对较低的孔隙度值，形成如本文所述的可磨损护罩202促进在通常使用的可磨损物之上的抗侵蚀性增加。此外，使用DVC材料促进护罩202的预期寿命增加。另外，在一些情况下，相对于DVC YSZ材料，可优选DVC DySZ可磨损材料。例如，与DVC YSZ可磨损材料相比较，DVC DySZ可磨损材料增加可磨损护罩的热循环抗性和抗侵蚀性。并且，因为与DVC YSZ相比较，DVC DySZ具有低导热性，所以DVC DySZ可磨损材料也可用作改进的TBC系统的一部分。
[0073]尽管上文描述用于涡轮机叶片组件的密封系统的多个实施方案，但是这类实施方案也可用于压缩机动叶组件。
[0074]上述密封系统提供在操作期间密封涡轮机的成本有效的方法。本文所述的实施方案促进限定翼形件尖端间隙，从而促进增加涡轮机的效率，降低翼形件相对于静止部分的摩擦的潜在性并且降低可磨损护罩侵蚀和裂开的潜在性。具体地讲，本文所述的系统和方法对于护罩使用致密的可磨损材料，而不是标准热障涂层(TBC)。因此，本文所述的护罩涂层具有足以减小特别是沿着图案化轮廓的微粒侵蚀的硬度值。并且，具体地讲，本文所述的系统和方法使用锚定在陶瓷或金属基质中的磨粒，使得磨粒的硬度值大于致密的可磨损材料的硬度值。因此，具体地讲，硬化的磨粒切割成致密的可磨损材料，由此降低加速翼形件尖端磨耗和温度诱发的摩擦及随后护罩裂开的潜在性。此外，选择用以形成硬化磨粒的材料在环境上是稳定的，使得它们在处于或高于约927°C (1700 °F)的高操作温度下不会被氧化掉。此外，用以形成硬化磨粒的材料与在翼形件基底中的基底材料相容，和/或硬化磨粒埋入环境阻挡涂层中，和/或陶瓷底层在翼形件基底之上形成以减小在硬化磨粒和基底之间的接触的潜在性。并且，硬化磨粒具有一定尺寸以延长距锚定基质的表面的预定距离，从而减小在基质和致密可磨损材料之间的接触的潜在性。
[0075]本文所述的方法和系统的例示性技术效果包括以下效果中的至少一个:(a)在很大的操作条件范围内增加涡轮机的效率；(b)减小翼形件相对于涡轮机的静止部分的摩擦的潜在性；(c)减小可磨损护罩侵蚀和裂开的潜在性；和(d)减小在涡轮机的静止部分和旋转部分之间的温度诱发的摩擦的潜在性。
[0076]上文详细地描述了用于操作涡轮机的封闭系统和用于操作和形成所述系统的方法的例示性实施方案。密封系统和操作和形成所述系统的方法不限于本文所述的具体实施方案，而是，系统的各组件和/或方法的各步骤可与本文所述的其它组件和/或步骤独立且单独地使用。例如，所述方法还可与需要操作性密封的其它系统和方法组合使用，并且不限于仅用如本文所述的密封系统和涡轮机及方法实施。更确切地讲，例示性实施方案可结合许多其它密封应用实施和使用。
[0077]尽管本发明的各种实施方案的具体特征可示于一些附图中，而在其它附图中没有示出，但是这仅是出于便利性目的。根据本发明的原理，可结合任何其它附图的任何特征提及和/或要求保护一个附图的任何特征。
【主权项】
1.用于包括可旋转部分和在所述可旋转部分的至少一部分之上延伸的静止部分的设备的密封系统，所述静止部分包括内表面，所述可旋转部分包括至少一个与其联结的翼形组件，其中所述至少一个翼形组件包括基底，所述密封系统包括: 可磨损部分，其包括在所述内表面的至少一部分之上形成的可磨损材料的至少一个可磨损层；和 磨损部分，其布置在所述基底的至少一部分之上，所述磨损部分包括: 在所述基底的至少一部分上形成的至少一个磨损层；和 包埋在所述至少一个磨损层内的多个磨粒，所述多个磨粒包含以下的至少一种: 基本上全为以下的一种:碳化钽(TaC)、氧化铝(Al2O3)和氧化锆(ZrO2); 以预定比率的立方氮化硼(cBN)和Al2O3; 以预定比率的CBN、A1203和ZrO2; 以预定比率熔合在一起的Al2O3和ZrO 2;和 以预定比率的TaC和Al2O3。