CN103080482A - 用于涡轮机的壳体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机、尤其是蒸汽轮机（1）的壳体（3），其中壳体包括第一壳体部件（3a）、第二壳体部件（3b）和第三壳体部件（3c），其中这些壳体部件（3a、3b、3c）分别经由热压配合机构（11）相互连接。

Description

用于涡轮机的壳体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机的壳体，其中壳体具有至少两个壳体部件，其中两个壳体部件构造成沿着轴向轴线相继设置。

背景技术

涡轮机例如理解为蒸汽轮机或者燃气轮机。蒸汽轮机通常包括在内壳体之内可转动地安装的转子，其中围绕内壳体设置有外壳体。已知外壳体构成为具有罩盖的锅形壳体的实施形式。除这些实施形式之外，还已知外壳体由上部件和下部件组成并且通过螺丝力配合地相互连接的实施形式。

内壳体同样由上部件和下部件制成。内壳体包括使流入的蒸汽转向的所谓的导向叶片。被转向的蒸汽在设置在转子上的转子叶片之间流动。由此，使转子转动。在现代蒸汽轮机中的蒸汽参数在高于350bar的压强的情况下具有例如超过600℃的温度值。这表示，内壳体和转子强烈地承受热负荷。此外，以3000min^-1或3600min^-1的转速驱动转子。这除了热负荷之外导致转子以及设置在转子上的转子叶片的机械负荷提高。

借助于转子叶片和导向叶片在转子和内壳体之间形成的流动通道通常包括多个叶片级，即转子叶片和导向叶片交替地沿流动方向相继设置。蒸汽轮机的入流区域中的温度与在蒸汽轮机的出口处的温度相比相对高。这导致，热负荷沿着流动方向下降。已知少数能够经受大于565℃的高温的材料。材料GX12CrMoWVNbN10-1-1是这样的能够经受住高蒸汽温度的材料。当然，在蒸汽轮机的后部区域中的温度显著地下降到565℃之下。这表示，在蒸汽轮机的后部区域中对于材料提出较低的要求。前面提到的材料就不是必需的。此外，10%的铬钢相对昂贵并且对于这种材料仅存在数量有限的供货商。因此已知的是，将用于蒸汽轮机的内壳体沿流动方向划分成两部分，其中内壳体在前部的入流区域中由相对昂贵的材料例如10%的铬钢制成，并且后部区域由较廉价的材料例如1%的铬钢制成。

如今已知的是，将所述两种材料在其接触部位处相互焊接。在此当然存在下述要求：将不同的材料最佳地且持久地相互焊接。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于涡轮机的壳体，所述壳体包括两个壳体部件并且适合于高的入口温度。

所述目的通过一种用于涡轮机的壳体来实现，其中壳体具有至少两个壳体部件，其中两个壳体部件构造成沿着轴向轴线相继设置，其中两个壳体部件轴向地相互热压配合。

在此，热压配合理解为下述过程，其中壳体部件在径向方向上通过加热而膨胀并且在第二方法步骤中设置在第一壳体部件上，并且通过冷却过程收缩在第二壳体部件上。通过所述热引起的膨胀和回缩将整体上相对高的力从一个部件上传递到另一部件上。因此，不需要进行两个壳体部件的焊接。通过所述热压配合过程可以进行相对高的力传递。

在从属权利要求中说明有利的改进形式。

在第一有利的改进形式中，两个壳体部件基本上构成为半壳。蒸汽轮机的内壳体例如通常由上部件和下部件制成。在此，上部件和下部件实施为半壳，所述半壳在接合部上经由螺丝相互连接。在此，所述两个部件基本上实施为半壳。

在另一有利的改进形式中，第一壳体部件具有在周向方向上构成的凹陷部，而同时第二壳体部件具有在周向方向上构成的凸起，其中凸起构造成用于匹配到凹陷部中。因此，待热膨胀的第二壳体部件被强烈地加热，使得所引起的膨胀这样大，使得凸起能够突出于第一壳体部件。

