專利名稱：用于制造燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子/定子密封部的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將陶瓷層施加到燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件內(nèi)周上的密封段的密封面上的方法。
背景技術(shù)：
在渦輪機(jī)、尤其是燃?xì)廨啓C(jī)、例如飛機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)中，在相互作用的并且相對運動的轉(zhuǎn)子和定子部件之間的間隙所引起的泄漏流會降低效率。為了使間隙損失最小化，并且進(jìn)而使得流體機(jī)械或者說渦輪機(jī)保持高效率，需要將在機(jī)器運行過程中通常高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片和包圍轉(zhuǎn)子的屬于定子的殼體密封面之間的間隙保持地較小。這一點存在問題，因為轉(zhuǎn)子葉片會在高附在時不僅由于熱負(fù)荷而且由于離心力在徑向方向伸長，而殼體通常僅經(jīng)歷很小的熱膨脹，并且進(jìn)而殼體外周變大的幅度很小。因此，間隙尺寸在燃?xì)廨啓C(jī)運行 中是可變化的。為了考慮這些間隙尺寸變化，(US4，299，865)已知所謂的磨耗密封部(abradableseals)。在此，轉(zhuǎn)子的葉片尖段由一種硬質(zhì)材料制成或者具有硬質(zhì)涂層，并且周圍定子的磨耗密封部或者所跑合密封部(Einlaufdichtung)比較柔軟。在各種不同的運行狀態(tài)下，可能會出現(xiàn)葉片尖端進(jìn)入到定子密封部中，并且可能會出現(xiàn)磨耗密封部的材料，而不會損壞葉片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開頭所述類型的方法，該方法能夠以簡單而且成本低廉的方式施加一磨耗層(abradable seal),并且尤其適于在燃?xì)廨啓C(jī)的保養(yǎng)或者維修過程中更新或更換轉(zhuǎn)子/定子密封部。按照本發(fā)明提出，當(dāng)密封段在裝配狀態(tài)下位于渦輪殼體部件中期間，施加陶瓷層。首先對在本發(fā)明中所用的幾個術(shù)語進(jìn)行解釋。燃?xì)廨啓C(jī)是一種流體機(jī)械，其中可將通過燃燒烴或者其它發(fā)動機(jī)燃料產(chǎn)生的高溫氣流的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。本發(fā)明尤其可用于飛機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)或者渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)。轉(zhuǎn)子/定子密封部在旋轉(zhuǎn)運動中彼此相對于密封彼此相對運動的燃?xì)廨啓C(jī)部件，尤其可相對于環(huán)繞的渦輪殼體圓周來密封轉(zhuǎn)子的葉片尖端。在權(quán)利要求I的內(nèi)容中，術(shù)語“渦輪殼體部件”是指具有或固定包圍轉(zhuǎn)子的定子密封部的渦輪機(jī)部件。在本發(fā)明的范圍內(nèi)尤其涉及一種噴氣發(fā)動機(jī)模塊，其中布置定子密封部。將密封段布置在渦輪殼體部件的內(nèi)周上。術(shù)語“密封段”是指可拆卸或可單獨更換的部件，這些部件分別砌襯渦輪殼體內(nèi)周的一小部分。多個密封段在渦輪殼體部件的整個圓周上延伸，并且共同構(gòu)成定子密封部。密封段具有密封面，涉及那些朝向轉(zhuǎn)子的面。按照本發(fā)明，將陶瓷層施加到這些密封面上。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語“陶瓷層”是指具有陶瓷材料成分并且適合用來形成所謂的磨耗密封部的所有材料。這些陶瓷層通常均基于Zr02、Al203之類的材料和/或其它金屬氧化物、過渡金屬氧化物或者稀土氧化物或者混合氧化物。按照本發(fā)明，當(dāng)密封段在裝配狀態(tài)下位于渦輪殼體部件之中期間，施加陶瓷層。這意味著，當(dāng)密封段在裝配狀態(tài)下、即與渦輪殼體部件相連接地形成了在渦輪殼體部件的整個圓周上延伸的密封面期間，施加陶瓷層。在裝配狀態(tài)下進(jìn)行涂層具有一系列優(yōu)點。一方面僅必須將燃?xì)廨啓C(jī)或噴氣發(fā)動機(jī)拆解至模塊層，不必耗費地且進(jìn)而可能產(chǎn)生成本地拆解至零件層。另一方面在裝配狀態(tài)下在模塊層上進(jìn)行涂層時，從一開始就能施加統(tǒng)一或者說同樣的(einheitlich)在圓周上平整的陶瓷層。在通常按現(xiàn)有技術(shù)為零件涂層時，由于在隨后裝配密封段過程中誤差不可避免，在彼此相鄰密封段的圓周方向上在過渡或拼接部位上會出現(xiàn)不 連續(xù)性，從而通常需要進(jìn)行修整(例如磨削)，以用于制造在整個圓周上平整的密封面。在現(xiàn)有技術(shù)中，必須將比較厚的磨耗層或者說跑合層(Einlaufschicht)施加到各個密封段上，以便有足夠的材料可供裝配之后必不可少的精密磨削之用。這一點是耗費的，而且會提高成本。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中所需要的較厚的陶瓷層易于材料剝落。替代地在現(xiàn)有技術(shù)中，可能還要考慮密封面在定子的整個圓周上的不連續(xù)性，并且裝甲的轉(zhuǎn)子葉片尖端在首次發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時可能會切入到陶瓷層之中。所以這里又需要較厚的、有上述剝落簡易性的陶瓷層。按照本發(fā)明，特別優(yōu)選通過常壓等離子噴涂(atmospheric plasma spray,APS)來施加陶瓷層。在等離子噴涂時使用等離子束，通過復(fù)合之前產(chǎn)生的氣體等離子體而產(chǎn)生等離子束的熱能。將待施加的材料作為粉末加入到等離子束中。在常壓等離子噴涂中在通常的環(huán)境大氣中進(jìn)行材料施加。使用常壓等離子噴涂作為用于施加陶瓷層的方法，其具有特別的優(yōu)點不必將通常很大的渦輪殼體部件轉(zhuǎn)移到受控的大氣壓、例如真空室中。可在常壓等離子噴涂中獲得的陶瓷層質(zhì)量足以容易地用于根據(jù)本發(fā)明的目的。已經(jīng)多次提及的渦輪殼體部件根據(jù)本發(fā)明例如可以是噴氣發(fā)動機(jī)所謂的高壓渦輪護(hù)罩支架(High Pressure Turbine Shroud Support/HPT Shroud Support)。按照本發(fā)明可能良好的密封作用或者較小的密封間隙的獲得，尤其可以顯著改善高壓渦輪機(jī)的效率，并且進(jìn)而節(jié)省燃料。按照本發(fā)明施加的陶瓷層優(yōu)選具有10至40Vol.-%、更優(yōu)選20至30Vol. 的孔隙度。這種孔隙度有助于足夠柔軟地形成陶瓷層，并且使得陶瓷層具有所謂的耐磨特性。如果轉(zhuǎn)子葉片尖端與這種陶瓷層接觸，則應(yīng)以下述方式設(shè)計材料副或者摩擦畐0，即僅或者主要磨蝕陶瓷層密封面，并且在葉片尖端上不會出現(xiàn)磨損或者僅僅出現(xiàn)少量磨損。為了實現(xiàn)這種孔隙度，所施加的陶瓷材料在施加時刻優(yōu)選含有一部分可熱去除的材料。所述材料尤其可以是一種聚合物，例如聚酯?！翱蔁崛コ币馕吨?dāng)輸入熱能時，該材料可以大部分或完全無殘留地從陶瓷層中消失，并且在此留下孔形式的空腔。通過蒸發(fā)、升華、熱分解或燃燒在氣態(tài)分解產(chǎn)物揮發(fā)的情況下，可實現(xiàn)去除。陶瓷層的陶瓷材料例如可以基于ZrO2(二氧化鋯)，可以利用稀土金屬氧化物、例如Y2O3或者其它氧化物進(jìn)行摻雜。適合用于噴涂的陶瓷粉末例如可以基于YSZ(Yttriastabilized Zirconia(乾穩(wěn)定氧化錯)),并且含有重量百分比為3至9%,優(yōu)選為4至6%的聚酯，以用來制造希望的孔隙度。適用的粉末例如可從Sulzer Metco公司購買名稱為Metco 2460NS 的產(chǎn)品。按照本發(fā)明，施加的陶瓷層的厚度可以在O. I至O. 7mm之間，更優(yōu)選在O. I至O. 5mm之間。通常施加厚度在O. 2至O. 4或者O. 2至O. 3mm范圍內(nèi)的涂層。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，優(yōu)選在施加陶瓷層之前將附著力增強(qiáng)劑層施加到密封段的基材上。附著力增強(qiáng)劑層的厚度優(yōu)選為O. Imm或者更小。所述附著力增強(qiáng)劑層優(yōu)選是MCrAH層，其中M優(yōu)選是選自鎳、鈷、鐵組的一種金屬或者其組合物。其它元素 、例如鉿或硅作為所謂的反應(yīng)性元素添加物可以被添加，以便提高附著力增強(qiáng)劑層(Bond Coat)的耐氧化性和使用壽命。同樣優(yōu)選通過等離子噴涂來施加附著力增強(qiáng)劑層。必要時，可以使用真空等離子噴涂(low vacuum plasma spray,LVPS),然而優(yōu)選使用已述的常壓等離子噴涂。適用于附著力增強(qiáng)劑層的材料例如是同樣可從Sulzer Metco公司獲得的基于CoNiCrALY的細(xì)顆粒粉末、例如Amdry 365-2。在高壓渦輪機(jī)的密封段(所謂的HPT Shroud)的密封面中通常存在冷卻空氣孔，以便減小HPT Shroud的熱負(fù)荷。在本發(fā)明的范圍內(nèi)有利的是在施加陶瓷層和可能的附著力增強(qiáng)劑層或者其它層之前封閉所述冷卻空氣孔，以防止冷卻空氣孔阻塞或者在橫截面中不允許地被減小。按照本發(fā)明的一種變型方案，在施加陶瓷層之前(并且優(yōu)選還在施加附著力增強(qiáng)劑層或者其它可能的中間層之前)使用可熱去除的材料來暫時封閉這些冷卻空氣孔?！翱蔁崛コ币馕吨谑┘犹沾蓪右约斑M(jìn)行修整(例如磨削等)之后，可以通過熱處理或者在渦輪機(jī)首次運轉(zhuǎn)時通過在那時出現(xiàn)的熱負(fù)荷將該材料去除。特別是可以通過蒸發(fā)、升華或者熱分解成優(yōu)選氣態(tài)分解產(chǎn)物而進(jìn)行熱去除。該熱去除優(yōu)選完全或大部分無殘留實現(xiàn)?？蔁崛コ牟牧蟽?yōu)選是聚合物或者塑料。優(yōu)選地，利用單體、低聚物和/或隨后用于硬化的預(yù)聚物組成的、尚未硬化的混合物來封閉冷卻空氣孔。按照本發(fā)明，可以通過熱或者優(yōu)選通過光或紫外線輻射來誘發(fā)硬化。優(yōu)選使用紫外線硬化或者光硬化塑料，更優(yōu)選使用丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。例如可以是環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和有機(jī)硅丙烯酸酯。相應(yīng)的光硬化塑料為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉。優(yōu)選地，設(shè)計用于封閉冷卻空氣孔的尚未硬化的混合物的粘度和特性，從而能夠可靠地施加粘膠，并且使其在硬化之前不會或者只能以可接受的方式流走。例如可從法蘭克福的DymaxEurope GmbH公司買到適用的塑料或膠粘劑。按照本發(fā)明在施加陶瓷層之前封閉冷卻空氣孔，這避免了現(xiàn)有技術(shù)條件下在施加陶瓷層之后通常必要耗費地鉆開冷卻空氣孔。這種將冷卻空氣孔封閉的方式是本發(fā)明的特別有利的方面，本申請人必要時在對各個拆開的密封段的說明的內(nèi)容中也要求對這一點加以保護(hù)，其在裝配狀態(tài)下不再處于渦輪殼體部件內(nèi)。此外，本發(fā)明的主題是一種對燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件內(nèi)周上的的密封段的密封面進(jìn)行修理的方法，包括以下步驟a)提供被拆卸的渦輪殼體部件，其中密封段在裝配狀態(tài)下位于渦輪殼體部件中，b)去除密封段的密封面的材料，c)借助權(quán)利要求I至12中任一項所述的方法施加陶瓷層。此外，本發(fā)明的另一主題是用于修理燃?xì)廨啓C(jī)的方法，所述燃?xì)廨啓C(jī)具有至少一個轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件內(nèi)周上的密封段，其中在所述燃?xì)廨啓C(jī)的新狀態(tài)下在轉(zhuǎn)子葉片尖端和所述密封段的密封面之間設(shè)置密封間隙，所述方法包括以下步驟a)拆卸所述燃?xì)廨啓C(jī)并且提供被拆卸的渦輪殼體部件，其中所述密封段在裝配狀態(tài)下位于所述渦輪殼體部件之中，b)去除所述密封段的密封面的材料，c)借助權(quán)利要求I至12中任一項所述的方法施加陶瓷層，從而形成比在新狀態(tài)下的密封間隙更小的密封間隙。根據(jù)本發(fā)明的這兩個方面，主要涉及一種修理方法，其中針對性地重新制造密封面。權(quán)利要求13和14所述修理方法的共性在于，在渦輪殼體模塊層上進(jìn)行修理，不必繼續(xù)拆解成零件，尤其是密封段處在裝配狀態(tài)下。此外，按照本發(fā)明所，從密封段的密封面上去除材料，從而實現(xiàn)了足夠的空間用于按照本發(fā)明的方法重新施加陶瓷層。
按照本發(fā)明的另一個方面，在執(zhí)行根據(jù)發(fā)明的方法之前，被修理的渦輪殼體部件或者燃?xì)廨啓C(jī)具有金屬密封面，既不是按照本發(fā)明施加的、也不是其它類型的陶瓷密封面。按照本發(fā)明的另一個方面(權(quán)利要求14的特征c))，在按照本發(fā)明進(jìn)行修理時，制造比燃?xì)廨啓C(jī)的新狀態(tài)中的密封間隙更小的密封間隙。因此這里涉及一種可用來提高燃?xì)廨啓C(jī)效率的方法。這一點在所謂的Green Aviation(綠色航空)方面是本發(fā)明的重要方面，其中應(yīng)減少飛機(jī)發(fā)動機(jī)的燃料消耗及CO2排放。以下還將詳細(xì)闡述本發(fā)明的這個方面。根據(jù)本發(fā)明的修理方法可使用在燃?xì)廨啓C(jī)中，該燃?xì)廨啓C(jī)在新狀態(tài)下具有陶瓷密封面，并且其中規(guī)定轉(zhuǎn)子葉片尖端在某些運行狀態(tài)下會進(jìn)入到這些密封面中并且引起材料磨蝕。在使用陶瓷密封面時，在現(xiàn)有技術(shù)中渦輪機(jī)葉片的葉片尖端通常具有護(hù)甲或者基于立方氮化硼(CBN)的護(hù)甲。在使用按照本發(fā)明施加的陶瓷層時，則不需要這種護(hù)甲。同樣也存在用于飛機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)(例如General Electric CFM56和CF6-80)，其具有金屬密封面。對于這些發(fā)動機(jī)來說，應(yīng)通過精確控制幾何形狀和制造及裝配誤差來避免在首次跑合時或者稍后在運行時，轉(zhuǎn)子尖端與金屬密封面接觸。為了在所有運行狀態(tài)下可靠避免在此不希望的磨耗，通常需要比較大的密封間隙，通過該密封間隙會減小發(fā)動機(jī)的效率。根據(jù)本發(fā)明，在這種具有金屬密封面的燃?xì)廨啓C(jī)中，也可以按照權(quán)利要求14所述的修理方法將陶瓷層施加到密封面上。在該方法中可完全或者部分去除金屬密封面，從而在相應(yīng)的渦輪殼體部件的內(nèi)周上提供足空間用于按照本發(fā)明施加陶瓷密封面。該陶瓷密封面可以如此設(shè)計和施加，使得密封間隙在重新裝配燃?xì)廨啓C(jī)之后小于具有金屬密封面的新狀態(tài)下的密封間隙。可以減小密封間隙，因為在按照本發(fā)明施加陶瓷密封面時，則可以容許葉片尖端進(jìn)入到密封面中。當(dāng)發(fā)生這種進(jìn)入或者說跑合時，由于進(jìn)入到柔軟的陶瓷層中的葉片尖端的材料副，因此僅磨蝕該陶瓷層。如果在金屬密封面中，在不希望的運行狀態(tài)時，葉片尖端未按規(guī)定地進(jìn)入到金屬密封面中，那么在轉(zhuǎn)子葉片尖端上可能也會出現(xiàn)材料磨蝕，從而使得密封間隙繼續(xù)變大，并且不能再通過修復(fù)密封面使其重新回到最初規(guī)定的尺寸。在實施根據(jù)本發(fā)明的方法時使用常壓等離子噴涂具有工藝溫度比較小的優(yōu)點。由于等離子束僅將比較少的熱能傳遞到待涂層的密封段上，因此可避免裝配部件發(fā)生可能的扭曲。如下面還將在實施例中解釋的那樣，在涂層期間可以使模塊與所裝配的密封段一起旋轉(zhuǎn)，從而等離子束對于各個密封段的作用時間比較少，并且相應(yīng)的密封段在模塊繼續(xù)旋轉(zhuǎn)期間可以進(jìn)行冷卻，此后其重新與等離子束進(jìn)行接觸。


以下將根據(jù)附圖來描述本發(fā)明的實施例。其中示出了 圖I示出了燃?xì)廨啓C(jī)區(qū)段的剖視圖；圖2示出了渦輪殼體的俯視圖；圖3示出了在運行中渦輪機(jī)葉片和密封面的相互作用；圖4示意性示出了在實施根據(jù)本發(fā)明的修理時的加工步驟； 圖5示意性示出了在本發(fā)明方法的準(zhǔn)備過程中去除密封面材料時的操作；圖6示意性示出了本發(fā)明涂層方法；圖7示出了按照本發(fā)明可能的減小密封間隙；圖8示出了按照本發(fā)明構(gòu)造的轉(zhuǎn)子/定子密封部在運行中的特性。
具體實施例方式圖2以俯視圖示出了渦輪殼體1，在渦輪殼體的內(nèi)周上布置用于密封段3的接納段
2。在渦輪殼體I的圓周上相互拼接的密封段3在其徑向向內(nèi)的圓周面上具有密封面4。在圖I中以附圖標(biāo)記5示意性示出了燃?xì)廨啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)對稱軸線。在轉(zhuǎn)子盤6上在圓周上分布地設(shè)置多個渦輪葉片7 (轉(zhuǎn)子葉片或轉(zhuǎn)動葉片)。渦輪葉片7的徑向向外的尖端相對于密封段3的密封面4密封，并且與其圍成密封間隙8，該密封間隙可由定子半徑9與轉(zhuǎn)子半徑10之差算出。箭頭11表示流過燃?xì)廨啓C(jī)的氣流方向。圖3a還示出了圖I中所示的初始狀態(tài)。密封段3在該實施方式中具有金屬密封面。附圖標(biāo)記13標(biāo)注密封段3中的冷卻空氣孔。在發(fā)動機(jī)運行中，可能會由于熱膨脹和/或圖3b中以12示出的轉(zhuǎn)子偏心矩而導(dǎo)致渦輪葉片7進(jìn)入到密封段3的密封面之中。通過所述進(jìn)入就會在密封段3中形成圖3c中所示的進(jìn)入凹槽14，并且葉片長度15會因為在渦輪葉片7尖端上的材料磨蝕而減小。形成增大的密封間隙8a ;發(fā)動機(jī)的效率減小。圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的修理方法的流程。圖4a示出了密封段3在修理之前的初始狀態(tài)，其中通常已經(jīng)磨蝕了一定量的密封面4，必要時也可能存在圖4a中沒有示出的進(jìn)入凹槽(參見圖3c中的附圖標(biāo)記14)。在圖4中所示的整個修理過程當(dāng)密封段在渦輪殼體I中的裝配狀態(tài)下發(fā)生，如其在圖2中示出。為了清晰起見，在圖4中僅示出了唯--個密封段。圖5示意性示出了從密封段3的密封面4上去除材料。為了這個目的，磨削工具15可以靠在密封面4上轉(zhuǎn)動。替代磨削，也可以使用其它的去除方法，例如銑削或者腐蝕。在圖4b中示意性示出了材料去除的效果。接著清潔待施加的密封面4，清潔優(yōu)選包括除油、使用去離子水(VE-wasser)沖洗，以及在例如120°C溫度下進(jìn)行干燥，必要時在減小的氣壓的條件下進(jìn)行干燥。為了準(zhǔn)備等離子涂層，實施所謂的活化噴砂(Aktivierungsstrahlen)。為了這個目的，使用36目(Mesh)粒度的Al2O3噴砂材料。以下噴砂參數(shù)適用于活化噴砂
旋轉(zhuǎn)速度15轉(zhuǎn)/分鐘，兩次垂直行程，噴射壓力I. 6bar，噴嘴距離200mm，噴射角度45°。在此應(yīng)避免噴砂材料進(jìn)入到冷卻空氣孔13之中。在圖4c中以16示意性示出所施加的活化層。如果要施加具有大于O. 2或O. 3mm的層厚的陶瓷層，通常應(yīng)適合地暫時封閉冷卻空氣流道13。為了這個目的，或者點狀地借助吸液管或類似的涂覆器具，或者借助成型的標(biāo)記輔助、例如具有基本上與冷卻空氣孔相符的相應(yīng)切口的薄膜，將基于I3U的光硬化塑料施加到每個冷卻空氣孔13的孔口上，接著借助光、紫外線輻射和/或熱量使得塑料硬化。