密闭式密封组件及包括该密封组件的电气装置 |
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| 申请号 | CN201010221468.5 | 申请日 | 2010-06-25 | 公开(公告)号 | CN101938182A | 公开(公告)日 | 2011-01-05 |
| 申请人 | 通用电气公司; | 发明人 | C·A·约翰逊; M·S·彼得森二世; J·D·范丹; T·J·尤塞尼克; K·R·韦伯; J·R·亚吉尔斯基; W·C·哈什; M·M·莫拉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种密闭式密封组件及包括该密封组件的电气装置。本文公开了一种包括 马 达(20)的系统(10)，该马达(20)包括 转子 (30)、 定子 (40)和具有至少一个接头和单 块 式陶瓷隔离件(110)的密封组件(100)。密封组件(100)的各个接头是化学结合接头，且单块式陶瓷隔离件(110)设置在马达(20)的转子(30)和定子(40)之间的间隙(50)中，使得密封组件(100)密闭地隔离转子(30)和定子(40)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种系统(10)，包括： |
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| 说明书全文 | 密闭式密封组件及包括该密封组件的电气装置技术领域背景技术[0002] 诸如马达的工业电气装置通常包括固定部分(或定子)和旋转部分(或转子)。典型地，转子和定子构造成以便产生相反的磁场，从而在转子中产生旋转运动，该旋转运动用来执行机械功。在油气工业中，转子和定子组件可在过程气体中操作，过程气体还可起冷却剂的作用。过程气体典型地是处于约10巴至约200巴的压力的天然气。不幸的是，天然气可具有高度的污染物。这些污染物可包括腐蚀剂，例如硫化氢(H2S)、水、CO2、油和其它。在特别有侵蚀性的条件下，水和H2S的组合会产生更具腐蚀性的气体，诸如所谓的湿酸气体，或处于更高浓度的所谓酸性气体。包含以上污染物的过程气体环境的存在对定子组件的易损坏的构件造成重大风险。 [0003] 典型地，间隙使定子组件与转子组件分开。为了最大程度地增大定子与转子组件之间的磁场强度，在仍然符合转子轴和定子之间的机械空隙要求的同时，使此间隙尽可能地小。目前的定子要么是封装式的，要么是非封装式的。在封装式定子的情况下，定子封装保护定子构件不受转子组件的过程环境的影响。 [0004] 定子封装器大体需要在操作期间经受较大的压差、较大的温度梯度以及机械振动。在恶劣的操作环境中，位于定子和转子轴之间的间隙中的封装器的节段应当使腐蚀性过程气体的泄漏最小化，应当抵抗恶劣的过程气体环境中的腐蚀，应当可容易地连结到封装器的其它节段上，以及应当使涡流损耗最小化，以降低机器中的总体电损耗。 [0005] 因此，存在对于提供相容的低损耗材料和用于组装该低损耗材料以便进行定子封装的过程的需要。 发明内容[0006] 本发明的一个实施例是一种具有马达的系统。该马达包括转子、定子和具有至少一个接头和单块式陶瓷隔离件的密封组件。该密封组件的各个接头是以化学的方式结合的接头，且单块式陶瓷隔离件设置在马达的转子和定子之间的间隙中，使得该密封组件密闭地隔离转子和定子。 [0007] 本发明的另一个实施例是一种马达。该马达包括转子、定子和密闭式密封组件，该密封组件包括设置在转子和定子之间的间隙中的单块式陶瓷隔离件。本文使用的单块式陶瓷隔离件与定子以机械的方式隔离，且包括由至少一个节段接头连结的多个陶瓷节段。单块式陶瓷隔离件的各个节段接头实质上是化学结合接头。 [0008] 本发明的又一个实施例是一种马达。该马达包括转子、定子和密闭式密封组件，该密封组件包括单块式陶瓷隔离件和端部区域，使得单块式陶瓷隔离件和端部区域由转接法兰密闭地连结。