用于保持隔热屏块的保持元件和用于冷却隔热屏的支承结构的方法
【专利说明】用于保持隔热屏块的保持元件和用于冷却隔热屏的支承结构的方法
[0001]本发明涉及一种用于保持在支承结构上的保持元件和一种用于冷却隔热屏的支承结构的方法。本发明还涉及这种隔热屏以及内衬以隔热屏的燃烧室和燃气轮机。
[0002]在多种技术应用中使用隔热屏，该隔热屏必须经受1000至1600Grad Celsius的热气体。尤其是燃气轮机，如它使用在发电电厂和飞机发动机中，在燃烧室的内部相应地具有较大的、待通过隔热屏隔离的面。因为热膨胀和大的尺寸，隔热屏必须由多个单独的，一般陶瓷的隔热屏块组成，该隔热屏块彼此以足够的缝隙间隔地固定在支承结构上。该缝隙为隔热屏元件提供足够热膨胀的空间。但因为缝隙也能够实现热燃烧气体与金属的支承结构和保持元件直接接触，所以作为对应措施，冷却空气通过缝隙在燃烧室的方向上喷入。
[0003]因此，这种类型的隔热屏包括支承结构和多个隔热屏块，此隔热屏块借助保持元件可拆卸地固定在支承结构上，其中，每个隔热屏块都具有面朝支承结构的冷侧和与冷侧对置的、施加以热介质的热侧。在支承结构中设置用于防热气体的至少一个冷却空气通道。
[0004]按这种类型的保持元件具有可固定在支承结构上的固定区段和带有保持头的保持区段，该保持头设计用于嵌接到位于隔热屏块上的嵌接装置中。固定区段当其固定在支承结构上时并且保持区段嵌接在隔热屏块上时具有面朝隔热屏块的冷侧的上侧。
[0005]EP I 701 095A1公开一种燃气轮机的燃烧室的开头所述的隔热屏，其具有支承结构和多个可拆卸地布置在支承结构上的隔热屏块。为保护燃烧室壁，隔热屏块全面地在留出伸缩缝的情况下布置在支承结构上，其中，每个隔热屏块具有面朝支承结构的冷侧和与冷侧对置的、施加以热介质的热侧。隔热屏块通过各两个金属的保持元件弹性地固定在支承结构上。为此，每个保持元件包括具有夹紧区段的保持区段和固定区段。在每个隔热屏块中，在两个对置的周侧上开有保持槽，使得为保持隔热屏块可以将保持元件的夹紧区段对置地嵌接到保持槽中。这样地对置固定在隔热屏块上的保持元件以其固定区段在支承结构中的隔热屏块的下方延伸的固定槽中导引。为防热气体冷却金属的块夹持器的夹紧区段。为此，在保持区段的区域内的块夹持器中和在隔热屏块的保持杆中弓I入开口，该开口与布置在支承结构中的冷却空气孔对齐，使得冷却空气从冷却空气孔中流出并且以一条直线冲击到夹紧区段的冷侧上。
[0006]虽然根据现有技术冷却了夹紧区段，但在隔热屏施加以热气时，热气吸入了隔热屏块之间的伸缩缝区域内。然后，热气可以在隔热屏块下方扩散并且导致支承结构的生成氧化皮。
[0007]因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于保持在支承结构上的隔热屏块的保持元件、一种具有支承结构的隔热屏和一种用于冷却支承结构的方法，通过它们可以特别有效地避免支承结构由于热气吸入导致的生成氧化皮。
[0008]本发明所要解决的另外的技术问题是，提供一种燃烧室和燃气轮机，通过它们可以特别有效地避免被燃烧室包围的隔热屏的支承结构的生成氧化皮。
[0009]该技术问题按本发明在开头所述类型的保持元件中解决的方式是，至少一个冷却空气通道布置在固定区段中。冷却空气通道包括入口和至少一个布置在固定区段的侧面内和/或上侧上的出口。进入入口的冷却空气从至少一个出口排出，其中，冷却空气借助冷却空气通道分别产生一个流出方向，该流出方向包括平行于冷侧的速度分量并且避免被保持区段保持的隔热屏块的冲击冷却。
[0010]固定区段为此这样地布置在支承结构上，使得冷却空气通道与至少一个布置在支承结构中的冷却空气道对应。
[0011]按本发明的保持元件的结构方案能够使冷却空气在隔热屏的隔热屏块的下方的固定区段的区域内被输入。由于这种基本上中心的在隔热屏块下方流入的冷却空气，可以在用于固定隔热屏块的区域内有效地冷却支承结构。也称为块夹持器的弹性保持元件基本上中心地固定在隔热屏块的下方。通过本发明，有效地冷却该区域，其中，隔热屏块的直接气流借助按本发明构造的块夹持器中断。因此，可靠地避免隔热屏块的损坏。隔热屏块通常由陶瓷材料制成并且在运行中以其热侧直接地与燃烧室内的热气体接触。隔热屏块从冷侧的冲击冷却会导致在隔热屏块中的热感应应力并因此导致在隔热屏块中增大的开裂。按本发明，集成到固定区段中的冷却空气通道在块夹持器适合地定位在支承结构上时能够通过在支承结构中的至少一个冷却空气道进行供给。冷却空气通道与冷却空气道的相对应理解为，块夹持器在支承结构上可这样地被定位，使得从冷却空气道中流出的冷却空气至少部分地进入冷却空气通道的入口中。
[0012]在该位置中，冷却空气通道的入口和冷却空气道的出口可以例如彼此对齐。因此，不必具有在支承结构中的冷却空气道和块夹持器中的冷却空气通道之间的物理上的固定连接装置。块夹持器仅定位在支承结构的适合部位上，由此可实现为维修目的、隔热屏块的简单安装或拆卸。例如可以在固定槽中导引保持元件，其中，布置在支承结构中的冷却空气道布置在固定槽的槽底中。块夹持器在此可以为维修目的移动通过冷却空气道。冷却空气通道可以例如布置在固定区段的背对保持区段的端部区域中。
[0013]冷却空气在离开冷却空气通道的出口时的流动方向可以通过冷却空气通道的相应构造指向支承结构的待冷却的区域。从冷却空气通道的出口中流出的冷却空气流的总动量的方向在此不指向隔热屏。因此，各流出方向具有一个速度分量，该速度分量平行于隔热屏块的冷侧延伸并且避免对隔热屏块的冲击冷却。
[0014]按有利的结构方案，冷却空气通道与构造在固定区段的上侧上的突起部对应。
[0015]本发明的该结构方案能够实现，冷却空气通道的至少一个出口侧向地布置在突起部中。
[0016]也可以看作有利的是，固定区段在突起部的区域内加厚。
[0017]因为以此方式存在更多的材料，所以冷却空气通道可以例如布置在固定区段的内部。例如以布置在固定区段中的冷却空气孔的形式，该冷却空气孔包括至少一个布置在突起部的侧面中的出口。冷却空气孔可以具有例如T形走向。
[0018]按本发明的结构方案，固定区段在突起部的区域内阶梯形地错位。
[0019]与该结构方案相应地，冷却空气通道可以设计成布置在该阶梯下方的槽。该槽可以具有两个对置的侧面。但该槽也可以包括仅一个侧面。因此，冷却空气通道包括两个布置在固定区段的侧面中的出口。冷却空气通道可以包括另外的布置在突起部中的出口。
[0020]突起部有利地设计为阶梯形并且包括至少一个指向保持区段方向的侧面。按本发明的此扩展设计，冷却空气通道的至少一个出口布置在该侧面内。
[0021]以这种方式可以特别有效地冷却支承结构的、其上保持固定区段的区域。为此可以通过冷却空气通道的相应结构方案，从冷却空气通道中流出的冷却空气的流动方向指向固定区段的侧边缘。
[0022]此外，可以有利地规定，固定区段包括细长形的底板，在该底板的一端侧上连接有保持区段，在底板的另一端侧上相对底板在隔热屏块的方向上错位地设有堵塞板。因此，借助堵塞板在固定区段的上侧中形成阶梯形的突起部。在这种情况下，冷却空气通道至少由堵塞板的下侧和在堵塞板下方延伸的、底板的端侧的部分所限定。
[0023]本发明的该结构方案具有特别简单的构造。按本发明的保持元件可以例如通过将堵塞板固定在传统的固定区段的表面上来实现。
[0024]本发明所要解决的另外的技术问题是，提供一种开头所述的隔热屏，通过该隔热屏可以特别有效地避免支承结构由于热气