EP2275741A1 - Nozzle and method for manufacturing a nozzle - Google Patents

Nozzle and method for manufacturing a nozzle Download PDF

Info

Publication number
EP2275741A1
EP2275741A1 EP09165406A EP09165406A EP2275741A1 EP 2275741 A1 EP2275741 A1 EP 2275741A1 EP 09165406 A EP09165406 A EP 09165406A EP 09165406 A EP09165406 A EP 09165406A EP 2275741 A1 EP2275741 A1 EP 2275741A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
layer
build
fuel
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09165406A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Böttcher
Tobias Krieger
Sascha Staring
Rostislav Teteruk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP09165406A priority Critical patent/EP2275741A1/en
Publication of EP2275741A1 publication Critical patent/EP2275741A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2212/00—Burner material specifications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2213/00—Burner manufacture specifications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00018—Means for protecting parts of the burner, e.g. ceramic lining outside of the flame tube

Definitions

  • the invention relates to a nozzle which is suitable for guiding fuel, in particular fuel oil, with an inside and outside. Furthermore, the invention relates to a method for producing a nozzle.
  • Gas turbines are known to have the following components: a compressor for compressing air; a combustion chamber for generating hot gas by burning fuel in the presence of the compressed air supplied from the compressor; and a turbine in which the hot gas supplied from the combustion chamber is expanded.
  • Gas turbines are known to emit undesirable nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO).
  • NOx nitrogen oxides
  • CO carbon monoxide
  • One known factor affecting NOx emissions is the combustion temperature. If the combustion temperature is lowered, the amount of NOx released decreases. However, high combustion temperatures are desirable to achieve high efficiency. It is known that leaner fuel / air mixtures burn cooler and therefore less NOx emissions arise.
  • One known technique for producing a leaner fuel mixture is to create turbulence to mix air and fuel as evenly as possible prior to combustion to avoid creating zones of rich mixture in which there are high temperature localities (see called hot spots).
  • an injection of the fuel oil via swirl generator in which the oil is mixed with air.
  • the oil within the nozzles used for the injection can be set in a swirling motion.
  • the fuel oil also contains smaller, solid particles that cause erosion in the nozzle by operating an oil burner with an oil nozzle. This reduces the wall thickness and changes the nozzle characteristic so that the flame changes. Higher NOx levels can be the result. So far, the defective nozzles and possibly the entire lance have been replaced.
  • the object of the invention is the specification of a nozzle, which is based on a defined with respect to the life of the nozzle defined injection. Another object is to provide a method for producing such a nozzle.
  • the first object is achieved according to the invention by specifying a nozzle which is suitable for guiding fuel, in particular fuel oil, with an inside as well as outside, wherein the nozzle at least partially comprises an inside of a nickel-based alloy.
  • this inside at least partially comprises a build-up layer by aluminizing in particular alitriding.
  • Erosion reduces the wall thickness of the nozzle. This will change the nozzle texture, and the nozzles will need to be swapped. This results in unplanned shutdowns and additional costs. This is where the invention intervenes.
  • aluminizing a build-up layer This make coat acts as a protective layer and protects the nozzle inner wall from premature erosion. Thus, the erosion resistance of the component is increased and thus the life. Unplanned downtime can be avoided and additional unplanned costs due to the purchase of new nozzles as well as unwanted downtime.
  • the aluminizing process may include alitriding.
  • the make coat comprises alumina.
  • the aluminum diffuses during aluminizing in particular Alitrieren in the material, that is, the nickel-based alloy and forms a build-up layer of about 50 microns. Due to the oxidation process, the aluminum oxide is now formed in the make coat.
