汽輪機密封專利概況

郭琦 黃晶華

摘? ?要：密封問題的設計研究對火力發電的主要設備汽輪機等透平機械的設計尤為重要，先進的轉子和靜子間的密封技術可顯著提高透平機械的工作效率和可靠性。文章通過檢索、統計、分析國內外汽輪機密封專利申請，從中獲得了汽輪機密封專利申請量的趨勢、主要申請人等。

關鍵詞：汽輪機;密封;專利

1? ? 汽輪機簡介

汽輪機由轉動部分和靜止部分兩個方面組成，轉子和靜子之間的間隙會導致漏汽，不僅會降低汽輪機機組效率，還會影響機組的安全運行。為了防止蒸汽泄漏和空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱為汽封。汽封根據安裝位置的不同，分為通流部分汽封、隔板汽封、軸端汽封。其中密封問題的設計研究對火力發電的主要設備汽輪機等透平機械的設計尤為重要。目前汽輪機應用的主要密封裝置包括迷宮密封、阻尼密封和刷式密封。

2? ? 汽輪機密封專利基礎狀況分析

2.1? 申請量分析

在確定了汽輪機密封的各技術領域定義后，在外文數據庫（VEN數據庫）中選取關鍵詞和分類號進行檢索，并對2015年以前該領域的檢索結果進行了分析。各技術領域的申請量，如圖1所示。

圖1為在VEN數據庫對汽輪機密封專利的統計，其更能反映汽輪機密封技術的整體發展狀態，因汽輪機首先是從國外發達工業國家（如美國、德國）逐漸發展起來的，由最初的小功率汽輪機，逐漸發展到幾百兆瓦等級，再到現在的1 000 MW以上等級的汽輪機，同時與汽輪機相關的密封技術的發展也越來越多元化。從申請量來看，圖1反應出關于汽輪機密封專利的申請總量呈逐年上升趨勢。從圖1可以看出，在20世紀50年代以前，由于汽輪機主要為小功率機組，對汽輪機密封要求也不高，因此汽輪機密封技術處于技術的起步初期，為傳統的迷宮式密封技術;在20世紀60—70年代，隨著世界大戰結束，各國都在大力恢復工業，逐漸開發出了幾百兆瓦等級汽輪機，與此密切相關的汽輪機密封技術也迅猛發展，但主要還是對傳統的迷宮密封技術進行改進，先進的阻尼密封和刷式密封技術發展處于萌芽期;在20世紀80年代以后，隨著汽輪機等級進一步提高，對汽輪機密封技術要求也越來越高，此時阻尼密封技術得到快速發展，但刷式密封技術還處于起步階段;在20世紀90年代，更先進的刷式密封技術得到了迅速發展;在21世紀，雖然出現了先進多元化的密封技術，但并沒有忽視對傳統的迷宮密封技術的改進，相反迷宮密封技術、阻尼密封技術和刷式密封技術呈現齊頭并進的趨勢。由于國內的汽輪機技術主要都是從國外工業發達國家（如美國、日本）進行引進后消化吸收，因此國內對傳統的迷宮密封技術研究比較多，但也逐漸重視對先進的阻尼密封技術和刷式密封技術的研究，其相關的專利申請量也在逐年增加。

從各技術領域來看，傳統的迷宮式密封技術申請量比較多，整體走勢上升中趨向平穩，說明該技術處于成熟期或者存在某種不足而發展緩慢。而阻尼密封技術在20世紀80年代、刷式密封技術在20世紀90年代快速發展起來，其申請量也逐漸增加，說明這是汽輪機密封技術的一個重要發展方向。

2.2? 重要申請人分析

根據申請量分析，并結合前期統計結果將上述關于汽輪機密封專利申請量較大的申請人總結如圖2所示。

由圖2可知，在汽輪機密封領域，通用電氣公司可謂是行業巨頭，其相關技術在行業內處于全球領軍地位，對汽輪機密封技術的發展作出了一定的貢獻。其在全球與汽輪機密封相關專利申請共801件，其中在中國或進入中國的申請共317件。其相關申請涉及迷宮密封、阻尼密封和刷式密封。而國內涉及汽輪機密封的公司主要在3大汽輪機公司（哈爾濱汽輪機廠、東方電氣和上海電氣），這3大汽輪機公司都有引進、消化和吸收國外先進汽輪機組的經歷，其有關汽輪機密封的申請量旗鼓相當。可以說，汽輪機技術是由國外引領發展的，而與之相關的汽輪機密封技術也是國外公司處于領軍位置。在汽輪機行業，通用電氣、西門子、三菱和西屋等公司十分注重在中國的專利申請。國內的專利申請數量雖逐年攀升，但是總體質量還是與國外公司有一定差距，大多是實用型申請，而發明專利數量較少，這也顯示了我國汽輪機技術核心競爭力的薄弱，需要向國外先進企業學習的地方還有很多。

[參考文獻]

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