EP0166940A2 - Einlaufbelag einer Strömungsmaschine - Google Patents

Einlaufbelag einer Strömungsmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP0166940A2
EP0166940A2 EP85106255A EP85106255A EP0166940A2 EP 0166940 A2 EP0166940 A2 EP 0166940A2 EP 85106255 A EP85106255 A EP 85106255A EP 85106255 A EP85106255 A EP 85106255A EP 0166940 A2 EP0166940 A2 EP 0166940A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
covering according
particles
covering
core
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP85106255A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0166940A3 (en
EP0166940B1 (de
Inventor
Wilhelm Hoffmüller
Josef Eichner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines GmbH
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Publication of EP0166940A2 publication Critical patent/EP0166940A2/de
Publication of EP0166940A3 publication Critical patent/EP0166940A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0166940B1 publication Critical patent/EP0166940B1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1112—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising hollow spheres or hollow fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/122—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
    • F01D11/125—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material with a reinforcing structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the object of the invention is to develop a relatively soft / soft coating which allows the minimization of the radial gap between the rotor blades and the housing of a turbomachine, such as a compressor, and yet has a low sensitivity to temperature and erosion.
  • the groups with the ceramic or glass-containing core of the particles of the composite material result in better insulation of the covering from the housing.
  • the application temperature is not limited by the core material, but only by the enveloping material. Since it is metallic, it can be easily connected and compacted. The material consumption during the production of the layered composite material and / or its application is significantly lower than in the conventional spraying process.
  • the core and shell formation of the particles has the particular advantage that the metallic part of the composite material ESP-775 overall can be kept lower than in the case of known inlet linings, which in particular reduces the harmful influence of abraded material in the turbine (for example sticking of cooling air bores, less erosion of subsequent turbine stages and less environmental pollution).
  • the core is non-metallic
  • the shell is metallic.
  • Metallic is understood to mean a metal-containing material, be it a compound, a mixture or the like.
  • the metallic components of the shell allow the powder particles to bond well after sintering.
  • sintering can also be applied serve the coating on the inside of the housing wall in which the powder is introduced between two rings, one of which is the said inner wall of the housing. Sintering takes place in a conventional manner in an oven known per se.
  • Fig. 1 is a spherical particle with a ceramic core 1, such as BN, Zr0 2 -, A1 2 0 3 - or graphite core and a metallic sleeve 2, for example made of nickel, aluminum or Ni-Al, Ni-Cr, Ni -Mo, Ni-Co, Ni-Ti, Ni-Cu alloys.
  • Nickel is preferably used as a cladding material, because the operating temperature without damaging oxidation is very high (in the range of about 500 ° C +/- 5 0 0 C).
  • a graphite core is preferred because graphite is an ideal lubricant for bearings and has proven its worth in seals.
  • the particles according to FIG. 1 can, for example, be spherical and have a diameter between approximately 50 and 150 ⁇ m.
  • the hardness of the coating produced by particles sintered together is mainly dependent on the size and / or quantity of the graphite of the core and the shell material used and its quantity or thickness. If a high temperature resistance of the inlet lining is required, the nickel can be alloyed with a higher alloy.
  • the volume part of the core 1 in the particle is advantageously about 75%.
  • the thickness of the shell 2 is about 1-5 ⁇ m on the core, however only about 1/3 by weight.
  • the particles are advantageously sintered together at low pressure, from about C -1 M Pa and a temperature, in a vacuum oven, from about 1000 ° C to about 1500 ° C and a time of a few hours. It is advantageous if the powder to be sintered is filled into molds which have the outer dimensions of the coating to be inserted into the housing rings. Of course, the shapes can be removed again after the sintering, for example as radially inner rings. The inner wall of the housing, which is preferably cooled, is then used as the outer ring, as is known per se.
  • the metallic casing material so that it can be easily peeled off from a compressor or turbine blade of an engine. It must also be taken into account here that most known blade materials lose their hardness at high temperatures. In other words, they become very hot when rubbed against the running-in surface and at the same time their wear resistance decreases. This suggests if the operating temperature (operating temperature) permits the use of aluminum or copper-nickel as the shell material.
