EP0165408A1 - Dispositif pour effectuer un dépôt métallique sur les parties frottantes d'un rotor de turbine - Google Patents

Dispositif pour effectuer un dépôt métallique sur les parties frottantes d'un rotor de turbine Download PDF

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EP0165408A1
EP0165408A1 EP85104889A EP85104889A EP0165408A1 EP 0165408 A1 EP0165408 A1 EP 0165408A1 EP 85104889 A EP85104889 A EP 85104889A EP 85104889 A EP85104889 A EP 85104889A EP 0165408 A1 EP0165408 A1 EP 0165408A1
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Alstom SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/04—Tubes; Rings; Hollow bodies

Definitions

  • the present invention relates to a device for carrying out a metallic deposit on the friction parts of a turbine rotor.
  • Turbine rotors operating at high temperatures must be made of creep-resistant steel.
  • a metallic coating (preferably chromium) is deposited electrolytically on the friction parts of the rotor.
  • the device for carrying out the metal deposition makes it possible to obtain very low coefficients of friction thanks to the regularity of the deposition carried out.
  • Document EU-A-37033 discloses a device for depositing a metal coating on the hub of a rotor disc, said device comprising a tank with vertical axis 00 'consisting of a cylindrical part terminated by a conical part, said tank being filled with electrolyte, first means for supplying the tank with electrolyte and disposed upwards of said tank, second means for discharging the electrolyte situated at the bottom of the tank, third means for regenerating and circulating the electrolyte located between the second means and the first means, fourth means for supporting a curtain of metal anodes to be deposited and for driving the electrolyte in rotation about the axis 00 ', fifth means for bringing a current of polarity given to the anode curtain.
  • the electrolyte is driven centrifugally by the fourth means to come and settle on the hub.
  • the electrolyte must be driven in a centripetal manner to come and settle on the floating parts of the rotor located on the axis 00 '.
  • the fourth means consist of two cylindrical half-shells of axis 00 'each comprising an armature in the form of a semicircle .on which the anodes are fixed parallel to the axis 00 ', said anodes being surrounded externally by hollow tubes parallel to 00' connected together by hollow pipes also in the form of a semicircle and supplied with compressed gas, the pipes and the reinforcements being secured by insulators, the tubes and pipes being provided with nozzles ejecting the compressed gas in a horizontal direction making an angle close to 45 ° with the horizontal direction joining the nozzle considered to the axis 00 '.
  • the current is pulsed, which improves the homogeneity of the deposited chromium as well as its adhesion.
  • the device according to the invention (see FIG. 1) comprises a tank 1 comprising a cylindrical part 2 with a vertical axis 00 'surmounting a conical part 3 with the same axis. At the bottom of the conical part 3 is disposed a quick-drain evacuation system 4.
  • the tank 1 is provided with a cover 9 comprising a gas outlet pipe 10 provided with a ventilation and gas treatment system 11.
  • the rotor 12 is suspended by its upper end and its lower end comprising the rubbing parts 13 to be coated is located in the tank 1.
  • the cover 9 is in two parts and has a central opening 14 so as to be able to grip the rotor 12.
  • the rotor 12 has its axis coincident with the axis 00 '.
  • the half-rings have at one end a hinge 19 and at the other a locking means 2 for locking them together (see Figure 5).
  • Each half-shell 16 also comprises parallel tubes 21 to the axis 00 'joined by conduits 22 forming half-rings at the lower and upper part of the half-shells.
  • the upper conduits 22 surround the armatures 20 and are connected to them by ceramic insulators 23.
  • the tubes 21 and the lines 22 are hollow and communicate between them.
  • One of the pipes 22 is provided with an inlet 24 for compressed gas.
  • the upper pipes 22 on the one hand and the lower pipes on the other hand are connected by a flexible sleeve 25 (see FIG. 3).
  • the tubes 21 are provided with nozzles 26 sending compressed gas in a horizontal direction making an angle substantially equal to 45 ° with the direction connecting the nozzle to the axis 00 '. -
  • the pipes 22 are also provided with nozzles 27. These nozzles 27 send compressed gas in a horizontal direction making an angle substantially equal to 45 ° with the direction connecting the nozzle in question to the axis 00 '.
  • the sheath 15 is fixed to the tank 1 by spokes 28 (see FIG. 5).
  • the entire sheath accepts the axis 00 'as the axis of symmetry.
  • the anodes 17 are supplied with current by a current supply 29 and are made of metal to be deposited.
  • a temperature probe 30 is placed inside the tank 1 and is connected to a generator 31 which sends a current into an electric heating resistor 32 located at the bottom of the tank 1 when the temperature of the electrolyte deviates from 1 ° C compared to the set temperature.
  • a regeneration circuit 33 of the electrolyte bath Between the electrolyte evacuation system 4 and the supply inlets 7 is arranged a regeneration circuit 33 of the electrolyte bath, a pump and valve system 34 for injecting either continuously or intermittently of the regenerated electrolyte.
  • the anodes are chosen from this metal and the electrolyte is a conventional solution of chromic acid.
  • Certain sodium or calcium hydroxides can be added to it to form tetrachromate salts.
  • Chromic acid can be replaced by trivalent chromium salts, which simplifies the ventilation system.
  • the electrolyte tank After installing the rotor, the electrolyte tank is filled. Thanks to the orientation of the air injections and the electrolyte, the bath is driven in a rotary movement of axis 00 '.
  • an alternating current for example a pulse of one second every twenty seconds alternately positive and negative of amplitude lower than the intensity of the direct current, one obtains a homogeneous deposit of trivalent chromium, of compatible hardness with the objectives, while improving performance and grip.
  • the chromium deposit will be between 150 and 200 m after rectification. Finally, a degassing oven treatment (180 - 210 ° C) ends the operating range.
  • the rubbing parts to be coated can be either bristles of bearings as in FIG. 1 or bristles of stops (FIG. 6). In the latter case as in the case of Figure 1 the anodes are arranged opposite the surfaces to be coated.