  • the aluminum oxide preferably comprises an ⁇ -Al 2 O 3 .
  • ⁇ -alumina is characterized by high hardness and wear resistance.
  • the make coat comprises a Vickers hardness of about 2800HV.
  • the nozzle is preferably used in a burner, in particular the burner of a gas turbine.
  • the object related to the method is achieved by specifying a method for producing a fuel nozzle with an inside or outside, wherein the nozzle at least partially in the inside comprises a nickel-based alloy and on the inside of a build-up layer by means of aluminizing, in particular Alitieren by aluminum is applied ,
  • aluminum diffuses into the nickel-based alloy.
  • the aluminum diffuses in about 300 ⁇ m in the material.
  • a build-up layer of about 50 ⁇ m is formed.
  • an aluminum oxide is formed in the build-up layer, preferably the ⁇ -Al 2 O 3 . This is characterized by extreme hardness and wear resistance out. It can set a Vickers hardness around the 2800 HV.
  • a nickel base alloy has a Vickers hardness of 180HV.
  • this structure and at the same time protective layer protects the nozzle inner wall from premature erosion.
  • ⁇ -Al 2 O 3 forms . This advantageously protects the nozzle inner wall even with a significantly higher Vickers hardness than the original nickel alloy.
  • FIG. 1 shows a nozzle 1 according to the prior art. This includes a fuel channel 6 and a return pipe 3. The nozzle is arranged in an oil burner housing 5. The nozzle 1 can comprise tangential bores 4.
  • the nozzle 10 includes an inner 30 and outer side wherein the nozzle 10 at least partially comprises an inner side 30 made of a nickel-based alloy.
  • the nozzle can for example be formed at least partially on the inside of Hastelloy.
  • this inside 30 now at least partially comprises a build-up layer 40 by aluminizing ( Fig. 2 ).
  • Aluminising is a thermochemical treatment of metallic materials.
  • the underlying physico-chemical process is a diffusion that is realized in two variants.
  • the calorizing takes place at temperatures around 450 ° C in a reactor filled with aluminum powder. Subsequent short annealing at temperatures around 750 ° C outside the reactor enhances diffusion.
  • the result is a hard A1203 layer under which a brittle Fe-Al intermetallic layer with Al concentrations above 10% is formed.
  • the annealing takes place at 800 ° C to 1200 ° C in an Al-Fe powder.
  • the protective layer achieved is more malleable, less brittle and also scale resistant.
  • the structure layer formed above the original surface boundary 100 40 with the thickness of about 50 microns FIG. 3 ).
  • aluminum oxide forms in the make coat. It may be in the extremely hard and wear resistant ⁇ -Al 2 O 3 (alpha alumina, such as corundum), which has an approximate hardness of 2800 HV (Vickerhärte).
  • ⁇ -Al 2 O 3 alpha alumina, such as corundum
  • the make coat 40 and the aluminum diffused into the nickel-based alloy and the resulting harder protective coating protect the nozzle wall from premature erosion.
  • the nozzle 10 according to the invention thus their erosion resistance, especially in connection with the use in a gas turbine burner, substantially increased.
  • the life of the nozzle and thus the burner can be significantly increased and unplanned shutdowns and additional costs can be avoided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The nozzle (10) has an inner side (30) made of nickel-based alloy that has Vickers hardness of 180 HV, where an assembly structure (40) made of aluminum oxide is attached on the inner side by aluminization. The assembly structure includes Vickers hardness of about 2800 HV, and a thickness of about 50 micro meters. An independent claim is also included for a method for manufacturing a burner nozzle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse, welche zum führen von Brennstoff, insbesondere Heizöl geeignet ist, mit einer Innen- sowie Außenseite. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Düse.The invention relates to a nozzle which is suitable for guiding fuel, in particular fuel oil, with an inside and outside. Furthermore, the invention relates to a method for producing a nozzle.

Gasturbinen besitzen bekanntlich folgende Komponenten: einen Verdichter zum Verdichten von Luft; eine Brennkammer zum Erzeugen heißen Gases durch Verbrennen von Brennstoff in Anwesenheit der vom Kompressor gelieferten, verdichteten Luft; und eine Turbine, in der das von der Brennkammer gelieferte heiße Gas entspannt wird. Gasturbinen emittieren bekanntlich unerwünschte Stickoxide (NOx) und Kohlenmonoxid (CO). Ein bekannter Faktor, der die NOx-Emissionen beeinflusst, ist die Verbrennungstemperatur. Senkt man die Verbrennungstemperatur, so sinkt die Menge des abgegebenen NOx. Allerdings sind hohe Verbrennungstemperaturen wünschenswert, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Es ist bekannt, dass magerere Brennstoff/Luft-Gemische kühler verbrennen und deshalb weniger NOx-Emissionen entstehen. Eine bekannte Technik zum Erzeugen eines magereren Brennstoffgemischs ist es, Turbulenzen zu erzeugen, um Luft und Brennstoff vor der Verbrennung so gleichmäßig wie möglich zu vermischen, um zu vermeiden, das Zonen mit fettem Gemisch entstehen, in denen es örtliche Stellen hoher Temperatur gibt (so genannte Hot Spots).Gas turbines are known to have the following components: a compressor for compressing air; a combustion chamber for generating hot gas by burning fuel in the presence of the compressed air supplied from the compressor; and a turbine in which the hot gas supplied from the combustion chamber is expanded. Gas turbines are known to emit undesirable nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO). One known factor affecting NOx emissions is the combustion temperature. If the combustion temperature is lowered, the amount of NOx released decreases. However, high combustion temperatures are desirable to achieve high efficiency. It is known that leaner fuel / air mixtures burn cooler and therefore less NOx emissions arise. One known technique for producing a leaner fuel mixture is to create turbulence to mix air and fuel as evenly as possible prior to combustion to avoid creating zones of rich mixture in which there are high temperature localities (see called hot spots).

Bei Verbrennungsmaschinen, insbesondere solchen, die mit zwei verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, erfolgt beispielsweise eine Eindüsung des Brennstoffes Öl über Drallerzeuger, in denen das Öl mit Luft vermischt wird. Zur besseren Zerstäubung und Vermischung von Öl und Luft kann das Öl innerhalb der zur Eindüsung verwendeten Düsen in eine Drallbewegung versetzt werden.In combustion engines, in particular those which are operated with two different fuels, for example, an injection of the fuel oil via swirl generator, in which the oil is mixed with air. For better atomization and mixing of oil and air, the oil within the nozzles used for the injection can be set in a swirling motion.

Verunreinigungen im Brennstoff gerade im Heizöl führen jedoch im Bereich der Drallkammer und der Düse zu Auswaschungen. Durch diese Auswaschungen verändert sich die Düsenkennlinien der Brenner insbesondere Heizölbrenner nach und nach, was den normalen Betrieb, insbesondere wenn es sich um einen Heizöldiffusionsbetrieb handelt, negativ beeinflusst und wodurch das Auftreten von Verbrennungsproblemen stark begünstigt wird. Darüber hinaus können auch Risse in der Düse auftreten. Für die Stabilität der Flame in der Brennkammer einer Gasturbine ist es jedoch wichtig dass der Brennstoff kontrolliert eingedüst wird. Durch die im Betrieb auftretenden Verschleißerscheinungen an der Düse insbesondere der Heizölbrennerdüse ist ein definiertes Eindüsen jedoch nicht immer gewährleistet. Im Brennstoff Öl sind zudem kleinere, feste Partikel enthalten die durch den Betrieb eines Ölbrenners mit einer Öldüse eine Erosion in der Düse hervorrufen. Dadurch wird die Wandstärke verringert, und die Düsencharakteristik verändert, so dass die Flamme sich verändert. Höhere NOx-Werte können die Folge sein. Bisher wurden die defekten Düsen sowie gegebenenfalls die komplette Lanze ausgetauscht.However, impurities in the fuel, especially in the fuel oil, cause leaching in the area of the swirl chamber and the nozzle. As a result of these washouts, the nozzle characteristics of the burners, in particular fuel oil burners, gradually change, which negatively influences the normal operation, in particular in the case of a fuel oil diffusion operation, and thus greatly favors the occurrence of combustion problems. In addition, cracks can also occur in the nozzle. For the stability of the flame in the combustion chamber of a gas turbine, however, it is important that the fuel is injected in a controlled manner. However, due to the wear phenomena occurring at the nozzle, in particular the fuel oil burner nozzle, a defined injection is not always guaranteed. The fuel oil also contains smaller, solid particles that cause erosion in the nozzle by operating an oil burner with an oil nozzle. This reduces the wall thickness and changes the nozzle characteristic so that the flame changes. Higher NOx levels can be the result. So far, the defective nozzles and possibly the entire lance have been replaced.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Düse, welche eine in Bezug auf die Lebensdauer der Düse verbesserte definierte Eindüsung zugrunde liegt. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Düse.The object of the invention is the specification of a nozzle, which is based on a defined with respect to the life of the nozzle defined injection. Another object is to provide a method for producing such a nozzle.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Angabe einer Düse, welche zum führen von Brennstoff, insbesondere Heizöl geeignet ist, mit einer Innen- sowie Außenseite wobei die Düse zumindest teilweise eine Innenseite aus eine Nickelbasislegierung umfasst. Erfindungsgemäß umfasst diese Innenseite zumindest teilweise eine Aufbauschicht durch Aluminieren insbesondere Alitrieren.The first object is achieved according to the invention by specifying a nozzle which is suitable for guiding fuel, in particular fuel oil, with an inside as well as outside, wherein the nozzle at least partially comprises an inside of a nickel-based alloy. According to the invention, this inside at least partially comprises a build-up layer by aluminizing in particular alitriding.

Durch die Erosion wird die Wandstärke der Düse reduziert. Dadurch ändert sich das Düsenkennleid, und die Düsen müssen getauscht werden. Es entstehen somit ungeplante Stillstände sowie zusätzliche Kosten. Hier greift nun die Erfindung ein. An der Düseninnenseite wird durch Aluminieren eine Aufbauschicht aufgebaut. Diese Aufbauschicht fungiert als Schutzschicht und schützt die Düseninnenwand vor vorzeitiger Erosion. Somit wird die Erosionsbeständigkeit des Bauteils erhöht und somit auch die Lebensdauer. Ungeplante Stillstände können vermieden werden sowie zusätzliche ungeplanter Kosten durch die Anschaffung neuer Düsen als auch die ungewollten Stillstandszeiten. Dabei kann der Aluminierprozess ein Alitrieren umfassen.Erosion reduces the wall thickness of the nozzle. This will change the nozzle texture, and the nozzles will need to be swapped. This results in unplanned shutdowns and additional costs. This is where the invention intervenes. At The inside of the nozzle is built up by aluminizing a build-up layer. This make coat acts as a protective layer and protects the nozzle inner wall from premature erosion. Thus, the erosion resistance of the component is increased and thus the life. Unplanned downtime can be avoided and additional unplanned costs due to the purchase of new nozzles as well as unwanted downtime. The aluminizing process may include alitriding.

Bevorzugt umfasst die Aufbauschicht Aluminiumoxid. Das Aluminium diffundiert beim Aluminieren insbesondere Alitrieren in den Werkstoff, dass heißt die Nickelbasislegierung ein und bildet eine Aufbauschicht von etwa 50 µm. Durch Oxidationsprozess bildet sich nun in der Aufbauschicht das Aluminiumoxid aus. Bevorzugt umfasst das Aluminiumoxid ein α-Al2O3. α-Aluminiumoxid zeichnet sich durch hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus.Preferably, the make coat comprises alumina. The aluminum diffuses during aluminizing in particular Alitrieren in the material, that is, the nickel-based alloy and forms a build-up layer of about 50 microns. Due to the oxidation process, the aluminum oxide is now formed in the make coat. The aluminum oxide preferably comprises an α-Al 2 O 3 . α-alumina is characterized by high hardness and wear resistance.

In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Aufbauschicht eine Vickershärte von etwa 2800HV.In a preferred embodiment, the make coat comprises a Vickers hardness of about 2800HV.

