本发明专利技术涉及一种燃烧器尖部(19)，所述燃烧器尖部适合使用在例如燃气轮机中的导引燃烧器中。本发明专利技术还涉及一种用于通过增材制造工艺、如选择性激光熔化制造燃烧器尖部(19)的方法。按照本发明专利技术规定，燃烧器尖部(19)的壁(25)的一部分多孔式地设有孔或者设计为空间栅格，其中，来自空气通道的空气可以被运输通过空间栅格中的间隙或者开放的孔。空气由此可以冷却燃烧器尖部(19)的材料，这实现了更低的热负荷。壁结构(25)可以在多个层(26、27、28)中构造具有不同的多孔性或者不同的栅格结构。
Burner tip with air passage system and fuel passage system for loading into burner and its manufacturing method
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于装入燃烧器中的具有空气通道系统和燃料通道系统的燃烧器尖部及其制造方法本专利技术涉及一种用于装入燃烧器中的燃烧器尖部，其中，所述燃烧器尖部具有朝向燃烧器尖部的周围环境开放的空气通道系统和朝向燃烧器尖部的周围环境开放的燃料通道系统。因此，燃烧器尖部在其表面上具有开口，所述开口形成了空气通道系统和燃料通道系统与燃烧器尖部的周围环境的连接。在此，燃烧器尖部的周围环境例如通过燃烧室构成，在所述燃烧室中燃烧通过燃料通道系统输送的燃料。所述燃烧室例如可以布置在燃气轮机中。本专利技术还涉及一种用于制造具有上述结构的燃烧器尖部的方法。本文开头所述构造方式的燃烧器尖部例如由专利文献EP2196733A1已知。在所述专利文献中描述的燃烧器尖部例如可以使用在燃气轮机中，其中，燃烧器尖部形成燃烧器枪的处于下游的端部，所述燃烧器枪布置在用于助燃空气的主通道中。燃烧器尖部构造为双层壁式，其中，外壁形成隔热屏，其应使所形成的燃烧热量远离内壁。因此，在外壁与内壁之间布置有空腔、也就是环形腔，其为了冷却目的可以通过开口供空气流通。隔热屏在所述实施形式中必须设计用于承受由于在连接于之后的燃烧室中进行的燃烧产生的热负荷。因此，燃烧器尖部的外壁是对燃烧器尖部的使用寿命的限制性因素。本专利技术所要解决的技术问题在于，对本文开头所述类型的燃烧器尖部进行扩展设计，从而改进构件的使用寿命。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种用于制造这种燃烧器尖部的方法。该技术问题按本专利技术通过本文开头所述的燃烧器尖部由此解决，即作为空气通道系统的部分的空气通道在燃烧器尖部的中央延伸并且这个中央的空气通道由开放式多孔的和/或设计为空间栅格的壁结构包围，其中，处于壁结构中的孔(在开放式多孔的壁结构中)和/或栅格间隙(在设计为空间栅格的壁结构中)在空气通道与燃烧器尖部的周围环境之间形成连接。因此，所述连接是向燃烧器尖部的周围环境导引的空气通道系统的部分。这对于孔通过以下方式实现，即壁结构是开放式多孔的，也就是所述孔形成通道，所述通道在空气通道系统中有利于空气的运输。这也适用于栅格间隙，所述栅格间隙这样相互连接，从而形成了作为空气通道系统的部分的向外的空气路径。通过壁结构的构造产生的优点是，用于将热量从燃烧器尖部的周围环境中热传递到在空气通道系统中流动的空气中的表面增大。这产生了对流冷却，因此引入的热量在通过壁结构传递到空气中之后又被排出。另一有利的冷却效果通过以下方式实现，即壁结构通过孔或者栅格间隙在燃烧器尖部的表面上提供了大量的小开口，空气从所述小开口流出到燃烧器尖部的周围环境中。在该处形成空气罩，尽管空气已经在壁结构中一定程度地升温，但空气罩的温度还总是低于燃烧室中的燃烧温度。所形成的空气罩由此有利地形成绝热层并且减少了热量引入并且由此有利地附加减少了燃烧器尖部的热负荷。按照壁结构的一种有利的设计方案，所述壁结构可以由具有不同的多孔性(在壁结构具有开放式多孔构造的情况下)和/或不同的栅格结构(在壁结构具有设计为空间栅格的构造的情况下)的多个层组成，其中，空气通道系统依次穿过所述层。尤其可以设置三个具有不同多孔性和/或不同栅格结构的层。层式结构有利地实现了，可以逐层地为壁结构配备期望的特性，其中，可以影响通过壁结构形成的层中的热传导性能、机械稳定性和流动阻力。在此适用的是，孔或者栅格间隙的可供使用的总横截面越大，流动阻力就越小。在大的孔或者栅格间隙中的流动阻力也小于在小的孔或者栅格间隙中的流动阻力。壁结构中的热传导主要通过材料的体积份额与孔的体积份额之比确定。材料的体积份额越大，热传导就越大。在开放式多孔设计的材料中的机械稳定性通常小于在空间栅格中的机械稳定性，所述空间栅格在选择其几何形状时可以针对机械负荷被优化。有利的是，在相邻的层中的平均孔径沿空气的规定流动方向观察逐层减小。换而言之，空气首先流过具有较大平均孔径并且具有相对较小的流动阻力的层，空气在该处就吸收热量并且随即流过具有较小平均孔径的层，空气在该处由于较小的流动速度和较大的表面积可以吸收更多热量。大量的具有较小平均尺寸的孔在空气流出到燃烧器尖部的周围环境中时还使得可靠地形成封闭的空气罩，所述空气罩提供了附加的热学保护。为了确保最佳的冷却效应和有效的空气罩的形成，与燃烧器尖部的周围环境邻接(或称为交界)的层中的孔的孔径可以在10至250μm之间，优选在30至170μm之间。在与中央的空气通道邻接的层中，孔的孔径可以在1至9mm之间，优选在2至6mm之间，并且更优选在2.5至4.5mm之间。取代多孔的层，也可以使用由空间栅格构成的层，其中，栅格间隙同样可以具有1至9mm之间，优选2至6mm之间并且特别优选2.5至4mm之间的尺寸。作为栅格的特征参数，也可以使用孔间距，其中，所述孔间距确定为栅格间隙的横截面的相应重心彼此的距离并且同样可以处于上述取值范围内。如果在壁结构中设置三个层，则处于与中央的空气通道邻接的层和与燃烧器尖部的周围环境邻接的层之间的也称为中间层的中部的层的孔的孔径在150至1000μm之间，优选在200至800μm之间，并且特别优选在250至750μm之间。也可以设置多个中间层。按照本专利技术的另一设计方案规定，在中央的空气通道中设置有空气导引结构。所述空气导引结构被空气迎流，由此能够以适当的方式使空气流定向。例如可行的是，所述空气导引结构配有指向壁结构的内部通道。以此方式能够在与空气通道邻接的一侧有利地提供均匀的空气流，从而为所有朝向空气通道开放的孔和/或栅格间隙提供空气。此外有利的是，大量作为燃料通道系统的部分的燃料通道导引通过壁结构，其中，燃料通道与燃烧器尖部的表面中的燃料开口连接。所述燃料开口可以有利地均匀分布在燃烧器尖部的周向上，从而使燃料均匀地导入流动的空气中并且分布在其中。由于燃料随之更均匀的燃烧，燃烧器尖部的热负荷也更均匀，由此避免了非对称的热负荷峰值。此外有利的是，所述燃料通道与包围中央的空气通道的环形通道连接，所述环形通道同样是燃料通道系统的部分。以此方式可以将燃料均匀地输入所有燃料通道中，由此也使在不同的燃料开口处释放的燃料量是均匀的。优点在于均匀的燃料燃烧和燃烧器尖部的均匀的热负荷。所述技术问题按照本专利技术还通过本文开头所述的方法由此解决，即为了所述制造而使用增材制造工艺，其中，设计为开放式多孔的和/或设计为空间栅格的壁结构与燃烧器尖部一件式制造。增材制造工艺有利地以特别的方式也适用于制造精细的栅格结构，因此孔径可以最佳地与设计的规定适配。尤其能够产生具有之前已经提到的尺寸的精细的栅格结构。在所制造的结构中也可以产生不同的多孔性，因此壁结构在增材制造工艺期间也可以由多个层构成。在此，壁结构一件式形成。壁结构也可以有利地与燃烧器尖部的其余部分一件式地增材制造。所述层中的不同多孔性可以有利地通过改变向基于粉末床的增材制造工艺的粉末床中的能量引入产生。另一可能性在于使用不同的粉末。所述粉末可以在产生粉末床时分辨位置地或者依次地被计量添加并且接着熔化。通过改变能量引入，例如可以在粉末颗粒的完全熔化(选择性激光熔化)和粉末颗粒的烧结(选择性激光烧结)之间通过其表面的熔结(Anschmelzen)进行改变，其中，在烧结工艺中在颗粒之间形成开放式多孔的通道系统。另一可能性在于，通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于装入燃烧器(11)中的燃烧器尖部，其中，所述燃烧器尖部具有朝向燃烧器尖部的周围环境开放的空气通道系统和朝向燃烧器尖部的周围环境开放的燃料通道系统，其特征在于，作为空气通道系统的部分的空气通道(20)在燃烧器尖部的中央延伸并且这个中央的空气通道由开放式多孔的和/或设计为空间栅格的壁结构(25)包围，其中，处于壁结构(25)中的孔(31)和/或栅格间隙(32)作为空气通道系统的部分在空气通道(20)与燃烧器尖部的周围环境之间形成连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 DE 102016226061.81.一种用于装入燃烧器(11)中的燃烧器尖部，其中，所述燃烧器尖部具有朝向燃烧器尖部的周围环境开放的空气通道系统和朝向燃烧器尖部的周围环境开放的燃料通道系统，其特征在于，作为空气通道系统的部分的空气通道(20)在燃烧器尖部的中央延伸并且这个中央的空气通道由开放式多孔的和/或设计为空间栅格的壁结构(25)包围，其中，处于壁结构(25)中的孔(31)和/或栅格间隙(32)作为空气通道系统的部分在空气通道(20)与燃烧器尖部的周围环境之间形成连接。2.按权利要求1所述的燃烧器尖部，其特征在于，所述壁结构(25)由具有不同的多孔性和/或不同的栅格结构的多个层(26、27、28)组成，其中，空气通道系统依次穿过所述层(26、27、28)。3.按权利要求2所述的燃烧器尖部，其特征在于，设置有具有不同的多孔性和/或不同的格栅结构的三个层(26、27、28)。4.按权利要求2或3所述的燃烧器尖部，其特征在于，在相邻的层中的平均孔径沿空气的规定流动方向观察逐层减小。5.按前述权利要求之一所述的燃烧器尖部，其特征在于，与燃烧器尖部的周围环境邻接的层(26)中的孔(31)的孔径在10μm至250μm之间，优选在30μm至170μm之间。6.按前述权利要求之一所述的燃烧器尖部，其特征在于，在与中央的空气通道邻接的层(28)中，孔(31)的孔径或者空间栅格中的栅格间隙(32)的尺寸在1mm至9mm之间，优选在2mm至6mm之间，特别优选在2.5mm至4.5mm之间。7.按引用权利要求5的权利要求6所述的燃烧器尖部，其特征在于，一个或多个中间层(27)处于与中央的空气通道邻接的层(28)和与燃烧器尖部的周围环境邻接的层(26)之间，在一个中间层或者多个中间层中的孔(31)的孔径在150μm至1000μm之间，优选在200μm至800μm之间，特别优选在250μm至750μm之间。8.按前述权利要求之一所述的燃烧器尖部，其特征在于，在中央的空气通道(20)中设置有空气导引结构(34)。9.按权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：C霍克利，C基纳，A克罗策，Y库斯特斯，M萨尔谢尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。