用于在支承结构上固定热屏块的固定件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种在支承结构（40）上固定热屏块（42）的固定件（44），包括至少一个可以固定在支承结构（40）上的固定部段（80）和至少一个制动部段（68），制动部段设计用于插入在热屏块（42）上存在的插接装置（94）内。固定部段（80）包括一个当固定部段（80）固定在支承结构（40）上以及制动部段（68）插入热屏块（42）时面对热屏块冷侧（52）的上侧（81）。本发明的固定件能够将热屏块特别可靠地固定在支承结构上。为此，固定件（44）至少部分区域包括膨胀系数互不相同的至少两个分层（86、88），其中，这些分层（86、88）设计为，为了提高固定件（44）的固定力，当运行中将热气体施加在热屏块（42）上时，引起固定件（44）至少部分区域弯曲。
【专利说明】用于在支承结构上固定热屏块的固定件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在支承结构上固定热屏块的固定件以及涉及一种热屏和涉及一种用热屏衬里的燃烧室及涉及一种燃气轮机。
【背景技术】
[0002]在许多工业用途时使用热屏，它们必须耐受1000至1600度的热气体。尤其如它们在发电的电站和在飞机动力装置中使用的那些燃气轮机，在燃烧室内部有比较大的要借助热屏屏蔽的表面。由于热膨胀和由于大的尺寸，热屏必须由许多单个的通常陶瓷的热屏块组成，它们彼此通过足够间隙隔开距离地固定在支承结构上。这种间隙为也可以为称为热屏元件的热屏块提供用于热膨胀的足够空间。
[0003]因此上述类型的热屏包括支承结构和一些热屏块，它们借助固定件可拆卸地固定在支承结构上。每个热屏块有一个面朝支承结构的冷侧和一个与冷侧相对置的可施加热介质的热侧。上述类型的固定件有可以固定在支承结构上的固定部段和至少一个制动部段，它设计用于插入在热屏块上存在的插接装置内。固定部段包括一个当固定部段固定在支承结构上以及制动部段插入热屏块时面对热屏块冷侧的上侧。
[0004]EP1715248A1公开了燃气轮机燃烧室的前言所述的热屏，包括支承结构和一些可拆卸地安装在支承结构上的热屏块。为了保护燃烧室壁，这些热屏块在留出膨胀间隙的情况下面覆盖地安装在支承结构上，其中每个热屏块有一个面朝支承结构的冷侧和一个与冷侧相对置的可施加热介质的热侧。热屏块各用四个成对地相对置的金属固定件弹性地固定在支承结构上。为此，每个固定件包括一个制动部段和一个固定部段。在每个热屏块内，在两个相对置的周缘侧加工制动槽，为了制动热屏块，制动部段可以相对置地插入制动槽内。以此方式相对置地固定在热屏块上的固定件，以其固定部段伸入支承结构中在热屏块下方延伸的固定槽内。在燃气轮机工作期间，可在燃烧室内形成热声激起的压力波动。这种压力波动可在热屏块上施加大的力，以致可能使弹性固定的热屏块撞击在支承结构上或使之与固定件脱开。在燃烧室内热屏块的丢失或损坏，可导致设置在下游的涡轮后继损坏。在现有技术中尤其采取下述措施应付这种疑难问题，亦即为了提高固定力设计缩短的固定件和/或借助板簧增强固定件。在EP1715248A1中公开的固定件，为了提高面朝支承结构方向的复位力，在固定部段的区域内借助板簧增强。
[0005]为了进一步提高固定的可靠性，固定件还包括凸块，它啮合在热屏块的材料凹槽内，以及在这里防止热屏块沿平行于设有槽的周缘面方向移动。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，提供前言所述类型的固定件，用它能特别可靠地将热屏块固定在支承结构上。
[0007]按本发明为解决上述技术问题在前言所述类型的固定件中采取下述措施:固定件至少部分区域包括膨胀系数互不相同的至少两层。这些分层设计为，为了提高固定件的固定力，当运行中将热气体施加在热屏块上时，引起固定件至少部分区域弯曲。
[0008]因此为了提高固定件的固定力，按本发明建议，为了提高固定力，利用固定件在运行中将热气体施加在热屏块上时造成的加热。为此，固定件具有一种按本发明的层叠结构，这种结构在运行中加热时基于不同的膨胀系数引起固定件变形。这些分层设计为，所述也可以用弯曲表征的变形导致增大固定件的固定力。例如，将这些分层的位置、长度、厚度和/或膨胀系数的差别以及这些分层相互间的固定设计为，使得在热屏块上施加工作温度时固定件以期望的方式弯曲，从而提高固定件的固定力。
[0009]固定件可以配备有一个或多个这种区域。例如，这种分层可以设计在制动部段内，它们引起制动部段弯曲，使得在运行中施加热气体时，增强在制动部段与插入装置之间存在的与插入装置的摩擦配合式连接。按另外两种实施例，这种分层可以设置在固定部段内。这些分层可以设计为，当热屏被施加工作温度时，固定部段的上侧沿固定部段纵向具有隆凸或凹入的弯曲。由此，按第一种方案可以提高固定件的复位力，或按第二种方案可以防止制动部段从插入装置滑脱。也就是说，由此提高固定力，使所述的固定能耐受作用在热屏块上的更大的力。
[0010]在下面说明中并在从属权利要求中提供本发明有利的扩展设计，从属权利要求的特征可以单项和互相任意组合使用。
[0011]本发明的一项有利的设计可以规定，固定部段至少部分区域包括至少两个这种分层。这些分层垂直于上侧前后相继地布设以及基本上平行于固定部段的上侧地延伸。
[0012]本发明的这种设计，可例如根据这些分层的设计，提高固定件的复位力和/或增强在制动部段与热屏块之间的摩擦配合式连接。为此，固定部段按固定件的一种实施例可以由长形板组成，它在其一端加宽并将此加宽端严格规定公差地导入支承结构的固定槽中。为了提高长形固定部段的复位力，这些分层可以作为长条沿固定部段纵轴线方向延伸并将膨胀系数的顺序选择为，使固定部段的上侧在施加工作温度时沿固定部段的纵向隆凸曲拱。
[0013]按本发明另一种有利的扩展设计，为了增强在制动部段与热屏块之间的摩擦配合式连接，将膨胀系数的顺序选择为正好相反，所以上侧发生隆凹曲拱。
[0014]按本发明这种有利的扩展设计，这些分层的膨胀系数朝上侧的方向逐层减小。
[0015]此外可以有利地规定，固定部段包括由具有第一种膨胀系数的第一种材料制成的长形底板以及固定在长形底板上侧的由具有第二种膨胀系数的第二种材料制成的板簧。
[0016]这样做具有生产成本低的优点，因为板簧和底板可以使用标准件。在这种情况下，板簧和底板用相应地有不同膨胀系数的不同材料制成。板簧沿底板的纵向延伸。
[0017]有利地，第二种膨胀系数小于第一种膨胀系数。
[0018]本发明的这种设计导致固定部段上侧隆凸曲拱地弯曲。
[0019]此外还可以有利地规定，这两个分层由不同的镍基超级高温合金制成。
[0020]例如,两个分层之一可以用哈斯特耐蚀镍基合金X (HastelloyX)制成。这种材料的商标名称是Haynes International Inc.公司注册的商标。众所周知，这种镍基超级高温合金(nickel based high-temperature superalloy)特别适合在燃气轮机中使用。
[0021]与之相匹配，两个分层中另一个可例如由尼莫尼克镍铬钛合金90 (Nimonic90)制成。[0022]材料尼莫尼克镍铬钛合金90 (Nimonic90)的商标名称是Special MetalsCorporation公司注册的商标。在这里，它同样涉及一种膨胀系数比哈斯特耐蚀镍基合金X(HastelloyX)小的镍基超级高温合金。因为材料的膨胀系数取决于所考察的温度范围，对于这两种材料例如针对温度值摄氏200和400°C提供各相关的膨胀系数。
[0023]
【权利要求】
1.一种用于在支承结构(40)上固定热屏块(42)的固定件(44)，包括至少一个可以固定在支承结构(40)上的固定部段(80)和至少一个制动部段(68)，该制动部段设计用于插入在热屏块(42)上存在的插接装置(94)内，其中，固定部段(80)包括一个当固定部段(80)固定在支承结构(40)上以及制动部段(68)插入热屏块(42)时面对热屏块冷侧(52)的上侦仪81)，其特征为:固定件(44)至少部分区域包括膨胀系数互不相同的至少两个分层(86、88)，其中，这些分层(86、88)设计为，为了提高固定件(44)的固定力，当运行中将热气体施加在热屏块(42)上时，引起固定件(44)至少部分区域弯曲。
2.按照权利要求1所述的固定件(44)，其特征为，所述固定部段(80)至少部分区域包括至少两个这种分层(86、88)，亦即这些分层(86、88)垂直于上侧(81)前后相继布设以及基本上平行于固定部段(80)的上侧(81)延伸。
3.按照权利要求1或2所述的固定件(44)，其特征为，所述分层(86、88)的膨胀系数朝上侧(81)的方向逐层(86、88)减小。
4.按照前列诸权利要求之一所述的固定件(44)，其特征为，固定部段(80)包括由具有第一种膨胀系数的第一种材料制成的长形底板(82)以及固定在该长形底板(82)的上侧(81)由具有第二种膨胀系数的第二种材料制成的板簧(84)。
5.按照权利要求4所述的固定件(44)，其特征为，所述第二种膨胀系数小于第一种膨胀系数。
6.按照权利要求4或5所述的固定件(44)，其特征为，所述两个分层(86、88)由不同的镍基超级高温合金制成。
7.一种用于燃气轮机(I)燃烧室(25)的热屏(26)，包括支承结构(40)和一些热屏块(42)，这些热屏块借助固定件(44)可拆卸地固定在支承结构(40)上，其中，每个热屏块(42)具有一个面朝支承结构(40)的冷侧(52)和一个与该冷侧(52)相对置的可施加热介质的热侧(54),其特征为:至少一个固定件(44)按照权利要求1至6中任一项设计。
8.一种燃烧室(25)，它用热屏(26)衬里，其特征为:所述热屏(26)按照权利要求7设计。
9.一种燃气轮机(1)，其具有至少一个燃烧室(25)，其特征为:至少一个燃烧室(25)按照权利要求8设计。
【文档编号】F23R3/60GK103968422SQ201410044816
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】A.伯特彻, A.克鲁格, T.克里格, S.赖克 申请人:西门子公司