可研磨的和/或研磨的涂层及刷式密封结构制造技术

施加到蒸汽轮机或燃气轮机的转子（１１）上的可研磨的涂层和／或研磨的涂层提高了传统刷式密封组件的温度及压降性能。刷式密封的压降性能与防御高度（２２），即转子（１１）和支撑刷式密封金属丝硬毛（１２）的背板（１５）的底部边缘之间的距离密切相关。因为背板（１５）摩擦转子（１１）的表面（１３）进而对转子（１１）的损害减小，所以施加可研磨的或研磨的涂层使得防御高度降低并且使得刷式密封组件的压力性能相应地增加。此外，因为背板（１５）和转子（１１）之间的任何接触都不会导致对转子（１１）的损害，而是背板（１５）随着其磨损而逐渐减小，所以背板（１５）可以由能够承受更高温度的更大强度的材料制成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮机，更特别地涉及一种带有涡轮机刷式密封的可研磨的涂层(abradable coating)和/或研磨的涂层(abrasive coating)的应用以提高它们的压降和温度性能。
技术介绍
涡轮机刷式密封为接触密封，其典型地包括由适应于涡轮机转子的运动表面的数千个连续不断的金属丝硬毛构成的高柔性密封组件。典型地，金属丝硬毛由极细的金属硬毛的集合制得，该极细的金属硬毛形成幕状物以产生密封，并且充分顺应于承受转子的运动。典型地，该硬毛具有低磨损率。目前，刷式密封应用于单流和反流组合转子的高压(HP)、中压(IP)、低压(LP)以及端部密封(packing)区域。然而，刷式密封对这种区域的应用受到刷式密封组件的背板弯曲应力和硬毛弯曲应力性能限制。除去刷式密封在具有较高温度和较高压降的应用中的使用之外，目前可用于背板和硬毛的材料是局限之一。另一局限是当处理由具有有限的弯曲应力的材料制成的背板时所需的防御高度。所述高度为涡轮机转子和背板的底部边缘之间的距离。使用可以承受较高温度的较大强度的刷背板的一个难题是对转子造成的损害，这是转子与较大强度的背板之间接触的结果。然而，由于刷式密封所提供的操作优点，在一般遵循高温及高压降的地方，人们希望使用刷式密封。
技术实现思路
本专利技术采用对蒸汽或燃气轮机的转子的表面施加可研磨的和/或研磨的涂层从而增强传统刷式密封的温度和压力性能。可研磨的涂层或研磨的涂层与刷式密封的组合构成可以承受蒸汽和燃气轮机中的恶劣条件的密封结构。本专利技术的涂层适于高温环境，并且用于增强传统刷式密封的压降性能。刷式密封的压力性能与防御高度密切相关。在本专利技术中，背板与转子摩擦进而造成对转子损害的危险通过施加可研磨的或研磨的涂层而减小。可研磨的或研磨的涂层的施加使得防御高度降低，从而，刷式密封的压降及温度性能相应提高。由于防御高度降低，硬毛弯曲应力也将减小，使得刷式密封可以承受更高压降和温度的能力。其它的优点是可以使用用于背板的更大强度的材料而不存在损害转子的危险。可研磨的或研磨的涂层还保护转子。用于背板的更大强度的材料还有助于刷子承受更高的压力和温度。附图说明图1为刷固定器组件的横截面透视图，所述刷固定器组件与涡轮机的转子相接合并且安装在密封圈和涡轮机内的密封固定器或壳体之中。具体实施例方式图1为横截面透视图，其示出了与涡轮机(未显示)的转子11相接合的刷固定器组件10。所述刷固定器组件10包括与转子11的表面13相接合的多个金属丝硬毛12。硬毛12位于前板14和为硬毛12提供支撑的背板15之间。硬毛12、前板14和包括刷固定器组件10的背板15顶部焊接在一起。它们安装在密封圈16内，并且由设定螺杆17固定在密封圈16中，所述设定螺杆17推动前板14的肩部18紧靠密封圈16中的为容纳肩部18设计的缺口19中。密封圈16依次由安装在涡轮机中的密封固定器20所支撑。弹簧组件(未显示)推动刷固定器组件10靠在转子11的表面13上，该弹簧组件对组件10施加朝转子11方向的确定作用力。转子11的表面13和背板15的底部边缘21之间的距离为刷固定器组件10的“防御高度”22。防御高度22最后将随着转子11在操作过程中转动由于金属丝硬毛12摩擦转子11的表面13并且磨损而减小。最终，由于金属丝硬毛12磨损，背板15的底部边缘21将接触转子11的表面13。就这点来说，背板15的底部边缘21随着其摩擦表面13而存在损害转子11的表面13的可能。在转子11工作过程中，蒸汽或空气(取决于汽轮机是蒸汽轮机还是燃气轮机)如图1所示从刷组件10的左侧向右侧运动。指示出刷组件10所承受的压力降的蒸汽或空气的所述运动由图1中所示的箭头23所表示。