用于制造陶瓷吸收体的方法，陶瓷吸收体及其应用技术

在用于衰减、特别是用于吸收优选燃气轮机中的振荡、特别是燃烧振荡的、具有泡沫结构的陶瓷吸收体中，可以限定地设定吸声能力并且改善效率，其中泡沫结构基于陶瓷粉末，所述陶瓷粉末具有硅酸盐类的组分、氧化物类的组分或由硅酸盐类的组分和氧化物类的组分构成的组合，并且泡沫结构具有均匀的孔分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造陶瓷吸收体的方法，陶瓷吸收体及其应用
本专利技术涉及一种用于制造陶瓷吸收体的方法，其中提供陶瓷粉末，制造浆料并且将浆料发泡以产生泡沫。此外，本专利技术涉及一种用于衰减，特别是用于吸收优选燃气轮机中的振荡，特别是燃烧振荡的陶瓷吸收体，所述陶瓷吸收体具有泡沫结构。本专利技术的另一方面涉及陶瓷吸收体的应用。
技术介绍
在本专利技术的上下文中将振荡理解为在燃气轮机中的呈声波的形式的压力波动，特别是燃烧振荡。气态预混物的燃烧在当量比接近稀燃极限时倾向于燃烧引起的不稳定性。如果在燃烧系统中可能的不稳定性的始终存在的声激励超过了内部衰减，那么系统将发生共振。引起共振的燃烧因此成为其放大器。在这种情况下，伴随于此的振荡会共振地放大到相当大的值，而不会进一步提高功率，并且损坏燃气轮机。因此，需要衰减燃气轮机中的这种热声学不稳定性。吸收体应当衰减以这种方式产生的声波。同时，吸收体必须能够持续地经受燃气轮机中的条件，因为燃气轮机的燃烧室中的衰减必须在高温和高压下进行。继续升高的燃烧温度对吸收体的材料提出新的挑战。例如从DE69736104T2中已知一种陶瓷消音器。在那里描述的陶瓷消声器由基于氧化铝的陶瓷材料构成，其包含碳化硅(SiC)晶须。陶瓷消声器构成为多孔陶瓷体。陶瓷体的前侧附近的孔的平均直径在五十微米到四百五十微米的范围内，其中孔直径朝陶瓷体的后侧增加到在五百到三千四百微米的范围内的平均直径。多孔陶瓷体的前侧的特征在于密度较大的层，其具有在十微米至五十微米的范围内的孔。然而，已知的具有减音特性的多孔陶瓷结构，不仅在衰减方面而且也在要吸收的频率范围方面，都无法满足充分减音所需的要求。因此，通常使用已知的亥姆霍兹共振器。在此，然而缺点是，必须耗费地用冷却空气冲洗迄今已知的金属的亥姆霍兹共振器，以确保金属的充分冷却。但是，为了提高效率，需要减少冷却空气的量。另一缺点由于亥姆霍兹共振器仅窄带地吸收而引起。因此，必须使用许多不同的窄带的亥姆霍兹共振器来衰减所有相关频率。同样已知通电的亥姆霍兹共振器的使用。这种亥姆霍兹共振器更宽带地工作，但效率较低。此外，已知控制阀的使用，其周期性地接入小的附加的气体质量流。在此，借助于识别产生的强度并测量其频率的传感器，使开关频率在闭环控制回路中匹配于产生的共振的频率，其中相位旋转180度以衰减振荡。然而，这些控制阀的使用也伴随着低的效率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，改进开头提到类型的用于制造陶瓷吸收体的方法和开头提到类型的陶瓷吸收体，使得可以限定地设定吸收体的吸声能力并且可以改善效率。本专利技术所基于的目的在用于制造陶瓷吸收体的方法中通过如下方式实现：为了提供陶瓷粉末，仅使用至少一种硅酸盐类的组分，仅使用一种或多种氧化物类的组分或使用由至少一种硅酸盐类的组分和至少一种氧化物类的组分构成的组合，并且在泡沫结构中产生均匀的孔分布。在开头提到类型的陶瓷吸收体中，本专利技术所基于的目的通过如下方式实现：泡沫结构基于陶瓷粉末，所述陶瓷粉末具有氧化物类的组分或硅酸盐类的组分或由硅酸盐类的组分和氧化物类的组分构成的组合，其中泡沫结构具有均匀的孔分布。在制造陶瓷吸收体时，陶瓷粉末可以仅由硅酸盐构成，仅由氧化物构成或由材料组合构成，所述材料组合包含至少一种硅酸盐类的组分和至少一种氧化物类的组分。这些可能性中的每一种都提供适合于应用目的的最终产品，但是可以个性化地通过匹配地选择材料或材料组合中的组分的重量份额来调整各个参数。特别地，当使用氧化物类的多种组分时，所述组分的粒度可以彼此不同。特别地，陶瓷粉末可以不具有碳化硅。为了产生浆料，可以将陶瓷粉末加入到分散介质(Dispersionsmittel)中。附加地，可以将分散剂(Dispergiermittel)、发泡剂和可选的粘合剂作为添加剂加入到浆料中。吸收体的孔结构能够实现，传播的声波破坏性地干扰和分散。孔吸收体衰减宽的频率范围进而具有比迄今使用的金属共振器明显更宽带的吸收的优点，其中所述金属共振器作为亥姆霍茨共振器仅非常窄带地吸收。流动阻力，即多孔陶瓷泡沫的流阻，与其孔隙率直接相关联。经由开头的泡沫密度能够有针对性地设定流动阻力，使得实现在预定的频率范围内的良好的吸收。与金属结构相比，陶瓷吸收体具有提高的耐腐蚀性和提高的热稳定性。另外，吸声泡沫陶瓷具有非常低的热导率，由此所述吸声泡沫陶瓷也非常适合作为热绝缘体。相对于金属结构的另一优点是，陶瓷材料不需要冷却。因此，可以在不降低功率地冷却共振器的情况下使燃烧稳定。同时，可以通过节省冷却空气来提高效率。在该方法的改进方案中，将陶瓷粉末以在五十重量％至六十重量％的范围内的份额的硅酸盐类的一种或多种组分，和相应地以在四十重量％至五十重量％的范围内的份额的氧化物类的一种或多种组分提供。这种材料成分的使用可以结合限定的孔分布以有利的方式造成非常好的耐热冲击性能。在该方法的一个改进方案中，当使用多于一种组分时，硅酸盐和/或氧化物具有不同的粒度。具有较粗颗粒的组分与具有较细颗粒的组分的质量比例为:六十至八十质量％相应地与四十至二十质量％之比，特别是七十质量％与三十质量％之比。尤其地，当陶瓷粉末仅由氧化物构成时，可以存在具有较细颗粒的组分与具有较粗颗粒的组分的这种质量比。特别是，氧化物类的两种组分是氧化铝并且具有不同的粒度。特别是，作为较粗粒的组分可以使用具有小于四十五微米的粒度的氧化铝而作为较细粒的组分可以使用具有在0.5微米至0.8微米的范围内的粒度的氧化铝。替选地，具有较粗颗粒的组分与具有较细颗粒的组分的质量比例可以为五十至七十质量％相比于相应地五十至三十质量％，特别是六十质量％相比于四十质量％。特别是，当陶瓷粉末由包含硅酸盐类的组分和至少两种氧化物类的组分的材料组合构成时，会存在具有较细颗粒的组分与具有较粗颗粒的组分的这种质量比。特别是，氧化物类的两种组分是氧化铝并且具有不同的粒度。特别是，作为较粗粒的组分可以使用具有小于四十五微米的粒度的氧化铝并且作为较细粒的组分可以使用具有在0.5微米至0.8微米的范围内的粒度的氧化铝。在方法的一个改进方案中，使用硅酸盐类的莫来石。莫来石具有高的热学稳定性。特别是可以使用硅酸盐类的熔化莫来石。优选地，可以使用制造商Treibacher的熔化莫来石AlodurWFM(whitefusedmullite，白色熔化莫来石)。特别优选地，莫来石可以具有四十微米的粒度。使用氧化物类的氧化铝。氧化铝具有高的热学稳定性。特别是可以使用粗粒的氧化铝。优选地，可以使用制造商Almatis的粗粒氧化铝TabularAluminaT60，Li。特别优选地，粗粒氧化铝可以具有小于四十五微米的粒度。还可以使用细粒氧化铝。优选地，可以使用制造商Alcoa的细粒氧化铝CT-3000SG。特别优选地，细粒氧化铝可以具有在0.5微米至0.8微米的范围内的粒度和/或球形颗粒。在该方法的一个改进方案中，将陶瓷粉末、分散剂和发泡剂加入到分散剂中以制造浆料。如果需要，当使用包含至少一种、优选两种或更多种仅氧化物类的组分的陶瓷粉末时，可以将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造陶瓷吸收体的方法，/n其中提供陶瓷粉末，制造浆料并且将所述浆料发泡以产生泡沫，/n其特征在于，/n为了提供所述陶瓷粉末，仅使用至少一种硅酸盐类的组分，仅使用一种或多种氧化物类的组分或者使用由至少一种硅酸盐类的组分与至少一种氧化物类的组分构成的组合，并且在泡沫结构中产生均匀的孔分布。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180316 DE 102018106260.51.一种用于制造陶瓷吸收体的方法，
其中提供陶瓷粉末，制造浆料并且将所述浆料发泡以产生泡沫，
其特征在于，
为了提供所述陶瓷粉末，仅使用至少一种硅酸盐类的组分，仅使用一种或多种氧化物类的组分或者使用由至少一种硅酸盐类的组分与至少一种氧化物类的组分构成的组合，并且在泡沫结构中产生均匀的孔分布。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
提供所述陶瓷粉末，所述陶瓷粉末的硅酸盐类的一种组分或多种组分的份额在五十重量％至六十重量％的范围内；和相应地氧化物类的一种或多种组分的份额在四十重量％至五十重量％的范围内。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
当使用多于一种组分时，所述硅酸盐和/或氧化物具有不同的粒度，其中具有较粗颗粒的组分与具有较细颗粒的组分的质量比例为：六十质量％至八十质量％相应地与四十质量％至二十质量％之比，特别是七十质量％与三十质量％之比；或者五十质量％至七十质量％相应地与五十质量％至三十质量％之比，特别是六十质量％与四十质量％之比。


4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
使用硅酸盐类的莫来石和/或氧化物类的氧化铝。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
将所述陶瓷粉末、分散剂和发泡剂添加到分散介质中以制造所述浆料。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
基于硅溶胶制造所述浆料，所述浆料具有陶瓷粉末，所述陶瓷粉末具有硅酸盐类的组分或由硅酸盐类的组分与至少一种氧化物类的组分构成的组合；或者水基地制造所述浆料，所述浆料具有陶瓷粉末，所述陶瓷粉末尤其仅具有氧化物类的组分。


7.根据上述权利要求中任一项的方法，
其特征在于，
作为分散剂使用特别是基于羧酸的有机的和/或无碱的试剂。


8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
作为发泡剂使用阴离子表面活性剂，特别是基于脂肪醇硫酸酯的阴离子表面活性剂。


9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
将所述浆料借助于搅拌器发泡。


10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
为制造的包含至少一种、优选两种或更多种仅氧化物类的组分的陶瓷粉末添加粘合剂，特别是氧化铝。


11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
将所述泡沫加入到优选不吸收的模具中，以成形和/或固化，所述模具尤其具有光滑的表面。


12.根据上述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·艾根布罗德，丹尼尔·马兰格雷，汉斯克里斯托夫·里斯，托马斯·格里布，霍尔格·格罗特，斯特凡·维尔纳·希利阿尼，克劳斯·克鲁施，弗里德里克·朗格，克里斯蒂安·尼卡施，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE