壓縮器渦輪中的耐磨帶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機(jī)的密封裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有 密封裝置的軸流式渦輪機(jī)壓縮器的復(fù)合壁，該密封裝置具有耐磨材料材層和置于耐磨層和 壁之間的圓形帶。本發(fā)明還涉及一種軸流式渦輪機(jī)。
[0002] 應(yīng)注意的是，表述"耐磨"通常用于指代易碎材料，其能夠提供該材料與活動(dòng)表面 的密封。該材料可以具有各種組成、結(jié)構(gòu)和形狀。例如，軸流式渦輪機(jī)壓縮器的具有該材料 層的壁（可能是外壁）確保與所述壓縮器的轉(zhuǎn)子葉片的端部的可旋轉(zhuǎn)密封。盡管因離心力 產(chǎn)生渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)所固有的（甚至是輕微的）變形，包括葉片伸長變形，但這維持著整個(gè)組件 的一體性。通過最小化活動(dòng)葉片與流體流外殼之間的空隙，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和性能得以增加。
【背景技術(shù)】
[0003] 為了增加渦輪機(jī)的性能，壓縮器、風(fēng)扇和渦輪具有密封件。由耐磨材料制成的密封 件配置在定子的表面上，并且與轉(zhuǎn)子協(xié)作。特別地，耐磨密封件配置在低壓壓縮器外殼的內(nèi) 表面上，并且提供與壓縮器轉(zhuǎn)子葉片的密封。
[0004] 為了減輕壓縮器的外殼，已知以具有有機(jī)基質(zhì)和碳纖維的復(fù)合材料來制造所述外 殼。然而，由于不均勻膨脹，耐磨材料與外殼復(fù)合材料之間的粘接較弱。為了阻遏該效果， 金屬帶插置在外殼和耐磨材料之間。所述帶結(jié)合到外殼并且其表面被穿孔，以改進(jìn)將材料 結(jié)合到帶的錨固。
[0005] 公布的專利文獻(xiàn)EP2418387A1公開了一種軸流式渦輪機(jī)壓縮器的復(fù)合外殼。外 殼包括具有金屬帶或箔的耐磨材料層，該金屬帶或箔插置在耐磨層和有機(jī)基質(zhì)復(fù)合外殼之 間。為了改進(jìn)與復(fù)合外殼的結(jié)合，所述帶具有穿孔表面。
[0006] 然而，這些穿孔弱化了與壓縮器轉(zhuǎn)子葉片接觸的耐磨材料。在操作中，由于轉(zhuǎn)子葉 片與耐磨材料之間的重復(fù)接觸，耐磨材料顯示出了過早退化并且可能顯示出結(jié)合損失。因 此，耐磨密封件不再執(zhí)行其功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 摶術(shù)問題
[0008] 本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)所呈現(xiàn)的至少一個(gè)技術(shù)問題，并且可保留至少一個(gè)所提 到的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還旨在通過具有耐磨材料層的圓形帶增加軸流式渦輪機(jī)的密封裝置的可 持續(xù)性。本發(fā)明還旨在減少制造軸流式渦輪機(jī)的密封裝置的成本，所述裝置具有接收耐磨 層的圓形帶。
[0009] 摶術(shù)方案
[0010] 應(yīng)理解，本發(fā)明提供了一種渦輪機(jī)的圓形帶，其包括環(huán)形耐磨材料層和由耐磨材 料層覆蓋的表面，由耐磨材料覆蓋的表面包括平滑圓形區(qū)域和分布有穿孔的穿孔圓形區(qū) 域。
[0011] 本發(fā)明涉及一種軸流式渦輪機(jī)的密封裝置，包括：具有外表面和內(nèi)表面的圓形帶； 位于所述帶的外表面和內(nèi)表面之一上的環(huán)形耐磨材料層，設(shè)計(jì)成確保所述帶與所述渦輪機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)部件的密封，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件是諸如環(huán)形葉片排，所述帶的由耐磨層覆蓋的表面包括 至少一個(gè)圓形穿孔區(qū)域，所述至少一個(gè)圓形穿孔區(qū)域具有分布在所述區(qū)域上的一系列穿 孔，其特征在于，所述帶的由所述耐磨層覆蓋的表面還包括平滑圓形區(qū)域。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述圓形帶是諸如金屬箔的金屬帶，優(yōu)選地，所述帶的 由耐磨層覆蓋的表面是所述帶的內(nèi)表面，可選地，所述耐磨層阻塞所述穿孔區(qū)域的穿孔。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述平滑區(qū)域由所述穿孔區(qū)域軸向地定界，所述平滑 區(qū)域在所述帶的由耐磨層覆蓋的表面的至少20%上、優(yōu)選地在所述表面的大半上、更優(yōu)選 地在所述表面的至少80 %上延伸。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述穿孔區(qū)域的穿孔以規(guī)則的格柵間隔開，所述平滑 區(qū)域的軸向長度大于所述穿孔之間的平均間距的5倍，優(yōu)選地大于20倍。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述圓形帶的恒定厚度在0. 05mm和2.OOmm之間、優(yōu)選 地在0?IOmm和0? 60mm之間、更優(yōu)選地在0? 15mm和0? 20mm之間，各區(qū)域可以形成環(huán)形條。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述穿孔區(qū)域每cm2包括直徑小于或等于2.OOmm的至 少5個(gè)穿孔，優(yōu)選地每cm2包括直徑小于或等于0. 15_的至少30個(gè)穿孔，更優(yōu)選地每cm2 包括直徑小于或等于0. 09mm的至少100個(gè)穿孔。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述穿孔區(qū)域和所述一系列穿孔分別是第一圓形穿孔 區(qū)域和第一系列穿孔，所述帶的由耐磨層覆蓋的表面還包括第二穿孔圓形區(qū)域，其具有分 布在第二區(qū)域上的第二系列穿孔，所述平滑區(qū)域軸向地布置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間， 所述帶優(yōu)選地包括軸向交替的平滑區(qū)域和穿孔區(qū)域。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述耐磨層在所述帶的整個(gè)軸向長度上軸向地延伸和 /或所述帶在所述耐磨層的整個(gè)軸向長度上軸向地延伸。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述密封裝置包括環(huán)形壁，所述環(huán)形壁包括配置有所 述帶的內(nèi)表面，可選地，所述環(huán)形壁包括多個(gè)環(huán)形耐磨材料層和插入在所述壁與每個(gè)耐磨 層之間的多個(gè)帶。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述帶通過施加在至少一個(gè)穿孔區(qū)域上的膠粘物或粘 合劑附接至所述環(huán)形壁，優(yōu)選地，所述膠粘物或粘合劑僅施加在每個(gè)穿孔區(qū)域上，可選地， 所述環(huán)形壁包括至少一個(gè)環(huán)形凸緣，所述至少一個(gè)環(huán)形凸緣徑向地延伸并且包括諸如固定 孔的固定單元。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述環(huán)形壁包括諸如環(huán)氧樹脂的有機(jī)樹脂以及可選地 具有玻璃纖維或碳纖維的纖維預(yù)制件，優(yōu)選地，所述預(yù)制件包括具有編織纖維的片材堆疊。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述壁包括環(huán)形的定子葉片排，定子葉片具有固定到 所述壁的、形成環(huán)形排的平臺(tái)，所述帶的上游邊緣和下游邊緣之一由環(huán)形的葉片平臺(tái)排軸 向地定界，優(yōu)選地，所述壁包括至少兩排葉片，所述葉片具有以環(huán)形排固定到所述壁的平 臺(tái)，所述平臺(tái)定界出所述帶的上游側(cè)和下游側(cè)。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述定子葉片的平臺(tái)的厚度基本上等于所述帶厚度與 所述耐磨層厚度之和，優(yōu)選地，葉片平臺(tái)包括與所述帶軸向地協(xié)作的止動(dòng)表面。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述平滑區(qū)域軸向地居中于所述帶的由耐磨層覆蓋的 表面上。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述耐磨材料包括有機(jī)材料和/或彈性材料和/或硅 材料。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述平滑區(qū)域是一體的和/或均質(zhì)的。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述帶和/或耐磨層均由相同的材料一體地形成，和/ 或均具有材料連續(xù)性。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述帶具有大致平行的圓形邊緣。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述帶的旋轉(zhuǎn)輪廓相對于渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜大于 2°、優(yōu)選地大于5°、更優(yōu)選地大于10°的角度。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述壁和所述帶由不同的材料制成，優(yōu)選地，所述壁的 密度小于所述帶的密度。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述帶軸向地在所述壁的軸向長度的2 %和50 %之 間、優(yōu)選地在4 %和30 %之間、更優(yōu)選地在6 %和15 %之間延伸。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述壁具有大致恒定的厚度。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述壁包括至少一個(gè)、優(yōu)選地至少兩個(gè)環(huán)形肩部，所述 環(huán)形肩部軸向地定界所述耐磨層和/或所述帶。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述肩部之一形成在所述壁的厚度中。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述葉片僅固定到所述壁。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，環(huán)形的平臺(tái)排形成所述壁的環(huán)形肩部，所述環(huán)形肩部 軸向地定界所述耐磨層和/或所述帶。
[0037] 本發(fā)明還涉及一種包括密封裝置的渦輪機(jī)，其特征在于，該密封裝置是根據(jù)本發(fā) 明所述的密封裝置，并且所述密封裝置包括通過磨損與所述耐磨層協(xié)作的環(huán)形的轉(zhuǎn)子葉片 排，可選地，所述轉(zhuǎn)子葉片具有主要布置在所述平滑區(qū)域中的外端。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片包括前緣和后緣，所述平滑區(qū)域主要軸 向地配置在所述葉片的前緣和后緣之間，至少穿孔區(qū)域配置在所述葉片的前緣和/或后緣 處，可選地，所述葉片是風(fēng)扇葉片，所述帶的穿孔延伸通過所述耐磨層并且與所述渦輪機(jī)的 降噪裝置連通。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，所述渦輪機(jī)還包括分離噴嘴，所述分離噴嘴主要由所 述環(huán)形壁支撐，和/或僅在下游固定到所述壁。
[0040] 本發(fā)_的優(yōu)點(diǎn)
[0041] 本發(fā)明改進(jìn)了耐磨材料層在所述帶上的結(jié)合，尤其在所述帶由金屬箔形成的情況