用于在支承結(jié)構(gòu)上固定熱屏塊的固定件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在支承結(jié)構(gòu)（40）上固定熱屏塊（42）的固定件（44），包括至少一個可以固定在支承結(jié)構(gòu)（40）上的固定部段（80）和至少一個制動部段（68），制動部段設(shè)計用于插入在熱屏塊（42）上存在的插接裝置（94）內(nèi)。固定部段（80）包括一個當固定部段（80）固定在支承結(jié)構(gòu)（40）上以及制動部段（68）插入熱屏塊（42）時面對熱屏塊冷側(cè)（52）的上側(cè)（81）。本發(fā)明的固定件能夠?qū)崞翂K特別可靠地固定在支承結(jié)構(gòu)上。為此，固定件（44）至少部分區(qū)域包括膨脹系數(shù)互不相同的至少兩個分層（86、88），其中，這些分層（86、88）設(shè)計為，為了提高固定件（44）的固定力，當運行中將熱氣體施加在熱屏塊（42）上時，引起固定件（44）至少部分區(qū)域彎曲。
【專利說明】用于在支承結(jié)構(gòu)上固定熱屏塊的固定件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在支承結(jié)構(gòu)上固定熱屏塊的固定件以及涉及一種熱屏和涉及一種用熱屏襯里的燃燒室及涉及一種燃氣輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多工業(yè)用途時使用熱屏，它們必須耐受1000至1600度的熱氣體。尤其如它們在發(fā)電的電站和在飛機動力裝置中使用的那些燃氣輪機，在燃燒室內(nèi)部有比較大的要借助熱屏屏蔽的表面。由于熱膨脹和由于大的尺寸，熱屏必須由許多單個的通常陶瓷的熱屏塊組成，它們彼此通過足夠間隙隔開距離地固定在支承結(jié)構(gòu)上。這種間隙為也可以為稱為熱屏元件的熱屏塊提供用于熱膨脹的足夠空間。
[0003]因此上述類型的熱屏包括支承結(jié)構(gòu)和一些熱屏塊，它們借助固定件可拆卸地固定在支承結(jié)構(gòu)上。每個熱屏塊有一個面朝支承結(jié)構(gòu)的冷側(cè)和一個與冷側(cè)相對置的可施加熱介質(zhì)的熱側(cè)。上述類型的固定件有可以固定在支承結(jié)構(gòu)上的固定部段和至少一個制動部段，它設(shè)計用于插入在熱屏塊上存在的插接裝置內(nèi)。固定部段包括一個當固定部段固定在支承結(jié)構(gòu)上以及制動部段插入熱屏塊時面對熱屏塊冷側(cè)的上側(cè)。
[0004]EP1715248A1公開了燃氣輪機燃燒室的前言所述的熱屏，包括支承結(jié)構(gòu)和一些可拆卸地安裝在支承結(jié)構(gòu)上的熱屏塊。為了保護燃燒室壁，這些熱屏塊在留出膨脹間隙的情況下面覆蓋地安裝在支承結(jié)構(gòu)上，其中每個熱屏塊有一個面朝支承結(jié)構(gòu)的冷側(cè)和一個與冷側(cè)相對置的可施加熱介質(zhì)的熱側(cè)。熱屏塊各用四個成對地相對置的金屬固定件彈性地固定在支承結(jié)構(gòu)上。為此，每個固定件包括一個制動部段和一個固定部段。在每個熱屏塊內(nèi)，在兩個相對置的周緣側(cè)加工制動槽，為了制動熱屏塊，制動部段可以相對置地插入制動槽內(nèi)。以此方式相對置地固定在熱屏塊上的固定件，以其固定部段伸入支承結(jié)構(gòu)中在熱屏塊下方延伸的固定槽內(nèi)。在燃氣輪機工作期間，可在燃燒室內(nèi)形成熱聲激起的壓力波動。這種壓力波動可在熱屏塊上施加大的力，以致可能使彈性固定的熱屏塊撞擊在支承結(jié)構(gòu)上或使之與固定件脫開。在燃燒室內(nèi)熱屏塊的丟失或損壞，可導(dǎo)致設(shè)置在下游的渦輪后繼損壞。在現(xiàn)有技術(shù)中尤其采取下述措施應(yīng)付這種疑難問題，亦即為了提高固定力設(shè)計縮短的固定件和/或借助板簧增強固定件。在EP1715248A1中公開的固定件，為了提高面朝支承結(jié)構(gòu)方向的復(fù)位力，在固定部段的區(qū)域內(nèi)借助板簧增強。
