FI120211B - Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi - Google Patents

Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI120211B
FI120211B FI20055308A FI20055308A FI120211B FI 120211 B FI120211 B FI 120211B FI 20055308 A FI20055308 A FI 20055308A FI 20055308 A FI20055308 A FI 20055308A FI 120211 B FI120211 B FI 120211B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
turbine
flow channel
turbine unit
turbine wheel
flow
Prior art date
Application number
FI20055308A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20055308A (fi
FI20055308A0 (fi
Inventor
Tero Raikio
Vesa Hilakari
Original Assignee
Waertsilae Finland Oy
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34778444&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI120211(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Waertsilae Finland Oy filed Critical Waertsilae Finland Oy
Priority to FI20055308A priority Critical patent/FI120211B/fi
Publication of FI20055308A0 publication Critical patent/FI20055308A0/fi
Priority to CN2006800209792A priority patent/CN101198770B/zh
Priority to EP06743554A priority patent/EP1891303B2/en
Priority to US11/917,237 priority patent/US8262341B2/en
Priority to DE602006003216T priority patent/DE602006003216D1/de
Priority to PCT/FI2006/050195 priority patent/WO2006134222A2/en
Priority to KR1020087000882A priority patent/KR101279269B1/ko
Priority to AT06743554T priority patent/ATE411449T1/de
Publication of FI20055308A publication Critical patent/FI20055308A/fi
Publication of FI120211B publication Critical patent/FI120211B/fi
Application granted granted Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/30—Preventing corrosion or unwanted deposits in gas-swept spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/10—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using sealing fluid, e.g. steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

TURBOKONI PRESSORIN TURPIINIYKSIKKÖ JA MENETELMÄ
TURBOKOMPRESSORIN TURPIINIYKSIKÖN KARSTOITTU MISEN
ESTÄMISEKSI
5 TURBINENHET FÖR EN TURBOKOMPRESSOR OCH FÖRFARANDE FÖR FÖRHINDRING AV FÖRSOTNING AV TURBINENHET I EN TURBOKOMPRESSOR
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen 10 turbokompressorin turpiiniyksikkö.
Keksinnön kohteena on myös menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi.
15 Moottoritekniikassa on tunnettua käyttää turbokompressoreita moottorin tehon lisäämiseen. Turbokompressori käsittää kompressoriyksikön, jolla moottorille syötetään paineistettua palamisilmaa. Lisäksi turbokompressori käsittää turpiiniyksikön, jolla kompressoria käytetään. Moottorilta tulevat pakokaasut johdetaan turpiiniin, joka muuntaa pakokaasujen energiaa kompressorin 20 käyttövoimaksi. Moottorilta tulevat pakokaasut ovat kuumia, minkä takia on kehitetty ratkaisuja turpiiniyksikön jäähdyttämiseksi. Turpiiniyksikön jäähdyttäminen kuitenkin laskee pakokaasujen lämpötilaa, mikä rajoittaa niiden hyödyntämistä monissa sovelluksissa. Jäähtyneiden pakokaasujen hyödyntäminen esimerkiksi jätelämpökattilassa on ongelmallista, koska kattilassa tuotettavan höyryn tai 25 lämmitettävän veden lämpötilaa ei välttämättä saada riittävän korkeaksi. Lisäksi laajamittainen jäähdytysjärjestelmä tekee laitteistosta monimutkaisen ja kalliin valmistaa. Tämän vuoksi monissa sovelluksissa käytetään jäähdyttämättömiä turbokompressorilaitteita.
30 Jäähdyttämättömien turbokompressorilaitteiden on kuitenkin havaittu karstoittuvan joissain olosuhteissa. Karstoittuminen on yleistä erityisesti silloin, kun 2 polttoaineena käytetään raskasta polttoöljyä. Pakokaasun kanssa kosketukseen joutuvien turpiinin pintojen pintalämpötila nousee korkeaksi, jolloin pinnoille muodostuva karsta on erityisen kovaa. Karstoittuminen on erityisen ongelmallista turpiinisiipien päiden ja niitä ympäröivän virtauskanavan väliseinä alueella. Karstan 5 ominaisuudet vaihtelevat käytettävän polttoaineen koostumuksen mukaan, erityisesti Vanadiumia ja Natriumia sisältävillä raskailla polttoöljyillä ongelma on merkittävä.
Tämän keksinnön tarkoituksena on vähentää turbokompressorin turpiiniyksikön 10 karstoittumista.
Keksintö perustuu siihen, että turbokompressorin turpiiniyksikön virtauskanavaan ruiskutetaan karstoittumista estävää ainetta. Karstoittumista estävänä aineena voidaan käyttää esimerkiksi höyryä, vettä, ilmaa ja/tai muuta tarkoitukseen 15 soveltuvaa kaasua.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle turbokompressorin turpiiniyksikölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
20
Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
25
Turbokompressorin turpiiniyksikön pintojen, jotka ovat kosketuksessa pakokaasun kanssa, karstoittuminen vähenee, jolloin turbokompressorin huoltotarve vähenee ja hyötysuhde pysyy parempana. Karstoittumista estävän aineen ruiskutusmäärä voidaan pitää pieninä suhteessa pakokaasun massavirtaan, jolloin pakokaasun 30 lämpötila ei juurikaan muutu. Lisäksi karstoittumista estävän aineen ruiskutus on melko yksinkertaisesti ja edullisesti järjestettävissä turpiiniyksikön yhteyteen.
3
Keksinnön yhdessä sovellusmuodossa karstoittumista estävänä aineena käytetään höyryä. Höyry muodostaa pakokaasun kanssa kosketuksessa oleville pinnoille kalvon, joka sekä estää karstan muodostumista että poistaa tehokkaasti pinnoille 5 muodostunutta karstaa.
Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten mukaisten esimerkkien avulla.
10 Kuvio 1 esittää kaaviokuvana mäntämoottorin yhteydessä olevaa turbokompressoria.
Kuvio 2 esittää poikkileikkauksena turbokompressoria, joka on varustettu yhdellä keksinnön mukaisella turpiiniyksiköllä.
15
Kuvio 3 esittää osasuurennoksena kuvion 2 turbokompressorin suutinrengasta kuvattuna suunnasta A.
Kuvio 4 esittää kuvion 3 suutinrengasta kuvattuna suunnasta B.
20
Kuvio 5 esittää poikkileikkauksena turbokompressoria, joka on varustettu toisella keksinnön mukaisella turpiiniyksiköllä.
Kuvio 6 esittää poikkileikkauksena turbokompressoria, joka on varustettu 25 kolmannella keksinnön mukaiselle turpiiniyksiköllä.
Kuvio 7 esittää osasuurennoksena kuvion 6 kohtaa C.
Kuviossa 1 turbokompressori 1 on sovitettu mäntämoottorin 2 yhteyteen. 30 Turbokompressori käsittää kompressoriyksikön 1.1 ja turpiiniyksikön 1.2. Nämä on kytketty toisiinsa käyttöakselin 1.3 välityksellä. Turbokompressorijärjestely on 4 kytketty mäntämoottoriin 2 ilman syöttökanavalla 3, joka on yhdistetty kompressoriyksikön 1.1 painepuolelle. Syöttökanavan 3 yhteydessä on lämmönsiirrin 4, jolla ilmaa voidaan jäähdyttää ennen mäntämoottorille 2 syöttämistä. Turbokompressorin 1 turpiiniyksikkö 1.2 on puolestaan kytketty 5 mäntämoottoriin 2 pakokaasukanavan 5 välityksellä.
Moottoria 2 käytettäessä ilmaa johdetaan kompressoriyksikköön 1.1 imukanavan 1.4 kautta. Kompressoriyksikkö 1.1 nostaa ilman lämpötilaa ja painetta ja syöttää ilmaa moottoriin 2 syöttökanavan 3 kautta. Moottorissa 2 ilmaa käytetään 10 polttoaineen palamisessa, ja palamisessa syntyneet pakokaasut johdetaan pakokaasukanavaa 5 pitkin turpiiniyksikön 1.2 virtauskanavaan 1.5. Turpiiniyksikössä 1.2 pakokaasu tekee työtä kompressoriyksikön 1.1 käyttämiseksi. Turpiiniyksiköltä 1.2 pakokaasut johdetaan edelleen pakokaasukattilaan 6, jossa niiden sisältämää lämpöenergiaa käytetään höyryn 15 tuotantoon ja/tai veden lämmittämiseen. Polttomoottorikäytössä turpiiniyksikölle 1.2 tulevan pakokaasun lämpötila on tyypillisesti noin 550°C ja turpiiniyksikön jälkeen noin 350°C.
Kuviossa 2 on kuvattu tarkemmin turbokompressoria, jota voidaan käyttää kuvion 1 20 mukaisessa järjestelyssä. Siinä kompressoriyksikkö 1.1 ja turpiiniyksikkö 1.2 on kytketty toisiinsa laakerointirungon 1.6 välityksellä. Laakerointirunkoon 1.6 on laakeroitu käyttöakseli 1.3, jonka ensimmäiseen päähän on kiinnitetty siivillä 1.9 varustettu turpiinipyörä 1.19 ja toiseen päähän siivillä varustettu kompressoripyörä 1.18. Kompressoriyksiköltä 1.1 moottorille 2 syötettävän ilman virtaussuuta on 25 merkitty kuvioon 2 nuolella 1.11 ja kompressoriyksikön e 1.1 tulevan ilman virtaussuunta nuolella 1.12. Vastaavasti moottorilta 2 turpiiniyksikölle 1.2 tulevan pakokaasun virtaussuunta on merkitty nuolella 1.13 ja turpiiniyksiköltä 1.2 pakokaasukattilaan 6 johdettavan pakokaasun virtaussuunta nuolella 1.14.
5
Moottorilta 2 tuleva pakokaasu johdetaan turpiiniyksikön 1.2 virtauskanavaan 1.5. Virtauskanavaan 1.5 on sijoitettu siivillä varustettu suutinrengas 1.10, jonka rakennetta on kuvattu tarkemmin kuvioissa 3 ja 4. Suutinrengas 1.10 on kiinnitetty kiinteästi virtauskanavan 1.5 seinämiin. Virtauskanavaan 1.5 tuleva pakokaasu 5 virtaa ensin suutinrenkaan 1.10 läpi. Suutinrenkaan 1.10 siivet 1.17 muuttavat pakokaasun virtaussuunnan virtauskanavaan 1.5 ulottuville turpiinisiiville 1.9 sopivaksi ja lisäävät pakokaasun virtausnopeutta. Suutinrenkaan 1.10 jälkeen pakokaasu virtaa turpiinipyörän 1.19 siivistöön. Pakokaasu kohdistaa turpiinisiipiin 1.9 kehän suuntaisen voiman, joka pyörittää turpiinipyörää 1.19, käyttöakselia 1.3 10 ja kompressoripyörää 1.13. Turpiinipyörältä 1.19 pakokaasu virtaa virtauskanavaan järjestettyyn diffuusoriin 1.15, jossa sen virtausnopeus hidastuu ja paine kasvaa.
Moottorin 2 polttoaineena käytetään esimerkiksi raskasta polttoöljyä. Palamisen yhteydessä höyrystyneet ja hapen ja mahdollisesti muiden aineiden kanssa 15 reagoineet polttoaineen ainesosat muodostavat turpiiniyksikön 1.2 pinnoille karstaa. Varsinkin käytettäessä raskasta polttoöljyä polttoaineena on karstan muodostus voimakasta. Karsta on erityisen haitallista turpiinipyörän 1.19 siipien 1.9 päiden ja niitä ympäröivän virtauskanavan 1.5 välisellä alueella. Tälle alueelle kertyvä karsta kuluttaa turpiinisiipiä 1.9 ja pienentää pakokaasun 20 virtauspoikkipinta-alaa. Suutinrenkaan 1.10 siipien 1.17 pinnoille muodostunut karsta puolestaan häiritsee pakokaasun virtausta suutinrenkaan 1.10 läpi ja siten heikentää turpiinin hyötysuhdetta ja moottorin 2 tehoa.
