[发明专利]用于燃气轮机的燃烧室的隔热屏和用于这种隔热屏的隔热石在审
申请号: | 201480050643.5 | 申请日: | 2014-09-29 |
公开(公告)号: | CN105531542A | 公开(公告)日: | 2016-04-27 |
发明(设计)人: | C·克鲁施;V·沃斯博格 | 申请(专利权)人: | 西门子股份公司 |
主分类号: | F23M5/02 | 分类号: | F23M5/02;F23R3/00 |
代理公司: | 北京市金杜律师事务所 11256 | 代理人: | 郑立柱 |
地址: | 德国*** | 国省代码: | 德国;DE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 燃气轮机 燃烧室 隔热 这种 | ||
技术领域
本发明涉及一种隔热屏,尤其用于布置在燃气轮机的燃烧室中。 本发明还涉及一种隔热石,该隔热石能够用作该隔热屏的组成部件以 及涉及一种燃烧室和一种包括该燃烧室的燃气轮机,其中该燃烧室至 少局部地以这种隔热屏为内衬。
背景技术
在很多技术应用采用隔热屏,其必须抵挡1000至1600度的热气 体。尤其是燃气轮机,如其处于发电厂中和在飞机发动机中使用的那 样,在燃烧室的内部中具有相当大的由隔热屏遮护的面积。由于热膨 胀且由于大的尺寸该隔热屏必须由很多单个的、通常为陶瓷的隔热石 装配而成,这些隔热石相互通过支持元件在支撑结构上间隔足够大的 间隙。该间隙为这些隔热石提供用于热膨胀的足够的空间,这些隔热 石也能够称作隔热屏元件。
因此这种隔热屏包括支撑结构和若干隔热石,这些隔热石通过支 持元件固定在支撑结构上。每个隔热石具有朝向支撑结构的冷面和背 对该冷面的、能够施加热介质的热面。该冷面和该热面通过隔热石的 侧平面连接。该隔热石的膨胀间隙具有最小宽度。
这种隔热屏能够设置用于作为燃气轮机的燃烧室的内衬。在这种 情况下支撑结构在燃烧室的燃烧壁的内侧平面上延伸。其中通常该隔 热石以环形排列的方式固定在支撑结构上。隔热石之间的在径向上延 伸的间隙还能够称作切向间隙。在环绕的方向上-即围绕该燃烧室的 纵向-延伸的膨胀间隙还能够称作轴向间隙。
因为这些隔热石之间的间隙还能够实现热燃烧气体与金属支撑 结构和支持元件的直接接触,因此能够作为对策通过该间隙在燃烧室 的方向喷射冷却空气。该在燃烧之前冷却的冷却空气自然会恶化燃气 轮机的废气量。该措施也是不够的。尤其在轴向间隙的区域内出现热 气窜入。这造成支撑结构和保持元件的氧化,从而在最糟糕的情况下 能够导致损害对应的隔热石,该隔热石在涡轮区域的入口处能够造成 涡轮损害。
发明内容
本发明的任务是,提出开头所述类型的隔热屏,使用其能够避免 或者减少支撑结构的氧化。
根据本发明在开头所述种类的隔热屏如此解决该任务,即至少两 个相互邻接的隔热石的相互对置的多个侧平面至少局部地结构化地 构造,从而该相互对置的多个侧平面的结构如此相互啮合,使得该结 构的至少一部分与相对的侧平面的结构在该侧平面的纵向上重叠,从 而在这些侧平面之间延伸的膨胀间隙由于重叠的结构至少局部地在 其纵向膨胀中改变方向。
根据本发明形成的多个侧平面避免或者是减少在两个侧平面之 间侵入的热气体束的形成,从而防止热气窜入相互啮合的结构下布置 的支撑结构的区域。优选地沿着所有环绕间隙为邻接的侧平面构造这 种相互啮合的结构。这阻止了膨胀间隙的总长度上的热气窜入。优选 地通过重叠的结构以规则的间隔和/或顺序改变膨胀间隙的纵向延伸 的方向,尤其是以这样的间隔,其由于距离短基本上阻止了热气体束 穿过重叠的结构区域之间而形成和交换。优选地这些侧平面的结构化 的区域相对地布置。
这些结构能够例如是侧平面的波浪状的凸起,其波浪正面垂直于 热面延伸,从而布置在相对的侧平面上的波峰插入相对布置的波谷 中。该波峰在侧平面的纵向上重叠,其中该纵向垂直于波谷延伸。该 方案增加了热气体束在两个侧平面之间直到支撑结构的交换的困难, 因为两个侧平面之间的范围内的膨胀间隙在其纵向延伸中规则地改 变方向并且在此具有蛇形的走向。通过膨胀间隙的纵向延伸该间隙的 走向在一个平行于支撑结构或者是冷面或者热面的平面上。如果在本 发明所提到的实施例中该侧平面的结构化区域从热面开始在该侧平 面的总长度上延伸,在这两个隔热石之间的从热面起的膨胀间隙的走 向被认作为蛇形。这已经阻碍了在热面的高度上的两个侧平面之间的 热束的交换。然而,该结构的波浪状形式不是本发明优选的技术方案。 因为膨胀间隙在其纵向延伸中在重叠的波峰的范围内不断地改变其 方向并且不具有弯曲的走向,所以的确妨碍了热气体束的形成并且减 少了热气窜入重叠的结构的区域。但是这并不能被完全禁止。
因此能够优选地设置,膨胀间隙的方向在重叠的结构的区域内至 少局部地基本上不连续地改变。
基本上不连续的方向改变能够例如以有角的结构实现。于是膨胀 间隙局部地在其纵向膨胀中具有弯曲的走向,其中在弯曲处该方向改 变能够不连续地表示。为此相比起来该走向在弯曲处具有连续的方向 改变。
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