RU2436658C2 - Composite element of worn-in turbine seal - Google Patents
Composite element of worn-in turbine seal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436658C2 RU2436658C2 RU2009147651/02A RU2009147651A RU2436658C2 RU 2436658 C2 RU2436658 C2 RU 2436658C2 RU 2009147651/02 A RU2009147651/02 A RU 2009147651/02A RU 2009147651 A RU2009147651 A RU 2009147651A RU 2436658 C2 RU2436658 C2 RU 2436658C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- element according
- run
- powder
- seal
- walls
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the seals of the gaps of the flowing part of turbomachines, long working in conditions of elevated temperatures and high-frequency vibrations.
Эффективность работы газотурбинных двигателей и установок, а также паровых турбин зависит от 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, имеющие, 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 housing of the turbomachine in the sealing zone between the housing 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 является составной элемент прирабатываемого уплотнения турбины, включающий несущую часть и прирабатываемую часть, выполненную из частиц порошкового материала, адгезионно соединенных между собой и составляющей его основание несущей частью [патент РФ №2039631, МПК B22F 3/10. Способ изготовления истираемого материала, 1995]. При этом уплотнение включает порошковый наполнитель, составляющий основу материала уплотнения, и добавки. Порошковый материал заполнен в сотовые ячейки и спечен в вакууме или защитной среде. В качестве гранулированного прошкового материла использован материал состава Cr-Fe-NB-C-Ni.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a component of the running-in seal of the turbine, including the bearing part and the running-in part made of particles of powder material, adhesively bonded to each other and its bearing part [RF patent No. 2039631, IPC
Известное прирабатываемое уплотнение 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 лопатки 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, MПК F01D 11/08, 2006 г.].Known run-in seal of a turbomachine [RF patent No. 2039631, IPC
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 элементами-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. In this case, the honeycomb structure can be connected both with the annular element of the turbomachine and with individual inserts forming the 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 необходимость 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, допускающего врезание в него выступов лопатки и снижающего 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 incisions of the protrusions of the blade and reduces their wear during operation, would further increase the efficiency of the turbomachines.
Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления.The technical result of the claimed invention is the simultaneous provision of high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the complexity of its manufacture.
Технический результат достигается тем, что составной элемент прирабатываемого уплотнения турбины, включающий несущую часть и прирабатываемую часть, выполненную из частиц порошкового материала, причем частицы порошкового материала прирабатываемой части адгезионно соединены между собой и несущей частью, составляющей основание элемента уплотнения, в отличие от прототипа несущая часть выполнена в поперечном сечении в виде U-образного металлического элемента и охватывает прирабатываемую часть с обеспечением доступа ответной детали к прирабатываемой части уплотнения без контакта ответной детали с несущей частью уплотнения, а прирабатываемая часть получена из механической смеси порошкового сплава состава: Сr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe, или Ti, или Сu, или их комбинации - остальное и порошкового гексагонального нитрида бора в количестве от 0,5% до 10,0% от смеси, а прирабатываемая часть выполнена из механической порошковой смеси с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм.The technical result is achieved by the fact that the composite element of the running-in seal of the turbine, including the bearing part and the running-in part made of particles of powder material, the particles of the powder material of the running-in part are adhesively bonded to each other and the bearing part, which constitutes the base of the seal element, unlike the prototype bearing part made in cross section in the form of a U-shaped metal element and covers the run-in part to ensure access of the reciprocal part to the worked part of the seal without contact of the reciprocal part with the bearing part of the seal, and the worked-in part is obtained from a mechanical mixture of a powder alloy of the composition: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe, or Ti or Cu, or a combination thereof — the rest of hexagonal boron nitride powder in an amount of 0.5% to 10.0% of the mixture, and the run-in part is made of a mechanical powder mixture with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm.
Технический результат достигается также тем, что в составном элементе прирабатываемого уплотнения турбины U-образный элемент несущей части может быть выполнен в виде U-образной трапеции, а стенки U-образной трапеции в верхней части имеют дополнительные стенки, выполненные как продолжение верхних стенок U-образной трапеции и преломляющиеся относительно их плоскости на угол от 5° до 45°, или стенки U-образной трапеции в верхней части имеют дополнительные стенки, выполненные как продолжение верхних стенок U-образной трапеции, а в качестве материала дополнительных стенок использован прирабатываемый материал.The technical result is also achieved by the fact that in the composite element of the running-in seal of the turbine, the U-shaped element of the bearing part can be made in the form of a U-shaped trapezoid, and the walls of the U-shaped trapezoid in the upper part have additional walls made as a continuation of the upper walls of the U-shaped trapeziums and refracted relative to their plane at an angle of 5 ° to 45 °, or the walls of the U-shaped trapezoid in the upper part have additional walls made as a continuation of the upper walls of the U-shaped trapezoid, and as a mat additional walls used break-in material.
