[發明專利]用于冷卻熱屏的支承結構的裝置以及熱屏

有效

• 申請號: 201380053375.8
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN104718412B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: S.格倫德爾;A.克盧格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F23M5/08
• 分類號: F23M5/08;F23M5/04;F23R3/00;F23R3/60
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 謝強,郝俊梅

技術領域

本發明涉及一種冷卻熱屏的支承結構的裝置，以及涉及一種熱屏，尤其涉及燃氣輪機燃燒室的熱屏。

本發明還涉及具有這種熱屏的燃燒室和燃氣輪機。

背景技術

在許多工業應用中使用熱屏，它們必須能經受住1000至1600℃的高溫燃氣。尤其如在發電廠和航空發動機中使用的燃氣輪機，在燃燒室內部有比較大的面積要通過熱屏防護。由于熱膨脹和大的尺寸，熱屏必須由許多單個的通常陶瓷制的熱屏磚組成，它們彼此以足夠間隙間隔地固定在支承結構上。這種間隙為熱屏元件提供足夠用于熱膨脹的空間。然而由于這種間隙，高溫燃氣也有可能與金屬支承結構和固定元件直接接觸，所以作為應對措施通過間隙朝燃燒室方向吹入冷卻空氣。

因此上述類型的熱屏包括支承結構和一些熱屏磚，它們借助磚支架可拆式固定在支承結構上，其中每塊熱屏磚有一個面朝支承結構的冷側和一個與冷側相對置可以施加熱介質的熱側。每個磚支架有至少一個用于固定在熱屏磚上的支持段以及可以固定在支承結構上的固定段。為了防護高溫燃氣，在支承結構內設至少一個冷卻空氣過道。

為了將磚支架固定在支承結構上，可以在支承結構內設置圓環形和平行的固定槽。在這種情況下磚支架以其固定段并列地插入固定槽內，以及，后來的磚支架鎖定之前已定位的磚支架的位置。以此方式可以將圓環形的一排熱屏磚固定在燃氣輪機燃燒室內部的支承結構上。

EP1701095A1公開了一種燃氣輪機燃燒室的熱屏，包括支承結構和一些可拆式安裝在支承結構上的熱屏磚。為保護燃燒室的壁，熱屏磚在留有膨脹間隙的情況下表面覆蓋地安裝在支承結構上，其中，每塊熱屏磚有一個面朝支承結構的冷側和一個與冷側相對置地可以施加熱介質的熱側。這些熱屏磚各用四個金屬磚支架彈性地固定在支承結構上。為此，每個磚支架包括一個形式上為抓鉗的支持段和一個固定段。在熱屏磚的每一側內，在兩個相對置的周緣側加工支持槽，從而為了支持熱屏磚，磚支架的抓鉗可以相對置地嚙合在支持槽內。以此方式相對置地固定在熱屏磚上的磚支架，將其固定段插入支承結構中的一個在熱屏磚下方延伸的固定槽內。為防護高溫燃氣，冷卻金屬磚支架的抓鉗。為此，在磚支架內支持段的區域內以及在熱屏磚制動鎖內加工孔，它們與設置在支承結構中的冷卻空氣孔對齊，從而使冷卻空氣從冷卻空氣孔流出沿直線沖擊在抓鉗的冷側上。

盡管按現有技術抓鉗有這種冷卻，然而當高溫燃氣施加在熱屏上時，仍能導致熱燃氣進入熱屏磚之間的膨脹間隙區域內。于是高溫燃氣可在熱屏下方擴散并導致支承結構起氧化皮。

發明內容

因此本要解決的技術問題是，提供一種用于上述類型的熱屏支承結構的冷卻裝置和一種熱屏，借助這種熱屏能特別有效地避免支承結構由于高溫燃氣進入而起氧化皮。

按本發明在一種前言所提及類型的用于冷卻熱屏支承結構的裝置中，采取下述措施解決所述技術問題：所述裝置包括縱軸線和冷卻空氣通道，其中，所述裝置可以以縱軸線垂直于支承結構表面地安置在支承結構上。在此位置，冷卻空氣通道從裝置的面朝支承結構的那一端出發延伸，以及在下游包括至少一個出口通道。所述至少一個出口通道相對于縱軸線從裝置的側向通出。所述裝置能以這樣的方式安置在支承結構上，亦即使冷卻空氣通道與至少一個設置在支承結構內的冷卻空氣過道相對應。

因此按本發明，對于設置在支承結構上的熱屏磚，冷卻空氣可以流入在熱屏磚冷側與支承結構之間的間隙內。在這里，冷卻空氣可以借助所述裝置從一個高出支承結構的位置排出加入間隙內。此外，冷卻空氣在側向從所述裝置流入間隙中。這避免因沖擊式冷卻損壞熱屏磚，以及將冷卻空氣分布在熱屏磚下方，并不立即通過熱屏磚之間的膨脹間隙泄出。其結果是，既能有效冷卻熱屏的支承結構，同時又避免損壞熱屏磚。

對于(在安置在支承結構上的裝置中的)冷卻空氣通道與至少一個設置在支承結構內的冷卻空氣過道相對應，應理解為，從所述至少一個冷卻空氣過道排出的冷卻空氣，至少部分進入冷卻空氣通道中。例如，冷卻空氣通道與冷卻空氣過道可以互相對齊或彼此鄰接。所述冷卻空氣過道可例如涉及設置在支承結構中的冷卻空氣孔，所述裝置可以以其面朝支承結構的那一端旋入此冷卻空氣孔中。

裝置的縱軸線不必與由物體的形狀所規定的縱軸線一致。它是虛擬的，以及在安置在支承結構上的裝置中穿過裝置的固定區并垂直于支承結構表面延伸。在這里可以不考慮表面不平度。

所述可以安置在支承結構上用于冷卻支承結構的裝置，在概念上還包括這些裝置，它們部分沉入支承結構內地固定在支承結構中，或它們安置在一個在支承結構中延伸的孔內部。