燃?xì)鉁u輪機(jī)和用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的隔熱罩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括被同軸設(shè)置在熱氣管道中的若干個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子葉片排的燃?xì)鉁u輪機(jī)和設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片排之間的若干個(gè)環(huán)形導(dǎo)向葉片排，并且涉及用于相應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的隔熱罩。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪機(jī)用在驅(qū)動(dòng)工作機(jī)的許多領(lǐng)域中，諸如例如發(fā)電機(jī)。燃?xì)鉁u輪機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，其中存儲(chǔ)在燃料中的一部分能量用于產(chǎn)生渦輪機(jī)桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。針對(duì)這個(gè)目的，燃料與在空氣壓縮機(jī)中壓縮的空氣混合，并且在燃燒室中燃燒。熱氣是作為燃料-空氣混合物的燃燒結(jié)果在燃燒室中產(chǎn)生的，并且接著在高壓下導(dǎo)入連接到渦輪機(jī)單元的燃燒室的下游的中空的圓柱形或者中空的圓錐形熱氣管道，熱氣最終在熱氣管道中膨脹，執(zhí)行工作。
[0003]這里，針對(duì)渦輪機(jī)桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，通常組合在一起以形成環(huán)形或者環(huán)狀的轉(zhuǎn)子葉片排的若干個(gè)轉(zhuǎn)子葉片被設(shè)置在所述渦輪機(jī)桿上，轉(zhuǎn)子葉片通過(guò)傳輸來(lái)自熱氣的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)桿。對(duì)于熱氣的有利的流動(dòng)導(dǎo)向，其通常是進(jìn)一步組合在一起形成環(huán)形或者環(huán)狀導(dǎo)向葉片排并連接到渦輪機(jī)殼體的導(dǎo)向葉片被設(shè)置在相鄰的導(dǎo)向葉片排之間的情況。所述導(dǎo)向葉片片通常被固定到中空的圓柱形或者中空的圓錐形導(dǎo)向葉片片支撐。
[0004]在設(shè)計(jì)這種燃?xì)鉁u輪機(jī)時(shí)，通常不僅僅考慮可獲得的功率還考慮最高的可能效率。在這種情況下，效率的提高可以例如通過(guò)增大出口溫度獲得，熱氣以出口溫度流出燃燒室并流入渦輪機(jī)單元。這里，目前，對(duì)于相應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)，尋求并且獲得的溫度大約是1200°°(3到1500°°(3。
[0005]然而，在這種熱氣的高溫中，暴露于所述熱氣中的組件和部件均經(jīng)受了高熱負(fù)載。因此，熱氣管道通常與所謂的環(huán)形段成一直線，環(huán)形段保護(hù)熱氣管道的內(nèi)壁抵抗熱過(guò)載并因此作用為隔熱罩的。所述環(huán)形段通常利用吊鉤元件固定，其中，在圓周方向，環(huán)形段，類似于導(dǎo)向葉片支撐，形成中空的圓柱形或者中空的圓錐形結(jié)構(gòu)。
[0006]這里，燃?xì)鉁u輪機(jī)的部件可能因?yàn)樵诓煌ぷ鳡顟B(tài)中的不同熱膨脹而變形，其對(duì)轉(zhuǎn)子葉片和熱氣管道的內(nèi)壁之間的徑向縫隙的大小有直接的影響。這里，在燃?xì)鉁u輪機(jī)的啟動(dòng)和失修期間，徑向縫隙的大小改變，并且在這些工作狀態(tài)中假定了與正常工作不同的數(shù)值。在燃?xì)鉁u輪機(jī)的建造中，需要對(duì)所有組件標(biāo)出尺寸，使得不論工作狀態(tài)如何，徑向縫隙是足夠大的，使得在燃?xì)鉁u輪機(jī)的工作期間不會(huì)造成損壞。但是，過(guò)大的徑向縫隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了燃?xì)鉁u輪機(jī)效率的極大損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]以此作為出發(fā)點(diǎn)，本發(fā)明的目的是詳細(xì)說(shuō)明有利地配置的燃?xì)鉁u輪機(jī)以及用于相應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的隔熱罩。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)具有權(quán)利要求1所述的特征的燃?xì)鉁u輪機(jī)實(shí)現(xiàn)了所述目的。反向引用的權(quán)利要求包含了本發(fā)明的部分優(yōu)勢(shì)以及部分獨(dú)立的創(chuàng)造性細(xì)節(jié)。
[0009]這里，燃?xì)鉁u輪機(jī)包括同軸地設(shè)置在熱氣管道中的若干個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子葉片排以及設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片排之間的若干個(gè)環(huán)形導(dǎo)向葉片排，其中，在兩個(gè)緊鄰的導(dǎo)向葉片排之間至少存在一個(gè)周向圍繞位于所述兩個(gè)相鄰導(dǎo)向葉片排之間的轉(zhuǎn)子葉片排的隔熱罩，并且其具有多個(gè)環(huán)形段，至少一個(gè)環(huán)形段具有耐磨涂層。這里，環(huán)形段方便地用于使位于所述兩個(gè)相鄰的葉片列之間的熱氣管道的一部分成一直線，并且針對(duì)該目的，環(huán)形段安裝在所述部分的墻面上，例如通過(guò)吊鉤元件。因此，環(huán)形段一起形成了環(huán)形組件，其中組件通常根據(jù)熱氣管道的幾何形狀是中空的圓錐形或者中空的圓柱形。
[0010]這里，然而，隔熱罩不僅僅用于保護(hù)位于隔熱罩后面的組件和部件以防止熱過(guò)載，還用于解決【背景技術(shù)】中提及的徑向間隙尺寸的配置中的矛盾。這里，在構(gòu)建過(guò)程期間，徑向間隙被配置為趨向太小，結(jié)果，在某些工作狀態(tài)中，轉(zhuǎn)子葉片尖端和熱氣管道的內(nèi)壁之間會(huì)發(fā)生接觸。然而，具體是在熱氣管道的內(nèi)壁的區(qū)域中，由環(huán)形段組成的隔熱罩位于這個(gè)區(qū)域，并且所述環(huán)形段的至少一個(gè)設(shè)置有耐磨涂層。所述耐磨涂層被設(shè)計(jì)為相對(duì)柔軟的，使得如果發(fā)生與轉(zhuǎn)子葉片的尖端接觸，排除了對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的損害，并且只有逐漸移除耐磨涂層是可預(yù)期的。因此，耐磨涂層用作一種損失層，其在燃?xì)鉁u輪機(jī)的工作中是逐漸磨損的。這樣，首先，徑向間隙被設(shè)計(jì)為非常小是可能的，其對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)的效率是有利的，并且其次，在燃?xì)鉁u輪機(jī)的工作期間，因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片與熱氣管道的內(nèi)壁的接觸而造成的損害的風(fēng)險(xiǎn)可以保持為低。
[0011 ]這樣，環(huán)形段優(yōu)選地被進(jìn)一步設(shè)計(jì)為磨損部件，并且在維修工作過(guò)程期間，相應(yīng)地在某些時(shí)間區(qū)間更換。因此，具有耐磨涂層的環(huán)形段也在某些時(shí)間區(qū)間更換，使得期望的耐磨涂層的逐漸磨損可以以這種方式補(bǔ)償。
[0012]在該原理中，燃?xì)鉁u輪機(jī)被設(shè)計(jì)為使得由環(huán)形段構(gòu)成的隔熱罩位于每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片排的區(qū)域中，并且使得環(huán)形段的每一個(gè)進(jìn)一步涂覆有耐磨涂層是可能的。但是，已經(jīng)確認(rèn)，根據(jù)燃?xì)鉁u輪機(jī)的設(shè)計(jì)，其足以使相應(yīng)的隔熱罩位于最靠近燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室的轉(zhuǎn)子葉片排的區(qū)域中，因?yàn)樵诖颂幋嬖谧罡邿嶝?fù)載并且徑向間隙數(shù)值中的最大波動(dòng)將是預(yù)期的。因此，燃?xì)鉁u輪機(jī)的設(shè)計(jì)變形是優(yōu)選的，其中沒(méi)有隔熱罩或者至少?zèng)]有具有耐磨涂層的環(huán)形段的隔熱罩，是位于轉(zhuǎn)子葉片排的區(qū)域中或者在距離燃燒室最遠(yuǎn)的那些轉(zhuǎn)子葉片排的區(qū)域中的。
[0013]進(jìn)一步確認(rèn)，如果使用了隔熱罩的一個(gè)實(shí)施例，其中所有的環(huán)形段具有耐磨涂層，在燃?xì)鉁u輪機(jī)的工作期間，耐磨涂層的磨損將不會(huì)在所有環(huán)形段中均勻地發(fā)生。相反，實(shí)際上，在一些環(huán)形段中不發(fā)生磨損，而在個(gè)別環(huán)形段中，發(fā)生嚴(yán)重的磨損。針對(duì)這個(gè)原因，燃?xì)鉁u輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例是優(yōu)選的，其中所述環(huán)形段的至少一個(gè)具有耐磨涂層并且相同隔熱罩的環(huán)形段的至少一個(gè)沒(méi)有耐磨涂層。因此，僅僅在實(shí)際需要的地方使用耐磨涂層，并且對(duì)于其它環(huán)形段，省略了相應(yīng)的耐磨涂層。因?yàn)榫哂邢鄳?yīng)的耐磨涂層的環(huán)形段的制造成本比沒(méi)有相應(yīng)的耐磨涂層的環(huán)形段的制造成本高，以這種方式實(shí)現(xiàn)可觀的成本節(jié)省是可能的，其中這不僅僅影響采購(gòu)成本，還影響持續(xù)的經(jīng)營(yíng)成本，因?yàn)槿缜懊嫠龅?，環(huán)形段通常形成磨損部件，并且因此在某些時(shí)間區(qū)間是重復(fù)地更換的。
[0014]在決定隔熱罩的哪些環(huán)形段需要涂覆耐磨涂層以及隔熱罩的哪些環(huán)形段可以免除耐磨涂層時(shí)，不僅僅優(yōu)選地使用計(jì)算值還進(jìn)一步使用獲得的經(jīng)驗(yàn)值。特別地，如果致力于制造一種新模型系列或者新模型生成，為了可靠地避免對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)的損害，假設(shè)在第一工作階段，最初隔熱罩的所有環(huán)形段涂覆耐磨涂層。在維修工作過(guò)程期間，在第一次更換環(huán)形段之后，有可能通過(guò)檢查環(huán)形段確認(rèn)隔熱罩的哪些環(huán)形段應(yīng)當(dāng)實(shí)際涂覆耐磨涂層，以及關(guān)于這點(diǎn)的計(jì)算是否是精確的。
[0015]這里，燃?xì)鉁u輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例被證明是可取的，其中隔熱罩的多于10%且少于50%的環(huán)形段具有耐磨涂層。
[0016]這里，對(duì)于耐磨涂層，優(yōu)選地使用耐熱陶瓷材料，其大體具有黑板粉筆的強(qiáng)度和一致性。這樣，在磨損過(guò)程中，由于磨損而產(chǎn)生一種細(xì)粉末，其容易運(yùn)走并與熱氣一起列放到外面。因此避免了在熱氣管道中的磨損的材料的累積以及因此在轉(zhuǎn)子葉片或者導(dǎo)向葉片中的污垢的累積。
[0017]并且將燃?xì)鉁u輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例應(yīng)用到主體是有利的，其中所有的環(huán)形段具有熱涂層。于是從更簡(jiǎn)單的，更低的耐熱材料制造主體，僅僅使用熱涂層，其與從可以經(jīng)受特別高的熱負(fù)載的高等級(jí)材料中產(chǎn)生的熱氣直接接觸。這樣，同樣地，可以減小環(huán)形段的生產(chǎn)成本，并且原理上，對(duì)于再利用環(huán)形段主體以及僅僅更新熱涂層是進(jìn)一步可能的。從環(huán)境方面看，該變形也是有利的。如果為環(huán)形段設(shè)置了相應(yīng)的熱涂層，如果提供耐磨涂層是方便應(yīng)用于熱涂層的。
[0018]什么對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)的有效性是重要的，首先是轉(zhuǎn)子葉片尖端和熱氣管道的內(nèi)壁之間的徑向間隙是非常小的數(shù)值，以及其次是熱氣管道中的最佳流動(dòng)特性。針對(duì)這個(gè)原因，就此處所提出的燃?xì)鉁u輪機(jī)而言，最好是隔熱罩的所有環(huán)形段具有相同的厚度，也就是說(shuō)，在與燃?xì)鉁u輪機(jī)的渦輪機(jī)單元的圓柱形對(duì)稱有關(guān)的徑向方向中具有相同的長(zhǎng)度。因此，在具體說(shuō)明環(huán)形段和環(huán)形段的組件尺寸時(shí)，必須考慮到哪些環(huán)形段設(shè)置有耐磨涂層，以及哪些環(huán)形段沒(méi)有耐磨涂層。對(duì)于采用熱涂層形成的環(huán)形段而言，所有環(huán)形段的均勻的厚度優(yōu)選是通過(guò)在沒(méi)有耐磨涂層的環(huán)形段的情況下比具有耐磨涂層的環(huán)形段的情況具有更大的厚度或者層厚度的熱涂層實(shí)現(xiàn)。這樣，所有的環(huán)形段的主體可以用相同的尺寸形成，并且所有的環(huán)形段的均勻厚度的先決條件是通過(guò)熱涂層的不同層厚度滿足的。這里，可以指出，普通的熱涂層通常需要比合適的耐磨涂層更低的制造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0019]基于示意圖將更具體地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中:
[0020]圖1以由縱切面和側(cè)視圖構(gòu)成的兩部分示意圖顯示了具有隔熱罩的燃?xì)鉁u輪機(jī)，以及
[0021]圖2以橫截面示意圖顯示了隔熱罩。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在所有的附圖中，相互對(duì)應(yīng)的部件由相同的標(biāo)號(hào)指示。
[0023]在下面以示例的方式描述的燃?xì)鉁u輪機(jī)2在圖1中示出，并且按照本身已知的方式，具有壓縮機(jī)4、燃燒室6和渦輪機(jī)單元8。
[0024]以環(huán)形燃燒室形式形成的燃燒室6在這種情