凹陷部具有第二壳体部件的凸起匹配到其中的轴向长度。

在另一有利的改进形式中，第二壳体部件在径向方向上构成在第一壳体部件之后。

在一个尤其有利的改进形式中，壳体包括三个壳体部件，即由10%的铬钢制成的第一壳体部件，由1%的铬钢制成的第二壳体部件和由1%的铬钢制成的第三壳体部件，其中第一壳体部件使用在用于蒸汽轮机的入流区域中。第一壳体部件经由根据本发明的热压配合方法相互连接。第一和第三壳体部件同样经由根据本发明的热压配合方法相互连接。

根据本发明，壳体构成为用于蒸汽轮机的内壳体。

附图说明

根据一个实施例详细描述本发明。其示出：

图1示出蒸汽轮机的示图；

图2示出图1的局部示图。

具体实施方式

图1示出蒸汽轮机1，其包括外壳体2和设置在外壳体2之内的三件式的内壳体3。在壳体3之内围绕旋转轴线5可转动地安装有具有未详细示出的转子叶片的转子4。内壳体3的朝向转子4的一侧包括在轴向方向6上相继设置的未详细示出的导向叶片。

因此，在转子4和内壳体3之间构成流动通道7。图1中示出的实施形式示出双流道式蒸汽轮机1，其中流入到入流区域8中的蒸汽流入到左侧的流道9中并且流入到相反于左侧的流道9设置的右侧的流道10中。在此，入流区域8中的温度相对高，使得内壳体3刚好在入流区域8中尤其承受热负荷。

内壳体3和外壳体2基本上围绕旋转轴线5旋转对称地构成。因此根据本发明，内壳体3由第一壳体部件3a、设置在右侧的流道10中的第二壳体部件3b和设置在左侧的流道9中的壳体部件3c制成。蒸汽轮机1的图1中示出的实施形式适合于高的蒸汽参数。例如，经由入流区域8流入的蒸汽的入口温度能够为大于565℃的温度。经受住该热负荷的适当的材料是10%的铬钢例如GX12CrMoWVNbN10-1-1。因此，用于第一壳体部件3a的材料由该相对昂贵的10%的铬钢构成。设置在右侧的流道10中和左侧的流道9中的第二壳体部件3b和第三壳体部件3c能够由不太昂贵的材料制成，例如由1%的铬钢制成。如未在图1中详细示出，第一壳体部件3a、第二壳体部件3b和第三壳体部件3c制成为半壳。这表示，在横截面图中，即在例如沿轴向方向6从右看的示图中，第一壳体部件3a、第二壳体部件3b和第三壳体部件3c构成为是半圆形的。通过将相当对称地构成的半壳形的内壳体3组合成整个内壳体3来形成整个内壳体3。所述组合借助于螺丝在接合部处进行。

第一壳体部件3a沿着右侧的流道10在轴向方向6上经由热压配合与第二壳体部件3b连接。同样，在左侧的流道9中，第一壳体部件3a在轴向方向6上与第二壳体部件3b热压配合。

图2示出图1中的细节11的放大图。第一壳体部件3a与第三壳体部件3c经由热压配合11相互连接。为此，第一壳体件3a在端侧的端部12上具有沿径向方向14定向的在周向方向上构成的凸起13。在此，凸起13从流动通道限界壁15沿径向方向14延伸至凸起端部16，所述凸起端部在轴线方向6上具有凸起宽度17。沿轴线方向6，凸起13在内侧的凸起壁18处被限界。

如在图2中示出，形成通过配对凸起壁20的和限界壁21的内侧的凸起壁18限界的凹部19。因此，构成在周向方向上定向的凸起槽22，第三壳体部件3c的配对凸起23配合到所述凸起槽中。配对凸起23的宽度24基本上相当于凸起槽22的宽度。如在图2的横截面中可见，配对凸起23和凸起槽22的几何尺寸基本上相同。

