[发明专利]燃气透平的隔热屏

说明书

本发明涉及燃气透平的技术领域。它涉及燃气透平的隔热屏，特别是，该隔热屏以环形方式封闭住一段燃气透平的旋转叶片，并由多个隔热屏段组成，这些隔热屏段沿圆周方向一个接一个地布置，它们以环形段的方式弯曲，并从外部冷却。隔热屏段的纵向侧面被设计成对应弯曲的导轨，该导轨沿圆周方向延伸，并具有一个轴向伸出的第一臂，用于固定到燃气透平的壳体上，每个隔热屏段通过第一臂安装在具有恒定宽度的环形中间空间中。

例如，US-A-5,071,313公开了这样一种分段隔热屏。

燃气透平中的隔热屏通常具有限制热空气的流动空间以及防止燃气透平的壳体和支撑结构受到热气体和过度热输入的侵蚀的作用。为达到此目的，如在US-A3,864,056中所述，需要冷却隔热屏。这种冷却通常通过在远离热气体的一侧使冷却空气贴着隔热屏流动的方式达到。因此，会在隔热屏中产生温度差，并进而产生热致内应力，从而将使隔热屏承受过量负载。

在冷却过程中，在面对着热气体的前侧和允许冷空气进入的后侧之间产生一个温度梯度。因此，隔热屏的各个段将趋向于伸展或“伸直”，由于燃气透平的旋转对称性，这些段以环形段的形式弯曲。为了限制由此产生的内应力的影响，例如，在前面提到的US-A-5,071,313中，提出了在横向布置的隔热屏段的固定导轨中制出T形槽的方案。

由隔热屏段的热致伸直或弯曲所导致的另一个问题与它们安装或固定在燃气透平的壳体上有关。如果隔热屏或其各个段由于安装方式的原因防止了其伸直，那么就会产生内应力，这些内应力可能会超出所用材料的强度极限，从而导致断裂。在不同的燃气透平中使用隔热屏的经验表明，断裂情况的发生通常是由于因温度差而产生的内应力而导致的。为了避免这种内应力的产生，在EP-B1-0 728258中提出借助整体形成的钩形件将隔热屏段安装在壳体上，第一钩形件悬挂在隔热屏段的中部，并在它们之间留有少量间隙，而第二钩形件悬挂在隔热屏段的端部，并具有大的间隙，从而通过悬挂结构，使得在隔热屏段的热致伸长和第二钩形件的相关位移过程中，不会产生机械应力。

然而，这种设有间隙、利用第一和第二钩形件的已知安装方法具有以下缺陷：由于为了作为一实体将隔热屏段固定在其位置上，通过第一钩形件对隔热屏段的中心固定是不够的，因而必须附加插入一个带形件(如EP-B1-0 728 258的图2中的62)，以将隔热屏段保持在一个稳定的位置上。这样，使得在隔热屏的制造和安装过程中，需要相当多的额外费用。

因此，本发明的目的是提供一种用于燃气透平的(分段)隔热屏，它可以克服上述现有技术中的缺陷，特别是，可以通过一简单结构可靠地紧固隔热屏段，并且能够很容易地安装隔热屏段，以及基本上不防碍隔热屏段的热致伸直。

本发明的目的是通过以下结构实现的：根据本发明，提供了一种燃气透平的隔热屏，该隔热屏以环形方式封闭住一段燃气透平的旋转叶片，并由多个隔热屏段组成，这些隔热屏段沿圆周方向一个接一个地布置，它们以环形段的方式弯曲，并从外部冷却，隔热屏段的纵向侧面被设计成对应弯曲的导轨，该导轨沿圆周方向延伸，并具有一个沿轴向伸出的第一臂，用于固定到燃气透平的壳体上，每个隔热屏段通过第一臂安装在具有恒定宽度B1的环形中间空间中，本发明的特点是，第一臂具有一个沿圆周方向变化的宽度B2，该宽度B2在隔热屏段的端面处基本上等于环形中间空间的宽度B1，并向着隔热屏段的中央平面逐渐减小，以使得在承受热负载的过程中，隔热屏段可以通过其第一臂在环形中间空间中的预定区域内无阻碍地伸展。可见，本发明的实质在于借助于在纵向侧面延伸的导轨来安装隔热屏的各个分段，各分段在其端部基本上无间隙，而在其中部区域设有足够的间隙，从而使得在隔热屏段的热致伸直过程中，其中部区域可以无阻碍地沿径向位移。在这种情况下，位于各分段端部的隔热屏段的支承点形成伸展或伸直的枢转点。

根据本发明的隔热屏的一个第一优选实施例的特点是：在每种情况下，中间空间具有一个弯曲外径和一个弯曲内径；在隔热屏处于冷的状态时，第一臂具有一个弯曲外径和一个弯曲内径；所述两个弯曲外径基本上相等，所述第一臂的弯曲内径小于所述中间空间的弯曲内径。在该实施例中，隔热屏段中部区域的所需间隙通过设定不同的弯曲(曲率)半径的方式获得，该隔热屏段可以利用一磨削轮通过简单的方式加工成具有不同的弯曲半径。与此同时，避免了在隔热屏段边缘区域出现台阶或突变部分，而在这些地方，可能出现不利的机械应力状态。