2.权利要求1的密封系统，其中所述多个磨粒还包括以下的至少之一: 所述多个磨粒的粒度在约50.8微米(μ)-约500μ的范围内；且 所述多个磨粒以约20μ_约500μ的间距范围彼此隔开。3.权利要求1或2的密封系统，其中所述至少一个磨损层限定磨损层表面，所述多个磨粒的至少一部分延伸超出所述磨损层表面在所述粒度的约0%-所述粒度的约40%范围内的距离。4.任何前述权利要求的密封系统，其中所述至少一个磨损层包括至少一个金属层和至少一个陶瓷层中的至少一个。5.任何前述权利要求的密封系统，其中所述至少一个磨损层具有第一硬度值且所述多个磨粒具有第二硬度值，其中所述第二硬度值大于所述第一硬度值。6.任何前述权利要求的密封系统，其中所述多个磨粒还包括包括外部惰性颗粒涂层的至少一些碳化硅(SiC)颗粒，所述外部惰性颗粒涂层包含Al2O3和莫来石中的至少一种。7.任何前述权利要求的密封系统，其中所述至少一个磨损层包含氧化钇稳定的氧化错(YSZ)、氧化错增韧的氧化铝、氧化铝增韧的氧化错、Al2O3和氧化給(HfO2)中的至少一种。8.任何前述权利要求的密封系统，其中所述至少一个磨损层包含以下的至少一种: 铬-铝-钇合金(MCrAH)，其中M包括以其任何组合的镍(Ni)、钴(Co)和铁(Fe)中的至少一种； 铬-铝合金(MCrAlX)，其中M包括以其任何组合的镍(Ni)、钴(Co)和铁(Fe)中的至少一种，且X包括以其任何组合的铪(Hf)、Y、Si和Ta中的至少一种；和包含以其任何组合的镍(Ni)、铝(Al)和铂(Pt)中的至少两种的合金。9.任何前述权利要求的密封系统，其中所述至少一个磨损层具有在约50.8 μ -约500 μ范围内的厚度。10.任何前述权利要求的密封系统，其中所述可磨损部分包含以下的至少一种: 致密垂直开裂(DVC)的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ);和 致密垂直开裂(DVC)的氧化镝稳定的氧化锆(DySZ)。11.权利要求10的密封系统，其中所述DVCYSZ具有小于5%的孔隙度值。12.权利要求10的密封系统，其中所述DVCDySZ具有小于5%的孔隙度值。13.任何前述权利要求的密封系统，其中所述可磨损部分以至少约500μ的厚度形成。14.组装用于设备的密封系统的方法，所述方法包括: 提供可旋转部分，其中所述可旋转部分包括与其联结的至少一个翼形组件，所述至少一个翼形组件包括基底； 在所述可旋转部分的至少一部分之上延伸静止部分，其中所述静止部分包括内表面； 在所述内表面的至少一部分上形成至少一层可磨损材料；和 在所述基底的至少一部分上形成至少一个基质层，其中所述至少一个基质层包括包埋在所述至少一个基质层内的多个磨粒，其中所述多个磨粒包括以下的至少一种: 基本上全为以下的一种:碳化钽(TaC)、氧化铝(Al2O3)和氧化锆(ZrO2); 以预定比率的立方氮化硼(cBN)和Al2O3; 以预定比率的CBN、A1203和ZrO2; 以预定比率熔合在一起的Al2O3和ZrO 2;和 以预定比率的TaC和Al2O3。15.权利要求14的方法，其中在所述内表面上形成至少一层可磨损材料包括在所述内表面上喷雾致密垂直开裂(DVC)的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和致密垂直开裂(DVC)的氧化镝稳定的氧化锆(DySZ)中的至少一种，其中所述至少一层可磨损材料具有第一硬度值，且所述多个磨粒具有第二硬度值，所述第二硬度值大于所述第一硬度值。16.