[0005]為了進一步提高固定的可靠性，固定件還包括凸塊，它嚙合在熱屏塊的材料凹槽內(nèi)，以及在這里防止熱屏塊沿平行于設(shè)有槽的周緣面方向移動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供前言所述類型的固定件，用它能特別可靠地將熱屏塊固定在支承結(jié)構(gòu)上。
[0007]按本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題在前言所述類型的固定件中采取下述措施:固定件至少部分區(qū)域包括膨脹系數(shù)互不相同的至少兩層。這些分層設(shè)計為，為了提高固定件的固定力，當運行中將熱氣體施加在熱屏塊上時，引起固定件至少部分區(qū)域彎曲。
[0008]因此為了提高固定件的固定力，按本發(fā)明建議，為了提高固定力，利用固定件在運行中將熱氣體施加在熱屏塊上時造成的加熱。為此，固定件具有一種按本發(fā)明的層疊結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在運行中加熱時基于不同的膨脹系數(shù)引起固定件變形。這些分層設(shè)計為，所述也可以用彎曲表征的變形導(dǎo)致增大固定件的固定力。例如，將這些分層的位置、長度、厚度和/或膨脹系數(shù)的差別以及這些分層相互間的固定設(shè)計為，使得在熱屏塊上施加工作溫度時固定件以期望的方式彎曲，從而提高固定件的固定力。
[0009]固定件可以配備有一個或多個這種區(qū)域。例如，這種分層可以設(shè)計在制動部段內(nèi)，它們引起制動部段彎曲，使得在運行中施加熱氣體時，增強在制動部段與插入裝置之間存在的與插入裝置的摩擦配合式連接。按另外兩種實施例，這種分層可以設(shè)置在固定部段內(nèi)。這些分層可以設(shè)計為，當熱屏被施加工作溫度時，固定部段的上側(cè)沿固定部段縱向具有隆凸或凹入的彎曲。由此，按第一種方案可以提高固定件的復(fù)位力，或按第二種方案可以防止制動部段從插入裝置滑脫。也就是說，由此提高固定力，使所述的固定能耐受作用在熱屏塊上的更大的力。
[0010]在下面說明中并在從屬權(quán)利要求中提供本發(fā)明有利的擴展設(shè)計，從屬權(quán)利要求的特征可以單項和互相任意組合使用。
[0011]本發(fā)明的一項有利的設(shè)計可以規(guī)定，固定部段至少部分區(qū)域包括至少兩個這種分層。這些分層垂直于上側(cè)前后相繼地布設(shè)以及基本上平行于固定部段的上側(cè)地延伸。
[0012]本發(fā)明的這種設(shè)計，可例如根據(jù)這些分層的設(shè)計，提高固定件的復(fù)位力和/或增強在制動部段與熱屏塊之間的摩擦配合式連接。為此，固定部段按固定件的一種實施例可以由長形板組成，它在其一端加寬并將此加寬端嚴格規(guī)定公差地導(dǎo)入支承結(jié)構(gòu)的固定槽中。為了提高長形固定部段的復(fù)位力，這些分層可以作為長條沿固定部段縱軸線方向延伸并將膨脹系數(shù)的順序選擇為，使固定部段的上側(cè)在施加工作溫度時沿固定部段的縱向隆凸曲拱。
[0013]按本發(fā)明另一種有利的擴展設(shè)計，為了增強在制動部段與熱屏塊之間的摩擦配合式連接，將膨脹系數(shù)的順序選擇為正好相反，所以上側(cè)發(fā)生隆凹曲拱。
[0014]按本發(fā)明這種有利的擴展設(shè)計，這些分層的膨脹系數(shù)朝上側(cè)的方向逐層減小。
[0015]此外可以有利地規(guī)定，固定部段包括由具有第一種膨脹系數(shù)的第一種材料制成的長形底板以及固定在長形底板上側(cè)的由具有第二種膨脹系數(shù)的第二種材料制成的板簧。
[0016]這樣做具有生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，因為板簧和底板可以使用標準件。在這種情況下，板簧和底板用相應(yīng)地有不同膨脹系數(shù)的不同材料制成。板簧沿底板的縱向延伸。
[0017]有利地，第二種膨脹系數(shù)小于第一種膨脹系數(shù)。
[0018]本發(fā)明的這種設(shè)計導(dǎo)致固定部段上側(cè)隆凸曲拱地彎曲。
[0019]此外還可以有利地規(guī)定，這兩個分層由不同的鎳基超級高溫合金制成。
[0020]例如,兩個分層之一可以用哈斯特耐蝕鎳基合金X (HastelloyX)制成。這種材料的商標名稱是Haynes International Inc.公司注冊的商標。眾所周知，這種鎳基超級高溫合金(nickel based high-temperature superalloy)特別適合在燃氣輪機中使用。
[0021]與之相匹配，兩個分層中另一個可例如由尼莫尼克鎳鉻鈦合金90 (Nimonic90)制成。[0022]材料尼莫尼克鎳鉻鈦合金90 (Nimonic90)的商標名稱是Special MetalsCorporation公司注冊的商標。在這里，它同樣涉及一種膨脹系數(shù)比哈斯特耐蝕鎳基合金X(HastelloyX)小的鎳基超級高溫合金。因為材料的膨脹系數(shù)取決于所考察的溫度范圍，對于這兩種材料例如針對溫度值攝氏200和400°C提供各相關(guān)的膨脹系數(shù)。
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種用于在支承結(jié)構(gòu)(40)上固定熱屏塊(42)的固定件(44)，包括至少一個可以固定在支承結(jié)構(gòu)(40)上的固定部段(80)和至少一個制動部段(68)，該制動部段設(shè)計用于插入在熱屏塊(42)上存在的插接裝置(94)內(nèi)，其中，固定部段(80)包括一個當固定部段(80)固定在支承結(jié)構(gòu)(40)上以及制動部段(68)插入熱屏塊(42)時面對熱屏塊冷側(cè)(52)的上偵儀81)，其特征為:固定件(44)至少部分區(qū)域包括膨脹系數(shù)互不相同的至少兩個分層(86、88)，其中，這些分層(86、88)設(shè)計為，為了提高固定件(44)的固定力，當運行中將熱氣體施加在熱屏塊(42)上時，引起固定件(44)至少部分區(qū)域彎曲。
2.按照權(quán)利要求1所述的固定件(44)，其特征為，所述固定部段(80)至少部分區(qū)域包括至少兩個這種分層(86、88)，亦即這些分層(86、88)垂直于上側(cè)(81)前后相繼布設(shè)以及基本上平行于固定部段(80)的上側(cè)(81)延伸。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的固定件(44)，其特征為，所述分層(86、88)的膨脹系數(shù)朝上側(cè)(81)的方向逐層(86、88)減小。
4.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的固定件(44)，其特征為，固定部段(80)包括由具有第一種膨脹系數(shù)的第一種材料制成的長形底板(82)以及固定在該長形底板(82)的上側(cè)(81)由具有第二種膨脹系數(shù)的第二種材料制成的板簧(84)。
5.按照權(quán)利要求4所述的固定件(44)，其特征為，所述第二種膨脹系數(shù)小于第一種膨脹系數(shù)。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的固定件(44)，其特征為，所述兩個分層(86、88)由不同的鎳基超級高溫合金制成。
7.一種用于燃氣輪機(I)燃燒室(25)的熱屏(26)，包括支承結(jié)構(gòu)(40)和一些熱屏塊(42)，這些熱屏塊借助固定件(44)可拆卸地固定在支承結(jié)構(gòu)(40)上，其中，每個熱屏塊(42)具有一個面朝支承結(jié)構(gòu)(40)的冷側(cè)(52)和一個與該冷側(cè)(52)相對置的可施加熱介質(zhì)的熱側(cè)(54),其特征為:至少一個固定件(44)按照權(quán)利要求1至6中任一項設(shè)計。
8.一種燃燒室(25)，它用熱屏(26)襯里，其特征為:所述熱屏(26)按照權(quán)利要求7設(shè)計。
9.一種燃氣輪機(1)，其具有至少一個燃燒室(25)，其特征為:至少一個燃燒室(25)按照權(quán)利要求8設(shè)計。
【文檔編號】F23R3/60GK103968422SQ201410044816
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】A.伯特徹, A.克魯格, T.克里格, S.賴克 申請人:西門子公司