CN108235693A - 用于制造涡轮机的壳体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造涡轮机的壳体(C)，尤其径流式涡轮压缩机的壳体(C)的方法。为了使壳体更有利、更精确并且尤其更可承受负荷，所述方法包括下述步骤：a)提供沿着轴线(X)延伸的、在环周方向上闭合的空心体(CY)，b)在所述空心体(CY)的内侧上借助耐腐蚀的层(LY)覆层，所述耐腐蚀的层与所述空心体(CY)的材料相比是更耐腐蚀的，c)沿着所述轴线(X)在拼接平面(SSP)中将所述空心体(CY)分为两个半壳(HCY)，d)通过拼合两个所述半壳(HCY)并且借助于可松开的固定元件(FE)在因分开而产生的拼接部(SP)的区域中固定两个所述半壳(HCY)来安装所述壳体(C)。

Description

用于制造涡轮机的壳体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造涡轮机的壳体，尤其径流式涡轮压缩机的壳体的方法。此外，本发明涉及一种按照根据本发明的方法制造的涡轮机的壳体。
背景技术
具有一个或多个压缩机叶轮的轴设置在两个轴承之间的这种构型的径流式涡轮压缩机(单轴压缩机)通常具有壳体，所述壳体的特征要么在于水平的分隔部要么在于竖直的分隔部。如果这些涡轮压缩机经受腐蚀性介质，那么壳体全部能由耐腐蚀的材料构成或者在接触介质的区域中通过耐腐蚀的材料覆盖或覆层。在化学工业的基础设施中并且对于石油和天然气产业而言极其常见的是，借助于耐腐蚀的合金通过堆焊来制造耐腐蚀的层。根据起作用的介质的腐蚀性，能够使用具有相应成分的不锈钢或者也能够使用镍基合金。在压缩机壳体具有竖直的拼接部的情况下以高的自动化程度应用这种方法，而在具有水平的拼接部的壳体处应用时由于其较复杂的几何形状以及因焊接应力引起的强烈的扭曲倾向而产生困难。
具有水平的拼接部的压缩机要么全由耐腐蚀的合金制成要么以非常高的耗费通过由具有耐腐蚀的板的外壳和堆焊部构成的组合来保护。在此，必须通过在焊接时与受控的热引入相组合的适当的焊接顺序来尝试将应力降低到最小从而将扭曲降低到最小。
如在上文中所描述的那样的方法至少部分地已经在US2011/0232290A1中针对具有竖直的拼接部的壳体(外壳-顶盖-设计)描述。
发明内容
所描述的缺点和困难可借助于根据本发明的方法来避免。
要求涉及轴线的说明，例如轴向地、切向地、径向地或者环周方向，始终涉及根据权利要求1的空心体的轴线或纵轴线，除非另作说明。空心体的特征在于沿着该轴线延伸的空腔，其中因为径流式涡轮压缩机具有转子，所以空腔的特征在于该轴线，所述转子具有相同的或者至少平行的轴向延伸或旋转轴线。与此相对应，虽然并非是强制的，但是在结束所有生产步骤之后，空心体的该轴线通常也是空心体的最长的空间扩展或随后的壳体的最长的空间扩展。在具有较少的级和/或较大的叶轮直径的压缩机中，空心体和随后的壳体的轴向扩展也能够小于径向扩展。在根据本发明的方法的各个步骤之间，能够设置其它步骤，其中具有附加的、并非一定是所有在本文中所公开的步骤的该方法仍旧是根据本发明的。关键是所有根据本发明的步骤在所述生产方法中进行。
本发明的一个尤其有利的改进方案提出，空心体关于内腔构成为空心柱体，使得空腔沿着在上文中所阐述的轴线是柱形的。尤其符合目的的是，尤其对于自动化的覆层而言，空心体旋转对称地构成，使得覆层法的完全自动化能够尤其简单地进行。覆层的一个优选的变型形式是堆焊。
如果覆层借助于堆焊或者另一将相对高的热量引入到空心体的基础材料中的方法来进行，那么符合目的的是，在覆层之后并且在将空心体分为两个半壳之前去应力地退火。本发明的一个特殊的优点在于，沿着环周方向在覆层期间，尤其在堆焊期间保持闭合地构成的空心体，由于沿着环周方向闭合的结构几乎不变形或者相对轻微地变形。如果在覆层之后紧接着进行去应力退火，那么能够由于已经存在的热应力而实现分为两个半壳而没有附加的变形。
能够有利地借助于锯割，借助于侵蚀，借助于灼烧，借助于水射流切割，借助激光束切割或者借助于电子束切割将空心体分为两个半壳。根据所选择的分开方法，由于分开而损失的体积在由此而产生的拼接平面的区域中不同。为了补偿因分开而引起的损失的体积，能够有利地在空心体的内部中在分开之前以相应的余量进行覆层或者堆焊，并且在分开之后紧接着进行的机械再加工能够利用余量再次制造这两个彼此安装的半壳的优选的圆直径。替选地，因在拼接区域中分开而在拼接部处损失的体积能够在拼接部的区域中在至少一个侧上或者在至少一个半壳处借助于增材的生产方法再次增补给半壳，使得最终再次在内腔的直径处产生优选圆形的轮廓。
