Способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины



Способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины
Способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины
Способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины

Владельцы патента RU 2686161:

НУОВО ПИНЬОНЕ СРЛ (IT)

Изобретение относится к способу предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины. Способ включает стадии посадки рабочего колеса (2) на вал (3) для создания узла (1) вала с рабочим колесом и нанесения металлического покрытия на указанный узел (1) путем помещения указанного узла (1) в ванну (12) для нанесения металлического покрытия. При этом способ также включает стадию нанесения покрытия по меньшей мере на первую заданную поверхность (5) указанного рабочего колеса (2) и на вторую заданную поверхность (7) указанного вала (3), представляющие собой поверхности для соединения рабочего колеса с валом, причем указанную стадию нанесения покрытия проводят перед стадией посадки. Изобретение позволяет создать узел вала с рабочим колесом для эксплуатации в коррозионной среде без использования дорогостоящих сплавов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины. Способ по изобретению можно с успехом применять для предотвращения коррозии в компоненте турбомашины, работающей под водой, на суше или в прибрежных водах. В последующем описании изобретения ссылка конкретно на центробежный компрессор будет сделана исключительно для простоты описания; таким образом, не предполагают каких-либо ограничений в отношении возможности применения данного изобретения.

При создании компонентов, работающих под водой, на суше или в прибрежных водах, обычно применяют такие материалы, как углеродистая сталь, низколегированная сталь и нержавеющая сталь. Если такая окружающая среда включает влажный диоксид углерода (СО2) и/или влажный сульфид водорода (H2S), углеродистая сталь и низколегированная сталь будут подвергаться коррозионным разрушениям. Кроме того, если такие среды содержат хлориды, то нержавеющая сталь будет подвергаться воздействию питтинговой коррозии.

Способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины известен на существующем уровне техники. Действительно, узел вала с рабочим колесом турбомашины может быть изготовлен из коррозионностойкого сплава, например, из нержавеющей стали или никелевого сплава. Это делают, если предполагают, что турбомашина будет работать в коррозионной среде.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Недостаток вышеописанного существующего уровня техники заключается в том, что он влечет за собой значительные затраты, поскольку коррозионностойкие сплавы являются значительно более дорогими, чем низколегированная сталь.

Таким образом, первый аспект изобретения направлен на способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины, который включает стадию посадки рабочего колеса на вал, с образованием узла вала с рабочим колесом. На первую заданную поверхность рабочего колеса и вторую заданную поверхность вала наносят покрытие. После этой стадии нанесения покрытия на узел наносят металлическое покрытие, путем погружения его в ванну для нанесения металлического покрытия. Это позволяет успешно нанести, методом напыления или нанесения металлического покрытия электролитическим способом, покрытие на поверхность, которая является труднодоступной, когда рабочее колесо посажено на вал.

Этот способ обладает также тем преимуществом, что он позволяет создать узел вала с рабочим колесом для эксплуатации в коррозионной среде, не прибегая к дорогостоящим сплавам. Действительно, на детали наносят покрытие, помещая их в ванну для нанесения металлического покрытия. Компоненты покрывают также по поверхностям, которые в собранном состоянии находятся внутри зазоров или в других местах, труднодоступных для раствора для нанесения покрытия, находящегося в ванне. Таким образом, между нанесением покрытия и нанесением металлического покрытия узел в целом защищен от коррозии, и его можно изготовить из низколегированной или углеродистой стали.

В другом аспекте изобретения стадию нанесения металлического покрытия проводят посредством нанесения никелевого покрытия химическим путем. Предпочтительно, чтобы такое нанесение металлического покрытия проводили на узле в целом, так как в случае вышеупомянутого способа предотвращают нарушение металлического покрытия в ходе сборки. Такое нарушение могло бы произойти, если бы нанесение металлического покрытия проводили на рабочем колесе и валу по-отдельности, поскольку для проведения стадии сборки одну из этих деталей необходимо нагреть.

С дополнительными подробностями и конкретными примерами воплощения можно ознакомиться на прилагаемых чертежах, в которых:

- Фиг. 1 представляет собой схематичное изображение вида сбоку в разрезе узла вала с рабочим колесом согласно одному из примеров воплощения изобретения; и

- Фиг. 2а, 2b и 2с представляют собой схематичные виды соответствующих стадий способа предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом согласно одному из примеров воплощения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последующем описании примеров воплощения ссылаются на прилагаемые чертежи. Одинаковые численные позиции на разных чертежах обозначают одни и те же или сходные элементы. Последующее подробное описание не ограничивает изобретение. Напротив, объем изобретения определяет прилагаемая формула изобретения.