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Abstract

Dispositif pour effectuer un dépôt métallique, comportant une cuve (1) d'axe vertical 00' constituée d'une partie cyclindrique (2) terminée par une partie conique (3) ladite cuve (1) étant remplie d'électrolyte, des premiers moyens (7, 8) pour alimenter la cuve (1) en électrolyte et disposés vers le haut de ladite cuve (1), des deuxièmes moyens (4) pour évacuer l'électrolyte situés au bas de la cuve (1), des troisièmes moyens (32, 33) pour régénérer et pour faire circuler l'électrolyte situés entre les deuxièmes moyens (4) et les premiers moyens (7, 8), des quatrièmes moyens (15) pour supporter un rideau d'anodes (17) en métal à déposer et pour entraîner l'électrolyte en rotation autour de l'axe 00', des cinquièmes moyens (29) pour amener en courant de polarité connée au rideau d'anodes (17), caractérisé en ce que lesdits quatrièmes moyens (15) sont constitues de deux demi-coquilles (16) cylindriques d'axe 00 comportant chacune une armature (18) en forme de demi-cercle sur laquelle sont fixées les anodes (17) parallèlement à l'axe 00', lesdites anodes (17) étant entourées extérieurement par des tubes creux (21) parallèles à 00' reliés entre eux par des conduites creuses (22) également en forme de demi-cercle et alimentées en gaz comprimé, les conduites (22) et les armatures (18) étant solidarisées par des isolateurs (23), les tubes (21') et les conduites (22) étant munies de buses (26, 27) éjectant le gaz comprimé dans une direction horizontale faisant un angle voisin de 45° avec la direction horizontale joignant la buse (26, 27) considérée à l'axe 00'. Applications aux revêtements en chrome assurant un bon coefficient de frottement des soies de coussinets et de butées des rotors de turbine en acier au chrome.

Description

  • La présente invention a trait à un dispositif pour effectuer un dépôt métallique sur les parties frottantes d'un rotor de turbine.
  • Les rotors de turbines fonctionnent à des températures élevées doivent être en acier résistant au fluage.
  • Les aciers contenant 9% à 14% de chrome ont une bonne résistance au fluage mais ont une tendance au grippage. Cette tendance peut se traduire par des défauts de fonctionnement de toutes les parties du rotor en contact direct avec des parties fixes c'est-à-dire la soie des coussinets ou des portées de coussinets, la soie des portées de la butée axiale lorsque le rotor en comporte.
  • Pour supprimer les phénomènes de grippage et améliorer le coefficient de frottement il est connu de revêtir les parties frottantes de plaquettes et de coquilles en acier à bon coefficient de frottement comme indiqué dans le document EU-A-68492.
  • Or de tels rotors peuvent présenter des altérations de leurs propriétés en service. S'agissant de plaquettes ou de coquilles fixées à l'aide d'assemblages boulonnés dans le rotor lui-même, les risques résultent des coefficients de concentration de contraintes à l'emplacement des boulons et dans leurs filets en particulier. S'agissant de plaquettes ou de coquilles rapportées par soudage, les risques résultent d'une altération des qualités mécaniques de l'acier du rotor dans la zone affectée thermiquement, altération pratiquement irréversible.
  • Selon l'invention on dépose un revêtement métallique (de préférence du chrome) électrolytiquement sur les parties frottantes du rotor.
  • Le dispositif pour effectuer le dépôt métallique permet d'obtenir des coefficients de frottement très bas grâce à la régularité du dépôt effectué.
  • On connaît du document EU-A-37033 un dispositif permettant de déposer un revêtement métallique sur le moyeu d'un disque de rotor, ledit dispositit comportant une cuve d'axe vertical 00' constituée d'une partie cylindrique terminée par une partie conique ladite cuve étant remplie d'électrolyte, des premiers moyens pour alimenter la cuve en électrolyte et disposés vers le haut de ladite cuve, des deuxièmes moyens pour évacuer l'électrolyte situés au bas de la cuve, des troisièmes moyens pour régénérer et pour faire circuler l'électrolyte situés entre les deuxièmes moyens et les premiers moyens, des quatrièmes moyens pour supporter un rideau d'anodes en métal à déposer et pour entraîner l'électrolyte en rotation autour de l'axe 00', des cinquièmes moyens pour amener un courant de polarité donnée au rideau d'anodes.
  • Dans le dispositif connu l'électrolyte est entraîné de façon centrifuge par les quatrièmes moyens pour venir se déposer sur le moyeu. Dans le dispositif selon l'invention l'électrolyte doit être entraîné de façon centripète pour venir se déposer sur les parties flottantes du rotor situées sur l'axe 00'. Le dispositif selon l'invention permettant d'atteindre ce résultat est caractérisé en ce que les quatrièmes moyens sont constitués de deux demi-coquilles cylindriques d'axe 00' comportant chacune une armature en forme de demi-cercle .sur laquelle sont fixés les anodes parallèlement à l'axe 00', lesdites anodes étant entourées extérieurement par des tubes creux parallèles à 00' reliés entre eux par des conduites creuses également en forme de demi-cercle et alimentées en gaz comprimé, les conduites et les armatures étant solidarisées par des isolateurs, les tubes et les conduites étant munies de buses éjectant le gaz comprimé dans une direction horizontale faisant un angle voisin de 45° avec la direction horizontale joignant la buse considérée à l'axe 00'.
  • Selon une réalisation préférée de l'invention le courant est pulsé ce qui améliore l'homogénéité du chrome déposé ainsi que son adhérence.
  • L'invention va être maintenant décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation particulier représenté sur les figures annexées dans lesquelles :
    • La figure 1 représente le dispositif selon l'invention.
    • La figure 2 représente le fourreau employé dans le dispositif.
    • Les figures 3 et 4 représentent une vue de dessus du fourreau de la figure 2 dans la position ouverte et dans la position fermée.
    • La figure 5 représente le système de verrouillage du fourreau de la figure 2.
    • La figure 6 représente la disposition du rotor muni d'une butée par rapport au fourreau de la figure 2.
  • Le dispositif selon l'invention (voir figure 1) comporte une cuve 1 comportant une partie cylindrique 2 d'axe vertical 00' surmontant une partie conique 3 de même axe. Au bas de la partie conique 3 est disposé un système d'évacuation vide-vite 4.
  • En haut de la partie cylindrique 2 sont disposés deux arrivées d'électrolyte 7 décalées de 180°.
  • Ces arrivées 7 sont terminées par des buses 8 injectant l'électrolyte horizontalement en faisant un angle à sensiblement égal à 45° par rapport à la direction horizontale buse-axe 00'.
  • La cuve 1 est munie d'un couvercle 9 comportant une conduite 10 de sortie des gaz munie d'un système de ventilation et de traitement des gaz 11.
  • Le rotor 12 est suspendu par son extrémité supérieure et son extrémité inférieure comportant les parties frottantes 13 à revêtir est situé dans la cuve 1. Le couvercle 9 est en deux parties et comporte une ouverture centrale 14 pour pouvoir enserrer le rotor 12.
  • Le rotor 12 a son axe confondu avec l'axe 00'. Autour des parties frottantes 13 est disposé un fourreau 15 d'axe 00' constitué de deux demi-coquilles articulées 16 (voir figures 2, 3, 4) comportant chacune un rideau d'anodes 17 parallèles à l'axe 00' fixées sur deux armatures 18 en forme de demi-anneaux disposés à la partie supérieure du fourreau.
  • Les demi-anneaux comportent à une extrémité une articulation 19 et à l'autre un moyen de verrouillage 2 permettant de les verrouiller ensemble (voir figure 5).
  • Chaque demi-coquille 16 comporte également des tubes parallèles 21 à l'axe 00' réunis par des conduites 22 formant des demi-anneaux à la partie inférieure et supérieure des demi-coquilles.
  • Les conduites supérieures 22 entourent les armatures 20 et leur sont reliées par des isolateurs en céramique 23.
  • Les tubes 21 et les conduites 22 sont creux et communiquent entre eux. Une des conduites 22 est munie d'une arrivée 24 de gaz comprimé.
  • Les conduites 22 supérieures d'une part et inférieures d'autre part sont reliées par un manchon souple 25 (voir figure 3).
  • Les tubes 21 sont munis de buses 26 envoyant du gaz comprimé dans une direction horizontale faisant un angle sensiblement égal à 45° avec la direction reliant la buse à l'axe 00'. -
  • Les conduites 22 sont également munies de-buses 27. Ces buses 27 envoient du gaz comprimé dans une direction horizontale faisant un angle sensiblement égal à 45° avec la direction reliant la buse considérée à l'axe 00'.
  • Le fourreau 15 est fixé à la cuve 1 par des rayons 28 (voir figure 5). L'ensemble du fourreau admet l'axe 00' comme axe de symétrie.
  • Les anodes 17 sont alimentées en courant par une amenée de courant 29 et sont constituées en métal à déposer.
  • Une sonde thermométrique 30 est disposée à l'intérieur de la cuve 1 et est reliée à un générateur 31 qui envoie un courant dans une résistance électrique chauffante 32 située au bas de la cuve 1 lorsque la température de l'électrolyte s'écarte de 1°C par rapport à la température fixée.
  • Entre le système d'évacuation 4 de l'électrolyte et les arrivées d'élimentation 7 est disposé un circuit de régénération 33 du bain d'électrolyte, un système de pompe et de vanne 34 pour injecter soit en continu soit par intermittence de l'électrolyte régénéré.
  • Pour effectuer des dépôts de chrome les anodes sont choisies dans ce métal et l'électrolyte est une solution classique d'acide chromique. Certains hydroxydes de sodium ou de calcium peuveut y être ajoutés pour former des sels de tétrachromate.
  • L'acide chromique peut être remplacé par des sels de chrome trivalents, ce qui permet la simplification du système de ventilation.
  • Avant de traiter le rotor, il sera dégraissé et les surfaces à revêtir seront grenaillées ou martelées. 1
  • Après la mise en place du rotor on remplit la cuve d'électrolyte. Grâce à l'orientation des injections d'air et des amenées d'électrolyte, le bain est entraîné dans un mouvement de rotation d'axe 00'.
  • Lorsque l'électrolyte est évacué par le système d'évacuation 4 et réinjecté par les amenées 7 il se produit également une circulation de haut en bas.
  • En superposant périodiquement au courant continu positif un courant alternatif par exemple une impulsion d'une seconde toutes les vingt secondes alternativement positive et négative d'amplitude inférieure à l'intensité du courant continu, on obtient un dépôt homogène de chrome trivalent, de dureté compatible avec les objectifs, tout en améliorant le rendement et l'adhérence.
  • Le dépôt de chrome aura entre 150 et 200 m après rectification. Enfin un traitement au four de dégazage (180 - 210°C) termine la gamme opératoire.
  • Les parties frottantes à revêtir peuvent être soit des soies de coussinets comme sur la figure 1 soit des soies de butées (figure 6). Dans ce dernier cas comme dans le cas de la figure 1 les anodes sont disposées en face des surfaces à revêtir.

