CN109184811A - 蜂窝芯结构及具有其的透平机蜂窝汽封 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蜂窝芯结构及具有其的透平机蜂窝汽封，蜂窝芯结构用于焊接在连接板上，蜂窝芯结构包括多个蜂窝波纹带，多个蜂窝波纹带间隔设置，蜂窝波纹带包括：波纹带主体，波纹带主体具有阻润端面，波纹带主体通过阻润端面与位于其一侧的波纹带主体间隔设置；阻润层，阻润层设置在波纹带主体的阻润端面上，以在将多个蜂窝波纹带焊接在连接板上时，通过阻润层阻止钎料沿相邻两个蜂窝波纹带之间的间隙爬升。本发明的蜂窝芯结构解决了现有技术中的蜂窝芯在钎焊过程中钎料易填充在蜂窝波纹带之间的问题。

Description

蜂窝芯结构及具有其的透平机蜂窝汽封

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体而言，涉及一种蜂窝芯结构及具有其的透平机蜂窝汽封。

背景技术

现有用于透平机封严的蜂窝气封进行钎焊时，针对不同的蜂窝芯格和蜂窝高度，采用一定厚度或者一定量的钎料，将蜂窝芯和背板进行钎焊。

然而，钎焊过程中，熔化的钎料由于毛细作用，会自动沿着具有较好润湿性的蜂窝波带之间的缝隙填充。这种过度的钎料填充在蜂窝波带之间，会导致蜂窝芯变硬，尤其在蜂窝波带之间的过度钎料会存在坚硬的金属间化合物。蜂窝气封作为透平机械中封严用的关键部件，由于这种变硬的蜂窝芯尤其产生的坚硬物质，会磨损转子上的篦齿或者叶片，不仅严重影响透平工作效率，而且会导致转子寿命严重降低甚至失效和质量隐患。

此外，现有技术中有在蜂窝芯主体上开设孔来阻止钎料爬高的方法，但也存在缺点如下：

1、增加了蜂窝芯结构的制造难度；

2、需要改变现有的蜂窝芯结构制造工艺技术和方式；

3、增加了成本；

4、不能保证完全阻止在钎焊过程中的钎料填入导致的问题和隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种蜂窝芯结构及具有其的透平机蜂窝汽封，以解决现有技术中的蜂窝芯在钎焊过程中钎料易填充在蜂窝波纹带之间的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种蜂窝芯结构，用于焊接在连接板上，蜂窝芯结构包括多个蜂窝波纹带，多个蜂窝波纹带间隔设置，蜂窝波纹带包括：波纹带主体，波纹带主体具有阻润端面，波纹带主体通过阻润端面与位于其一侧的波纹带主体间隔设置；阻润层，阻润层设置在波纹带主体的阻润端面上，以在将多个蜂窝波纹带焊接在连接板上时，通过阻润层阻止钎料沿相邻两个蜂窝波纹带之间的间隙爬升。

进一步地，波纹带主体具有焊接面，焊接面用于与连接板连接，焊接面与连接板相对设置。

进一步地，阻润端面包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面上均设置有阻润层。

进一步地，波纹带主体还包括与焊接面相对设置的第三表面，第三表面上设置有阻润层。

进一步地，阻润层由氧化物形成。

进一步地，阻润层由三氧化二铝、或二氧化钛、或三氧化二铬、或氧化钙、或二氧化锆、或铝酸盐形成。

进一步地，阻润层由陶瓷粉形成。

进一步地，阻润层由硅化物或云母粉形成。

进一步地，阻润层通过以下一种或多种方式设置在波纹带主体上，包括电镀、浸沾、喷涂和烧结。

进一步地，阻润层的厚度为0.005mm-3.2mm。

根据本发明的另一方面，提供了一种透平机蜂窝汽封，包括蜂窝芯结构，其中，蜂窝芯结构为上述的蜂窝芯结构。

本发明的蜂窝芯结构，通过在波纹带主体的阻润端面上设置阻润层，有效控制钎焊过程中的钎料和蜂窝芯结构之间的润湿性，改变材料表面张力，降低蜂窝波纹带之间的间隙的毛细作用，可以在将蜂窝芯机构焊接在连接板上时，通过阻润层阻止钎料沿相邻两个蜂窝波纹带之间的间隙爬高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的蜂窝芯结构与连接板的结构示意图；

图2示出了根据本发明的蜂窝芯结构的实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的蜂窝芯结构与连接板钎焊前的示意图；以及

