一种高温高压前汽缸及其缸体的制作方法

1.本实用新型涉及汽缸领域，尤其涉及一种缸体。还涉及一种高温高压前汽缸，包括上述缸体。


背景技术：

2.汽轮机的汽缸多采用水平剖分式结构，包括上汽缸和下汽缸，二者采用螺柱连接和密封；上汽缸和下汽缸的配合面称之为汽缸的水平中分面。
3.汽缸的壳体承受内压和高温。在汽轮机运行过程尤其是启动过程中，水平中分面是温差较大和热应力较大的部位之一。在压差和温差的作用下，水平中分面处的汽缸壁体容易产生不规则变形，导致水平中分面的个别螺柱承受较大的载荷。一旦某一螺柱的实际载荷超过其许用载荷，会致使水平中分面产生缝隙，导致汽缸的漏汽量变大。
4.现有汽缸通常利用设于水平中分面的卸荷槽来降低螺柱所受载荷，避免螺柱实际承受的载荷超过其许用载荷，从而通过避免螺柱和汽缸壁体变形来保障汽缸的密封性，避免汽缸出现漏气现象。然而，上述结构中一旦个别螺柱受力变形就会使得水平中分面处的张口增加，汽缸内部的高压蒸汽极易从结构相对薄弱处泄漏至卸荷槽内。因卸荷槽沿汽缸的水平中分面所在平面延伸并连同多个螺柱的安装孔，因此反而成为高压蒸汽窜动的通道，不仅增加了漏气风险，也增大了漏汽点的判断难度。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种缸体，可以降低汽缸漏气风险并降低判断漏气点的难度。本实用新型的另一目的是提供一种高温高压前汽缸，包括上述缸体。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种缸体，包括上缸体、下缸体和成型于所述上缸体和所述下缸体二者装配面之间的水平中分面；所述水平中分面设有多个用以供紧固件穿入的中分面安装孔；任一所述中分面安装孔的内壁与穿入其内的所述紧固件的外壁相互分离；任意两个所述中分面安装孔不连通。
7.优选地，所述中分面安装孔为光孔。
8.优选地，所述中分面安装孔向所述上缸体和所述下缸体延伸。
9.优选地，所述中分面安装孔以中心轴线垂直于所述水平中分面的角度向所述上缸体延伸、以形成第一缸体孔；所述中分面安装孔以所述中心轴线垂直于所述水平中分面的角度向所述下缸体延伸、以形成第二缸体孔。
10.优选地，所述上缸体或所述下缸体均设有与所述安装孔连通的螺纹孔；任一所述中分面安装孔和与其连接的两个所述螺纹孔同轴，任一所述中分面安装孔的内径大于与其连接的两个所述螺纹孔的内径。
11.优选地，所述上缸体和所述下缸体二者的缸体拐角处设有向外凸起的弧状过渡面。
12.优选地，所述弧状过渡面包括分别设于所述上缸体的法兰和所述下缸体的法兰的
第一弧状过渡面；所述第一弧状过渡面分别自所述法兰的法兰外缘和法兰内缘向外侧凸起；多个所述紧固件沿所述第一弧状过渡面均匀间隔分布。
13.优选地，所述上缸体包括上缸体高压部；所述下缸体包括下缸体高压部；所述弧状过渡面包括分别设于所述上缸体高压部的缸体壁和所述下缸体高压部的缸体壁的第二弧状过渡面。
14.优选地，所述第二弧状过渡面为等厚壁体。
15.本实用新型还提供一种高温高压前汽缸，包括如上所述的缸体。
16.相对于上述背景技术，本实用新型所提供的缸体包括上缸体、下缸体和成型于所述上缸体和所述下缸体二者装配面之间的水平中分面；上缸体和下缸体之间设有多个紧固件，任意一个紧固件自水平中分面内的中分面安装孔内穿入，实现紧固件的两端分别固定于上缸体内和下缸体内。
17.该缸体中，任意两个中分面安装孔不连通，这就意味着，相比较现有技术中的缸体而言，该缸体取消了设于水平中分面的卸荷槽，可以避免高压蒸汽沿卸荷槽窜动，进而避免因此增大漏汽点的判断难度。该缸体中，中分面安装孔设于水平中分面内，且中分面安装孔与穿入该中分面安装孔内的紧固件相互分离。一来中分面安装孔避免了螺柱在水平中分面处与上缸体、下缸体接触，有利于在增大紧固件的预紧力时有效避免紧固件引起水平中分面的变形和汽缸的内张口扩大，显然。二来中分面安装孔实现单个紧固件及其安装孔四周的应力均匀分布，在一定程度上取代卸荷槽的效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例所提供的缸体的结构示意图；
20.图2为现有技术中缸体在第一视图方向上的局部剖面图；
21.图3为现有技术中缸体在第二视图方向上的局部俯视图；
22.图4为图1所示的缸体在第一视图方向上的局部剖面图；
23.图5为图1所示的缸体在第二视图方向上的局部剖视图；
24.图6为现有技术中下缸体在水平中分面处的结构示意图；
25.图7为现有技术中上缸体和下缸体在螺柱安装孔处的结构示意图；
26.图8为本实用新型实施例所提供的下缸体在水平中分面处的结构示意图；
27.图9为本实用新型实施例所提供的上缸体和下缸体在第一种螺纹孔处的结构示意图；
28.图10为本实用新型实施例所提供的上缸体、下缸体和第一种螺纹孔的装配示意图；
29.图11为本实用新型实施例所提供的上缸体和下缸体在第二种螺纹孔处的结构示意图；
30.图12为本实用新型实施例所提供的上缸体、下缸体和第二种螺纹孔的装配示意
图。
31.其中，011
‑
第一直角过渡壁、012
‑
第二直角过渡壁、02
‑
卸荷槽、03
‑
螺柱安装孔、1
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上缸体、11
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上缸体高压部、12
‑
上缸体低压部、2
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下缸体、21
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下缸体高压部、22
‑
下缸体低压部、3
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紧固件、31
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螺柱、32
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螺母、4
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第一缸体孔、5
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第二缸体孔、6
‑
水平中分面、7
‑
螺纹孔、301
‑
第一弧状过渡面、302
‑
第二弧状过渡面。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
34.请参考图1至图12，图1为本实用新型实施例所提供的缸体的结构示意图；图2为现有技术中缸体在第一视图方向上的局部剖面图；图3为现有技术中缸体在第二视图方向上的局部俯视图；图4为图1所示的缸体在第一视图方向上的局部剖面图；图5为图1所示的缸体在第二视图方向上的局部剖视图；图6为现有技术中下缸体在水平中分面处的结构示意图；图7为现有技术中上缸体和下缸体在螺柱安装孔处的结构示意图；图8为本实用新型实施例所提供的下缸体在水平中分面处的结构示意图；图9为本实用新型实施例所提供的上缸体和下缸体在第一种螺纹孔处的结构示意图；图10为本实用新型实施例所提供的上缸体、下缸体和第一种螺纹孔的装配示意图；图11为本实用新型实施例所提供的上缸体和下缸体在第二种螺纹孔处的结构示意图；图12为本实用新型实施例所提供的上缸体、下缸体和第二种螺纹孔的装配示意图。
35.本实用新型提供一种缸体，包括上缸体1和下缸体2；上缸体1和下缸体2装配时，上缸体1的下端面贴合于下缸体2的上端面，前述相互贴合的两个端面称之为缸体的水平中分面6。
36.该缸体中，水平中分面6成型于上缸体1和下缸体2二者装配面之间，水平中分面6内设有多个中分面安装孔。中分面安装孔可供连接于上缸体1和下缸体2之间的紧固件3穿过，实现该紧固件3的其中一端固定于上缸体1内，而另外一端固定于下缸体2内。
37.其中，上述中分面安装孔的内径大于紧固件3的外周，且紧固件3连接上缸体1和下缸体2时，穿于中分面安装孔的部分紧固件3的外壁并不接触中分面安装孔的内壁。
38.需要说明的是，因缸体的水平中分面6实际上指的是上缸体1和下缸体2的配合面，因此，设于水平中分面6的中分面安装孔实际上指的是设于上缸体1的下端面的孔状结构，或设于下缸体2的上端面的孔状结构，或者指设于上缸体1和下端面的孔状结构和设于下缸体2的上端面的孔状结构。换言之，该中分面安装孔既可以自下缸体2的上端面向下设置，实现该中分面安装孔完全处于下缸体2内；也可以自上缸体1的下端面向上设置，实现该中分面安装孔完全处于上缸体1内。当然，该中分面安装孔也可以一部分设于上缸体1内，而另一部分设于下缸体2内。
39.在该实施例中，任意两个中分面安装孔不连通。这一结构特征对应于现有技术中
缸体在水平中分面6处设置的螺柱安装孔03和卸荷槽02。可参考图6和图7，图6为现有技术中下缸体2在卸荷槽02处的结构示意图，图7为现有技术中上缸体1和下缸体2在螺柱安装孔03处的结构示意图。其中，螺纹安装孔用于供连接于上缸体1和下缸体2之间的螺柱32穿入，因现有技术在水平中分面6设有卸荷槽02，卸荷槽02沿水平中分面6所在平面延伸且连通多个螺纹安装孔，因此，个别螺柱32受力变形就会使得水平中分面6处的张口增加，汽缸内部的高压蒸汽极易泄漏至卸荷槽02内并在卸荷槽02内窜动，不仅增加了漏气风险，也增大了漏汽点的判断难度。而本实用新型中，因任意两个中分面安装孔不连通，可视为取消了卸荷槽02。
40.本实用新型所提供的缸体利用中分面安装孔避免螺柱32在水平中分面6处与上缸体1、下缸体2接触，实现单个紧固件3及其安装孔四周的应力均匀分布，在一定程度上取代卸荷槽02的效果，还能在增大紧固件3的预紧力时有效避免紧固件3引起水平中分面6的变形和汽缸的内张口扩大。与此同时，由于本实用新型所提供的缸体取消了卸荷槽02，因此可以避免漏汽后高低压段汽流窜动，降低漏汽风险，降低漏汽点判断的难度。
41.下面结合附图和实施方式，对本实用新型所提供的缸体做更进一步的说明。
42.针对本实用新型所采用的中分面安装孔，具体可设置为光孔，也就是说，对于连接于上缸体1和下缸体2之间的任意一个紧固件3而言，紧固件3的其中一端与设于上缸体1和下缸体2二者之一的螺纹孔7螺纹啮合，紧固件3的另一端通过螺母32等零件锁紧于上缸体1和下缸体2二者中另一者的表面，紧固件3的中部穿设于作为中分面安装孔的光孔内。其中，光孔的径向尺寸大于紧固件3的径向尺寸，因此，光孔的内壁与紧固件3的外壁二者之间存在间隙。
43.为了实现更好的技术效果，本实用新型所提供的缸体中，中分面安装孔既自上缸体1的下端面向上延伸，也自下缸体2的上端面向下延伸，换言之，前述中分面安装孔包括设于上缸体1内的第一缸体孔4和设于下缸体2内的第二缸体孔5。
44.示例性的，中分面安装孔自上缸体1的下端面向上延伸，形成设于上缸体1内的第一缸体孔4；中分面安装孔自下缸体2的上端面向下延伸，形成设于下缸体2内的第二缸体孔5。
45.其中，第一缸体孔4的中心轴线可垂直于水平中分面6，同理，第二缸体孔5的中心轴线也可垂直于水平中分面6。
46.上述第一缸体孔4和第二缸体孔5二者的径向尺寸可以相等，也可不等。无论如何，第一缸体孔4和第二缸体孔5二者中，任意一者的径向尺寸均大于紧固件3的径向尺寸。至于第一缸体孔4和第二缸体孔5的轴向长度，则可根据实际需要针对性设置。
47.针对上述结构，紧固件3连接于上缸体1和下缸体2之间时，紧固件3的中部穿入第一缸体孔4、中分面安装孔和第二缸体孔5内，紧固件3的两端分别连接上缸体1和下缸体2。由于紧固件3的任一端部与缸体所形成的接触面距离缸体的水平中分面6较远，当操作人员向紧固件3施加较大的预紧力来满足缸体的密封要求时，紧固件3不会在水平中分面6处引起上缸体1的下端面和下缸体2的上端面变形，可有效保障缸体在水平中分面6处的密封效果。
48.至于本实用新型所提供的缸体，紧固件3可具体采用螺柱31等螺纹连接件，相应地，上缸体1或下缸体2内设有与中分面安装孔连通的螺纹孔7。如图9和图10中，螺纹孔7可
设于上缸体1内，第二缸体孔5贯通设于下缸体2内，此时，可采用螺柱31自下而上穿入下缸体2和上缸体1，令螺柱31的头部旋拧于上缸体1内的螺纹孔7，而螺柱31的尾部则通过螺母32锁紧固定于下缸体2。如图11和图12所示，螺纹孔7也可设于下缸体2内，第一缸体孔4贯通设于上缸体1内，此时，可采用螺柱31自上而下穿入上缸体1和下缸体2，令螺柱31的头部旋拧于下缸体2内的螺纹孔7，而螺柱31的尾部则通过螺母32锁紧固定于上缸体1。