Сделанная по ходу описания ссылка на «один из примеров воплощения» или «какой-либо пример воплощения» означает, что какая-то конкретная отличительная особенность, структура или характеристика, описанная в связи с одним из примеров воплощения, включена по меньшей мере в один пример воплощения раскрытого объекта изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном из примеров воплощения» или «в каком-либо примере воплощения» в различных местах по ходу описания не обязательно относится к одному и тому же примеру воплощения. Кроме того, конкретные отличительные особенности, структуры или характеристики можно комбинировать любым подходящим образом, в одном или в большем количестве примеров воплощения.

Таким образом, способ предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины будет описан со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых узел вала с рабочим колесом обозначены номером 1.

Узел 1 вала с рабочим колесом включает вал 3. Вал является по существу цилиндрическим и имеет боковую поверхность 3а.

Узел 1 вала с рабочим колесом включает также рабочее колесо 2, посаженное на вал 3. Более конкретно, рабочее колесо 2 расположено соосно относительно вала 3. Таким образом, узел 1 вала с рабочим колесом имеет центральную ось «А», которая определяет ось вращения для вала 3 и для рабочего колеса 2. Кроме того, рабочее колесо 2 имеет внутреннюю поверхность 2а, которая при эксплуатации обращена к валу 3. Действительно, большая часть внутренней поверхности 2а рабочего колеса 2 фактически находится в контакте с валом 3. Рабочее колесо 2 также имеет внешнюю поверхность 2b, обращенную наружу по отношению к валу 3. В случае работы в химически агрессивной среде как внутреннюю 2а, так и внешнюю 2b поверхность можно обработать для предотвращения повреждения самого рабочего колеса 2. Дополнительные подробности будут приведены в последующей части настоящего описания.

В качестве дополнительного варианта, узел 1 вала с рабочим колесом включает множество рабочих колес 2. Между двумя последовательно расположенными рабочими колесами 2 узел 1 включает втулку 4, которая посажена на вал 3. Согласно примеру воплощения, показанному на Фиг. 1, центральную ось «А» вала 3 можно рассматривать как ось симметрии втулки 4.

Таким образом, один из примеров воплощения изобретения относится к способу предотвращения коррозии узла 1 вала с рабочим колесом. Указанный способ включает стадии нанесения покрытия по меньшей мере на первую заданную поверхность 5 на указанном рабочем колесе 2. Такая первая заданная поверхность предпочтительно представляет собой часть внутренней поверхности 2а, обращенной к валу. Более предпочтительно рабочее колесо 2 включает шпоночный паз 6, для разъемного соединения самого рабочего колеса 2 с валом 3. Таким образом, первая заданная поверхность 5 является частью внутренней поверхности 2а рабочего колеса 2, которая определяет шпоночный паз 6.

На вторую заданную поверхность 7 также наносят покрытие, таким же образом, как и на первую заданную поверхность 6. Предпочтительно вторая заданная поверхность является частью боковой поверхности 3а вала 3. Более предпочтительно, вторая заданная поверхность 7 является поверхностью канавки 8 под шпонку, выполненной с возможностью принимать шпонку, которую вставляют также в шпоночный паз 6 рабочего колеса 2 для соединения рабочего колеса 2 с валом 3.

Согласно описанным примерам воплощения изобретения, стадию нанесения покрытия на первую 5 и вторую 7 заданные поверхности проводят путем напыления или нанесения металлического покрытия электролитическим способом. В предпочтительном примере воплощения изобретения на первую 5 и вторую 7 заданные поверхности покрытие напыляют методом холодного напыления. При таком холодном напылении могут использовать, например, порошки твердых веществ, изготовленные из сплавов на основе никеля, сплавов на основе кобальта или из нержавеющей стали.

Холодное напыление действует за счет кинетического эффекта, что означает, что частицы, составляющие распыляемый поток, могут сами внедряться в слой заданных поверхностей 5, 7 за счет их кинетической энергии. Преимущество заключается в том, что это позволяет избежать любой нежелательной термообработки заданных поверхностей 5, 7.

В альтернативном случае стадию нанесения покрытия на заданные поверхности 5, 7 можно осуществить методом термического напыления. При этом температура самого распыляемого потока также воздействует на заданные поверхности 5, 7.

