EP1586394A1 - Gas- oder Dieselturbine mit einer beanspruchungsresistenten Komponente - Google Patents

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EP1586394A1
EP1586394A1 EP04008599A EP04008599A EP1586394A1 EP 1586394 A1 EP1586394 A1 EP 1586394A1 EP 04008599 A EP04008599 A EP 04008599A EP 04008599 A EP04008599 A EP 04008599A EP 1586394 A1 EP1586394 A1 EP 1586394A1
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EP
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component
gas
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diesel
valve
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Withdrawn
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EP04008599A
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English (en)
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Inventor
Torsten-Ulf Dr. Kern
Kai Dr. Wieghardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a stress-resistant gas or diesel turbine component, in particular a gas or diesel turbine housing or gas or diesel turbine valve.
  • Gas or diesel turbines are large-volume machines whose Components and in particular their housings and valves are also relatively large and for their production Accordingly, comparatively much material is consumed.
  • the object of the invention is to components of gas or Diesel turbines and in particular gas or diesel turbine housing and / or -Ventile provide the high grown thermal and thermomechanical stresses are, but still compared to known components can be produced inexpensively.
  • the object is according to the invention with an aforementioned Manufacturing process for such components solved that characterized by the following steps: pouring the Component, in particular of the housing or the valve a graded material and forming at least one Site of increased resistance in an area where at the Surface of the later component high stresses arise.
  • the task is one with such Procedure solved by the following steps characterized: casting the component, in particular the Housing or the valve of a comparatively low-grade material and pouring at least one Body made of a material of relatively high resistance in an area where on the surface of the later Component high stresses arise.
  • the invention is also with stress-resistant components, in particular for a Gas or diesel turbine, solved after one of the above mentioned processes are made.
  • Material is particularly advantageous GGG40, the for example, for casting an outer casing of a Diesel turbine should be used.
  • such a material can be advantageous to the at least one site of increased resistance with molybdenum and / or silicon additives are poured to the produce graded material according to the invention.
  • the Additives contribute in particular to an increase in Heat resistance to thermomechanically very high stressed areas of the gas or diesel turbine at.
  • FIG. 1 is schematically a gas turbine plant 10 with a gas turbine 12 and a generator 14 shown.
  • the Gas turbine 12 has a housing 16 in which fixed Guide vanes 18 and arranged on a rotor 20 Blades 22 are arranged.
  • On the housing 12 is located Further, a combustion chamber housing 24, in which by burner 26 Fuel can be injected.
  • the fuel is in known manner with the input side of the gas turbine 12 compressed air burned and then drives output side the rotor 20 of the gas turbine 12 and the so torque transmitting connected generator 14.
  • Figs. 2 and 3 show stress resistant components 30 and 32 of the housing 16 of the gas turbine 12 of FIG. 1, the surface during the operation of the gas trub 12 each thermally and thermomechanically particularly strong is claimed.
  • the components 30 and 32 comparatively can be produced inexpensively and still the high Stresses during operation of the gas turbine 12 Withstand, they are from a comparatively cast low-quality material and beyond specially treated to surface on the components 30th and 32 each provide areas 34 of increased strength.
  • this component 30 formed a graded material in the region 34 of increased strength in the Material GGG40 higher quality molybdenum or molybdenum-silicon additives have been poured, in particular the Heat resistance of the surface of the area 34 to improve.

