用於在支承結構上固定熱屏塊的固定件的製作方法

2023-05-28 16:26:26 1

用於在支承結構上固定熱屏塊的固定件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種在支承結構（40）上固定熱屏塊（42）的固定件（44），包括至少一個可以固定在支承結構（40）上的固定部段（80）和至少一個制動部段（68），制動部段設計用於插入在熱屏塊（42）上存在的插接裝置（94）內。固定部段（80）包括一個當固定部段（80）固定在支承結構（40）上以及制動部段（68）插入熱屏塊（42）時面對熱屏塊冷側（52）的上側（81）。本發明的固定件能夠將熱屏塊特別可靠地固定在支承結構上。為此，固定件（44）至少部分區域包括膨脹係數互不相同的至少兩個分層（86、88），其中，這些分層（86、88）設計為，為了提高固定件（44）的固定力，當運行中將熱氣體施加在熱屏塊（42）上時，引起固定件（44）至少部分區域彎曲。
【專利說明】用於在支承結構上固定熱屏塊的固定件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於在支承結構上固定熱屏塊的固定件以及涉及一種熱屏和涉及一種用熱屏襯裡的燃燒室及涉及一種燃氣輪機。
【背景技術】
[0002]在許多工業用途時使用熱屏，它們必須耐受1000至1600度的熱氣體。尤其如它們在發電的電站和在飛機動力裝置中使用的那些燃氣輪機，在燃燒室內部有比較大的要藉助熱屏屏蔽的表面。由於熱膨脹和由於大的尺寸，熱屏必須由許多單個的通常陶瓷的熱屏塊組成，它們彼此通過足夠間隙隔開距離地固定在支承結構上。這種間隙為也可以為稱為熱屏元件的熱屏塊提供用於熱膨脹的足夠空間。
[0003]因此上述類型的熱屏包括支承結構和一些熱屏塊，它們藉助固定件可拆卸地固定在支承結構上。每個熱屏塊有一個面朝支承結構的冷側和一個與冷側相對置的可施加熱介質的熱側。上述類型的固定件有可以固定在支承結構上的固定部段和至少一個制動部段，它設計用於插入在熱屏塊上存在的插接裝置內。固定部段包括一個當固定部段固定在支承結構上以及制動部段插入熱屏塊時面對熱屏塊冷側的上側。
[0004]EP1715248A1公開了燃氣輪機燃燒室的前言所述的熱屏，包括支承結構和一些可拆卸地安裝在支承結構上的熱屏塊。為了保護燃燒室壁，這些熱屏塊在留出膨脹間隙的情況下面覆蓋地安裝在支承結構上，其中每個熱屏塊有一個面朝支承結構的冷側和一個與冷側相對置的可施加熱介質的熱側。熱屏塊各用四個成對地相對置的金屬固定件彈性地固定在支承結構上。為此，每個固定件包括一個制動部段和一個固定部段。在每個熱屏塊內，在兩個相對置的周緣側加工制動槽，為了制動熱屏塊，制動部段可以相對置地插入制動槽內。以此方式相對置地固定在熱屏塊上的固定件，以其固定部段伸入支承結構中在熱屏塊下方延伸的固定槽內。在燃氣輪機工作期間，可在燃燒室內形成熱聲激起的壓力波動。這種壓力波動可在熱屏塊上施加大的力，以致可能使彈性固定的熱屏塊撞擊在支承結構上或使之與固定件脫開。在燃燒室內熱屏塊的丟失或損壞，可導致設置在下遊的渦輪後繼損壞。在現有技術中尤其採取下述措施應付這種疑難問題，亦即為了提高固定力設計縮短的固定件和/或藉助板簧增強固定件。在EP1715248A1中公開的固定件，為了提高面朝支承結構方向的復位力，在固定部段的區域內藉助板簧增強。
[0005]為了進一步提高固定的可靠性，固定件還包括凸塊，它嚙合在熱屏塊的材料凹槽內，以及在這裡防止熱屏塊沿平行於設有槽的周緣面方向移動。