Claims (3)

1/ Dispositif pour effectuer un dépôt métallique, comportant une cuve (1) d'axe vertical 00' constituée d'une partie cylindrique (2) terminée par une partie conique (3) ladite cuve (1) étant remplie d'électrolyte, des premiers moyens (7, 8) pour alimenter la cuve (1) en électrolyte et disposés vers le haut de ladite cuve (1), des deuxièmes moyens (4) pour évacuer l'électrolyte situés au bas de la cuve (1), des troisièmes moyens (32, 33) pour régénérer et pour faire circuler l'électrolyte situés entre les deuxièmes moyens (4) et les premiers moyens (7, 8), des quatrièmes moyens (15) pour supporter un rideau d'anodes (17) en métal à déposer et pour entraîner l'électrolyte en rotation autour de l'axe 00', des cinquièmes moyens (29) pour amener un courant de polarité donnée au rideau d'anodes (17), caractérisé en ce que lesdits quatrièmes moyens (15) sont constitués de deux demi-coquilles (16) cylindriques d'axe 00' comportant chacune une armature (18) en forme de demi-cercle sur laquelle sont fixées les anodes (17) parallèlement à l'axe OO, lesdites anodes (17) étant entourées extérieurement par des tubes creux (21) parallèles à 00' reliés entre eux par des conduites creuses (22) également en forme de demi-cercle et alimentées en gaz comprimé, les conduites (22) et les armatures (18) étant solidarisées par des isolateurs (23), les tubes (21') et les conduites (22) étant munies de buses (26, 27) éjectant le gaz comprimé dans une direction horizontale faisant un angle voisin de 45° avec la direction horizontale joignant la buse (26, 27) considérée à l'axe 00'.
2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant appliqué aux anodes (17) est pulsé.
3/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal déposé est du chrome.
EP85104889A 1984-04-26 1985-04-23 Dispositif pour effectuer un dépôt métallique sur les parties frottantes d'un rotor de turbine Expired EP0165408B1 (fr)

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FR8406589A FR2563540B1 (fr) 1984-04-26 1984-04-26 Dispositif pour effectuer un depot metallique sur les parties frottantes d'un rotor de turbine

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EP0165408B1 EP0165408B1 (fr) 1988-08-31

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AT (1) ATE36876T1 (fr)
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