专利名称：隔热屏构件装置和用于装配隔热屏构件的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有隔热屏构件的隔热屏构件装置、一种在隔热屏构件装置中装 配隔热屏构件的方法、另一种在隔热屏构件装置中装配隔热屏构件的方法、以及所述隔热 屏构件装置的应用。
背景技术：
在许多工业应用中采用有工作能力的陶瓷隔热屏，以阻隔在1000°C与1600°C之 间的温度。尤其涡轮机的隔热屏，如在发电厂和大型飞机中使用的燃气轮机和涡轮喷气发 动机，它们在燃烧室内部有比较大的要通过隔热屏阻隔的面积。由于热膨胀和由于尺寸大， 所以隔热屏必须由许多用陶瓷制造的单个隔热屏构件组合而成，它们有足够间隙地彼此间 隔开。这种间隙为隔热屏构件提供足够的热膨胀空间。然而正因为这种间隙，也可能使高 温燃气与支承隔热屏的支承结构直接接触，作为有效的应对措施，经冷却通道通过间隙朝 燃烧室方向吹入冷却空气形式的冷却流体。此外冷却空气还用于，有目的地为金属夹具送 风并使之冷却，夹具用于将陶瓷的隔热屏构件(CHS，Ceramic Heat Shield)夹紧在支承结 构上。为了将夹具设计为尽可能简单和单一，已知一种结构形式，据此，这些夹具一方面 可插入支承结构中的设计为圆环形和平行的装配槽内，以及另一方面将构成的夹钳夹紧在 陶瓷隔热屏的侧棱边内的固定槽中。隔热屏构件通过夹具并列插入支承结构的槽内，后来 的构件将事先定位的构件阻塞在其位置上。以此方式可例如在燃气轮机的燃烧室内构成隔 热屏构件的圆环形排列。然而剩下最后的隔热屏构件不再能按这种方式装配，因为两侧存在的相邻隔热屏 构件阻碍切向的安装运动。这种在末尾的隔热屏构件往往称为陷阱板块或陷阱。因此，为 了安置最后的隔热屏构件采用螺钉连接的方案，这些方案能够实现沿支承结构表面法线的 方向安装最后的隔热屏构件。为此一种已知的螺钉连接方案利用四个螺钉，它们插入为此设计在最后的隔热屏 构件的侧棱边内的凹槽中。这种方案的缺点在于，装配时操作困难。操作四个螺钉必须例 如使用固定装置，如粘贴装置或胶带，但它们并不可靠，由此可导致丢失螺钉，以及由于有 损坏涡轮的高风险，所以务必在投入运行前找到丢失的螺钉。此外，上仰式装配很困难，因 为用胶带固定的螺钉可能翻倒并因而无法插入规定的孔中。由于涉及最终的隔热屏，螺钉 不能用手定位，而是必须凭内六角(看不见地)穿入孔中。EP1701095A1和EP0558540B1例如介绍了一种如上面提及的那样设计的隔热屏， 它有已描述的优点和问题。在专业界隔热屏构件也称为砖块，以及固定它们的固定件称为 砖块夹具，在隔热屏构件的侧棱内留空的槽称为窝。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，设计为可沿由多个隔热屏构件构成的隔热屏支承结构表面法线的方向，可靠和不复杂地装配、拆卸和持续固定隔热屏构件、尤其是最终砖块或 陷阱，其中，紧固件应充分冷却和不应由于遭遇高温气体而过热。按照第一个方面本发明为了解决本发明的技术问题，从一种隔热屏构件装置出 发，它包括隔热屏构件，尤其陷阱，其用于具有多个相邻地安装在支承结构上的隔热屏构件 的隔热屏。隔热屏构件具有热侧和冷侧，以及将它固定在支承结构上，其中，每排隔热屏构 件的支承结构有至少一个装配槽。此隔热屏构件在两个相对置的和横向于平行的装配槽延 伸的棱边侧上，各有形式上为固定槽的留空凹槽。为解决本发明的技术问题，本发明隔热屏构件有至少一个贯通的螺钉头孔，它基 本上垂直钻透隔热屏构件的冷侧和热侧，以及各螺钉的螺钉头可通过它进入和/或可自由 下沉直至支承结构。在螺钉头上可尤其设计六角形或其他形状的内多角槽，从而可将螺钉 从隔热屏构件的热侧借助相应的内六角工具旋入。贯通的螺钉头孔沿装配槽布置。此外，在支承结构的装配槽内，与螺钉头孔对齐， 存在用于容纳螺钉螺纹杆的螺钉孔。在螺钉头下面可安装和/或安装一个用作砖块夹具的 弹性件，它沿隔热屏构件的冷侧和支承结构的装配槽延伸。