49.无论螺纹孔7设于上缸体1还是设于下缸体2，前述螺纹孔7和与其连通的中分面安装孔同轴，且螺纹孔7的内径小于中分面安装孔的内径。
50.汽缸因不规则的高压段外形导致汽缸各处温度、载荷不均，个别部位容易出现较大的弯矩和弯应力，导致局部应力值超过材料的屈服极限。例如，汽缸在结构根部拐角处形状变化剧烈，容易因应力集中造成裂纹扩展。现有技术多采用增大汽缸的壁厚的方式解决上述问题，然而，汽缸的壁厚增大不仅因汽缸笨重而导致温差、热应力进一步加大，还会增大汽缸的加工难度，造成汽缸在铸造时出现夹渣、缩松等缺陷，导致热处理时强度难以达标。
51.为此，在本实用新型所提供的第二种具体实施例中，该缸体在上缸体1和下缸体2二者的缸体拐角处设有弧状过渡面，且该弧状过渡面向外凸起。其中，前述“向外”指的是，以缸体这一空间立体结构的中心作为参照，令缸体的各个缸体拐角向远离中心的方向凸起。
52.可参考图2～图5，图2为现有技术中缸体在第一视图方向上的局部剖面图；图3为现有技术中缸体在第二视图方向上的局部俯视图；图4为图1所示的缸体在第一视图方向上的局部剖面图；图5为图1所示的缸体在第二视图方向上的局部剖视图。前述二者相较可知，本实用新型将缸体拐角处的原本急促突变的第一直角过渡壁011和第二直角过渡壁012的形状改变为过渡平缓、圆滑的弧面形状，有利于减少汽缸内外的平壁面积，实现应力、温度均匀分布，明显降低应力峰值；也有利于紧固件3在上缸体1和下缸体2之间的均匀分布，通过减少螺柱31的距离突变来降低水平中分面6处螺柱31及其螺柱孔周围的应力梯度，避免因螺柱31变形而导致水平中分面6产生缝隙。
53.需要说明的是，针对本实用新型而言，第一视图方向可以视为图1的主视图，上述第二视图方向可以视为图1俯视图。针对现有技术而言，第一视图方向可以以图1的主视图作为参考，第二视图方向可以以图1的俯视图作为参考。
54.举例来说，本实用新型中，弧状过渡面包括分别设于上缸体1的法兰和下缸体2的法兰的第一弧状过渡面301，也就是说，上缸体1的法兰设有第一弧状过渡面301，下缸体2的法兰同样设有第一弧状过渡面301，上缸体1和下缸体2通过紧固件3锁紧时，前述两个第一弧状过渡面301对准且拼接。由于缸体的缸体壁具有壁厚，换言之，第一弧状过渡面301不仅包括处于缸体外壁的面状结构，还包括处于缸体内壁的面状结构。因此，针对任意一个法兰而言，其法兰外缘向外凸起且法兰内缘同样向外凸起，二者向外凸起时的变化趋势可以相同或者相互匹配。
55.基于上述第一弧状过渡面301的设置，该缸体中，采用紧固件3连接上缸体1的法兰和下缸体2的法兰时，如图5所示，多个紧固件3可沿前述第一弧状过渡面301均匀间隔，减少相邻紧固件3之间的间距突变。
56.可参考图1，图1中，因缸体内的零部件及其工作特性，缸体的左半部分可视为缸体
的高压段，由于缸体包括相互配合的上缸体1和下缸体2，因此，缸体的高压段可包括上缸体1的上缸体高压部11和下缸体2的下缸体高压部21；缸体的右半部分则视为缸体的低压段，包括上缸体1的上缸体低压部12和下缸体2的下缸体低压部22。与这一结构相适应的，本实用新型所采用的弧状过渡面还包括分别设于上缸体高压部11的缸体壁和下缸体高压部21的缸体壁的第二弧状过渡面302。也就是说，上缸体高压部11的缸体壁设有第二弧状过渡面302，下缸体高压部21的缸体壁同样设有第二弧状过渡面302。
57.进一步地，上述第二弧状过渡面302为等厚壁体。第二弧状过渡面302的各处壁厚相等，意味着不仅缸体的外壁在缸体拐角处圆滑平缓过渡，而且缸体内的腔体壁也可圆滑平缓过渡，避免缸体内的腔体具有较大面积的平壁且相邻平壁之间存在急促突变。
58.本实用新型在上述各个实施例中所提供的缸体，通常应用为汽缸。因此，本实用新型还提供一种高温高压前汽缸，包括上述任一实施例所提供的缸体。
59.至于高温高压前汽缸的其余结构，可参考现有技术中的相关设置。
60.以上对本实用新型所提供的高温高压前汽缸及其缸体进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。