WO2015135789A1 - Device for conducting hot gas and use of moulding sand - Google Patents

Device for conducting hot gas and use of moulding sand Download PDF

Info

Publication number
WO2015135789A1
WO2015135789A1 PCT/EP2015/054350 EP2015054350W WO2015135789A1 WO 2015135789 A1 WO2015135789 A1 WO 2015135789A1 EP 2015054350 W EP2015054350 W EP 2015054350W WO 2015135789 A1 WO2015135789 A1 WO 2015135789A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
flow path
molding sand
gas turbine
hot
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/054350
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Hecklau
Nils Herzog
Susanna Ott
Immanuel Schmidt-Streckenbach
Christian Scholz
Dirk Springborn
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2015135789A1 publication Critical patent/WO2015135789A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285—Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • 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
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment

Definitions

  • the invention relates to a device for guiding a hot gas, wherein the device comprises at least one wall for ⁇ at least partially limiting a hot gas flow-through flow path. Furthermore, the invention relates to the use of molding sand.
  • Turbine unit is guided as exhaust gas via other channels to other Ein ⁇ directions.
  • the other devices may be, for example, an exhaust stack or a heat recovery steam generator, in the latter, the heat energy present in the exhaust gas is converted into superheated steam for energy production.
  • channels formed from metal are used, which are then designed, for example, as an exhaust gas diffuser or as an exhaust gas line.
  • metal as the material of the channels is ensured that the ver ⁇ applied material can withstand the temperatures of the hot exhaust gas or DAU ⁇ nently.
  • the exhaust gas temperatures of a stationary gas turbine today are on the order of about 650 ° C and beyond.
  • temperature-resistant metals or alloys are comparatively needed, ver ⁇ same manner is costly.
  • the high exhaust gas temperatures cause the metallic components to expand during operation, so that, in particular, the transition points of the exhaust gas ducts to other devices are designed to be tolerant of expansion and, if necessary, to be sealed.
  • the strain-tolerant installation and fastening of the exhaust gas ducts as well as the Therefore, seals require expensive constructions, which is undesirable.
  • gas turbines are manufactured and operated in different sizes and performance classes. Some manufacturers of such gas turbines have a test and test stand to test and test these gas turbines before their delivery from ⁇ . It is also known to test prototypes of gas turbines before sale or delivery. When changing from a gas turbine to a Ren walls ⁇ type of the Ab ⁇ gas-carrying channels to the respective geometric constructive ⁇ tion are in the inspection and test prior therefore adapt to the next in the inspection and test prior to erprobenden gas turbine. These adjustments may prove comparatively expensive when both the exhaust diffuser and the exhaust pipe need to be changed for each gas turbine to be re-tested. However, since the test operation is always limited in time, there is a desire to keep the expenses for adapting the exhaust pipes both constructive and cost as low as possible.
  • the object of the invention is therefore to provide a device provided exclusively for guiding a hot or exhaust gas, which on the one hand is comparatively simple to construct and, on the other hand, is also inexpensive.
  • a device for guiding a hot or exhaust gas wherein the at least partially formed from molding sand at least one wall of this apparatus.
  • molding sand is proposed as a (basic) material of a wall of a hot or exhaust gas-conducting housing component for a gas turbine, an exhaust gas diffuser for a gas turbine and / or an exhaust pipe for a gas turbine.
  • the invention relates to devices whose function is mainly, preferably exclusively, to lead hot (waste) gases.
  • the invention is based on the recognition that to satisfy the requirements ⁇ gen to the durability and service life of said hot or exhaust gas carrying devices in a test and test stand are substantially lower than in a commercial application, in which the said devices for years without errors and certainly possible should be operated maintenance-free.
  • the invention solves the self ⁇ understandability that hot gas components must be principally made of metal or a temperature-resistant alloy.
  • molding sand can be used to form the wall, which limits the flow space of the hot or exhaust gas and consequently the ⁇ occur in the flow path Resists flow forces.
  • this foundry sand is exposed to temperatures far above the melting point of metals. Consequently, it is also sufficiently temperature resistant for the new use.
  • the molding sand is also suitable for the use according to the invention.
  • the molding sand has hitherto been used only for casting relatively detailed shapes, such as a church bell or a pressure jacket of a turbine.
  • this shape is geometrically comparatively simple: approximately cylindrical or conical or frustoconical, depending on the required flow path shape of the device.
  • the invention provides that the erfindungsge ⁇ Permitted device only once for a limited period of time, namely for the duration of the test and test operation of the gas ⁇ turbine, is used. Nonetheless, it is not concluded that the device according to the invention can also be used in commercially used devices whose service life is much longer than the test and test operation.
  • Another advantage of the invention is that due to the high density of the molding sand, this sound- insulating effect simultaneously, without further components are required for it. Furthermore, the molding sand is reusable, which in particular for use in a test and test stand of
