自润滑涂层和方法技术

用于在基板上提供自润滑涂层的涂层和方法。该方法包括：利用惰性气体在基板上喷涂至少一层液态金属；在基板上喷涂时将化合物添加至液态金属；在包括金属和化合物的基板上形成多孔层，其中多孔层具有多个孔隙；加热多孔层以打开孔隙；用润滑物质注满打开的孔隙，使得润滑物质的一部分贮藏在一个或更多孔隙中；以及冷却多孔层以闭合孔隙且将润滑物质截留在孔隙内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所公开的主题的实施例大体上涉及用于提供自润滑涂层的方法和系统，且更特定地涉及用于提供自润滑涂层的机制和技术。
技术介绍
在过去数年间，随着化石燃料价格的增加，与化石燃料的加工相关的各个方面越来越受关注。此外，越来越关注生产更加高效且可靠的马达、涡轮、压缩机等以便于更好地生产和分配基于油和气的产品。这样的机器通常包括固定部件，定子，以及旋转部件，转子。转子被构造成相对于定子旋转以实现压缩介质、产生电能或者将电能转变为机械能中的一个。转子需要以最小摩擦且在一定温度范围中相对于定子旋转。由于转子的持续旋转及其重量(该重量可在20 kg与20，000 kg之间且增加了摩擦)，因而产生大量热。主要在支撑转子的轴承中出现热。因此，可使用用于冷却轴承的各种机制。一种这样的机制是连续地使介质(例如油)在转子与轴承之间循环且通过冷却油而除去过量的热。可使用泵来迫使油循环。然而，如果泵失效，则油停止流动且因此停止除去在转子与轴承之间的界面处形成的热。在这些情形下，可能没有油存在于转子与轴承之间的界面处，这决定了轴承温度增加到将对转子和/或轴承或者该机器的其它构件造成损坏的点。如果机器的操作者或者专用系统未快速识别这种异常状况从而停止机器，则整个机器可能会严重受损，从而导致机器所涉及的整个过程的中断，这在油气工业中是昂贵且不期望的。即使快速识别了机器的故障状况，有时也不可能立即停止受影响的机器，因为该机器为多个机器协作的过程的一部分且在不干扰其它机器的安全的情况下使一个机器快速停机是不可能的。因此，将期望提供这样的系统和方法，其在机器无法恰当工作的瞬间与在机器例如由于在油泵失效时出现的高温而受损的瞬间之间向机器的操作者提供时间缓冲。
技术实现思路
根据一个示例性实施例，存在一种用于在基板上提供自润滑涂层的方法。该方法包括利用惰性气体在基板上喷涂至少一层液态金属；在基板上喷涂时将化合物添加至液态金属；在包括金属和化合物的基板上形成多孔层，其中多孔层具有多个孔隙；加热多孔层以打开孔隙；用润滑物质注满打开的孔隙，使得润滑物质的一部分贮藏在一个或更多孔隙中；以及冷却多孔层以闭合孔隙且将润滑物质截留在孔隙内。根据另一示例性实施例，存在一种用于操作涡轮机的方法，该涡轮机具有用于轴承的安全机制。该方法包括使转子相对于涡轮机的定子旋转；利用轴承支撑转子，轴承包括至少一多孔层，该至少一多孔层包括金属和形成多个孔隙的化合物以及贮藏在孔隙中的润滑物质；以及在转子旋转时向轴承提供润滑剂，使得轴承的操作温度基本上恒定。根据又一示例性实施例，存在一种涡轮机，该涡轮机包括定子，其被构造成固定；转子，其被构造成相对于定子旋转；轴承，其被构造成支撑转子且便于转子的旋转；以及自润滑涂层，其设于轴承或转子上。自润滑涂层包括至少一多孔层，该至少一多孔层包括金属和形成多个孔隙的化合物以及贮藏在孔隙中的润滑物质；以及，当轴承的操作温度低于预定值时，闭合孔隙，从而截留润滑物质。附图说明并入说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出了一个或更多实施例，并且与描述一起解释这些实施例。在附图中 图I为具有转子和定子的机器的示意 图2为根据示例性实施例的具有自润滑涂层的基板的示意 图3为根据示例性实施例的多孔层的图示； 图4为示出根据示例性实施例的用于在基板上提供自润滑涂层的方法的流程图；以及图5为根据示例性实施例的用于操作涡轮机的方法的流程图，该涡轮机具有用于轴承的安全机制。具体实施例方式示例性实施例的下列描述参考了附图。