用于保持隔熱屏塊的保持元件和用于冷卻隔熱屏的支承結(jié)構(gòu)的方法
【專利說明】用于保持隔熱屏塊的保持元件和用于冷卻隔熱屏的支承結(jié)構(gòu)的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于保持在支承結(jié)構(gòu)上的保持元件和一種用于冷卻隔熱屏的支承結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明還涉及這種隔熱屏以及內(nèi)襯以隔熱屏的燃燒室和燃氣輪機。
[0002]在多種技術(shù)應(yīng)用中使用隔熱屏，該隔熱屏必須經(jīng)受1000至1600Grad Celsius的熱氣體。尤其是燃氣輪機，如它使用在發(fā)電電廠和飛機發(fā)動機中，在燃燒室的內(nèi)部相應(yīng)地具有較大的、待通過隔熱屏隔離的面。因為熱膨脹和大的尺寸，隔熱屏必須由多個單獨的，一般陶瓷的隔熱屏塊組成，該隔熱屏塊彼此以足夠的縫隙間隔地固定在支承結(jié)構(gòu)上。該縫隙為隔熱屏元件提供足夠熱膨脹的空間。但因為縫隙也能夠?qū)崿F(xiàn)熱燃燒氣體與金屬的支承結(jié)構(gòu)和保持元件直接接觸，所以作為對應(yīng)措施，冷卻空氣通過縫隙在燃燒室的方向上噴入。
[0003]因此，這種類型的隔熱屏包括支承結(jié)構(gòu)和多個隔熱屏塊，此隔熱屏塊借助保持元件可拆卸地固定在支承結(jié)構(gòu)上，其中，每個隔熱屏塊都具有面朝支承結(jié)構(gòu)的冷側(cè)和與冷側(cè)對置的、施加以熱介質(zhì)的熱側(cè)。在支承結(jié)構(gòu)中設(shè)置用于防熱氣體的至少一個冷卻空氣通道。
[0004]按這種類型的保持元件具有可固定在支承結(jié)構(gòu)上的固定區(qū)段和帶有保持頭的保持區(qū)段，該保持頭設(shè)計用于嵌接到位于隔熱屏塊上的嵌接裝置中。固定區(qū)段當(dāng)其固定在支承結(jié)構(gòu)上時并且保持區(qū)段嵌接在隔熱屏塊上時具有面朝隔熱屏塊的冷側(cè)的上側(cè)。
[0005]EP I 701 095A1公開一種燃氣輪機的燃燒室的開頭所述的隔熱屏，其具有支承結(jié)構(gòu)和多個可拆卸地布置在支承結(jié)構(gòu)上的隔熱屏塊。為保護燃燒室壁，隔熱屏塊全面地在留出伸縮縫的情況下布置在支承結(jié)構(gòu)上，其中，每個隔熱屏塊具有面朝支承結(jié)構(gòu)的冷側(cè)和與冷側(cè)對置的、施加以熱介質(zhì)的熱側(cè)。隔熱屏塊通過各兩個金屬的保持元件彈性地固定在支承結(jié)構(gòu)上。為此，每個保持元件包括具有夾緊區(qū)段的保持區(qū)段和固定區(qū)段。在每個隔熱屏塊中，在兩個對置的周側(cè)上開有保持槽，使得為保持隔熱屏塊可以將保持元件的夾緊區(qū)段對置地嵌接到保持槽中。這樣地對置固定在隔熱屏塊上的保持元件以其固定區(qū)段在支承結(jié)構(gòu)中的隔熱屏塊的下方延伸的固定槽中導(dǎo)引。為防熱氣體冷卻金屬的塊夾持器的夾緊區(qū)段。為此，在保持區(qū)段的區(qū)域內(nèi)的塊夾持器中和在隔熱屏塊的保持桿中弓I入開口，該開口與布置在支承結(jié)構(gòu)中的冷卻空氣孔對齊，使得冷卻空氣從冷卻空氣孔中流出并且以一條直線沖擊到夾緊區(qū)段的冷側(cè)上。