  • the acquisition amount of new molding sand to Ge ⁇ staltung a new hot or exhaust gas-carrying device can be kept comparatively small.
  • natural sand or a quartz sand could be used as foundry sand.
  • a synthetic or natural binder is also included in the foundry sand.
  • the Minera ⁇ logy of the binder can be based on bentonite and other minerali ⁇ -specific components.
  • clay-based binders may also be used, for example, illite and kaolin, but also smectites.
  • the surface of the wall of molding sand facing the flow space of the hot gas is at least partially, preferably completely covered with a protective layer which is more resistant to erosion.
  • the layer thus extends the life of the device, as it is erosion resistant than the molding sand itself.
  • the layer of foundry sand similar to molds, could be applied to said area in the so-called “slurry” process, which is called “sizing” in casting molds.
  • slurry which is called "sizing” in casting molds.
  • the degree of firmness of the layer should be comparatively high, so that the erosion losses during use are particularly low.
  • liquids are on, which are relatively complex in the composition, but have the ⁇ still the highest degree of setting.
  • the wall has at least one non-flow-limiting side on which a preferably metallic shell is provided as Hül ⁇ le for the molding sand or as a part of the shell.
  • This cover protects the molding sand from accidental and un ⁇ intentional damage to its exterior, which maintains the integrity of the device upright.
  • the sheath can also be reinforced inside or outside with stiffening ribs or struts.
  • the flow path includes an upstream port and one of the single ström healthcareen opening opposite outflow Publ ⁇ voltage, wherein the contours of the two openings are different. Consequently, the contour of the flow path changes ent ⁇ long its longitudinal extent, so that the device is designed quasi as a transition piece.
  • Such Studentsgangsstü ⁇ blocks are often very difficult to manufacture in metal, but this is much easier and more cost effective with the use of molding sand.
  • the device is equipped as a housing component of a gas turbine or exhaust gas diffuser of a gas turbine or exhaust pipe of a gas turbine.
  • a housing component of a gas turbine is to be understood as such, which is structurally still to be assigned to the gas turbine itself, but is provided for conducting the hot or exhaust gas of the gas turbine.
  • the exhaust gas diffuser of a gas turbine and the exhaust gas line of a gas turbine are structurally separate from the gas turbine.
  • FIG. 1 shows a perspective view schematically of a device for guiding a hot gas.
  • the single figure shows a three-dimensional Thomas appetizer a device 10 for guiding a hot gas.
  • the device 10 is substantially cube-shaped in the embodiment shown. It can of course also be cuboid or cylindrical.
  • the device 10 comprises, according to the embodiment shown ⁇ example, a shell 18 which is made of a simple metallic wall.
  • the shell 18 serves only as a shell for molding sand 20.
  • two opposing openings 14, 16 are provided, which are fluidically connected to each other.
  • the flow path 22 extending between the two openings 14, 16 serves to guide a hot or exhaust gas from one opening 14 to the other opening 16.
  • a hole 12 penetrating the device 10 is present.
  • the inflow-side opening 14 may have a different contour than the outflow-side opening 16. This embodiment is particularly suitable when the device 10 is to connect a cross-sectionally circular, downstream end of the gas turbine to a cross-sectionally square inflow-side end of a heat recovery steam generator.
  • the layer may also be a ceramic protective layer.
  • a case 18, which may be reinforced with struts, must first be produced.
  • This shell 18 may be made of a less temperature-resistant material than the molding sand 20, since prevail during operation of the pre ⁇ direction 10 on the outside of the shell 18 ambient temperatures ⁇ tures.
  • the shell 18 may be bricked or made of metal.
  • the shell 18 is opened at the locations of the latest, ⁇ direct inflow and outflow openings 14, 16th In the casing 18, a flow path 22 representing core is used, the same time the openings 14, 16 includes ⁇ ver. Subsequently, in the shell 18 with the lid 30 open from above molding sand 20 into the device 10 is filled ⁇ .
  • a gradual filling of molding sand 20 with intermediate compression of the hitherto filled molding sand 20 is also possible.
  • the lid 30 is subsequently closed and the core representing the flow path 22 is removed.
  • the hole 12 is then completely surrounded by the molding sand 20, which then constitutes a wall 22 bordering the flow path .
  • the surface 24 of the molding sand, which is thus facing the flow path 22 is sized, that is, a sizing liquid or paste is applied to the surface 24, which then becomes an erosion protection layer permanent part of the device 10.
  • the device 10 may be divisible in half, so that the device 10 then comprises two walls essentially consisting of molding sand 20 which together define the flow path 22. If the flow path 22 is frusto-conical in shape, the device 10 may be, for example, a diffuser for hot or exhaust gas.
  • the invention relates to a flow path 22 for the hot gas or exhaust gas of a gas turbine comprehensive Vor ⁇ direction 10, which can be comparatively simple and cost ⁇ low and finished in a short time and possibly designed for a comparatively short service life.
  • the device 10 essentially consists of molding sand 20, and the molding sand 20 limits the flow path 22 or serves as a substrate resisting the flow forces of a layer 26 delimiting the flow path 22.