图4示出了根据本发明的蜂窝芯结构与连接板钎焊后的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、连接板；20、蜂窝波纹带；21、波纹带主体；211、阻润端面；212、焊接面；213、第一表面；214、第二表面；215、第三表面；30、钎料。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种蜂窝芯结构，请参考图1至图4，用于焊接在连接板10上，蜂窝芯结构包括多个蜂窝波纹带20，多个蜂窝波纹带20间隔设置，蜂窝波纹带20包括：波纹带主体21，波纹带主体21具有阻润端面211，波纹带主体21通过阻润端面211与位于其一侧的波纹带主体21间隔设置；阻润层，阻润层设置在波纹带主体21的阻润端面211上，以在将多个蜂窝波纹带20焊接在连接板10上时，通过阻润层阻止钎料30沿相邻两个蜂窝波纹带20之间的间隙爬升。

本发明的蜂窝芯结构，通过在波纹带主体21的阻润端面211上设置阻润层，有效控制钎焊过程中的钎料和蜂窝芯结构之间的润湿性，改变材料表面张力，降低蜂窝波纹带20之间的间隙的毛细作用，可以在将蜂窝芯机构焊接在连接板10上时，通过阻润层阻止钎料30沿相邻两个蜂窝波纹带20之间的间隙爬高。并且，设置阻润层不需要改变现有的蜂窝芯结构制造工艺技术和方式。

其中，连接板10为背板。

在本实施例中，波纹带主体21具有焊接面212，焊接面212用于与连接板10连接，焊接面212与连接板10相对设置。这样的设置不仅限制了钎料的爬高，而且仍然能够保持蜂窝波纹带20与连接板10接触区域的焊接。

具体实施时，阻润端面211包括相对设置的第一表面213和第二表面214，第一表面213和第二表面214上均设置有阻润层。

具体实施时，波纹带主体21还包括与焊接面212相对设置的第三表面215，第三表面215上设置有阻润层。这样的设置进一步阻止了钎料的爬高。

优选地，阻润层由止焊剂制成。

优选地，阻润层由氧化物形成。

优选地，阻润层由三氧化二铝、或二氧化钛、或三氧化二铬、或氧化钙、或二氧化锆、或铝酸盐形成。

优选地，阻润层由陶瓷粉或云母粉形成。

优选地，阻润层由硅化物形成。

在本实施例中，阻润层通过以下一种或多种方式设置在波纹带主体21上，包括浸沾、喷涂、烧结和电镀。

在本实施例中，阻润层的厚度为0.005mm-3.2mm。这样的设置限制钎料爬高的效果更好。

优选地，阻润层的厚度为0.01mm-3.2mm。

在一个实施例中，本发明在波纹带主体21上设置阻润层的具体方法为：

1、对蜂窝波纹带20表面进行清洗，使蜂窝波纹带20的表面保持足够的润湿性。

2、配制非润湿性料浆。例如：将10％～80％三氧化二铝粉与水基或非水基的有机粘结剂混合，并搅拌均匀。

3、将蜂窝波纹带20浸泡在非润湿性料浆中，使蜂窝波纹带20的表面充分接触非润湿性料浆。

4、对非润湿性料浆的蜂窝波纹带20进行干燥，去除水分。

5、去除蜂窝波纹带20的表面的多余的非润湿性膜，仅保留第一表面213、第二表面214和第三表面215处的非润湿性膜(如图1和图2所示)，波纹带主体21的焊接面212位置的非润湿性膜通过刀片刮削的方式去除。

6、在焊接面212位置添加钎料(如图3所示)，将波纹带主体21的焊接面212与背板(连接板10)接触装配(添加钎料和装配的顺序可以互换)，再入炉钎焊。

本发明的蜂窝芯结构控制了蜂窝波纹带表面的润湿性，使得钎焊过程中的钎料在蜂窝波纹带表面以及相邻蜂窝波纹带之间的钎料爬高可控，从而不出现蜂窝芯结构变硬，避免了断面开口的蜂窝表面硬度超过蜂窝芯结构的材料本身的硬度。

在对蜂窝波纹带表面经过了特定的润湿性处理后，使得钎料的分布区域如图4所示，钎料不会爬高到蜂窝芯结构的整个高度。

本发明改变了蜂窝波纹带表面的润湿性，改变材料表面张力，降低蜂窝波纹带之间的间隙的毛细作用，从而限制钎料的填充高度，毛细作用不会发生在蜂窝波纹带与蜂窝波纹带之间的间隙内。

本发明通过在蜂窝波纹带表面添加一层非润湿性的膜，来改变表面的润湿性。这种膜可以是陶瓷粉、非润湿性涂层等减少蜂窝芯表面张力的材料。

本发明可以使用浸沾，和\或喷涂，和\或烧结，和\或电镀等方法，使这层非润湿的膜覆盖在具有润湿性的蜂窝波纹带表面，尤其是多个蜂窝波纹带之间的间隙中。

本发明采用现有常规蜂窝制造方式，也就是说不改变现有蜂窝的制造技术，只是仅仅在钎焊前对现有的蜂窝芯结构增加一道工序，例如采用浸沾法对蜂窝芯结构进行添加非润湿性涂层的处理，或者在蜂窝芯结构制造过程中进行添加非润湿性膜。