为了减小由于背板15摩擦转子11的表面13所引起的损害转子11的危险，本专利技术在转子11的表面13上施加可研磨的或研磨的涂层。对表面13施加任何一种所述涂层都是用于保护表面13以避免在背板15摩擦表面13的情况下对其造成损害。对转子11的表面13施加所述可研磨的或研磨的涂层使得防御高度22减小。此外，可以使用承受更高温度的更大强度的刷子背板15，这是因为背板15和转子11的表面13之间的接触不会导致对转子的损害，而是随着背板15的磨损而使其逐渐减少。防御高度22的降低有效地使得更多百分比的金属丝硬毛被背板15所支撑，由于背板15和转子11之间的距离减小，所述背板可以具有更长的长度。用于背板15的更大强度材料的使用为金属丝硬毛12提供了进一步的支撑。优选地，背板为大约75％的金属丝硬毛提供支撑。由于由更大强度的材料制成的更长的背板15对硬毛12提供了更大的支撑，使金属丝刷组件10具有承受增加的压降性能和适应更高温度环境的能力。用于背板的材料对于本领域的技术人员来说是众所周知的。示例性的材料包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、镍基超耐热不锈钢、钴基超耐热不锈钢、聚合体材料及它们的混合物。优选不锈钢材料的一个实例为409SS。当研磨的涂层施加到转子11的表面13上时，背板15和转子11的表面13之间的接触导致背板15磨损，而不是损害转子11的表面13。当可研磨的涂层施加到转子11的表面13上时，背板15和转子11的表面13之间的接触导致可研磨的涂层磨损，而不是损害转子11的表面13。根据所用材料的类型，可研磨的涂层可以等离子喷涂或火焰喷涂到转子11的表面13上。根据所用的特定可研磨的材料，还可以进行与所述材料相应的热处理。用于可研磨的涂层的材料对于本领域的技术人员来说是众所周知的，诸如在美国专利No.6,547,522及美国专利申请公开No.US 2004/0126225中所描述的那些材料，上述文献的内容在此参考结合。此类涂层可认为是用于优选实施例的示例性材料。根据所用材料的类型，研磨的涂层可以等离子喷涂或火焰喷涂到转子11的表面13上。根据所用的特定研磨的材料，还可以进行与所述材料相应的热处理。示例性的研磨的涂层80包括氧化铝、碳化铬和钨铬钴合金。尽管本专利技术已经结合目前最可行及优选的实施例进行了描述，但是应该理解，本专利技术不局限于所公开的实施例，而相反，应该在附加权利要求的精神和范围之内包括各种变型和等同装置。权利要求1.一种用于涡轮机的刷式密封装置，包括与涡轮机的转子(11)相接合的刷固定器组件(10)，所述刷固定器组件(10)包括与转子(11)的表面(13)相接合的多个金属丝硬毛(12)；定位在金属丝硬毛(12)的第一侧上的背板(15)，该背板(15)为金属丝硬毛(12)的几乎所有长度提供支撑；定位在金属丝硬毛(12)的第二侧上的前板(14)，金属丝硬毛(12)定位在背板(15)和前板(14)之间；和至少可研磨的涂层和研磨的涂层之一施加到转子(11)的表面(13)上，凭借施加所述涂层使得防御高度(22)降低以用于保护转子的表面(13)在背板(15)摩擦转子(11)的情况下不受损害。2.如权利要求1所述的刷式密封装置，其特征在于，凭借所述研磨的或可研磨的涂层的施加还允许背板(15)由承受高于950的温度的更大强度的材料制得。3.如权利要求1所述的刷式密封装置，其特征在于，可研磨的涂层施加到转子(11)的表面(13)上，借此，背板(15)和转子(11)的表面(13)之间的接触导致可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮机的刷式密封装置，包括与涡轮机的转子（１１）相接合的刷固定器组件（１０），所述刷固定器组件（１０）包括：与转子（１１）的表面（１３）相接合的多个金属丝硬毛（１２）；定位在金属丝硬毛（１２）的第一侧上的背板（１５），该背板（１５）为金属丝硬毛（１２）的几乎所有长度提供支撑；定位在金属丝硬毛（１２）的第二侧上的前板（１４），金属丝硬毛（１２）定位在背板（１５）和前板（１４）之间；和至少可研磨的涂层和研磨的涂层之一施加到转子（１１）的表面（１３）上，凭借施加所述涂层使得防御高度（２２）降低以用于保护转子的表面（１３）在背板（１５）摩擦转子（１１）的情况下不受损害。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW科沃尔茨克，BA库蒂尔，FDC里瓦斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]