RU95575U1 - TURBO MACHINE SEALABLE - Google Patents
TURBO MACHINE SEALABLE Download PDFInfo
- Publication number
- RU95575U1 RU95575U1 RU2010109939/22U RU2010109939U RU95575U1 RU 95575 U1 RU95575 U1 RU 95575U1 RU 2010109939/22 U RU2010109939/22 U RU 2010109939/22U RU 2010109939 U RU2010109939 U RU 2010109939U RU 95575 U1 RU95575 U1 RU 95575U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seal
- seal according
- filler
- turbomachine
- amount
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
1. Уплотнение турбомашины, выполненное из частиц порошкового наполнителя адгезионно соединенных между собой в монолитный материал, отличающееся тем, что в качестве наполнителя используется высоколегированная сталь состава: Cr от 10,0 до 16,0%, Мо от 0,8 до 3,7%, Fe остальное, а размеры частиц порошка наполнителя составляют от 15 до 180 мкм. ! 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что выполнено спеканием в вакууме или защитной среде. ! 3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что получено газотермическим нанесением на элемент турбомашины. ! 4. Уплотнение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит Са в пределах от 0,01 до 0,2%. ! 5. Уплотнение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит CaF2 в количестве от 4 до 11%. ! 6. Уплотнение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит BN в количестве от 4 до 11%. ! 7. Уплотнение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит BN+BaSO4 в количестве от 4 до 14%. 1. Seal of a turbomachine made of powder filler particles adhesively bonded to one another in a monolithic material, characterized in that high-alloy steel of the composition is used as filler: Cr from 10.0 to 16.0%, Mo from 0.8 to 3.7 %, Fe the rest, and the particle size of the filler powder is from 15 to 180 microns. ! 2. The seal according to claim 1, characterized in that it is made by sintering in a vacuum or protective medium. ! 3. The seal according to claim 1, characterized in that it is obtained by thermal spraying on an element of a turbomachine. ! 4. The seal according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it additionally contains Ca in the range from 0.01 to 0.2%. ! 5. The seal according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it further comprises CaF2 in an amount of from 4 to 11%. ! 6. The seal according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that it further comprises BN in an amount of from 4 to 11%. ! 7. The seal according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it further comprises BN + BaSO4 in an amount of from 4 to 14%.
Description
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to the seals of the gaps of the flowing part of turbomachines, which operate for a long time under conditions of elevated temperatures and high-frequency vibrations.
Эффективность работы газотурбинных двигателей и установок, а также паровых турбин зависит герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса в вентиляторе, компрессоре и турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения, герметичность которых обеспечивается за счет прорезания выступами на торцах лопаток канавок в истираемом уплотнительном материале. Уплотнения турбин выполняют например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США N 5080934, МПК. F01D 11/08, 427/271, 1991] или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет его высокой пористости и его низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных двигателях и установках используют также газотермические покрытия, имеющих, по сравнению с вышеописанными материалами, меньшую трудоемкость изготовления.The efficiency of gas turbine engines and installations, as well as steam turbines, depends on the tightness of the seal between the rotating blades and the inner surface of the casing in the fan, compressor and turbine. One of the main types of such seals are abrasive seals, the tightness of which is ensured by cutting protrusions at the ends of the blades of the grooves in the abradable sealing material. Turbine seals are performed, for example, using braided metal fibers, honeycombs [US Pat. No. 5,080,934, IPC. F01D 11/08, 427/271, 1991] or sintered metal particles. The running-in of these seals is due to its high porosity and its low strength. The latter causes a low erosion resistance of the sealing materials, which leads to rapid wear of the seal. As run-in seals in modern engines and plants, gas-thermal coatings are also used, which, in comparison with the materials described above, have a lower manufacturing complexity.
Известно прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4291089], получаемое методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно на кольцевой элемент корпуса турбомашины в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.Known run-in seal turbomachine [US patent No. 4291089], obtained by the method of thermal spraying of powder material. When this seal is formed in the form of a coating that is applied directly to the annular element of the casing of the turbomachine in the sealing zone between the casing and the blade.
Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и износостойкости покрытия.A disadvantage of the known seal is the inability to simultaneously ensure high break-in and wear resistance of the coating.
Известно также прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4936745], выполненное в виде высокопористого керамического слоя с пористостью от 20 до 35 объемных %.It is also known run-in seal turbomachine [US patent No. 4936745], made in the form of a highly porous ceramic layer with a porosity of from 20 to 35 volume%.
Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.A disadvantage of the known seal is low erosion resistance and strength.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является прирабатываемое уплотнение турбомашины, выполненное из частиц порошкового наполнителя адгезионно соединенных между собой в монолитный материал [патент РФ №2039631, МПК B22F 3/10, Способ изготовления истираемого материала, 1995]. При этом уплотнение включает заполненные в сотовые ячейки и спеченные в вакууме или защитной среде гранулированный прошковый материл состава Cr-Fe-NB-C-Ni.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a break-in seal of a turbomachine made of powder filler particles adhesively bonded to each other in a monolithic material [RF patent No. 2039631, IPC B22F 3/10, Method for manufacturing abradable material, 1995]. In this case, the seal includes granular prolate material of the Cr-Fe-NB-C-Ni composition filled into the cell and sintered in a vacuum or protective medium.
Известный материал прирабатываемого уплотнения турбомашины [патент РФ №2039631, МПК B22F 3/10, Способ изготовления истираемого материала, 1995] используется для уплотнения, которое выполнено в виде жестко соединенного со статором слоя сотовой структуры. При соприкосновении выступов на торце лопатке с сотовой структурой острые кромки гребешков притупляются, что приводит к снижению эффективности уплотнения. При этом слой сотовой структуры может быть закреплен на элементе турбомашины методом сварки или пайки [например, патент РФ №2277637, МПК F01D 11/08, 2006 г.].Known material of the running-in seal of the turbomachine [RF patent No. 2039631, IPC B22F 3/10, Method for manufacturing abradable material, 1995] is used for sealing, which is made in the form of a honeycomb layer rigidly connected to the stator. When the protrusions at the end of the blade with the honeycomb touch, the sharp edges of the combs become dull, which leads to a decrease in the compaction efficiency. In this case, the honeycomb layer can be fixed to the turbomachine element by welding or soldering [for example, RF patent No. 2277637, IPC F01D 11/08, 2006].
Процесс изготовления и прикрепления сотовой структуры достаточно сложен, трудоемок, а также связан с большими временными затратами. При этом, сотовая структура может быть соединена как с кольцевым элементом турбомашины, так и с отдельными, образующими кольцо вставками [например, патент РФ 2287063, МПК F01D 11/08, 2006 г.].The manufacturing process and the attachment of the honeycomb structure is quite complicated, time-consuming, and also associated with large time costs. At the same time, the honeycomb structure can be connected both with the annular element of the turbomachine and with individual inserts forming a ring [for example, RF patent 2287063, IPC F01D 11/08, 2006].
Недостатками прототипа являются невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости материала уплотнения, а также необходимости использования сотовых ячеек.The disadvantages of the prototype are the impossibility of simultaneously ensuring high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal material, as well as the need to use cells.
В этой связи, использование уплотнения, не содержащего слоя сотовой структуры, а выполненного из монолитного материала допускающими врезание в него выступов лопатки и снижающими их износ в процессе эксплуатации, привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.In this regard, the use of a seal that does not contain a layer of honeycomb structure, but is made of a monolithic material that allows the protrusions of the blades to be cut into it and reduces their wear during operation, would further increase the efficiency of the turbomachines.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости материала уплотнения, а также снижение трудоемкости его изготовления.The technical result of the claimed utility model is to ensure high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal material, as well as reducing the complexity of its manufacture.
Технический результат достигается тем, что уплотнение турбомашины, выполненное из частиц порошкового наполнителя адгезионно соединенных между собой в монолитный материал, в отличие от прототипа в качестве наполнителя используется высоколегированная сталь состава: Cr - от 10,0 до 16,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe - остальное, а размеры частиц наполнителя составляют от 15 мкм до 180 мкм.The technical result is achieved in that the turbomachine seal made of powder filler particles adhesively bonded to one another in a monolithic material, unlike the prototype, high alloy steel composition is used as filler: Cr - from 10.0 to 16.0%, Mo - from 0 , 8 to 3.7%, Fe - the rest, and the particle size of the filler is from 15 microns to 180 microns.
Технический результат достигается также тем, что уплотнение: дополнительно содержит Са в пределах от 0,01 до 0,2%; дополнительно содержит CaF2 в количестве от 4 до 11%; дополнительно содержит BN в количестве от 4 до 11%; дополнительно содержит BN+BaSO4 в количестве от 4 до 14%; материал выполнен спеканием в вакууме или защитной среде или медотом газотермического напыления.The technical result is also achieved by the fact that the seal: additionally contains Ca in the range from 0.01 to 0.2%; additionally contains CaF 2 in an amount of from 4 to 11%; additionally contains BN in an amount of from 4 to 11%; additionally contains BN + BaSO 4 in an amount of from 4 to 14%; the material is made by sintering in vacuum or in a protective medium or by thermal spraying honey.
Исследованиями авторов было установлено, что в определенных условиях возможно создание материала для уплотнений обладающего с одной стороны, достаточно высокими механической прочностью и износостойкостью, позволяющими изготавливать из него элементы уплотнений, не разрушающиеся в условиях эксплуатации, а с другой - обладать высокой прирабатываемостью. Совмещение высокой механической прочности и прирабатываемости в разработанном материале для уплотнений, объясняется, в частности, тем, что адгезионная прочность частиц наполнителя, образующего материал весьма высока, тогда как в результате мгновенного ударного-теплового воздействия в условиях эксплуатации уплотнения на отдельную частицу наполнителя кинетическая энергия удара переходит в тепловую энергию. В результате этого, адгезионная прочность на границе рассматриваемой частицы резко снижается и в результате удара происходит его отрыв. В целом же процесс прирабатываемости уплотнения складывается из совокупности единичных процессов отрыва частиц наполнителя в результате снижения адгезионной прочности на границе каждой частицы. Кроме того, отрыв и унос частицы приводит к отводу излишней теплоты из зоны приработки и не позволяет нагреваться основной массе материала. Таким образом реализуется совмещение адгезионной прочности соединения частиц наполнителя составляющую величину от 20 до 100% прочности частиц и локальной адгезионной прочности соединения частиц в зоне контакта с контр-телом от 0,5 до 3% от прочности частиц наполнителя. В связи с дискретным характером взаимодействия системы «уплотнение-лопатка», практически, после приработки происходит их безконтактное взаимодействие.The studies of the authors found that under certain conditions it is possible to create a material for seals that has, on the one hand, sufficiently high mechanical strength and wear resistance, which make it possible to produce seal elements from it that are not destroyed under operating conditions, and, on the other hand, to have high running-in. The combination of high mechanical strength and break-in ability in the developed seal material is explained, in particular, by the fact that the adhesive strength of the particles of the filler forming the material is very high, whereas the kinetic energy of the shock as a result of the instant shock-thermal action during operation of the seal on a separate filler particle goes into heat energy. As a result of this, the adhesive strength at the boundary of the particle in question decreases sharply and as a result of the impact, it breaks off. In general, the process of running in of compaction consists of a set of individual processes of detachment of filler particles as a result of a decrease in adhesive strength at the boundary of each particle. In addition, the separation and ablation of a particle leads to the removal of excess heat from the running-in zone and does not allow the bulk of the material to heat up. Thus, a combination of the adhesion strength of the filler particle connection is realized, a component value of from 20 to 100% of the particle strength and the local adhesive strength of the particle connection in the contact zone with the counterbody from 0.5 to 3% of the filler particle strength. In connection with the discrete nature of the interaction of the “seal-blade” system, practically, after running-in, their contactless interaction occurs.
Однако, для реализации описанного механизма прирабатываемости уплотнения необходимо обеспечить ряд условий. К этим условиям относятся: соотношение адгезионной прочности соединения частиц наполнителя должна составлять величину от 20 до 100% прочности частиц; локальная адгезионная прочность частиц в зоне контакта с контр-телом от 0,5 до 12% от прочности частиц наполнителя; размеры частиц наполнителя должны составлять величину от 15 мкм до 180 мкм.However, for the implementation of the described mechanism of the running-in seal, it is necessary to provide a number of conditions. These conditions include: the ratio of the adhesive strength of the connection of the particles of the filler should be from 20 to 100% of the strength of the particles; local adhesive strength of the particles in the contact zone with the counterbody from 0.5 to 12% of the strength of the filler particles; the particle size of the filler should be from 15 microns to 180 microns.
Пример. В качестве основы для получения материала для прирабатываемого уплотнения использовался металлический порошок составов: 1) Cr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Fe - остальное; 2) Cr - 14,3%, Мо - 2,6%, Fe - остальное; 3) Cr - 16,0%, Мо - 3,7%, Fe - остальное. Размеры частиц наполнителя составляли величины: 15 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Исходный порошковый материал дополнительно содержал следующие компоненты: 1) Са - 0,01%; 0,1%; 0,2%; 2) CaF2 - 4%; 8%; 11%; 3) BN 4%; 6%; 11%; 4) (BN+BaSO4) - 4%; 9%; 14%; материал был изготовлен спеканием в вакууме и защитной среде. Спекание одной части заготовок проводили при температуре 1200±100°С в вакуумной электропечи ОКБ 8086 при остаточном давлении в камере менее 10-2 мм рт. ст., а другой части - при той же температуре в среде осушенного диссоциированного аммиака, в засыпке из обожженного тонкомолотого глинозема. Давление прессования при изготовлении заготовок для всех вариантов было одинаковым и принято равным 70 кгс/мм2. Механические свойства полученного материала составили: твердость НВ от 137 до 146; σв=27,6…36,6 кгс/мм2; σт,=17,4…24,4 кгс/мм2; КС=1,18…1,58 кгм/см2.Example. As the basis for obtaining the material for the running-in seal, metal powder of the compositions was used: 1) Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Fe - the rest; 2) Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Fe - the rest; 3) Cr - 16.0%, Mo - 3.7%, Fe - the rest. The particle size of the filler was: 15 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns. The starting powder material additionally contained the following components: 1) Ca — 0.01%; 0.1%; 0.2%; 2) CaF 2 - 4%; 8%; eleven%; 3) BN 4%; 6%; eleven%; 4) (BN + BaSO 4 ) - 4%; 9%; fourteen%; The material was manufactured by sintering in a vacuum and protective medium. Sintering of one part of the preforms was carried out at a temperature of 1200 ± 100 ° C in a vacuum electric furnace OKB 8086 with a residual pressure in the chamber of less than 10 -2 mm RT. Art., and the other part - at the same temperature in the medium of dried dissociated ammonia, in a bed of burnt fine-ground alumina. The pressing pressure in the manufacture of blanks for all options was the same and taken equal to 70 kgf / mm 2 . The mechanical properties of the obtained material were: HB hardness from 137 to 146; σ in = 27.6 ... 36.6 kgf / mm 2 ; σ t = 17.4 ... 24.4 kgf / mm 2 ; KS = 1.18 ... 1.58 kgm / cm 2 .
Результаты испытаний образцов уплотнений из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с их хорошей прирабатываемостью.The test results of samples of seals from the developed material under operating conditions showed a combination of high strength characteristics of seals, with their good running-in.
На фотографии шлифа (фиг.) представлен внешний вид уплотнения после испытаний (Фигура содержит: 1 - материал прирабатываемого уплотнения; 2 - паз, образованный в результате процесса приработки системы «уплотнение-лопатка»; 3 - поверхность, образованная в результате приработки уплотнения.)The photograph of the thin section (Fig.) Shows the appearance of the seal after testing (The figure contains: 1 - material of the running-in seal; 2 - groove formed as a result of the running-in of the seal-blade system; 3 - surface formed as a result of running-in of the seal.)
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109939/22U RU95575U1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | TURBO MACHINE SEALABLE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109939/22U RU95575U1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | TURBO MACHINE SEALABLE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95575U1 true RU95575U1 (en) | 2010-07-10 |
Family
ID=42684936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010109939/22U RU95575U1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | TURBO MACHINE SEALABLE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU95575U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457070C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | Method of fabricating element of turbine run-in seal |
-
2010
- 2010-03-16 RU RU2010109939/22U patent/RU95575U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457070C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | Method of fabricating element of turbine run-in seal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU98159U1 (en) | COMPONENT TURBINE SEAL ELEMENT | |
| US4039296A (en) | Clearance control through a Ni-graphite/NiCr-base alloy powder mixture | |
| US20150337671A1 (en) | Abrasive blade tip treatment | |
| JPS6014091B2 (en) | Porous sealing material for high temperatures | |
| NO172653B (en) | MIXING OF TWO POWDER-ALLOY AND PROCEDURE FOR AA REPAIR THE OUTER PART OF AN OBJECT WHEN USING THE MIXTURE | |
| RU95575U1 (en) | TURBO MACHINE SEALABLE | |
| RU2436658C2 (en) | Composite element of worn-in turbine seal | |
| RU2429106C2 (en) | Run-in packing of turbine | |
| RU94884U1 (en) | MATERIAL TO BE PREPARED | |
| RU105673U1 (en) | TURBO MACHINE SEALABLE | |
| EP3623082B1 (en) | Method of producing an abrasive tip for a turbine blade | |
| RU109427U1 (en) | SEALING GASES OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE | |
| RU2436966C2 (en) | Material for run-in packing of turbo-machine | |
| RU2703669C1 (en) | Abradable insert of turbine seal | |
| RU2696985C1 (en) | Worn-in seal material of turbomachine | |
| RU95576U1 (en) | TURBINE SEALABLE SEAL | |
| RU114091U1 (en) | REINFORCED TURBINE SEAL WITH REINFORCEMENT ELEMENT | |
| RU2424874C1 (en) | Turbine work-in seal element | |
| RU2455116C1 (en) | Abrasive turbine gland element | |
| RU2425984C1 (en) | Run-in packing of turbo-machine | |
| Smarsly et al. | Advanced high temperature turbine seal materials and designs | |
| WO1995021319A1 (en) | Honeycomb abradable seals | |
| RU2454473C1 (en) | Worn-out seal of turbomachine | |
| RU2484924C2 (en) | Turbine worn-in seal element | |
| RU120143U1 (en) | CELLULAR TURBINE SEALS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140317 |