在不同附图中相同的标号表示相同或类似的元件。下文的详细描述并不限制本专利技术。而是，本专利技术的范围由所附权利要求限定。为了简单起见，关于压缩机的术语和结构讨论了下面的实施例。然而，接下来将讨论的实施例不限于压缩机，而是可应用于包括由轴承支撑的转子的其它系统。在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合一实施例所描述的特定的特征、结构或特性包括在所公开主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必指相同实施例。另外，特定的特征、结构或特性可以任何合适方式组合在一个或更多实施例中。根据一示例性实施例，转子、轴承或它们两者的一部分被涂布有自润滑涂层，该自润滑涂层被构造成在机器以正常温度运转时贮藏润滑材料且在机器温度增加到超过一定阈值温度时释放该润滑材料。根据图I所示的一示例性实施例,压缩机10包括构造成相对于转子14旋转的转子12等。转子12例如在两端由一个或更多轴承16支撑。各种轴承是本领域中已知的，并且这些轴承中的任何轴承可用于支撑转子12。轴承的一个示例为轴颈轴承，其描述在美国专利No. 6, 361,215中，该专利的整个内容通过引用并入本文中。轴颈轴承16使用支撑转子12的一个或更多衬垫(pad) 18，并且油在界面20处注入衬垫18与转子12之间以减小摩擦和/或冷却该界面。泵(未图示)可用于泵送油穿过每个衬垫中的通道22到衬垫18与转子12之间的界面20处。如果油未能传送到界面20，则该界面处的温度将增加到超过可接受值，这可能损坏轴承16、转子12或它们两者。根据图2所示的一示例性实施例，转子12或轴承16任一个或它们二者的一部分可被涂布自润滑层24。自润滑层24可如图2所示沉积在基板26上，基板26可为转子12和/或轴承16之一。当自润滑层24沉积在转子12上时，期望该层被沉积为直接面向轴承16。层24可包括沉积于基板24上的基底材料28。基底材料可包括用于轴承的金属，例如灰铸铁、不锈钢、碳钢、非铁合金等。在一个应用中，基底材料为塑性的，例如包括具有低碳含量和高Fe、Ni或钴含量的材料。在另一应用中，基底材料不包括Cr。在又一应用中，基底材料可包括非铁金属，使得基底材料为塑性的。基底材料可通过本领域中已知的方法来沉积。例如，基底材料可喷涂在基板上。然而，在一个应用中，基底材料层28不是层24的一部分。沉积基底材料层28以确保自润滑层24与基板26之间的更好粘附。提供自润滑功能的多孔层30形成于基底材料层28上或者直接形成于基板26上。多孔层30可包括金属和促进孔隙在多孔层30中形成的化合物。金属可为用于轴承的金属中的一种或多种，例如灰铸铁、不锈钢、碳钢等，这取决于应用、期望的层硬度、轴承负载。化合物可为石墨粉末、~■硫化钥(MoS2)、硫化鹤(WS2)中的一种或多种。金属 作为液体嗔涂到基底材料层28上。例如，电弧或等离子体喷涂可用于喷涂液态金属和化合物。处于压力下的惰性气体不仅可用于从枪或用于涂布基板的其它装置传送熔融金属，而且还可用于将化合物嵌入熔融金属中。例如，惰性气体可为氮气(N)。多孔层30在图3中示出为具有贯穿金属和化合物混合物34分布的多个孔隙32。多个孔隙32的数量取决于许多变量。例如，孔隙的数量可取决于液态金属喷涂到基板上的温度、惰性气体的压力、喷涂液态金属的枪与基板之间的距离、所用具体金属、所用具体化合物等。在一个应用中，自润滑层30的厚度在数微米与数毫米之间。一旦多孔层30形成于基板26上且组件的温度降低到室温左右(例如，25°C )，则孔隙闭合，例如，如果多孔层30浸没在液体浴中，则很少量的该液体进入层30的孔隙。然而，如果层30与基板2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：I萨武，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内有限公司，
类型：发明
国别省市：