汽轮机密封专利概况

郭琦 黄晶华

摘   要：密封问题的设计研究对火力发电的主要设备汽轮机等透平机械的设计尤为重要，先进的转子和静子間的密封技术可显著提高透平机械的工作效率和可靠性。文章通过检索、统计、分析国内外汽轮机密封专利申请，从中获得了汽轮机密封专利申请量的趋势、主要申请人等。

关键词：汽轮机;密封;专利

1    汽轮机简介

汽轮机由转动部分和静止部分两个方面组成，转子和静子之间的间隙会导致漏汽，不仅会降低汽轮机机组效率，还会影响机组的安全运行。为了防止蒸汽泄漏和空气漏入，需要有密封装置，通常称为汽封。汽封根据安装位置的不同，分为通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封。其中密封问题的设计研究对火力发电的主要设备汽轮机等透平机械的设计尤为重要。目前汽轮机应用的主要密封装置包括迷宫密封、阻尼密封和刷式密封。

2    汽轮机密封专利基础状况分析

2.1  申请量分析

在确定了汽轮机密封的各技术领域定义后，在外文数据库（VEN数据库）中选取关键词和分类号进行检索，并对2015年以前该领域的检索结果进行了分析。各技术领域的申请量，如图1所示。

图1为在VEN数据库对汽轮机密封专利的统计，其更能反映汽轮机密封技术的整体发展状态，因汽轮机首先是从国外发达工业国家（如美国、德国）逐渐发展起来的，由最初的小功率汽轮机，逐渐发展到几百兆瓦等级，再到现在的1 000 MW以上等级的汽轮机，同时与汽轮机相关的密封技术的发展也越来越多元化。从申请量来看，图1反应出关于汽轮机密封专利的申请总量呈逐年上升趋势。从图1可以看出，在20世纪50年代以前，由于汽轮机主要为小功率机组，对汽轮机密封要求也不高，因此汽轮机密封技术处于技术的起步初期，为传统的迷宫式密封技术;在20世纪60—70年代，随着世界大战结束，各国都在大力恢复工业，逐渐开发出了几百兆瓦等级汽轮机，与此密切相关的汽轮机密封技术也迅猛发展，但主要还是对传统的迷宫密封技术进行改进，先进的阻尼密封和刷式密封技术发展处于萌芽期;在20世纪80年代以后，随着汽轮机等级进一步提高，对汽轮机密封技术要求也越来越高，此时阻尼密封技术得到快速发展，但刷式密封技术还处于起步阶段;在20世纪90年代，更先进的刷式密封技术得到了迅速发展;在21世纪，虽然出现了先进多元化的密封技术，但并没有忽视对传统的迷宫密封技术的改进，相反迷宫密封技术、阻尼密封技术和刷式密封技术呈现齐头并进的趋势。由于国内的汽轮机技术主要都是从国外工业发达国家（如美国、日本）进行引进后消化吸收，因此国内对传统的迷宫密封技术研究比较多，但也逐渐重视对先进的阻尼密封技术和刷式密封技术的研究，其相关的专利申请量也在逐年增加。

从各技术领域来看，传统的迷宫式密封技术申请量比较多，整体走势上升中趋向平稳，说明该技术处于成熟期或者存在某种不足而发展缓慢。而阻尼密封技术在20世纪80年代、刷式密封技术在20世纪90年代快速发展起来，其申请量也逐渐增加，说明这是汽轮机密封技术的一个重要发展方向。

2.2  重要申请人分析

根据申请量分析，并结合前期统计结果将上述关于汽轮机密封专利申请量较大的申请人总结如图2所示。

由图2可知，在汽轮机密封领域，通用电气公司可谓是行业巨头，其相关技术在行业内处于全球领军地位，对汽轮机密封技术的发展作出了一定的贡献。其在全球与汽轮机密封相关专利申请共801件，其中在中国或进入中国的申请共317件。其相关申请涉及迷宫密封、阻尼密封和刷式密封。而国内涉及汽轮机密封的公司主要在3大汽轮机公司（哈尔滨汽轮机厂、东方电气和上海电气），这3大汽轮机公司都有引进、消化和吸收国外先进汽轮机组的经历，其有关汽轮机密封的申请量旗鼓相当。可以说，汽轮机技术是由国外引领发展的，而与之相关的汽轮机密封技术也是国外公司处于领军位置。在汽轮机行业，通用电气、西门子、三菱和西屋等公司十分注重在中国的专利申请。国内的专利申请数量虽逐年攀升，但是总体质量还是与国外公司有一定差距，大多是实用型申请，而发明专利数量较少，这也显示了我国汽轮机技术核心竞争力的薄弱，需要向国外先进企业学习的地方还有很多。

[参考文献]

[1]李军，晏鑫，宋立明，等.透平机械密封技术研究进展[J].热力透平，2008（3）：141-148.

[2]曾宪平，任建兴.大型汽轮机汽封技术及其经济性分析[J].上海电力学院学报，2011（2）：119-122.