[发明专利]冷却空气优化的金属隔热元件

说明书

本发明涉及一种用于在燃气轮机的燃烧室(26)中使用的隔热罩(21)的隔热元件(01)。隔热元件包括：一个壁部(03)，所述壁部具有热侧(04)和与所述热侧(04)相对的冷侧(05)；以及彼此相对的两个第一边缘区段(06)，第一边缘区段分别从所述热侧(04)延伸超过所述冷侧(05)，并且在所述边缘区段(06)中存在在所述边缘区段的长度上分布地布置的多个冷却空气口(11、12)。为了改善两个隔热元件(01)之间的侧隙的通风，在壁部(03)中存在起始于冷侧(05)的至少一个冷却空气袋(13)。在这里，冷却空气袋被布置在第一冷却空气口(11、12)的区域中。

技术领域

本发明涉及一种用于在隔热罩中使用的隔热元件，隔热元件特别是用于铺衬燃气轮机的燃烧室壁。

背景技术

在燃气轮机的燃烧室中出现非常高的温度，在没有有效的保护措施时，该温度会导致燃气轮机直接损坏。因此，在已知方式中使用隔热罩，隔热罩使得热的燃烧室与该隔热罩后面受保护以防止热损坏的结构之间分离。为此，利用陶瓷隔热瓦和/或金属隔热元件来铺衬隔热罩。

隔热瓦或隔热元件通常具有扁平的或略微拱形的形状，该形状具有指向燃烧室的热侧和相对的冷侧以及环绕边缘。它们分别被固定在隔热瓦或隔热元件下方布置的承载结构上。在并排的多重布置中，形成尽可能闭合的隔热罩。在此，多个隔热瓦或隔热元件彼此间隔定位，从而在相邻的隔热元件的边缘之间分别形成侧隙。为了能够承受隔热瓦或隔热元件与布置在其下的承载结构之间的不同热膨胀，隔热瓦或隔热元件之间的侧隙是必需的。

然而，单独仅使用隔热瓦或隔热元件通常不足以防止渐进性损坏。因此，在已知方式中，使用冷却空气以防止临界构件温度的出现。尽管隔热瓦和隔热元件具有较高的耐温性，然而在燃气轮机运行时尤其需要冷却金属的隔热元件。特别地，由过热造成的构件损坏的风险存在于用于固定隔热瓦或隔热元件的固定装置中，以及存在于隔热瓦或隔热元件之间的侧隙区域中的隔热罩的承载结构处，以及存在于隔热罩与后续结构的过渡部中的端部处，其中该过热是由从燃烧室起的所谓热气体进入而造成的。为了防止热气体进入，在已知的方式中，将冷却空气有针对性地引入到侧隙中，从而保护位于隔热瓦或隔热元件下方的承载结构和固定装置免受过热。

然而，在实践中经常存在冷却空气在所有侧隙上分布不均匀的问题。这一方面是由于在单个隔热瓦或隔热元件之间的间隙宽度不可避免地发生波动，另一方面尤其是由于所需的固定装置造成的冷却空气分布不均匀，该分布不均匀是常态而不是例外。此外，在从燃烧室的隔热罩到后续的涡轮机的入口部的过渡中，也存在特殊的问题。这导致在一些区域中冷却不充分，而在其他区域中冷却空气被浪费。

为此，文献WO 2013/135702A2公开了一种金属隔热元件，该金属隔热元件在冷侧上被加载冷却空气。为了将冷却空气有利地分配到侧隙中，两个对置的边缘区段具有被布置成一排的多个冷却空气孔。通过冷却空气孔，冷却空气被直接吹入侧隙中，从而有利地阻挡热气体的进入。

尽管通过以上提到的、具有设置在边缘区段的间隙处中的冷却空气口的隔热元件，在间隙对于热空气进入的拦截方面实现了改善，但是，正如在实践中所出现的那样，热空气进入的风险尤其在经通风的边缘区段的端部处会增加。

发明内容

因此本发明的任务在于，在考虑将隔热元件布置成多排的情况下，改善冷却空气在间隙长度上的分布。

所提出的任务通过根据权利要求1教导的根据本发明的隔热元件来实现。

在权利要求10中提出了使用根据本发明的隔热元件的根据本发明的隔热罩。

有利的实施方式是从属权利要求的主题技术方案。