权利要求14或15的方法，其中形成至少一个基质层包括形成钎焊基质，其包括混合硅(Si)、钛(Ti)、钨(W)JI (B)和锆(Zr)中的至少一种与镍铬合金(NiCr)和Ni中的至少一种。17.权利要求14或15的方法，其中形成至少一个基质层包括: 形成铬-铝-钇合金(MCrAlY)基质，其中M包括以其任何组合的镍(Ni)、钴(Co)和铁(Fe)中的至少一种；和 通过电解法形成至少一个MCrAH基质层。18.权利要求14或15的方法，其中形成至少一个基质层包括: 形成钎焊化合物，其包括混合硅(Si)、钛(Ti)、钨(W)、硼(B)和锆(Zr)中的至少一种与镍铬合金(NiCr)和Ni中的至少一种； 施用所述钎焊化合物到所述基底的至少一部分上； 将所述多个颗粒钎焊到所述基底上； 形成电解化合物，其包括形成MCrAH基质化合物，其中M包括以其任何组合的镍(Ni)、钴(Co)和铁(Fe)中的至少一种；和 施用所述电解化合物到所述钎焊颗粒并填充在其间的间距中的至少一部分中。19.操作包括可旋转部分和在所述可旋转部分的至少一部分之上延伸的静止部分的设备的方法，所述静止部分包括内表面，所述可旋转部分包括与其联结的至少一个翼形组件，所述方法包括: 诱发在所述可旋转构件中的转动使得密封系统的磨损部分相对于所述密封系统的可磨损部分摩擦，其中所述可磨损部分包括在所述静止部分上形成的致密垂直开裂(DVC)的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和致密垂直开裂(DVC)氧化镝稳定的氧化锆(DySZ)中的至少一种的至少一层，所述可磨损部分具有第一硬度值，且所述磨损部分包括包埋在至少一个基质层内的多个磨粒，其中所述多个磨粒具有大于所述第一硬度值的第二硬度值，且所述多个磨粒包括以下的至少一种: 基本上全为以下的一种:碳化钽(TaC)、氧化铝(Al2O3)和氧化锆(ZrO2); 以预定比率的立方氮化硼(cBN)和Al2O3; 以预定比率的CBN、A1203和ZrO2; 以预定比率熔合在一起的Al2O3和ZrO 2;和 以预定比率的TaC和Al2O3;和 用所述磨损部分除去所述可磨损部分的至少一部分。20.权利要求19的方法，其中形成所述可磨损部分，其具有基本光滑的表面和图案化表面中的至少一个。
【专利摘要】用于包括具有与其联结的翼形件的可旋转部分和具有内表面(188)的静止部分的设备的密封系统(200)包括可磨损部分(202)，所述可磨损部分(202)包括在所述内表面(188)之上形成的可磨损材料的至少一个可磨损层。所述密封系统(200)还包括布置在所述翼形件的基底的至少一部分之上的磨损部分(204)。所述磨损部分(204)包括在所述基底的至少一部分上形成的至少一个磨损层(212)和包埋在所述磨损层(212)内的多个磨粒(218)。所述多个磨粒(218)包含以下的至少一种：碳化钽(TaC)、氧化铝(Al2O3)和氧化锆(ZrO2)；以预定比率的立方氮化硼(cBN)和Al2O3；以预定比率的cBN、Al2O3和ZrO2；以预定比率熔合在一起的Al2O3和ZrO2；和以预定比率的TaC和Al2O3。
【IPC分类】F16J15/44, F01D11/12
【公开号】CN104937217
【申请号】CN201380062147
【发明人】F.贾斯里普尔, I.焦文内蒂, M.吉亚诺兹, K.阿南, 盛诺, N.B.皮歇, L.S.勒布朗, W.C.哈什, W.A.奈尔逊, P.M.托马斯, D.M.格雷
【申请人】诺沃皮尼奥内股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2013年11月27日
【公告号】CA2891497A1, EP2925971A1, US20140147242, WO2014083069A1