其中，用作砖块夹具的弹性件至 少一个外端设计为卡固用的固定钩，它用于插入隔热屏构件侧向留空的固定槽内。由此，与现有技术相比，螺钉头及其螺纹杆更深地下沉直至接触支承结构，以及远 离隔热屏构件之间的间隙区。因此高温气体不直接流过它们。其结果是可以完全取消冷却 空气流和与之相关联的费用，或将其显著简化和减少。按本发明一项优选的扩展设计，弹性件只延伸到有固定槽的两侧之一，此时，每两 个彼此背对设置的弹性件构成一个弹性件对。按本发明另一项优选的扩展设计，弹性件延伸到隔热屏构件有固定槽的两侧，并 因而构成一个整体式弹性件对。在这里，弹性件通过优选地至少一个公共的螺钉固定在支 承结构上。此外，在弹性件两个外端上各设计一个卡固用的固定钩，其用于插入隔热屏构件 各自侧向留空的固定槽内。采用这种配置，减少弹性件和螺钉的数量，从而可以非常简单地 完成装配和拆卸。还可以进一步改进这种整体式弹性件对，只要弹性件沿支承结构装配槽延伸的纵 侧有规定的曲拱，它从支承结构那里凸拱，所以当弹性件松弛时，在弹性件端部卡固用的固 定钩彼此倾斜张开一个预定的角度。由此在固定钩之间形成一个距离，该距离允许隔热屏 构件穿入固定钩之间。优选地，在隔热屏构件的热侧设有凹槽，它规定用于容纳弹性件的凸拱。此外，按本发明另一项优选的扩展设计，在隔热屏构件的热侧与弹性件之间设有 压块，它用于通过压紧将弹性件的曲拱整直，并由此可将弹性件彼此相对置端上的固定钩 插入固定槽内。布设在支承结构的各装配槽内的用于容纳螺钉螺纹杆的螺钉孔，可设计为贯通地 穿过支承结构，以及设计为可与一个可从支承结构后侧安装的螺纹装置拧紧。与之不同地，布设在支承结构装配槽内用于容纳螺钉螺纹杆的螺钉孔，可设计为 有规定的足够深度的盲孔，此外，在盲孔内优选地可安装螺纹插件。螺纹插件可尤其设计为 螺旋插件或螺圈。由于采取这一措施，不再需要设置要从支承结构后侧安装的螺纹装置，如 螺母。因此隔热屏构件的装配和拆卸完全可以在支承结构的前侧完成。
按照另一个方面本发明的技术问题通过一种按照以上所述设计的包括隔热屏构 件和至少一个弹性件的隔热屏构件装置在支承结构上的装配方法得以解决。隔热屏构件按照本发明的装配设计为，-将用于插入固定槽内的弹性件安装在隔热屏构件上，-将螺钉插入相应的贯通的螺钉头孔内，并穿过设在弹性件上的孔，-隔热屏构件与装在其上的弹性件和螺钉一起通过垂直于支承结构表面的运动安 装在支承结构上，从而使螺钉的螺纹杆插入支承结构的相应螺纹孔内，_将螺钉拧紧。弹性件优选地通过粘结固定，因此当安装在隔热屏构件上时它们保持粘附。按装 配方法的另一项扩展设计，螺钉也可以事后通过螺钉头孔和弹性件上的孔穿入和旋入支承 结构的螺钉孔内。在这里，作为螺纹装置，或采用一个事先装入支承结构盲孔内的螺纹插件，或一个 可穿过支承结构的贯通的螺钉孔进入的螺母。因此可以根据结构选择使用两种类型的螺纹 连接。最后，按另一个方面本发明的技术问题通过按照以上所述优选设计的隔热屏构件 装置的一种应用得以解决，所述隔热屏构件装置用于构成内燃机、尤其涡轮机的隔热屏、尤 其隔热屏的最终砖块或陷阱砖块。为此涡轮机可优选地是燃气轮机。
下面借助附图表示的实施例说明本发明。其中图1表示通过已知的隔热屏构件装置剖开示出的局部横截面图；图2表示图1所示已知的隔热屏构件的局部透视图；图3表示按照本发明的第一种隔热屏构件装置在装配前的横截面图；图4表示按照本发明的第一种隔热屏构件装置在装配后的横截面图；图5表示按照本发明的弹性件的透视图；图6表示按照本发明的第二种隔热屏构件装置的分解透视图；图7表示按照本发明的第二种隔热屏构件装置在装配时的横截面透视图；以及图8表示按照本发明的第二种隔热屏构件装置的横截面侧视图。