[0006]雖然根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)冷卻了夾緊區(qū)段，但在隔熱屏施加以熱氣時，熱氣吸入了隔熱屏塊之間的伸縮縫區(qū)域內(nèi)。然后，熱氣可以在隔熱屏塊下方擴散并且導(dǎo)致支承結(jié)構(gòu)的生成氧化皮。
[0007]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于保持在支承結(jié)構(gòu)上的隔熱屏塊的保持元件、一種具有支承結(jié)構(gòu)的隔熱屏和一種用于冷卻支承結(jié)構(gòu)的方法，通過它們可以特別有效地避免支承結(jié)構(gòu)由于熱氣吸入導(dǎo)致的生成氧化皮。
[0008]本發(fā)明所要解決的另外的技術(shù)問題是，提供一種燃燒室和燃氣輪機，通過它們可以特別有效地避免被燃燒室包圍的隔熱屏的支承結(jié)構(gòu)的生成氧化皮。
[0009]該技術(shù)問題按本發(fā)明在開頭所述類型的保持元件中解決的方式是，至少一個冷卻空氣通道布置在固定區(qū)段中。冷卻空氣通道包括入口和至少一個布置在固定區(qū)段的側(cè)面內(nèi)和/或上側(cè)上的出口。進入入口的冷卻空氣從至少一個出口排出，其中，冷卻空氣借助冷卻空氣通道分別產(chǎn)生一個流出方向，該流出方向包括平行于冷側(cè)的速度分量并且避免被保持區(qū)段保持的隔熱屏塊的沖擊冷卻。
[0010]固定區(qū)段為此這樣地布置在支承結(jié)構(gòu)上，使得冷卻空氣通道與至少一個布置在支承結(jié)構(gòu)中的冷卻空氣道對應(yīng)。
[0011]按本發(fā)明的保持元件的結(jié)構(gòu)方案能夠使冷卻空氣在隔熱屏的隔熱屏塊的下方的固定區(qū)段的區(qū)域內(nèi)被輸入。由于這種基本上中心的在隔熱屏塊下方流入的冷卻空氣，可以在用于固定隔熱屏塊的區(qū)域內(nèi)有效地冷卻支承結(jié)構(gòu)。也稱為塊夾持器的彈性保持元件基本上中心地固定在隔熱屏塊的下方。通過本發(fā)明，有效地冷卻該區(qū)域，其中，隔熱屏塊的直接氣流借助按本發(fā)明構(gòu)造的塊夾持器中斷。因此，可靠地避免隔熱屏塊的損壞。隔熱屏塊通常由陶瓷材料制成并且在運行中以其熱側(cè)直接地與燃燒室內(nèi)的熱氣體接觸。隔熱屏塊從冷側(cè)的沖擊冷卻會導(dǎo)致在隔熱屏塊中的熱感應(yīng)應(yīng)力并因此導(dǎo)致在隔熱屏塊中增大的開裂。按本發(fā)明，集成到固定區(qū)段中的冷卻空氣通道在塊夾持器適合地定位在支承結(jié)構(gòu)上時能夠通過在支承結(jié)構(gòu)中的至少一個冷卻空氣道進行供給。冷卻空氣通道與冷卻空氣道的相對應(yīng)理解為，塊夾持器在支承結(jié)構(gòu)上可這樣地被定位，使得從冷卻空氣道中流出的冷卻空氣至少部分地進入冷卻空氣通道的入口中。
[0012]在該位置中，冷卻空氣通道的入口和冷卻空氣道的出口可以例如彼此對齊。因此，不必具有在支承結(jié)構(gòu)中的冷卻空氣道和塊夾持器中的冷卻空氣通道之間的物理上的固定連接裝置。塊夾持器僅定位在支承結(jié)構(gòu)的適合部位上，由此可實現(xiàn)為維修目的、隔熱屏塊的簡單安裝或拆卸。例如可以在固定槽中導(dǎo)引保持元件，其中，布置在支承結(jié)構(gòu)中的冷卻空氣道布置在固定槽的槽底中。塊夾持器在此可以為維修目的移動通過冷卻空氣道。冷卻空氣通道可以例如布置在固定區(qū)段的背對保持區(qū)段的端部區(qū)域中。
[0013]冷卻空氣在離開冷卻空氣通道的出口時的流動方向可以通過冷卻空氣通道的相應(yīng)構(gòu)造指向支承結(jié)構(gòu)的待冷卻的區(qū)域。從冷卻空氣通道的出口中流出的冷卻空氣流的總動量的方向在此不指向隔熱屏。因此，各流出方向具有一個速度分量，該速度分量平行于隔熱屏塊的冷側(cè)延伸并且避免對隔熱屏塊的沖擊冷卻。
[0014]按有利的結(jié)構(gòu)方案，冷卻空氣通道與構(gòu)造在固定區(qū)段的上側(cè)上的突起部對應(yīng)。
[0015]本發(fā)明的該結(jié)構(gòu)方案能夠?qū)崿F(xiàn)，冷卻空氣通道的至少一個出口側(cè)向地布置在突起部中。
[0016]也可以看作有利的是，固定區(qū)段在突起部的區(qū)域內(nèi)加厚。
[0017]因為以此方式存在更多的材料，所以冷卻空氣通道可以例如布置在固定區(qū)段的內(nèi)部。例如以布置在固定區(qū)段中的冷卻空氣孔的形式，該冷卻空氣孔包括至少一個布置在突起部的側(cè)面中的出口。冷卻空氣孔可以具有例如T形走向。
[0018]按本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方案，固定區(qū)段在突起部的區(qū)域內(nèi)階梯形地錯位。
[0019]與該結(jié)構(gòu)方案相應(yīng)地，冷卻空氣通道可以設(shè)計成布置在該階梯下方的槽。該槽可以具有兩個對置的側(cè)面。但該槽也可以包括僅一個側(cè)面。因此，冷卻空氣通道包括兩個布置在固定區(qū)段的側(cè)面中的出口。冷卻空氣通道可以包括另外的布置在突起部中的出口。
[0020]突起部有利地設(shè)計為階梯形并且包括至少一個指向保持區(qū)段方向的側(cè)面。按本發(fā)明的此擴展設(shè)計，冷卻空氣通道的至少一個出口布置在該側(cè)面內(nèi)。
[0021]以這種方式可以特別有效地冷卻支承結(jié)構(gòu)的、其上保持固定區(qū)段的區(qū)域。為此可以通過冷卻空氣通道的相應(yīng)結(jié)構(gòu)方案，從冷卻空氣通道中流出的冷卻空氣的流動方向指向固定區(qū)段的側(cè)邊緣。
[0022]此外，可以有利地規(guī)定，固定區(qū)段包括細長形的底板，在該底板的一端側(cè)上連接有保持區(qū)段，在底板的另一端側(cè)上相對底板在隔熱屏塊的方向上錯位地設(shè)有堵塞板。因此，借助堵塞板在固定區(qū)段的上側(cè)中形成階梯形的突起部。在這種情況下，冷卻空氣通道至少由堵塞板的下側(cè)和在堵塞板下方延伸的、底板的端側(cè)的部分所限定。
[0023]本發(fā)明的該結(jié)構(gòu)方案具有特別簡單的構(gòu)造。按本發(fā)明的保持元件可以例如通過將堵塞板固定在傳統(tǒng)的固定區(qū)段的表面上來實現(xiàn)。
[0024]本發(fā)明所要解決的另外的技術(shù)問題是，提供一種開頭所述的隔熱屏，通過該隔熱屏可以特別有效地避免支承結(jié)構(gòu)由于熱氣