  • the layered composite material made of particles can still be compressed by rolling or rolling to form a dense, smooth covering which is very erosion and corrosion-resistant, even at the operating temperatures mentioned. Any remaining porosity, especially on the surface of a layered composite material for the covering, can also be eliminated by infiltrating metals, glasses, enamel.
  • FIG. 2 shows a hollow sphere which, as in FIG. 1, can be filled with graphite, but also from Al 2 O 3 -, ZrO 2 - or the like as oxide ceramic, a glass or glass-containing or Si0 2 - containing core 4 can exist. So-called glass ceramics or metallic glasses are also well suited. Composites made of particles with small ceramic balls or grains result in better thermal insulation of the covering to the housing.
  • the size and amount of the core material is the same or similar to that in FIG. 1 and the materials used for the casing 2 are the same as those in FIG. 1.
  • the core is coated with the shell materials in several layers 2a, 2b, likewise by galvanic means or by means of PVD or CVD processes.
  • the thickness of the layers is of the same order of magnitude.
  • the process conditions for the sintering should be the same or similar to those in FIG. 1. Post-compaction or smoothing of the surface by infiltration can also be carried out as described there.
  • FIG. 3 shows a micrograph through a sintered sealing covering made of composite material.
  • the intimate connection of the particles, such as balls or grains, to one another means that erosion, for example caused by aggressive gas from a gas turbine, is not possible.
  • Fig. 3 shows that the pure spherical shape is essentially only in the starting material (powder). Any grain shape can be present after sintering.
  • Figure 3 also clearly shows the stacking, i.e. the good connection of the particles to one another, after sintering with the aid of the shell materials, which are relatively freely selectable, in combination with the core materials desired in each case, in order to achieve the optimal properties of the inlet coating for the respective application.
  • a covering as shown in FIG. 4, can be formed in layers by stacking particles 3 of the composite material together, the structure being determined by the sintering conditions can be influenced in the desired manner.
  • FIG. 4 it is shown that a single layer of coated balls is sintered onto a film 4 as a carrier, in particular a 0.2 mm thick Hastalloy metal film, and this forms a tape that is easy to glue or solder.
  • the total thickness of the covering was about 1 mm and above. It is practically unlimited.
  • FIG. 5 shows a multi-layer composite material, the outermost layer of which consists of very finely divided ( ⁇ 50 ⁇ m ”) powder and serves as a cover or barrier layer towards the housing.
  • a layer of powder is then placed underneath, made of hollow balls 3a, in particular with ceramic or glass-containing or metal-ceramic or metallic glass core and underneath a layer of nickel-coated graphite spheres ( ⁇ 200 ⁇ m ⁇ ) 3b.
  • the individual layers can be sintered one after the other or together as described above follow dense and / or smooth surface.
  • this layered composite material results in a tape with a film carrier 4, in particular for higher temperatures of approximately 550 ° C., in a thickness of the individual layers which can be selected depending on the application, preferably in the above. Area.
  • the hardness in Rockwell of the sintered coating varies from about + 10 to - 40 HSR 15 Y and below, compared to + 20 to + 60 HSR 15 Y with a known flame-sprayed coating.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a covering in which a honeycomb-like carrier 6 is used instead of a conventional film, the honeycombs of which are advantageously filled with coated powder particles 5.
  • the invention is not limited to the use of specificallyhrie- surrounded materials for the particles of the composite material, nor to any particular particle shape, or a method of their preparation, as is the Aufbringart of the pad depending on the application, ie depending on the S trömungs- machine selectable instead of Gluing, soldering, welding can also be carried out using a diffusion or plating process, a pressing-on, shrink -on process, casting or the like.
  • the envelope materials can also be selected within wide limits.
  • the particles have on the one hand easily connected, with a dense and smooth surface (for example by sintering, or sintering and pressing), on the other se its can be quantitative it and delimit volume excessive proportion and thus any adverse or unwanted side effects.
  • the invention is advantageously applicable for run-in coatings and / or seals for both compressor and turbo b n i ne of turbomachines, such as gas turbines, whether it is axial or radial flow machines.
  • EB energy beam
  • laser ion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Gehäuseeinlaufbelag einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine mit gekühlter Gehäusewand und Mitteln zur Verringerung und zum Kleinhalten des Radialspaltes zum Rotor und zur besseren Abdichtung zwischen feststehenden und drehenden Teilen.
Ein fester, dichter, oberflächlich glatter Belag moderater Härte wird aus Teilchen mit nichtmetallischem Kern und metallischer Hülle in Schichttechnik hergestellt, insbesondere gesintert und/oder gepreßt oder aber verdichtet und während oder danach (z.B. als Band) auf einer Wand aufgebracht.

