自潤滑涂層和方法技術

用于在基板上提供自潤滑涂層的涂層和方法。該方法包括：利用惰性氣體在基板上噴涂至少一層液態金屬；在基板上噴涂時將化合物添加至液態金屬；在包括金屬和化合物的基板上形成多孔層，其中多孔層具有多個孔隙；加熱多孔層以打開孔隙；用潤滑物質注滿打開的孔隙，使得潤滑物質的一部分貯藏在一個或更多孔隙中；以及冷卻多孔層以閉合孔隙且將潤滑物質截留在孔隙內。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本文所公開的主題的實施例大體上涉及用于提供自潤滑涂層的方法和系統，且更特定地涉及用于提供自潤滑涂層的機制和技術。
技術介紹
在過去數年間，隨著化石燃料價格的增加，與化石燃料的加工相關的各個方面越來越受關注。此外，越來越關注生產更加高效且可靠的馬達、渦輪、壓縮機等以便于更好地生產和分配基于油和氣的產品。這樣的機器通常包括固定部件，定子，以及旋轉部件，轉子。轉子被構造成相對于定子旋轉以實現壓縮介質、產生電能或者將電能轉變為機械能中的一個。轉子需要以最小摩擦且在一定溫度范圍中相對于定子旋轉。由于轉子的持續旋轉及其重量(該重量可在20 kg與20，000 kg之間且增加了摩擦)，因而產生大量熱。主要在支撐轉子的軸承中出現熱。因此，可使用用于冷卻軸承的各種機制。一種這樣的機制是連續地使介質(例如油)在轉子與軸承之間循環且通過冷卻油而除去過量的熱。可使用泵來迫使油循環。然而，如果泵失效，則油停止流動且因此停止除去在轉子與軸承之間的界面處形成的熱。在這些情形下，可能沒有油存在于轉子與軸承之間的界面處，這決定了軸承溫度增加到將對轉子和/或軸承或者該機器的其它構件造成損壞的點。如果機器的操作者或者專用系統未快速識別這種異常狀況從而停止機器，則整個機器可能會嚴重受損，從而導致機器所涉及的整個過程的中斷，這在油氣工業中是昂貴且不期望的。即使快速識別了機器的故障狀況，有時也不可能立即停止受影響的機器，因為該機器為多個機器協作的過程的一部分且在不干擾其它機器的安全的情況下使一個機器快速停機是不可能的。因此，將期望提供這樣的系統和方法，其在機器無法恰當工作的瞬間與在機器例如由于在油泵失效時出現的高溫而受損的瞬間之間向機器的操作者提供時間緩沖。
技術實現思路
根據一個示例性實施例，存在一種用于在基板上提供自潤滑涂層的方法。該方法包括利用惰性氣體在基板上噴涂至少一層液態金屬；在基板上噴涂時將化合物添加至液態金屬；在包括金屬和化合物的基板上形成多孔層，其中多孔層具有多個孔隙；加熱多孔層以打開孔隙；用潤滑物質注滿打開的孔隙，使得潤滑物質的一部分貯藏在一個或更多孔隙中；以及冷卻多孔層以閉合孔隙且將潤滑物質截留在孔隙內。根據另一示例性實施例，存在一種用于操作渦輪機的方法，該渦輪機具有用于軸承的安全機制。該方法包括使轉子相對于渦輪機的定子旋轉；利用軸承支撐轉子，軸承包括至少一多孔層，該至少一多孔層包括金屬和形成多個孔隙的化合物以及貯藏在孔隙中的潤滑物質；以及在轉子旋轉時向軸承提供潤滑劑，使得軸承的操作溫度基本上恒定。根據又一示例性實施例，存在一種渦輪機，該渦輪機包括定子，其被構造成固定；轉子，其被構造成相對于定子旋轉；軸承，其被構造成支撐轉子且便于轉子的旋轉；以及自潤滑涂層，其設于軸承或轉子上。自潤滑涂層包括至少一多孔層，該至少一多孔層包括金屬和形成多個孔隙的化合物以及貯藏在孔隙中的潤滑物質；以及，當軸承的操作溫度低于預定值時，閉合孔隙，從而截留潤滑物質。附圖說明并入說明書中且構成該說明書的一部分的附圖示出了一個或更多實施例，并且與描述一起解釋這些實施例。在附圖中 圖I為具有轉子和定子的機器的示意 圖2為根據示例性實施例的具有自潤滑涂層的基板的示意 圖3為根據示例性實施例的多孔層的圖示； 圖4為示出根據示例性實施例的用于在基板上提供自潤滑涂層的方法的流程圖；以及圖5為根據示例性實施例的用于操作渦輪機的方法的流程圖，該渦輪機具有用于軸承的安全機制。具體實施例方式示例性實施例的下列描述參考了附圖。在不同附圖中相同的標號表示相同或類似的元件。