【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題是，提供前言所述類型的固定件，用它能特別可靠地將熱屏塊固定在支承結構上。
[0007]按本發明為解決上述技術問題在前言所述類型的固定件中採取下述措施:固定件至少部分區域包括膨脹係數互不相同的至少兩層。這些分層設計為，為了提高固定件的固定力，當運行中將熱氣體施加在熱屏塊上時，引起固定件至少部分區域彎曲。
[0008]因此為了提高固定件的固定力，按本發明建議，為了提高固定力，利用固定件在運行中將熱氣體施加在熱屏塊上時造成的加熱。為此，固定件具有一種按本發明的層疊結構，這種結構在運行中加熱時基於不同的膨脹係數引起固定件變形。這些分層設計為，所述也可以用彎曲表徵的變形導致增大固定件的固定力。例如，將這些分層的位置、長度、厚度和/或膨脹係數的差別以及這些分層相互間的固定設計為，使得在熱屏塊上施加工作溫度時固定件以期望的方式彎曲，從而提高固定件的固定力。
[0009]固定件可以配備有一個或多個這種區域。例如，這種分層可以設計在制動部段內，它們引起制動部段彎曲，使得在運行中施加熱氣體時，增強在制動部段與插入裝置之間存在的與插入裝置的摩擦配合式連接。按另外兩種實施例，這種分層可以設置在固定部段內。這些分層可以設計為，當熱屏被施加工作溫度時，固定部段的上側沿固定部段縱向具有隆凸或凹入的彎曲。由此，按第一種方案可以提高固定件的復位力，或按第二種方案可以防止制動部段從插入裝置滑脫。也就是說，由此提高固定力，使所述的固定能耐受作用在熱屏塊上的更大的力。
[0010]在下面說明中並在從屬權利要求中提供本發明有利的擴展設計，從屬權利要求的特徵可以單項和互相任意組合使用。
[0011]本發明的一項有利的設計可以規定，固定部段至少部分區域包括至少兩個這種分層。這些分層垂直於上側前後相繼地布設以及基本上平行於固定部段的上側地延伸。
[0012]本發明的這種設計，可例如根據這些分層的設計，提高固定件的復位力和/或增強在制動部段與熱屏塊之間的摩擦配合式連接。為此，固定部段按固定件的一種實施例可以由長形板組成，它在其一端加寬並將此加寬端嚴格規定公差地導入支承結構的固定槽中。為了提高長形固定部段的復位力，這些分層可以作為長條沿固定部段縱軸線方向延伸並將膨脹係數的順序選擇為，使固定部段的上側在施加工作溫度時沿固定部段的縱向隆凸曲拱。
[0013]按本發明另一種有利的擴展設計，為了增強在制動部段與熱屏塊之間的摩擦配合式連接，將膨脹係數的順序選擇為正好相反，所以上側發生隆凹曲拱。
[0014]按本發明這種有利的擴展設計，這些分層的膨脹係數朝上側的方向逐層減小。
[0015]此外可以有利地規定，固定部段包括由具有第一種膨脹係數的第一種材料製成的長形底板以及固定在長形底板上側的由具有第二種膨脹係數的第二種材料製成的板簧。
[0016]這樣做具有生產成本低的優點，因為板簧和底板可以使用標準件。在這種情況下，板簧和底板用相應地有不同膨脹係數的不同材料製成。板簧沿底板的縱向延伸。
[0017]有利地，第二種膨脹係數小於第一種膨脹係數。
[0018]本發明的這種設計導致固定部段上側隆凸曲拱地彎曲。
[0019]此外還可以有利地規定，這兩個分層由不同的鎳基超級高溫合金製成。
[0020]例如,兩個分層之一可以用哈斯特耐蝕鎳基合金X (HastelloyX)製成。這種材料的商標名稱是Haynes International Inc.公司註冊的商標。眾所周知，這種鎳基超級高溫合金(nickel based high-temperature superalloy)特別適合在燃氣輪機中使用。
[0021]與之相匹配，兩個分層中另一個可例如由尼莫尼克鎳鉻鈦合金90 (Nimonic90)製成。[0022]材料尼莫尼克鎳鉻鈦合金90 (Nimonic90)的商標名稱是Special MetalsCorporation公司註冊的商標。在這裡，它同樣涉及一種膨脹係數比哈斯特耐蝕鎳基合金X(HastelloyX)小的鎳基超級高溫合金。因為材料的膨脹係數取決於所考察的溫度範圍，對於這兩種材料例如針對溫度值攝氏200和400°C提供各相關的膨脹係數。
[0023]
【權利要求】
1.一種用於在支承結構(40)上固定熱屏塊(42)的固定件(44)，包括至少一個可以固定在支承結構(40)上的固定部段(80)和至少一個制動部段(68)，該制動部段設計用於插入在熱屏塊(42)上存在的插接裝置(94)內，其中，固定部段(80)包括一個當固定部段(80)固定在支承結構(40)上以及制動部段(68)插入熱屏塊(42)時面對熱屏塊冷側(52)的上偵儀81)，其特徵為:固定件(44)至少部分區域包括膨脹係數互不相同的至少兩個分層(86、88)，其中，這些分層(86、88)設計為，為了提高固定件(44)的固定力，當運行中將熱氣體施加在熱屏塊(42)上時，引起固定件(44)至少部分區域彎曲。
2.按照權利要求1所述的固定件(44)，其特徵為，所述固定部段(80)至少部分區域包括至少兩個這種分層(86、88)，亦即這些分層(86、88)垂直於上側(81)前後相繼布設以及基本上平行於固定部段(80)的上側(81)延伸。
3.按照權利要求1或2所述的固定件(44)，其特徵為，所述分層(86、88)的膨脹係數朝上側(81)的方向逐層(86、88)減小。
4.按照前列諸權利要求之一所述的固定件(44)，其特徵為，固定部段(80)包括由具有第一種膨脹係數的第一種材料製成的長形底板(82)以及固定在該長形底板(82)的上側(81)由具有第二種膨脹係數的第二種材料製成的板簧(84)。
5.按照權利要求4所述的固定件(44)，其特徵為，所述第二種膨脹係數小於第一種膨脹係數。
6.按照權利要求4或5所述的固定件(44)，其特徵為，所述兩個分層(86、88)由不同的鎳基超級高溫合金製成。
7.一種用於燃氣輪機(I)燃燒室(25)的熱屏(26)，包括支承結構(40)和一些熱屏塊(42)，這些熱屏塊藉助固定件(44)可拆卸地固定在支承結構(40)上，其中，每個熱屏塊(42)具有一個面朝支承結構(40)的冷側(52)和一個與該冷側(52)相對置的可施加熱介質的熱側(54),其特徵為:至少一個固定件(44)按照權利要求1至6中任一項設計。
8.一種燃燒室(25)，它用熱屏(26)襯裡，其特徵為:所述熱屏(26)按照權利要求7設計。
9.一種燃氣輪機(1)，其具有至少一個燃燒室(25)，其特徵為:至少一個燃燒室(25)按照權利要求8設計。
【文檔編號】F23R3/60GK103968422SQ201410044816
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月7日 優先權日:2013年2月5日
【發明者】A.伯特徹, A.克魯格, T.克裡格, S.賴克 申請人:西門子公司