用于冷却热屏的支承结构的装置以及热屏的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷却热屏的支承结构的装置，以及涉及一种热屏，尤其涉及燃气轮机燃烧室的热屏。
[0002]本发明还涉及具有这种热屏的燃烧室和燃气轮机。
【背景技术】
[0003]在许多工业应用中使用热屏，它们必须能经受住1000至1600°C的高温燃气。尤其如在发电厂和航空发动机中使用的燃气轮机，在燃烧室内部有比较大的面积要通过热屏防护。由于热膨胀和大的尺寸，热屏必须由许多单个的通常陶瓷制的热屏砖组成，它们彼此以足够间隙间隔地固定在支承结构上。这种间隙为热屏元件提供足够用于热膨胀的空间。然而由于这种间隙，高温燃气也有可能与金属支承结构和固定元件直接接触，所以作为应对措施通过间隙朝燃烧室方向吹入冷却空气。
[0004]因此上述类型的热屏包括支承结构和一些热屏砖，它们借助砖支架可拆式固定在支承结构上，其中每块热屏砖有一个面朝支承结构的冷侧和一个与冷侧相对置可以施加热介质的热侧。每个砖支架有至少一个用于固定在热屏砖上的支持段以及可以固定在支承结构上的固定段。为了防护高温燃气，在支承结构内设至少一个冷却空气过道。
[0005]为了将砖支架固定在支承结构上，可以在支承结构内设置圆环形和平行的固定槽。在这种情况下砖支架以其固定段并列地插入固定槽内，以及，后来的砖支架锁定之前已定位的砖支架的位置。以此方式可以将圆环形的一排热屏砖固定在燃气轮机燃烧室内部的支承结构上。
[0006]EP1701095A1公开了一种燃气轮机燃烧室的热屏，包括支承结构和一些可拆式安装在支承结构上的热屏砖。为保护燃烧室的壁，热屏砖在留有膨胀间隙的情况下表面覆盖地安装在支承结构上，其中，每块热屏砖有一个面朝支承结构的冷侧和一个与冷侧相对置地可以施加热介质的热侧。这些热屏砖各用四个金属砖支架弹性地固定在支承结构上。为此，每个砖支架包括一个形式上为抓钳的支持段和一个固定段。在热屏砖的每一侧内，在两个相对置的周缘侧加工支持槽，从而为了支持热屏砖，砖支架的抓钳可以相对置地啮合在支持槽内。以此方式相对置地固定在热屏砖上的砖支架，将其固定段插入支承结构中的一个在热屏砖下方延伸的固定槽内。为防护高温燃气，冷却金属砖支架的抓钳。为此，在砖支架内支持段的区域内以及在热屏砖制动锁内加工孔，它们与设置在支承结构中的冷却空气孔对齐，从而使冷却空气从冷却空气孔流出沿直线冲击在抓钳的冷侧上。
[0007]尽管按现有技术抓钳有这种冷却，然而当高温燃气施加在热屏上时，仍能导致热燃气进入热屏砖之间的膨胀间隙区域内。于是高温燃气可在热屏下方扩散并导致支承结构起氧化皮。
【发明内容】
[0008]因此本要解决的技术问题是，提供一种用于上述类型的热屏支承结构的冷却装置和一种热屏，借助这种热屏能特别有效地避免支承结构由于高温燃气进入而起氧化皮。
[0009]按本发明在一种前言所提及类型的用于冷却热屏支承结构的装置中，采取下述措施解决所述技术问题:所述装置包括纵轴线和冷却空气通道，其中，所述装置可以以纵轴线垂直于支承结构表面地安置在支承结构上。在此位置，冷却空气通道从装置的面朝支承结构的那一端出发延伸，以及在下游包括至少一个出口通道。所述至少一个出口通道相对于纵轴线从装置的侧向通出。所述装置能以这样的方式安置在支承结构上，亦即使冷却空气通道与至少一个设置在支承结构内的冷却空气过道相对应。
[0010]因此按本发明，对于设置在支承结构上的热屏砖，冷却空气可以流入在热屏砖冷侧与支承结构之间的间隙内。在这里，冷却空气可以借助所述装置从一个高出支承结构的位置排出加入间隙内。此外，冷却空气在侧向从所述装置流入间隙中。这避免因冲击式冷却损坏热屏砖，以及将冷却空气分布在热屏砖下方，并不立即通过热屏砖之间的膨胀间隙泄出。其结果是，既能有效冷却热屏的支承结构，同时又避免损坏热屏砖。
[0011]对于(在安置在支承结构上的装置中的)冷却空气通道与至少一个设置在支承结构内的冷却空气过道相对应，应理解为，从所述至少一个冷却空气过道排出的冷却空气，至少部分进入冷却空气通道中。例如，冷却空气通道与冷却空气过道可以互相对齐或彼此邻接。所述冷却空气过道可例如涉及设置在支承结构中的冷却空气孔，所述装置可以以其面朝支承结构的那一端旋入此冷却空气孔中。
[0012]装置的纵轴线不必与由物体的形状所规定的纵轴线一致。它是虚拟的，以及在安置在支承结构上的装置中穿过装置的固定区并垂直于支承结构表面延伸。在这里可以不考虑表面不平度。
[0013]所述可以安置在支承结构上用于冷却支承结构的装置，在概念上还包括这些装置，它们部分沉入支承结构内地固定在支承结构中，或它们安置在一个在支承结构中延伸的孔内部。
[0014]可以有利地规定，所述装置是冷却空气通道集成在内的螺旋销钉。
[0015]本发明的这种进一步发展有特别简单的结构，并因而与低的生产成本相关联。
[0016]此外可以有利地规定，所述至少一个出口通道沿径向朝纵轴线延伸。
[0017]因此从出口通道排出的冷却空气，平行于支承结构从一个加高的位置排出，流入热屏砖与支承结构之间的间隙内。这就有可能冷却支承结构宽大的区域，并与此同时避免热屏砖的冲击式冷却。
[0018]也可以认为有利的是，所述装置包括至少两个相对置的出口通道。
[0019]本发明的这种设计特别适用于冷却支承结构中的固定槽。
[0020]还可以认为有利的是，所述装置有四个出口通道。
[0021]这样做能够均匀地冷却围绕所述装置布置的支承结构区。
[0022]本发明另一个要解决的技术问题是提供一种前言提及类型的热屏，借助它能特别有效地避免支承结构由于高温燃气进入而起氧化皮。
[0023]为此，为了防护高温燃气，热屏在支承结构内包括至少一个冷却空气过道，在该冷却空气过道上安置按照权利要求1至5之一所述的装置。
[0024]术语“将装置安置在冷却空气过道上”在这里应理解为，包括在所述装置内的冷却空气通道与冷却空气过道相对应。
[0025]所述装置可例如在两个膨胀间隙的交叉区下方安置在支承结构上。在该区域内只借助一个装置，便能在有相应数量的出口通道的情况下，便能在四个相邻热屏砖的下方，将冷却空气吹入各自在热屏砖冷侧与支承结构之间的间隙内。
[0026]但优选的是，所述装置在热屏砖下方安置在支承结构上。
[0027]术语“在热屏砖下方”在这里应理解为，所述装置安置在支承结构的一个面朝热屏砖冷侧的区域内。
[0028]相应于本发明的这种扩展设计，所述装置尤其可以在热屏砖下方，安置在砖支架固定段的附近。在这种情况下，侧向排出的出口通道可以朝支承结构的方向倾斜，并定位为，使所述至少一个排出的冷却空气流，对准砖支架在其固定时所支持的那个结构。
[0029]有利地，砖支架的固定段可拆式固定在在支承结构内延伸的固定槽内部，以及，冷却空气过道汇入固定槽的槽底。在这里，所述装置在槽底内安置在冷却空气过道上。
[0030]按本发明的这种扩展设计，为了装入和拆除热屏砖，所述装置必须或拆除，或将它以这样的方式安置在槽底内，亦即使砖支架能够在所述装置上面通过固定槽移走。
[0031]按本发明一种有利的扩展设计，所述装置在热屏砖下面，基本上安置在砖支架两个固定段之间的中央。
[0032]换句话说，所述装置处于两个相对置的砖支架两个固定段之间，它们在热屏砖相对置的侧壁共同支持一个热屏砖。以此方式可以将从该装置排出的冷却空气吹入热屏砖下方，砖支架并不阻塞