专利名称：用于热气通过的部件、尤其用于燃汽轮机结构部件的热防护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于热气通过的结构部件中的、尤其是用于燃汽轮机或燃烧室金属结构部件中的的热防护装置。该热防护装置由许多表面被覆盖的、彼此相邻地设置在支承结构上并与其固定连接的热防护构件组成。
由于热气室处于高温，从而存在保护暴露在热气中的支承结构的必要。为此，例如可以用热防护构件将热气室覆盖，并对朝向热气的热防护构件表面进行冷却。
在德国实用新型说明书DE-U-297 14 742.0中描述了一种用于热气通过的部件的、带有冷却液体再循环和热防护装置的热防护结构。该热防护结构由具有外罩和小空心嵌件的空心装置构成。在嵌件与外罩之间为可供冷却液流过的中间腔室。嵌件在底面具有冷却液通流孔。闭路的冷却液导流这样实现，即冷却液通过支承结构中的通道流进嵌件，从那里通过通流孔流进外罩——在此通过折流冷却(冲击式冷却Prallkuehlung)和对流冷却实现冷却——，再从外罩通过支承结构中独立的排出通道流回。在此通过折流冷却和对流冷却实现冷却。热防护构件的多层结构保证闭路的冷却液导流。然而这种多层结构是非常昂贵的。
在德国专利说明书DE 197 51 299 C2中提出一种燃烧室以及一种对燃烧室进行蒸汽冷却的方法。其中燃烧室的支承结构由内壁、隔层和外壁组成。冷却液、尤其是冷却蒸汽通过入口流进外冷却室，从那里出来通过隔层上的开孔流进内冷却室，再从内冷却室流向出口。内室朝向热气的壁板为待冷却的内壁，内壁的冷却通过从外室经隔层开孔进入内室的冷却液转移时的折流冷却和朝着出口方向流动的液体的对流冷却而实现。在此通过外壁的多层结构建立冷却液循环。这种多层燃烧室壳体结构是昂贵的。此外使用蒸汽作为冷却液要求冷却蒸汽必须在涡轮机启动时就已经产生并回馈到循环中去。
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现设备经济运行的热防护装置。经济运行根据需要可以首先要求较少的冷却剂损耗、低噪声、高效率或简便且利于装配的结构。
按照本发明，在本说明书开始部分所提取到的热防护装置中，热防护构件是一个单层空心体，该空心体具有冷却空气输送通道和至少一个将冷空气排送到位于各热防护构件之间的空腔的开孔。这种单层结构在设计上比已知的多层热防护构件结构简单得多。
闭路的冷却液导流在这种装置上这样实现，冷空气通过支承结构中的冷空气输送通道流进空心体内部，在这里例如借助一个折流冷却板对朝向热气的空心体表面进行冷却。在冷空气排送到热防护构件之间的空腔之后，在那里集聚的的空气可以被用来燃烧。
冷空气消耗的进一步减少可以这样实现，即热防护构件之间具有伸缩缝，在伸缩缝中设置密封件，优选波纹板。从空心体通过至少一个开孔排出的冷空气，除了冷却空心体侧棱边本身和冷却相邻热防护构件以外还可靠地冷却密封件。
将该装置的热防护构件在形成预应力的条件下与支承结构固定连接是合适的。这种固定连接，尤其在运行中经常产生热-冷过渡过程以及随此发生的该装置有关部件的膨胀和压缩过程的情况，保证了热防护构件定位而不会转动。
该密封件优选置于热防护构件的槽中，其中在槽横向留有间隙。由此能够在解除热防护构件与支承结构之间的固定连接之后可以使相邻热防护构件彼此沿密封件方向、即槽横向移动。这样就可以将热防护构件从热气一侧拆出来通过解除热防护构件与支承结构的固定连接以及其相邻热防护构件与支承结构的固定连接，在充分利用所述间隙的情况下使相邻热防护构件相对于待取出的热防护构件移动一段距离，从而将要拆卸的热防护构件取出。
下面结合附图对热防护装置的一种实施方式进行说明。
图1为一种带有支承结构的热防护构件(包括热防护构件与支承结构的固定连接)沿其中间部位的纵剖图。
图2为两个相邻热防护构件在其热防护构件之间密封件部位的纵剖图。
图3为从热气侧看过去、多个相邻设置的热防护构件的俯视图。
图1示出沿其中央剖切表示的热防护构件l。热防护构件1与支承结构2的固定连接(Verankerung)例如通过拉紧螺栓实现。拉紧螺栓优选由一个具有外螺纹的中心固定螺杆3a、一个或多个盘形弹簧3b以及一个螺母3c所组成。拉紧螺栓将热防护构件1预紧在支承结构2上，并借助于一个或多个盘形弹簧3b保持拉力。通过这样确保热防护构件1在其位置上具有足够的预紧力。密封件4防止冷空气从瓷瓦间(方形热防护构件之间Kachelzwischenraum)空腔5通过伸缩缝6进入燃烧室7。用于将冷空气由热防护构件1空心体排出到瓷瓦间(方形热防护构件之间)空腔5的开孔8优选由环绕设置在热防护构件侧壁的分布孔实现。这些分布孔优选设置在靠近热气一侧，从而可靠保证热防护构件侧棱边本身的冷却，以及密封件4的冷却和相邻热防护构件的冷却。此外，这样一种开孔8及分布孔的布置改善了相邻热防护构件侧棱边的冷却，其中为此实际上不会出现冷空气泄漏。
通过伸缩缝6分开的、相邻设置的热防护构件1可以通过不同的方式(如借助于槽连接或弹簧连接)相互拼接。
图2示出两个相邻热防护构件之间的密封件4。该密封件4优选由波纹板制成。密封件4位于热防护构件的槽9中，并在其中留有缝隙10。
图3示出从热气侧看过去、相邻地设置在支承结构2上的热防护构件。暴露在热气中的热防护表面在图中被移走，以便能够看到热防护构件空心体内部。
冷空气输送通道11例如由四个分通道构成。热防护构件与支承结构的固定连接例如通过一个穿过开孔12的螺栓连接实现。
箭头表示热防护构件在解除其与支承结构固定连接后的移动方向。其中在图2中所示的间隙10用于移动热防护构件。在解除了四个与该热防护构件13相邻的热防护构件与支承结构2的固定连接之后，热防护构件13可以从热气一例拆下并取出。在维修工作中这种热防护构件从热气一侧的可接触性是具有优点的。
权利要求
1.一种用于热气通过的结构部件中、尤其是用于一种燃气轮机装置或燃烧室的金属结构部件中的带有闭路冷空气导流的热防护装置，该热防护装置具有彼此相邻地固定连接在支承结构(2)上的、且表面被覆盖的热防护构件(1)，其特征在于所述热防护构件(1)为单层空心体，并具有冷空气输送通道和至少一个将冷空气排送到位于各热防护构件(1)之间的空腔(5)的开孔。
2.按照权利要求1所述的热防护装置，其特征在于所述热防护构件(1)与支承结构(2)在形成预紧力的条件下彼此固定连接。
3.按照权利要求1或2所述的热防护装置，其特征在于所述热防护构件(1)之间具有伸缩缝(6)，该伸缩缝(6)中设置优选为波纹板的密封件(4)。
4.按照权利要求3所述的热防护装置，其特征在于所述密封件(4)置于所述热防护构件(1)的槽(9)中，在槽的横向留有间隙(10)。
5.按照权利要求4所述的热防护装置，其特征在于所述密封件(4)这样构成，使得在解除第一热防护构件(1)与支承结构(2)之间的固定连接后，可使与其相邻热防护构件沿密封件方向相对移动，从而可使第一热防护构件从热气侧取出来。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的热防护装置，其特征在于所述用于从热防护构件(1)中排出冷空气的开孔(8)是环绕设置在热防护构件(1)热气侧棱边上的分布孔。
全文摘要
按照本发明，热气室、例如燃气轮机装置的燃烧室(7)用热防护构件(1)砌衬。闭路冷空气导流是通过一个结构为单层空心体的热防护构件(1)来实现，冷空气经冷空气输送通道流入该空心体。在冷空气通过至少一个开孔(8)从热防护构件(1)排出后，将其收集在热防护构件之间的空腔(5)中，接着被用于燃烧。
文档编号F02C7/18GK1395667SQ01803912
公开日2003年2月5日 申请日期2001年1月25日 优先权日2000年1月28日
发明者彼得·蒂曼 申请人:西门子公司