Технический результат достигается также тем, что в составном элементе прирабатываемого уплотнения турбины размеры частиц порошка гексагонального нитрида бора составляют менее 1 мкм, а материал прирабатываемой части дополнительно содержит: от 0,4% до 3% BaSO4 и/или от 0,4% до 3% углерода.The technical result is also achieved by the fact that in the component of the running-in turbine seal, the particle sizes of hexagonal boron nitride powder are less than 1 μm, and the material of the running-in part additionally contains: from 0.4% to 3% BaSO 4 and / or from 0.4% to 3% carbon.
Технический результат достигается также тем, что составной элемент прирабатываемого уплотнения турбины выполнен спеканием в вакууме или защитной среде при температуре от 950°С до 1250°С, при этом в качестве защитной среды использован: СО и/или СO2 и/или спекание осуществлено в вакууме не хуже 10-2 мм рт.ст. или адгезионное соединение между собой частиц порошкового материала получено его газотермическим нанесением на внутреннюю часть U-образного элемента.The technical result is also achieved by the fact that the component of the running-in turbine seal is made by sintering in vacuum or a protective medium at a temperature of from 950 ° C to 1250 ° C, while the following are used as protective medium: СО and / or СО 2 and / or sintering vacuum is not worse than 10 -2 mm RT.article or adhesive bonding of particles of powder material between them is obtained by its thermal application to the inside of a U-shaped element.
Технический результат достигается также тем, что в составном элементе прирабатываемого уплотнения турбины материал прирабатываемой части дополнительно содержит: Са в пределах от 0,01 до 0,2% и/или CaF2 в количестве от 4 до 11%.The technical result is also achieved by the fact that in the composite element of the running-in seal of the turbine, the material of the running-in part additionally contains: Ca in the range from 0.01 to 0.2% and / or CaF 2 in an amount of from 4 to 11%.
Технический результат достигается также тем, что составной элемент прирабатываемого уплотнения турбины выполнен в виде брусков, размерами и формой обеспечивающих при их соединении формирование полного торцевого уплотнения турбомашины, при этом размеры элемента могут составлять: длина от 20 мм до 700 мм, ширина от 10 мм до 70 мм, высота от 5 мм до 50 мм и радиус кривизны по длине элемента по его притираемой поверхности от 200 мм до 2000 мм, а отношение площади прирабатываемой части к несущей части элемента по его поперечному сечению может составлять: от 1:20 до 10:1.The technical result is also achieved by the fact that the component of the running-in seal of the turbine is made in the form of bars, the dimensions and shape providing the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine when connected, while the dimensions of the element can be: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, a height of 5 mm to 50 mm and a radius of curvature along the length of the element along its grinding surface from 200 mm to 2000 mm, and the ratio of the run-in area to the bearing part of the element along its cross section can be: from 1:20 to 10: 1.
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 уплотнении объясняется, в частности, тем, что адгезионная прочность частиц наполнителя, образующего материал, весьма высока, тогда как в результате мгновенного ударно-теплового воздействия в условиях эксплуатации уплотнения на отдельную частицу наполнителя кинетическая энергия удара переходит в тепловую энергию. Поэтому 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. При этом функциональное разделение прирабатываемого элемента на прирабатываемую и несущую части существенно увеличивает прочностные его характеристики. Кроме того, использование порошкового материала для получения как прирабатываемой, так и несущей частей уплотнения позволяет за счет применения только одного из видов спекания порошковых материалов в значительной степени (например, в отличие от использования сотовых структур) снизить трудоемкость изготовления уплотнений.The studies of the authors found that under certain conditions it is possible to create a material for seals, which, on the one hand, has 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, have high break-in. The combination of high mechanical strength and break-in in the developed seal is explained, in particular, by the fact that the adhesive strength of the particles of the filler forming the material is very high, while the kinetic energy of the shock transforms into a separate particle of the filler as a result of the instant thermal shock action thermal energy. Therefore, 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. At the same time, the functional separation of the run-in element into the run-in and bearing parts significantly increases its strength characteristics. In addition, the use of powder material to obtain both the running-in and bearing parts of the seal allows the use of only one type of sintering of powder materials to significantly (for example, in contrast to the use of honeycomb structures) reduce the complexity of manufacturing seals.