緊固隔熱罩塊至支撐結(jié)構(gòu)，以及隔熱罩的制作方法
【專利說明】緊固隔熱罩塊至支撐結(jié)構(gòu)，以及隔熱罩
[0001]本發(fā)明涉及將隔熱罩塊緊固至支撐結(jié)構(gòu)，并且涉及一種隔熱罩，涉及一種用隔熱罩作為內(nèi)襯的燃燒室，以及一種燃氣輪機。
[0002]在許多技術(shù)應(yīng)用中，使用了必須在1000到1600度抵抗熱氣的隔熱罩。具體地，用于發(fā)電廠和航空發(fā)動機類型的燃氣輪機具有對應(yīng)的大表面，以便由燃燒室內(nèi)的隔熱罩屏蔽。由于熱膨脹和大尺寸，隔熱罩必須由許多單獨的隔熱罩塊組成，這些模塊通常是陶瓷制品，并且以隔開足夠的間隙的方式緊固在支撐結(jié)構(gòu)上。此間隙給隔熱罩塊提供了熱膨脹的足夠空間，隔熱罩塊也能被稱為隔熱罩元件。
[0003]因而所討論類型的隔熱罩包括支撐結(jié)構(gòu)和多個隔熱罩塊，隔熱罩塊被緊固，特別是可釋放地緊固到支撐結(jié)構(gòu)。每個隔熱罩塊具有朝向支撐結(jié)構(gòu)的冷側(cè)以及與冷側(cè)相對的熱偵牝熱側(cè)可以承受熱介質(zhì)。在至少一個隔熱罩塊中，至少一個凹部被設(shè)置在隔熱罩塊的至少一個軸向側(cè)中，所述周向側(cè)將冷側(cè)連接到熱側(cè)，其中將凹部連接到冷側(cè)的孔在垂直于冷側(cè)的周向側(cè)上延伸。鎖緊螺栓可以插入到孔中，以將隔熱罩塊緊固到支撐結(jié)構(gòu)，因而鎖緊螺栓的螺栓頭部至少部分地進入凹部。同時，鎖緊螺栓在穿透區(qū)域中穿過角板。角板包括基本上平行于周向側(cè)延伸的第一臂，以及延伸到凹部中的第二臂。兩個臂在角邊緣彼此鄰接。緊固隔熱罩塊的這種方法，特別地通過在兩個相對的周向側(cè)的每個上的兩個凹部，尤其很好地適用于緊固布置在燃燒室壁周圍的一排隔熱罩塊的端部模塊。端部模塊還被稱為擠壓墊塊。
[0004]EP1884713B1公開了所討論類型的隔熱罩，其中隔熱罩塊成排地被緊固到支撐結(jié)構(gòu)上，隔熱罩塊布置為與燃燒室的縱向軸同軸。在該布置中，一排隔熱罩塊由保持元件保持，保持元件被插入支撐結(jié)構(gòu)中延伸的緊固槽中，其中在先前的隔熱罩塊的保持元件已經(jīng)被緊固之后，后續(xù)的隔熱罩塊的保持元件被插入到緊固槽中，而且它們鎖住先前的保持元件。在已知的隔熱罩的情況下，擠壓墊塊通過可以擰入支撐結(jié)構(gòu)的緊固件固定在支撐結(jié)構(gòu)上。在隔熱罩塊的兩個相對的周向側(cè)上，所述側(cè)將冷側(cè)連接到熱側(cè)上，這些擠壓墊塊具有兩個凹部。與這些凹部的每一個相關(guān)聯(lián)，在周向側(cè)上存在一個孔，所述孔垂直延伸到冷側(cè)并將凹部連接到冷側(cè)。為了將擠壓墊塊緊固到支撐結(jié)構(gòu)上，鎖緊螺栓被插入到四個孔中的每一個，因而鎖緊螺栓的螺栓頭部進入凹部。為了確保通過螺栓頭部施加在隔熱罩塊上的壓力更好得分配，角板布置螺栓頭部的下面。鎖緊螺栓在穿透區(qū)域中穿過角板，因而角板通過進入凹部的臂在螺栓頭部的下面延伸，并覆蓋該孔，在該孔中，鎖緊螺栓通過基本上平行于周向側(cè)延伸的臂延伸。鎖緊螺栓滑動到孔外可以導(dǎo)致隔熱罩塊的丟失。在工作期間，這可以引起用隔熱罩作為內(nèi)襯的燃燒室的損壞。
[0005]本發(fā)明的根本目的是表示一種隔熱罩，其具有在開頭時描述的類型的至少一個隔熱罩塊，該模塊的緊固以特別可靠的方式避免隔熱罩塊從支撐結(jié)構(gòu)脫離。
[0006]為此目的，角板包括超過純角形狀的強化裝置。強化裝置增加了角板由鎖緊螺栓所引起的彎曲的阻力。
[0007]本發(fā)明是基于這樣的現(xiàn)實，如前序部分所述的隔熱罩塊的緊固可以通過開發(fā)角板的可靠性而得到顯著改善。因此，鎖緊螺栓、凹部、冷卻空氣的用量或整個緊固理念的再設(shè)計不是必要的。
[0008]本發(fā)明通過在角板上的強化裝置確保了隔熱罩塊的緊固。這防止角板的位移，位移可導(dǎo)致鎖緊螺栓從孔中滑出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，強化裝置不涉及角板的材料改變或角板厚度的均勻增加，因為這樣的強化裝置不會超過純角形狀。
[0010]關(guān)于用于角板的材料的選擇，術(shù)語“角板”不應(yīng)被當(dāng)作是限制性的。關(guān)于材料的選擇，術(shù)語“隔熱罩塊”不應(yīng)被當(dāng)作是限制性的。隔熱罩塊優(yōu)選是由陶瓷材料組成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明配置的隔熱罩塊可以是隔熱罩的隔離的隔熱罩塊。例如，它們可以僅僅是擠壓墊塊。然而，例如，隔熱罩的所有隔熱罩塊也可根據(jù)本發(fā)明配置。在這種情況下，所有的隔熱罩塊將通過至少一個這樣的緊固裝置被布置在支撐結(jié)構(gòu)上，緊固裝置包括鎖緊螺栓和角板。例如，凹部可以是設(shè)置在周向側(cè)上的保持袋。根據(jù)另一例子，凹部也可以是沿著周向側(cè)延伸的保持槽，多個互相間隔的孔在周向側(cè)上開口，因而允許多個鎖緊螺栓布置在隔熱罩的這一側(cè)上。
[0012]為了解釋根據(jù)本發(fā)明的強化裝置的概念，不被當(dāng)作限制性的多個說明性的實施例在下面給出，它們也可相互結(jié)合以得到根據(jù)本發(fā)明的強化裝置。例如，如從角邊緣所見，強化裝置可以至少部分在穿透區(qū)域后面延伸并強化此區(qū)域，因而增加角板由鎖緊螺栓所引起的彎曲的阻力。在這種情況下，例如，強化裝置可以是焊接到第二臂上的突片的形式。例如，突片可以在第二臂的整個寬度上平行于角邊緣延伸。然而，例如，突片還可以以弧形的形式跨越穿透區(qū)域后面的區(qū)域。強化裝置的另一說明性的實施例可以提供角板的輪廓，例如第二臂的波狀輪廓。根據(jù)強化裝置的另一說明性的實施例，例如，強化裝置也可以附加地在螺栓頭部的下面延伸。
[0013]有利的是，強化裝置的至少一個表面至少部分地反射在螺栓頭部側(cè)面出現(xiàn)的冷卻空氣。
[0014]例如，當(dāng)隔熱罩塊正在經(jīng)受熱氣時，冷卻空氣被傳遞穿過鎖緊螺栓。冷卻空氣流過冷卻空氣導(dǎo)管，冷卻空氣導(dǎo)管在鎖緊螺栓中延伸并包括在螺栓頭部的側(cè)面上的至少一個冷卻空氣開口，因而冷卻空氣在螺栓頭部的側(cè)面出現(xiàn)。根據(jù)另一說明性的實施例，冷卻空氣可以引導(dǎo)為沿著鎖緊螺栓柄的側(cè)面的孔，因而冷卻空氣出現(xiàn)在穿透區(qū)域的區(qū)域中的螺栓頭部的側(cè)面上。
[0015]此配置增加了角板區(qū)域中的冷卻空氣的保壓時間，確保了所述板在工作期間更有效地冷卻。在這種情況下，冷卻空氣可以直接撞擊在表面上或可以重新定向已經(jīng)被反射的冷卻空氣。由于改進的角板冷卻，根據(jù)本發(fā)明的本發(fā)明的配置增加了板的尺寸穩(wěn)定性，確保角板具有對由鎖緊螺栓所引起的彎曲的增大的阻力。
[0016]表面可以是第二臂的波形輪廓的側(cè)面，其朝向螺栓頭部。強化裝置的此說明性實施例結(jié)合了兩個優(yōu)點。依靠該輪廓，角板針對撓曲被機械強化，同時，以根據(jù)本發(fā)明的方式確保了角板增加的冷卻。表面還可以是強化裝置的角側(cè)壁或屏蔽側(cè)壁的下面更詳細描述的第一側(cè)壁的側(cè)面，其朝向螺栓頭部。
[0017]還可被視為有利的是，強化裝置包括第一側(cè)壁，其布置在凹部入口的區(qū)域中，因此第一側(cè)壁至少部分地閉合凹部的入口。
[0018]本發(fā)明的該實施例允許顯著地改善第二臂的冷卻，其對于角板的偏轉(zhuǎn)是特別存在風(fēng)險的。在鎖緊螺栓的螺栓頭部的側(cè)面出現(xiàn)的冷卻空氣在凹部的區(qū)域中保留相當(dāng)長的時間。例如，第一側(cè)壁可以沿著角邊緣延伸并以突片的形式被焊接到后者。根據(jù)本發(fā)明的配置的另一說明性實施例，例如，具有第一側(cè)壁的角板也可以由T形狀的彼此焊接的兩個板實現(xiàn)。然而，也可以以多個其它方式在角板上布置第一側(cè)壁，例如間接地通過強化裝置的另外的側(cè)壁。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)勢配置可以使強化裝置的第一側(cè)壁基本上完全閉合凹部的入口。
[0020]在這種情況下，強化裝置的冷卻效果是非常好的，以至不再需要考慮第一側(cè)壁的機械穩(wěn)定性來增加角板的阻力。
[0021]本發(fā)明的另一優(yōu)勢配置可以使第一側(cè)壁布置在強化裝置的第二側(cè)壁的基本上直角。第二側(cè)壁沿著第二臂延伸，并包括與第二臂的穿透區(qū)域?qū)?zhǔn)的開口。
[0022]第二側(cè)壁可以例如通過材料結(jié)合布置在第二臂上，并將第一側(cè)壁保持在凹部的入口中。換言之，角板被連接到第二角板以形成第一側(cè)壁。在該布置中，第二角板的一個臂平行于第一角板的第二臂延伸，并被布置在其上。在這種情況下，第一側(cè)壁由第二角板的其它臂形成。此說明性的實施例通過第二臂上的雙板層額外增加角板的尺寸穩(wěn)定性。
[0023]此外可以有利地設(shè)想，鎖緊螺栓包括至少一個冷卻空氣導(dǎo)管，其在至少一個出口中的螺栓頭部的側(cè)面開放，其中孔一直延伸到開口的周向布置在冷卻空氣導(dǎo)管的至少一個出口的區(qū)域中的第二側(cè)壁中。
[0024]至少一個孔可以是槽的形式，其終止于出口處。由于其側(cè)壁的撞擊冷卻，并且具體是其出口的撞擊冷卻，孔增加了孔中傳遞的冷卻空氣的冷卻效果。當(dāng)隔熱罩塊經(jīng)受熱氣時，這導(dǎo)致特別是角板的第二臂的第二側(cè)壁的冷卻的改善。
[0025]此外有利地是，如從角邊緣所見，強化裝置至少部分在穿透區(qū)域后面延伸并強化此區(qū)域。
[0026]本發(fā)明的此優(yōu)勢配置強化了角板的區(qū)域，該區(qū)域由于穿透區(qū)域特別地狹窄。
[0027]還被視為有利的是，角板的第二臂或強化裝置的第二側(cè)壁包括與角邊緣相對的側(cè)上的側(cè)壁，該側(cè)壁的角度處于與角邊緣相反的方向，如從角邊緣所見，至少部分在穿透區(qū)域后面延伸并強化此區(qū)域。
[0028]角側(cè)壁增加了在角板的區(qū)域中的冷卻空氣的保壓時間，并同時用于在穿透區(qū)域后面提供角板的特別狹窄區(qū)域的機械強化。本發(fā)明的此配置可以實施為，例如與角板的波形輪廓相結(jié)合，或例如可以單獨地形成強化裝置。例如，與角邊緣相反方向的角度的側(cè)壁可以通過彎曲第二臂的相應(yīng)部分而制造。然而，側(cè)壁也能用多個其它方式被設(shè)置在第二臂上。在臂和角側(cè)壁之間的角優(yōu)選為基本是直角。
[0029]為了進一步增強冷卻效果并因此增強角板的尺寸穩(wěn)定性，有利的是使蔽罩側(cè)壁以垂直間隙布置在角側(cè)壁上，蔽罩側(cè)壁在凹部的入口方向延伸。