本发明已得到了充分试验验证。验证结果不仅证明可行，而且能有效减少钎焊材料，充分利用钎焊材料，并且得到更好的钎焊蜂窝接头剥离强度。

本发明的发明点为：

1、蜂窝波纹带20上添加阻止钎料润湿的阻润层(非润湿性膜)，改变蜂窝波纹带20表面润湿性。

2、能够改变蜂窝波纹带20表面润湿性的材料，不限制形式；例如二氧化钛、三氧化二铬、氧化钙、二氧化锆、铝酸盐、三氧化二铝粉、陶瓷粉、云母粉、耐高温Si化物，氧化物以及上述不同比例的混合物等。

3、针对蜂窝芯结构添加非钎料润湿的膜或非润湿性涂层的位置。添加钎焊的钎料前，必须要刮削蜂窝波纹带20表面残留的非润湿性膜，完全显露具有润湿性的蜂窝材料后，再添加钎料，保证蜂窝波纹带20与背板的可焊性。

4、针对蜂窝结构添加非润湿性膜(阻润层)的方法，料浆浸沾、喷涂、电镀等，能够使改变蜂窝波纹带20表面润湿性的材料在钎焊过程中始终保持在蜂窝波纹带20的表面，从而限制钎料爬高。

术语解释：

1、蜂窝芯：金属或箔带成型后，采用焊接或胶结等链接工艺技术制造链接而成的蜂窝结构。

2、钎料：用于钎焊蜂窝芯结构与其他材料成为一体的钎焊材料，可以是带状、片状、粉状、膏状。

3、钎料爬高：钎焊过程中的，由于润湿和毛细作用，熔化后的钎料会沿着蜂窝波带(蜂窝波纹带)之间的接合面爬高，并把接合面之间完全钎焊并形成钎焊圆角。

4、润湿性：一种液体在一种固体表面铺展的能力。

5、阻润：阻止或(和阻碍)液体在一种固体表面上润湿与铺展。

本发明还提供了一种透平机蜂窝汽封，包括蜂窝芯结构，其中，蜂窝芯结构为上述的蜂窝芯结构。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的蜂窝芯结构，通过在波纹带主体21的阻润端面211上设置阻润层，有效控制钎焊过程中的钎料和蜂窝芯结构之间的润湿性，改变材料表面张力，降低蜂窝波纹带20之间的间隙的毛细作用，可以在将蜂窝芯机构焊接在连接板10上时，通过阻润层阻止钎料30沿相邻两个蜂窝波纹带20之间的间隙爬高。并且，设置阻润层不需要改变现有的蜂窝芯结构制造工艺技术和方式。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种蜂窝芯结构，用于焊接在连接板(10)上，所述蜂窝芯结构包括多个蜂窝波纹带(20)，多个所述蜂窝波纹带(20)间隔设置，其特征在于，所述蜂窝波纹带(20)包括：

波纹带主体(21)，所述波纹带主体(21)具有阻润端面(211)，所述波纹带主体(21)通过所述阻润端面(211)与位于其一侧的波纹带主体(21)间隔设置；

阻润层，所述阻润层设置在所述波纹带主体(21)的阻润端面(211)上，以在将多个所述蜂窝波纹带(20)焊接在所述连接板(10)上时，通过所述阻润层阻止钎料(30)沿相邻两个所述蜂窝波纹带(20)之间的间隙爬升。

2.根据权利要求1所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述波纹带主体(21)具有焊接面(212)，所述焊接面(212)用于与所述连接板(10)连接，所述焊接面(212)与所述连接板(10)相对设置。

3.根据权利要求2所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润端面(211)包括相对设置的第一表面(213)和第二表面(214)，所述第一表面(213)和所述第二表面(214)上均设置有阻润层。

4.根据权利要求2所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述波纹带主体(21)还包括与所述焊接面(212)相对设置的第三表面(215)，所述第三表面(215)上设置有阻润层。

5.根据权利要求1所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润层由氧化物形成。

6.根据权利要求2所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润层由三氧化二铝、或二氧化钛、或三氧化二铬、或氧化钙、或二氧化锆、或铝酸盐形成。

7.根据权利要求1所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润层由陶瓷粉形成。

8.根据权利要求1所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润层由硅化物或云母粉形成。

9.根据权利要求1所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润层通过以下一种或多种方式设置在所述波纹带主体(21)上，包括电镀、浸沾、喷涂和烧结。

10.根据权利要求1所述的蜂窝芯结构，其特征在于，所述阻润层的厚度为0.005mm-3.2mm。

11.一种透平机蜂窝汽封，包括蜂窝芯结构，其特征在于，所述蜂窝芯结构为权利要求1至10中任一项所述的蜂窝芯结构。