В альтернативном случае стадию нанесения покрытия на заданные поверхности 5, 7 можно осуществить путем нанесения металлического покрытия электролитическим способом. Нанесение металлического покрытия электролитическим способом можно осуществить, например, с электролитическим хромом или никелем.

Если в узел 1 должна быть включена втулка 4, то стадия нанесения покрытия может также включать нанесение покрытия на третью заданную поверхность 9 на рабочем колесе 2. Такая третья заданная поверхность 9 является частью поверхности рабочего колеса 2, которая при работе обращена к втулке 4.

Стадия нанесения покрытия может также включать нанесение покрытия на четвертую заданную поверхность 10. Такая четвертая заданная поверхность 10 также находится на валу 3. Конкретно, четвертая заданная поверхность 10 представляет собой часть боковой поверхности 3а вала 3, которую перекрывают рабочее колесо 2 и втулка 4.

Стадия нанесения покрытия может также включать стадию нанесения покрытия на пятую заданную поверхность 11. Такая пятая заданная поверхность расположена на втулке 4, а конкретно - на поверхности втулки 4, которая обращена к рабочему колесу 2. Другими словами, третья 9 и пятая 11 заданные поверхности обращены друг к другу. Четвертые заданные поверхности 10 перекрывают зазор между третьей 9 и пятой 11 заданными поверхностями.

Нанесение покрытия на третью 9, четвертую 10 и пятую 11 заданные поверхности проводят таким же образом, как и нанесение покрытия на первую 5 и вторую 7 заданные поверхности. Что касается вышеописанных методов нанесения покрытия (холодное напыление, термическое напыление или нанесение металлического покрытия электролитическим способом), то их можно применять в любой комбинации, которая является приемлемой для конкретной цели. Другими словами, нанесение покрытия на первую 5, вторую 7, третью 9, четвертую 10 и пятую 11 заданные поверхности можно осуществить одним и тем же конкретным способом нанесения покрытия, или посредством любого их сочетания.

После стадии нанесения покрытия осуществляют посадку рабочего колеса 2 на вал 3. Конкретно, рабочее колесо 2 фиксируют на валу 3, вставляя шпонку (не показана на чертежах) в шпоночный паз 6 рабочего колеса 2. Шпонку помещают также в канавку 8 под шпонку на валу 3. Если применяют втулку 4, ее также вставляют на этой стадии, фиксируя ее между двумя рабочими колесами 2. Вышеописанные операции повторяют для каждого рабочего колеса 2 и каждой втулки 4, которые должны быть установлены на валу 3.

Согласно предпочтительному примеру воплощения изобретения, после этого на узел 1 наносят металлического покрытие. Предпочтительно это осуществляют, помещая узел 1 в ванну для нанесения металлического покрытия и извлекая ее оттуда через заданный промежуток времени.

Предпочтительно указанную стадию нанесения металлического покрытия проводят путем нанесения никелевого покрытия химическим путем. В действительности стадия нанесения металлического покрытия включает первую подстадию осаждения, на котором на основу - узел 1 - первый металлический слой наносят с помощью нанесения металлического покрытия электролитическим способом. После этого проводят вторую стадию осаждения, в ходе которой на первый слой наносят по меньшей мере второй слой из никелевого сплава с помощью нанесения металлического покрытия химическим путем. Затем, после стадий осаждения, можно осуществить стадию термообработки. Температура и длительность термообработки зависят от общей толщины слоев и от конечных свойств, которые должны быть получены.

Опционально, стадия нанесения металлического покрытия может включать третью стадию осаждения, в ходе которой на второй слой наносят третий слой металла с помощью нанесения металлического покрытия электролитическим способом. Также можно провести четвертую стадию осаждения четвертого слоя никелевого сплава на третий слой с помощью нанесения металлического покрытия химическим путем.

1. Способ защиты от коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины, включающий стадии посадки рабочего колеса (2) на вал (3) для создания узла (1) вала с рабочим колесом и нанесения металлического покрытия на созданный узел (1) вала путем помещения указанного узла (1) в ванну (12) для нанесения металлического покрытия, отличающийся тем, что он включает стадию нанесения покрытия по меньшей мере на первую часть (5) поверхности упомянутого рабочего колеса (2) и на вторую часть (7) поверхности упомянутого вала (3), представляющие собой поверхности для соединения рабочего колеса с валом, причем указанную стадию нанесения покрытия проводят перед упомянутой стадией посадки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная первая часть (5) поверхности представляет собой поверхность шпоночного паза (6) указанного рабочего колеса (2) для соединения указанного рабочего колеса (2) с указанным валом (3).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная вторая часть (7) поверхности представляет собой поверхность канавки (8) под шпонку на указанном валу (3).

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что указанная стадия посадки включает подстадию посадки на указанный вал (3) втулки (4) в непосредственной близости с указанным рабочим колесом (2), а указанная стадия нанесения покрытия включает также стадию нанесения покрытия на третью часть (9) поверхности на указанном рабочем колесе (2) и на четвертую часть (10) поверхности на указанном валу (3).

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанная третья часть (9) поверхности представляет собой часть поверхности указанного рабочего колеса (2), которая обращена к указанной втулке (4).

6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что указанная четвертая часть (10) поверхности представляет собой часть боковой поверхности (3а) указанного вала (3), которая расположена между указанным рабочим колесом (2) и указанной втулкой (4).

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что указанную стадию нанесения металлического покрытия проводят посредством нанесения никелевого покрытия химическим путем.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что указанную стадию нанесения покрытия проводят путем напыления на указанные части (5, 7, 9, 10, 11) поверхности.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что указанную стадию нанесения покрытия проводят путем напыления на указанные части (5, 7, 9, 10, 11) поверхности методом холодного напыления.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что при холодном напылении применяют частицы из сплава на основе никеля или из нержавеющей стали.

11. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что указанную стадию нанесения покрытия проводят посредством напыления на указанные части (5, 7, 9, 10, 11) поверхности методом термического напыления.

12. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что указанную стадию нанесения покрытия проводят методом электролитического нанесения металлического покрытия.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанное электролитическое нанесение металлического покрытия проводят с помощью электролитического хрома или никеля.

14. Узел (1) вала с рабочим колесом турбомашины, отличающийся тем, что он обработан способом по любому из пп. 1-13.

15. Турбомашина, содержащая узел вала с рабочим колесом, отличающаяся тем, что она содержит узел (1) вала с рабочим колесом по п. 14.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области турбостроения. Рабочее колесо авиационного газотурбинного двигателя содержит лопатки, неразъемно-соединенные с опорным кольцом, переднем и заднем фланцами.

Соединительное устройство содержит вал (3), имеющий осевое сквозное отверстие (12), стяжку (4), расположенную внутри осевого сквозного отверстия (12), рабочее колесо (2), содержащее сплошную ступицу, лопатки и выполненный за одно целое выступ, выступающий в осевом направлении из сплошной ступицы.

Диск (221) первой ступени компрессора газотурбинного двигателя (100) и способ балансировки ротора (230) компрессора газотурбинного двигателя (100). Диск (221) первой ступени компрессора газотурбинного двигателя (100) содержит корпус (240).

Раскрыты роторный узел и способ сборки роторного узла, предназначенного, как правило, для газотурбинного двигателя 10. Роторный узел 36 имеет ось 26 вращения, по меньшей мере один ротор 30, вал 24, имеющий отверстие 44, проходящее в аксиальном направлении, стяжную шпильку 38, проходящую в аксиальном направлении через ротор 30 и в отверстие 44 для приложения осевой нагрузки на роторе 30 и/или валу 24.

Изобретение относится к области турбостроения. Рабочее колесо газотурбинного двигателя содержит лопатки, неразъемно-соединенные с опорным кольцом, передним и задним фланцами.

Изобретение относится к компрессоростроению. Рабочее колесо, в котором лопатки соединены с опорным кольцом, передним и задним фланцами, хвостовик лопатки защемлен межлопаточным креплением.

Сверхзвуковой компрессорный ротор содержит роторный диск (48), имеющий верхнюю по потоку поверхность (60), нижнюю по потоку поверхность (62) и радиально наружную поверхность (58), которая имеет входную поверхность (148), выходную поверхность (150) и переходную поверхность (152).

Изобретение относится к осевому вентилятору. Вентилятор содержит электрический двигатель, содержащий корпус, ротор, вращающийся внутри корпуса вокруг оси (R) вращения, вал, составляющий единое целое с ротором и имеющий, по меньшей мере, один концевой участок, выступающий из корпуса.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к рабочим колесам эксгаустера, дымососа и высокопроизводительных вентиляторов. Центральный диск, покрывные диски, лопатки и защитные накладки вырезают в установочный размер воздушно-плазменной резкой с возможностью образования в разрезе поверхности сопряжения, а кольца жесткости доводят до установочного размера точением заготовки в виде раскатного кольца, лопатки одной пары размещают на упомянутом диске диаметрально друг другу, сварное соединение производят в присутствие температуры в элементах соединения в зоне их сварки, контроль качества сварных соединений покрывных дисков с кольцами жесткости производят магнитопорошковой дефектоскопией, а остальных сварных соединений в сварном роторе производят ультразвуковой дефектоскопией, снятие напряжений после сварки выполняют вибростабилизационной обработкой, в качестве материала для изготовления защитных накладок используют износостойкий биметаллический лист.