Description

  • In Strömungsmaschinen ist Wirkungsgrad und Betriebsverhalten in hohem Maße davon abhängig, ob es gelingt, den Radialspalt zwischen Rotorschaufeln und Gehäuse so gering wie möglich zu halten. Will man den Radialspalt minimieren, so ist es z.B. möglich, durch Abrieb an einem Gehäusebelag (Einlaufbelag) beim Anstreifen diesen Spalt einzustellen. Die Schaufeln der Strömungsmaschine sollen dagegen möglichst wenig abgerieben werden, weil sonst insbesondere bei ovalen Gehäusen die Spalte ungünstig groß bleiben und die Schaufeln bei Überholung aufwendig repariert oder weggeworfen werden müssen, weil sie zu kurz sind.
  • Solche Einlaufbeläge am Gehäuse ergeben, insbesondere, wenn sie weich sind, wenig Schaufelspitzenverschleiß, sind jedoch erfahrungsgemäß erosionsempfindlich und temperaturempfindlich. Aufgabe der Erfindung ist es, relativ einen/weichen Belag zu entwickeln der die Minimierung des Radialspaltes zwischen Rotorschaufeln und Gehäuse einer Strömungsmaschine, wie Verdichter, gestattet und trotzdem eine geringe Temperatur- und Erosionsempfindlichkeit aufweist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe insbesondere durch die im Hauptanspruch enthaltenen Merkmale. Ferner sind Lösungsmöglichkeiten in den weiteren Ansprüchen angegeben. Zur Erfindung gehören ausdrücklich auch alle Kombinationen und Unterkombinationen der beschriebenen, dargestellten und beanspruchten Merkmale.
  • Die wesentlichsten Vorteile die mit der erfindungsgemäßen Lösung erreicht worden sind:
    • Geringerer Schaufelspitzenverschleiß am Rotor, bei gleichzeitig erheblich verringerter Erosions- und Temperaturempfindlichkeit. Je nach Anwendungsfall kann eine geeignete Werkstoffkombination von Hülle und Kern der Teilchen des Verbundwerkstoffs gewählt werden, z.B. bei Einsatztemperaturen bis etwa 550°C und darüber, bis etwa 1000° C, ein Graphitkern und eine Nickelhülle,bei darüberliegenden Temperaturen kann eine Keramik oder ein Glas, eine Metallkeramik oder ein metallisches Glas oder eine Glaskeramik oder dergleichen verwendet werden mit einer metallischen Hülle legiert, insbesondere höherschmelzend, wie z.B. mit Chrom oder Al, Si im Packverfahren zum Oxidationsschutz von Ni bis 1000°C,Pulver bei 1100°C in Wasserstoffatmosphäre einige Stunden behandelt.
  • Insbesondere die Gruppen mit dem keramischen oder glashaltigen Kern der Teilchen des Verbundwerkstoffs ergibt eine bessere Isolation des Belags zum Gehäuse. Die Einsatztemperatur ist bei der Anwendung nicht vom Kernwerkstoff her beschränkt, sondern lediglich vom umhüllenden Werkstoff. Dieser läßt sich,da er metallisch ist,leicht verbinden und verdichten. Der Materialverbrauch während der Herstellung des Schichtverbundwerkstoffes und/oder seiner Aufbringung ist wesentlich geringer gegenüber dem herkömmlichen Spritzverfahren. Die Kern-und Hülleausbildung der Teilchen bringt vor allem den Vorteil daß der metallische Anteil am Verbundwerkstoff ESP-775
    insgesamt niedriger gehalten werden kann als bei bekannten Einlaufbelägen, was insbesondere den schädlichen Einfluß abgeriebenen Materials in der Turbine (z.B. Verkleben von Kühlluftbohrungen, weniger Erosion nachfolgender Turbinenstufen und weniger Umweltbelastung) vermindert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellt und anhand derselben erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Teilchen des Verbundwerkstoffs
    • Fig. 2 ein anderes Teilchen
    • Fig. 3 ein Schliffbild eines schichtartigen Verbundwerkstoffes
    • Fig. 4 einen Verbundwerkstoff mit einseitiger folienartiger Oberfläche/Träger
    • Fig. 5 einen Verbundwerkstoff als Band Folien-/Träger'
    • Fig. 6 einen Verbundwerkstoff mit teilchengefülltem (Waben-)Träger in Draufsicht.
  • In allen Figuren sind gleiche Stoffe bzw. Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Kern ist jeweils nichtmetallisch,die Hülle metallisch. Dabei wird unter metallisch ein metallhaltiger Werkstoff verstanden, sei es eine Verbindung ein Gemisch oder dergleichen. Die metallischen Bestandteile der Hülle gestatten eine gute Verbindung der Pulverteilchen nach dem Sintern. Im einfachsten Fall kann das Sintern zugleich dem Aufbringen des Belags auf die Innenseite der Gehäusewand dienen, in dem das Pulver zwischen zwei Ringe eingebracht wird, wovon eine die besagte Innenwand des Gehäuses ist. Das Sintern erfolgt in üblicher Weise in einem an sich bekannten Ofen.
  • In Fig. 1 ist ein kugelförmiges Teilchen mit einem keramischen Kern 1, wie BN-, Zr02-, A1203- oder Graphitkern und einer metallischen Hülse 2, z.B. aus Nickel, Aluminium oder Ni-Al, Ni-Cr, Ni-Mo, Ni-Co, Ni-Ti, Ni-Cu -legierungen. Die Hülle wird durch Beschichten des Kerns auf galvanischem Wege (elektrolytisch) oder nach dem bekannten CVD-Verfahren (chemische Gasphasenabscheidung) erzeugt. Auch andere physikalische Verfahren, wie PVD (= physikalische Dampfabscheidung) sind anwendbar.
  • Bevorzugt wird Nickel als Hüllwerkstoff verwendet, weil die Einsatztemperatur ohne schädigende Oxidation sehr hoch liegt (im Bereich um etwa 500° C +/- 50 0 C). Ein Graphitkern wird bevorzugt, weil Graphit ein idealer Schmierstoff für Lager ist und sich bei Dichtungen bestens bewährt hat. Die Teilchen nach Fig. 1 können z.B. kugelförmig sein und einen Durchmesser zwischen etwa 5o und 15o pm aufweisen. Die Härte des, durch im Sinterverfahren aneinandergelagerten Teilchen, hergestellten Belags, ist hauptsächlich von Größe und/oder Menge des Graphits des Kerns sowie dem verwendeten Hüllwerkstoff und dessen Menge bzw. Dicke abhängig. Wird eine hohe Temperaturbeständigkeit des Einlaufbelags gefordert, so kann das Nickel höher legiert werden. Liegen die Einsatztemperaturen gering, kann Nickel auf elektrolytischem Wege, mit Aluminium oder-mit Kupfer legiert, als Hüllwerkstoff aufgebracht werden. Mit Vorteil ist bei Fig. 1 der Volumenteil des Kerns 1 im Teilchen etwa 75 %. Die Dicke der Hülle 2 beträgt etwa 1 - 5 um auf dem Kern,
    jedoch nur etwa 1/3 des Gewichtsanteils. Die Teilchen werden in vorteilhafter Weise aneinander gesintert bei geringem Druck,von etwa C-1 M Pa und einer Temperatur,im Vakuum-Ofen, von etwa über 1000°C bis etwa 1500°C und einer Zeit von einigen Stunden. Von Vorteil ist es,wenn man das zu sinternde Pulver in Formen füllt die, die äußeren Abmessungen des in die Gehäuseringe einzulegenden Belags besitzen. Selbstverständlich sind die Formen,z.B. als radial innenliegende Ringe nach dem Sintern wieder entfernbar. Als außenliegender Ring dient dann die Gehäuseinnenwand,welche vorzugsweise gekühlt wird, wie an sich bekannt.
  • Es empfiehlt sich den metallischen Hüllwerkstoff auch danach auszuwählen, daß er sich von einer Verdichter- oder Turbinenschaufel eines Triebwerks leicht abschälen läßt. Hierbei muß noch berücksichtigt werden, daß die meisten bekannten Schaufelwerkstoffe bei hoher Temperatur ihre Härte verlieren. D.h., sie werden beim Anstreifen an den Einlaufbelag sehr heiß und gleichzeitig sinkt ihr Verschleißwiderstand. Dies spricht dafür, wenn es die Einsatztemperatur (Betriebstemperatur) zuläßt, Aluminium oder Kupfer-Nickel als Hüllwerkstoff zu verwenden. Durch Walzen oder Rollen kann der Schichtverbundwerkstoff aus Teilchen noch verdichtet werden zu einem dichten glatten Belag, welcher sehr erosions- und korrosionsfest ist, auch bei den genannten Einsatztemperaturen. Etwa vorhandene Restporosität,insbesondere an der Oberfläche eines Schichtverbundwerkstoffes für den Belag,kann auch durch Infiltrieren von Metallen, Gläsern, Email beseitigt werden.
  • In Fig. 2 ist dargestellt, eine Hohlkugel welche sowohl,wie in Fig. 1,mit Graphit gefüllt sein kann, jedoch auch aus Al2O3-,ZrO2-oder dergleichen als Oxidkeramik, einem Glas- oder glashaltigen oder Si02-haltigen Kern 4 bestehen kann. Auch sogenannte Glaskeramiken oder metallische Gläser sind gut geeignet. Verbundwerkstoffe aus Teilchen mit kleinen Keramik-Kugeln oder Körnern ergeben eine bessere Wärmeisolation des Belags zum Gehäuse.
  • Die Größe und Menge des Kernwerkstoffes ist gleich oder ähnlich wie in Fig. 1 und die Werkstoffe, welche für die Hülle 2 verwendet werden, sind gleich den in Fig. 1.genannten. Die Beschichtung des Kerns mit den Hüllwerkstoffen erfolgt in mehreren Schichten 2a, 2b, ebenfalls auf galvanischem Wege oder mittels PVD- oder CVD-Verfahren. Die Dicke der Schichten liegt in der gleichen Größenordnung. Die Verfahrensbedingungen für das Sintern sollten gleich oder ähnlich wie in Fig. 1 sein. Eine Nachverdichtung oder Glätten der Oberfläche durch Infiltrieren kann ebenso wie dort beschrieben erfolgen.
  • Ein Schliffbild durch einen gesinterten Dichtungsbelag aus Verbundwerkstoff zeigt Fig. 3. Durch die innige Verbindung der Teilchen, wie Kugeln oder Körner, untereinander ist eine, etwa durch aggressives Gas einer Gasturbine verursachte Erosion nicht möglich. Fig. 3 zeigt, daß die reine Kugelform im wesentlichen nur beim Ausgangsmaterial (Pulver) vorliegt. Nach dem Sintern kann eine beliebige Kornform vorliegen. Die Fig. 3 zeigt außerdem deutlich das Aneinanderlagern, d.h. die gute Verbindung der Teilchen untereinander, nach dem Sintern mit Hilfe der Hüllwerkstoffe, die relativ frei wählbar sind, in Kombination mit jeweils gewünschten Kernwerkstoffen um die, für den jeweiligen Anwendungsfall, möglichst optimale Eigenschaft des Einlaufbelags zu erzielen.
  • Ein Belag kann, wie Fig. 4 zeigt, durch Aneinanderlagern von Teilchen 3 des Verbundwerkstoffs schichartig gebildet werden, wobei die Gefügestruktur durch die Sinterbedingungen in gewünschter Weise beeinflußt werden kann. Z.B. ist in Fig. 4 dargestellt, eine einzige Schicht aus beschichteten Kugeln auf einer Folie 4 als Träger, insbesondere eine 0,2 mm dicke Hastalloy-Metallfolie, aufgesintert und diese bildet so ein gut kleb- bzw. lötbares Band. Die Gesamtdicke des Belags lag bei etwa 1 mm und darüber. Sie ist praktisch unbegrenzt.
  • Im Beispiel der Fig. 5 ist ein Mehrschicht-Verbundwerkstoff dargestellt,dessen äußerste Schicht aus sehr feinteiligem (<50µm ") Pulvers besteht und als Deck- oder Sperrschicht zum Gehäuse hin dient.Dann legt man eine Schicht Pulver darunter,aus Hohlkugeln 3a,insbesondere mit keramik- oder glashaltigem oder Metallkeramik oder metallischem Glas-Kern und darunter eine Schicht aus Nickel beschichteten Graphitkugeln (~200µm Ø) 3b. Die einzelnen Schichten können nacheinander oder gemeinsam wie vorbeschrieben,gesintert werden. Gewünschtenfalls kann eine Nachverdichtung oder ein Infiltrieren mit Erzeugung einer dichten und/oder glatten Oberfläche folgen.
  • Wie Fig. 5 zeigt ergibt dieser Schicht-Verbundwerkstoff ein Band mit einem Folien-Träger 4 insbesondere für höhere Temperaturen von et wa ≧ 550°C in einer Dicke der Einzelschichten je nach Anwendungsfall wählbar, bevorzugt im o.a. Bereich. Je nach Zusamensetzung schwankt die Härte in Rockwell des gesinterten Belags von etwa + 10 bis - 40 HSR 15 Y und darunter, gegenüber + 20 bis + 60 HSR 15 Y bei einem bekannten flammgespritzten Belag.
  • Fig. 6 zeigt eine Ausführung eines Belags bei dem anstelle einer üblichen Folie ein honigwabenartiger Träger 6 verwendet wird,dessen Waben,mit Vorteil,mit beschichteten Pulverteilchen 5 gefüllt sind.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung der vorbeschrie- benen Werkstoffe für die Teilchen des Verbundwerkstoffes beschränkt, noch auf eine bestimmte Teilchenform oder ein Verfahren ihrer Herstellung, ebenso ist die Aufbringart des Belags je nach Anwendungsfall, d.h. je nach Strömungs- maschine wählbar, statt Kleben, Löten, Schweißen kann auch ein Diffusions- oder Plattierverfahren, ein Anpreß-, Aufschrumpfverfahren, Angießen oder ähnliches erfolgen.
  • Die Kernwerkstoffe können aus einer großen Auswahl nahezu beliebig gewählt werden, da sie immer von einer dichten Metallschicht umschlossen sind. Die Hüllwerkstoffe lassen sich ebenfalls in weiten Grenzen wählen. Durch ihren metallischen Anteil lassen sich die Teilchen einerseits leicht verbinden, mit dichter und glatter Oberfläche (z.B. durch Sintern oder Sintern und Pressen), anderer- seits läßt sich ihr mengen- und volumenmäßiger Anteil begrenzen und dadurch etwaige schädliche oder nicht gewünschte Nebenwirkungen.
  • Die Erfindung ist mit Vorteil anwendbar für Einlaufbeläge und/oder Dichtungen sowohl für Verdichter als auch Tur- binen von Strömungsmaschinen, wie Gasturbinen, gleich ob es sich um Axial- oder Radialströmungsmaschinen handelt.
  • Zum Erzeugen einer dichten und/oder glatten Oberfläche sind auch bekannte Verfahren geeignet, wie Energiestrahl (EB, Laser, Ionen) -härten, -umschmelzen, -legieren, -glasieren etc., Implantieren, Diffundieren, Veredeln.

Claims (15)

1. Einlaufbelag einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, zwecks Verringerung und zum Kleinhalten des Radialspaltes zum Rotor und zur besseren Abdichtung des Gehäuses gegenüber den mit dem Rotor sich drehenden Schaufeln, wobei die Gehäusewand wenigstens einen Ring aus Sintermaterial aufweist der die Schaufelspitzen umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schichtverbundwerkstoff aus einer oder mehreren Schichten von Teilchen, von denen jedes aus einem nichtmetallischen Kern und einer metallischen Hülle besteht, die aneinander gelagert sind durch Abscheiden auf chemischem oder physikalischem Wege aus der Gasphase und durch Sintern auf einem Träger oder direkt auf einem Gehäuseteil aufgebracht einen Dichtungsbelag moderater Härte mit dichter, geschlossener Oberfläche bilden.
2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle auf den einzelnen Teilchen elektrolytisch oder chemisch (stromlos) aufgebracht ist.
3. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Belags pulverförmig sind.
4. Belag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Kugeln gebildet sind.
5. Belag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Hohlkugeln gebildet sind.
6. Belag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkugeln mit Gleitmittel gefüllt sind.
7. Belag nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Teilchen aus Graphit besteht oder dieses enthält.
8. Belag nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Teilchen aus einer Metallverbindung wie Oxiden, Nitriden, Siliziden, Carbiden besteht oder solche enthält, insbesondere Glas, Keramik oder Kombinationen der genannten Werkstoffe einschließlich Siliziumverbindungen.
9. Belag nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle der Teilchen aus Nickel oder einer Nickellegierung mit Chrom, Aluminium oder Kupfer besteht.
10. Belag nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle der Teilchen aus einer Nickellegierung gebildet ist, hergestellt durch Eindiffundieren der Zusätze zur Nickelbasis von außen.
11. Belag nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Belag nachverdichtet ist, z.B. durch Walzen.
12. Belag nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Belag verdichtet ist durch Infiltrieren von außen mit Metallen, Gläsern, Email.
13. Belag nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtverbundwerkstoff wenigstens einseitig eine trägerbandartige zusammenhängende vorzugsweise glatte Fläche aufweist.
14. Belag nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus einem sandwichartig gebildeten Schichtverbundkörper mit zwei vorzugsweise glatten trägerbandartigen bzw. folienartigen Flächen besteht, von denen eine wieder entfernbar ist.
15. Belag nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus Verbundwerkstoff aufklebbar, auflötbar, aufschweißbar ist oder durch Anpressen, Anschmelzen, Angießen, Aufschrumpfen oder Aufplattieren auf der Innenseite der Gehäusewand, welche kühlbar, aufgebracht ist.
EP85106255A 1984-07-05 1985-05-22 Einlaufbelag einer Strömungsmaschine Expired EP0166940B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843424661 DE3424661A1 (de) 1984-07-05 1984-07-05 Einlaufbelag einer stroemungsmaschine
DE3424661 1984-07-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0166940A2 true EP0166940A2 (de) 1986-01-08
EP0166940A3 EP0166940A3 (en) 1986-05-21
EP0166940B1 EP0166940B1 (de) 1989-03-29

Family

ID=6239843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP85106255A Expired EP0166940B1 (de) 1984-07-05 1985-05-22 Einlaufbelag einer Strömungsmaschine

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0166940B1 (de)
JP (1) JPS6123805A (de)
DE (1) DE3424661A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU583516B2 (en) * 1984-06-25 1989-05-04 United Technologies Corporation Abrasive surfaced article for high temperature service
WO1993006341A1 (de) * 1991-09-18 1993-04-01 MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MüNCHEN GMBH Einlaufbelag für eine strömungsmaschine und herstellungsverfahren
EP0555896A1 (de) * 1992-02-12 1993-08-18 General Motors Corporation Verfahren zur Herstellung einer Kern/Muster-Kombination für die Produktion von Schaufeln oder Teilen von Gasturbinen
WO2007112727A2 (de) * 2006-04-06 2007-10-11 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum herstellen einer wabendichtung
DE102007019476A1 (de) 2007-04-25 2008-11-06 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Anstreifbelags
US8419359B2 (en) 2007-06-11 2013-04-16 Woco Industrietechnik Gmbh Plastic compressor housing and method for producing a plastic compressor housing
CN105556001A (zh) * 2013-09-20 2016-05-04 Hrl实验室有限责任公司 具有低热容量和低热导率的热阻挡材料和涂层

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221114C1 (de) * 2002-05-03 2003-09-11 Glatt Systemtechnik Gmbh Dichtung für Strömungsmaschinen
DE102006009054B4 (de) 2006-02-27 2007-11-22 Woco Industrietechnik Gmbh Gehäuse für Radialverdichter
DE102007009781B4 (de) 2007-02-27 2009-09-17 Woco Industrietechnik Gmbh Kunststoffverdichtergehäuse sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009009389B4 (de) 2009-02-18 2011-03-24 Woco Industrietechnik Gmbh Verdichtergehäuse, Verdichter umfassend ein solches Verdichtergehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Verdichtergehäuses
DE102009016803A1 (de) * 2009-04-09 2010-10-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Labyrinth-Anstreifdichtung für eine Strömungsmaschine
DE102009018801A1 (de) 2009-04-24 2009-11-05 Daimler Ag Turbolader-Anordnung
FR3058457B1 (fr) * 2016-11-10 2018-12-07 Safran Helicopter Engines Procede de fabrication d'une pale de turbomachine.

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1089613B (de) * 1956-04-23 1960-09-22 Siemens Ag Verfahren zum Loetbarmachen von Werkstoffen durch fest haftende Schichten von Metall aus der Eisen-Nickel-Kobalt-Gruppe
US3594216A (en) * 1969-06-19 1971-07-20 Westinghouse Electric Corp Vapor phase deposition of metal from a metal-organic beta-ketoamine chelate
DE2239840A1 (de) * 1971-11-15 1973-05-24 United Aircraft Corp Schleifbares material fuer hohe temperaturen
DE2421504A1 (de) * 1973-05-04 1974-11-21 Ishizuka Glass Gesinterte metallische zusammensetzung
US3879830A (en) * 1971-06-30 1975-04-29 Gte Sylvania Inc Cathode for electron discharge device having highly adherent emissive coating of nickel and nickel coated carbonates
US3975165A (en) * 1973-12-26 1976-08-17 Union Carbide Corporation Graded metal-to-ceramic structure for high temperature abradable seal applications and a method of producing said
GB1465638A (en) * 1973-06-29 1977-02-23 Bbc Brown Boveri & Cie Method and means for reducing the clearance between a rotating member and a stationary member
FR2439053A1 (fr) * 1978-10-16 1980-05-16 Nippon Mining Co Procede de production d'une poudre composite a revetement multicouche
US4251272A (en) * 1978-12-26 1981-02-17 Union Carbide Corporation Oxidation resistant porous abradable seal member for high temperature service
US4291089A (en) * 1979-11-06 1981-09-22 Sherritt Gordon Mines Limited Composite powders sprayable to form abradable seal coatings
EP0067746A1 (de) * 1981-06-12 1982-12-22 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation, "S.N.E.C.M.A." Abschabbare Dichtschicht und Herstellungsmethode für dieselbe

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA901892A (en) * 1970-03-20 1972-06-06 A. W. Fustukian David Method of preparing metal alloy coated composite powders
FR2401310A1 (fr) * 1977-08-26 1979-03-23 Snecma Carter de turbine de moteur a reaction
DE3019920C2 (de) * 1980-05-24 1982-12-30 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Einrichtung zur äußeren Ummantelung der Laufschaufeln von Axialturbinen für Gasturbinentriebwerke

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1089613B (de) * 1956-04-23 1960-09-22 Siemens Ag Verfahren zum Loetbarmachen von Werkstoffen durch fest haftende Schichten von Metall aus der Eisen-Nickel-Kobalt-Gruppe
US3594216A (en) * 1969-06-19 1971-07-20 Westinghouse Electric Corp Vapor phase deposition of metal from a metal-organic beta-ketoamine chelate
US3879830A (en) * 1971-06-30 1975-04-29 Gte Sylvania Inc Cathode for electron discharge device having highly adherent emissive coating of nickel and nickel coated carbonates
DE2239840A1 (de) * 1971-11-15 1973-05-24 United Aircraft Corp Schleifbares material fuer hohe temperaturen
DE2421504A1 (de) * 1973-05-04 1974-11-21 Ishizuka Glass Gesinterte metallische zusammensetzung
GB1465638A (en) * 1973-06-29 1977-02-23 Bbc Brown Boveri & Cie Method and means for reducing the clearance between a rotating member and a stationary member
US3975165A (en) * 1973-12-26 1976-08-17 Union Carbide Corporation Graded metal-to-ceramic structure for high temperature abradable seal applications and a method of producing said
FR2439053A1 (fr) * 1978-10-16 1980-05-16 Nippon Mining Co Procede de production d'une poudre composite a revetement multicouche
US4251272A (en) * 1978-12-26 1981-02-17 Union Carbide Corporation Oxidation resistant porous abradable seal member for high temperature service
US4291089A (en) * 1979-11-06 1981-09-22 Sherritt Gordon Mines Limited Composite powders sprayable to form abradable seal coatings
EP0067746A1 (de) * 1981-06-12 1982-12-22 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation, "S.N.E.C.M.A." Abschabbare Dichtschicht und Herstellungsmethode für dieselbe

