[发明专利]热屏装置的热屏元件

说明书

本申请是发明名称为“热屏装置的热屏元件”，申请日：2009年12月2日，申请号：200980158149.X的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种热屏装置的热屏元件，支承结构上的热屏装置，热屏装置在涡轮机上的应用和用于组装具有在各独立权利要求的前序部分所述特征的热屏元件的方法。

背景技术

在许多技术应用中使用有效率的陶瓷热屏装置，以便经受1000到1600摄氏度之间的温度。尤其是涡轮机，如燃气轮机和涡轮喷气发动机的热屏装置，如在发电站和较大的飞机中使用的那样，在其内部的燃烧室中具有相应大的、通过热屏装置屏蔽的面。由于热膨胀和大的尺寸，热屏必须由多个单独由陶瓷制造的热屏元件组成，所述热屏元件相互间隔足够的间隙。所述间隙为热屏元件提供足够的热膨胀空间。然而，因为间隙也使得热的燃烧气体与支承热屏的支承结构直接接触，所有通过间隙经由冷却通道朝燃烧室喷入形式为冷空气的冷却流体作为有效的对抗措施。冷空气还用于针对性地吹向将陶瓷的热屏元件(CHS，陶瓷热屏)夹紧在支承结构上的金属夹具并因此冷却该金属夹具。在另一种改进的装置中，还将冷空气吹动陶瓷热屏元件的下方，以实现对底侧的冷却。

为了尽可能简单并且单部件式地构造夹具，已知这样一种结构方式，其中，该夹具一方面可以嵌接方式插入平行环绕地构造在支承结构中的槽中，并且另一方面通过形成的嵌接部段与形成在陶瓷热屏元件的侧面中的固定槽夹紧。热屏元件依次用夹具插入支承结构的槽中，其中，后续的元件在其位置中阻挡之前定位的元件。以这种方式例如可以在燃气轮机的燃烧室中形成一排环绕的热屏元件。

然后，最后剩下的热屏元件不再能以这种方式安装，因为在两侧存在的相邻热屏元件卡住了切向定向的安装运动。经常将这种最后的热屏元件称为陷阱石或者陷阱。因此，为安装最后的热屏元件使用螺栓连接的方案，这种方案使沿支承结构面法向的安装能够实现。已知的螺栓连接为此使用四个螺栓，所述螺栓嵌入为此形成在热屏元件的侧面内的凹槽中。该方案的缺点在于，因为一方面要额外冷却四个螺栓并因此需要更多的冷空气消耗，另一方面这种安装带来了操作问题。对四个螺栓的操作迫使要例如使用不可靠的固定手段，如粘结剂或粘结带，因此螺栓可能会丢失并因此发生高的损坏风险。另外不能仰装使得需要大量的时间来将大型的透平装置定位在相应便于安装的6点钟的安装位置。此外，可能需要两个人来安装最后的热屏元件，因为四个螺栓必须插入支承结构中的相应四个孔中。最后还有考虑的是，螺栓由于使用高耐热的合金而较贵并且由于高的安全要求在每次拆卸后都必须用新的替换。

EP1701095A1和EP0558540B1示例地记载了具有所述优点和缺点的、如上所述地设计的热屏。热屏元件也常被称为石头，而保持该石头的夹持元件被称为石头夹具。

EP1533572A1公开了一种热屏元件，该热屏元件属于具有多个在支承结构上相邻地布置的热屏元件的燃气轮机燃烧室热屏。公开的热屏元件具有形成热侧的陶瓷衬里元件和形成冷侧的阻隔件。为了将热屏元件固定在支承结构上，在居中地贯穿衬里元件和阻隔件的孔中设置螺栓连接装置。

EP0724116A2同样公开了一种带有至少一个热屏元件的用于燃烧室的陶瓷衬里，所述热屏元件为了将其自身安装在支承结构上具有中央通孔，该通孔由固定元件贯穿。热屏元件包括形成热侧的陶瓷壁板和形成冷侧的隔热层。

发明内容

考虑到现有技术中的上述缺点，本发明所要解决的技术问题是，这样地构造一种热屏元件，使得该热屏元件可作为热屏的多个热屏元件的最后一个安装，在此，具有少量的安装元件并且保持热防护功能以及冷却流体循环。

按照第一个方面，本发明涉及一种热屏元件，其用于具有多个相邻地布置在支承结构上的热屏元件的热屏，其中，所述热屏元件具有热侧和冷侧。

按本发明的技术问题按照这一方面由此解决，即，热屏元件具有形成热侧的热屏板和形成冷侧的支承板，其中，所述热屏板可安装在支承板上。因此可以将最后的热屏元件在支承结构上的固定划分为支承板在支承结构上的固定和支承板在热屏板上的固定，并相应有利地构造。

形成热侧的热屏板优选由耐热的烧结或陶瓷材料制成，而形成冷侧的支承板优选由金属材料或者合金制成。

为了将热屏板安装在支承板上，在热屏板中设置至少一个通孔，其中，该通孔在热屏板面中的位置基本上设计为对称的位置。这一个通孔足以穿过其操纵螺栓连接。在此，通孔的横向尺寸优选小于可插入支承板的固定螺栓的头部的直径。