Описаны системы и способы для прикрепления одного или большего количества рабочих колес к валу и прикрепления композиционных колец к задней и передней кромке на каждом рабочем колесе для фиксации рабочих колес при работе на высокой угловой скорости.

Лопастное колесо содержит основное тело с основанием (1), экраном (2) и множеством лопаток (3), соединяющих основание и экран; защитные элементы (10) соединены с лопатками (3) и образуют по меньшей мере переднюю часть лопаток (3); защитные элементы (3) могут состоять из отдельных тел или могут быть сгруппированы вместе для формирования одного или более защитных тел; материал защитных элементов предпочтительно отличается от материала основного тела и может быть, например, сплавом на кобальтовой основе, имеющим содержание хрома более 20%, или сплавом на никелевой основе, имеющим содержание хрома более 12%.

Изобретение относится к конструкции винтоканавочных насосов, предназначенных для эффективного нагрева прокачиваемых с малым напором и при малых подачах вязких жидкостей, и может быть использовано для принудительного горячеструйного подогрева вязких нефтепродуктов и других веществ в системах и емкостях при разгрузках и перевозках.

Изобретение относится к конструкции винтоканавочных насосов, предназначенных для эффективного нагрева прокачиваемых с малым напором и при малых подачах вязких жидкостей, и может быть использовано для принудительного горячеструйного подогрева вязких нефтепродуктов и других веществ в системах и емкостях при разгрузках и перевозках.

Изобретение касается рабочего колеса (IMP) радиального турбогенератора (RTF), содержащего: диск колеса (SW), защитную шайбу (CW), лопатки (BL), ступицу (HB), причём ступица (HB) выполнена таким образом, что её можно монтировать на распространяющемся вдоль оси (X) валу (SH), диск колеса (SW) распространяется радиально, защитная шайба (CW) соединяется с диском колеса (SW) при помощи лопаток (BL) таким образом, что между диском колеса (SW) и защитной шайбой (CW) посредством лопаток (BL) в окружном направлении в радиальной зоне рабочего колеса (IMP) в окружном направлении определяются отделённые друг от друга каналы (FC).

Группа изобретений касается подводящего кабеля двигателя, электрической погружной насосной системы и устройства для обеспечения уплотнения вокруг электрического подводящего провода.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосов для добычи нефти. Рабочее колесо и/или направляющий аппарат ступени погружного центробежного насоса выполнены из гибкого материала, и внутри них сделаны каналы, заполненные жидкостью или газом под давлением.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам, и может быть использовано при производстве электродвигателей к ним.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам, и может быть использовано при производстве электродвигателей к ним.

Металлический корпус насоса с облицовкой из фторалкокси-полимера (PFA), применяемый при работе с вызывающими коррозию жидкостями, содержит всасывающую камеру с облицовкой из PFA, а также спиральную камеру с облицовкой из PFA для размещения в ней рабочего колеса.

Группа изобретений касается разделительного стакана, размещенного в зазоре между ведущей и ведомой частями насоса с магнитной муфтой. Зазор должен быть как можно более узким для обеспечения хорошего КПД насоса, что может реализовываться только с тонкой боковой стенкой стакана.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, может быть использовано в конструкциях рабочих колес осевых компрессоров (преимущественно осевых компрессоров низкого давления) газотурбинных двигателей (далее ГТД).

Изобретение относится к способу предотвращения коррозии узла вала с рабочим колесом турбомашины. Способ включает стадии посадки рабочего колеса на вал для создания узла вала с рабочим колесом и нанесения металлического покрытия на указанный узел путем помещения указанного узла в ванну для нанесения металлического покрытия. При этом способ также включает стадию нанесения покрытия по меньшей мере на первую заданную поверхность указанного рабочего колеса и на вторую заданную поверхность указанного вала, представляющие собой поверхности для соединения рабочего колеса с валом, причем указанную стадию нанесения покрытия проводят перед стадией посадки. Изобретение позволяет создать узел вала с рабочим колесом для эксплуатации в коррозионной среде без использования дорогостоящих сплавов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх