軸流式渦輪機(jī)組壓縮機(jī)殼體的可磨耗合成物和密封件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由可磨耗(abradable)材料制成的軸流式渦輪機(jī)組密封件的領(lǐng)域。更明確地，本發(fā)明處理由鋁基可磨耗材料制成的用于航空器的軸流式渦輪機(jī)組壓縮機(jī)的密封件的主題。
【背景技術(shù)】
[0002]用于確保渦輪機(jī)組中，尤其是軸流式渦輪機(jī)組的壓縮機(jī)中的動(dòng)態(tài)密封的可磨耗材料是已知的。該材料作為層施加至外部殼體并且在與轉(zhuǎn)子葉片的尖端接觸的情況下，其能夠腐蝕，而不會(huì)損壞它們。盡管旋轉(zhuǎn)速度大于SOOOrpm，機(jī)械完整性任被保持，并且葉片尖端與其密封件之間的相對(duì)速度基本上等于聲速。該材料還用于確保內(nèi)部護(hù)罩下或驅(qū)動(dòng)軸上的軸承的密封。
[0003]以這種方式，能夠設(shè)計(jì)一種壓縮機(jī)，同時(shí)減少轉(zhuǎn)子葉片的尖端與殼體的內(nèi)表面之間的操作間隙。優(yōu)化還可以顧及擴(kuò)展、離心力；以及諸如攝入和抽吸現(xiàn)象的一定的操作風(fēng)險(xiǎn)。形成殼體涂層的可磨耗材料通常包括鋁、二氧化硅、聚酯。
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)EP1010861 A2公開(kāi)了一種用于軸流式渦輪機(jī)組壓縮機(jī)的可磨耗材料層的合成物。該合成物包括鋁粉末和二氧化硅粉末的混合物，鋁占大部分。此外，粉末具有有甲基丙烯酸甲酯的聚合物粉末。該合成物通過(guò)等離子噴涂施加在軸流式渦輪機(jī)組壓縮機(jī)的壁上，該壁預(yù)先接收具有大量鎳并且占較小比例鋁的接合層。該合成物能夠產(chǎn)生具有耐腐蝕性需求的可磨耗密封件；然而，該耐腐蝕性仍然保證被改善，以便優(yōu)化渦輪機(jī)組的抗性和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問(wèn)題
[0006]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所造成的問(wèn)題中的至少一個(gè)。更明確地，本發(fā)明的一個(gè)目的是改善由可磨耗材料制成的軸流式渦輪機(jī)組密封件的耐腐蝕性。本發(fā)明的另一目的是優(yōu)化可磨耗材料的耐用性、可磨耗材料的易碎性，以及由可磨耗材料所提供的密封。
[0007]技術(shù)方案
[0008]已經(jīng)清晰地理解，本發(fā)明的一個(gè)主題是用于軸流式渦輪機(jī)組的密封件，尤其是用于軸流式渦輪機(jī)組的壓縮機(jī)，可選地，低壓壓縮機(jī)；密封件包括:圓形支撐件；至少一個(gè)涂層，其由具有主要是金屬相或者主要包括鋁，尤其是鋁粉末的可磨耗材料制成；金屬相還包括鎳，尤其是鎳粉末；可磨耗涂層施加至圓形支撐件，并且通過(guò)磨損與軸流式渦輪機(jī)組的轉(zhuǎn)子兀件協(xié)作。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)主題是用于軸流式渦輪機(jī)組的密封件可磨耗涂層的合成物，尤其用于通過(guò)等離子噴涂施用于圓形支撐件的合成物，該合成物包括:主要是鋁的金屬，尤其是金屬粉末；有機(jī)或礦物填充劑，尤其為粉末；值得注意的是，金屬還包括鎳，尤其是鎳粉末。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，金屬包括重量在20%至45%之間的鎳，優(yōu)選地35%至45%的鎳，尤其是鎳粉末。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，金屬包括重量在55%至80%的鋁，尤其是鋁粉末。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，合成物包括重量在5%至50%的填充劑，優(yōu)選地，15%至25%之間的填充劑；可選地，填充劑為諸如聚酯或甲基丙烯酸甲酯的聚合物；或者六方氮化硼；或者氟化鈣；可選為粉末。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，鋁和鎳的合成物大于合成物的金屬重量的80%，優(yōu)選地，大于90%，更優(yōu)選地，大于95%。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種軸流式渦輪機(jī)組的密封件，尤其是軸流式渦輪機(jī)組的壓縮機(jī)的密封件，該密封件包括:圓形支持件；至少一個(gè)涂層，其由覆蓋圓形支撐件的可磨耗材料制成，并且其通過(guò)磨損與軸流式渦輪機(jī)組的轉(zhuǎn)子元件協(xié)作；值得注意的是，可磨耗涂層的合成物依照本發(fā)明。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在可磨耗涂層中，金屬形成與填充劑結(jié)合的基質(zhì)；可選地，在可磨耗涂層中，由金屬基質(zhì)所占的體積是大部分體積。