燃?xì)廨啓C燃燒室的楔形陶瓷熱屏的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱屏，具體是用于給燃?xì)廨啓C的燃燒室加襯。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫氣體反應(yīng)器，諸如在壓力下操作的燃?xì)廨啓C燃燒室的壁，必須通過用于其支撐結(jié)構(gòu)的適當(dāng)屏蔽被保護(hù)，以免受熱氣體攻擊。
[0003]該熱屏包括支撐結(jié)構(gòu)和熱屏元件，所述熱屏元件被平面布置并且附連到支撐結(jié)構(gòu)，其保護(hù)支撐結(jié)構(gòu)和燃燒室壁免受熱氣體影響。陶瓷材料是適用于熱屏元件的材料。與金屬材料相比，陶瓷材料具有耐高溫性、耐腐蝕性和低導(dǎo)熱性。然而，配備有熱保護(hù)層的金屬熱屏元件同樣是已知的。由于特定的材料熱膨脹特性，以及通常在運行的情況下(靜止時是環(huán)境溫度，在滿負(fù)荷下是最高溫度)產(chǎn)生的溫度差，熱屏元件的與溫度有關(guān)的膨脹必須得到保證，以便防止作為受阻的膨脹的結(jié)果產(chǎn)生的熱應(yīng)力，其可能會破壞部件。這可以通過使用多個小的、單獨的熱屏元件給壁加襯里來實現(xiàn)，將保護(hù)壁不受熱氣體攻擊。必須在支撐結(jié)構(gòu)和各個熱屏元件之間提供膨脹間隙；出于安全原因，這種間隙必須永遠(yuǎn)不會被完全閉合，即使在操作過程中。在這種情況下，必須確保熱氣體不會經(jīng)由膨脹間隙過度加熱支撐壁結(jié)構(gòu)。
[0004]由于在燃?xì)廨啓C燃燒室中已知熱屏元件的幾何形狀，該支撐結(jié)構(gòu)(膨脹間隙)的未覆蓋表面和支撐結(jié)構(gòu)的突出邊緣不能從燃燒室的熱負(fù)荷中被最佳地保護(hù)。其結(jié)果是，在這些點支撐結(jié)構(gòu)經(jīng)受必須以很大的代價被修復(fù)的熱過載。讓這更困難的是，由于燃燒室部件經(jīng)受公差，熱膨脹所必需的間隙不能被最佳地設(shè)定。各部件的粗糙公差區(qū)在燃?xì)廨啓C燃燒室內(nèi)產(chǎn)生過大的膨脹間隙。這使得熱氣體有可能滲透到膨脹間隙并損壞金屬部件。損壞的部件必須被替換，或者也可以磨出支撐結(jié)構(gòu)的受損區(qū)域，并隨后對受影響區(qū)域進(jìn)行堆焊和再加工。另外，也可以使用陶瓷保護(hù)涂層涂敷熱加載區(qū)域，或沉積高溫合金到經(jīng)受高熱負(fù)載的部件上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是基于具體說明熱屏元件的目的，具有至少一個這樣的熱屏元件的熱屏，燃燒室，具有至少一個這樣的燃燒室的燃?xì)廨啓C和用于使用熱屏給燃燒室加襯里的方法，使用該方法可以特別有效地避免由于熱氣體進(jìn)入對燃燒室的部件的損壞。
[0006]用于包括支撐結(jié)構(gòu)的熱屏的通用熱屏元件具有可暴露于熱氣體的熱側(cè)，與熱側(cè)相對的冷側(cè)以及外周側(cè)。外周側(cè)將熱側(cè)連接到冷側(cè)。熱屏元件可以使用面向支撐結(jié)構(gòu)的冷側(cè)附連到熱屏的支撐結(jié)構(gòu)，并具有垂直于冷側(cè)的高度。
[0007]在序言中提到的那種類型的熱屏元件的情況下，該目的按照本發(fā)明得以實現(xiàn)，因為在增加高度的方向上熱屏元件的高度增加，其中熱屏元件的增加高度的區(qū)域基本上在增加高度的方向上延伸遠(yuǎn)至至少一個外周側(cè)或遠(yuǎn)至將熱側(cè)延伸超出冷側(cè)的基部區(qū)域的突起。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的熱屏元件有利地改變在沿著熱屏元件的熱側(cè)的方向上流動的熱氣體的流，以反抗熱氣體進(jìn)入在增加高度的方向上鄰接熱屏元件的膨脹間隙。另外，取決于熱屏元件的安裝位置，熱屏元件的增加高度的區(qū)域可以從輻射熱中屏蔽鄰接結(jié)構(gòu)。換句話說，增加高度的區(qū)域的高度增加基本上在增加高度的方向上延伸遠(yuǎn)至至少一個外周側(cè)或遠(yuǎn)至將熱側(cè)延伸超出冷側(cè)的基部部區(qū)域的突起。增加高度的區(qū)域從而充當(dāng)擾流板。
[0009]熱屏元件的高度例如可以只從熱屏元件的中部增加。例如，該高度可以連續(xù)或不連續(xù)增加。高度增加可以例如線性延伸遠(yuǎn)至外周側(cè)或例如從基本線性高度增加連續(xù)過渡到將熱側(cè)延伸超出冷側(cè)的基部區(qū)域的突起的基本水平輪廓。但是，高度增加也可以在突起的區(qū)域內(nèi)連續(xù)，使得高度增加延伸遠(yuǎn)至外周側(cè)，該外周側(cè)以突起的端面鄰接熱側(cè)。如果增加高度的方向被垂直于外周面定向，在增加高度方向上的外周側(cè)的高度比在相反方向上的外周側(cè)的高度大。
[0010]可以有利地規(guī)定，增加高度的區(qū)域至少沿著冷側(cè)的整個基部區(qū)域延伸。
[0011]換言之，整個熱屏元件可以基本上呈擾流板的形狀。
[0012]優(yōu)選地，在增加高度的區(qū)域內(nèi)，熱屏元件的高度在增加高度的方向上可以連續(xù)地，特別是線性地增加。
[0013]也可以有利地規(guī)定，增加高度的方向基本上垂直于熱屏元件的外周側(cè)被定向。
[0014]此外可以有利地規(guī)定，在增加高度的方向朝向其被定向的外周側(cè)上，熱屏元件包括基本上沿著外周側(cè)的寬度延伸的突起，其具有為熱側(cè)的一部分的上側(cè)和與該上側(cè)相反的下側(cè)。
[0015]突起也使得防止熱氣體滲透進(jìn)入膨脹間隙或損壞相鄰的結(jié)構(gòu)成為可能。燃燒室支撐結(jié)構(gòu)的突出邊緣可以借助突起來保護(hù)。突起可以是恒定高度的，或作為斜坡的延續(xù)，可具有高達(dá)外周側(cè)的上側(cè)的增加高度。
[0016]熱屏元件優(yōu)選由陶瓷材料制成。
[0017]本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是詳細(xì)說明在序言中提到的類型的熱屏，通過該熱屏能夠特別有效地防止由于熱氣體進(jìn)入對燃燒室部件造成損壞。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，該目的是使用在序言中提到的類型的熱屏實現(xiàn)的，因為熱屏包括至少一個熱屏元件，如權(quán)利要求1至6中的任一項所述。
[0019]可以有利地規(guī)定，熱屏包括如權(quán)利要求1至6中的任一項所述形成的至少一排熱屏元件，其中熱屏元件的增加高度的相應(yīng)方向朝著所述排的共同端面被定向。
[0020]熱屏優(yōu)選在其邊緣區(qū)域具有多排熱屏元件，其可以具有根據(jù)本發(fā)明的擾流板形狀。
[0021 ]本發(fā)明的另一有利實施例可以規(guī)定，端面比支撐結(jié)構(gòu)的鄰接端面的區(qū)域和/或比在其朝向端面定向的一側(cè)上鄰接端面的熱屏元件更高。
[0022 ]這特別有利地改變了在沿著所述排的熱屏元件的方向上流動的熱氣體的流動特性，使得熱氣體進(jìn)入端面的鄰接膨脹間隙可以特別有效地被避免。
[0023]為了更好地保護(hù)鄰接結(jié)構(gòu)，可有利地規(guī)定，所述排的至少一個熱屏元件如權(quán)利要求5所述形成，其中熱屏元件的突起伸出超過支撐結(jié)構(gòu)的相應(yīng)鄰接區(qū)域和/或超過鄰接的熱屏元件的區(qū)域。優(yōu)選的是，所述排是熱屏的陶瓷的最后排。
[0024]該陶瓷的最后排界定通過在被覆蓋的表面的一側(cè)上的陶瓷熱屏元件所覆蓋的表面。鄰接最后排的可例如是一排金屬熱屏元件或熱屏的支撐結(jié)構(gòu)的金屬部件或燃燒室壁的金屬部件。這些區(qū)域可以借助最后一排的創(chuàng)造性結(jié)構(gòu)特別有效地被保護(hù)以防止熱氣體進(jìn)入。
[0025]本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是詳細(xì)說明在序言中提到的類型的燃燒室，通過該燃燒室能夠特別有效地防止由于熱氣體進(jìn)入對燃燒室部件造成的損壞。
[0026]為此目的，燃燒室包括如權(quán)利要求7至11中的任一項所述的熱屏。
[0027]有利的是，本發(fā)明產(chǎn)生于燃燒室，該燃燒室的燃燒室壁在其上游端包括其中創(chuàng)建有至少一個環(huán)形槽的環(huán)繞部件，其中向內(nèi)界定燃燒室頭部端的火焰底部被附接在槽內(nèi)，并且熱屏鄰接向一側(cè)界定槽的腹板，其具有環(huán)繞的最后排，同時留下膨脹間隙。
[0028]可以有利地規(guī)定，最后排的熱屏元件如權(quán)利要求1至6中的任一項所述形成，其中最后排的熱屏元件的增加高度的方向朝著腹板被定向，并且朝著腹板被定向的最后排的端面比腹板的鄰接區(qū)域更高。
[0029]在筒倉燃燒室的情況下，腹板也被稱為F-環(huán)。熱屏元件的擾流板形狀對熱氣體再循環(huán)區(qū)具有積極的影響。這使得熱氣體更難以滲透進(jìn)入到最后排和F-環(huán)之間的膨脹間隙，并且防止對支撐結(jié)構(gòu)的可能損壞。此外，擾流板的形狀可以防止F