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1-3 показаны варианты выполнения составного элемента прирабатываемого уплотнения турбины в поперечном сечении. На фиг.1 показан U-образный элемент несущей части, выполненный из легированной стали в виде U-образной трапеции. На фиг.2 показан элемент, в котором стенки U-образной трапеции в верхней части имеют дополнительные стенки, выполненные как продолжение верхних стенок U-образной трапеции и преломляющиеся относительно их плоскости на угол α от 5° до 45°. На фиг.3 показан элемент, в котором стенки U-образной трапеции в верхней части имеют дополнительные стенки, выполненные как продолжение верхних стенок U-образной трапеции, а в качестве материала дополнительных стенок использован прирабатываемый материал. Фигуры 1-3 содержат: 1 - составной элемент прирабатываемого уплотнения турбины; 2 - прирабатываемая часть; 3 - несущая часть (U-образный элемент несущей части, в виде U-образной трапеции); 4 - дополнительные стенки; 5 - дополнительные стенки из прирабатываемого материала; α - угол преломления при переходе от верхней части стенки U-образной трапеции к дополнительной стенке (α от 5° до 45°).The invention is illustrated by drawings. Figure 1-3 shows embodiments of a composite element of a running-in turbine seal in cross section. Figure 1 shows a U-shaped element of the bearing part made of alloy steel in the form of a U-shaped trapezoid. Figure 2 shows an element in which the walls of the U-shaped trapezoid in the upper part have additional walls made as a continuation of the upper walls of the U-shaped trapezoid and refracted relative to their plane by an angle α from 5 ° to 45 °. Figure 3 shows an element in which the walls of the U-shaped trapezoid in the upper part have additional walls, made as a continuation of the upper walls of the U-shaped trapezoid, and used material is used as the material of the additional walls. Figures 1-3 contain: 1 - a component of the running-in seal of the turbine; 2 - run-in part; 3 - bearing part (U-shaped element of the bearing part, in the form of a U-shaped trapezoid); 4 - additional walls; 5 - additional walls of the break-in material; α is the angle of refraction during the transition from the upper part of the wall of the U-shaped trapezoid to the additional wall (α from 5 ° to 45 °).
Пример. В качестве материалов для получения элемента прирабатываемого уплотнения использовался металлический порошок следующих составов.Example. As materials for obtaining an element of a running-in seal, metal powder of the following compositions was used.
Для прирабатываемой части: 1) Сr - 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 составляли величины: 15 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Исходный порошковый материал дополнительно содержал гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5%; 1,0%; 5,0%; 7,0%; 10,0%. Кроме того, были использованы порошковые материалы вышеуказанных составов с дополнительными добавками следующих компонентов: 1) BaSO4: 0,4%; 1,2%; 3%; 2) углерод: 0,4%; 0,8%; 2,1%; 3%; 3) дополнительный углерод: 0,01%; 0,05%; 0,1%; 0,2%; 4) CaF2: 4%; 6%; 8%; 11%.For the break-in part: 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 sizes were: 15 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns. The starting powder material additionally contained hexagonal boron nitride (BN) with particle sizes of powder less than 1 μm in an amount of: 0.5%; 1.0%; 5.0%; 7.0%; 10.0%. In addition, powder materials of the above compositions were used with additional additives of the following components: 1) BaSO 4 : 0.4%; 1.2%; 3%; 2) carbon: 0.4%; 0.8%; 2.1%; 3%; 3) additional carbon: 0.01%; 0.05%; 0.1%; 0.2%; 4) CaF 2 : 4%; 6%; 8%; eleven%.
Для несущей части: 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 составляли величины: 15 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм.For the bearing part: 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 sizes were: 15 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns.
Размеры элемента уплотнения составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 250 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 15 мм; 22 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 11 мм; 23 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности: 50 мм; 200 мм; 600 мм; 1200 мм; 2000 мм; 4000 мм; 8000 мм.The dimensions of the sealing element were: length: 20 mm; 50 mm; 100 mm; 250 mm; 500 mm; 700 mm; width: 10 mm; 15 mm; 22 mm; 40 mm; 70 mm; height: 5 mm; 11 mm; 23 mm; 30 mm; 50 mm; radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface: 50 mm; 200 mm; 600 mm; 1200 mm; 2000 mm; 4000 mm; 8000 mm.