该转接法兰借助于化学结合接头连结到单块式陶瓷隔离件和端部区域上。附图说明 [0009] 当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，同样的符号在所有图中表示同样的部件，其中： [0010] 图1是根据本发明的一个实施例的、具有带有转子和定子组件的电马达的系统的示意性截面图。 [0011] 图2是定子相对于转子的不同的相对位置的示意性截面图。 [0012] 图3是本发明的一个实施例中带有端部区域的单块式陶瓷隔离件的示意图。 [0013] 图4是本发明的各种实施例中金属法兰关于单块式陶瓷隔离件的不同接头的图解表示。 [0015] 图6是在本发明的一个实施例中的金属法兰和单块式陶瓷隔离件之间的铜焊接头的示意性截面图。 [0016] 图7是本发明的一个实施例中的单块式陶瓷隔离件的金属化的图示。 [0017] 部件列表 [0018] 10系统 [0019] 20马达 [0020] 30转子组件 [0021] 32转子轴 [0022] 34轴承 [0023] 36永磁体 [0024] 38磁体罩 [0025] 40定子组件 [0026] 42定子芯体 [0027] 44定子绕组 [0028] 50转子和定子之间的间隙 [0029] 60定子封装 [0030] 62定子封装的节段 [0031] 64定子封装的另一个节段 [0032] 66定子封装的又一个节段 [0033] 68定子封装的两个节段的交接处 [0034] 70压力补偿器 [0035] 72液压流体 [0036] 80其中转子包围定子的布置 [0037] 90其中转子和定子沿轴向定位的布置 [0038] 100密封组件 [0039] 110单块式陶瓷隔离件 [0040] 112单块式陶瓷隔离件的一个节段 [0041] 114单块式陶瓷隔离件的另一个节段 [0042] 116邻近定子的单块式陶瓷隔离件的表面 [0043] 118邻近转子的单块式陶瓷隔离件的表面 [0044] 120陶瓷节段112和114之间的接头 [0045] 122接头120的铜焊材料 [0046] 124待连结到114上的节段112的连结表面 [0047] 126待连结到112上的节段114的连结表面 [0048] 128金属涂层 [0049] 130端部区域 [0050] 140转接法兰 [0051] 142待连结到转接法兰上的单块式陶瓷隔离件的连结表面 [0052] 144连结110和120的一种布置 [0053] 146连结110和120的另一种布置 [0054] 150单块式陶瓷隔离件和转接法兰之间的铜焊接头 [0055] 152铜焊接头150的一种铜焊材料 [0056] 154铜焊接头150的另一种铜焊材料 [0057] 156接头150的金属夹层 [0058] 158铜焊接头150的金属化层 [0059] 162夹层接头 [0060] 164对接接头 [0061] 166搭接接头 [0062] 168帽套接头 [0063] 170转接法兰和端部区域之间的接头 [0064] 180接头150的保护性涂层 [0065] 182接头150的外表面 [0066] 184接头150的内表面 [0067] 190接头170的保护性涂层 [0068] 192接头170的外表面 [0069] 194接头170的内表面 具体实施方式[0070] 本发明的实施例包括用于保护定子不受系统的马达中的转子的过程气体影响的保护性密闭式密封组件，以及用来制造该密闭式密封组件的相关联的材料、结构和方法。 [0072] 本发明的各种实施例描述了在电马达内使用密封组件。该密封组件包括设置在转子和定子之间的间隙中的单块式陶瓷隔离件以及至少一个接头，使得密封组件密闭地隔离转子和定子。无论是用来将密封组件的构件连结在一起还是用来将密封组件连结到马达的剩余部分上，密封组件的各个接头均是化学结合接头。如本文所用，“化学结合接头”是应用化学或金属结合(例如通过将两个构件铜焊在一起或者通过借助于在接头处熔化和固化玻璃将构件连结起来而制成的接头)且实质上不具有任何机械密封件的接头。“不具有机械密封件”实质上的意思是密封组件的各个接头不具有机械密封构件，例如O形圈或衬垫。因此，密封组件的化学结合接头不使用任何聚合或金属O形圈或通常用于超高真空应用中的密封件。 [0073] 如此处和贯穿说明书的剩余部分所用，用语“密闭”意思是将氦气泄漏限制到低于-8 31×10 标准厘米 /秒的速率的能力。在密封组件的较长的生命期期间将泄漏速率限制到这个低的数字目前在本领域中尚未得到良好的开发。另外，采用密封组件的许多目前的应用使用O形圈来进行密封。目前已知的O形圈典型地包括诸如已知在恶劣环境(其可包括高温、高压和/或存在腐蚀性气体)中会降解的有机材料的材料。由于降解，或者由于材料的固有属性，O形图或金属密封件趋向于在经过一段时间后可被某些气体和物质渗透。例如，许多有机材料可降解，且经过在这些环境中的长期使用而变得易碎，并且因此其可导致气体越过密封件而泄漏。本发明通过不使用任何有机或金属材料制成的任何种类的O形圈或衬垫进行密封来克服此缺陷。 [0074] 通过材料和设计选择，单块式陶瓷隔离件还制造成以便具有最小的涡流和电损耗，并且因此不会以显著的方式不利地影响马达的性能。而且，所使用的陶瓷材料的化学惰性保护定子不受恶劣的化学环境(诸如转子所暴露于其中的H2S)的影响。使用具有连结的部件的陶瓷封装器节段的可能性还允许将本文所描述的实施例应用于更大型的电马达。因此，本发明的实施例允许在大型电机内使用非磁性的阻隔件，其中，该阻隔件不会有助于较大的电损耗。 [0075] 现在参照附图，图1显示了包括具有转子组件(在本文中也称为“转子”)30和定子组件(在本文中也称为“定子”)40的马达20的示例性系统10。转子30包括在这个实例中由轴承34(例如磁性轴承)支承的转子轴32，以及与定子组件40对准且设置成与定子组件40磁性连通的、具有磁体罩38的永磁体36。在一个示例性实施例中，定子组件40包围转子组件30，且包括定子芯体42和定子绕组44，定子芯体42和定子绕组44布置成以便在电流流过绕组44时提供磁场。间隙50使转子组件30与定子组件40隔离。可抽空间隙50，间隙50可为空气间隙，或者可包含包括过程气体的任何流体。 [0076] 当恰当地通电时，定子组件40生效来吸引转子组件30，以便提供转子轴32的悬浮和径向布置。所示系统10进一步包括定子组件40的封装60。定子封装60保护定子40不受腐蚀性过程气体环境的影响。在一个示例性实施例中，定子封装器60由在各交接处(例如68)处连结的多个节段(例如62、64和66)形成。 [0077] 虽然图1描绘了定子和转子布置的一个实施例(其中，定子40包围转子30)，但是例如在图2中描绘了定子和转子的备选布置。在一个实施例中，转子30定位在定子40周围，且在定子的磁场中旋转，如在布置80中所描绘的那样，而在另一个示例性实施例中，可沿轴向定位定子40和转子30，如在布置90中所描绘的那样。 [0078] 在本发明的一个实施例中，定子封装器60包括密封组件100。密封组件100包括定子封装器节段62和64(图1)。图3单独描绘了包括单块式陶瓷隔离件110的密封组件100。本文使用的密封组件100对包括过程流体(诸如未经处理的油、高盐度的含水材料)、恶劣环境气体(包括H2S、酸性气体或井下气体(well gas))的环境来说基本上是惰性的。 单块式陶瓷隔离件110是设置在转子30和定子40之间、间隙50中的陶瓷构件。虽然使用了词语单块，但是这并不一定就表示陶瓷隔离件实质上是单件式的；相反，在本文中使用该用语来使隔离件中使用的材料区别于基于有机物的复合材料。如在此处和说明书的剩余部分中所用，术语“单块式陶瓷隔离件”指的是由一个零件或多个零件制成的基本无差别的刚性整体结构。在一个非限制性实例中，通过由实质上包括化学结合接头的节段接头将两个或更多个陶瓷节段(例如112和114)密闭地连结在一起来制备单块式陶瓷隔离件110。选择用来形成隔离件110的陶瓷材料的密度，使得陶瓷本身是密闭的。在一个实施例中，单块式陶瓷隔离件110的陶瓷节段的密度基本上具有超过理论密度的约98％的密度值。但是，本领域技术人员了解，可以以低得多的密度(例如陶瓷的理论密度的约90％)使许多陶瓷密闭；因此在一些实施例中，陶瓷节段的密度为理论密度的至少约90％。 [0079] 本发明的实施例提供密闭地连结两个或更多个陶瓷节段的能力，并且因此提供了一种可制造的方法，以相对于过程气体密封定子40(即便是在大型和高速的电马达中)而不会由于恶劣的过程环境中的腐蚀而造成重大损耗。在一个实施例中，单块式陶瓷隔离件110可进一步具有设置在内表面或外表面(未显示)上的涂层。该涂层可包含任何材料，诸如抗侵蚀或抗腐蚀金属、合金、陶瓷或复合物，以便提高单块式陶瓷管的性能和寿命。 [0080] 虽然单块式陶瓷隔离件110的不同的几何形式都落在本发明的范围内，但是在一个实施例中，单块式陶瓷隔离件110是圆柱形形式的。选择单块式陶瓷隔离件110的材料和节段接头设计，使得该材料将在转子和定子的磁场中产生最小的涡流和/或其它电损耗，并且因此不会不利地影响马达20的性能。而且，所使用的材料的化学惰性保护定子不受其所暴露于的恶劣的化学环境的影响。例如，通过使用单块式陶瓷隔离件110(其使用具有约10mm厚度的氧化铝材料构造成)引起的电损耗在马达20的操作期间是可忽略的。 [0081] 在一个实施例中，密封组件100密闭地隔离转子30组件和定子40组件(图1)。在另一个示例性实施例中，单块式陶瓷隔离件110与定子以机械的方式隔离。如本文所用，用语“以机械的方式隔离”意思是说定子40不直接支承单块式陶瓷隔离件110，并且因此定子部件的大部分机械振动不会传到单块式陶瓷隔离件110上。在一个实施例中，单块式陶瓷隔离件110可从密封组件100的其它区域中找到其支承。可选地，抗振动和抗磨损的塑料块可定位在单块式陶瓷隔离件110和定子40之间，以便在组装期间帮助进行初始对准。 [0082] 图3中的单块式陶瓷隔离件110包括两个表面。第一表面116邻近定子40，而第二表面118邻近转子30。在没有来自定子的直接支承的情况下，保持机械完整性且提高单块式陶瓷隔离件110的使用寿命的一个策略是应用压力补偿系统70(图1)，以使作用于单块式陶瓷隔离件110的第一表面116上的压力和作用于单块式陶瓷隔离件110的第二表面118上的压力之间的差最小化。压力补偿器系统70可为隔膜、波纹管、容积交换系统或任何其它类型的压力平衡器。压力补偿器70通过支出液压流体72来帮助平衡施加在定子封装器60上的压力。液压流体是这样的介质：可通过该介质传送压力，且该介质可由任何气体或液体-包括空气、水、过程气体、油或聚合物构成。 [0083] 压力补偿系统的一个实例是保持液压流体72的大型波纹管，其可排出所需量的液压流体72，以控制作用于第一表面116(图3)上的压力和作用于第二表面118上的压力之间的差。液压流体72可在第一表面116或第二表面118中接触单块式陶瓷隔离件110，这取决于马达的构造。例如，在马达20在气态气氛中操作期间，存在在转子30附近具有过程气体的可能性。在一个实施例中，过程气体可在单块式陶瓷隔离件110的表面118上施加压力，此压力由设置在相对的表面116附近的液压流体72平衡。在一个示例性实施例中，将油作为液压流体设置在单块式陶瓷隔离件110的表面116处。 [0084] 单块式陶瓷隔离件110可包括任何陶瓷材料，包括玻璃和晶体或非晶体氧化物、氮化物和碳化物。单块式陶瓷隔离件的材料的非限制性实例包括氧化锆、碳化硅、氮化硅、氧化铝、多铝红柱石、氮化钛、金红石、锐钛矿、碳化硼、氮化硼、氧化铍、硅石、硅基玻璃或包括这些材料中的任意材料的任意组合。 [0085] 如在较早的部分中所论述的那样，在某些实施例中，单块式陶瓷隔离件110可在多个陶瓷节段(诸如，例如节段112和114)之间包括节段接头，诸如接头120。在一个实施例中，陶瓷节段之间的节段接头120中的至少一个包括扩散结合。扩散结合是一种连结过程，其中，主要机制是原子越过交接处的相互扩散。可通过陶瓷面之间或金属化陶瓷面之间的扩散来形成扩散结合。或者，可通过在陶瓷节段之间使用玻璃材料(诸如本领域中已知为“玻璃料”的那些材料)以获得玻璃密封，来形成节段接头120。针对与陶瓷节段的化学相容性和通过连结节段112和114制造单块式陶瓷隔离件110的可制造性来选择玻璃材料或玻璃料。可使用的玻璃材料的非限制性实例包括氧化硅、氧化硼、氧化铋、氧化铅、氧化钙、氧化钠、氧化钾或包括这些材料中的任意材料的任意组合。 [0086] 在另一个实施例中，陶瓷节段112和114之间的节段接头120中的至少一个是铜焊接头，并且因此接头120包含铜焊材料122。铜焊材料可包括一种或多种材料，诸如金、铜、银、铂、钯、镍、钛、钒、锆、铍或包含这些材料中的任意材料的任意合金。在某些实施例中，铜焊材料是所谓的“活性铜焊”材料，其包含诸如钛、钒、镍或促进陶瓷表面上的浸润的其它元素的组分。构成电气影响区中的接头120中的金属部件的铜焊材料122处理成足够薄，以便不具有不利的性能影响。在一些实施例中，节段112和114的相应的连结表面124和126包含金属涂层，以协助使铜焊材料浸润到节段112和114上，从而提供改进的接头。在一个实施例中，金属涂层128可包含钼、锰或可结合到陶瓷上的钼-锰金属化层。可进一步对金属化层镀镍层。虽然可构想到不同的方法来连结陶瓷节段，诸如112和114，但是在一个特定的实施例中，使用铜焊方法来连结不同的陶瓷节段。 [0087] 密闭式密封组件100(图3)可进一步包括密闭地连结到单块式陶瓷隔离件110上的端部区域130。端部区域130可包含陶瓷材料、金属材料或金属陶瓷。在一个特定的实施例中，端部区域包含合金625。在一个实施例中，端部区域130中的至少一个通过转接法兰140密闭地连结到单块式陶瓷隔离件110上。在一个示例性实施例中，转接法兰140由金属或合金制成。在某些实施例中，转接法兰140可包含诸如金、镍、钛、银、铜、铂、钯、铌、钽、钼、合金625、锆、钴、铬、不锈钢的元素或这些材料的任意组合。在一个示例性实施例中，转接法兰140包含镍基超合金。在一些实施例中，转接法兰包含铌。在一个实施例中，转接法兰140由铌基合金制成，而在又一个实施例中，转接法兰140由商用纯铌制成。 [0088] 转接法兰可通过不同的方式密闭地连结到单块式陶瓷隔离件110或端部区域130上。在一个实施例中，转接法兰140在其连结表面142上通过以化学的方式结合的法兰接头连结到单块式陶瓷隔离件110上。在另一个实施例中，法兰接头实质上是铜焊接头150，在图6中详细描绘且在下文中进一步论述了该铜焊接头150。密闭地将单块式陶瓷隔离件110连结到转接法兰140上的可能性允许单块式陶瓷隔离件在组装期间定位在马达20中而不依赖于大的端部区域130。然后转接法兰140可随后连结到大的端部区域130上，从而使用已知的连结方法来形成密闭式密封。 [0089] 图4示意性地表示了单块式陶瓷隔离件110和金属转接法兰140之间的许多可行的接头中的一些，诸如夹层接头(162)、帽套接头(164)、对接接头(166)和搭接接头(168)。在一个示例性实施例中，单块式陶瓷隔离件110通过夹层接头(162)连结到金属转接法兰 140上。在另一个示例性实施例中，单块式陶瓷隔离件110通过对接接头(166)连结到金属转接法兰140上。在另一个实施例中，所使用的接头是这些接头中的两种或更多种类型的组合。 [0090] 转接法兰140可具有任何相容的形状和大小，以便于密闭地将端部区域130连结到单块式陶瓷隔离件110上。在一个实施例中，转接法兰具有圆柱形形状。在另一个示例性实施例中，转接法兰140包括包含相似的或不同的金属或合金的两个或更多个节段的组合。例如，在一个实施例中，转接法兰140具有如在图5中的示意性截面图中描绘、且通过铜焊接头150(例如如图4所示的对接接头(166))连结到单块式陶瓷隔离件110上的两个同心缸体的组合。内节段141和外节段143的组合帮助实现对过程气体的抗腐蚀性，以及还有与单块式陶瓷隔离件110相容的受控制的热膨胀率。在本实例中，内节段141对陶瓷管提供密闭式接头，承载由系统的操作施加的机械载荷，并且在暴露于过程气体时抵抗腐蚀。可用作转接法兰140的内节段141的材料的一个实例是合金625。外节段143帮助在铜焊过程期间约束内节段141的热膨胀。可选择用于外节段143的材料，以便具有低的热膨胀系数和在升高的温度处的高弹性模数，从而提供组合式转接法兰140，可生产组合式转接法兰140，使得该转接法兰140的有效的热膨胀率区配单块式陶瓷隔离件110的热膨胀系数。钼在本实例中被用作外节段143材料。外节段143可通过不同的结合技术-诸如扩散结合、惰性焊接或铜焊-连结到内缸体上。或者，外节段143可借助于不同的方法-诸如包覆、镀覆、沉积、铸造、机械附连或热喷涂-直接形成于内节段141的表面上。 [0091] 如上所述，图6表示单块式陶瓷隔离件110的连结面142和转接法兰140之间的铜焊接头150。在一个实施例中，铜焊接头150包括铜焊材料152，如布置144中所示。在铜焊接头150的某些设计中，在转接法兰(未显示)上应用另外的金属化层。在另一个实施例中，铜焊接头150包括铜焊材料152、154和金属夹层156，如布置146中所示。在某些情形下，金属夹层可有助于适应存在于陶瓷节段中的机械应变。铜焊材料152和154可为相同的材料或不同的材料。大体上，铜焊接头150和铜焊材料152、154是由能够在恶劣的环境中操作的材料设计而成的。铜焊材料152、154可包括诸如金、铜、银、铂、钯、镍、钛、钒、锆、铍的元素或包含这些材料中的任意材料的任意合金。金属夹层156可包含金、银、铜、镍、铅、钛、铌、铂、钽、铬或包含这些材料中的任意材料的任意合金。可以以不同的形式(包括薄膜或粉末)将金属夹层引入到铜焊接头150。在一个示例性实施例中，将金属粉末引入到铜焊材料152和154之间，且以热均衡的方式压按该金属粉末，以形成金属夹层156。 [0092] 铜焊接头150的另一个要求是为顺从性的，以适应单块式陶瓷隔离件110的刚性。可通过转接法兰140和铜焊接头150的恰当设计来实现这个顺从性。因此，在一个实施例中，转接法兰140具有顺从性的形状，例如波纹管接头。另外，转接法兰140可设计成具有任何需要的载荷容量，以及具有处理单块式陶瓷隔离件110和端部区域130的有差异的热膨胀的能力。在某些实施例中，铜焊接头150在组装定子40之前形成于单块式陶瓷隔离件 110上，且在一些其它的实施例中，铜焊接头150可在组装定子40期间形成。 [0093] 在单块式陶瓷隔离件110的连结表面142处、在单块式陶瓷隔离件110和转接法兰140之间的铜焊接头150可进一步包括金属化层158，从而有利于与转接法兰140连结。这个金属化层158可包含钼、钼-锰、镍、钨、铬、钛、铜、硼、铌、合金625或这些材料中的任意材料的组合。在一个实施例中，该金属化层进一步包含浸润层，以增强与单块式陶瓷隔离件110的连结相容性。此浸润层的一个非限制性实例是包含镍的层。 [0094] 转接法兰140可由选自各种接头(诸如直接接头、焊接接头、扩散结合、铜焊接头、烧结结合、铸造结合或这些接头的任意组合)的以化学的方式结合的端部区域接头170密闭地连结到端部区域130上。在其中转接法兰由直接接头连结到端部区域上的一个实施例中，转接法兰直接通过烧结、热均衡压型(HIP)、火焰涂喷或者以别的方式使转接材料直接沉积到端部区域上而连结到端部区域上。在一个示例性实施例中，接头170包括焊接接头。 [0095] 可通过如图7所示分别施用保护性涂层180和190来进一步保护单块式陶瓷隔离件110和转接法兰140之间的法兰接头150以及端部区域130和转接法兰140之间的端部区域接头170。保护性涂层180和190可保护接头150和170免于诸如由于腐蚀及侵蚀而降解。降解的一个实例是通常形成于不同的材料的接头处的电蚀。保护性涂层180和190可分别设置在接头150和170的外表面182和192或内表面184和194上。在一个实施例中，保护性涂层180和190分别设置在接头150和170的外表面182和192以及内表面184和194两者上。在一个实施例中，保护性涂层180覆盖转接法兰的连结端、任何金属化层158、铜焊层152、154和存在的金属夹层156，以及单块式陶瓷隔离件110的连结端142的表面。在另一个实施例中，设置在单块式陶瓷隔离件的连结面142上的金属化层158延伸过单块式陶瓷隔离件110的连结端的表面，且单独的保护性涂层180覆盖铜焊接头150表面的剩余部分。 [0096] 保护性涂层180和190可由单个层制成，或者由多个层制成，且可包含诸如金属、陶瓷、玻璃、聚合物的任何材料或这些材料的任意组合。保护性涂层180和190可为相同的材料，或者可由不同的材料制成，这取决于它们的功能。选择保护性涂层组成成分，以使其匹配存在于接头150或170周围的组成成分中的任何一种或两者。在一个实施例中，保护性涂层180的至少一个层包含难熔金属。难熔金属的实例包括铌、钽、锆。在另一个实施例中，保护性涂层180包含难熔材料，例如碳化钨或碳化硅。在另一个实施例中，保护性涂层180包含诸如Co、Cr或A1的各种元素的组合。在又一个实施例中，保护性涂层190包含金属或陶瓷。在一个示例性实施例中，保护性涂层包含金属的氧化物。 [0097] 保护性涂层180和190可通过任何涂覆方法分别施用到接头150和170的表面182、184、192和194上，这些涂覆方法包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、热喷涂、溶胶凝胶沉积、电子束沉积、电镀、离子镀或这些方法的任意组合。在一个特定的实施例中，保护性涂层180或190中的至少一个是通过氧化存在于接头150或170区域中的元素而形成的。 [0098] 包括具有转子30、定子40和以上实施例中描述的密封组件100的马达20的系统10可用在不同的应用中，包括存在恶劣的和不利的环境的地方。这些系统的应用包括(应用在)油气工业、水下作业中(仅列举了一些)。 [0099] 实例： [0100] 下列实例示出了根据本发明的实施例，且因而不应理解为对权利要求书施加限制。 [0101] 通过使用氧化铝材料，将具有约3英尺长度、1英尺外径和约10mm厚度的两个圆柱形节段112和114(图3)制备为约99％的理论密度。使用铜焊节段接头将这两个节段112和114密闭地连结在一起，以形成单块式陶瓷隔离件110。待连结在一起的陶瓷端涂覆有钼锰层(将镍用作浸润层)，且利用铜焊连结在一起。(通过)将镍用作浸润层，还将陶瓷节段112和114的其它自由端金属化成具有钼-锰层。通过使用金铜焊使铌制转接法兰140在两个金属化的端部处连结。单块式陶瓷隔离件110以及转接法兰140组装在马达20的转子30和定子40之间(图1)。通过使用金铜焊使合金625制成的端部区域130密闭地连结到转接法兰140上，以形成密闭式密封组件100。另外，密封组件100的接头150和170的内表面和外表面可涂覆有能够容易地形成氧化物的金属，以基本上保护接头150和170免受任何种类的侵蚀或腐蚀。转子30可在例如约60％体积的H2S、30％的CO2，其余为H2O，N2和碳氢化合物的环境中进行操作。转子周围的环境在单块式陶瓷隔离件110的表面118上施加压力，该压力由从油箱70中抽出且设置在单块式陶瓷隔离件110的相对的表面116上的油72来平衡。 |
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