Abstract

Um eine beanspruchungsresistente Komponente (28) einer Gas- oder Dieselturbine (12) zu schaffen, ist die Komponente (30) aus einem gradierten Werkstoff gegossen, bei dem in dem Bereich (34) mindestens eine Stelle erhöhter Resistenz ausgebildet ist, oder eine beanspruchungsresistente Komponente (32) ist aus einem vergleichsweise geringwertigem Werkstoff gegossen, in den mindestens ein Körper (40) aus einem Material vergleichsweise hoher Resistenz in dem Bereich (34) eingegossen ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer beanspruchungsresistenten Gas- oder Dieselturbinen-Komponente, insbesondere eines Gas- oder Dieselturbinen-Gehäuses oder Gas- oder Dieselturbinen-Ventils.
Gas- oder Dieselturbinen sind großvolumige Maschinen, deren Komponenten und insbesondere deren Gehäuse und Ventile ebenfalls vergleichsweise groß sind und für deren Herstellung demnach auch vergleichsweise viel Material verbraucht wird.
Damit die Komponenten den hohen thermischen und thermomechanischen Beanspruchungen an einer Gas- oder Dieselturbine auch über die lange Betriebsdauer dieser Maschinen hinweg stets standhalten, müssen die Komponenten insgesamt aus hochwertigen Werkstoffen hergestellt werden. Der Anteil der Materialkosten an den Herstellungskosten ist daher bei Gas- oder Dieselturbinen-Komponenten besonders hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es, Komponenten von Gas- oder Dieselturbinen und insbesondere Gas- oder Dieselturbinen-Gehäuse und/oder -Ventile bereitzustellen, die den hohen thermischen und thermomechanischen Beanspruchungen gewachsen sind, die aber dennoch im Vergleich zu bekannten Komponenten kostengünstig hergestellt werden können.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Herstellungsverfahren für solche Komponenten gelöst, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Gießen der Komponente, insbesondere des Gehäuses oder des Ventils aus einem gradierten Werkstoff und Ausbilden mindestens einer Stelle erhöhter Resistenz in einem Bereich, in dem an der Oberfläche der späteren Komponente hohe Beanspruchungen entstehen. Schließlich ist die Aufgabe auch mit einem solchen Verfahren gelöst, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Gießen der Komponente, insbesondere des Gehäuses oder des Ventils aus einem vergleichsweise geringwertigen Werkstoff und Eingießen mindestens eines Körpers aus einem Material vergleichsweise hoher Resistenz in einem Bereich, in dem an der Oberfläche der späteren Komponente hohe Beanspruchungen entstehen.
Darüber hinaus ist die Erfindung auch mit beanspruchungsresistenten Komponenten, insbesondere für eine Gas- oder Dieselturbine, gelöst, die nach einem der oben genannten Verfahren hergestellt sind.
Als Material zum Ausbilden eines erfindungsgemäßen gradierten Werkstoffes eignet sich besonders vorteilhaft GGG40, der beispielsweise zum Gießen eines Außengehäuses einer Dieselturbine verwendet werden sollte.
Insbesondere ein solcher Werkstoff kann vorteilhaft an der mindestens einen Stelle erhöhter Resistenz mit Molybdän- und/oder Silizium-Zusätzen vergossen werden, um den erfindungsgemäßen gradierten Werkstoff herzustellen. Die Zusätze tragen insbesondere zu einer Erhöhung der Warmfestigkeit an thermomechanisch besonders hoch beanspruchten Stellen der Gas- oder Dieselturbine bei.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer beanspruchungsresistenten Gas- oder Dieselturbinen-Komponente anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
  • Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß hergestellten Gasturbine,
  • Fig. 2 teilweise einen Schnitt einer ersten Komponente der Gasturbine gemäß Fig. 1 und
  • Fig. 3 teilweise einen Schnitt einer zweiten Komponente der Gasturbine gemäß Fig. 1.
    • In der Fig. 1 ist schematisch eine Gasturbinen-Anlage 10 mit einer Gasturbine 12 und einem Generator 14 dargestellt. Die Gasturbine 12 weist ein Gehäuse 16 auf, in dem feststehende Leitschaufeln 18 und an einem Rotor 20 angeordnete Laufschaufeln 22 angeordnet sind. Am Gehäuse 12 befindet sich ferner ein Brennkammergehäuse 24, in das durch Brenner 26 Brennstoff eingespritzt werden kann. Der Brennstoff wird in bekannter Weise mit der von der Gasturbine 12 eingangsseitig verdichteten Luft verbrannt und treibt dann ausgangsseitig den Rotor 20 der Gasturbine 12 und den damit drehmomentübertragend verbundenen Generator 14 an.
    Die Fig. 2 und 3 zeigen beanspruchungsresistente Komponenten 30 bzw. 32 des Gehäuses 16 der Gasturbine 12 gemäß Fig. 1, deren Oberfläche während des Betriebs der Gastrubine 12 jeweils thermisch und thermomechanisch besonders stark beansprucht ist.
    Damit die Komponenten 30 bzw. 32 vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden können und dennoch den hohen Beanspruchungen während des Betriebs der Gasturbine 12 standhalten, sind sie aus einem vergleichsweise geringwertigen Werkstoff gegossen und darüber hinaus besonders behandelt, um an der Oberfläche der Komponenten 30 und 32 jeweils Gebiete 34 erhöhter Festigkeit zu schaffen.
    Bei der in Fig. 2 dargestellten Komponente 30 ist beim Gießen dieser Komponente 30 eine gradierter Werkstoff ausgebildet worden, bei dem im Gebiet 34 erhöhter Festigkeit in den Werkstoff GGG40 höherwertigere Molybdän oder Molybdän-Silizium-Zusätze eingegossen worden sind, um insbesondere die Warmfestigkeit der Oberfläche des Gebiets 34 zu verbessern.
    Bei der in Fig. 3 dargestellten Komponente 32 ist schließlich beim Gießen eine vorher hergestellte Platte 40 aus einem hochwertigen Werkstoff in die Gussform eingelegt und dann mit einem vergleichsweise geringwertigen Werkstoff umgossen worden. Die Platte 40 ist dabei derart angeordnet worden, dass sie bei der fertigen Komponente 32 an deren Oberfläche im Gebiet 34 zu liegen kommt und dort eine,vergleichsweise beanspruchungsresistente Fläche schafft.

