郭琦 黃晶華

摘? ?要：密封問題的設計研究對火力發(fā)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(zhuǎn)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(tǒng)計、分析國內(nèi)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(zhuǎn)動部分和靜止部分兩個方面組成，轉(zhuǎn)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(jù)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(fā)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(shù)據(jù)庫（VEN數(shù)據(jù)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(jié)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(shù)據(jù)庫對汽輪機密封專利的統(tǒng)計，其更能反映汽輪機密封技術的整體發(fā)展狀態(tài)，因汽輪機首先是從國外發(fā)達工業(yè)國家（如美國、德國）逐漸發(fā)展起來的，由最初的小功率汽輪機，逐漸發(fā)展到幾百兆瓦等級，再到現(xiàn)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(fā)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(tǒng)的迷宮式密封技術;在20世紀60—70年代，隨著世界大戰(zhàn)結(jié)束，各國都在大力恢復工業(yè)，逐漸開發(fā)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(fā)展，但主要還是對傳統(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)展;在21世紀，雖然出現(xiàn)了先進多元化的密封技術，但并沒有忽視對傳統(tǒng)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(xiàn)齊頭并進的趨勢。由于國內(nèi)的汽輪機技術主要都是從國外工業(yè)發(fā)達國家（如美國、日本）進行引進后消化吸收，因此國內(nèi)對傳統(tǒng)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(tǒng)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(wěn)，說明該技術處于成熟期或者存在某種不足而發(fā)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(fā)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(fā)展方向。

2.2? 重要申請人分析

根據(jù)申請量分析，并結(jié)合前期統(tǒng)計結(jié)果將上述關于汽輪機密封專利申請量較大的申請人總結(jié)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(yè)巨頭，其相關技術在行業(yè)內(nèi)處于全球領軍地位，對汽輪機密封技術的發(fā)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(nèi)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(jīng)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(fā)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(yè)，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(nèi)的專利申請數(shù)量雖逐年攀升，但是總體質(zhì)量還是與國外公司有一定差距，大多是實用型申請，而發(fā)明專利數(shù)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(yè)學習的地方還有很多。

[參考文獻]

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