一个优选的增材的生产方法在此是堆焊。为了使得壳体在拼接部的区域中也是耐腐蚀的，堆焊或增材的生产方法能够在拼接部的区域中借助于耐腐蚀覆层材料或堆焊材料进行以补偿所述分开的体积损失。在拼接部的区域中，不必在拼接部的整个径向延伸上使用这种耐腐蚀的覆层材料。拼接部的一部分，即在运行时壳体的预期用途的腐蚀性地作用的工艺介质所无法到达的部分，也能够用不耐腐蚀的材料覆层。如果在拼接区域中的覆层借助于堆焊来进行，那么符合目的的是，在堆焊之后进行机械加工以制造最终尺寸。为了在壳体的内腔的横截面形状基本上是圆形时制造足够精确的直径，符合目的的是，该内腔在用耐腐蚀的覆层材料覆层或堆焊之后仍经受机械的再加工。
本发明的一个有利的改进方案提出，这两个半壳中的至少一个，根据需要，设有径向的开口用于连接进入到半壳的壁部中的管道。
附图说明
在下文中根据用于进行阐述的实施例参考附图说明本发明。
附图示出：
图1示出在没有防腐蚀的情况下贯穿根据本发明的壳体的所配置的空心体的示意性横截面，
图2示出在拼接平面中进行分割之后根据图1的根据本发明的壳体的空心体，其具有接管，所述接管由不耐腐蚀的材料构成，所述接管具有耐腐蚀的层LY，
图3示出如2那样的仅具有由耐腐蚀的材料构成的接管的视图，
图4示出两个彼此固定的半壳的示意图，其中上部的半壳配置用于接管，
图5示出构成有矩形的横截面的空心体的示意性示出的一个变型形式，
图6示出在已经进行壳体的配置以旋拧这两个半壳之后，图5的横截面的示意图，
图7在俯视图中径向地从上方示出图6的构成方案的示意图，
图8示出方法流程的示意图。
具体实施方式
附图的描述分别是示意性的并且强烈简化的。图1至6分别示出空心体CY或两个半壳HCY沿着轴线X的横截面的轴向视图。图7示意性地示出壳体C的径向俯视图，如在图6中在横截面中所描述的那样。图6的横截面的位置在图7中用VI说明。
在图1中在横截面中示出的空心体CY已经配置用于借助于上部分UH中的铣孔安置固定元件FE。固定元件FE优选应构成为螺丝。固定元件FE的用于随后的安装的位置示意性地借助于点划线表明。在借助于更耐腐蚀的材料进行空心体的基础材料的后续的覆层步骤之后，应当在拼接平面SSP中将空心体CY分为上半部UH或半壳CY和下半部LH或半壳HCY，使得产生拼接部SP。固定元件FE于是应如借助于点划线所示意性表明地那样穿过上半部UH沿着钻孔BH延伸并且旋入下半部LH的螺纹钻孔TBH中，以至于在上半部UH处加工的支承肩SH适合作为配对支座用于借助于螺纹钻孔TBH中的固定元件FE向着下半部LH夹紧。
图2示出在其它方法步骤之后根据图1的壳体C的一个变型形式。在覆层借助于更耐腐蚀的材料作为层LY涂覆到空心体CY的内侧上之后，已经借助于图1中针对这两个半壳HCY不同的阴影线所表明的分开，在图2中已经完成。该涂覆在整个具体的实施例中借助于堆焊在分开之前进行，其中在堆焊之后进行了去应力退火，使得将空心体CY分为两个半壳HCY能够尽可能无扭曲地进行。在分开空心体CY之后紧接着将径向开口OP引入到上半部UH中并且借助于焊缝WD在开口OP的区域中焊上接管TR。接管TR在设置用于进行流动引导的表面的内侧上同样借助于更耐腐蚀的材料以层LY的形式覆层，其中接管TR具有法兰面，所述法兰面至少部分地同样设有层LY，使得位于法兰平面中的腐蚀性的工艺介质在径流式涡轮压缩机运行时能够不损伤这些法兰面。
作为替选方案，在图3中整个接管TR由更耐腐蚀的材料制造并且借助于焊缝WD在开口OP的区域中固定到空心体CY的上半部UH上。
图4示出接管TR的另一替选方案。接管TR在此借助于固定元件FE法兰式地直接旋紧到上半部UH上，所述固定元件作为点划线来表明。为了配置与接管TR的这种连接，上半部UH在开口OP的区域中进行平面加工并且设有更耐腐蚀的材料的层LY。
