專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法以及由此獲得的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法。
本發(fā)明也涉及由此獲得的高溫部件。
背景技術(shù)：
眾所周知，燃?xì)廨啓C(jī)包括壓縮機(jī)和一級或多級的汽輪機(jī)，其中這些部件通過旋轉(zhuǎn)軸互相連接，燃燒室位于所述壓縮機(jī)和汽輪機(jī)之間。
空氣從外部環(huán)境供給于壓縮機(jī)，從而給后者加壓。
加壓空氣通過一系列預(yù)混合室，這些預(yù)混合室終止于收斂部分，其中每個預(yù)混合室中的注射器都提供混合有空氣的燃料，從而形成可燃燒的空氣/燃料混合物。
該燃料被導(dǎo)入燃燒室，并通過適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火電咀點(diǎn)燃以進(jìn)行燃燒，燃燒的目的是為了提高溫度和壓力從而增加燃?xì)庵械撵省?br> 同時，壓縮機(jī)提供加壓空氣，該加壓空氣通過燃燒器和燃燒室襯套從而上述加壓空氣可用于燃料燃燒。
隨后，高溫和高壓氣體通過適當(dāng)?shù)墓艿赖竭_(dá)汽輪機(jī)的不同級中，從而將燃?xì)獾撵兽D(zhuǎn)換為用戶可使用的機(jī)械能。
眾所周知，為了使給定燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到最大效率，除了其他的循環(huán)參數(shù)，燃?xì)獾臏囟缺仨毐M可能的高；不過，在使用汽輪機(jī)過程中可以達(dá)到的最大溫度值會受到所用材料的強(qiáng)度以及可應(yīng)用的冷卻技術(shù)的限制。
不論該燃?xì)廨啓C(jī)是單一型或是混合型，壓縮率和燃燒溫度的增加會共同影響到燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的性能特性制造商們都已意識到他們在市場中的競爭能力就取決于在處理上述關(guān)系方面取得進(jìn)展的能力。
由于經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的原因，將在機(jī)器設(shè)計(jì)期間使用的兩個參數(shù)必需根據(jù)使用的技術(shù)和材料而清楚地設(shè)定。
概括來說，工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)定義的起點(diǎn)就是定義燃燒溫度T3(設(shè)該值在實(shí)際情況下是并不很一致的)，然后再選擇適用的材料和冷卻技術(shù)。為了達(dá)到最大限度提高汽輪機(jī)入口處燃?xì)獾撵柿坎⒁虼颂岣邿釀恿ρh(huán)效率的目的，就需要使所獲得的燃燒室出口處的逐漸升高的溫度滿足當(dāng)前技術(shù)所提供材料的要求。
根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，應(yīng)該考慮到，例如，燃?xì)廨啓C(jī)第一擴(kuò)展級的定子葉片一般是使用鎳或者基于鈷的超級合金經(jīng)微量熔化而制成，并總與冷卻措施相結(jié)合。
順次各級也是通過超級合金、所有基于鈷或鎳的材料經(jīng)微量熔化而制成的，在至少800℃左右的高溫下該材料具有極好的抗氧化性和合理的機(jī)械特性；在處于較高溫度的情況下，就需要使用適當(dāng)?shù)睦鋮s措施。
由于溫度的原因，如果沒有考慮使用一層冷卻空氣冷卻和屏蔽表面的話，這些超級合金在高溫狀態(tài)下的抗氧化性和抗腐蝕強(qiáng)度明顯是不足的。
冷卻技術(shù)不論多么復(fù)雜，如果不引入使用熱和抗氧化阻擋層保護(hù)金屬表面的技術(shù)，那么冷卻技術(shù)仍然不能確保部件使用足夠長的時間。目前，正在尋找提高當(dāng)前性能特性的方法，該方法并不是使用不斷進(jìn)步的基本材料制造葉片，而是通過對提供日益優(yōu)化性能的熱和抗氧化阻擋層以及涂層或襯套的研發(fā)。這些保護(hù)性阻擋層通過使用各種方法，例如額外涂層，應(yīng)用于部件的表面上，所述部件由單獨(dú)體組成并仿造了部件的幾何表面。
這些阻擋層主要是表面涂層，一般通過等離子噴射的方法形成，該方法涉及對均質(zhì)的粘合表面層的應(yīng)用，緊隨著的是表面襯層或者外涂層目前，這些層的厚度逐漸增大，因此帶來了與它們所應(yīng)用的超級合金體有關(guān)的所有性能問題。
而且，熱阻擋層的發(fā)展在制造和應(yīng)用技術(shù)方面也達(dá)到了其極限。
基本上，需要注意的是，當(dāng)應(yīng)用于具有很高燃燒溫度的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)時，燃?xì)廨啓C(jī)的部件無法禁得住高溫?zé)釞C(jī)械應(yīng)力。
因此，就有必要使用能夠增加機(jī)器循環(huán)負(fù)載的大量吞吐的冷卻空氣，但同時這會對效率和排放物造成不利的影響。
造成這一結(jié)果也是因?yàn)殡y于開發(fā)適合對所使用的金屬部件的氧化作用進(jìn)行限制的冷卻流。
實(shí)際上，逐漸增加的效率級就會導(dǎo)致循環(huán)溫度的增加，從增加和/或保持受高溫影響的部件或者所謂的高溫部件的壽命的觀點(diǎn)來看，這會造成常規(guī)的結(jié)構(gòu)方案不適于應(yīng)用。
同樣明顯的是難于用有限數(shù)量的可行修復(fù)操作修復(fù)受損壞的部件。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是為了克服上述缺點(diǎn)，尤其是指出一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法，從而能夠使其經(jīng)受逐漸升高的溫度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件，從而得到使用現(xiàn)有技術(shù)無法經(jīng)濟(jì)地獲得的非常高的壓縮比。
本發(fā)明的另一目的是提供一種需要較少的冷卻液體吞吐量的高溫部件。
本發(fā)明的另一目的是指出一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法，從而使高溫部件特別可靠、易于維護(hù)并且具有相對較低的成本。
本發(fā)明所述的這些和其它目的可由如權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法而實(shí)現(xiàn)。權(quán)利要求3也說明了這些燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件是如何獲得的。本發(fā)明的其他特有特征在其他權(quán)利要求中也有所表述。


參照下述非限制性實(shí)例的說明并結(jié)合附屬示意圖，可以更加清楚明了地了解根據(jù)本發(fā)明所述的燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法以及由此得到的部件的特有特征和優(yōu)勢，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法獲得的燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的軸測圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，圖中示出用于燃?xì)廨啓C(jī)的高溫定子部件的一部分，整體由附圖標(biāo)記10指示。
根據(jù)本發(fā)明，燃?xì)廨啓C(jī)的部件10的制造方法包括制造主體12，該主體使用已知技術(shù)的常用手段進(jìn)行制造，其內(nèi)部采用了至少一個模塊類型的元件或插入物14。
根據(jù)本發(fā)明，這些元件14具有特殊的機(jī)械性能，所述機(jī)械性能經(jīng)計(jì)算可滿足插入點(diǎn)所需的典型應(yīng)力。
而且，這些元件14使用已知的固定方法與所述主體12相結(jié)合。
在根據(jù)圖1所述的實(shí)例中，這些元件14安裝于每個葉片的入口和出口區(qū)。
因此有可能獲得一整體部件，該部件具有在更直接受高溫氣體柱影響的區(qū)域中對高溫的抵抗力，保持最優(yōu)機(jī)械性能并限制部件10的主體12中所需要的冷卻流，其中部件10具有基本結(jié)構(gòu)的作用。
由于制造模塊元件14造成的主體12和插入物14使用的材料之間出現(xiàn)差異，所以需要選擇從技術(shù)角度和制造經(jīng)濟(jì)角度來看最合適的材料。
在保持損壞元件仍可運(yùn)行的同時，完全移除并代替損壞元件14的可能性也大大有益于在工作壽命內(nèi)進(jìn)行的維修和檢修操作。
由上面所述可清楚地得知，從一般通過等離子噴射的方法并應(yīng)用均質(zhì)的粘合表面層和外涂層制成的表面涂層(所述層目前在逐漸加厚)，到執(zhí)行犧牲元件功能并且具有專屬于部件10的點(diǎn)和所考慮進(jìn)行操作的操作條件類型的特征和結(jié)構(gòu)的實(shí)際元件14，本發(fā)明代表了技術(shù)的飛躍。
本發(fā)明的主要結(jié)果就是可以通過制造用于燃?xì)廨啓C(jī)的、具有由抗高溫材料制造的元件14的部件10而獲得穩(wěn)固的設(shè)計(jì)，例如，明顯減少冷卻空氣、明顯增加工作壽命并且在元件14經(jīng)過整體/部分替換后易于維修部件。
上述描述清楚地說明了根據(jù)本發(fā)明所述的燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法和由此得到的部件的特有特征，以及由此帶來的優(yōu)勢。
下文又加入了最終的考慮和建議從而可以更精確和清楚地說明上述優(yōu)點(diǎn)。
首先要指出的是，使用根據(jù)本發(fā)明所述的燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法，就可能獲得經(jīng)得起非常高溫度的部件。
采用這種方式，就可以獲得非常高的燃?xì)廨啓C(jī)壓縮比，使用現(xiàn)有技術(shù)中的已知部件無法方便地獲得該壓縮比，同時以相對較低的成本確保獲得可使用的、非?？煽康牟考?。
最后，顯而易見的是，燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件的制造方法以及所得到的部件可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行修改和變化；而且，所有的細(xì)節(jié)都可以使用技術(shù)上相當(dāng)?shù)脑M(jìn)行替換。在實(shí)踐中，所用到的材料及其形狀和尺寸本質(zhì)上要符合本技術(shù)要求。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍可以由權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件(10)的制造方法，其特征在于，在所述部件(10)的主體(12)中至少采用一元件或插入物(14)，所述元件或插入物(14)的機(jī)械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安裝的區(qū)域中所受的應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，該步驟考慮到至少一個固定過程，以將所述元件或插入物(14)連接于所述部件(10)的主體(12)。
3.一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件(10)，其特征在于，該部件可以通過在所述部件(10)的主體(12)中采用至少一個元件或插入物(14)而獲得，所述元件或插入物(14)的機(jī)械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安裝的區(qū)域中所受的應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)屬于模塊類型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)安裝于葉片的入口區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)安裝于葉片的出口區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部件(10)，其特征在于，所述元件或插入物(14)使用比所述主體(12)的材料更能抗高溫的材料制成。
全文摘要
一種燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件(10)的制造方法，在所述部件(10)的主體(12)中至少采用了一元件或插入物(14)，所述元件或插入物(14)的機(jī)械性能可承受所述部件(10)在所述元件或插入物(14)安裝的區(qū)域中所受的應(yīng)力；本發(fā)明還涉及一種由此獲得的高溫部件。
文檔編號F01D5/28GK1729351SQ200380106610
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者亞歷山德羅·科波拉, 馬科·英諾森蒂 申請人:諾沃·皮戈農(nóng)控股公司