CH706248B1

CH706248B1 - Ablagerungsverhinderungsverfahren und Turbolader.

Info

Publication number: CH706248B1
Application number: CH01241/13A
Authority: CH
Inventors: Fumihiko Yokoyama
Original assignee: Ihi Corp
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2015-07-31
Also published as: CN103328687A; US20130298531A1; US9322313B2; KR101515093B1; CN103328687B; JPWO2012098807A1; KR20140034125A; DE112011104754T5; JP5812013B2; WO2012098807A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ablagerungsverhinderungsverfahren. Das Ablagerungsverhinderungsverfahren verhindert die Bildung eines Carbids auf mindestens einer Oberfläche eines Schaufelabschnitts, einer Düse und eines Gehäuses eines Strömungspfadabschnitts einer Turbine (122) eines Turboladers (120). Das Carbid wird hervorgerufen durch eine organische Verbindung aus einem Kraftstoff oder einem Schmierstoff. Der Turbolader (120) umfasst neben der Turbine(122) mit dem Strömungspfadabschnitt, welcher den Schaufelabschnitt, die Düse und das Gehäuse umfasst, einen Verdichter (124), der so gestaltet ist, dass er unter Nutzung der Drehung des Schaufelabschnitts der Turbine (122) Luft in den Motor (110) einführt. Das Ablagerungsverhinderungsverfahren umfasst die Bildung einer aus Nickel bestehenden Schicht auf mindestens einer Oberfläche des Schaufelabschnitts, der Düse und des Gehäuses des Strömungspfadabschnitts der Turbine (122).

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Ablagerungsverhinderungsverfahren und einen Turbolader, die dazu imstande sind, die Erzeugung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen (Verkokungsablagerungen) in einer Turbine eines Turboladers zu verhindern, der an einem Abgasweg eines Motors angebaut ist.

[0002] Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der am 20. Januar 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-10 266, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.

Stand der Technik

[0003] Ein aus einem Kraftstoff, einem Schmierstoff (Motoröl) oder dergleichen abgedampfter Stoff, der in einem von einem Motor abgegebenen Abgas (einer Gasphase) enthalten ist, haftet an einer Turbine (an einem Schaufelabschnitt und einem Gehäuse) eines Turboladers an, der an einem Abgasweg des Motors angebaut ist. Dann schreitet in einer Oberfläche (einem Metall) der Turbine eine Karburierungsreaktion fort, die durch eine anhaftende organische Verbindung (einen Kraftstoff oder einen Schmierstoff) hervorgerufen wird, und es lagert sich eine in einem Kraftstoff oder einem Schmierstoff enthaltene anorganische Verbindung (hervorgerufen durch ein Antioxidationsmittel oder ein Reinigungsdispergiermittel) ab. Wenn an einem Schaufelabschnitt (einem Schaufelrad) der Turbine Ablagerungen (Verkokungsablagerungen) eines Kohlenstoffmaterials (eines Materials, das sich aus Kohlenstoff oder einer karburierten anorganischen Substanz zusammensetzt) erzeugt werden, befindet sich das Schaufelrad nicht im Gleichgewicht. Da vom Schaufelrad infolgedessen Schwingungen erzeugt werden und ein Abstandsmass zwischen dem Schaufelrad und dem Gehäuse abnimmt, kann die Turbine beschädigt werden oder kann sich die Dreheffizienz verschlechtern.

[0004] Um die Verkokungsablagerungen, die wie oben beschrieben erzeugt werden, von der Turbine zu entfernen, wird ein Verfahren eingesetzt, das mit einem Wasserstrahl arbeitet. Da die Verkokungsablagerungen, die durch den in einer solchen Gasphase enthaltenen Stoff erzeugt werden, eine hohe Härte haben, ist es für den Wasserstrahl jedoch unmöglich, eine hohe Entfernungswirkung zu erzielen.

[0005] Dabei kann in Betracht kommen, auf der Oberfläche der Turbine (des Schaufelabschnitts und des Gehäuses) eine bestimmte Behandlung durchzuführen, um die Erzeugung der Ablagerungen im Voraus zu verhindern. Um eine Abführung von Kohlenstoff zu einer Metalloberfläche, die mit einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit in Kontakt steht, zu verhindern, wenn die Flüssigkeit fliesst, ist eine Technik zum Aufmetallisieren von Chrom (Cr) auf einer Metalloberfläche vorgeschlagen worden (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Das Patentdokument 1 offenbart eine Technik zum Durchführen einer Cr-Metallisierung, um das Ausgesetztsein einer Metalloberfläche aus Nickel (Ni) oder Eisen (Fe) zu verhindern, das ein Katalysator zur Förderung der Zersetzung von Wasserstoff ist, damit durch Unterdrücken der Zersetzung von Kohlenwasserstoff in einer Flüssigkeit eine Abführung von Kohlenstoff verhindert wird.

[0006] Ausserdem ist eine Technik vorgeschlagen worden, auf einer Oberfläche eine Schicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) aufzubringen (siehe zum Beispiel Patentdokument 2). Das Patentdokument 2 offenbart eine Technik zum Aufbringen von Al2O3, das anders als Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Platin (Pt) oder Palladium (Pd), das ein Katalysator zur Förderung einer Oxidationsreaktion ist, keine Oxidationsreaktion fördert, damit durch Unterdrücken der Oxidationsreaktion und Fördern von Abdampfen und Verdampfen von der Oberfläche verhindert wird, dass an einer Objektoberfläche Kohlenwasserstoff, Fettsäure oder dergleichen anhaftet.

Dokumente

Patentdokumente

[0007] Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. H06-146 008

[0008] Patentdokument 2: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. S59-49 314

Kurzdarstellung der Erfindung

Von der Erfindung zu lösende Probleme

[0009] Doch auch dann, als auf der Metalloberfläche unter Verwendung der in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Techniken eine Cr-Metallisierung oder Al2O3-Beschichtung erfolgte, konnte eine Ablagerung der Verkokungsablagerungen, die durch den in der oben genannten Gasphase enthaltenen Stoff erzeugt werden, nicht verhindert werden, und es wurde ganz im Gegenteil eine Erzeugung der Verkokungsablagerungen gefördert.

[0010] Angesichts des oben genannten Problems ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Ablagerungsverhinderungsverfahren und einen Turbolader zur Verfügung zu stellen, die dazu imstande sind, eine Karburierungsreaktion zu unterdrücken und eine Erzeugung von Verkokungsablagerungen, die in einer Turbine erzeugt werden, zu verhindern.

Mittel zur Lösung der Probleme

[0011] Um diese Probleme zu lösen, wird ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. ein Turbolader nach Anspruch 2 vorgeschlagen. Das Ablagerungsverhinderungsverfahren für Verkokungsablagerungen wird an einem Abgasweg eines Motors angebauten Turbolader verwendet, der eine Turbine mit einem Strömungspfadabschnitt, der einen Schaufelabschnitt, eine Düse und ein Gehäuse aufweist und einen Verdichter enthält, der so gestaltet ist, dass er unter Nutzung der Drehung des Schaufelabschnitts der Turbine Luft in den Motor einführt. Das Ablagerungsverhinderungsverfahren weist einen Beschichtungsprozess auf, in dem auf mindestens einer Oberfläche des Schaufelbereichs, der Düse und des Gehäuses des Strömungspfadabschnitts der Turbine eine Nickelschicht ausgebildet wird, wobei Nickel ein Element ist, das eine Änderung der freien Standardenthalpie bei einer Karburierungsreaktion von –50 kJ/mol oder mehr aufweist.

[0012] Es ist ein Turbolader an einem Abgasweg eines Motors angebaut vorgesehen, der eine Turbine mit einem Schaufelabschnitt, einer Düse und einem Gehäuse und einen Verdichter enthält, der so gestaltet ist, dass er unter Nutzung der Drehung des Schaufelabschnitts der Turbine Luft in den Motor einführt. Auf zumindest einer Oberfläche des Strömungspfadabschnitts ist eine Nickelschicht ausgebildet, wobei Nickel ein Element ist, das eine Änderung der freien Standardenthalpie bei einer Karburierungsreaktion von –50 kJ/mol oder mehr aufweist.

Wirkungen der Erfindung

[0013] Da die Karburierungsreaktion gemäss der Erfindung unterdrückt wird, kann eine Erzeugung der Verkokungsablagerung, die in der Turbine erzeugt wird, verhindert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0014] <tb>Fig. 1<SEP>ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystems. <tb>Fig. 2<SEP>ist eine Ansicht zum Beschreiben von Änderungen der freien Standardenthalpie bei Karburierungsreaktionen verschiedener Arten von Elementen. <tb>Fig. 3<SEP>ist eine Ansicht zum Beschreiben unbehandelten duktilen Gusseisens (engl. ductile cast iron [FCD]) und einer Erzeugungsmenge (einer Ablagerungsmenge) der Verkokungsablagerungen, wenn auf dem FCD eine Oberflächenbehandlung erfolgt. <tb>Fig. 4A<SEP>ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Ergebnisses, wenn ein Anstrich als eine einfache Substanz 120 Stunden lang bei 650 °C unter einer Ar-Atmosphäre gelassen wird. <tb>Fig. 4B<SEP>ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Ergebnisses, wenn ein Anstrich als eine einfache Substanz 120 Stunden lang bei 650 °C unter einer Ar-Atmosphäre gelassen wird. <tb>Fig. 5<SEP>ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Erzeugungsmenge (einer Ablagerungsmenge) von Verkokungsablagerungen, wenn bezogen auf nicht behandeltes FCD, eine nicht behandelte Legierung auf Ni-Basis und eine Legierung auf Ni-Basis, eine Oberflächenbehandlung erfolgt.

Ausführungsformen der Erfindung

[0015] Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Abmessungen, Materialien und bestimmte numerische Werte werden in dem Ausführungsbeispiel lediglich zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung angeführt, doch beschränken sie die Erfindung nicht, solange dies nicht gesondert ausgeschlossen wird. Ausserdem werden in der Beschreibung und den Zeichnungen gleiche Elemente mit im Wesentlichen den gleichen Funktionen und Gestaltungen mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, wobei eine Beschreibung von ihnen und eine Darstellung von Elementen, die nicht direkt mit der Erfindung in Bezug stehen, weggelassen werden.

Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystem

[0016] Fig. 1 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystems 100 gemäss dem Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält das Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystem 100 einen Motor 110 und einen Turbolader 120. Das Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystem 100 wird zum Beispiel in einem Schiff kleiner oder mittlerer Grösse wie einem Patrouillenboot, einem Fischerboot oder dergleichen verwendet. Der Motor 110 wird zwar exemplarisch unter Bezugnahme auf einen 4-Takt-Motor (einen Viertaktmotor) beschrieben, doch kann das Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystem 100 auch in einem grossen Schiff wie einem Containerschiff, einem Tanker oder dergleichen verwendet werden, wobei als Motor 110 ein 2-Takt-Motor (Zweitaktmotor) eingesetzt werden kann. Ausserdem kann das Verkokungsablagerungserzeugung-Verhinderungssystem 100 in einem Fahrzeug verwendet werden, in dem als Kraftstoff Biodiesel verwendet wird.

[0017] Der Motor 110 enthält einen Zylinder 110a, einen Kolben 110b, Einlassventile 110c, Auslassventile 110d, einen Ansaugkrümmer 112 und einen Abgaskrümmer 114. In dem Motor 110 ist der Kolben 110b mit einem (nicht gezeigten) Kreuzkopf verbunden, der sich in dem Zylinder 110a über 4 Schritte, etwa Ansaugung, Verdichtung, Verbrennung und Auslass, in der in Fig. 1 durch den weissen Pfeil angegebenen Richtung hin- und herbewegt. Der Ansaugkrümmer 112 sammelt eine Vielzahl von Einlasswegen, die mit dem Zylinder 110a über die Vielzahl am Motor 110 angebauten Einlassventile 110c in Verbindung stehen. Der Abgaskrümmer 114 sammelt eine Vielzahl von Abgaswegen, die mit dem Zylinder 110a über die Vielzahl der am Motor 110 angebauten Auslassventile 110d in Verbindung stehen.

[0018] Der Turbolader 120 ist zum Beispiel ein Turbolader für ein Schiff, er ist an einem Abgasweg 202 auf einer stromabwärtigen Seite des Abgaskrümmers 114 des Motors 110 angebaut, und er enthält eine Turbine 122 und einen zur Turbine 122 konzentrischen Verdichter 124. Die Turbine 122 enthält einen Schaufelabschnitt (ein Schaufelrad) und ein Gehäuse. Der Schaufelabschnitt der Turbine 122 wird von einem Abgas X1, das von dem Abgaskrümmer 114 abgegeben wird, gedreht. Der Verdichter 124 verdichtet ein aktives Gas (ein Oxidationsmittel wie Sauerstoff, Ozon oder dergleichen, oder ein Gasgemisch [zum Beispiel Luft] davon), das unter Nutzung der Drehung des Schaufelabschnitts der Turbine 122 von aussen eingeführt wird, um in den Ansaugkrümmer 112 eingeführt zu werden, wobei sich der Ansaugdruck des Motors 110 erhöht. Dadurch kann die Leistung des Motors 110 verbessert werden.

[0019] In der Turbine 122 des Turboladers 120 dieses Ausführungsbeispiels ist an einer Oberfläche eines Strömungspfadabschnitts, der den Schaufelabschnitt, die Düse und das Gehäuse enthält, eine Schicht ausgebildet, die ein Element enthält, bei dem bei einer Betriebstemperatur der Turbine 122 (von zum Beispiel etwa 650 °C im Fall eines Turboladers für ein Schiff, etwa 1050 °C im Fall eines Turboladers für ein Benzinfahrzeug, etwa 850 °C im Fall eines Turboladers für ein Dieselfahrzeug, etwa 500 °C im Fall eines Turboladers für einen Laster) eine Änderung der freien Standardenthalpie bei einer Karburierungsreaktion –50 kJ/mol oder mehr wird. Das Element, bei dem die Änderung der freien Standardenthalpie bei der Karburierungsreaktion –50 kJ/mol oder mehr wird, ist dabei zum Beispiel ein Element oder eine Vielzahl von Elementen, das/die aus Ni, Silizium (Si), Magnesium (Mg), Fe, Kobalt (Co), Wolfram (W), Pt, Gold (Au) und Cu oder einer Verbindung davon, vorzugsweise Ni oder Si oder einer Verbindung davon, noch besser Ni oder einer Verbindung davon, ausgewählt ist/sind.

[0020] Fig. 2 ist eine Ansicht zum Beschreiben von Änderungen der freien Standardenthalpie bei Karburierungsreaktionen verschiedener Arten von Elementen. Wenn die Änderung der freien Standardenthalpie 0 ist, befindet sich die Karburierungsreaktion in einem Gleichgewichtszustand; wenn die Änderung der freien Standardenthalpie einen positiven Wert (mehr als 0) zeigt, wird die Karburierungsreaktion unterdrückt (es ist schwierig, die Karburierungsreaktion fortschreiten zu lassen); und wenn die Änderung der freien Standardenthalpie einen negativen Wert (weniger als 0) zeigt, ist es leicht, die Karburierungsreaktion fortschreiten zu lassen.

[0021] Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist es zum Beispiel im Fall von Ni, Fe und Co schwierig, die Karburierungsreaktion fortschreiten zu lassen, da die Änderung der freien Standardenthalpie bei 650 °C, was einer Betriebstemperatur der Turbine 122 entspricht, einen positiven Wert zeigt. Dagegen ist es zum Beispiel im Fall von W, Cr, Mn und Al leicht, die Karburierungsreaktion fortschreiten zu lassen, da die Änderung der freien Standardenthalpie bei 650 °C, was einer Betriebstemperatur der Turbine 122 entspricht, einen negativen Wert zeigt.

[0022] Wenn auf der Oberfläche der Turbine 122 eine Schicht aus einem Material ausgebildet wird, das eine Änderung der freien Standardenthalpie einer Karburierungsreaktion von 0 oder mehr aufweist, kann die Karburierungsreaktion dementsprechend unterdrückt werden, und es kann eine Erzeugung von Verkokungsablagerungen (Ablagerungen von Kohlenstoff oder eines karburierten Metalls) auf der Oberfläche der Turbine 122 verhindert werden.

[0023] Wie zudem aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Änderung der freien Standardenthalpie im Fall von W oder Si zwar keinen positiven Wert auf, sie ist aber grösser als –50 kJ/mol. Dementsprechend wird eine Schicht aus einem Material wie W oder Si ausgebildet, das eine grössere Änderung der freien Standardenthalpie einer Karburierungsreaktion (zum Beispiel aus einem Material, das eine Änderung der freien Standardenthalpie von –50 kJ/mol oder mehr aufweist) als die eines Materials der Turbine 122 aufweist, und die Erzeugung von Verkokungsablagerungen (Abführungsstoffen aus Kohlenstoff oder eines karburierten Metalls) an der Oberfläche der Turbine 122 kann verglichen mit dem Fall, dass auf der Oberfläche der Turbine 122 keine Behandlung durchgeführt wird, verhindert werden.

Ablagerungsverhinderungsverfahren

[0024] In einem Ablagerungsverhinderungsverfahren gemäss diesem Ausführungsbeispiel wird in der Turbine 122 des am Abgasweg 202 des Motors 110 ausgebildeten Turboladers 120 eine Schicht ausgebildet, die ein Element enthält, das eine Änderung der freien Standardenthalpie bei einer Karburierungsreaktion von –50 kJ/mol oder mehr aufweist (Beschichtungsprozess).

[0025] Dabei ist der Beschichtungsprozess ein Prozess, in dem auf der Turbine 122 eine Schicht ausgebildet wird, indem ein Anstrich aufgebracht wird, der ein Element enthält, das eine Änderung der freien Standardenthalpie bei einer Karburierungsreaktion von –50 kJ/mol oder mehr aufweist, oder indem ein Element, das eine Änderung der freien Standardenthalpie von –50 kJ/mol oder mehr aufweist, thermisch aufgespritzt oder aufmetallisiert wird. Ausserdem ist in dem Beschichtungsprozess ein Ausbilden einer Schicht durch Aufbringen eines Anstrichs oder Aufmetallisieren eines Elements gegenüber dem Ausbilden einer Schicht durch thermisches Spritzen eines Elements vorzuziehen. Da in der Schicht eine grosse Anzahl von Lücken ausgebildet wird, wenn die Schicht durch thermisches Spritzen des Elements ausgebildet wird, kann zum Beispiel das Öl über die Lücken mit einem Grundmaterial (Eisen) in Kontakt kommen. Das heisst, dass es schwierig ist, das Öl und das Grundmaterial ausreichend voneinander zu trennen. Da solche Lücken nicht erzeugt werden, wenn die Schicht durch Aufbringen des Anstrichs oder Aufmetallisieren des Elements ausgebildet wird, ist es dagegen möglich, das Öl und das Grundmaterial perfekt voneinander zu trennen. Da die Oberfläche der Schicht rau wird, wenn die Schicht durch thermisches Spritzen des Elements ausgebildet wird, ist des Weiteren eine Nachbehandlung wie Oberflächenpolieren oder dergleichen nötig, um die Oberfläche einzuebnen. Wenn die Schicht dagegen durch Aufbringen des Anstrichs oder Aufmetallisieren des Elements ausgebildet wird, ist eine solche Nachbehandlung nicht nötig, da die Oberfläche nicht rau wird. Wenn der Anstrich aufgebracht wird, kann ausserdem die Aufbringung unter Verwendung eines Sprays oder per Hand erfolgen. Vorzugsweise kann das Spray verwendet werden, um die Rauheit der Oberfläche der Schicht weiter zu unterdrücken.

[0026] Darüber hinaus wird bei dem Beschichtungsprozess in der Turbine, die einen Strömungspfadabschnitt mit einem Schaufelabschnitt, einer Düse und einem Gehäuse enthält, der Schaufelabschnitt, die Düse und/oder das Gehäuse beschichtet.

[0027] In dem Fall, dass die Schicht durch Aufbringen des Anstrichs ausgebildet wird, der das Element enthält, das die Änderung der freien Standardenthalpie von –50 kJ/mol oder mehr aufweist, beträgt die Temperatur der Turbine 122, wenn die Turbine 122 nach Aufbringung des Anstrichs betrieben wird, etwa 650 °C. Aus diesem Grund wird der Anstrich gesintert und es bildet sich die Schicht, die das im Anstrich enthaltene Element enthält.

Beispiel 1

[0028] Mit Anstrichen 1, 2 und 3 versehenes FCD (duktiles Gusseisen), das ein Material des Gehäuses der Turbine 122 ist, mit Ni metallisiertes FCD und unbehandeltes FCD wurden 120 Stunden lang bei 650 °C unter einer Atmosphäre gelassen, in der ein Gemisch verdampft war, das in einem Verhältnis von SÖ (Schmieröl: Schmierstoff) und DÖ (Dieselöl) von 8:2 gemischt war. Dabei sind die Anstriche 1 und 2 Harze auf Silikonbasis, in denen Al verteilt ist, und der Anstrich 3 ist ein Harz auf Silikonbasis, in dem Cu verteilt ist.

[0029] Fig. 3 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Erzeugungsmenge (einer Ablagerungsmenge) von Verkokungsablagerungen des unbehandelten FCD und des FCD, wenn auf dem FCD eine Oberflächenbehandlung erfolgt, und die Fig. 4A und 4B sind Ansichten zum Beschreiben von Ergebnissen, wenn der Anstrich 1 und der Anstrich 3 als einfache Substanzen 120 Stunden lang bei 650 °C unter einer Ar-Atmosphäre gelassen werden. Ausserdem wurde als Beurteilungsverfahren für die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen eine Beurteilung der Feststofferzeugung verwendet, wie sie in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-7 550 offenbart ist.

[0030] Wie in Fig. 3 gezeigt ist, war die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen bei dem Anstrich 1 1,3 mal so gross wie die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen des unbehandelten FCD, bei dem Anstrich 2 war sie 1,9 mal so gross und bei dem Anstrich 3 1,3 mal so gross, und die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen betrug 0 bei Ni.

[0031] Anhand der Fig. 4A und 4B ist zu erkennen, dass sich eine in dem Silikonharz enthaltene organische Verbindung verflüchtigt, wenn der Anstrich 1 120 Stunden lang bei 650 °C unter einer Ar-Atmosphäre (Argon-Atmosphäre) gelassen wird, und dass eine Al, Si und Fe enthaltende Verbindung erzeugt wird, die eine anorganische Verbindung ist. Und zwar wird davon ausgegangen, dass auf der Oberfläche des FCD, wenn der Anstrich 1 aufgebracht wird, hauptsächlich eine Al, Si und Fe enthaltende Schicht vorhanden ist. Es wird vermutet, dass, obwohl Al eine Änderung der freien Standardenthalpie von weniger als –50 kJ/mol aufweist, die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen durch Si und Fe auf das 1,3-Fache unterdrückt wird.

[0032] Dagegen kann bei dem Anstrich 2, in dem Al in einem Harz auf Silikonbasis verteilt ist, davon ausgegangen werden, dass Si das Fortschreiten der Karburierungsreaktion durch Al nicht unterdrücken kann und sich die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen auf das 1,8-Fache erhöht.

[0033] Anhand der Fig. 4A und 4B ist zu erkennen, dass sich eine in dem Silikonharz enthaltene organische Verbindung verflüchtigt, wenn der Anstrich 3 120 Stunden lang bei 650 °C unter einer Ar-Atmosphäre gelassen wird, und dass eine Si, Fe und Cu enthaltende Verbindung erzeugt wird, die eine anorganische Verbindung ist. Und zwar kann davon ausgegangen werden, dass auf der Oberfläche des FCD, wenn der Anstrich 3 aufgebracht wird, hauptsächlich eine Si, Fe und Cu enthaltende Schicht vorhanden ist. Es wird vermutet, dass die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen auf das 1,3-Fache unterdrückt wird, da diese Elemente die Änderung der freien Standardenthalpie von –50 kJ/mol oder mehr aufweisen.

[0034] Wie in Fig. 3 gezeigt ist, konnte die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen deutlich auf 0 verringert werden, als auf dem FCD eine Ni-Schicht ausgebildet wurde. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird vermutet, dass ohne Förderung der Karburierungsreaktion beinahe keine Verkokungsablagerungen erzeugt wurden, da Ni eine hohe Änderung der freien Standardenthalpie von 30 kJ/mol aufweist.

Beispiel 2

[0035] Eine Legierung auf Ni-Basis (zum Beispiel INCONEL [Markenname] oder dergleichen), die ein Material des Schaufelrads der Turbine 122 ist, auf das ein Anstrich 1, ein Anstrich 2 oder ein Anstrich 3 aufgebracht wurde, und eine nicht behandelte Legierung auf Ni-Basis wurden 120 Stunden lang bei 650 °C in einer Atmosphäre gelassen, in der ein Gemisch verdampft war, das in einem Verhältnis von SÖ und DÖ von 8:2 gemischt war. Dabei sind die Anstriche 1 und 2 ein Harz auf Silikonbasis, in dem Al verteilt ist, und der Anstrich 3 ist ein Harz auf Silikonbasis, in dem Cu verteilt ist.

[0036] Fig. 5 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Erzeugungsmenge (einer Ablagerungsmenge) von Verkokungsablagerung eines unbehandelten FCD, einer unbehandelten Legierung auf Ni-Basis und einer Legierung auf Ni-Basis, wenn eine Oberflächenbehandlung erfolgt. Darüber hinaus wurde als Beurteilungsverfahren der Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen wie im Beispiel 1 eine Beurteilung der Feststofferzeugung verwendet, wie sie in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-149 668 offenbart ist.

[0037] Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wurden die Verkokungsablagerungen am Anstrich 1 0,1 mal, am Anstrich 2 0,9 mal, am Anstrich 3 0,2 mal und an der unbehandelten Legierung auf Ni-Basis 0,3 mal erzeugt (abgelagert), wenn die Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen des unbehandelten FCD 1,0 betrug. Mit anderen Worten waren die Erzeugungsmengen der Verkokungsablagerungen der unbehandelten Legierung auf Ni-Basis und der Legierungen auf Ni-Basis, auf denen die Anstriche 1 bis 3 aufgebracht waren, im Vergleich zur Erzeugungsmenge der Verkokungsablagerungen des unbehandelten FCD geringer.

[0038] Es wird vermutet, dass die Erzeugungsmengen der Verkokungsablagerungen der unbehandelten Legierung auf Ni-Basis und der Legierungen auf Ni-Basis, auf denen die Anstriche 1 bis 3 aufgebracht waren, im Vergleich zum unbehandelten FCD aufgrund des Einflusses der Legierung auf Ni-Basis geringer waren, da die Legierung auf Ni-Basis eine Legierung aus Ni ist, die eine grosse Änderung der freien Standardenthalpie aufweist.

[0039] Wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben wurde, kann die Erzeugung der Verkokungsablagerungen in der Oberfläche der Turbine 122 verringert werden, da an den Oberflächen des Schaufelabschnitts und des Gehäuses der Turbine 122 die Schicht ausgebildet wird, die das Element wie Si oder Ni enthält, das die Änderung der freien Standardenthalpie von –50 kJ/mol oder mehr aufweist.

[0040] Wie oben beschrieben wurde, kann in dem Ablagerungsverhinderungsverfahren gemäss diesem Ausführungsbeispiei die Karburierungsreaktion in der Oberfläche der Turbine 122 unterdrückt und die Erzeugung der in der Turbine 122 erzeugten Verkokungsablagerungen verhindert werden, da auf der Oberfläche der Turbine 122 die Schicht ausgebildet wird, die das Element enthält, das die Änderung der freien Standardenthalpie bei der Karburierungsreaktion von –50 kJ/mol oder mehr aufweist.

[0041] Oben wurde zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass verschiedene Abwandlungen oder Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der in der Beschreibung beschriebenen Erfindung abzuweichen, und dass diese ebenso unter den Umfang der Erfindung fallen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

[0042] Erfindungsgemäss lassen sich das Ablagerungsverhinderungsverfahren und der Turbolader dazu nutzen, die Erzeugung der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen (Verkokungsablagerungen) in der Turbine des am Abgasweg des Motors angebauten Turboladers zu unterdrücken.

[0043] Bezugszeichenliste <tb>110<SEP>Motor <tb>120<SEP>Turbolader <tb>122<SEP>Turbine <tb>124<SEP>Verdichter <tb>202<SEP>Abgasweg

Claims

1. Ablagerungsverhinderungsverfahren für ein Carbid, welches hervorgerufen wird durch eine organische Verbindung aus einem Kraftstoff oder einem Schmierstoff, auf mindestens einer Oberfläche eines Schaufelabschnitts, einer Düse und eines Gehäuses eines Strömungspfadabschnitts einer Turbine eines Turboladers, wobei der Turbolader umfasst: die Turbine mit dem Strömungspfadabschnitt, welcher den Schaufelabschnitt, die Düse und das Gehäuse umfasst; einen Verdichter, der so gestaltet ist, dass er unter Nutzung der Drehung des Schaufelabschnitts der Turbine Luft in den Motor einführt, wobei das Verfahren umfasst: Bildung einer Schicht bestehend aus Nickel auf mindestens einer Oberfläche des Schaufelabschnitts, der Düse und des Gehäuses des Strömungspfadabschnitts der Turbine.

2. Turbolader, der an einem Abgasweg eines Motors angebaut ist und umfasst: eine Turbine, die einen Strömungspfadabschnitt beinhaltet, der einen Schaufelabschnitt, eine Düse und ein Gehäuse besitzt; einen Verdichter, der so gestaltet ist, dass er unter Nutzung der Drehung des Schaufelabschnitts der Turbine Luft in den Motor einführt, wobei eine Schicht bestehend aus Nickel auf mindestens einer Oberfläche des Strömungspfadabschnitts gebildet ist, sodass die Ablagerung eines Carbids, welches hervorgerufen wird durch eine organische Verbindung aus einem Kraftstoff oder einem Schmierstoff, verhindert wird.