    Claims (8)

    1. Verfahren zum Herstellen einer beanspruchungsresistenten Gas- oder Dieselturbinen-Komponente (30), insbesondere Gas- oder Dieselturbinen-Gehäuse oder Gas- oder Dieselturbinen-Ventil,
      gekennzeichnet durch die Schritte:
      Gießen der Komponente (30), insbesondere des Gehäuses oder des Ventils aus einem gradierten Werkstoff und Ausbilden mindestens einer Stelle erhöhter Resistenz in einem Bereich (34), in dem an der Oberfläche der späteren Komponente (30) hohe Beanspruchungen entstehen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Komponente (30) im Wesentlichen aus dem Werkstoff GGG40 gegossen wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Komponente (30) an der mindestens einen Stelle erhöhter Resistenz mit Molybdän oder Molybdän- und/oder Silizium-Zusätzen gegossen wird.
    4. Beanspruchungsresistente Gas- oder Dieselturbinen-Komponente (30), insbesondere Gas- oder Dieselturbinen-Gehäuse oder Gas- oder Dieselturbinen-Ventil,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Komponente (30), insbesondere das Gehäuse oder das Ventil derart aus einem gradierten Werkstoff gegossen ist, dass in einem Bereich (34), in dem an der Oberfläche der späteren Komponente (30) hohe Beanspruchungen entstehen, mindestens eine Stelle erhöhter Resistenz ausgebildet ist.
    5. Beanspruchungsresistente Gas- oder Dieselturbinen-Komponente nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Komponente (30) im Wesentlichen aus dem Werkstoff GGG40 gegossen ist.
    6. Beanspruchungsresistente Gas- oder Dieselturbinen-Komponente nach Anspruch 4 oder 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Komponente (30) an der mindestens einen Stelle erhöhter Resistenz mit Molybdän- und/oder Silizium-Zusätzen gegossen ist.
    7. Verfahren zum Herstellen einer beanspruchungsresistenten Gas- oder Dieselturbinen-Komponente (32), insbesondere Gas- oder Dieselturbinen-Gehäuse oder Gas- oder Dieselturbinen-Ventil,
      gekennzeichnet durch die Schritte:
      Gießen der Komponente (32), insbesondere des Gehäuses oder des Ventils aus einem vergleichsweise geringwertigem Werkstoff und Eingießen mindestens eines Körpers (40) aus einem Material vergleichsweise hoher Resistenz in einem Bereich (34), in dem an der Oberfläche der späteren Komponente hohe Beanspruchungen entstehen.
    8. Beanspruchungsresistente Gas- oder Dieselturbinen-Komponente, insbesondere Gas- oder Dieselturbinen-Gehäuse oder Gas- oder Dieselturbinen-Ventil,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Komponente (32), insbesondere das Gehäuse oder das Ventil aus einem vergleichsweise geringwertigen Werkstoff gegossen ist und mindestens ein Körper (40) aus einem Material vergleichsweise hoher Resistenz in einem Bereich (34), in dem an der Oberfläche der späteren Komponente hohe Beanspruchungen entstehen, eingegossen ist.
    EP04008599A 2004-04-08 2004-04-08 Gas- oder Dieselturbine mit einer beanspruchungsresistenten Komponente Withdrawn EP1586394A1 (de)

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