得到圖4d中示意性示出的將冷卻空氣流道13封閉的塑料塞17。在下一步驟中，施加在圖4e中示意性示出的附著力增強(qiáng)劑層18。為此目的，通過常壓等離子噴涂來施加基于CoNiCrALY的細(xì)顆粒粉末(Amdry 365-2)。圖 6示意性示出具有等離子束20的涂層單元19如何通過相對于渦輪殼體I運動對密封段3的密封面4的整個圓周進(jìn)行涂層。使用以下涂層參數(shù)I次行程，3. 6%機(jī)器人的垂直速度，旋轉(zhuǎn)速度27轉(zhuǎn)/分鐘。所施加的附著力增強(qiáng)劑層的厚度優(yōu)選為O. 03至O. 05mm。在使用陶瓷粉末、例如Praxair 1484的情況下，可以選擇性地將耐腐蝕的陶瓷中間層施加到附著力增強(qiáng)劑層上。接著利用涂層單元19施加根據(jù)本發(fā)明的柔軟陶瓷層(磨耗層)，在圖4f中以21示意性示出該層。使用Metco 2460NS作為涂層材料。使用以下涂層參數(shù)2mm單噴嘴，9次行程，I. 8 %機(jī)器人的垂直速度，旋轉(zhuǎn)速度33轉(zhuǎn)/分鐘，噴射角度90°。通常以O(shè). 2至O. 7mm厚度施加陶瓷層21。在下一個步驟中，將密封段3的密封面4磨削到所需的定子半徑。在此，可以去除可能由于塑料塞17引起的密封面4不平整度，例如材料凸起。在磨削之后，塑料塞17如圖4g所示凸出至密封面4?；蛘咄ㄟ^單獨的熱處理，或者在發(fā)動機(jī)首次運轉(zhuǎn)時使得塑料塞17受熱分解，并且基本上無殘留地從冷卻空氣孔13中將其去除。圖4h示意性示出了如此制造的可以投入運行的狀態(tài)。圖7示出了 按照本發(fā)明可能減小密封間隙，從而提高了在所謂的綠色航空的框架內(nèi)噴氣發(fā)動機(jī)的效率。圖7a示出了渦輪葉片7相對于密封段3的金屬密封面4運轉(zhuǎn)的原始狀態(tài)。需要比較大的密封間隙8，因此會出現(xiàn)泄漏流和效率損失。圖7b示出了按照本發(fā)明的方法施加多孔陶瓷層21之后的狀態(tài)。由于其約為30Vol.-%的孔隙度，因此該涂層比較柔軟。這里可以相對于初始狀態(tài)減小密封間隙Sb。例如密封間隙8可以在O. 5至2mm的數(shù)量級內(nèi)，減小的密封間隙Sb的值可以減小為O. I至
O.4mm、優(yōu)選O. I至O. 3mm、更優(yōu)選O. I至O. 2mm。例如在發(fā)動機(jī)的高壓潤輪機(jī)中將密封間隙減小了 O. 2_，從而可使得發(fā)動機(jī)燃料消耗并且CO2排放降低了約O. 3%。圖8示意性示出了 在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)中渦輪葉片7可能進(jìn)入到密封段3的密封面4中。在此又形成了圖8b中以14標(biāo)注的進(jìn)入凹槽。由于該進(jìn)入凹槽形成在柔軟的陶瓷層21中，因此在渦輪葉片7的尖端上不會發(fā)生材料磨蝕或者材料磨蝕量極少，從而使其徑向長度15基本保持不變。
權(quán)利要求
1.一種用于將陶瓷層(21)施加到燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件⑴的內(nèi)周上的密封段⑶的密封面⑷上的方法，其特征在于，當(dāng)所述密封段⑶在裝配狀態(tài)下位于所述渦輪殼體部件(I)中期間，施加所述陶瓷層(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，通過常壓等離子噴涂(APS)施加所述陶瓷層(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述陶瓷層(21)具有10至40Vol. -%，優(yōu)選20至30Vol. 的孔隙度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述孔隙度由在所施加的陶瓷材料中一部分能去除的材料的成分引起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，能熱去除的材料是一種聚合物、優(yōu)選聚酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述陶瓷層的陶瓷材料含有ZrO20
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，被施加的陶瓷層(21)的厚度為O. I至O. 7謹(jǐn)、優(yōu)選O. I至O. 5謹(jǐn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，其特征在于，在施加所述陶瓷層之前，施加附著力增強(qiáng)劑層(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述附著力增強(qiáng)劑層(18)具有一種基于CoNiCrAlY 的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述附著力增強(qiáng)劑層(18)的厚度為O.Imm或者更小。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項所述的方法，其特征在于，在施加所述附著力增強(qiáng)劑層(18)和/或所以陶瓷層(21)之前，利用一種能熱去除的材料(17)來封閉存在于所述密封面⑷中的冷卻空氣孔(13)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述能熱去除的材料(17)是一種塑料、優(yōu)選是紫外線硬化或者光硬化塑料，進(jìn)一步優(yōu)選使用丙烯酸酯塑料和/或甲基丙烯酸酯塑料，更優(yōu)選是選自由環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和有機(jī)硅丙烯酸酯組成的組中的塑料。
13.一種用于對燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件的內(nèi)周上的密封段的密封面進(jìn)行修理的方法，包括以下步驟 a)提供被拆卸的渦輪殼體部件(I)，其中所述密封段(3)在裝配狀態(tài)下位于所述渦輪殼體部件(I)中， b)去除所述密封段(3)的密封面(4)的材料， c)借助權(quán)利要求I至12中任一項所述的方法施加陶瓷層(21)。
14.一種用于修理燃?xì)廨啓C(jī)的方法，所述燃?xì)廨啓C(jī)具有至少一個轉(zhuǎn)子(6，7)和轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件(I)內(nèi)周上的密封段(3)，其中在所述燃?xì)廨啓C(jī)的新狀態(tài)下在轉(zhuǎn)子葉片尖端和所述密封段(3)的密封面(4)之間設(shè)置密封間隙(8)，所述方法包括以下步驟 a)拆卸所述燃?xì)廨啓C(jī)并且提供被拆卸的渦輪殼體部件(I)，其中所述密封段(3)在裝配狀態(tài)下位于所述渦輪殼體部件(I)之中， b)去除所述密封段(3)的密封面(4)的材料， c)借助權(quán)利要求I至12中任一項所述的方法施加陶瓷層(21)，從而形成比在新狀態(tài)下的密封間隙(8)更小的密封間隙(Sb)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，在步驟a)中提供的渦輪殼體部件(I)的所述密封段(3)具有金屬密封面(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將陶瓷層(21)施加到燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子/定子密封部的、布置在渦輪殼體部件(1)內(nèi)周上的密封段(3)的密封面(4)上的方法。按照本發(fā)明規(guī)定，當(dāng)密封段(3)在裝配狀態(tài)下位于渦輪殼體部件(1)中期間，施加陶瓷層(21)。
文檔編號C23C4/18GK102985582SQ201080058998
公開日2013年3月20日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者J·O·彼得斯, V·蒂德曼, C·W·西里, D·施圖恩茨 申請人:漢莎航空技術(shù)公司