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，圓形支撐件是外部護(hù)罩，可磨耗涂層在外部護(hù)罩的內(nèi)側(cè)；或者圓形支撐件是外部殼體，可磨耗涂層定位在外部殼體的內(nèi)側(cè)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，支撐件由具有碳纖維和/或玻璃纖維的有機(jī)基質(zhì)復(fù)合材料制成，所述纖維被布置成成堆的可選的編織纖維層片。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，支撐件包括附接裝置，諸如孔和/或至少一個(gè)環(huán)形附接突片，所述裝置被定位在可磨耗涂層的上游和/或下游。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，支撐件具有有上游邊緣和下游邊緣的環(huán)形凹槽，可磨耗涂層從上游邊緣至下游邊緣覆蓋環(huán)形凹槽。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，可磨耗涂層形成具有厚度大于0.30mm的層，優(yōu)選地，大于2.0Omm,更優(yōu)選地，大于5.00mm。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，涂層在其厚度上和/或其主要區(qū)域上形成均勻?qū)印?br>[0022]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，圓形支撐件形成圓或圓的一部分。表述“圓的一部分”可以理解為圓的一角部分。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，可磨耗涂層的致密度大于80%，優(yōu)選地，大于95%，更優(yōu)選地，大于99%。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在可磨耗涂層的金屬中，鋁的體積是大部分體積。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，可磨耗涂層形成密閉的屏障，以便保護(hù)支撐件免受渦輪機(jī)組的化學(xué)侵蝕。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，密封件包括定位在支撐件與可磨耗涂層之間的夾層；優(yōu)選地，夾層為金屬條帶。
[0027]本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種生產(chǎn)軸流式渦輪機(jī)組的可磨耗密封件的方法，尤其是，軸流式渦輪機(jī)組的壓縮機(jī)的可磨耗密封件，該密封件包括圓形支撐件和施加至支撐件的可磨耗涂層，該方法包括以下步驟:(a)圓形支撐件的供應(yīng)和制造；(d)可磨耗合成物至圓形支撐件的可磨耗施用，該合成物包括金屬粉末，其主要包括鋁粉末；值得注意的是，在施用步驟(d)過(guò)程中，金屬粉末還包括鎳粉末；可選地，合成物依照本發(fā)明。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在施用步驟(d)過(guò)程中，合成物是通過(guò)等離子噴涂施加至支撐件；優(yōu)選地，合成物還包括諸如聚合物的有機(jī)粉末，或者礦物粉末。
[0029]本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種包括根據(jù)一種方法生產(chǎn)的可磨耗密封件的渦輪機(jī)組，值得注意的是，可磨耗密封件依照本發(fā)明，和/或方法依照本發(fā)明。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，渦輪機(jī)組包括具有至少一排轉(zhuǎn)子葉片的低壓壓縮機(jī)，密封件是圍繞至少一排轉(zhuǎn)子葉片的低壓壓縮機(jī)的密封件。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，渦輪機(jī)組包括具有附接至支撐件的平臺(tái)的至少一環(huán)形排定子葉片，可磨耗涂層與葉片的平臺(tái)接觸；優(yōu)選地，可磨耗涂層形成密閉的屏障，保護(hù)支撐件從平臺(tái)軸向地起動(dòng)。該密封件提供雙重密封；即，動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，支撐件是連接至定子葉片排的內(nèi)部端部的內(nèi)部護(hù)罩，可磨耗涂層施加至內(nèi)部護(hù)罩的內(nèi)側(cè)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，壓縮機(jī)包括能夠加熱可磨耗材料涂層的加熱元件，和/或壓縮機(jī)包括流排放端口。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，可磨耗密封件的內(nèi)表面引導(dǎo)渦輪機(jī)組的環(huán)形流，通常是軸向環(huán)形流。
[0035]通常，本發(fā)明的每個(gè)主題的有利實(shí)施例也適用于本發(fā)明的其它主題。
[0036]提供的優(yōu)點(diǎn)
[0037]由本發(fā)明提供的性能限制了諸如聚合物的填充劑釋放至渦輪機(jī)組中，以免在干擾