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU583516B2 (en) * 1984-06-25 1989-05-04 United Technologies Corporation Abrasive surfaced article for high temperature service
WO1993006341A1 (de) * 1991-09-18 1993-04-01 MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MüNCHEN GMBH Einlaufbelag für eine strömungsmaschine und herstellungsverfahren
US5326647A (en) * 1991-09-18 1994-07-05 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Abradable layer for a turbo-engine and a manufacturing process
EP0555896A1 (de) * 1992-02-12 1993-08-18 General Motors Corporation Verfahren zur Herstellung einer Kern/Muster-Kombination für die Produktion von Schaufeln oder Teilen von Gasturbinen
US5250136A (en) * 1992-02-12 1993-10-05 General Motors Corporation Method of making a core/pattern combination for producing a gas-turbine blade or component
WO2007112727A3 (de) * 2006-04-06 2007-12-21 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum herstellen einer wabendichtung
WO2007112727A2 (de) * 2006-04-06 2007-10-11 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum herstellen einer wabendichtung
DE102007019476A1 (de) 2007-04-25 2008-11-06 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Anstreifbelags
WO2008131718A2 (de) * 2007-04-25 2008-11-06 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum herstellen eines anstreifbelags
WO2008131718A3 (de) * 2007-04-25 2009-04-30 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum herstellen eines anstreifbelags
US20100119706A1 (en) * 2007-04-25 2010-05-13 Mtu Aero Engines Gmbh Method for the production of an abradable coating
US8419359B2 (en) 2007-06-11 2013-04-16 Woco Industrietechnik Gmbh Plastic compressor housing and method for producing a plastic compressor housing
CN105556001A (zh) * 2013-09-20 2016-05-04 Hrl实验室有限责任公司 具有低热容量和低热导率的热阻挡材料和涂层
EP3047047A4 (de) * 2013-09-20 2017-05-24 Hrl Laboratories, Llc Wärmedämmende materialien und beschichtungen mit niedriger wärmekapazität und niedriger wärmeleitfähigkeit
CN105556001B (zh) * 2013-09-20 2017-10-27 Hrl实验室有限责任公司 具有低热容量和低热导率的热阻挡材料和涂层

Also Published As

Publication number Publication date
EP0166940A3 (en) 1986-05-21
JPS6123805A (ja) 1986-02-01
EP0166940B1 (de) 1989-03-29
DE3424661C2 (de) 1988-02-18
JPH0379523B2 (de) 1991-12-19
DE3424661A1 (de) 1986-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2637443C2 (de)
DE3018620C2 (de) Wärmedämmende und dichtende Auskleidung für eine thermische Turbomaschine
EP0166940A2 (de) Einlaufbelag einer Strömungsmaschine
US4094673A (en) Abradable seal material and composition thereof
DE3785427T2 (de) Verschleissfeste siliziumkarbidpulver mit mehrschichtauflage.
EP0270670B1 (de) Lagermetallschicht und verfahren zu deren herstellung
DE4439950C2 (de) Metallisches Bauteil mit einer Verbundbeschichtung, Verwendung, sowie Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen
US5780116A (en) Method for producing an abradable seal
DE68923921T2 (de) Kolben.
DE3015867A1 (de) Verfahren zum herstellen eines mit keramik bedeckten gegenstands sowie mit keramik bedecktes gebilde
DE2853724C3 (de) Schichtwerkstoff oder Schichtwerkstück sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE3103129A1 (de) Thermisch belastbares maschinenteil und verfahren zu dessen herstellung
GB2242240A (en) Bearings
EP0132667A1 (de) Thermisch hochbeanspruchte, gekühlte Turbinenschaufel
EP0484115A1 (de) Abrasives Turbinenschaufelende
EP3252277A1 (de) Abschabbare dichtschicht einer äusseren luftdichtung
EP0170763B1 (de) Verschleissfeste Beschichtung
GB2241993A (en) Bearings
CH704833A1 (de) Komponente für eine Turbomaschine und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Komponente.
DE2208070C2 (de) Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0840809B1 (de) Erzeugnis mit einem metallischen grundkörper mit kühlkanälen und dessen herstellung
JPH06192774A (ja) 高強度裏金を有する銅合金すべり軸受及びその製造方法
EP1382707A1 (de) Schichtsystem
DE3307749A1 (de) Bauteil mit einem kompositwerkstoff-ueberzug und verfahren zum aufbringen des ueberzugs
DE102018107412A1 (de) Sprühpulver und verfahren zur ablagerungeiner sprühbeschichtung unter verwendungdesselben

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): DE FR GB IT SE

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

EL Fr: translation of claims filed
AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): DE FR GB IT SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19860710

17Q First examination report despatched

Effective date: 19870423

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: DE DOMINICIS & MAYER S.R.L.

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): FR GB IT SE

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
ITTA It: last paid annual fee
EAL Se: european patent in force in sweden

Ref document number: 85106255.4

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: 746

Effective date: 19960430

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: D9

Free format text: CORRECTION

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19970410

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19970411

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 19970423

Year of fee payment: 13

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19980522

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19980523

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19980531

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 19980522

EUG Se: european patent has lapsed

Ref document number: 85106255.4

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST