[發(fā)明專利]用于燃?xì)鉁u輪中密封元件的可磨耗混合材料及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010053020.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111502777A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.保爾;D.萊努施;C.J.布里科;U.W.魯?shù)聽?/a>;E.方特卡拉費(fèi)爾
• 申請（專利權(quán)）人: 安薩爾多能源瑞士股份公司
• 主分類號: F01D11/12
• 分類號: F01D11/12;F01D25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 危凱權(quán);陳浩然

一種混合CMC?陶瓷泡沫可磨耗材料，該材料包括由CMC制成的CMC結(jié)構(gòu)(10)以及在CMC結(jié)構(gòu)(10)的至少一個(gè)表面上的由陶瓷泡沫制成且限定可磨耗層(12)的陶瓷泡沫層(11)；CMC結(jié)構(gòu)(10)包括實(shí)心基部(14)以及從實(shí)心基部(14)的至少一個(gè)面(16)突出且具有中空單元的蜂窩狀圖案(15)；CMC結(jié)構(gòu)(10)的CMC和陶瓷泡沫層(11)的陶瓷泡沫在蜂窩狀圖案(15)處彼此滲透。

相關(guān)申請的交叉引用

該專利申請要求享有來自于2019年1月18日提交的編號為19152665.6的歐洲專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及用于制作燃?xì)鉁u輪中的密封元件的材料。

特別地，本發(fā)明涉及一種混合CMC-陶瓷泡沫可磨耗材料、其制造方法，以及此類材料在用于燃?xì)鉁u輪的可磨耗密封元件中的用途。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪基本上包括容納壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒器區(qū)段和渦輪區(qū)段的殼。

空氣供應(yīng)流過壓縮機(jī)區(qū)段，空氣在該處壓縮，且然后引導(dǎo)到燃燒器區(qū)段中。在燃燒器區(qū)段中，壓縮空氣與燃料混合，且所得到的空氣/燃料混合物燃燒以產(chǎn)生高溫且高壓的氣體，該氣體然后注入渦輪區(qū)段中，在該處它膨脹降至排氣壓力，在過程中產(chǎn)生軸功輸出。

渦輪區(qū)段包括分別設(shè)有成排的導(dǎo)葉和葉片的定子(靜止部分)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)；靜態(tài)導(dǎo)葉將工作氣體引導(dǎo)到葉片上，引起葉片旋轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子連接到發(fā)電機(jī)來用于產(chǎn)生電。

已知燃?xì)鉁u輪的(特別是渦輪區(qū)段的)一些構(gòu)件在使用中經(jīng)受高溫變化，其可導(dǎo)致構(gòu)件之間的軸向和/或徑向移動。

例如，在直接面向彼此的導(dǎo)葉前緣平臺與葉片后緣柄部之間、在葉片末端與直接面向此類葉片末端的定子部分之間、在導(dǎo)葉轂與面向此類導(dǎo)葉轂的轉(zhuǎn)子部分之間典型地由于溫度變化經(jīng)歷此種移動。

特別地，例如在導(dǎo)葉前緣平臺與相關(guān)聯(lián)的葉片后緣柄部之間的空間中報(bào)告了相當(dāng)大的位移。

實(shí)際上觀察到，在典型的燃?xì)鉁u輪中，在穩(wěn)態(tài)操作期間，導(dǎo)葉前緣平臺與相關(guān)聯(lián)的葉片后緣柄部之間的空隙由于熱變化可相當(dāng)大地增加。結(jié)果，可通過此類間隙發(fā)生熱氣體吸收，其需要使用吹掃空氣來將溫度保持在可允許的極限以下，以保護(hù)其它構(gòu)件，特別是轉(zhuǎn)子和相關(guān)聯(lián)的密封件。

然而，使用吹掃空氣有助于增加所謂的TCLA(渦輪冷卻和泄漏空氣)和降低渦輪的總體效率。

為了消除或至少減小吹掃空氣的使用，將期望最大限度地減小可用于熱氣體吸收的間隙。

然而，為了組裝需要且為避免因?yàn)椴煌l(fā)動機(jī)操作條件下的相對移動的導(dǎo)葉與葉片之間的摩擦，導(dǎo)葉前緣平臺與葉片后緣柄部之間需要一定量的空隙。

上文提到的情況在圖1A中示意性地描繪，其中燃?xì)鉁u輪的渦輪區(qū)段的定子4的導(dǎo)葉V和轉(zhuǎn)子3的葉片B(具有旋轉(zhuǎn)軸線R(未按比例示出))面向彼此且彼此軸向地間隔開。

因?yàn)橛捎跓嶙兓⒅圃旃詈桶踩６鹊妮S向移動，在葉片B與導(dǎo)葉V之間，特別是在葉片B的后緣柄部7與導(dǎo)葉V的前緣平臺8之間，必須保持軸向間隙A。

間隙A允許相當(dāng)大量的熱氣體H在導(dǎo)葉V下方通過，且吹掃空氣P相應(yīng)地從葉片B和/或?qū)~V注入。

如圖1B中示意性示出的，減小該位置處的間隙A的一種已知措施是使用密封元件。

例如，環(huán)形密封元件S相應(yīng)地定位在導(dǎo)葉V的前緣平臺8的前環(huán)形面上。

由于間隙中的氣體溫度可升高超過900°C，不可能使用金屬密封元件。