第三壳体部件3c还同样包括配对凸起槽25，凸起13插入到所述配对凸起槽中。

图2已示出在最终状态下制成的、组合成的内壳体3。在第一方法步骤中，首先尤其在配对凸起槽25的区域中将第三壳体部件3c加热。由此，配对凸起槽25的配对凸起槽宽度26变大。配对凸起槽宽度26由于加热而稍微大于凸起13的凸起宽度17。相应地，配对凸起23和凸起槽22的尺寸选择成，使得可以进行第一壳体部件3a和第三壳体部件3c的匹配。第一壳体部件3a具有低于第三壳体部件3c的温度的温度。

在接下来的冷却过程中，冷却第三壳体部件3c，由此改变配对凸起槽25的几何尺寸，这引起配对凸起槽宽度26变小。尺寸和温度选择成，使得在冷却过程之后凸起槽宽度26小于凸起宽度17，使得形成极其牢固的热压配合连接。在冷却过程之后凸起13不再能相对于配对凸起槽25移动。

在替选的制造方法中，凸起槽的、配对凸起23的、宽度24的、配对凸起槽25的、配对凸起槽宽度26的尺寸这样选择，使得不加热壳体部件3c，而是在凸起槽23的区域中将第一壳体部件3a加热。在所述替选的制造方法中，通过加热使凸起槽宽度27变大，使得凸起槽宽度27大于配对凸起的宽度24。在接下来的冷却过程中，凸起槽宽度27变小，使得所述凸起槽宽度最终小于宽度24，进而实现将第一壳体部件3a与第三壳体部件3c热压配合。

热压配合方法不局限于第一壳体部件3a和3c的热压配合。同样，第一壳体部件3a能够与第二壳体部件3b热压配合。

在此，第一壳体部件3a由10%的铬钢制成并且第二壳体部件3b和第三壳体部件3c由1%的铬钢制成。对于第一壳体部件3a例如能够应用材料GX12CrMoWVNbN10-1-1。

在替选的实施形式中，用于第二壳体部件3b和第三壳体部件3c的材料能够是相同的。

Claims (10)

1.用于涡轮机的壳体（3），其中所述壳体（3）具有至少两个壳体部件（3a，3b），其中两个所述壳体部件（3a，3b）构造成沿着轴向轴线相继设置，

其特征在于，

两个所述壳体部件（3a，3b）轴向地相互热压配合。

2.根据权利要求1所述的壳体（3），其中两个所述壳体部件（3a，3b）基本上构成为半壳。

3.根据权利要求1或2所述的壳体（3），其中第一壳体部件（3a）具有在周向方向上构成的凹陷部（19），并且第二壳体部件（3b）具有在周向方向上构成的凸起（13），其中所述凸起（13）构造成用于配合到所述凹陷部（19）中。

4.根据上述权利要求之一所述的壳体（3），其中所述第二壳体部件（3b）沿径向方向（14）构成在所述第一壳体部件之后。

5.根据上述权利要求之一所述的壳体（3），其中所述壳体（3）包括第三壳体部件（3c），所述第三壳体部件在轴向方向（6）上在所述第一壳体部件之后热压配合到所述第一壳体部件（3a）上。

6.根据上述权利要求之一所述的壳体（3），其中所述第一壳体部件（3a）由10%的铬钢制成，并且所述第二壳体部件（3b）由1%的铬钢制成。

7.根据上述权利要求之一所述的壳体（3），其中所述第一壳体部件（3a）构成为在所述第二壳体部件（3b）和第三壳体部件（3c）之间的中间壳体部件并且由10%的铬钢制成，其中所述第二壳体部件（3b）和第三壳体部件（3c）由1%的铬钢制成。

8.根据上述权利要求之一所述的壳体（3），其中所述壳体（3）构成为用于蒸汽轮机的内壳体。

9.用于制造由至少两个壳体部件（3a，3b）组成的壳体（3）的方法，其中所述壳体部件（3a，3b）经由热压配合（11）相互连接。

10.根据权利要求9所述的方法，由10%的铬钢制成壳体部件（3a），并且由1%的铬钢制成壳体部件（3b）。

Images