图5示出贯穿方形的坯件QD或具有矩形的横截面的坯件的示意性的横截面。这对应于已经从其它实施例中已知的空心体CY，其中在此圆形地示出的空腔在横截面中以其横截面中心CCY相对于坯件QD的横截面中心CQD偏心地设置。偏心性涉及空腔和坯件的两个轴线的平行移位。被串起的横截面中心基本上对应于这两个几何件的纵向延伸部，这在图7中可根据轴线X看到。空腔在坯件QD中的偏心的移位实现入口接管IN和出口接管EX的制造，如在图6、7中所示出的那样。在接管的区域中，坯件QD提供更多材料，使得在设计接管EX、IN时提供足够的灵活性。在将坯件QD或空心体CY分开之前，以更耐腐蚀的层LY对内腔进行覆层，如在图6中所示出的那样。必要时，也能够在分开之前以层LY对接管IN、EX的内表面覆层。在拼接平面SSP中进行坯件QD或空心体CY的分开。肩SH被加工到坯件QD中，使得这些肩用作为用于固定元件FE的配对支座，所述固定元件以未详细示出的方式将这两个半壳HCY彼此固定。
图8示出用于制造径流式涡轮压缩机的壳体的、具有根据本发明的特征的方法的流程图，所述方法具有下述步骤：
a)提供沿着轴线延伸的空心柱体，
b)在空心柱体(CY)的内侧上堆焊耐腐蚀的层，所述耐腐蚀的层与空心柱体的材料相比是更耐腐蚀的，
b1)对空心柱体进行去应力退火，
c)沿着轴线将空心柱体分为两个半柱体，
d)通过拼合这两个半柱体并且借助于可松开的固定元件在因分开而产生的拼接部的区域中固定这两个半柱体来安装壳体。

Claims (13)

1.一种用于制造涡轮机的壳体(C)，尤其径流式涡轮压缩机的壳体(C)的方法，所述方法包括下述步骤：
a)提供沿着轴线(X)延伸的、在环周方向上闭合的空心体(CY)，
b)在所述空心体(CY)的内侧上借助耐腐蚀的层(LY)覆层，所述耐腐蚀的层与所述空心体(CY)的材料相比是更耐腐蚀的，
c)沿着所述轴线(X)在拼接平面(SSP)中将所述空心体(CY)分为两个半壳(HCY)，
d)通过拼合两个所述半壳(HCY)并且借助于能松开的固定元件(FE)在因分开而产生的拼接部(SP)的区域中固定两个所述半壳(HCY)来安装所述壳体(C)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，借助于机械加工，尤其切削加工，在所述分开平面的区域中在分开之前和/或之后法兰状地配置两个所述半壳(HCY)，使得借助于所述固定元件(FE)在步骤d)中配置两个所述半壳(HCY)彼此的固定。
3.根据权利要求1、2中至少一项所述的方法，
其中，所述空心体(CY)构成为空心柱体。
4.根据权利要求1、2、3中至少一项所述的方法，
其中，所述空心体(CY)旋转对称地构成。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的方法，
其中，所述覆层作为堆焊来执行。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述堆焊自动化地执行。
7.根据上述权利要求5至6中至少一项所述的方法，
其中，所述空心体(CY)在所述堆焊(步骤d)之后并且在分开(步骤c)之前去应力退火。
8.根据上述权利要求1至7中至少一项所述的方法，
其中，借助于另一切削加工，尤其借助于锯割，借助于侵蚀，借助于灼烧，借助于水射流切割，借助于激光束切割或者借助于电子束切割来将所述空心体(CY)分为两个半壳(HCY)。
9.根据上述权利要求1至8中至少一项所述的方法，
其中，因所述空心体(CY)在所述拼接平面(SSP)的区域中的分开而引起的损失的体积(LV)，在分开之后在所述空心体的内部中用所述堆焊的相应的余量和用由两个所述半壳(HCY)所形成的所述空心体(CY)的直径的紧接着的机械再加工来补偿。
10.根据上述权利要求1至9中至少一项所述的方法，
其中，在所述拼接平面(SP)的区域中因所述空心体(CY)的分开而损失的体积借助于在所述半壳(HCY)的两个相对置的切边中的至少一个切边处的堆焊来补偿，所述切边形成所述拼接部(SP)。
11.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，
其中，在分开所述空心体(CY)之后，在所述半壳(HCY)的壁部中设置径向的开口(OP)用于连接管道。
12.根据上述权利要求5至7中至少一项所述的方法，
其中，使用不锈钢或者镍基合金用于堆焊。
13.一种涡轮机的壳体(C)，尤其径流式涡轮压缩机的壳体(C)，所述壳体根据上述权利要求中至少一项所述的方法制造。
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