轴流式涡轮机组压缩机壳体的可磨耗合成物和密封件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由可磨耗(abradable)材料制成的轴流式涡轮机组密封件的领域。更明确地，本发明处理由铝基可磨耗材料制成的用于航空器的轴流式涡轮机组压缩机的密封件的主题。
【背景技术】
[0002]用于确保涡轮机组中，尤其是轴流式涡轮机组的压缩机中的动态密封的可磨耗材料是已知的。该材料作为层施加至外部壳体并且在与转子叶片的尖端接触的情况下，其能够腐蚀，而不会损坏它们。尽管旋转速度大于SOOOrpm，机械完整性任被保持，并且叶片尖端与其密封件之间的相对速度基本上等于声速。该材料还用于确保内部护罩下或驱动轴上的轴承的密封。
[0003]以这种方式，能够设计一种压缩机，同时减少转子叶片的尖端与壳体的内表面之间的操作间隙。优化还可以顾及扩展、离心力；以及诸如摄入和抽吸现象的一定的操作风险。形成壳体涂层的可磨耗材料通常包括铝、二氧化硅、聚酯。
[0004]专利文献EP1010861 A2公开了一种用于轴流式涡轮机组压缩机的可磨耗材料层的合成物。该合成物包括铝粉末和二氧化硅粉末的混合物，铝占大部分。此外，粉末具有有甲基丙烯酸甲酯的聚合物粉末。该合成物通过等离子喷涂施加在轴流式涡轮机组压缩机的壁上，该壁预先接收具有大量镍并且占较小比例铝的接合层。该合成物能够产生具有耐腐蚀性需求的可磨耗密封件；然而，该耐腐蚀性仍然保证被改善，以便优化涡轮机组的抗性和效率。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]本发明的目的是解决现有技术所造成的问题中的至少一个。更明确地，本发明的一个目的是改善由可磨耗材料制成的轴流式涡轮机组密封件的耐腐蚀性。本发明的另一目的是优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]技术方案
[0008]已经清晰地理解，本发明的一个主题是用于轴流式涡轮机组的密封件，尤其是用于轴流式涡轮机组的压缩机，可选地，低压压缩机；密封件包括:圆形支撑件；至少一个涂层，其由具有主要是金属相或者主要包括铝，尤其是铝粉末的可磨耗材料制成；金属相还包括镍，尤其是镍粉末；可磨耗涂层施加至圆形支撑件，并且通过磨损与轴流式涡轮机组的转子兀件协作。
[0009]本发明的另一个主题是用于轴流式涡轮机组的密封件可磨耗涂层的合成物，尤其用于通过等离子喷涂施用于圆形支撑件的合成物，该合成物包括:主要是铝的金属，尤其是金属粉末；有机或矿物填充剂，尤其为粉末；值得注意的是，金属还包括镍，尤其是镍粉末。
[0010]根据本发明的一有利实施例，金属包括重量在20%至45%之间的镍，优选地35%至45%的镍，尤其是镍粉末。
[0011]根据本发明的一有利实施例，金属包括重量在55%至80%的铝，尤其是铝粉末。
[0012]根据本发明的一有利实施例，合成物包括重量在5%至50%的填充剂，优选地，15%至25%之间的填充剂；可选地，填充剂为诸如聚酯或甲基丙烯酸甲酯的聚合物；或者六方氮化硼；或者氟化钙；可选为粉末。
[0013]根据本发明的一有利实施例，铝和镍的合成物大于合成物的金属重量的80%，优选地，大于90%，更优选地，大于95%。
[0014]本发明的另一个主题是一种轴流式涡轮机组的密封件，尤其是轴流式涡轮机组的压缩机的密封件，该密封件包括:圆形支持件；至少一个涂层，其由覆盖圆形支撑件的可磨耗材料制成，并且其通过磨损与轴流式涡轮机组的转子元件协作；值得注意的是，可磨耗涂层的合成物依照本发明。
