[发明专利]具有支撑结构的隔热屏和用于冷却支撑结构的方法

说明书

本发明涉及一种具有支撑结构的隔热屏和一种用于冷却隔热屏的支撑结构的方法。

本发明还涉及一种具有这种类型的隔热屏的燃烧室和一种燃气轮机。

在多种技术应用中采用了隔热屏，该隔热屏必须承受1000至1600摄氏度的热气。尤其是例如应用在发电厂和飞机推进器中的燃气轮机在燃烧室内部具有较大的、被隔热屏遮盖的面积。由于热膨胀和较大的尺寸，由大量单个的、通常陶瓷的隔热石组成的隔热屏必须彼此以足够的间隙相间隔地固定在支撑结构上。该间隙为隔热屏元件提供了用于热膨胀的足够的空间。但是因为间隙也可以造成热的燃气与金属的支撑结构和夹持元件的直接接触，所以作为应对措施穿过间隙向燃烧室的方向喷射冷却空气。

因此，这种类型的隔热屏包括支撑结构和多个隔热石，该隔热石借助石支架可拆卸地固定在支撑结构上，其中每个隔热石具有朝向支撑结构的冷侧和与冷侧相对置的、能够被施加热介质的热侧。每个石支架具有用于固定在隔热石上的至少一个夹持段和能够固定在支撑结构上的固定段。该固定段能够固定在在支撑结构内延伸的固定槽内。为了防护热气而设置有至少一个冷却空气通道。

为了将石支架固定在支撑结构上，可以在支撑结构内设置圆形延伸的且平行的固定槽。石支架在这种情况下通过其固定段相继地移入固定槽内，其中随后的石支架锁止之前定位的石支架的位置。以这种方式，隔热石的圆形延伸的列可以固定在燃气轮机的燃烧室之内的支撑结构上。

文献EP 1 701 095 A1公开了一种燃气轮机的燃烧室的隔热屏，该隔热屏具有支撑结构和多个可拆卸地安置在支撑结构上的隔热石。为了保护燃烧室壁，隔热石在每个位置上在保留有膨胀间隙的情况下安置在支撑结构上，其中每个隔热石具有朝向支撑结构的冷侧和与冷侧相对置的、能够被施加热介质的热侧。隔热石通过分别两个金属的石支架弹性地固定在支撑结构上。为此，每个石支架包括啮合段形式的夹持段和固定段。在每个隔热石中在两个相对置的周向侧上设有夹持槽或夹持凹口，使得石支架的啮合段为了夹持隔热石可以相对置地嵌入夹持槽中。这种相对置地固定在隔热石上的石支架通过其固定段在支撑结构中在隔热石下方延伸的固定槽内被导引。为了防护热气，金属的石支架的啮合段被冷却。为此，在石支架中在夹持段的区域内和在隔热石的固定锁内设有开口，该开口与布置在支撑结构内的冷却空气孔平齐，使得来自冷却空气孔的冷却空气以直线的方式流动地冲击啮合段的冷侧。

尽管根据现有技术对啮合段进行冷却，但是在隔热屏被施加热气时还可能造成热气进入隔热石之间的膨胀间隙的区域内。随后，热气可以在隔热屏的下方扩散并导致支撑结构生成氧化皮。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有支撑结构的隔热屏、一种具有具备这种隔热屏的燃烧室的燃气轮机和一种用于冷却支撑结构的方法，由此可以特别有效地避免支撑结构由于热气侵入而生成氧化皮。

所述技术问题按照本发明通过一种前述类型的隔热屏解决，作为对固定槽的补充，在支撑结构内还设置至少一个冷却空气槽，其中，所述冷却空气槽在隔热石固定在支撑结构上时至少部分地被遮盖，从而构成通道形状的凹槽段，至少一个冷却空气通道通入凹槽段，使得从冷却空气通道中流出的冷却空气能够基本上向冷却空气槽的纵向偏转。

通过按照本发明的隔热屏可以对支撑结构冷却。在此，冷却空气借助所布置的冷却空气通道和被部分遮盖的冷却空气槽限定了流出方向，该流出方向避免了对隔热石的冲击冷却。由此，至少一个冷却空气槽的布置和延伸可以自由的选择并且尤其在隔热石下方，沿着对于固定隔热石特别重要的支撑结构的区域导引。这可以实现支撑结构的特别有效的冷却。从冷却空气通道流出的冷却空气借助沿纵向被遮盖的冷却空气槽可被转向，并且由此顺着遮盖部流动具有沿冷却空气槽的纵向的分速度地离开冷却空气槽。通过冷却空气倾斜地流出冷却空气槽，可以在避免对隔热石的冲击冷却的情况下实现冷却空气的有利的导入。冷却空气槽尤其可以在支撑结构内在隔热石的下方延伸并且冷却空气可以被导入隔热石下方的间隙内。概念“隔热石下方和支撑结构上方之间的间隙”在此理解为一种间隙，其从隔热石的冷侧延伸至支撑结构的朝向隔热石的冷侧的表面。概念“隔热石下方的支撑结构”理解为支撑结构的朝向隔热石的冷侧的区域。