RU2027863C1 - Материал надроторного уплотнения авиационного газотурбинного двигателя - Google Patents
Материал надроторного уплотнения авиационного газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027863C1 RU2027863C1 SU5055910A RU2027863C1 RU 2027863 C1 RU2027863 C1 RU 2027863C1 SU 5055910 A SU5055910 A SU 5055910A RU 2027863 C1 RU2027863 C1 RU 2027863C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seal
- turbine engine
- aircraft gas
- rotor seal
- carbon
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: в газотурбинных двигателях, в конструкциях узлов уплотнений, допускающих контакт с рабочими лопатками. Цель - создание материала надроторного уплотнения газотурбинного двигателя, который бы обеспечивал надежную работу уплотнения при использовании в двигателях с температурами рабочего газа 1300-1400°С. Материал надроторного уплотнения состоит из несущего каркаса из углеродкерамического материала на основе графитированных волокон и карбидокремниевой матрицы, а также различных тонкодисперсных добавок в зависимости от конкретных требований к материалу (например, нитрид бора).
Description
Изобретение относится к материалам, применяемым в газотурбинных двигателях (ГТД), а именно к материалам для изготовления надроторного уплотнения ГТД.
Известно сотовое надроторное уплотнение из материала на основе металла, хорошо проводящего тепло и имеющего меньшую твердость и прочность, чем материал лопатки ротора. Хорошая срабатываемость в таких материалах обеспечивается тем, что уплотнение имеют тонкие стенки сот, а, следовательно, небольшую поверхность контакта с ротором [1].
Недостатком этого типа уплотнений является то, что рабочая температура ограничена температурой плавления металла, а также необходимость использования различных систем отвода тепла.
Известны металло-керамические композиционные материалы [2], состоящие из несущего металлического каркаса и различных наполняющих добавок. Каждая из составляющих выполняет свои функции. Несущий каркас, который формируется из металла, воспринимает на себя в процессе работы динамические, статические, термические и другие нагрузки. Наполняющие добавки придают композиционному материалу требуемые специфические свойства, такие как коэффициент трения, срабатываемость, термоокислительная стойкость. В качестве таких добавок используются порошки нитрида бора, карбида кремния, графита.
Для получения металлического каркаса по мере роста рабочей температуры от 300 до 1100оС используют такие металлы, как алюминий, сплавы алюминия с добавками кадмия и магния, медь с добавками никеля, а также никель и сплавы на его основе. От уровня жаростойкости и прочности материала несущего каркаса во многом зависят прочность и жаростойкость уплотнения.
Недостатком данного типа надроторных уплотнений является то, что из-за физико-химических свойств используемых металлов уровень температур рабочего тела не превышает 1100оС.
Данный недостаток устраняется тем, что в надроторном уплотнении несущий каркас выполнен из углерод-керамического материала на основе графитированных волокон и карбидо-кремниевой матрицы.
Преимущество предложенного материала надроторного уплотнения заключается в том, что отсутствуют ограничения рабочих температур, связанные с присутствием металла, керамический материал несущего каркаса по своим физико-химическим свойствам позволяет использовать его при температурах рабочего газа 1300-1400оС.
Применение углерод-керамических материалов в элементах современных и перспективных газотурбинных двигателей известно. Однако для надроторного уплотнения (в монолите) они непригодны из-за высокой твердости и прочности, опасности разрушения рабочих лопаток.
В предложенном материале данный недостаток устраняется присутствием во всем объеме материала уплотнения тонкодисперсного нитрида бора, который обеспечивает легкую прирабатываемость, низкий коэффициент трения в паре с материалом рабочей лопатки, выполняемой из твердых жаростойких сплавов. В качестве наполняющей добавки может кроме нитрида бора применяться какой-либо другой материал, например карбид кремния, графит, в зависимости от конкретных требований к материалу надроторного уплотнения. В качестве наполнителя для углерод-керамического материала несущего каркаса целесообразно использовать изотропный графитированный волокнистый наполнитель.
Наиболее эффективно применение данного материала в газотурбинных двигателях, работающих при температурах 1300-1400оС. При выполнении стенки корпуса камеры сгорания или выходного устройства из подобного материала (с близким коэффициентом термического расширения) становится возможным изготовление надроторного уплотнения не только в виде сегментов, но и в виде цельной обечайки.
Данный материал может быть получен по различным технологиям, но наиболее перспективно использование препреговой технологии, так как это упрощает формование изделий. Удобна эта технология и при выполнении надроторного уплотнения. Она включает следующие стадии: получение препрега, формование углепластиковой заготовки, карбонизация и высокотемпературная обработка.
По названной технологии получен материал надроторного уплотнения, содержащий графитированный войлок (10-20%), карбидо-кремниевый остаток поликарбосилана (10-30%) и тонкодисперсный порошок нитрида бора (50-80%).
Claims (1)
- МАТЕРИАЛ НАДРОТОРНОГО УПЛОТНЕНИЯ АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий несущий каркас и наполнитель, отличающийся тем, что несущий каркас выполнен из углерод-керамического материала на основе графитированных волокон и карбидокремниевой матрицы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055910 RU2027863C1 (ru) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Материал надроторного уплотнения авиационного газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055910 RU2027863C1 (ru) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Материал надроторного уплотнения авиационного газотурбинного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2027863C1 true RU2027863C1 (ru) | 1995-01-27 |
Family
ID=21610204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055910 RU2027863C1 (ru) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Материал надроторного уплотнения авиационного газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2027863C1 (ru) |
-
1992
- 1992-07-23 RU SU5055910 patent/RU2027863C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели, М.: Машиностроение, 1969, с.146. * |
2. Патент ФРГ N 3708956, кл. F 16J 15/453, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100742440B1 (ko) | 연소 가스 환경에서 실리카 및 규소 함유 물질의 감쇠손실을 방지하는 방법 | |
Katz | High-temperature structural ceramics | |
US3864154A (en) | Ceramic-metal systems by infiltration | |
JPS6358791B2 (ru) | ||
Lim et al. | Low-temperature processing of porous SiC ceramics | |
RU2027863C1 (ru) | Материал надроторного уплотнения авиационного газотурбинного двигателя | |
Petrovic et al. | Fabrication and microstructures of MoSi2 reinforced–Si3N4 matrix composites | |
KR970705529A (ko) | 붕소 질화물(boron nitride) | |
KR880011044A (ko) | 아이소스태틱 프레싱에 의한 분말물질 물품의 제조방법 | |
Woetting et al. | High-temperature properties of SiC-Si3N4 particle composites | |
Richerson | Historical review of addressing the challenges of use of ceramic components in gas turbine engines | |
Ishikawa | Crack‐resistant fiber‐bonded ceramic | |
Richerson | Ceramic components in gas turbine engines: why has it taken so long? | |
JP2699586B2 (ja) | 断熱ピストン及びその製造方法 | |
Katz | Ceramics for Vehicular Engines: State-of-the-Art | |
SU571180A3 (ru) | Способ получени спеченных пористых материалов на основе диборида металла | |
Godfrey et al. | The resistance of silicon nitride ceramics to thermal shock and other hostile environments | |
RU2154122C2 (ru) | Композиционный жаростойкий и жаропрочный материал | |
JP3367165B2 (ja) | セラミックス摺動部材 | |
Jiang et al. | FABRICATION AND TESTING OF A SILICON CARBIDE PISTON AND CYLINDER FOR DIESEL ENGINE | |
SE8600212D0 (sv) | Vermeskydd for brennkammaren i en reaktionsmotor | |
Gugel | Non-oxide Ceramics—A New Class of Engineering Materials | |
Vikulin et al. | Si3N 4-Si Composite Ceramics and Chemically Toughened SiC for Engine Components | |
Tianchi et al. | Microstructures and thermal properties of aluminum matrix composites based on wood templates | |
Andersson et al. | Porous Ceramic Bodies. |