Karstan muodostumista suutinrenkaan 1.10 pinnoille voidaan vähentää kuvioiden 2 25 - 4 mukaisella järjestelyllä. Järjestelyssä suutinrenkaaseen 1.10 on järjestetty kanavia 1.7, jotka avautuvat suutinrenkaan 1.10 siipien 1.17 ulkopinnoille. Kanaviin 1.7 syötetään höyryä, joka purkautuu ulos kanavien 1.7 suuaukoista ja leviää siipien 1.17 pinnoille. Yhteen siipeen 1.17 voidaan järjestää yksi tai useampi suuaukko siiven koon ja muodon mukaan. Kuvioiden 2-4 mukaisessa 30 sovellusmuodossa kussakin siivessä 1.17 on kolme suuaukkoa. Tavallisesti jokaiseen siipeen 1.17 on järjestetty ainakin yksi siiven ulkopinnalle avautuva 6 kanava. Edullisesti kanava 1.7 avautuu siiven 1.17 etupinnalle eli pakokaasun virtaussuuntaa vasten olevalle pinnnalle, jolloin pakokaasuvirtaus levittää suuaukosta ruiskutettavan höyryn siiven 1.17 sivuille. Höyryn leviämistä voidaan parantaa kanavan 1.7 suuaukon eteen, välimatkan päähän suuaukosta 5 sovitettavalla virtausohjaimella 9. Virtausohjaimen 9 suuaukkoa vasten oleva pinta on kovera. Suuaukosta ruiskutettava höyry osuu virtausohjaimeen 9, jolloin virtausohjaimen 9 kaareva pinta kääntää höyryn virtaussuunnan kohti siiven sivuja.
Höyryä johdetaan suutinrenkaan 1.10 kanaviin 1.7 esimerkiksi suutinrenkaan 10 keskelle järjestettyä kanavaa tai suutinrenkaan 1.10 ulkopuolella, turpiiniyksikön 1.2 kotelossa olevaa kanavaa pitkin.
Kuviossa 5 on esitetty toinen turbokompressori, jota voidaan käyttää kuvion 1 mukaisessa järjestelyssä. Siinä karstan muodostumista turpiiniyksikön 1.2 siipien 15 1.9 päiden ja siipiä ympäröivän virtauskanavan 1.5 väliselle alueelle vähennetään ruiskuttamalla virtauskanavaan 1.5 höyryä. Höyryä ruiskutetaan virtauskanavan 1.5 kehälle järjestetyistä aukoista 1.8, jotka avautuvat virtauskanavaan 1.5. Aukkoja 1.8 on järjestetty sopivalla jaolla virtauskanavan 1.5 ulkokehälle siten, että ne ympäröivät virtauskanavan ulkokehää. Aukkoja 1.8 on sijoitettu virtauskanavan 1.5 20 osaan, joka ympäröi turpiinisiipien 1.9 päitä eli ns. kehysrenkaaseen. Edullisesti aukot 1.8 on sijoitettu pakokaasun virtaussuunnassa ennen turpiinisiipien 1.9 päitä olevaan kohtaan virtauskanavassa 1.5. Aukoista 1.8 ruiskutettava höyry leviää pakokaasuvirtauksen vaikutuksesta virtauskanavan 1.5 pinnalle turpiinisiipien 1.9 päiden kohdalla ja muodostaa karstoittumiselta suojaavan hyörykerroksen. Höyryn 25 syöttöjärjestelyä lukuunottamatta kuvion 5 turbokompressorin rakenne ja toiminta vastaavat kuvion 2 turbokompressoria.
Kuvioissa 6 ja 7 on esitetty kolmas turbokompressori, jota voidaan käyttää kuvion 1 mukaisessa järjestelyssä. Virtauskanavan 1.5 ulkokehällä on rengasmainen ura 30 1.20, johon turpiinisiipien päät 1.9 ulottuvat. Uran 1.20 pohjassa on aukkoja 1.21, joista ruiskutetaan höyryä kohti turpiinisiipien 1.9 päitä. Aukoista 1.21 syötettävä 7 höyry törmää turpiinisiipiin 1.9 ja virtaa uran 1.20 pohjan ja turpiinisiipien 1.9 välissä olevaa rakoa pitkin turpiinisiipien 1.9 etu-ja takapuolille.
Kaikissa edellä kuvatuissa sovellusmuodoissa on tarkoituksena muodostaa 5 karstoittumiselta suojaava höyrykerros pakokaasun kanssa kosketukseen joutuville pinnoille. Tämän lisäksi höyry irrottaa pinnoille kerääntynyttä karstaa. Kuvioiden 2-4 sovellusmuodossa karstoittumiselta suojaava kerros muodostetaan erityisesti suutinrenkaan 1.10 siipien 1.17 pinnoille. Kuvion 5 ja kuvioiden 6 ja 7 mukaisissa sovellusmuodoissa höyrykerros muodostetaan erityisesti turpiinisiipien 1.9 päitä 10 ympäröivän virtaus kanavan 1.5 osan pinnalle. Kaikissa sovellusmuodoissa höyryn syöttökohta on järjestetty virtauskanavaan 1.5 suutinrenkaan 1.10 etuosan ja turpiinisiipen 1.9 päiden takaosan väliselle alueelle. Vastaavasti höyryä ruiskututetaan virtauskanavaan 1.5 suutinrenkaan 1.10 etuosan ja turpiinisiipien 1.9 päiden takaosan väliselle alueelle. Höyryä kulkeutuu pakokaasuvirtauksen 15 mukana myös muille turpiiniyksikön 1.2 pinnoille, kuten turpiinisiipien 1.9 ja diffuusorin 1.15 pinnoille. Höyry tuotetaan esimerkiksi moottorin 2 pakakaasukattilassa 6 tai erillisessä höyrynkehittimessä. Virtauskanavaan 1.5 syötettävän höyryn lämpötila on 100-250 °C. Höyryä ruiskutetaan virtauskanavaan 1.5 turbokompressorin 1 käytön aikana jatkuvatoimisesti.
20 Höyryn syöttöpaineen on oltava suurempi kuin pakokaasun paine syöttökohdassa, jotta pakokaasua ei kulkeudu kanaviin 1.7, 1.8, 1.21. Tyypillisesti virtauskanavaan 1.5 syötettävän höyryn paine on 2-7 bar. Virtauskanavaan 1.5 ruiskutettavan höyryn määrä valitaan kuhunkin käyttökohteeseen sopivaksi esimerkiksi 25 kokeilemalla. Höyryn ruiskutusmäärään vaikuttavat mm. pakokaasun koostumus ja lämpötila sekä höyryn lämpötila. Höyryn syöttömäärää säädetään esimerkiksi höyryn syöttölinjassa olevalla säätöventtiilillä.
Keksinnöllä on myös edellä kuvatusta poikkeavia sovellusmuotoja.
30 8
Edellä esitetyissä sovellusmuodoissa käytettyjä höyryn syöttötapoja voidaan yhdistää, jolloin höyryä ruiskutetaan sekä suutinrenkaan 1.10 syöttöaukoista 1.7 että virtauskanavan 1.5 ulkokehällä olevista syöttöaukoista.
5 Höyryn sijasta tai lisäksi karstan muodostumista estävänä aineena voidaan käyttää vettä, paineilmaa tai muuta tarkoitukseen soveltuvaa kaasua. Paineilmaa voidaan johtaa virtauskanavaan 1.5 kompressorin 1.1 painepuolelta, jolloin sen paine ja lämpötila ovat yleensä käyttötarkoitukseen hyvin sopivia.
10 Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (15)

1. Turbokompressorin (1) turpiiniyksikkö (1.2), joka käsittää siivillä (1.9) varustetun turpiinipyörän (1.19), virtauskanavan (1.5) pakokaasun johtamiseksi turpiinipyörälle 5 (1.19), ja ruiskutuselimet (1.7, 1.8, 1.21) karstan muodostumista estävän aineen ruikuttamiseksi virtauskanavaan (1.5), ruiskutuselimet on sovitettu turpiinipyörää (1.19) ympäröivän virtauskanavan (1.5) osan yhteyteen, tunnettu siitä, että ruiskutuselimet käsittävät aukkoja (1.21), jotka avautuvat virtauskanavaan (1.5) turpiinipyörän (1.19) siipien (1.9) päiden kohdalle.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että turpiiniyksikkö (1.2) käsittää virtauskanavaan (1.5) sovitetun, siivillä (1.17) varustetun suutinrenkaan (1.10) pakokaasun ohjaamiseksi turpiinipyörälle (1.19), ja että ruiskutuselinten (1.7, 1.8) ruiskutuskohta on järjestetty suutinrenkaan (1.10) etuosan ja turpiinisiipien (1.9) takaosan väliselle alueelle.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että ruiskutuselimet (1.7) on sovitettu suutinrenkaan (1.10) yhteyteen.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että ruiskutuselimet käsittävät kanavan (1.7), joka avautuu suutinrenkaan (1.10) siiven (1.17) pinnalle.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että kanava (1.7) avautuu pakokaasun virtaussuuntaa vasten olevalle siiven (1.10) pinnalle.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että kanavan (1.7) suuaukon eteen, välimatkan päähän suuaukosta on sovitettu 25 virtausohjain (9) suuaukosta tulevan virran suuntaamiseksi siiven (1.10) pinnalle.
7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että ruiskutuselimet käsittävät kanavia (1.8), jotka avautuvat turpiinipyörää (1.19) ympäröivän virtaus kanavan (1.5) osan pinnalle.
8. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen turpiiniyksikkö (1.2), tunnettu siitä, että 5 virtauskanava (1.5) käsittää rengasmaisen uran (1.20), johon turpiinipyörän (1.19) turpiinisiivet (1.9) ulottuvat, ja että ruiskutuselimet (1.21) on sovitettu uran (1.20) yhteyteen.
9. Menetelmä turbokompressorin (1) turpiiniyksikön (1.2) karstoittumisen estämiseksi, joka turpiiniyksikkö (1.2) käsittää siivillä (1.9) varustetun turpiinipyörän 10 (1.19) ja virtauskanavan (1.5) pakokaasun johtamiseksi turpiinipyörälle (1.19), virtauskanavaan (1.5) ruiskutetaan karstan muodostumista estävää ainetta ruiskutuselimistä, jotka on sovitettu turpiinipyörää (1.19) ympäröivän virtauskanavan (1.5) osan yhteyteen, tunnettu siitä, että karstan muodostumista estävää ainetta ruiskutetaan aukoista (1.21), jotka avautuvat virtauskanavaan (1.5) 15 turpiinipyörän (1.19) siipien (1.9) päiden kohdalle.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että turpiiniyksikkö (1.2) käsittää virtauskanavaan (1.5) sovitetun, siivillä (1.17) varustetun suutinrenkaan (1.10) pakokaasun ohjaamiseksi turpiinipyörälle (1.19), ja että karstan muodostumista estävää ainetta ruiskutetaan suutinrenkaan (1.10) etuosan 20 ja turpiinisiipien (1.9) päiden takaosan väliselle alueelle
11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että karstan muodostumista estävää ainetta ruiskutetaan kanavasta (1.7), joka avautuu suutinrenkaan (1.10) siiven (1.17) pinnalle.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että karstan 25 muodostumista estävää ainetta ruiskutetaan kanavasta (1.7), joka avautuu suutinrenkaan (1.10) siiven (1.17) vasten pakokaasun virtaussuuntaa olevalle pinnalle.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että karstan muodostumista estävää ainetta ruiskutetaan turpiinipyörää (1.19) ympäröivän virtauskanavan (1.5) osan pinnalle.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 virtauskanava (1.5) käsittää rengasmaisen uran (1.20), johon turpiinipyörän (1.19) turpiinisiivet (1.9) ulottuvat, ja että karstan muodostumista estävää ainetta ruiskutetaan uraan (1.20).
15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että karstan muodostumista estävänä aineenä käytetään vesihöyryä.
FI20055308A 2005-06-14 2005-06-14 Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi FI120211B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055308A FI120211B (fi) 2005-06-14 2005-06-14 Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi
AT06743554T ATE411449T1 (de) 2005-06-14 2006-05-15 Turbinenteil eines turbokompressors und verfahren zur vermeidung von kohlenstoffansammlung im turbinenteil eines turbokompressors
US11/917,237 US8262341B2 (en) 2005-06-14 2006-05-15 Turbine part of a turbocompressor and a method of avoiding carbon build-up in the turbine part of a turbocompressor
EP06743554A EP1891303B2 (en) 2005-06-14 2006-05-15 A turbine part of a turbocompressor and a method of avoiding carbon build-up in the turbine part of a turbocompressor
CN2006800209792A CN101198770B (zh) 2005-06-14 2006-05-15 涡轮压缩机的涡轮部件和避免涡轮压缩机的涡轮部件中碳堆积的方法
DE602006003216T DE602006003216D1 (de) 2005-06-14 2006-05-15 Turbinenteil eines turbokompressors und verfahren zur vermeidung von kohlenstoffansammlung im turbinenteil eines turbokompressors
PCT/FI2006/050195 WO2006134222A2 (en) 2005-06-14 2006-05-15 A turbine part of a turbocompressor and a method of avoiding carbon build-up in the turbine part of a turbocompressor
KR1020087000882A KR101279269B1 (ko) 2005-06-14 2006-05-15 터보 컴프레서의 터빈부 및 터보 컴프레서의 터빈부 내에 탄소 축적을 방지하는 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055308A FI120211B (fi) 2005-06-14 2005-06-14 Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi
FI20055308 2005-06-14

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20055308A0 FI20055308A0 (fi) 2005-06-14
FI20055308A FI20055308A (fi) 2006-12-15
FI120211B true FI120211B (fi) 2009-07-31

Family

ID=34778444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20055308A FI120211B (fi) 2005-06-14 2005-06-14 Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8262341B2 (fi)
EP (1) EP1891303B2 (fi)
KR (1) KR101279269B1 (fi)
CN (1) CN101198770B (fi)
AT (1) ATE411449T1 (fi)
DE (1) DE602006003216D1 (fi)
FI (1) FI120211B (fi)
WO (1) WO2006134222A2 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2058484A1 (de) * 2007-11-08 2009-05-13 Ford Global Technologies, LLC Aufgeladene Brennkraftmaschine
EP2083149A1 (de) * 2008-01-28 2009-07-29 ABB Turbo Systems AG Abgasturbine
DE102009045167A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-07 Man Diesel & Turbo Se Turbine eines Abgasturbolader
DE102011080596A1 (de) * 2011-08-08 2013-02-14 Abb Turbo Systems Ag Anordnung für ein Leiten eines Abgases in einer axial angeströmten Abgasturbine
US9181855B2 (en) * 2013-01-31 2015-11-10 Electro-Motive Diesel, Inc. Turbocharger with axial turbine stage
US9587588B2 (en) * 2013-07-03 2017-03-07 Ford Global Technologies, Llc Direct inlet axial automotive turbine
WO2019242854A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-26 Wärtsilä Finland Oy Turbocharger and method of operating turbocharger

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5877103A (ja) 1981-10-31 1983-05-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 軸流タ−ビンの翼面のダスト付着防止方法
JPS5885371A (ja) 1981-11-13 1983-05-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タ−ビン翼へのスケ−ル付着防止法
JPS59503A (ja) 1982-06-25 1984-01-05 Toshiba Corp タ−ビン羽根の防食方法
JPS6069214A (ja) 1983-09-02 1985-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 地熱タ−ビン用ノズル
US4548040A (en) * 1984-05-11 1985-10-22 Elliott Turbomachinery Company, Inc. Method and apparatus for determining when to initiate cleaning of turbocharger turbine blades
JPS62237040A (ja) 1986-04-09 1987-10-17 Hitachi Ltd ガスタ−ビン用噴口
GB2203801B (en) * 1987-04-14 1991-11-27 Rolls Royce Plc A gas turbine engine
JPH03121202A (ja) 1989-10-05 1991-05-23 Toshiba Corp 蒸気タービン羽根の腐食防止装置
DE19549142A1 (de) * 1995-12-29 1997-07-03 Asea Brown Boveri Verfahren und Vorrichtung zur Nassreinigung des Düsenrings einer Abgasturbolader-Turbine
EP0886722B1 (de) 1996-03-14 2003-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Vermeidung von verkrustung einer dampfturbinenschaufel durch reindampfeinspritzung
DE19651318A1 (de) * 1996-12-11 1998-06-18 Asea Brown Boveri Axialturbine eines Turboladers
JP3547593B2 (ja) 1997-09-01 2004-07-28 新潟原動機株式会社 排気タービン過給機の構造
US6050777A (en) 1997-12-17 2000-04-18 United Technologies Corporation Apparatus and method for cooling an airfoil for a gas turbine engine
US6656600B2 (en) * 2001-08-16 2003-12-02 Honeywell International Inc. Carbon deposit inhibiting thermal barrier coating for combustors
GB2408779B (en) 2001-09-10 2005-10-19 Malcolm George Leavesley Turbocharger apparatus
JP3716236B2 (ja) 2002-08-09 2005-11-16 三菱重工業株式会社 タービンの付着物除去設備

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006134222A2 (en) 2006-12-21
CN101198770A (zh) 2008-06-11
US8262341B2 (en) 2012-09-11
FI20055308A (fi) 2006-12-15
DE602006003216D1 (de) 2008-11-27
KR101279269B1 (ko) 2013-06-26
CN101198770B (zh) 2010-05-19
EP1891303A2 (en) 2008-02-27
EP1891303B2 (en) 2013-01-09
KR20080021135A (ko) 2008-03-06
FI20055308A0 (fi) 2005-06-14
US20080219842A1 (en) 2008-09-11
EP1891303B1 (en) 2008-10-15
WO2006134222A3 (en) 2007-03-01
ATE411449T1 (de) 2008-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI120211B (fi) Turbokompressorin turpiiniyksikkö ja menetelmä turbokompressorin turpiiniyksikön karstoittumisen estämiseksi
CN1924320B (zh) 用于操作燃气涡轮发动机的方法及设备
US6735956B2 (en) High pressure turbine blade cooling scoop
CN1270066C (zh) 燃气轮机和操纵燃气轮机的方法
RU2610373C2 (ru) Система и способ рециркуляции горячего газа, протекающего через газовую турбину, и газовая турбина
CN108026774B (zh) 涡轮叶片中的冷却布置
JPH02161120A (ja) エンジン排気ガス調和及び制御システム
PL225191B1 (pl) Układ silnika turbiny gazowej zawierającej zespół sterowania strumieniem spalin i zespół sterowania strumieniem spalin w układzie silnika turbiny gazowej
GB2442310A (en) A turbine with clearance control system having louvers which reduce pressure losses
CN102562250A (zh) 发动机的冷却装置
JP2009024692A (ja) 内燃機関の排気還流装置
EP1013882A2 (en) Gas turbine engine internal air system
CN102400810A (zh) 具有涡轮机的气缸盖
FI119117B (fi) Menetelmä ja järjestely turboahdetun mäntämoottorin yhteydessä
US9982552B2 (en) Pressurized incineration facility and pressurized incineration method
FI119949B (fi) Menetelmä turbokompressorilla varustetun mäntämoottorin yhteydessä
CN101532420A (zh) 喷雾液体到热壁上高速蒸发与内燃机和蒸汽机复合发动机
KR20110028227A (ko) 배기 가스 터보 차저 어셈블리, 그 배기 가스 터보 차저 어셈블리를 장착한 파워 트레인, 및 그 파워 트레인의 설계 방법
JP5797724B2 (ja) 排気ガスターボチャージャ
EP1577520A2 (en) Turbo compressor arrangement for piston engines
US7278412B2 (en) Combustion-gas recirculation system
US4414815A (en) Gas turbine with atomizer nozzle
JP2006125403A (ja) ガスタービン設備の作動媒体中に水または水蒸気を噴射するための装置
JP2006316657A (ja) 過給機付エンジン
GB1091621A (en) High efficiency regeneratively cooled gas turbine engines

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 120211

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed