[发明专利]在暴露表面处具有冲击冷却的侧面涂覆的热屏蔽元件

说明书

技术领域

本发明涉及热屏蔽元件、特别是用于包覆燃烧室壁，并且涉及由热屏蔽元件构成的热屏蔽装置。本发明还涉及用于制造热屏蔽元件的方法。

背景技术

为了保护燃烧室的结构免受高温的伤害，可以例如用陶瓷瓦(陶瓷热屏蔽)和/或金属瓦(金属热屏蔽)将其包覆。热屏蔽元件一般具有平面形式，有着面对燃烧室的热侧面和相反的冷侧面及外周边沿，其中彼此挨着布置的多个热屏蔽元件形成热屏蔽。在该背景下，热屏蔽元件彼此间隔开地定位以便在各情况中在相邻的热屏蔽元件的边沿之间形成侧向间隙。

燃气轮机的操作期间的非常高的热负载(特别是局部热峰值)结合组成部件的不充足的冷却导致涂层的过早磨损并且例如剥落。在更高温度下操作的上燃气轮机膨胀级增强了该效果并因此磨损机制也被进一步增强。用于延长热屏蔽的服务寿命的一个措施是冷却空气的使用。该冷却空气特别地被引入侧向间隙内，以便防止热燃烧气体的入侵。然而，供给的冷却空气不总是最佳的。在一些区域中，冷却不充分，在其他区域中冷却空气被浪费，这也应该避免。特别是两个相邻的热屏蔽元件之间的侧向间隙常常没有很好地冷却或者没有很好地密封以对抗热气体的入侵。

为此，WO 2004/106809 A1公开了一种具有热屏蔽元件的燃烧室的实施例，其中冷却空气作用在这些热屏蔽元件的后侧面上，热屏蔽元件(惯例地)彼此间隔开地布置。为了降低用于所使用的金属热屏蔽元件的负载，在实际的热屏蔽元件上设置陶瓷涂层。

为了改善侧向间隙中的冷却而不消耗过多的冷却空气，根据DE10 2010 204 103 A1的实施例在使用金属热屏蔽元件时选择了侧向边沿在后侧面上延伸、越过冷侧面并在该背景下在相对的侧向边沿中创建一排冷却空气孔的实施例。冷却空气被供给在热屏蔽元件的冷侧面上，并且部分穿过冷却空气孔离开到侧向间隙内，并因此可以防止热气体的入侵。

然而，已发现该实施例具有缺陷：当热屏蔽元件挨着彼此布置时，穿过一个热屏蔽元件的冷却空气孔离开的冷却空气迎面地遇到穿过相邻的热屏蔽元件的冷却空气孔离开的冷却空气。这损害了冷却空气在侧向间隙的长度上的均匀分布。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种上面提到类型的热屏蔽元件和热屏蔽装置，使其具有较长的服务寿命、特别是改进冷却空气到侧向间隙内的引入。本发明进一步的目的涉及用于制造这样的热屏蔽元件的方法。

目的通过类似地利用如权利要求1和3所教导的根据本发明的热屏蔽元件来实现。为此，权利要求6和7指示了根据本发明的热屏蔽装置，以及权利要求9涉及用于制造根据本发明的热屏蔽元件的根据本发明的方法。

根据本发明的热屏蔽元件的和热屏蔽装置的有利实施例被指示在从属权利要求中。

在用于包覆燃气轮机的燃烧室的热屏蔽装置中一般使用通用热屏蔽元件。这里，热屏蔽元件具有可暴露于热介质的热侧面，和与热侧面相反的冷侧面，及邻接热侧面和冷侧面的外周边沿(rim)。在通用热屏蔽中，该边沿从热侧面延伸至超过冷侧面的面。这里，被升高高于冷侧面的边沿具有内侧面和外侧面并且包括多个边沿区段。在该背景下，针对形成外周边沿的独立边沿区段中的每一个，不必要都从热侧面行进延伸超过冷侧面。然而有必要的是，至少两个相对的边沿区段延伸超过冷侧面并且在这样做时具有从内侧面延伸至外侧面的冷却空气开口。通过与已知的现有技术类比，因此冷却空气可以经由冷却空气开口被吹送到两个热屏蔽元件之间的侧向间隙内。

在热屏蔽元件的根据本发明的第一实施例中，通过将一个边沿区段的冷却空气开口相对于相对的边沿区段的冷却空气开口偏移布置，实现了到侧向间隙内的空气流动的改善。如果以示例的方式考虑具有左手边沿区段的热屏蔽元件，其中第一冷却空气孔在与边沿区段的端部相距(例如与上面的边沿区段)距离X处，并且随后的冷却空气开口之间的距离在各情况中是X，那么将有必要在根据本发明的第一实施例中将相对的右手边沿区段的第一冷却空气孔布置在与跟随上面的边沿区段的示例的边沿区段的端部相距近似0.5X的距离处或在近似1.5X的距离处，随后的冷却空气开口也布置在相对于彼此的近似X的距离处。

相对的边沿区段上的冷却空气开口的偏移布置避免了当同样的热屏蔽元件挨着彼此布置时冷却空气直接、迎面的喷出到之间的侧向间隙内。