Bevorzugt findet die Düse in einem Brenner Verwendung, insbesondere dem Brenner einer Gasturbine.The nozzle is preferably used in a burner, in particular the burner of a gas turbine.

Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird durch die Angabe eines Verfahrens zum Herstellen einer Brennstoffdüse mit einer Innen- bzw. Außenseite gelöst, wobei die Düse zumindest teilweise in der Innenseite eine Nickelbasislegierung umfasst und auf die Innenseite eine Aufbauschicht mittels Aluminieren insbesondere Alitieren durch Aluminium aufbracht wird.The object related to the method is achieved by specifying a method for producing a fuel nozzle with an inside or outside, wherein the nozzle at least partially in the inside comprises a nickel-based alloy and on the inside of a build-up layer by means of aluminizing, in particular Alitieren by aluminum is applied ,

Bevorzugt diffundiert Aluminium in die Nickelbasislegierung. Das Aluminium diffundiert in etwas 300µm in den Werkstoff ein. Zum anderen bildet sich eine Aufbauschicht von etwa 50µm. Durch einen Oxidationsprozess bildet sich in der Aufbauschicht ein Aluminiumoxid bevorzugt das α-Al2O3. Dieses zeichnet sich durch extreme Härte und Verschleißfähigkeit aus. Dabei kann sich eine Vickershärte um die 2800 HV einstellen. Eine Nickelbasislegierung weist hingegen eine Vickershärte von 180HV auf.Preferably, aluminum diffuses into the nickel-based alloy. The aluminum diffuses in about 300μm in the material. On the other hand, a build-up layer of about 50μm is formed. By an oxidation process, an aluminum oxide is formed in the build-up layer, preferably the α-Al 2 O 3 . This is characterized by extreme hardness and wear resistance out. It can set a Vickers hardness around the 2800 HV. On the other hand, a nickel base alloy has a Vickers hardness of 180HV.

Somit schützt diese Aufbau und zugleich Schutzschicht die Düseninnenwand vor vorzeitiger Erosion.Thus, this structure and at the same time protective layer protects the nozzle inner wall from premature erosion.

In bevorzugter Ausgestaltung bildet sich bei Beschädigung der Aufbauschicht im Betrieb γ-Al2O3. Dieses schützt vorteilhafter die Düseninnenwand noch mit einer deutlich höheren Vickershärte als die ursprüngliche Nickellegierung.In a preferred embodiment, when the build-up layer is damaged during operation, γ-Al 2 O 3 forms . This advantageously protects the nozzle inner wall even with a significantly higher Vickers hardness than the original nickel alloy.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben.Further features, properties and advantages of the present invention will be described below by means of an embodiment with reference to the accompanying figures.

Dabei zeigen:

FIG 1
eine Düse nach dem Stand der Technik,
FIG 2
eine erfindungsgemäße Düse,
FIG 3
einen schematischen Schnitt, die die Aufbauschicht zeigt.
Showing:
FIG. 1
a nozzle according to the prior art,
FIG. 2
a nozzle according to the invention,
FIG. 3
a schematic section showing the construction layer.

FIG 1 zeigt eine Düse 1 nach dem Stand der Technik. Diese umfasst dabei einen Brennstoffkanal 6 sowie ein Rücklaufrohr 3. Die Düse ist in einem Ölbrennergehäuse 5 angeordnet. Die Düse 1 kann dabei Tangentialbohrungen 4 umfassen. FIG. 1 shows a nozzle 1 according to the prior art. This includes a fuel channel 6 and a return pipe 3. The nozzle is arranged in an oil burner housing 5. The nozzle 1 can comprise tangential bores 4.

Erfindungsgemäß umfasst die Düse 10 mit einer Innen 30- sowie Außenseite wobei die Düse 10 zumindest teilweise eine Innenseite 30 aus eine Nickelbasislegierung umfasst. Die Düse kann beispielsweise zumindest teilweise innenseitig aus Hastelloy gebildet werden. Erfindungsgemäß umfasst nun diese Innenseite 30 zumindest teilweise eine Aufbauschicht 40 durch Aluminieren (Fig. 2). Dabei ist Aluminieren eine thermochemische Behandlung von metallischen Werkstoffen. Der zugrunde liegende physikalisch-chemische Prozess ist eine Diffusion, der in zwei Varianten realisiert wird. Das Kalorisieren findet bei Temperaturen um 450°C in einem mit Aluminiumpulver gefülltem Reaktor statt. Ein anschließendes kurzes Glühen bei Temperaturen um 750°C außerhalb des Reaktors verstärkt die Diffusion. Ergebnis ist eine harte A1203-Schicht, unter der sich eine spröde intermetallische Fe-Al-Schicht mit Al-Konzentrationen über 10% bildet. Beim alternativen Alitieren findet die Glühung bei 800°C bis 1200°C in einem Al-Fe-Pulver statt. Die erreichte Schutzschicht ist verformbarer, weniger spröde und ebenfalls zunderbeständig.According to the invention, the nozzle 10 includes an inner 30 and outer side wherein the nozzle 10 at least partially comprises an inner side 30 made of a nickel-based alloy. The nozzle can for example be formed at least partially on the inside of Hastelloy. According to the invention, this inside 30 now at least partially comprises a build-up layer 40 by aluminizing ( Fig. 2 ). Aluminising is a thermochemical treatment of metallic materials. The underlying physico-chemical process is a diffusion that is realized in two variants. The calorizing takes place at temperatures around 450 ° C in a reactor filled with aluminum powder. Subsequent short annealing at temperatures around 750 ° C outside the reactor enhances diffusion. The result is a hard A1203 layer under which a brittle Fe-Al intermetallic layer with Al concentrations above 10% is formed. In alternative Alitieren the annealing takes place at 800 ° C to 1200 ° C in an Al-Fe powder. The protective layer achieved is more malleable, less brittle and also scale resistant.

Das Aluminium diffundiert mittels CVD (chemische Gasphasenabscheidung = C hemical Vapor D eposition) zum einen etwas 300µm in den Werkstoff hinein und bildet dort eine Schutzschicht 60. Zum anderen bildet sich über der ursprünglichen Oberflächengrenze 100 die Aufbauschicht 40 mit der Dicke von etwa 50µm (FIG 3). Durch einen Oxidationsprozess bildet sich in der Aufbauschicht Aluminiumoxid aus. Dabei kann es sich im das extrem Harte und Verschleißfeste α-Al2O3 (alpha-Aluminiumoxid, beispielsweise Korund) handeln, welches eine ungefähre Härte von 2800 HV (Vickerhärte) aufweist. Da die Nickelbasislegierung 50 des Stands der Technik lediglich um die 180 HV aufweist, stellt dies eine wesentliche Erhöhung der Härte dar. Die Aufbauschicht 40 sowie das in die Nickelbasislegierung diffundierte Aluminium und die dadurch entstehende härtere Schutzschicht schützt die Düsenwand vor vorzeitiger Erosion.The aluminum diffuses by CVD (chemical vapor deposition = C hemical V apor D eposition) for a bit 300 microns into the material and forms a protective layer 60. On the other hand, the structure layer formed above the original surface boundary 100 40 with the thickness of about 50 microns ( FIG. 3 ). Through an oxidation process, aluminum oxide forms in the make coat. It may be in the extremely hard and wear resistant α-Al 2 O 3 (alpha alumina, such as corundum), which has an approximate hardness of 2800 HV (Vickerhärte). As the nickel-based alloy 50 of the prior art has only about 180 HV, this represents a substantial increase in hardness. The make coat 40 and the aluminum diffused into the nickel-based alloy and the resulting harder protective coating protect the nozzle wall from premature erosion.

Sollte dennoch einmal die Oberfläche beschädigt sein, so bildet sich auch im Betrieb ein schützendes Aluminiumoxid nach γ-Al2O3 (Gamma Aluminiumoxid) aus. Dieses weist eine immer noch deutlich höhere Vickershärte als die Nickelbasislegierung des Stands der Technik auf.Nevertheless, should the surface be damaged, a protective alumina after γ-Al 2 O 3 (gamma alumina) is formed during operation. This still has a significantly higher Vickers hardness than the nickel-based alloy of the prior art.

Durch die erfindungsgemäße Düse 10 wird somit deren Erosionsbeständigkeit, insbesondere in Verbindung mit der Verwendung in einem Gasturbinenbrenner, wesentlich erhöht. Somit kann die Lebensdauer der Düse und damit des Brenners wesentlich erhöht werden und ungeplante Stillstande sowie zusätzliche Kosten vermieden werden.By the nozzle 10 according to the invention thus their erosion resistance, especially in connection with the use in a gas turbine burner, substantially increased. Thus, the life of the nozzle and thus the burner can be significantly increased and unplanned shutdowns and additional costs can be avoided.

Claims (11)

Düse (10), welche zum führen von Brennstoff, insbesondere Heizöl geeignet ist, mit einer Innen-(30) sowie Außenseite, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) zumindest teilweise eine Innenseite (30) aus eine Nickelbasislegierung umfasst, und diese Innenseite (30) zumindest teilweise eine Aufbauschicht (40) durch Aluminieren umfasst.Nozzle (10), which is suitable for guiding fuel, in particular fuel oil, with an inner (30) and outer side, characterized in that the nozzle (10) at least partially comprises an inner side (30) of a nickel-based alloy, and this inner side (30) at least partially comprises a build-up layer (40) by aluminizing. Düse (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminieren einen Alitrierprozess umfasst.A nozzle (10) according to claim 1,
characterized in that the aluminizing comprises an alitriding process. Düse (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbauschicht (40) Aluminiumoxid umfasst.A nozzle (10) according to claim 1 or 2,
characterized in that the build-up layer (40) comprises alumina. Düse (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid ein α-Al2O3 umfasst.A nozzle (10) according to claim 3,
characterized in that the alumina comprises an α-Al 2 O 3 . Düse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbauschicht (40) eine Vickershärte von etwa 2800HV umfasst.Nozzle (10) according to one of the preceding claims
characterized in that the make coat (40) comprises a Vickers hardness of about 2800HV. Düse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbauschicht (40) eine ungefähre Dicke von etwa 50µm umfasst.Nozzle (10) according to one of the preceding claims
characterized in that the build-up layer (40) comprises an approximate thickness of about 50μm. Brenner mit einer Düse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Burner with a nozzle (10) according to one of the preceding claims. Gasturbine mit einem Brenner nach Anspruch 7.Gas turbine with a burner according to claim 7. Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffdüse (10) mit einer Innen (30)- bzw. Außenseite dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) zumindest teilweise in der Innenseite (30) eine Nickelbasislegierung umfasst und auf die Innenseite (30) eine Aufbauschicht (40) mittels aluminieren, insbesondere alitrieren durch Aluminium, aufbracht wird.Method for producing a fuel nozzle (10) with an inside (30) or outside characterized in that the nozzle (10) at least partially in the inner side (30) comprises a nickel-based alloy and on the inner side (30) a build-up layer (40) by means of aluminizing, in particular alitriding by aluminum, is applied. Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffdüse (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass beim aluminieren, insbesondere alitrieren Aluminium, in die Nickelbasislegierung diffundiert.A method of manufacturing a fuel nozzle (10) according to claim 9,
characterized in that when aluminizing, in particular alitriding aluminum diffused into the nickel-based alloy. Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffdüse (10) nach einem der Ansprüche 9-10,
dadurch gekennzeichnet, dass sich bei Beschädigung der Aufbauschicht (40) im Betrieb γ-Al2O3 bildet.Method for producing a fuel nozzle (10) according to one of Claims 9-10,
characterized in that in case of damage of the build-up layer (40) in operation γ-Al 2 O 3 forms.
EP09165406A 2009-07-14 2009-07-14 Nozzle and method for manufacturing a nozzle Withdrawn EP2275741A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09165406A EP2275741A1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Nozzle and method for manufacturing a nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09165406A EP2275741A1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Nozzle and method for manufacturing a nozzle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2275741A1 true EP2275741A1 (en) 2011-01-19

Family

ID=41328660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09165406A Withdrawn EP2275741A1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Nozzle and method for manufacturing a nozzle

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP2275741A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261602A (en) * 1991-12-23 1993-11-16 Texaco Inc. Partial oxidation process and burner with porous tip
DE19512323A1 (en) * 1994-08-19 1996-10-02 Schlattl Werner Bavaria Tech Operating element for welding unit, esp. electrode holder or nozzle
EP1217095A1 (en) * 2000-12-23 2002-06-26 ALSTOM Power N.V. Protective coating for an article used at high temperatures, particularly turbine components
WO2009039399A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Wessex Incorporated Radiant tube
WO2009065625A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Burner element and burner having aluminum oxide coating and method for coating a burner element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261602A (en) * 1991-12-23 1993-11-16 Texaco Inc. Partial oxidation process and burner with porous tip
DE19512323A1 (en) * 1994-08-19 1996-10-02 Schlattl Werner Bavaria Tech Operating element for welding unit, esp. electrode holder or nozzle
EP1217095A1 (en) * 2000-12-23 2002-06-26 ALSTOM Power N.V. Protective coating for an article used at high temperatures, particularly turbine components
WO2009039399A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Wessex Incorporated Radiant tube
WO2009065625A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Burner element and burner having aluminum oxide coating and method for coating a burner element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2603451B1 (en) Burner and method for partially oxidizing liquid, carbon-containing fuel
DE69401260T2 (en) Coating composition with good protection against corrosion and oxidation
EP2210045B1 (en) Burner element and burner having aluminum oxide coating and method for coating a burner element
EP2826985B1 (en) Injection valve for an internal combustion engine and method for producing an injection valve
DE60118834T2 (en) Multilayer heat-resistant metal pipe with coking protection and method for the production thereof
EP1902160B1 (en) Ceramic heat insulating layer
DE112017002907T5 (en) Thermal insulation layer, turbine element and gas turbine
WO2009007356A1 (en) Use of inert materials for protecting components of a combustion chamber and burner components
DE69109077T2 (en) Aluminumization of objects, protected by a thermally blocked coating system.
DE69924452T2 (en) High temperature corrosion and abrasion resistant coated part and manufacturing process
DE10332860A1 (en) Gas burner for separately supplied gases has burner head made of aluminum material in region of output end of gas input channel
EP2275741A1 (en) Nozzle and method for manufacturing a nozzle
EP2275742A1 (en) Nozzle and method for manufacturing a nozzle
EP1353061B1 (en) Nozzle for fuel injector
EP2000550A1 (en) Material based on a CrNi alloy, semi-finished product, components for a combustion engine and method for manufacturing the material and the semi-finished product
DE19521356A1 (en) Gas turbine comprising a compressor part, a burner part and a turbine part
EP1900708B1 (en) Heat insulation material with high cyclical temperature rating
EP0832399B1 (en) Catalytic ignition burner for a gas turbine
CH645925A5 (en) METHOD FOR PRODUCING A HOT GAS CORROSION-RESISTANT PROTECTIVE LAYER ON METAL PARTS AND HOT GAS CORROSION-RESISTANT PROTECTIVE LAYER ON METAL PARTS.
DE102013213994B4 (en) Method for producing an injection valve and injection valve for an internal combustion engine
EP0990713A1 (en) Thermal barrier coating process
DE102005046198A1 (en) Burner for industrial oven or furnace has annealed head fabricated in aluminum-coated cobalt alloy
DE102021122267A1 (en) Metal component and method for its manufacture
DE102007026746A1 (en) High-speed flame spray powder useful for high-temperature stable coating, consists of zirconium oxide and a binding agent made of a metal differ from zirconium
DE112017005103B4 (en) THERMAL INSULATION LAYER, TURBINE ELEMENT, AND THERMAL INSULATION PROCESS

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20110720