Элемент прирабатываемого уплотнения 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 не хуже 10-2 мм рт.ст., а другой части - при той же температуре в среде газа: 1) СО; 2) СO2; 3) смеси газов СО и СО2 в соотношениях объемных процентов: 10%: 90%; 25%: 75%; 10%: 90%; 50%: 50%; 75%: 25%; 90%: 10%. Давление прессования при изготовлении заготовок прирабатываемого уплотнения для всех вариантов было равным: 40 кгс/мм2; 50 кгс/мм2; 60 кгс/мм2; 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. U-образный элемент был изготовлен из легированной стали Х6.The element of the running-in seal was made by sintering in vacuum and a protective medium. Sintering of one part of the preforms was carried out at a temperature of 1200 ± 100 ° C in a OKB 8086 vacuum electric furnace with a residual pressure in the chamber of no worse than 10 -2 mm Hg and the other part at the same temperature in a gas medium: 1) СО; 2) CO 2 ; 3) a mixture of gases CO and CO 2 in the ratio of volume percent: 10%: 90%; 25%: 75%; 10%: 90%; 50%: 50%; 75%: 25%; 90%: 10%. The pressing pressure in the manufacture of blanks of the running-in seal for all options was equal to: 40 kgf / mm 2 ; 50 kgf / mm 2 ; 60 kgf / mm 2 ; 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 . The U-shaped element was made of X6 alloy steel.
Результаты испытаний образцов уплотнений из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений с 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 good break-in.
Таким образом, составной элемент прирабатываемого уплотнения турбины, включающий следующие признаки: включающий несущую часть и прирабатываемую часть, выполненную из частиц порошкового материала, причем частицы порошкового материала прирабатываемой части адгезионно соединены между собой и несущей частью, составляющей основание элемента уплотнения; несущая часть выполнена в поперечном сечении в виде U-образного металлического элемента и охватывает прирабатываемую часть с обеспечением доступа ответной детали к прирабатываемой части уплотнения без контакта ответной детали с несущей частью уплотнения; прирабатываемая часть получена из механической смеси порошкового сплава состава: Сr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe, или Ti, или Сu, или их комбинации - остальное и порошкового гексагонального нитрида бора в количестве от 0,5% до 10,0% от смеси; U-образный элемент несущей части выполнен из легированной стали в виде U-образной трапеции; прирабатываемая часть выполнена из механической порошковой смеси с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм; стенки U-образной трапеции в верхней части имеют дополнительные стенки, выполненные как продолжение верхних стенок U-образной трапеции и преломляющиеся относительно их плоскости на угол от 5° до 45°; стенки U-образной трапеции в верхней части имеют дополнительные стенки, выполненные как продолжение верхних стенок U-образной трапеции, а в качестве материала дополнительных стенок использован прирабатываемый материал; размеры частиц порошка гексагонального нитрида бора составляют менее 1 мкм; материал прирабатываемой части дополнительно содержит от 0,4% до 3% BaSO4; материал прирабатываемой части дополнительно содержит от 0,4% до 3% углерода; элемент выполнен спеканием в вакууме или защитной среде при температуре от 950°С до 1250°С; в качестве защитной среды использован СО и/или СО2; спекание осуществлено в вакууме не хуже 10-2 мм рт.ст.; адгезионное соединение между собой частиц порошкового материала получено его газотермическим нанесением на внутреннюю часть U-образного элемента; материал прирабатываемой части дополнительно содержит углерод в пределах от 0,01 до 0,2%; материал прирабатываемой части дополнительно содержит СаF2 в количестве от 4 до 11%; элемент выполнен в виде брусков, размерами и формой обеспечивающих при их соединении формирование полного торцевого уплотнения турбомашины; размеры элемента составляют: длина от 20 мм до 700 мм, ширина от 10 мм до 70 мм, высота от 5 мм до 50 мм и радиус кривизны по длине элемента по его притираемой поверхности от 200 мм до 2000 мм или размеры элемента составляют: длина от 50 мм до 250 мм, ширина от 15 мм до 22 мм, высота от 11 мм до 23 мм и радиус кривизны по длине элемента по его притираемой поверхности от 50 мм до 8000 мм; отношение площади прирабатываемой части к несущей части элемента по его поперечному сечению составляет: от 1:20 до 10:1, позволяет достичь поставленного в заявляемом изобретении технического результата - одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления.Thus, an integral element of the running-in seal of the turbine, including the following features: including the bearing part and the running-in part made of particles of powder material, the particles of the powder material of the running-in part being adhesively connected to each other and the bearing part constituting the base of the sealing element; the bearing part is made in cross section in the form of a U-shaped metal element and covers the run-in part with ensuring access of the response part to the run-in part of the seal without contact of the response part with the bearing part of the seal; the run-in part is obtained from a mechanical mixture of a powder alloy of the composition: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe, or Ti, or Cu, or a combination thereof - the rest and hexagonal powder boron nitride in an amount of from 0.5% to 10.0% of the mixture; U-shaped element of the