Abstract

The object of the invention is to provide a device (10) comprising a flow path (22) for the hot gas or waste gas of a gas turbine, said device being comparatively simple and cost-effective to produce within a short time period and optionally being designed for a comparatively short operating life. To achieve this object, according to the invention the device (10) is formed substantially from moulding sand (20), said sand (20) delimiting the flow path (22) or acting as a substrate of a layer (26) that delimits the flow path (22).

Description

Beschreibung description
Zur Führung eines Heißgases vorgesehene Vorrichtung sowie Verwendung von Formsand For guiding a hot gas device provided and use of molding sand
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Heißgases, wobei die Vorrichtung zumindest eine Wand zur zu¬ mindest teilweisen Begrenzung eines von Heißgas durchström- baren Strömungspfades umfasst. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung von Formsand. The invention relates to a device for guiding a hot gas, wherein the device comprises at least one wall for ¬ at least partially limiting a hot gas flow-through flow path. Furthermore, the invention relates to the use of molding sand.
Bei zur Erzeugung von elektrischer Energie stationär eingesetzten Gasturbinen ist es bekannt, dass das im Inneren der Gasturbine strömende Heißgas nach seiner Entspannung in derIn stationary for the production of electrical energy used gas turbines, it is known that the flowing inside the gas turbine hot gas after its relaxation in the
Turbineneinheit als Abgas über weitere Kanäle zu anderen Ein¬ richtungen geführt wird. Die anderen Einrichtungen können beispielsweise ein Abgaskamin oder auch ein Abhitzedampferzeuger sein, wobei in letzterem die im Abgas vorhandene Wärmeenergie in Heißdampf zur Energieerzeugung umgewandelt wird . Turbine unit is guided as exhaust gas via other channels to other Ein ¬ directions. The other devices may be, for example, an exhaust stack or a heat recovery steam generator, in the latter, the heat energy present in the exhaust gas is converted into superheated steam for energy production.
Bei der Leitung des Heißgases bzw. des Abgases stromab der Gasturbine werden bisher aus Metall gebildete Kanäle verwen- det, die dann beispielsweise als Abgasdiffusor oder als Ab- gasleitung ausgestaltet sind. Bei der Verwendung von Metall als Material der Kanäle wird darauf geachtet, dass das ver¬ wendete Material den Temperaturen des Heiß- bzw. Abgases dau¬ erhaft standhalten kann. Die Abgastemperaturen einer statio- nären Gasturbine liegen heutzutage in der Größenordnung von etwa 650 °C und darüber hinaus. Mithin werden vergleichsweise temperaturfeste Metalle bzw. Legierungen benötigt, was ver¬ gleichsweise kostenintensiv ist. Weiter führen die hohen Abgastemperaturen dazu, dass die metallischen Bauteile sich im Betrieb ausdehnen, so dass insbesondere die Übergangstellen der Abgas-Kanäle zu anderen Vorrichtungen dehnungstolerant ausgebildet und ggf. abzudichten sind. Die dehnungstolerante Aufstellung und Befestigung der Abgas-Kanäle sowie die Ab- dichtungen erfordern mithin aufwändige Konstruktionen, was ungewünscht ist. When ducting the hot gas or the exhaust gas downstream of the gas turbine, channels formed from metal are used, which are then designed, for example, as an exhaust gas diffuser or as an exhaust gas line. When using metal as the material of the channels is ensured that the ver ¬ applied material can withstand the temperatures of the hot exhaust gas or DAU ¬ nently. The exhaust gas temperatures of a stationary gas turbine today are on the order of about 650 ° C and beyond. Thus, temperature-resistant metals or alloys are comparatively needed, ver ¬ same manner is costly. Furthermore, the high exhaust gas temperatures cause the metallic components to expand during operation, so that, in particular, the transition points of the exhaust gas ducts to other devices are designed to be tolerant of expansion and, if necessary, to be sealed. The strain-tolerant installation and fastening of the exhaust gas ducts as well as the Therefore, seals require expensive constructions, which is undesirable.
Gleichzeitig ist es bekannt, dass Gasturbinen in unterschied- liehen Größen und Leistungsklassen hergestellt und betrieben werden. Einige Hersteller derartiger Gasturbinen besitzen einen Prüf- und Teststand, um diese Gasturbinen vor ihrer Aus¬ lieferung zu erproben und zu testen. Auch ist es bekannt, Prototypen von Gasturbinen vor Verkauf bzw. Auslieferung zu testen. Bei einem Wechsel von einer Gasturbine zu einem ande¬ ren Typ sind in dem Prüf- und Teststand deswegen die das Ab¬ gas führenden Kanäle an die jeweilige geometrische Konstruk¬ tion der als nächstes im Prüf- und Teststand zu erprobenden Gasturbine anzupassen. Diese Anpassungsarbeiten können sich als vergleichsweise teuer erweisen, wenn sowohl Abgasdiffusor und Abgasleitung für jede neu zu prüfende Gasturbine geändert werden müssen. Da jedoch der Testbetrieb stets zeitlich begrenzt ist, besteht das Bestreben, die Aufwendungen für die Anpassungen der Abgasleitungen sowohl konstruktiv als auch kostenbezogen möglichst gering zu halten. At the same time, it is known that gas turbines are manufactured and operated in different sizes and performance classes. Some manufacturers of such gas turbines have a test and test stand to test and test these gas turbines before their delivery from ¬ . It is also known to test prototypes of gas turbines before sale or delivery. When changing from a gas turbine to a Ren walls ¬ type of the Ab ¬ gas-carrying channels to the respective geometric constructive ¬ tion are in the inspection and test prior therefore adapt to the next in the inspection and test prior to erprobenden gas turbine. These adjustments may prove comparatively expensive when both the exhaust diffuser and the exhaust pipe need to be changed for each gas turbine to be re-tested. However, since the test operation is always limited in time, there is a desire to keep the expenses for adapting the exhaust pipes both constructive and cost as low as possible.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer ausschließlich zur Führung eines Heiß- oder Abgases vorgesehenen Vorrichtung, die einerseits vergleichsweise einfach konstruk- tiv zu fertigen und andererseits ebenso preisgünstig ist. The object of the invention is therefore to provide a device provided exclusively for guiding a hot or exhaust gas, which on the one hand is comparatively simple to construct and, on the other hand, is also inexpensive.
