具有接合部的流體機械部件和具有流體機械部件的蒸汽輪的製造方法

2023-09-20 15:27:35

具有接合部的流體機械部件和具有流體機械部件的蒸汽輪的製造方法
【專利摘要】一種流體機械部件，所述流體機械部件具有至少兩個子部件(4，5)，所述子部件通過接合部(3)分開並且在接合部(3)上分別具有密封面(6，7)，其中兩個密封面(6，7)中的至少一個凸圓形地構成，使得構成兩個密封面(6，7)的線接觸，並且其中在密封面(6，7)中的至少一個上具有：具有硬質材料的覆層(9，10)，所述覆層至多為30μm厚並且藉助於氣相沉積法來施加；或具有含鉻的合金的覆層(9，10)，所述覆層至多為30μm厚並且藉助於氣相沉積法來施加或者至多為300μm厚並且藉助於熱噴鍍法來施加。
【專利說明】具有接合部的流體機械部件和具有流體機械部件的蒸汽輪 機

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有接合部的流體機械部件和具有流體機械部件的蒸汽輪機。

【背景技術】
[0002] -種流體機械、例如蒸汽輪機具有殼體，在所述殼體中安裝有蒸汽輪機的轉子。因 此，殼體能夠打開，以便例如將轉子從殼體中取出，所述殼體具有水平的接合部，使得殼體 被分成下部部分和上部部分兩部分。為了防止水蒸氣在接合部處洩漏而需要的是，在接合 部上不僅在下部部分上、而且在上部部分上設有密封面，在所述密封面之間例如引入密封 環。通過設有凸緣能夠將下部部分和上部部分彼此擰緊並且產生密封面相互間的預先確定 的壓緊壓力。
[0003] 密封面在蒸汽輪機運行時經受磨損過程，例如侵蝕腐蝕和由於壓力梯度和溫度梯 度產生的負荷。此外，由於在蒸汽輪機運行時的振動現象，能夠在下部部分和上部部分之間 出現相對運動，由此會在密封面上出現摩擦腐蝕。密封面的磨損和/或腐蝕引起密封性的 降低，使得最終會出現水蒸氣的洩漏。通常，不僅下部部分、而且上部部分由高合金的從而 昂貴的鋼製成，以便能承受磨損過程並且以便能實現下部部分的和上部部分的高的強度。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是，提供一種具有彼此線接觸的密封面的流體機械部件和一種具有 流體機械部件的蒸汽輪機，其能夠低成本地製造。
[0005] 根據本發明的流體機械部件具有至少兩個子部件，所述子部件通過接合部分開並 且在接合部上分別具有密封面，其中兩個密封面中的至少一個凸圓形地構成，使得構成兩 個密封面的線接觸，並且其中在兩個密封面中的至少一個上具有：具有硬質材料的覆層，所 述覆層至多為30 μ m厚並且藉助於氣相沉積法來施加；或者具有含鉻的合金的覆層，所述 覆層至多30 μ m厚並且藉助於氣相沉積法來施加或至多為300 μ m厚並且藉助於熱噴鍍法 來施加。
[0006] 根據本發明，覆層非多孔地構成。此外，在覆層和子部件之間沒有設置附加的潤滑 膜。
[0007] 接合部遍布地在流體機械部件的兩個子部件接觸的位置上構成。這例如能夠是在 兩件式的殼體中的情況，同樣能夠考慮的是，接合部在導向葉片載體和殼體之間構成。流體 機械部件具有化學耐抗的以及抗磨損和/或抗腐蝕的覆層，由此有利的是，不需要整個流 體機械部件由化學耐抗的以及抗磨損和/或抗腐蝕的材料製造，由此流體機械部件的製造 是低成本的。所選擇的覆層方法、相關的覆層材料和所給出的層厚度的組合使得覆層良好 地連接於流體機械部件，由此用於彼此線接觸的密封面的覆層具有足夠的強度。
[0008] 優選地，合金具有份額大於10質量百分比、尤其在15質量百分比和25質量百分 比之間的鉻。此外，優選的是，合金具有鎳，尤其是75質量百分比至85質量百分比的鎳。
[0009] 要藉助於熱噴鍍法施加的覆層優選地具有由附加硬質材料製成的顆粒。由此，覆 層的抗摩擦磨損的耐抗性有利地提高。顆粒優選為陶瓷顆粒。附加硬質顆粒優選具有碳化 物，尤其是碳化鎢、碳化鈦和/或碳化鉻。附加硬質材料在覆層中優選具有為70質量百分 比至80質量百分比的質量份額。熱噴鍍法優選為高速火焰噴鍍、冷氣體噴鍍或爆炸噴鍍。 [0010] 硬質材料優選具有氮化物，尤其是氮化鉻、氮化鈦、氮化鈦鋁，或者硼化物，尤其是 硼化鈦。氣相沉積法優選是選自PVD (物理氣相沉積，英語為physical vapour deposition) 或CVD (化學氣相沉積，英語為chemical vapour deposition)的方法。氣相沉積法尤其適 合於小的流體機械部件。
[0011] 根據本發明的蒸汽輪機具有分開的蒸汽輪機殼體，所述蒸汽輪機殼體是流體機械 部件。蒸汽輪機殼體在其接合部上具有帶有覆層的密封面，由此密封面是化學耐抗的並且 是抗摩擦磨損的。通過設有覆層，有利的是，不需要整個蒸汽輪機殼體由高合金的並且昂貴 的材料製成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 在下文中藉助於所附的示意圖來闡述根據本發明的流體機械部件的一個優選的 實施方式。附圖示出：
[0013] 圖1示出貫穿具有接合部和接合部的細節圖II的流體機械的殼體的橫截面；以及
[0014] 圖2示出圖1中的細節圖II。

【具體實施方式】
[0015] 如從圖1中可見的那樣，作為流體機械的蒸汽輪機1具有作為流體機械部件的殼 體2。流體11、尤其是水蒸氣能夠在殼體2之內流動。殼體2具有水平設置的接合部3,所 述接合部將殼體2分成第一子部件4和第二子部件5。在接合部3上，第一子部件4具有第 一密封面6並且第二子部件5具有第二密封面7。兩個密封面6、7凸狀地成形，使得密封 面6、7是凸圓形的。在殼體2的組裝狀態下，密封面6、7在其彼此貼靠的部位上構成接觸 線8。通過構成接觸線8,阻止流體11從殼體2流出。
[0016] 密封面6、7能夠在蒸汽輪機1中承受侵蝕腐蝕。如果在蒸汽輪機1運行時出現振 動，那麼密封面6、7能夠相對於彼此運動，由此在密封面6、7上能夠出現磨蝕和/或摩擦腐 蝕。兩種腐蝕類型引起密封面6、7的磨損，使得會出現流體11從殼體2中流出。
[0017] 在圖2中示出，在第一密封面6上施加第一覆層9並且在第二密封面7上施加第 二覆層10。在覆層9、10為熱噴鍍層的情況下，覆層9、10至多為300 μ m厚。在覆層9、10 藉助於氣相沉積法來施加的情況下，覆層9、10至多為30 μ m厚。
[0018] 例如，覆層9、10能夠為200 μ m厚並且由80質量百分比的鎳和20質量百分比的 鉻構成的合金製成。那麼，覆層9、10藉助於冷氣體噴鍍施加到密封面6、7上。
[0019] 替選地，覆層9、10能夠為250 μ m厚並且由合金構成的基質製成，所述合金具有15 質量百分比的鉻和85質量百分比的鎳。將由碳化鉻構成的顆粒引入到基質中，其中顆粒在 此佔覆層9、10的75質量百分比的份額。覆層9、10藉助於高速火焰噴鍍施加到密封面6、 7上。
[0020] 在另一個示例性的實施方式中，覆層9、10為20 μ m厚並且由氮化鉻製成。覆層9、 10在此藉助於物理氣相沉積法（PVD)施加到密封面6、7上。
[0021] 原則上，能夠考慮的是，兩個密封面6、7也具有不同類型的覆層或兩個密封面6、7 中的僅一個被覆層。第一密封面6例如具有30 μ m厚的由硼化鈦構成的覆層9,所述覆層借 助於化學氣相沉積法來施加。第二密封面7例如具有100 μ m厚的由85質量百分比的鎳和 15質量百分比的鉻組成的合金構成的層，所述層藉助於爆炸噴鍍來施加。
[0022] 不同於圖1和2中的實施方式，例如當第一密封面平坦地構成並且第二密封面凸 圓形地構成時，同樣能夠構成接觸線。此外，能夠考慮的是，兩個密封面都平坦地構成並且 在密封面之間設置有密封環，使得在密封面和密封環之間分別構成接觸線。
[0023] 雖然本發明的細節已經通過優選的實施例詳細地闡述和描述，但本發明不局限於 所公開的示例並且其他的變型形式能夠由本領域技術人員從中推導出，而不脫離本發明的 保護範圍。
【權利要求】
