改性转子构件和用于改变转子构件的磨损特性的方法技术

本发明专利技术涉及一种改性转子构件和用于改变转子构件的磨损特性的方法。公开了一种用于改变涡轮系统中的转子构件的磨损特性的方法和用于涡轮系统的改性转子构件。该方法包括将6族元件、13族元件或准金属元件中的一个的离子通过转子构件的外表面注入。转子构件为转子轮或间距轮中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。公开了一种用于改变涡轮系统中的转子构件的磨损特性的方法和用于涡轮系统的改性转子构件。该方法包括将6族元件、13族元件或准金属元件中的一个的离子通过转子构件的外表面注入。转子构件为转子轮或间距轮中的一个。【专利说明】
本公开大体上涉及用于在涡轮系统中使用的转子构件，并且更具体地涉及用于改变转子构件的磨损特性的方法和改性转子构件。
技术介绍
涡轮系统广泛用于诸如动力生成的领域中。例如，常规燃气涡轮包括压缩机区段、燃烧器区段和至少一个涡轮区段。压缩机区段构造成在空气流动通过压缩机区段时压缩空气。然后，空气从压缩机区段流至燃烧器区段，在该处，它与燃料相混合且燃烧，从而生成热气流。热气流被提供至涡轮区段，涡轮区段通过从热气流提取能量而使用热气流，以对压缩机、发电机和其他各种负载提供动力。在涡轮系统的操作期间，涡轮系统的各种构件耐受各种形式的磨损。此类磨损大体上可导致独立构件和涡轮系统的破坏和/或故障。在涡轮系统的操作期间旋转的转子构件特别易受磨损影响。例如，本转子构件可预计操作大约150，000小时和5，000次启动。此外，在许多情况下，构件上的特定磨损敏感位置，诸如转子构件上，可趋于比其他位置更快地磨损。这些磨损敏感位置可限制相关联的转子构件的寿命。在本领域中已知各种技术用于尝试以改变涡轮系统构件且具体而言改变转子构件的磨损特性。例如，粉末填料沉积技术已经用于涂布转子构件的外表面。然而，此类技术难以在现场保养修理期间执行，且引起构件变形问题。对许多技术的具体顾虑是转子构件的外表面变化。这可由于涡轮系统构件制造的紧密公差而导致性能问题。此外，外涂层可相对较脆，且更换和/或修理可为昂贵的。因此，在本领域中期望改进的转子构件。具体而言，将期望具有改进的磨损特性同时保持操作公差的转子构件。例如，用于改变转子构件的磨损特性的改进的方法和改进的改性转子构件将为有利的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在下列说明中部分地阐述，或可从说明中清楚，或可通过实施本专利技术而理解。在一个实施例中，公开了一种用于改变涡轮系统中的转子构件的磨损特性的方法。该方法包括将6族元素、13族元素或准金属元素中的一个的离子通过转子构件的外表面注入。转子构件为转子轮或间距轮中的一个。在另一实施例中，公开了一种用于涡轮系统的改性转子构件。改性转子构件包括转子构件。转子构件包括本体和外表面。本体包括基底层和注入层。注入层设置在基底层与外表面之间。注入层包括基底金属和通过外表面而注入基底金属中的多个离子。离子为6族元素、13族元素或准金属元素中的一个。转子构件为转子轮或间距轮中的一个。一种用于改变涡轮系统中的转子构件的磨损特性的方法，方法包括:将6族元素、13族元素或准金属元素中的一个的离子通过转子构件的外表面注入，其中，转子构件为转子轮或间距轮中的一个。优选地，注入步骤包括注入硼离子。优选地，注入步骤包括注入钥离子。优选地，注入的离子被有选择地施加于转子构件上的磨损敏感位置。优选地，转子构件为转子轮，并且磨损敏感位置为燕尾通道或平衡轨中的一个。优选地，转子构件为间距轮，并且磨损敏感位置为榫接凸缘。优选地，离子注入达到大约0.1微米的深度。优选地，离子注入达到大约I微米的深度。优选地，离子在大约O °F与大约150 间的范围中的温度下注入。优选地，离子在大约500 °F与大约1000 间的范围中的温度下注入。优选地，转子构件为压缩机区段转子构件。一种用于涡轮系统的改性转子构件，改性转子构件包括:转子构件，转子构件包括本体和外表面，本体包括基底层和注入层，注入层设置在基底层与外表面之间，注入层包括基底金属和通过外表面而注入基底金属中的多个离子，其中，离子为6族元素、13族元素或准金属元素中的一个，并且其中，转子构件为转子轮或间距轮中的一个。优选地，离子为硼。优选地，离子为钥。优选地，离子有选择地设置在转子构件上的磨损敏感位置中。优选地，转子构件为转子轮，并且磨损敏感位置为燕尾通道或平衡轨中的一个。优选地，转子构件为间距轮，并且磨损敏感位置为榫接凸缘。优选地，离子注入达到大约0.1微米的深度。优选地，离子注入达到大约I微米的深度。优选地，转子构件为压缩机区段转子构件。通过参照下列说明和所附权利要求，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将被更好地理解。并入说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且和说明一起用于解释本专利技术的原理。【专利附图】【附图说明】在参照附图的说明书中阐明了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且开放的公开，包括其最佳实施例，其中: 图1为根据本公开的一个实施例的燃气涡轮的局部截面视图； 图2为根据本公开的一个实施例的转子轮的局部透视图； 图3为根据本公开的一个实施例的转子轮的燕尾通道的近距离透视图； 图4为根据本公开的一个实施例的间距轮的透视图； 图5为根据本公开的一个实施例的改性转子构件的截面视图；并且 图6为根据本公开的一个实施例的离子沉积设备的简图。部件列表 10燃气涡轮 12中心线14压缩机区段16燃烧区段18涡轮区段20过渡件22流压缩机24转子叶片26定子静叶28转子轮30压缩机外壳32转子组件34燃烧器36涡轮喷嘴38涡轮动叶40涡轮外壳42转子轮44转子组件46间隔轮50间距轮52间距轮54配合(marriage)接头56公榫接凸缘58母榫接凸缘60本体62外表面`64第一侧66第二侧68外周缘70通道72冷却槽道74平衡轨80本体82外表面84第一侧86第二侧88外周缘100改性转子构件102转子构件110本体112外表面114基底层 116注入层 200尚子注入设备 202源室 204第一加速室 206质量分析室 208分析器磁体 210第二加速室 212注入室 214泵 216射束。【具体实施方式】现将更为详细地参照本专利技术的实施例，在附图中示出了其中的一个或多个示例。各示例被提供作为本专利技术的说明而非本专利技术的限制。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中进行各种改变和变更。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图本专利技术包含所附权利要求及其等同物的范围内的此类改变和变更 。现在参看附图，图1示出涡轮系统10的一个实施例的局部截面视图。在该实施例中，涡轮系统为燃气涡轮。应当理解的是，本公开的涡轮系统10不需要为燃气涡轮系统，而相反可为任何适合的涡轮系统10，诸如蒸汽涡轮系统或其他适合的系统。如图所示的涡轮系统10在涡轮的中心线12处被切开。如图所示，涡轮系统10包括压缩机区段14、设置在压缩机区段14下游的燃烧区段16，和设置在燃烧区段16下游的涡轮区段18。压缩机区段14可大体上构造成将流入涡轮系统10中的空气增压。然后，增压空气或工作流体的一部分流入燃烧区段16中，其中，空气与燃料混合且燃烧。然后，热燃烧气体通过过渡件20沿环形热气体通路流至涡轮区段18，以驱动燃气涡轮10且生成动力。在若干实施例中，压缩机区段14可包括轴向流(axial flow)压缩机22，其具有特征在于交替的成排转子叶片24和定子静叶26的多个压缩机级。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改变涡轮系统中的转子构件的磨损特性的方法，所述方法包括：将6族元素、13族元素或准金属元素中的一个的离子通过转子构件的外表面注入，其中，所述转子构件为转子轮或间距轮中的一个。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DV布奇，SG蒲珀，JR帕罗利尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：