[0015]根据本发明的一有利实施例，在可磨耗涂层中，金属形成与填充剂结合的基质；可选地，在可磨耗涂层中，由金属基质所占的体积是大部分体积。
[0016]根据本发明的一有利实施例，圆形支撑件是外部护罩，可磨耗涂层在外部护罩的内侧；或者圆形支撑件是外部壳体，可磨耗涂层定位在外部壳体的内侧。
[0017]根据本发明的一有利实施例，支撑件由具有碳纤维和/或玻璃纤维的有机基质复合材料制成，所述纤维被布置成成堆的可选的编织纤维层片。
[0018]根据本发明的一有利实施例，支撑件包括附接装置，诸如孔和/或至少一个环形附接突片，所述装置被定位在可磨耗涂层的上游和/或下游。
[0019]根据本发明的一有利实施例，支撑件具有有上游边缘和下游边缘的环形凹槽，可磨耗涂层从上游边缘至下游边缘覆盖环形凹槽。
[0020]根据本发明的一有利实施例，可磨耗涂层形成具有厚度大于0.30mm的层，优选地，大于2.0Omm,更优选地，大于5.00mm。
[0021]根据本发明的一有利实施例，涂层在其厚度上和/或其主要区域上形成均匀层。
[0022]根据本发明的一有利实施例，圆形支撑件形成圆或圆的一部分。表述“圆的一部分”可以理解为圆的一角部分。
[0023]根据本发明的一有利实施例，可磨耗涂层的致密度大于80%，优选地，大于95%，更优选地，大于99%。
[0024]根据本发明的一有利实施例，在可磨耗涂层的金属中，铝的体积是大部分体积。
[0025]根据本发明的一有利实施例，可磨耗涂层形成密闭的屏障，以便保护支撑件免受涡轮机组的化学侵蚀。
[0026]根据本发明的一有利实施例，密封件包括定位在支撑件与可磨耗涂层之间的夹层；优选地，夹层为金属条带。
[0027]本发明的另一个主题是一种生产轴流式涡轮机组的可磨耗密封件的方法，尤其是，轴流式涡轮机组的压缩机的可磨耗密封件，该密封件包括圆形支撑件和施加至支撑件的可磨耗涂层，该方法包括以下步骤:(a)圆形支撑件的供应和制造；(d)可磨耗合成物至圆形支撑件的可磨耗施用，该合成物包括金属粉末，其主要包括铝粉末；值得注意的是，在施用步骤(d)过程中，金属粉末还包括镍粉末；可选地，合成物依照本发明。
[0028]根据本发明的一有利实施例，在施用步骤(d)过程中，合成物是通过等离子喷涂施加至支撑件；优选地，合成物还包括诸如聚合物的有机粉末，或者矿物粉末。
[0029]本发明的另一个主题是一种包括根据一种方法生产的可磨耗密封件的涡轮机组，值得注意的是，可磨耗密封件依照本发明，和/或方法依照本发明。
[0030]根据本发明的一有利实施例，涡轮机组包括具有至少一排转子叶片的低压压缩机，密封件是围绕至少一排转子叶片的低压压缩机的密封件。
[0031]根据本发明的一有利实施例，涡轮机组包括具有附接至支撑件的平台的至少一环形排定子叶片，可磨耗涂层与叶片的平台接触；优选地，可磨耗涂层形成密闭的屏障，保护支撑件从平台轴向地起动。该密封件提供双重密封；即，动态密封和静态密封。
[0032]根据本发明的一有利实施例，支撑件是连接至定子叶片排的内部端部的内部护罩，可磨耗涂层施加至内部护罩的内侧。
[0033]根据本发明的一有利实施例，压缩机包括能够加热可磨耗材料涂层的加热元件，和/或压缩机包括流排放端口。
[0034]根据本发明的一有利实施例，可磨耗密封件的内表面引导涡轮机组的环形流，通常是轴向环形流。
[0035]通常，本发明的每个主题的有利实施例也适用于本发明的其它主题。
[0036]提供的优点
[0037]由本发明提供的性能限制了诸如聚合物的填充剂释放至涡轮机组中，以免在干扰