Erfindungsgemäß wird die auf die Vorrichtung gerichtete Auf¬ gabe durch eine Vorrichtung zur Führung eines Heiß- oder Abgases gelöst, wobei die zumindest eine Wand dieser Vorrich- tung zumindest teilweise aus Formsand gebildet ist. Mithin wird die Verwendung von Formsand als (Grund- ) Werkstoff einer Wand einer Heiß- oder Abgas leitenden Gehäusekomponente für einer Gasturbine, eines Abgasdiffusors für eine Gasturbine und/oder eine Abgasleitung für eine Gasturbine vorgeschlagen. Insofern bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen, deren Aufgabe es hauptsächlich, vorzugsweise ausschließlich ist, heiße (Ab-) Gase zu führen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Anforderun¬ gen an die Dauerhaftigkeit und Lebensdauer der besagten heiß- oder abgasführenden Vorrichtungen in einem Prüf- und Teststand wesentlich geringer sind als bei einer kommerziellen Anwendung, bei der die besagten Vorrichtungen über Jahre hinweg fehlerfrei und wohlmöglich wartungsfrei betrieben werden sollen. Gleichzeitig löst sich die Erfindung von der Selbst¬ verständlichkeit, dass heißgasführende Bauteile prinzipiell aus Metall oder einer temperaturfesten Legierung sein müssen. According to the invention relating to the apparatus on ¬ handover is achieved by a device for guiding a hot or exhaust gas, wherein the at least partially formed from molding sand at least one wall of this apparatus. Thus, the use of molding sand is proposed as a (basic) material of a wall of a hot or exhaust gas-conducting housing component for a gas turbine, an exhaust gas diffuser for a gas turbine and / or an exhaust pipe for a gas turbine. In this respect, the invention relates to devices whose function is mainly, preferably exclusively, to lead hot (waste) gases. The invention is based on the recognition that to satisfy the requirements ¬ gen to the durability and service life of said hot or exhaust gas carrying devices in a test and test stand are substantially lower than in a commercial application, in which the said devices for years without errors and certainly possible should be operated maintenance-free. At the same time, the invention solves the self ¬ understandability that hot gas components must be principally made of metal or a temperature-resistant alloy.
Mit der Erfindung wird nun erstmalig vorgeschlagen, dass anstelle von Metall den in Gießereien zur Herstellung von verlorenen Formen benutzte Formsand verwendet werden kann, um die Wand zu bilden, welche den Strömungsraum des Heiß- bzw. Abgases begrenzt und folglich den im Strömungspfad auftreten¬ den Strömungskräften widersteht. Dieser Formsand ist in der ursprünglichen Anwendung Temperaturen ausgesetzt ist, die weit über den Schmelzpunkt von Metallen liegen. Folglich ist dieser auch hinreichend temperaturbeständig für die neue Ver- wendung. Gleichzeitig ist dieser auch formbeständig, da die¬ ser beim Gießen von großformatigen Teilen wie Kirchenglocken oder einem äußerem Gehäuse einer Gas- oder Dampfturbine auch mechanischen Belastungen während des Einfüllens der heißen Schmelze in die Gießform standhalten muss. Mithin eignet sich der Formsand auch für die erfindungsgemäße Verwendung. With the invention it is now proposed for the first time that instead of metal used in foundries for the production of lost molds molding sand can be used to form the wall, which limits the flow space of the hot or exhaust gas and consequently the ¬ occur in the flow path Resists flow forces. In the original application, this foundry sand is exposed to temperatures far above the melting point of metals. Consequently, it is also sufficiently temperature resistant for the new use. At the same time this is also dimensionally stable, since the ¬ water must also withstand mechanical loads during the filling of the hot melt in the mold during casting of large-sized parts such as church bells or an outer casing of a gas or steam turbine. Thus, the molding sand is also suitable for the use according to the invention.
Zwar wurde der Formsand bisher nur zum Abgießen vergleichsweise detaillierter Formen, wie etwa eine Kirchenglocke oder einem Druckmantel einer Turbine verwendet. Mit der Erfindung wird erstmalig vorgeschlagen, dass diese Form geometrisch vergleichsweise einfach ist: etwa zylindrisch oder konisch bzw. kegelstumpfförmig, je nach der erforderlichen Strömungspfadgestalt der Vorrichtung. Ursprünglich sieht die Erfindung vor, dass die erfindungsge¬ mäße Vorrichtung erst mal nur für eine begrenzte Zeitdauer, nämlich für die Zeitdauer des Prüf- und Testbetriebs der Gas¬ turbine, eingesetzt wird. Nichtsdestotrotz ist nicht ausge- schlössen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei kommerziell genutzten Vorrichtungen verwendet werden können, deren Betriebsdauer weit länger ist als der Prüf- und Testbetrieb . Although the molding sand has hitherto been used only for casting relatively detailed shapes, such as a church bell or a pressure jacket of a turbine. With the invention it is proposed for the first time that this shape is geometrically comparatively simple: approximately cylindrical or conical or frustoconical, depending on the required flow path shape of the device. Originally, the invention provides that the erfindungsge ¬ Permitted device only once for a limited period of time, namely for the duration of the test and test operation of the gas ¬ turbine, is used. Nonetheless, it is not concluded that the device according to the invention can also be used in commercially used devices whose service life is much longer than the test and test operation.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass aufgrund der großen Dichte des Formsands dieser gleichzeitig schallisolie¬ rend wirkt, ohne dass weitere Komponenten dafür erforderlich sind. Weiterhin ist der Formsand wiederverwendbar, was insbe- sondere für die Anwendung in einem Prüf- und Teststand vonAnother advantage of the invention is that due to the high density of the molding sand, this sound- insulating effect simultaneously, without further components are required for it. Furthermore, the molding sand is reusable, which in particular for use in a test and test stand of
Vorteil ist. Die Anschaffungsmenge von neuem Formsand zur Ge¬ staltung einer neuen heiß- oder abgasführenden Vorrichtung kann vergleichsweise klein gehalten werden. Als Formsand könnte beispielsweise Natursand oder auch ein Quarzsand verwendet werden. Gegebenenfalls ist im Formsand auch ein Binder auf synthetischer oder natürlicher Basis enthalten. Wegen des besonders guten Festigkeitspotenzials und der hohen Oberflächenqualität bietet sich insbesondere die Verbindung eines Hybridbinders mit Quarzsand an. Die Minera¬ logie des Binders können auf Bentonite und anderen minerali¬ sche Komponenten basieren. Dagegen können aber auch auf Ton basierende Binder ggf. verwendet werden, beispielsweise Illit und Kaolin aber auch Smectite. Advantage is. The acquisition amount of new molding sand to Ge ¬ staltung a new hot or exhaust gas-carrying device can be kept comparatively small. For example, natural sand or a quartz sand could be used as foundry sand. Optionally, a synthetic or natural binder is also included in the foundry sand. Because of the particularly good strength potential and the high surface quality, the combination of a hybrid binder with quartz sand is particularly suitable. The Minera ¬ logy of the binder can be based on bentonite and other minerali ¬-specific components. On the other hand, clay-based binders may also be used, for example, illite and kaolin, but also smectites.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die dem Strömungsraum des Heißgases zugewandte Flä¬ che der Wand aus Formsand zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig mit einer erosionsbeständigeren Schutzschicht überzogen ist. Die Schicht verlängert somit die Lebensdauer der Vorrichtung, da diese erosionsbeständiger ist als der Formsand selber. Die Schicht des Formsandes, könnte ähnlich wie bei Gießformen, im so genannten „Slurry"-Verfahren auf die besagte Fläche aufgebracht werden, was bei Gießformen „Schlichten" genannt wird. Zum Schlichten stehen erfahrungsgemäß unterschiedliche Substanzen bzw. Substanzgemische in unterschiedlichen Konsistenzen bereit. Vorzugsweise sollte der Festigkeitsgrad der Schicht vergleichsweise hoch sein, damit die Erosionsverluste während des Einsatzes besonders gering sind. Insofern bieten sich Flüssigkeiten an, die in der Zusammensetzung vergleichsweise komplex sind, aber den¬ noch den höchsten Festigungsgrad aufweisen. According to a first advantageous development, it is provided that the surface of the wall of molding sand facing the flow space of the hot gas is at least partially, preferably completely covered with a protective layer which is more resistant to erosion. The layer thus extends the life of the device, as it is erosion resistant than the molding sand itself. The layer of foundry sand, similar to molds, could be applied to said area in the so-called "slurry" process, which is called "sizing" in casting molds. For sizing, according to experience, different substances or substance mixtures in different consistencies are available. Preferably, the degree of firmness of the layer should be comparatively high, so that the erosion losses during use are particularly low. In this respect, liquids are on, which are relatively complex in the composition, but have the ¬ still the highest degree of setting.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Wand zumindest eine dem Strömungsraum nicht begrenzende Seite auf, an welcher eine vorzugsweise metallische Schale als Hül¬ le für den Formsand oder als ein Teil der Hülle vorgesehen ist. Diese Hülle schützt den Formsand vor zufälligen und un¬ gewollten Beschädigungen an seiner Außenseite, was die Integrität der Vorrichtung aufrecht erhält. Die Hülle kann zudem innen oder außen mit Versteifungsrippen oder Streben verstärkt sein. According to a further advantageous embodiment, the wall has at least one non-flow-limiting side on which a preferably metallic shell is provided as Hül ¬ le for the molding sand or as a part of the shell. This cover protects the molding sand from accidental and un ¬ intentional damage to its exterior, which maintains the integrity of the device upright. The sheath can also be reinforced inside or outside with stiffening ribs or struts.
Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Strömungspfad eine einströmseitige Öffnung und eine der ein- strömseitigen Öffnung gegenüberliegende ausströmseitige Öff¬ nung, wobei die Konturen der beiden Öffnungen unterschiedlich sind. Mithin ändert sich die Kontur des Strömungspfads ent¬ lang seiner Längserstreckung, so dass die Vorrichtung quasi als Übergangsstück ausgestaltet ist. Derartige Übergangsstü¬ cke sind aus Metall häufig sehr schwierig herzustellen, was aber bei der Verwendung von Formsand wesentlich einfacher und kostengünstiger ist. In a further preferred embodiment of the flow path includes an upstream port and one of the single strömseitigen opening opposite outflow Publ ¬ voltage, wherein the contours of the two openings are different. Consequently, the contour of the flow path changes ent ¬ long its longitudinal extent, so that the device is designed quasi as a transition piece. Such Übergangsstü ¬ blocks are often very difficult to manufacture in metal, but this is much easier and more cost effective with the use of molding sand.
Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung als Gehäusekomponente einer Gasturbine oder als Abgasdiffusor einer Gasturbine oder als Abgasleitung einer Gasturbine ausgestattet. Dabei ist un- ter einer Gehäusekomponente einer Gasturbine eine derartige zu verstehen, die strukturmechanisch noch der Gasturbine selber zuzuordnen ist, jedoch zur Leitung des Heiß- bzw. Abgases der Gasturbine vorgesehen ist. Dagegen sind der Abgasdiffusor einer Gasturbine und die Abgasleitung einer Gasturbine struk- turmechanisch von der Gasturbine separat zu betrachten. More preferably, the device is equipped as a housing component of a gas turbine or exhaust gas diffuser of a gas turbine or exhaust pipe of a gas turbine. In this case, a housing component of a gas turbine is to be understood as such, which is structurally still to be assigned to the gas turbine itself, but is provided for conducting the hot or exhaust gas of the gas turbine. By contrast, the exhaust gas diffuser of a gas turbine and the exhaust gas line of a gas turbine are structurally separate from the gas turbine.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand ei¬ nes Ausführungsbeispiels angegeben. Es zeigt: Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung schematisch eine Vorrichtung zur Führung eines Heißgases. Further advantages and features of the invention are given by ei ¬ nes embodiment. 1 shows a perspective view schematically of a device for guiding a hot gas.