具体实施例方式图1和图2表示通过已知的隔热屏构件装置1剖开示出的局部横截面图。在已知的隔热屏构件装置1中，隔热屏构件3或砖块借助总共四个螺钉连接件固 定在支承结构30上。在隔热屏构件3的侧棱边上构成凹槽或有侧向凹槽6的窝5，螺钉杆15和螺钉头 13可侧向置入其中。在螺钉头13下面安装一个压力分配器或垫片14，它将压力分布在一 个较大的面积上，并因而保护隔热屏构件3的陶瓷体。隔热屏构件3与安装在上面的仅四个螺钉13/15和压力分配器14 一起，按照现有 技术必须垂直于支承结构地安装，以及四个螺钉杆15必须穿入四个相应地设在支承结构 30内的螺钉孔中。因为在自由侧置入窝5中的螺钉会容易脱落，所以事先用胶粘剂或胶带将它们固定在其位置上。然而在穿入时容易失去这种粘结，以及螺钉可能或脱落或卡死，并 因而不再能穿入支承结构30的螺钉孔内。因为螺钉比较高地耸起，所以它们通过相邻隔热屏构件3之间存在的间隙被高温 气体流过并达到高的温度，由此需要冷却。冷却例如设计为通过通道和通风管道25通风。 支承结构30的装配槽40或专门设计在支承结构30内的通道可用作冷却通道。因为按这种装配方式，陶瓷隔热屏构件3和金属螺钉15的热膨胀较大而且互不相 同，所以螺钉15还必须旋入盘形弹簧叠19中。盘形弹簧叠19是一种昂贵的附加构件，它 装在盘叠套筒20中，后者用固定片22封闭。固定片22在螺钉15尚未装入时防止盘形弹 簧和螺母21掉出。因此这种已知的配置结构复杂和在装配/拆卸时难以操作，所以有时需要两个操 作人员。图3表示按照本发明的第一种隔热屏构件装置1在装配前的横截面图。整体式弹性件37在松弛状态设有曲拱37，该曲拱从支承结构30的表面凸拱。通 过这种预定的曲拱，布设在弹性件37外端的两个固定钩36彼此张开一个规定的角度。这 种规定的张开可能还要手动加宽，为的是能将隔热屏构件3穿入并固定在固定钩36之间。 通过固定，隔热屏构件3可与两个安放在它上面的弹性件37 —起轻松地操作。因此作为下 一步可例如将螺钉28插入螺钉头孔中。在弹性件的曲拱37面朝隔热屏构件3冷侧4的那一侧安装一个压块38。压块38 可至少部分沉入在冷侧4上的设计在隔热屏构件内的凹槽32中，从而可以在上面所述的穿 入时保持张开固定钩36。图4表示图3所示的本发明第一种隔热屏构件装置1装配在支承结构30上之后 的横截面图。为此，支承结构30有一个螺钉孔，在本例中它设计为贯通的钻孔。整体式弹性件 对37置入设计在支承结构30中的装配槽40内，由此将隔热屏构件3直接贴靠在支承结构 30上。通过拧紧螺钉28，将压块38 —直压至槽底并由此将弹性件37的曲拱整直，从而将 固定钩36插入隔热屏构件3各自的侧面固定槽34内，并因而固定隔热屏构件3。克服弹性 件37预定的弹力，将隔热屏构件朝支承结构30挤压，因此隔热屏构件的热膨胀也可以通过 弹性件37的弹性弯曲补偿。由此不再需要如参见图1所说明的那样将螺钉28捕集在盘形弹簧叠中。可以使 用简单的螺母42，它可从支承结构30的后侧安装。螺钉头孔29优选地设计为以相同的直径贯通，并保证可以从隔热屏构件3的热侧 2接触到螺钉28的螺钉头27。因此装配或拆卸可以借助旋转工具，例如内六角工具实施， 可以将工具通过螺钉头孔29插入螺钉头27的内六角槽11中。由此可简单地实施隔热屏构件的装配和拆卸。有利的是，不过并不强求，将螺钉28的位置对称于中心地布置，因为由此使整体 式弹性件37朝两侧方向获得等长的弹性肩，并因而在隔热屏构件3的四个紧固点的每一个 上作用相同的弹力。在隔热屏构件3侧面固定槽34的上棱边与下棱边之间规定的错移量a，保证固定 钩36即使在张开状态也仍有足够的位置，将预装配的隔热屏构件装置，插入已先装配好的相邻隔热屏构件之间。图5表示按照本发明的弹性件44的透视图，按照本发明第二种优选的设计，它分 成两个部分。此弹性件44与普通的砖夹非常相似。它有一个孔45和一个固定钩46，孔45规定 用于借助螺钉连接固定，以及固定钩36规定用于插入隔热屏构件3侧面的固定槽34内。图6表示按照本发明的第二种隔热屏构件装置1的分解透视图。每一排隔热屏构件的支承结构30有两个环形平行排列的装配槽40。在这些装配 槽40的底部总共设置四个螺钉孔，在这里它们例如设计为盲孔48。隔热屏构件3的每一侧在横向于装配槽40布置的侧棱边内，各有一个形式上为固 定槽34的凹槽，其中插入弹性件44的固定钩。按照本发明设置四个螺钉头孔29，它们优选地以相同的直径贯通地钻穿隔热屏构 件3。图7和图8表示与图6相同的结构在弹性件44装配后的横截面透视图。在这里，隔热屏构件3贴靠在支承结构30上，以及弹性件44与参见图3和图4说 明的结构设计中一样沉入支承结构30的装配槽40内。在这种情况下，弹性件4用通过弹性件的孔45插入的螺钉28，借助螺纹插件50旋 入设计在装配槽40底部的盲孔48中。为此，螺钉28的螺钉头27可穿过隔热屏构件3的 螺钉头孔29插入。弹性件44在装配状态被夹紧，从而施加一个压力，它在总共四个角部区将隔热屏 构件3压靠在支承结构30上。因此在这种设计中也能补偿隔热屏构件3的热膨胀，所以不
需要盘形弹簧叠。盲孔48允许仅从热侧那里实施隔热屏构件3的装配和拆卸。此外，按一项优选的扩展设计也有利的是，盲孔48从支承结构30的后侧设计有一 个通道49，并通过螺钉28构成一个空气通道52。通过这种可简单构成的通风通道可以引 入冷却空气，以便在需要时冷却螺钉28的螺钉头27。按照此项扩展设计的隔热屏构件3的装配，将四个弹性件44在四个地点置入在侧 面的固定槽34中并用胶带固定在其中。然后将此预装配组件垂直地安放在它的在相邻隔 热屏构件之间的位置上。接着，这四个螺钉28穿过各自相关的螺钉头孔29插入，以及通过 弹性件44的孔45穿入安装在盲孔48中的螺纹插件内，并借助内六角工具旋入。
权利要求
一种具有隔热屏构件(3)的隔热屏构件装置(1)，其用于具有多个相邻地安装在支承结构(30)上的隔热屏构件的隔热屏，其中，所述隔热屏构件(3)有热侧(2)和冷侧(4)，以及所述隔热屏构件(3)固定在支承结构(30)上，其中，每排隔热屏构件的支承结构(30)具有至少一个装配槽(40)，以及其中，所述隔热屏构件(3)在各自的两个相对置的且横向于平行的装配槽(40)延伸的棱边侧，具有固定槽(34)形式的留空的凹槽(34)，其特征为所述隔热屏构件(3)具有至少一个贯通的螺钉头孔(29)，该螺钉头孔基本上垂直钻透所述隔热屏构件(3)的冷侧(4)和热侧(2)，以及相应的螺钉(28)的螺钉头(27)可通过所述螺钉头孔进入和/或可自由下沉直至安装在支承结构(30)上，其中，贯通的螺钉头孔(29)沿装配槽(40)布置以及在支承结构(30)的装配槽(40)内设有用于安装所述螺钉(28)的螺纹杆(28)的螺钉孔(48)，以及在相应的螺钉(28)的螺钉头(27)下面可安装和/或已安装弹性件(37、44)，该弹性件沿所述隔热屏构件(3)的冷侧(4)在支承结构(30)的装配槽(40)内延伸，其中，所述弹性件(37、44)的至少一个外端设计为用于卡固的固定钩(36、46)，该固定钩用于插入到所述隔热屏构件(3)的侧向留空的固定槽(34)内。
2.按照权利要求1所述的隔热屏构件装置，其特征为，所述弹性件(44)只延伸到所述 隔热屏构件(3)的具有固定槽(34)的两侧中的一侧，此时，每两个彼此背对设置的弹性件 (44、44)构成一个弹性件对。
3.按照权利要求1所述的隔热屏构件装置，其特征为，所述弹性件(37)延伸到所述隔 热屏构件(3)的具有固定槽(34)的两侧，并因而构成一个整体式的弹性件对(37)，其中，该 弹性件对(37)通过至少一个公共的螺钉(28)固定在支承结构(30)上，以及，在所述弹性 件(37)的两个外端上各设计一个卡固用的固定钩(36)，所述固定钩用于插入到隔热屏构 件(3)的相应侧向的留空的固定槽(34)内。
4.按照权利要求3所述的隔热屏构件装置，其特征为，所述弹性件(37)的沿支承结构 (30)的装配槽(40)延伸的纵侧具有曲拱(37)，它从支承结构(30)那里凸拱，所以当弹性 件(37)松弛时，在弹性件端部卡固用的固定钩(36)彼此张开一个预定的角度，由此在所述 固定钩(36)之间形成一个距离，该距离允许隔热屏构件(3)穿入固定钩(36)之间。
5.按照前列诸权利要求3至4之一所述的隔热屏构件装置，其特征为，在所述隔热屏构 件(3)的冷侧(4)内设有凹槽(32)，它用于容纳弹性件(37)的凸拱(37)。
6.按照前列诸权利要求3至5之一所述的隔热屏构件装置，其特征为，在隔热屏构件 (3)的冷侧(4)与弹性件(37)之间布设压块(38)，它用于通过压紧将弹性件(37)的曲拱 (37)整直，并由此可将弹性件(37)的两个相对置端部上的固定钩(36)插入到固定槽(34) 内。
7.按照前列诸权利要求之一所述的隔热屏构件装置，其特征为，布设在支承结构(30) 的装配槽(40)内用于容纳螺钉(28)的螺纹杆(28)的螺钉孔，设计为贯通地穿过支承结构 (30)，以及与一个可从支承结构(30)后侧(31)安装的螺纹装置(42)拧紧。
8.按照前列诸权利要求1至6之一所述的隔热屏构件装置，其特征为，布设在支承结 构(30)的装配槽(40)内用于容纳螺钉(28)的螺纹杆(28)的螺钉孔(48)，设计为具有规 定的足够深度的盲孔(48)。
9.按照权利要求8所述的隔热屏构件装置，其特征为，在所述盲孔(48)内可安装螺纹 插件(50)。
10.按照权利要求9所述的隔热屏构件装置，其特征为，所述螺纹插件(50)设计为螺旋 插件或螺圈。
11.一种用于将按照权利要求9或10所述的具有隔热屏构件(3)和至少一个弹性件(44)的隔热屏构件装置(1)装配在支承结构(30)上的方法，其特征为 -将用于插入固定槽(34)内的弹性件(44)安装在隔热屏构件(3)上，-将螺钉(28)插入相应的贯通的螺钉头孔(29)内，并穿过布设在弹性件(44)上的孔(45)，-隔热屏构件(3)与安装在上面的弹性件(44)和螺钉(28) —起通过垂直于支承结构 (30)表面的运动安装在支承结构(30)上，从而使螺钉(28)的螺纹杆(28)插入到支承结构 (30)的相应螺纹孔(48)内， -将螺钉(28)拧紧。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征为，每个隔热屏构件(3)使用至少两个弹性件 (44)和至少两个螺钉(28)。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征为，采用事先装入支承结构(30)的盲孔 (48)内的螺纹插件(50)或穿过支承结构(30)的贯通的螺钉孔进入的螺母(42)，作为螺纹 装置(42,50) 0
14.按照上述权利要求之一所述的隔热屏构件装置(1)的应用，其用于构成内燃机、尤 其涡轮机的隔热屏、尤其隔热屏的最终砖块或陷阱砖块(3)。
全文摘要
本发明涉及一种具有隔热屏构件(3)的隔热屏构件装置(1)及其装配方法，该隔热屏构件装置用于具有安装在支承结构(30)上的隔热屏构。按本发明规定，隔热屏构件在两个平行于装配槽(40)延伸的相对置侧，有至少一个贯通的螺钉头孔(29)，螺钉头孔基本上垂直钻透隔热屏构件的冷侧(4)和热侧(2)，以及各螺钉(28)的螺钉头(27)可通过它进入和/或可自由下沉直至安装在支承结构上，以及在各螺钉的下面安装弹性件(37、44)，弹性件沿隔热屏构件的冷侧和支承结构的平行的装配槽延伸，其中，弹性件(37、44)的至少一个外端部设计为卡固用的固定钩(36、46)，它用于插入到隔热屏构件的侧向留空的固定槽(34)内。
文档编号F23M5/04GK101922728SQ20101020095
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者威尔赫尔姆·沙伊特曼, 安德烈·克卢格, 安德烈亚斯·贝彻, 托马斯-迪特尔·坦拉姆, 格哈德·西蒙, 萨拜因·图琴, 马克·特蒂尔特, 马科·林克 申请人:西门子公司