下文的詳細描述并不限制本專利技術。而是，本專利技術的范圍由所附權利要求限定。為了簡單起見，關于壓縮機的術語和結構討論了下面的實施例。然而，接下來將討論的實施例不限于壓縮機，而是可應用于包括由軸承支撐的轉子的其它系統。在整個說明書中對“一個實施例”或“一實施例”的提及表示結合一實施例所描述的特定的特征、結構或特性包括在所公開主題的至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個位置短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”的出現未必指相同實施例。另外，特定的特征、結構或特性可以任何合適方式組合在一個或更多實施例中。根據一示例性實施例，轉子、軸承或它們兩者的一部分被涂布有自潤滑涂層，該自潤滑涂層被構造成在機器以正常溫度運轉時貯藏潤滑材料且在機器溫度增加到超過一定閾值溫度時釋放該潤滑材料。根據圖I所示的一示例性實施例,壓縮機10包括構造成相對于轉子14旋轉的轉子12等。轉子12例如在兩端由一個或更多軸承16支撐。各種軸承是本領域中已知的，并且這些軸承中的任何軸承可用于支撐轉子12。軸承的一個示例為軸頸軸承，其描述在美國專利No. 6, 361,215中，該專利的整個內容通過引用并入本文中。軸頸軸承16使用支撐轉子12的一個或更多襯墊(pad) 18，并且油在界面20處注入襯墊18與轉子12之間以減小摩擦和/或冷卻該界面。泵(未圖示)可用于泵送油穿過每個襯墊中的通道22到襯墊18與轉子12之間的界面20處。如果油未能傳送到界面20，則該界面處的溫度將增加到超過可接受值，這可能損壞軸承16、轉子12或它們兩者。根據圖2所示的一示例性實施例，轉子12或軸承16任一個或它們二者的一部分可被涂布自潤滑層24。自潤滑層24可如圖2所示沉積在基板26上，基板26可為轉子12和/或軸承16之一。當自潤滑層24沉積在轉子12上時，期望該層被沉積為直接面向軸承16。層24可包括沉積于基板24上的基底材料28。基底材料可包括用于軸承的金屬，例如灰鑄鐵、不銹鋼、碳鋼、非鐵合金等。在一個應用中，基底材料為塑性的，例如包括具有低碳含量和高Fe、Ni或鈷含量的材料。在另一應用中，基底材料不包括Cr。在又一應用中，基底材料可包括非鐵金屬，使得基底材料為塑性的。基底材料可通過本領域中已知的方法來沉積。例如，基底材料可噴涂在基板上。然而，在一個應用中，基底材料層28不是層24的一部分。沉積基底材料層28以確保自潤滑層24與基板26之間的更好粘附。提供自潤滑功能的多孔層30形成于基底材料層28上或者直接形成于基板26上。多孔層30可包括金屬和促進孔隙在多孔層30中形成的化合物。金屬可為用于軸承的金屬中的一種或多種，例如灰鑄鐵、不銹鋼、碳鋼等，這取決于應用、期望的層硬度、軸承負載。化合物可為石墨粉末、~■硫化鑰(MoS2)、硫化鶴(WS2)中的一種或多種。金屬 作為液體嗔涂到基底材料層28上。例如，電弧或等離子體噴涂可用于噴涂液態金屬和化合物。處于壓力下的惰性氣體不僅可用于從槍或用于涂布基板的其它裝置傳送熔融金屬，而且還可用于將化合物嵌入熔融金屬中。例如，惰性氣體可為氮氣(N)。多孔層30在圖3中示出為具有貫穿金屬和化合物混合物34分布的多個孔隙32。多個孔隙32的數量取決于許多變量。例如，孔隙的數量可取決于液態金屬噴涂到基板上的溫度、惰性氣體的壓力、噴涂液態金屬的槍與基板之間的距離、所用具體金屬、所用具體化合物等。在一個應用中，自潤滑層30的厚度在數微米與數毫米之間。一旦多孔層30形成于基板26上且組件的溫度降低到室溫左右(例如，25°C )，則孔隙閉合，例如，如果多孔層30浸沒在液體浴中，則很少量的該液體進入層30的孔隙。然而，如果層30與基板2本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：I薩武，
申請(專利權)人：諾沃皮尼奧內有限公司，
類型：發明
國別省市：