[發明專利]在暴露表面處具有沖擊冷卻的側面涂覆的熱屏蔽元件

在審

• 申請號: 201580041531.8
• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN107003001A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: A·伯切爾;C·格蘭特;A·克盧格;T·克里格;K-U·席爾德馬徹
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: F23R3/00
• 分類號: F23R3/00;F23R3/60
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及熱屏蔽元件、特別是用于包覆燃燒室壁，并且涉及由熱屏蔽元件構成的熱屏蔽裝置。本發明還涉及用于制造熱屏蔽元件的方法。

背景技術

為了保護燃燒室的結構免受高溫的傷害，可以例如用陶瓷瓦(陶瓷熱屏蔽)和/或金屬瓦(金屬熱屏蔽)將其包覆。熱屏蔽元件一般具有平面形式，有著面對燃燒室的熱側面和相反的冷側面及外周邊沿，其中彼此挨著布置的多個熱屏蔽元件形成熱屏蔽。在該背景下，熱屏蔽元件彼此間隔開地定位以便在各情況中在相鄰的熱屏蔽元件的邊沿之間形成側向間隙。

燃氣輪機的操作期間的非常高的熱負載(特別是局部熱峰值)結合組成部件的不充足的冷卻導致涂層的過早磨損并且例如剝落。在更高溫度下操作的上燃氣輪機膨脹級增強了該效果并因此磨損機制也被進一步增強。用于延長熱屏蔽的服務壽命的一個措施是冷卻空氣的使用。該冷卻空氣特別地被引入側向間隙內，以便防止熱燃燒氣體的入侵。然而，供給的冷卻空氣不總是最佳的。在一些區域中，冷卻不充分，在其他區域中冷卻空氣被浪費，這也應該避免。特別是兩個相鄰的熱屏蔽元件之間的側向間隙常常沒有很好地冷卻或者沒有很好地密封以對抗熱氣體的入侵。

為此，WO 2004/106809 A1公開了一種具有熱屏蔽元件的燃燒室的實施例，其中冷卻空氣作用在這些熱屏蔽元件的后側面上，熱屏蔽元件(慣例地)彼此間隔開地布置。為了降低用于所使用的金屬熱屏蔽元件的負載，在實際的熱屏蔽元件上設置陶瓷涂層。

為了改善側向間隙中的冷卻而不消耗過多的冷卻空氣，根據DE10 2010 204 103 A1的實施例在使用金屬熱屏蔽元件時選擇了側向邊沿在后側面上延伸、越過冷側面并在該背景下在相對的側向邊沿中創建一排冷卻空氣孔的實施例。冷卻空氣被供給在熱屏蔽元件的冷側面上，并且部分穿過冷卻空氣孔離開到側向間隙內，并因此可以防止熱氣體的入侵。

然而，已發現該實施例具有缺陷：當熱屏蔽元件挨著彼此布置時，穿過一個熱屏蔽元件的冷卻空氣孔離開的冷卻空氣迎面地遇到穿過相鄰的熱屏蔽元件的冷卻空氣孔離開的冷卻空氣。這損害了冷卻空氣在側向間隙的長度上的均勻分布。

發明內容

因此本發明的目的是提供一種上面提到類型的熱屏蔽元件和熱屏蔽裝置，使其具有較長的服務壽命、特別是改進冷卻空氣到側向間隙內的引入。本發明進一步的目的涉及用于制造這樣的熱屏蔽元件的方法。

目的通過類似地利用如權利要求1和3所教導的根據本發明的熱屏蔽元件來實現。為此，權利要求6和7指示了根據本發明的熱屏蔽裝置，以及權利要求9涉及用于制造根據本發明的熱屏蔽元件的根據本發明的方法。

根據本發明的熱屏蔽元件的和熱屏蔽裝置的有利實施例被指示在從屬權利要求中。

在用于包覆燃氣輪機的燃燒室的熱屏蔽裝置中一般使用通用熱屏蔽元件。這里，熱屏蔽元件具有可暴露于熱介質的熱側面，和與熱側面相反的冷側面，及鄰接熱側面和冷側面的外周邊沿(rim)。在通用熱屏蔽中，該邊沿從熱側面延伸至超過冷側面的面。這里，被升高高于冷側面的邊沿具有內側面和外側面并且包括多個邊沿區段。在該背景下，針對形成外周邊沿的獨立邊沿區段中的每一個，不必要都從熱側面行進延伸超過冷側面。然而有必要的是，至少兩個相對的邊沿區段延伸超過冷側面并且在這樣做時具有從內側面延伸至外側面的冷卻空氣開口。通過與已知的現有技術類比，因此冷卻空氣可以經由冷卻空氣開口被吹送到兩個熱屏蔽元件之間的側向間隙內。

在熱屏蔽元件的根據本發明的第一實施例中，通過將一個邊沿區段的冷卻空氣開口相對于相對的邊沿區段的冷卻空氣開口偏移布置，實現了到側向間隙內的空氣流動的改善。如果以示例的方式考慮具有左手邊沿區段的熱屏蔽元件，其中第一冷卻空氣孔在與邊沿區段的端部相距(例如與上面的邊沿區段)距離X處，并且隨后的冷卻空氣開口之間的距離在各情況中是X，那么將有必要在根據本發明的第一實施例中將相對的右手邊沿區段的第一冷卻空氣孔布置在與跟隨上面的邊沿區段的示例的邊沿區段的端部相距近似0.5X的距離處或在近似1.5X的距離處，隨后的冷卻空氣開口也布置在相對于彼此的近似X的距離處。

相對的邊沿區段上的冷卻空氣開口的偏移布置避免了當同樣的熱屏蔽元件挨著彼此布置時冷卻空氣直接、迎面的噴出到之間的側向間隙內。