[发明专利]具有用于燃烧器的空气通道结构和燃料通道结构的燃烧器喷嘴和制造该燃烧器喷嘴的方法

说明书

本发明涉及一种用于安装到燃烧器(11)中的燃烧器喷嘴(19)，其中燃烧器喷嘴(19)具有面向燃烧室(BR)的表面(OF)、引导至表面(OF)并限定空气通道(20)的空气通道结构(21)、以及引导至表面(OF)的燃料通道结构(32)，并且其中燃料通道结构(32)限定燃料通道(33)，该燃料通道在燃烧器喷嘴(19)的表面区域(OFB)中沿着平行于表面(OF)的第一方向延伸，并且随后在表面区域(OFB)中沿着与第一方向(1R)不同的第二方向(2R)至少部分伸回，以使燃烧器喷嘴(19)的表面区域(OFB)通过在燃烧器喷嘴(19)的操作中流过燃料通道(33)的燃料进行冷却。

技术领域

本发明涉及一种具有空气通道结构和燃料通道结构的燃烧器喷嘴，优选地用于燃气轮机中的燃烧器。此外，描述了一种用于制造燃烧器喷嘴的方法，优选地是增材方法。

背景技术

燃烧器喷嘴优选地设置用于流体机械，优选地设置在燃气轮机的热气路径中。该部件还优选地由镍基合金和/或超合金、特别是镍基或钴基超合金构成。该合金可以是沉淀硬化的或可沉淀硬化的。

例如，由EP 2196733 A1公开了上述类型的燃烧器喷嘴。在该处描述的燃烧器喷嘴可以用在例如燃气轮机中，其中燃烧器喷嘴形成燃烧器喷枪的下游端，燃烧器喷枪布置在用于燃烧空气的主通道中。燃烧器喷嘴具有双壁设计，其中外壁形成隔热罩，该隔热罩应保持所产生的燃烧热远离内壁。因此，在外壁和内壁之间设置有环形空腔、即环形空间，为了冷却目的可以经由开口利用空气穿流该空腔。在所述实施例中，隔热罩必须设计成能承受由后接的燃烧室中发生的燃烧引起的热应力。因此，燃烧器喷嘴的外壁代表了燃烧器喷嘴使用寿命的限制因素。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，开发一种开头所述类型的燃烧器喷嘴，以改善部件的使用寿命。特别地，本发明应能够改善燃烧器喷嘴的冷却。此外，本发明所要解决的问题在于，描述一种制造这种燃烧器喷嘴的方法。

例如，可以通过无芯铸造进行制造。然而根据针对上述问题的一个解决方案，利用增材制造方法来进行制造是特别有利的。在这种情况下，燃烧器喷嘴可以优选地一体制成，并且具有特别复杂和/或关于冷却效果优化的设计，其中增材制造尤其允许几何形状复杂的结构，其有利地具有用于传热的大表面。

在本申请意义上的增材制造方法应理解为是指这样一种方法，在该方法中，在形成期间给部件添加应制成部件的材料。这意味着该部件已经以其最终形态或至少以与此近似的形态形成。构建材料或原材料优选为粉末状，其中通过增材制造方法将用于制造部件的材料在施加能量的情况下进行物理加固。

为了可以制造部件，为所选择的增材制造方法准备描述部件的数据(CAD模型)。为了生成用于生产设备的指令，将数据转换成适合于制造过程的部件数据，以此能在生产设备中进行用于连续制造部件的合适的过程步骤。对此，数据被如下准备，以使得在各种情况下均提供用于待制造的部件的多层(多个切片)的几何数据，这也称为“进行切片”。

作为增材制造的实例，可以提及选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)、电子束熔化(Electron BeamMelting，EBM)、激光金属沉积(Laser Metal Deposition，LMD)或气体动态冷喷涂(GasDynamic Cold Spray，GDCS)。这些方法特别适用于加工粉末形式的金属材料，利用该金属材料可以制造结构部件。

在SLM、SLS和EBM的情况下，部件在粉末床中被逐层制造。因此，这些方法也称为基于粉末床的增材制造方法。在粉末床中产生各个粉末层，这样的粉末层继而通过能量源(激光或电子束)在部件应形成的那些区域中局部地熔化或烧结。因此，该部件被连续分层地制成，并且可以在制成后从粉末床被去除。