Истираемое уплотнение газотурбинного двигателя Советский патент 1993 года по МПК F01D11/08 

Изобретение относится к уплотнениям газотурбинных двигателей, а именно к уменьшению вредных начальных взаимодействий в системе с истираемым уплотнением, широко применяемой в настоящее время.

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения путем уменьшения прилипания истираемого материала на вращающемся элементе во время начального контакта между истирающей и истираемой поверхностями.

На чертеже изображена в поперечном сечении часть газотурбинного двигателя с предлагаемым уплотнением.

Двигатель срдерх ит множество вращающихся дисков 1, на которых установлено множество лопаток 2, вращающихся во внутреннем корпусе 3. Минимальная утечка между лопатками 3 и внутренним корпусом достигается посредством уплотнения 4 (наружное воздушное уплотнение), размещенного на внутреннем корпусе 3.

Множество лопаток 5 установлено и на внутреннем корпусе 3, на свободных концах 6 которых размещено другое уплотнение 7 (внутреннее воздушное уплотнение), которое размещено вблизи призм 8, установленных на удлинениях дисков 1. Призма 8 и уплотнение 7 взаимодействуют для уменьшения утечки и повышения эффективности.

В альтернативной схеме двигателя диски не имеют цельных выступов, а отделены прокладками, на которых могут устанавливаться призмы.

Слой истираемого материала уплотнения, согласно настоящему изобретению, предпочтительно размещать на внутреннем корпусе 3 смежно со свободными концами лопаток 2, имеющими абразивное покрытие с нанесенной на него коллоидной суспензией из керамического материала, несмачиваемого истираемым материалом.

Истирающая поверхность, которая взаимодействует с этим истираемым материалом уплотнения, может быть образована

ел

С

vj ю ю го

со

плазменным распылением на свободные концы лопаток 2 и призм 8 истирающего материала, состоящего из матрицы, стойкой к окислению и коррозии, содержащий абразивный материал, выбранный из группы WC, Сг2Сз. SioN/j, А|20з, SiC, и их смесей со связующим материалом.

В случае применения связующей она. выбирается - нереакционноспособной, т.е. несмачиваемой абразивом. Так.при приме- нении карбида вольфрама может быть использована смесь порошка, содержащая примерно 88 мас.% карбида вольфрама и примерно 12 мас.% связующей кобальта, в то время как в случае применения абразив- ного или истирающего слоя из карбида хрома применяют порошок, содержащий примерно 75 мас.% СГ2С2 и примерно 25 мас.% сплава, содержащего 80% никеля и 20% хрома. Часто желательно применить первоначальное связующее покрытие для обеспечения прилипания абразивного материала к основе; такое связующее покрытие, например, может содержать одни и те же одинаковые сплавы в сравнении с теми, которые используются в качестве материала матрицы или материала связующей в соединении с абразивным материалом. В качестве других связующих покрытий могут использоваться сплавы типа MCrAI, где М представляет материал, выбранный из группы, состоящей из железа, никеля, кобальта и их смесей, хром в этом сплаве содержится в количестве от 5% до 25 мас.%, а алюминий от 5 до 20 мас.%. Реакционные металлы ,.

например, V, La, Sc, Hf и т.п. могут добавляться в количестве 0,1-2%.

На абразивное покрытие наносится тонкий временный слой, например окиси циркония, в виде либо коллоидной суспензии водной и органической, т.е. на основу нитрата целлюлозы, либо легким плазменным распылением.

При работе двигателя лопатки 2 и призмы 8, взаимодействуя своим абразивным покрытием с истираемым материалом, нанесенным на внутренний корпус 3 и на свободные концы 6 лопаток 5, прорезают в нем канавки, образуя лабиринт и уплотняя зазоры между ротором и корпусом. При этом наличие слоя коллоидной суспензии на истирающей поверхности уменьшает вредное взаимодействие между истирающим .и истираемым материалами.

Формулаиз обретения

Истираемое уплотнение газотурбинного двигателя, содержащее слой истираемого материала на неподвижном элементе и взаимодействующий с ним относительно подвижный элемент с абразивным покрытием на его свободном конце, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, на абразивное покрытие нанесен тонкий временный Слой коллоидных частиц из несмачивающихся истираемым материалом компонентов для. уменьшения отрицательного взаимодействия между слоем истираемого материала и подвижным элементом в начальный период работы двигателя.

Использование: в области газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: в истираемом уплотнении на абразивное покрытие, выполненное на подвижных элементах двигателя, нанесен тонкий временный слой коллоидных частиц из несмачивающихся истираемым материалом компонентов для уменьшения отрицательного взаимодействия между слоем истираемого материала и подвижным элементом в начальный период работы двигателя. 1.ил.