1. 一種流體機械部件，具有至少兩個子部件（4, 5)，所述子部件通過接合部（3)分開並 且在所述接合部（3)上分別具有密封面出，7)， 其中兩個所述密封面（6, 7)中的至少一個凸圓形地構成，使得構成兩個所述密封面 (6, 7)的線接觸，並且 其中在所述密封面出，7)中的至少一個上具有：具有硬質材料的覆層（9,10)，所述覆 層至多30 μ m厚並且藉助於氣相沉積法來施加；或者具有含鉻的合金的覆層（9,10)，所述 覆層至多30 μ m厚並且藉助於氣相沉積法來施加或至多300 μ m厚並且藉助於熱噴鍍法來 施加， 其中所述覆層非多孔地構成。
2. 根據權利要求1所述的流體機械部件， 在所述覆層和所述子部件（4, 5)之間不具有附加的潤滑膜。
3. 根據權利要求1或2所述的流體機械部件， 其中所述合金具有份額大於10質量百分比的、尤其在15質量百分比和25質量百分比 之間的鉻。
4. 根據權利要求1、2或3所述的流體機械部件， 其中所述合金具有鎳，尤其是75質量百分比至85質量百分比的鎳。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的流體機械部件， 其中藉助於熱噴鍍法施加的所述覆層（9,10)具有由附加硬質材料構成的顆粒。
6. 根據權利要求5所述的流體機械部件， 其中所述顆粒是陶瓷顆粒。
7. 根據權利要求5或6所述的流體機械部件， 其中所述附加硬質材料具有碳化物，尤其是碳化鎢、碳化鈦和/或碳化鉻。
8. 根據權利要求5至7中任一項所述的流體機械部件， 其中所述附加硬質材料具有佔所述覆層（9,10) 70質量百分比至80質量百分比的質量 份額。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的流體機械部件， 其中所述熱噴鍍法是高速火焰噴鍍、冷氣體噴鍍或爆炸噴鍍。
10. 根據權利要求1所述的流體機械部件， 其中所述硬質材料具有氮化物，尤其是氮化鉻、氮化鈦、氮化鈦鋁，或者是硼化物，尤其 是硼化鈦。
11. 根據權利要求1或10所述的流體機械部件， 其中所述氣相沉積法是選自PVD (物理氣相沉積，英語為physical vapour deposition)或 CVD (化學氣相沉積，英語為 chemical vapour deposition)的方法。
12. -種蒸汽輪機，所述蒸汽輪機具有分開的蒸汽輪機殼體，所述蒸汽輪機殼體是根據 權利要求1至11中任一項所述的流體機械部件（1)。
【文檔編號】F16L23/032GK104105846SQ201280068996
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年11月7日 優先權日:2012年2月2日
【發明者】約爾格·許爾霍夫 申請人:西門子公司