紧固隔热罩块至支撑结构，以及隔热罩的制作方法
【专利说明】紧固隔热罩块至支撑结构，以及隔热罩
[0001]本发明涉及将隔热罩块紧固至支撑结构，并且涉及一种隔热罩，涉及一种用隔热罩作为内衬的燃烧室，以及一种燃气轮机。
[0002]在许多技术应用中，使用了必须在1000到1600度抵抗热气的隔热罩。具体地，用于发电厂和航空发动机类型的燃气轮机具有对应的大表面，以便由燃烧室内的隔热罩屏蔽。由于热膨胀和大尺寸，隔热罩必须由许多单独的隔热罩块组成，这些模块通常是陶瓷制品，并且以隔开足够的间隙的方式紧固在支撑结构上。此间隙给隔热罩块提供了热膨胀的足够空间，隔热罩块也能被称为隔热罩元件。
[0003]因而所讨论类型的隔热罩包括支撑结构和多个隔热罩块，隔热罩块被紧固，特别是可释放地紧固到支撑结构。每个隔热罩块具有朝向支撑结构的冷侧以及与冷侧相对的热侦牝热侧可以承受热介质。在至少一个隔热罩块中，至少一个凹部被设置在隔热罩块的至少一个轴向侧中，所述周向侧将冷侧连接到热侧，其中将凹部连接到冷侧的孔在垂直于冷侧的周向侧上延伸。锁紧螺栓可以插入到孔中，以将隔热罩块紧固到支撑结构，因而锁紧螺栓的螺栓头部至少部分地进入凹部。同时，锁紧螺栓在穿透区域中穿过角板。角板包括基本上平行于周向侧延伸的第一臂，以及延伸到凹部中的第二臂。两个臂在角边缘彼此邻接。紧固隔热罩块的这种方法，特别地通过在两个相对的周向侧的每个上的两个凹部，尤其很好地适用于紧固布置在燃烧室壁周围的一排隔热罩块的端部模块。端部模块还被称为挤压垫块。
[0004]EP1884713B1公开了所讨论类型的隔热罩，其中隔热罩块成排地被紧固到支撑结构上，隔热罩块布置为与燃烧室的纵向轴同轴。在该布置中，一排隔热罩块由保持元件保持，保持元件被插入支撑结构中延伸的紧固槽中，其中在先前的隔热罩块的保持元件已经被紧固之后，后续的隔热罩块的保持元件被插入到紧固槽中，而且它们锁住先前的保持元件。在已知的隔热罩的情况下，挤压垫块通过可以拧入支撑结构的紧固件固定在支撑结构上。在隔热罩块的两个相对的周向侧上，所述侧将冷侧连接到热侧上，这些挤压垫块具有两个凹部。与这些凹部的每一个相关联，在周向侧上存在一个孔，所述孔垂直延伸到冷侧并将凹部连接到冷侧。为了将挤压垫块紧固到支撑结构上，锁紧螺栓被插入到四个孔中的每一个，因而锁紧螺栓的螺栓头部进入凹部。为了确保通过螺栓头部施加在隔热罩块上的压力更好得分配，角板布置螺栓头部的下面。锁紧螺栓在穿透区域中穿过角板，因而角板通过进入凹部的臂在螺栓头部的下面延伸，并覆盖该孔，在该孔中，锁紧螺栓通过基本上平行于周向侧延伸的臂延伸。锁紧螺栓滑动到孔外可以导致隔热罩块的丢失。在工作期间，这可以引起用隔热罩作为内衬的燃烧室的损坏。
[0005]本发明的根本目的是表示一种隔热罩，其具有在开头时描述的类型的至少一个隔热罩块，该模块的紧固以特别可靠的方式避免隔热罩块从支撑结构脱离。
[0006]为此目的，角板包括超过纯角形状的强化装置。强化装置增加了角板由锁紧螺栓所引起的弯曲的阻力。
[0007]本发明是基于这样的现实，如前序部分所述的隔热罩块的紧固可以通过开发角板的可靠性而得到显著改善。因此，锁紧螺栓、凹部、冷却空气的用量或整个紧固理念的再设计不是必要的。
[0008]本发明通过在角板上的强化装置确保了隔热罩块的紧固。这防止角板的位移，位移可导致锁紧螺栓从孔中滑出。
[0009]根据本发明，强化装置不涉及角板的材料改变或角板厚度的均匀增加，因为这样的强化装置不会超过纯角形状。
[0010]关于用于角板的材料的选择，术语“角板”不应被当作是限制性的。关于材料的选择，术语“隔热罩块”不应被当作是限制性的。隔热罩块优选是由陶瓷材料组成。
[0011]根据本发明配置的隔热罩块可以是隔热罩的隔离的隔热罩块。例如，它们可以仅仅是挤压垫块。然而，例如，隔热罩的所有隔热罩块也可根据本发明配置。在这种情况下，所有的隔热罩块将通过至少一个这样的紧固装置被布置在支撑结构上，紧固装置包括锁紧螺栓和角板。例如，凹部可以是设置在周向侧上的保持袋。根据另一例子，凹部也可以是沿着周向侧延伸的保持槽，多个互相间隔的孔在周向侧上开口，因而允许多个锁紧螺栓布置在隔热罩的这一侧上。
[0012]为了解释根据本发明的强化装置的概念，不被当作限制性的多个说明性的实施例在下面给出，它们也可相互结合以得到根据本发明的强化装置。例如，如从角边缘所见，强化装置可以至少部分在穿透区域后面延伸并强化此区域，因而增加角板由锁紧螺栓所引起的弯曲的阻力。在这种情况下，例如，强化装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个宽度上平行于角边缘延伸。然而，例如，突片还可以以弧形的形式跨越穿透区域后面的区域。强化装置的另一说明性的实施例可以提供角板的轮廓，例如第二臂的波状轮廓。根据强化装置的另一说明性的实施例，例如，强化装置也可以附加地在螺栓头部的下面延伸。
[0013]有利的是，强化装置的至少一个表面至少部分地反射在螺栓头部侧面出现的冷却空气。
[0014]例如，当隔热罩块正在经受热气时，冷却空气被传递穿过锁紧螺栓。冷却空气流过冷却空气导管，冷却空气导管在锁紧螺栓中延伸并包括在螺栓头部的侧面上的至少一个冷却空气开口，因而冷却空气在螺栓头部的侧面出现。根据另一说明性的实施例，冷却空气可以引导为沿着锁紧螺栓柄的侧面的孔，因而冷却空气出现在穿透区域的区域中的螺栓头部的侧面上。
[0015]此配置增加了角板区域中的冷却空气的保压时间，确保了所述板在工作期间更有效地冷却。在这种情况下，冷却空气可以直接撞击在表面上或可以重新定向已经被反射的冷却空气。由于改进的角板冷却，根据本发明的本发明的配置增加了板的尺寸稳定性，确保角板具有对由锁紧螺栓所引起的弯曲的增大的阻力。
[0016]表面可以是第二臂的波形轮廓的侧面，其朝向螺栓头部。强化装置的此说明性实施例结合了两个优点。依靠该轮廓，角板针对挠曲被机械强化，同时，以根据本发明的方式确保了角板增加的冷却。表面还可以是强化装置的角侧壁或屏蔽侧壁的下面更详细描述的第一侧壁的侧面，其朝向螺栓头部。
[0017]还可被视为有利的是，强化装置包括第一侧壁，其布置在凹部入口的区域中，因此第一侧壁至少部分地闭合凹部的入口。
[0018]本发明的该实施例允许显著地改善第二臂的冷却，其对于角板的偏转是特别存在风险的。在锁紧螺栓的螺栓头部的侧面出现的冷却空气在凹部的区域中保留相当长的时间。例如，第一侧壁可以沿着角边缘延伸并以突片的形式被焊接到后者。根据本发明的配置的另一说明性实施例，例如，具有第一侧壁的角板也可以由T形状的彼此焊接的两个板实现。然而，也可以以多个其它方式在角板上布置第一侧壁，例如间接地通过强化装置的另外的侧壁。
[0019]本发明的优势配置可以使强化装置的第一侧壁基本上完全闭合凹部的入口。
[0020]在这种情况下，强化装置的冷却效果是非常好的，以至不再需要考虑第一侧壁的机械稳定性来增加角板的阻力。
[0021]本发明的另一优势配置可以使第一侧壁布置在强化装置的第二侧壁的基本上直角。第二侧壁沿着第二臂延伸，并包括与第二臂的穿透区域对准的开口。
[0022]第二侧壁可以例如通过材料结合布置在第二臂上，并将第一侧壁保持在凹部的入口中。换言之，角板被连接到第二角板以形成第一侧壁。在该布置中，第二角板的一个臂平行于第一角板的第二臂延伸，并被布置在其上。在这种情况下，第一侧壁由第二角板的其它臂形成。此说明性的实施例通过第二臂上的双板层额外增加角板的尺寸稳定性。
[0023]此外可以有利地设想，锁紧螺栓包括至少一个冷却空气导管，其在至少一个出口中的螺栓头部的侧面开放，其中孔一直延伸到开口的周向布置在冷却空气导管的至少一个出口的区域中的第二侧壁中。
[0024]至少一个孔可以是槽的形式，其终止于出口处。由于其侧壁的撞击冷却，并且具体是其出口的撞击冷却，孔增加了孔中传递的冷却空气的冷却效果。当隔热罩块经受热气时，这导致特别是角板的第二臂的第二侧壁的冷却的改善。
[0025]此外有利地是，如从角边缘所见，强化装置至少部分在穿透区域后面延伸并强化此区域。
[0026]本发明的此优势配置强化了角板的区域，该区域由于穿透区域特别地狭窄。
[0027]还被视为有利的是，角板的第二臂或强化装置的第二侧壁包括与角边缘相对的侧上的侧壁，该侧壁的角度处于与角边缘相反的方向，如从角边缘所见，至少部分在穿透区域后面延伸并强化此区域。
[0028]角侧壁增加了在角板的区域中的冷却空气的保压时间，并同时用于在穿透区域后面提供角板的特别狭窄区域的机械强化。本发明的此配置可以实施为，例如与角板的波形轮廓相结合，或例如可以单独地形成强化装置。例如，与角边缘相反方向的角度的侧壁可以通过弯曲第二臂的相应部分而制造。然而，侧壁也能用多个其它方式被设置在第二臂上。在臂和角侧壁之间的角优选为基本是直角。
[0029]为了进一步增强冷却效果并因此增强角板的尺寸稳定性，有利的是使蔽罩侧壁以垂直间隙布置在角侧壁上，蔽罩侧壁在凹部的入口方向延伸。