Die einzige Figur zeigt als dreidimensionale SchnittZeichnung eine Vorrichtung 10 zur Führung eines Heißgases. Die Vorrichtung 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen würfelförmig. Sie kann selbstverständlich auch quaderförmig oder zylindrisch sein. Die Vorrichtung 10 umfasst gemäß dem gezeigten Ausführungs¬ beispiel eine Hülle 18, die aus einer einfachen metallischen Wand gefertigt ist. Die Hülle 18 dient lediglich als Schale für Formsand 20. In der Hülle 18 und im Formsand 20 sind zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 14, 16 vorgesehen, die strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Der sich zwischen den beiden Öffnungen 14, 16 erstreckende Strömungspfad 22 dient zur Führung eines Heiß- oder Abgases von der einen Öffnung 14 zu der anderen Öffnung 16. Mithin ist ein die Vorrichtung 10 vollständig durchdringendes Loch 12 vorhanden. The single figure shows a three-dimensional Schnittzeichnung a device 10 for guiding a hot gas. The device 10 is substantially cube-shaped in the embodiment shown. It can of course also be cuboid or cylindrical. The device 10 comprises, according to the embodiment shown ¬ example, a shell 18 which is made of a simple metallic wall. The shell 18 serves only as a shell for molding sand 20. In the shell 18 and the molding sand 20, two opposing openings 14, 16 are provided, which are fluidically connected to each other. The flow path 22 extending between the two openings 14, 16 serves to guide a hot or exhaust gas from one opening 14 to the other opening 16. Thus, a hole 12 penetrating the device 10 is present.
Entlang der Längserstreckung des Strömungspfades 22 kann dieser zylindrisch, konisch oder auch anders ausgestaltet sein. Insbesondere kann die einströmseitige Öffnung 14 eine andere Kontur aufweisen als die ausströmseitige Öffnung 16. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn die Vorrichtung 10 ein im Querschnitt kreisförmiges, abströmseitiges Ende der Gasturbine mit einem im Querschnitt quadratischen einströmseitigen Ende eines Abhitzedampferzeugers verbinden soll . Along the longitudinal extent of the flow path 22, this may be configured cylindrical, conical or otherwise. In particular, the inflow-side opening 14 may have a different contour than the outflow-side opening 16. This embodiment is particularly suitable when the device 10 is to connect a cross-sectionally circular, downstream end of the gas turbine to a cross-sectionally square inflow-side end of a heat recovery steam generator.
Auf der dem Strömungspfad 22 zugewandten Fläche 24 des Formsandes 20 ist keine Hülle 18 vorgesehen, sondern eine Be- Schichtung 26 aufgebracht, die erosionsbeständig ist. Die Schicht ist kann auch eine keramische Schutzschicht sein. On the flow path 22 facing surface 24 of the molding sand 20 no shell 18 is provided, but a Be Layer 26 applied, which is erosion resistant. The layer may also be a ceramic protective layer.
Zur Herstellung der Vorrichtung 10 ist zuerst eine ggf. mit Streben verstärkte Hülle 18 zu fertigen. Diese Hülle 18 kann aus einem weniger temperaturbeständigen Material als der Formsand 20 gefertigt sein, da während des Betriebs der Vor¬ richtung 10 an der Außenseite der Hülle 18 Umgebungstempera¬ turen herrschen. Mithin kann die Hülle 18 gemauert sein oder aus Metall bestehen. Die Hülle 18 ist an den Stellen der spä¬ teren Einström- und Ausströmöffnungen 14, 16 geöffnet. In die Hülle 18 wird ein den Strömungspfad 22 repräsentierender Kern eingesetzt, der gleichzeitig die Öffnungen 14, 16 ver¬ schließt. Anschließend wird in die Hülle 18 bei geöffnetem Deckel 30 von oben Formsand 20 in die Vorrichtung 10 einge¬ füllt. Eine schrittweise Einfüllung von Formsand 20 mit zwischenzeitlichem Verpressen des bis dahin eingefüllten Formsandes 20 ist ebenso möglich. Nach dem vollständigen Befüllen der Hülle 18 mit Formsand 20 wird anschließend der Deckel 30 geschlossen und der den Strömungspfad 22 repräsentierende Kern entfernt. Das Loch 12 ist dann vollständig vom Formsand 20 umgeben, der dann eine den Strömungspfad 22 be¬ grenzende Wand darstellt. Danach wird die Oberfläche 24 des Formsandes, die dem Strömungspfad 22 mithin zugewandt ist, geschlichtet, das heißt, es wird eine Schlichtflüssigkeit oder -paste auf die Oberfläche 24 aufgetragen, die dann als Erosionsschutzschicht dauerhafter Teil der Vorrichtung 10 wird . Selbstverständlich ist es auch denkbar die Vorrichtung 10 hälftig teilbar auszugestalten, so dass die Vorrichtung 10 dann zwei im wesentlichen aus Formsand 20 bestehenden Wände umfasst, die gemeinsam den Strömungspfad 22 begrenzen. Ist der Strömungspfad 22 kegelstumpfförmig ausgestaltet ist, kann es sich bei der Vorrichtung 10 beispielsweise um einen Diffusor für Heiß- bzw. Abgas handeln. Insgesamt betrifft die Erfindung eine einen Strömungspfad 22 für das Heißgas oder Abgas einer Gasturbine umfassende Vor¬ richtung 10, welche sich vergleichsweise einfach und kosten¬ günstig sowie in kurzer Zeit fertigen lässt und ggf. für eine vergleichsweise kurze Betriebsdauer ausgelegt ist. Um dies zu erreichen wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung 10 im Wesentlichen aus Formsand 20 besteht, und der Formsand 20 den Strömungspfad 22 begrenzt oder als den Strömungskräften widerstehendes Substrat einer den Strömungspfad 22 begrenzenden Schicht 26 dient. To produce the device 10, a case 18, which may be reinforced with struts, must first be produced. This shell 18 may be made of a less temperature-resistant material than the molding sand 20, since prevail during operation of the pre ¬ direction 10 on the outside of the shell 18 ambient temperatures ¬ tures. Thus, the shell 18 may be bricked or made of metal. The shell 18 is opened at the locations of the latest, ¬ direct inflow and outflow openings 14, 16th In the casing 18, a flow path 22 representing core is used, the same time the openings 14, 16 includes ¬ ver. Subsequently, in the shell 18 with the lid 30 open from above molding sand 20 into the device 10 is filled ¬ . A gradual filling of molding sand 20 with intermediate compression of the hitherto filled molding sand 20 is also possible. After complete filling of the shell 18 with molding sand 20, the lid 30 is subsequently closed and the core representing the flow path 22 is removed. The hole 12 is then completely surrounded by the molding sand 20, which then constitutes a wall 22 bordering the flow path . Thereafter, the surface 24 of the molding sand, which is thus facing the flow path 22, is sized, that is, a sizing liquid or paste is applied to the surface 24, which then becomes an erosion protection layer permanent part of the device 10. Of course, it is also conceivable to design the device 10 to be divisible in half, so that the device 10 then comprises two walls essentially consisting of molding sand 20 which together define the flow path 22. If the flow path 22 is frusto-conical in shape, the device 10 may be, for example, a diffuser for hot or exhaust gas. Overall, the invention relates to a flow path 22 for the hot gas or exhaust gas of a gas turbine comprehensive Vor ¬ direction 10, which can be comparatively simple and cost ¬ low and finished in a short time and possibly designed for a comparatively short service life. In order to achieve this, it is proposed that the device 10 essentially consists of molding sand 20, and the molding sand 20 limits the flow path 22 or serves as a substrate resisting the flow forces of a layer 26 delimiting the flow path 22.

Claims

Patentansprüche claims
1. Zur Führung eines Heißgases vorgesehene Vorrichtung 1. Provided for guiding a hot gas device
(10),  (10)
wobei die Vorrichtung (10) zumindest eine Wand zur zumin¬ dest teilweisen Begrenzung eines von dem Heißgas durchströmbaren Strömungspfades (22) umfasst, wherein the device (10) comprises at least one wall for at least partially limiting a ¬ through which the hot gas flow path (22),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die zumindest eine Wand zumindest teilweise aus Formsand the at least one wall at least partially of molding sand
(20) gebildet ist. (20) is formed.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2. Device (10) according to claim 1,
bei dem die dem Strömungspfad (22) des Heißgases zugewandte Fläche (24) der Wand aus Formsand (20) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig mit einer Schicht (26) überzogen ist .  in which the surface (24) of the wall of molding sand (20) facing the flow path (22) of the hot gas is at least partially, preferably completely covered with a layer (26).
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Device (10) according to claim 1 or 2,
bei der die Wand zumindest eine dem Strömungspfad (22) nicht begrenzende Seite aufweist, an welcher eine vorzugs¬ weise metallische Schale als Hülle (18) für den Formsand (20) oder als ein Teil der Hülle (18) vorgesehen ist. wherein the wall at least one the flow path (22) comprises non-limiting page is provided on which a preferential ¬ as metallic shell as the shell (18) for the molding sand (20) or as a part of the sheath (18).
4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, deren Strömungspfad (22) eine einströmseitige Öffnung (14) und eine der einströmseitigen Öffnung (14) gegenüberliegende ausströmseitige Öffnung (16) umfasst, 4. Device (10) according to one of claims 1, 2 or 3, whose flow path (22) comprises an inflow-side opening (14) and an inflow-side opening (14) opposite the outflow-side opening (16),
wobei die Konturen der beiden Öffnungen (14, 16) unter- schiedlich sind.  wherein the contours of the two openings (14, 16) are different.
5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Device (10) according to one of claims 1 to 4,
ausgestaltet als Gehäusekomponente einer Gasturbine.  designed as a housing component of a gas turbine.
6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6. Device (10) according to one of claims 1 to 4,
ausgestaltet als Abgasdiffusor einer Gasturbine. configured as an exhaust gas diffuser of a gas turbine.
7. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgestaltet als Abgasleitung einer Gasturbine. 7. Device (10) according to one of claims 1 to 4, configured as an exhaust gas line of a gas turbine.
8. Verwendung von Formsand (20) als Werkstoff einer Wand a) einer für eine Gasturbine vorgesehenen, heiß- oder ab¬ gasleitenden Gehäusekomponente, 8. Use of foundry sand (20) as material of a wall a) of a gas turbine provided, hot or ab ¬ gas-conducting housing component,
b) eines für eine Gasturbine vorgesehenen Abgasdiffusors oder  b) an intended for a gas turbine exhaust diffuser or
c) einer für eine Gasturbine vorgesehene Abgasleitung.  c) provided for a gas turbine exhaust pipe.
9. Verwendung von Formsand (20) nach Anspruch 8, 9. Use of molding sand (20) according to claim 8,
bei der zumindest ein Teil einer des Strömungspfads (22) eines Heißgases zugewandten Fläche (24) des Formsandes (20) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig mit einer Schicht (26) überzogen ist.  in which at least part of a surface (24) of the molding sand (20) facing the flow path (22) of a hot gas is at least partially, preferably completely coated with a layer (26).
PCT/EP2015/054350 2014-03-13 2015-03-03 Device for conducting hot gas and use of moulding sand WO2015135789A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14159352.5 2014-03-13
EP14159352.5A EP2918791A1 (en) 2014-03-13 2014-03-13 Device for guiding a hot gas and use of moulding sand

