант, наноситься окись хрома.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана собранная кольцевая оправка с проволочной намоткой;

на фиг.2 показана кольцевая оправка с проволочной намоткой и с прижимными пластинами;

на фиг.3 показана заготовка уплотнений с обрезанной проволочной намоткой по ее внешней кольцевой поверхности и жестким скреплением элементов уплотнений посредством припаянных технологических колец;

на фиг.4 схематично показано разделение заготовки на два готовых комплекта уплотнений.

Пример выполнения способа.

Предварительно изготовленные кольцевое основание 1 и кольцевые опорные пластины 2 собирают в кольцевую оправку (фиг.1), которая предназначена для намотки на нее проволоки 3. Для исключения затекания припоя в процессе пайки в стыки между основанием 1 и пластинами 2, вследствие чего возможны затруднения с последующим разъединением оправки, внешнюю поверхность основания 1 покрывают, например, окисью хрома. Оправка, как вариант, для удобства сборки может содержать также дополнительные кольца 4 и 5, связанные соответствующим образом с снованием 1.Затем оправку устанавливают на намоточный станок для тороидальной намотки проволоки и с необходимым шагом раскладки производят намотку требуемого количества витков. После намотки проволоки 3 на оправку устанавливаются прижимные кольцевые пластины 6 (фиг.2) таким образом, чтобы их внешние кольцевые поверхности совпадали с внешней поверхностью А-А обрезки намотанной проволоки 3. Производят обрезку проволоки 3 по поверхности А-А. Далее производят жесткое скрепление проволоки 3 и соответствующих пластин 2 и 6 между собой. Осуществляют это посредством нанесения необходимого количества пастообразного припоя 7 на внешнюю кольцевую поверхность элементов уплотнения и размещения двух металлических полос 8 с огибанием их по этой поверхности вокруг всей заготовки (фиг.3). Ширина полос 8 обычно берется равной суммарной ширине пластин 2 и 6 с учетом проволочной намотки. Концы каждой из полос 8 соединяют между собой сваркой, например аргонно-дуговой, с образованием из полос 8 технологических колец. Для повышения надежности изготовления уплотнений в технологических кольцах 8 делают сквозные отверстия по всей кольцевой поверхности и заполняют их дополнительным количеством припоя. После этого проводят процесс пайки внешних концов проволоки 3, опорных 2 и прижимных 6 колец с внутренней поверхностью соответствующего технологического кольца 8, причем процесс пайки проводят поэтапно, нагревая припой 7 электронным лучом через внешнюю поверхность технологических колец 8 сначала до температуры возгонки связующего вещества припоя с выдержкой до полного удаления этого вещества, затем до температуры солидуса припоя с выдержкой до образования соединения припоя 7 с проволокой 3 и далее до температуры ликвидуса припоя с выдержкой до окончания процесса пайки. При этом происходит проникновение припоя между проволочками щетки и образование прослойки из припоя между поверхностями элементов уплотнения (2, 6, 8). Дополнительный припой через отверстия в технологических кольцах 8 восполняет припой, протекающий в щетки.

В процессе пайки можно осуществлять контроль температурного поля поверхности технологического кольца 8 с помощью тепловизионной съемки и визуализации.

После припайки технологических колец 8 производят под заданный внутренний размер уплотнений обрезку намотанной проволоки 3 по ее внутренней кольцевой поверхности (Б-Б). Удаляя затем кольцевое основание 1 и разъединяя опорные пластины 2, получают два комплекта уплотнений (фиг.4). При необходимости проводят дополнительную механическую обработку уплотнений.

Изобретение может быть использовано в процессах изготовления щеточных уплотнений методами пайки с помощью электронного луча. Кольцевое основание и кольцевые опорные пластины собирают в кольцевую оправку, на которую наматывают проволоку и прижимают ее к оправке прижимными кольцевыми пластинами. Производят обрезку проволоки по внешней кольцевой поверхности и жесткое скрепление проволоки и соответствующих элементов уплотнения между собой. При этом наносят пастообразный припой и размещают две металлические полосы с огибанием их по внешней кольцевой поверхности элементов уплотнения. Концы полос соединяют сваркой с образованием технологических колец. Проводят пайку внешних концов проволоки, опорных и прижимных колец с внутренней поверхностью соответствующего технологического кольца. Пайку проводят поэтапно с нагревом электронным лучом через внешнюю поверхность технологических колец сначала до температуры возгонки связующего вещества припоя, затем до температуры солидуса припоя с выдержкой до образования соединения припоя с проволокой и далее до температуры ликвидуса припоя с выдержкой до окончания процесса пайки. Удаляют кольцевое основание и разъединяют опорные пластины с получением двух комплектов уплотнений. Способ позволяет повысить надежность уплотнения и увеличить ресурс его работы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления щеточного уплотнения роторов, включающий сборку кольцевой оправки, состоящей из кольцевого основания и расположенных с двух ее сторон кольцевых опорных пластин, намотку на оправку проволоки, которую прижимают затем к оправке с двух боковых сторон прижимными пластинами, последующую обрезку намотанной проволоки по ее внешней кольцевой поверхности и жесткое скрепление по этой поверхности между собой внешних концов проволоки, опорных и прижимных пластин, после чего производят под заданный размер обрезку намотанной проволоки по ее внутренней кольцевой поверхности, удаляют кольцевое основание и, разъединяя опорные пластины, получают два комплекта уплотнений, отличающийся тем, что прижимные пластины устанавливают таким образом, чтобы их внешние кольцевые поверхности совпадали с внешней поверхностью обрезки проволочной намотки, а жесткое скрепление проволоки с опорными и прижимными пластинами производят посредством нанесения пастообразного припоя на внешнюю кольцевую поверхность элементов уплотнения и размещения двух металлических полос с огибанием их по этой поверхности, причем концы каждой из упомянутых полос соединяют между собой сваркой с образованием технологических колец, после чего осуществляют процесс пайки внешних концов проволоки, опорных и прижимных колец с внутренней поверхностью соответствующего технологического кольца, при этом процесс пайки проводят поэтапно, нагревая припой электронным лучом через внешнюю поверхность технологических колец сначала до температуры возгонки связующего вещества припоя с выдержкой до полного удаления этого вещества, затем до температуры солидуса припоя с выдержкой до образования соединения припоя с проволокой и далее до температуры ликвидуса припоя с выдержкой до окончания процесса пайки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе пайки осуществляют контроль температурного поля поверхности технологических колец с помощью тепловизионной съемки и визуализации.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед сборкой кольцевой оправки на внешнюю поверхность кольцевого основания наносят окись хрома.