[发明专利]用于制造燃气轮机的转子/定子密封部的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将陶瓷层施加到燃气轮机转子/定子密封部的、布置在涡轮壳体部件内周上的密封段的密封面上的方法。

背景技术

在涡轮机、尤其是燃气轮机、例如飞机的喷气发动机中，在相互作用的并且相对运动的转子和定子部件之间的间隙所引起的泄漏流会降低效率。为了使间隙损失最小化，并且进而使得流体机械或者说涡轮机保持高效率，需要将在机器运行过程中通常高速旋转的转子叶片和包围转子的属于定子的壳体密封面之间的间隙保持地较小。这一点存在问题，因为转子叶片会在高附在时不仅由于热负荷而且由于离心力在径向方向伸长，而壳体通常仅经历很小的热膨胀，并且进而壳体外周变大的幅度很小。因此，间隙尺寸在燃气轮机运行中是可变化的。

为了考虑这些间隙尺寸变化，(US4,299,865)已知所谓的磨耗密封部(abradable seals)。在此，转子的叶片尖段由一种硬质材料制成或者具有硬质涂层，并且周围定子的磨耗密封部或者所跑合密封部(Einlaufdichtung)比较柔软。在各种不同的运行状态下，可能会出现叶片尖端进入到定子密封部中，并且可能会出现磨耗密封部的材料，而不会损坏叶片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开头所述类型的方法，该方法能够以简单而且成本低廉的方式施加一磨耗层(abradable seal)，并且尤其适于在燃气轮机的保养或者维修过程中更新或更换转子/定子密封部。

按照本发明提出，当密封段在装配状态下位于涡轮壳体部件中期间，施加陶瓷层。

首先对在本发明中所用的几个术语进行解释。

燃气轮机是一种流体机械，其中可将通过燃烧烃或者其它发动机燃料产生的高温气流的热能转变为机械能。本发明尤其可用于飞机的喷气发动机或者涡轮螺旋桨发动机。

转子/定子密封部在旋转运动中彼此相对于密封彼此相对运动的燃气轮机部件，尤其可相对于环绕的涡轮壳体圆周来密封转子的叶片尖端。

在权利要求1的内容中，术语“涡轮壳体部件”是指具有或固定包围转子的定子密封部的涡轮机部件。在本发明的范围内尤其涉及一种喷气发动机模块，其中布置定子密封部。

将密封段布置在涡轮壳体部件的内周上。术语“密封段”是指可拆卸或可单独更换的部件，这些部件分别砌衬涡轮壳体内周的一小部分。多个密封段在涡轮壳体部件的整个圆周上延伸，并且共同构成定子密封部。

密封段具有密封面，涉及那些朝向转子的面。按照本发明，将陶瓷层施加到这些密封面上。在本发明的范围内，术语“陶瓷层”是指具有陶瓷材料成分并且适合用来形成所谓的磨耗密封部的所有材料。这些陶瓷层通常均基于ZrO₂、Al₂O₃之类的材料和/或其它金属氧化物、过渡金属氧化物或者稀土氧化物或者混合氧化物。

按照本发明，当密封段在装配状态下位于涡轮壳体部件之中期间，施加陶瓷层。这意味着，当密封段在装配状态下、即与涡轮壳体部件相连接地形成了在涡轮壳体部件的整个圆周上延伸的密封面期间，施加陶瓷层。

在装配状态下进行涂层具有一系列优点。一方面仅必须将燃气轮机或喷气发动机拆解至模块层，不必耗费地且进而可能产生成本地拆解至零件层。另一方面在装配状态下在模块层上进行涂层时，从一开始就能施加统一或者说同样的(einheitlich)在圆周上平整的陶瓷层。在通常按现有技术为零件涂层时，由于在随后装配密封段过程中误差不可避免，在彼此相邻密封段的圆周方向上在过渡或拼接部位上会出现不连续性，从而通常需要进行修整(例如磨削)，以用于制造在整个圆周上平整的密封面。在现有技术中，必须将比较厚的磨耗层或者说跑合层(Einlaufschicht)施加到各个密封段上，以便有足够的材料可供装配之后必不可少的精密磨削之用。这一点是耗费的，而且会提高成本。此外，在现有技术中所需要的较厚的陶瓷层易于材料剥落。

替代地在现有技术中，可能还要考虑密封面在定子的整个圆周上的不连续性，并且装甲的转子叶片尖端在首次发动机运转时可能会切入到陶瓷层之中。所以这里又需要较厚的、有上述剥落简易性的陶瓷层。