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015135789A1 true WO2015135789A1 (en) 2015-09-17

Family

ID=50272440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/054350 WO2015135789A1 (en) 2014-03-13 2015-03-03 Device for conducting hot gas and use of moulding sand

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2918791A1 (en)
WO (1) WO2015135789A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5462088A (en) * 1992-10-26 1995-10-31 Societe Anonyme Dite: European Gas Turbines Sa Gas turbine exhaust diffuser
EP1262666A2 (en) * 2001-05-30 2002-12-04 M & I Heat Transfer Products Ltd. Air inlet and outlet silencer structures for turbine
US20040045692A1 (en) * 2002-09-10 2004-03-11 Redemske John A Method of heating casting mold
US20040060681A1 (en) * 2000-11-24 2004-04-01 Shigeo Nakai Sublimation pattern casting method
US20120097357A1 (en) * 2009-07-31 2012-04-26 Muneyoshi Terashima Casting unit and casting method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5462088A (en) * 1992-10-26 1995-10-31 Societe Anonyme Dite: European Gas Turbines Sa Gas turbine exhaust diffuser
US20040060681A1 (en) * 2000-11-24 2004-04-01 Shigeo Nakai Sublimation pattern casting method
EP1262666A2 (en) * 2001-05-30 2002-12-04 M & I Heat Transfer Products Ltd. Air inlet and outlet silencer structures for turbine
US20040045692A1 (en) * 2002-09-10 2004-03-11 Redemske John A Method of heating casting mold
US20120097357A1 (en) * 2009-07-31 2012-04-26 Muneyoshi Terashima Casting unit and casting method

Also Published As

Publication number Publication date
EP2918791A1 (en) 2015-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2932940A1 (en) SHOVEL FOR A GAS TURBINE ENGINE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102014220787A1 (en) Gas turbine component with internal module and method for its production using Selective Laser Melting
DE3210433A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN IMPELLER BLADE FOR A GAS TURBINE ENGINE
EP2787182B1 (en) Guide blade for a fluid flow engine, guide blade grid and method for the production of a guide blade or a guide blade grid
DE102016205320A1 (en) Turbine blade with cooling structure
EP3280559A1 (en) Method for producing a turbine blade by means of electron beam melting
CH625726A5 (en)
DE202014000999U1 (en) Apparatus for producing rotor blade shells
DE102013213834A1 (en) Method for producing an insulation element and insulation element for an aircraft engine housing
DE102007050124B4 (en) Housing for an impeller
WO2022017670A1 (en) Irradiation strategy for a coolable, additively manufactured structure
WO2015135789A1 (en) Device for conducting hot gas and use of moulding sand
DE10357125A1 (en) Manifold for exhaust has sheet metal inner wall and outer wall formed by cast structure over spacers which after casting are removed to produce air gap
WO2007093609A1 (en) Component with a layer comprising nanoscalar structural elements and method for producing this layer
DE3104920A1 (en) "WAX MODEL FOR THE FINE MOLDING TECHNOLOGY"
DE102015103044A1 (en) Modular inner and outer turbomachinery housing with multi-stage steam extraction points
DE102008059936A1 (en) Impeller housing of an exhaust gas turbocharger with a separate housing wall
DE102007006020B4 (en) Method for casting a solid fuel propellant
WO2021156087A1 (en) Method for producing a support structure in additive manufacturing
DE102016117766A1 (en) Additive fabrication using cast strip superalloy material
WO2019137757A1 (en) Turbine airfoil, turbine blade and method for the production thereof
WO2005103451A1 (en) Method for obturating a core outlet of a turbine bucket and turbine bucket
DE102008037534A1 (en) Production of a gas turbine component, e.g. blade, comprises forming a one-part disposable core and shell mold of a gas turbine component, introducing a rod through the mold and further processing
DE102017130502A1 (en) Mold assembly and method of molding a component
DE102004034802B4 (en) Metallic permanent mold for the production of large castings from metal alloys

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15709641

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15709641

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1