[发明专利]分段转子、蒸汽涡轮及用于生产分段转子的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及蒸汽涡轮，并且更具体地，涉及具有用于暴露于超临界蒸汽的分段转子轴的蒸汽涡轮。

背景技术

典型蒸汽涡轮设备可装备有高压蒸汽涡轮、中压蒸汽涡轮和低压蒸汽涡轮。每个蒸汽涡轮由用于该特别涡轮的、适合于承受操作状态、压力、温度、流动速率等的材料形成。

最近，设计了针对较大容量和较高效率的蒸汽涡轮设备设计，其包括在一定压力和温度范围内操作的蒸汽涡轮。设计包括高-低压力集成、高-中-低压力集成和中-低压力集成的蒸汽涡轮转子，其集成为一件，并且使用用于每个蒸汽涡轮的相同金属材料。通常，使用金属，由此增加涡轮的总成本，该金属能够在用于该涡轮的最高操作状态下执行。

蒸汽涡轮常规地包括转子和壳体外套。转子包括可旋转地安装的涡轮轴，其包括叶片。当加热且加压的蒸汽流动穿过壳体外套与转子之间的流动空间时，由于能量从蒸汽传递到转子，故涡轮轴处于旋转。转子（并且特别地，转子轴）通常形成涡轮的金属块。因此，形成转子的金属显著地有助于涡轮的成本。如果转子由高成本的高温金属形成，则成本甚至会进一步增加。当制造诸如涡轮转子的高温材料的构件时，形成大单件构件导致昂贵的构件、延长的制造时间，并且这种制造能力通常是有限的。

因此，将合乎需要的是，提供蒸汽涡轮转子，其由比现有技术中已知的锻件更小的锻件形成，该锻件具有在每磅的基础上比单独锻件更便宜的材料，并且具有比现有技术中已知用于单独构件转子锻件的制造更容易的制造。

发明内容

根据本公开的示例性实施例，公开一种分段转子，其包括高温区段。高温区段包括第一高温材料区段、第二高温材料区段；和分段高温材料区段，其由多个高温材料子区段构件形成。分段高温材料区段连结于第一高温材料区段和第二高温区段。多个高温子区段构件由镍基超级合金独立地形成。

根据本公开的另一个示例性实施例，公开一种蒸汽涡轮，其包括分段转子。分段转子包括高温区段。高温区段包括第一高温材料区段、第二高温材料区段；和分段高温材料区段，其由多个高温材料子区段构件形成。分段高温材料区段连结于第一高温材料区段和第二高温区段。多个高温子区段构件由镍基超级合金独立地形成。

根据本公开的另一个示例性实施例，公开一种制造转子的方法，其包括提供第一高温材料区段、第二高温材料区段和多个高温材料子区段构件。多个高温材料子区段构件紧固在一起以形成分段高温材料区段。第一高温材料区段、第二高温材料区段和分段高温材料区段连结在一起以形成高压转子区段。多个高温子区段构件由镍基超级合金独立地形成。

本发明的其它特征和优点从结合附图进行的优选实施例的下列更详细的描述将是显而易见的，该附图经由实例示出本发明的原理。

附图说明

图1为根据本公开的蒸汽涡轮的截面图。

图2为图1的部分的截面图。

只要有可能，则相同的附图标记将在所有附图中用于表示相同的部件。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更全面地描述本公开，在该附图中示出本公开的示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为受限于本文中提出的实施例。

提供分段蒸汽涡轮转子，其由比现有技术中已知的锻件更小的高温材料的锻件形成，该锻件具有在每磅的基础上比单独锻件更便宜的材料。具有高温材料的分段转子配置使高温材料能够使用在较大的分段构件中，使入口温度能够比小一体构件锻造的构件更高。另外，较小锻件具有比现有技术中已知用于单独构件转子锻件的制造更容易的制造。另外，较小锻件可具有较短输送周期，并且实现更有效的制造。在一些实施例中，分段转子包括可拆卸用于维护和/或修理的构件。另外，分段转子允许紧密地对应于转子状态的、转子的可变或定制材料构成，而无需复杂的锻造或制造技术。

在本公开的实施例中，系统构造提供较低成本的蒸汽涡轮转子。本公开的实施例的另一个优点包括减少的制造时间，因为用于获取多构件转子的前置时间少于由单件锻件锻造的转子的前置时间。另一个优点在于，系统提供生产不可生产为单独高温件的非常大的转子的手段。本公开的实施例允许由以相同材料制成的一系列较小锻件制作涡轮转子，该一系列较小锻件a)在每磅的基础上比单独锻件更便宜，或者b)就获取周期而言提供相对于单独较大一件式锻件的时间节省。这种配置提供更便宜的制造。