bearing part is made of alloy steel in the form of a U-shaped trapezoid; the run-in part is made of a mechanical powder mixture with powder particle sizes from 15 microns to 180 microns; the walls of the U-shaped trapezoid in the upper part have additional walls made as a continuation of the upper walls of the U-shaped trapezoid and refracted relative to their plane by an angle from 5 ° to 45 °; the walls of the U-shaped trapezoid in the upper part have additional walls made as a continuation of the upper walls of the U-shaped trapezoid, and an additional material used as the material of the additional walls; the particle size of the powder of hexagonal boron nitride is less than 1 micron; the material of the run-in part additionally contains from 0.4% to 3% BaSO 4 ; the material of the run-in part additionally contains from 0.4% to 3% carbon; the element is made by sintering in a vacuum or protective medium at a temperature of from 950 ° C to 1250 ° C; CO and / or CO 2 was used as a protective medium; sintering was carried out in vacuum no worse than 10 -2 mm Hg; adhesive bonding of powder material particles to each other is obtained by its thermal application to the inside of a U-shaped element; the material of the run-in part additionally contains carbon in the range from 0.01 to 0.2%; the material of the run-in part additionally contains CaF 2 in an amount of from 4 to 11%; the element is made in the form of bars, the dimensions and shape providing, when connected, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine; element dimensions are: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, height from 5 mm to 50 mm and radius of curvature along the length of the element along its grinding surface from 200 mm to 2000 mm or element dimensions are: length from 50 mm to 250 mm, width from 15 mm to 22 mm, height from 11 mm to 23 mm and radius of curvature along the length of the element along its grinding surface from 50 mm to 8000 mm; the ratio of the run-in part area to the bearing part of the element in its cross section is from 1:20 to 10: 1, which allows achieving the technical result set in the claimed invention - at the same time ensuring high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the complexity of its manufacture.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009147651/02A RU2436658C2 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Composite element of worn-in turbine seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009147651/02A RU2436658C2 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Composite element of worn-in turbine seal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009147651A RU2009147651A (en) | 2011-06-27 |
| RU2436658C2 true RU2436658C2 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=44738696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009147651/02A RU2436658C2 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Composite element of worn-in turbine seal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436658C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498879C1 (en) * | 2012-08-01 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | Turbine conformable seal composite component |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461446C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal |
| RU2457067C1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | Method of fabricating reinforced element of turbine run-in seal |
-
2009
- 2009-12-21 RU RU2009147651/02A patent/RU2436658C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498879C1 (en) * | 2012-08-01 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | Turbine conformable seal composite component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009147651A (en) | 2011-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU98159U1 (en) | COMPONENT TURBINE SEAL ELEMENT | |
| US4094673A (en) | Abradable seal material and composition thereof | |
| US3519282A (en) | Abradable material seal | |
| JPH0313401B2 (en) | ||
| US9598972B2 (en) | Abradable turbine air seal | |
| EP3623082B1 (en) | Method of producing an abrasive tip for a turbine blade | |
| RU2436658C2 (en) | Composite element of worn-in turbine seal | |
| GB2414953A (en) | Methods and apparatus for fabricating gas turbine engines | |
| Mohammad et al. | Criteria for abradable coatings to enhance the performance of gas turbine engines | |
| RU109427U1 (en) | SEALING GASES OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE | |
| RU114091U1 (en) | REINFORCED TURBINE SEAL WITH REINFORCEMENT ELEMENT | |
| RU2429106C2 (en) | Run-in packing of turbine | |
| RU2703669C1 (en) | Abradable insert of turbine seal | |
| RU2455116C1 (en) | Abrasive turbine gland element | |
| RU2424874C1 (en) | Turbine work-in seal element | |
| WO1995021319A1 (en) | Honeycomb abradable seals | |
| RU2484924C2 (en) | Turbine worn-in seal element | |
| RU105673U1 (en) | TURBO MACHINE SEALABLE | |
| RU95575U1 (en) | TURBO MACHINE SEALABLE | |
| RU120143U1 (en) | CELLULAR TURBINE SEALS | |
| RU2696985C1 (en) | Worn-in seal material of turbomachine | |
| RU94884U1 (en) | MATERIAL TO BE PREPARED | |
| RU2498879C1 (en) | Turbine conformable seal composite component | |
| RU2436966C2 (en) | Material for run-in packing of turbo-machine | |
| RU2483837C2 (en) | Method of making turbo machine conformable seal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121222 |