CN102460022B - 带有螺栓穿引器件的热屏元件装置和安装热屏元件的方法 - Google Patents

带有螺栓穿引器件的热屏元件装置和安装热屏元件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有用于隔热屏的热屏元件(3)的热屏元件装置(1)，所述隔热屏具有大量在支承结构(30)上相邻设置的热屏元件，其中，所述热屏元件(3)在支承结构(30)上借助至少一个紧固螺栓(15)固定在设在所述支承结构(30)内的螺栓连接器件(19)上，并且其中所述支承结构(30)在每列热屏元件上具有至少两个平行的砖架槽(40)。在此规定，设在所述支承结构(30)内的所述螺栓连接器件(19)设有漏斗状的螺栓穿引器件(33)，每个紧固螺栓(15)可引入和穿过所述螺栓穿引器件。

Description

带有螺栓穿引器件的热屏元件装置和安装热屏元件的方法
技术领域
本发明涉及一种带有热屏元件的热屏元件装置、一种螺栓穿引器件、一种用于在热屏元件装置中安装所述热屏元件的方法和一种具有在各个独立权利要求的前序部分中所述特征的热屏元件装置的应用。
背景技术
为了能耐受1000℃至1600℃之间的温度，在许多技术应用中使用有效的陶瓷隔热屏。尤其如可在发电厂和大型飞机中使用的燃气轮机和涡轮发动机的涡轮机热屏，在其燃烧室内部有比较大的通过热屏防护的表面。由于热膨胀和大的设计尺寸，所述隔热屏必须由大量单个的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。上述间隙为热屏元件提供足够的空间用于热膨胀。但正因为这种间隙，使热燃气也有可能与支承热屏的支承结构直接接触，所以作为一种有效的应对措施，将冷却空气的形式的冷却流体通过间隙朝燃烧室方向通过冷却通道吹入。此外所述冷却空气还应用于，针对金属支架吹气并因此将其冷却，陶瓷热屏元件(CHS，Ceramic HeatShields)通过所述金属支架朝所述支承结构夹紧。
为了尽可能简单地和一体式地设计上述支架，已知一种结构类型，其中，这些支架一方面可啮合式地插入在支承结构中圆环形平行结构的安装槽内，另一方面支架通过所设计的抓钳夹紧到在陶瓷热屏元件的侧棱边中所设的固定槽内。这些热屏元件依次通过支架插入支承结构的槽中，其中，后来的元件将先前定位的元件锁止在其位置上。通过这种方式能例如在燃气轮机的燃烧室内形成热屏元件的一种圆环形的排列。
然而，最终剩下的那个热屏元件不能再以这种方式安装，因为两侧存在的相邻的热屏元件阻塞了切线定向的安装运动。这一最后的热屏元件经常被称作样板或样品(Attrappenplatte oder Attrappe)。因此，为了安装这最后的热屏元件，使用带有螺栓连接的解决方案，其使热屏元件可能沿支承结构的表面法向的方向安装。
在此已知的螺栓连接使用四个螺栓，它们插入在热屏元件的侧边中为此设计的凹槽内(参见图1和图2)。上述解决方案的缺点在于，安装会造成操作问题。操作四个螺栓迫使例如采用一些不可靠的固定措施，如粘接或胶带，由此可能会丢失螺栓，并且因为会对涡轮机造成高的损坏危险，必须在涡轮机开始运转之前无条件地找到螺栓。此外，头部-上方-安装十分困难，因为螺栓通过胶粘带固定可能会产生倾斜并因此不能引入预定的孔中。因为涉及最后的隔热屏，螺栓不能用手定位，而是必须通过(看不见的)内六角扳手(Inbus)穿入孔中。
尤其困难的是，将紧固螺栓穿引到支承结构的对应的螺纹孔中。
文献EP 1 701 095 A1和EP 0 558 540 B1公开了例如具有上述优点和问题的隔热屏。在本领域中，所述热屏元件还被称为砖块以及固定它们的固定件被称为砖架，以及在热屏元件的侧棱加工出的槽被称为凹穴。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，将热屏元件、尤其是拱顶砖或件品安全又简单地设计为沿隔热屏的支承结构的表面法线方向安装，所述隔热屏由大量热屏元件构成。
为了解决上述技术问题，本发明从热屏元件装置的角度公开了一种带有热屏元件的，尤其带有拱顶砖或样品的热屏元件装置，这些热屏元件用于具有大量在支承结构上相邻设置的热屏元件的隔热屏。因此所述热屏元件，尤其是样品在支承结构上借助至少一个紧固螺栓固定在设在支承结构内的(例如至少一个螺母形式的)螺栓连接器件上。
按照本发明，在支承结构内设置的螺栓连接器件设计有漏斗状的螺栓穿引器件，每个紧固螺栓可引入和穿过螺栓穿引器件。
有利的是，螺栓连接器件具有至少一个弹性元件，尤其是盘簧叠片，其用作补偿热屏元件的热膨胀。所述漏斗状的螺栓穿引器件优选地传力地固定在盘簧叠片上。
在本发明的另一项优选的扩展设计中，所述漏斗状的螺栓穿引器件传力地固定在所述支承结构的凹槽中。所述支承结构可在每列热屏元件上具有至少一个砖架槽和尤其两个砖架槽。一个尤其有利的设计方案在于，支承结构内的凹槽等同于砖架槽。在这种情况下不必设置任何特殊的凹槽，因此可以节约制造成本。
按照本发明的另一个优选的设计方案，所述漏斗状的螺栓穿引器件的传力式连接是通过焊接或热压配合或与所述螺栓连接器件或所述支承结构设计成一体来实现的。
此外，所述焊接还优选地经点焊，缝焊，电气地通过燃气火焰或摩擦/超声波进行。
另一方面，本发明的技术问题通过螺栓穿引器件得以解决，其用于按照前述优选的设计方案的热屏元件装置。
所述螺栓穿引器件优选地由至少一个相对于紧固螺栓的纵轴线倾斜设置的滑动面构成，其中，所述滑动面相对于螺栓连接器件的直径逐渐缩小。
此外，本发明的技术问题还通过一种用于安装按照前述设计方案的热屏元件装置的方法得以解决。
所述方法优选地通过下述步骤实现：
-将所述热屏元件，其尤其可以是模拟件，在垂直于支承结构的安装运动中安装在其设在支承结构上的相邻的热屏元件之间的位置上，并且
-将所述紧固螺栓穿引到相应的漏斗状的螺栓穿引器件中并旋紧到设在所述支承结构内的螺栓连接器件中。
按照本发明的安装方法的另一优选的设计方案，所述紧固螺栓预先安装在所述热屏元件上。
在使用具有弹性砖架的热屏元件装置时，将带有或没有紧固螺栓的这些弹性的砖架预先安装或固定在热屏元件上。
此外，本发明的技术问题还通过一种按照前述优选的设计方案的热屏元件装置的应用得以解决，其用于构成内燃机、尤其是涡轮机的隔热屏，尤其是隔热屏的拱顶砖或样品。
附图说明
下面借助所属的附图在实施例中详细阐述本发明。在附图中，
图1示出了已知的热屏元件装置的部分横截面视图，
图2示出了由图1已知的热屏元件的部分透视图，以及
图3示出了按照本发明的热屏元件装置的横截面视图。
具体实施方式
图1和图2示出了已知的热屏元件装置1的部分横截面视图。
在已知的热屏元件装置1中，热屏元件3或所谓的砖块借助总共四个螺栓连接固定在支撑结构30上。这尤其涉及热屏元件的拱顶砖或样品。
在所述热屏元件3的侧边中形成有带有侧边凹槽6的凹陷或凹穴5，螺杆15和螺帽13从侧面可插入上述凹槽中。在所述螺帽13下面设有分压器或垫片14，其将压力分配在较大的面积上并因此保护热屏元件3的陶瓷体。
根据现有技术，带有全部四个安装的螺栓15和分压器14的热屏元件3现在必须垂直地安装在支承结构30中，四个螺杆15必须穿入四个相应地设在支承结构30内的螺纹孔中。由于从侧面插入所述凹穴5的螺栓很容易脱落，其通过胶粘剂或胶粘带预先固定在其位置上。在穿引时，这种胶粘连接很容易失去，螺栓不是脱落就是卷边，并因此不再适合支承结构30的螺纹孔。
由于螺栓相当高地从支承结构中突伸出，其通过相邻的热屏元件3之间的间隙被热燃气滚滚流过并达到高温，因此需要冷却。所述冷却例如设计为通过通道和通风管道25的通风。支承结构30的安装槽或砖架槽40或在支承结构中特殊形成的通道可作为冷却通道。
由于在这种安装方式中，陶瓷热屏元件3和金属螺栓15的热膨胀十分显著而且不同，此外所述螺栓15拧紧到盘簧叠片19中，以实现热屏元件的热运动。所述盘簧叠片19安装在由固定垫片22封堵的叠片套筒20中。当还未插入螺栓时，所述固定垫片22阻止盘簧和螺母21的脱落。此外，叠片套筒20中的所述螺母21防止扭转，使得紧固螺栓15能拧入所述螺母中。
当尤其必须穿引四个紧固螺栓15时，紧固螺栓15的穿引存在操作问题。
因此这种已知的装置由结构引起在安装时在操作上十分困难，以至于有时可能需要两个人。
图3示出了一种按照本发明所述的热屏元件装置1的部分横截面视图。
热屏元件3直接位于前面，与从侧面插入所述凹穴5的紧固螺栓15和分压器14一起垂直地下降到其在支承结构30上的位置中。
按照本发明，在用作螺栓连接器件19的盘簧叠片19上设置漏斗状的螺栓穿引器件33。所述螺栓穿引器件33具有一个优选设计为圆形的倾斜的滑动面35，其相对于螺栓连接器件19的直径，在此为盘簧叠片19中的通孔，逐渐缩小。
所述螺栓穿引器件33在此优选地设计为金属的漏斗并置入到在盘簧叠片19的叠片套筒20中形成的滑合座中。在滑合座中的所述螺栓穿引器件33可根据已知的固定方法，如点焊、缝焊、摩擦焊、超声波焊、热压配合等等，进行固定。在另一项扩展设计中，所述螺栓穿引器件33也可以与叠片套筒20设计成一体式的。在本发明的另一项扩展设计中，所述螺栓穿引器件33也可以成型在支承结构中。
所述螺栓穿引器件33优选地设置在砖架槽40中或其他在支承结构30中特殊设计的具有足够的高度h的凹槽中。因此按照本发明的螺栓穿引器件33不再从支承结构30中突伸出，并因此不再在所述热屏元件装置1中产生干扰。
所述紧固螺栓15的端部在安装时从所述漏斗状的螺栓穿引器件33的较宽的直径引入并在滑动面35上滑动到螺栓连接器件的通孔中，即，在这种情况下滑动到盘簧叠片19的通孔中。
如图1所示，所述砖架槽40此外还能用于引入冷却空气，其中，基于与砖架槽40的壁之间间隔，所述冷却空气能够足够好地环流所述螺栓穿引器件33。在此同样可使用通风管道25。

Claims (14)

1.一种具有用于隔热屏的热屏元件(3)的热屏元件装置(1)，所述隔热屏具有大量在支承结构(30)上相邻设置的热屏元件，其中，所述热屏元件(3)在支承结构(30)上借助至少一个紧固螺栓(15)固定在设在所述支承结构(30)内的螺栓连接器件(19)中，其特征在于，设在所述支承结构(30)内的所述螺栓连接器件(19)设有漏斗状的螺栓穿引器件(33)，每个紧固螺栓(15)可引入和穿过所述螺栓穿引器件，其中，所述螺栓穿引器件(33)布置在所述支承结构的凹槽中或者布置在所述支承结构中，其中，所述螺栓穿引器件(33)由至少一个相对于紧固螺栓(15)的纵轴线倾斜设置的滑动面(35)构成，其中，所述滑动面(35)相对于螺栓连接器件(19)的直径逐渐缩小。
2.按照权利要求1所述的热屏元件装置，其特征在于，所述漏斗状的螺栓穿引器件(33)传力地固定在盘簧叠片(19，20)上。
3.按照权利要求1所述的热屏元件装置，其特征在于，所述漏斗状的螺栓穿引器件(33)传力地固定在所述支承结构(30)的凹槽(40)中。
4.按照权利要求1所述的热屏元件装置，其特征在于，所述支承结构(30)在每列隔热屏上具有至少一个热屏元件固定槽(40)，并且在所述支承结构(30)中的凹槽(40)等同于所述热屏元件固定槽(40)。
5.按照权利要求1至4之一所述的热屏元件装置，其特征在于，所述漏斗状的螺栓穿引器件(33)的布置通过焊接或热压配合实现，或者所述漏斗状的螺栓穿引器件(33)与所述螺栓连接器件(19，20)或与所述支承结构(30)设计成一体。
6.按照权利要求5所述的热屏元件装置，其特征在于，所述焊接包括点焊、缝焊、电气焊、燃气火焰焊、摩擦焊和超声波焊。
7.按照前述权利要求1所述的热屏元件装置，其特征在于，所述螺栓连接器件(19，20)具有螺母(21)。
8.按照权利要求7所述的热屏元件装置，其特征在于，所述螺栓连接器件(19，20)具有至少一个弹性元件(19)，所述至少一个弹性元件(19)用于补偿热屏元件(3)的热膨胀。
9.按照权利要求8所述的热屏元件装置，其特征在于，所述至少一个弹性元件是盘簧叠片(19)。
10.一种用于安装按照前述权利要求1至9之一所述的热屏元件装置(1)的方法，其特征在于，
-将所述热屏元件(3)在垂直于支承结构(30)的安装运动中安装在其设在支承结构上的相邻的热屏元件之间的位置上，并且
-将所述紧固螺栓(15)穿引到相应的漏斗状的螺栓穿引器件(33)中并旋紧到设在所述支承结构(30)内的螺栓连接器件(19，22)中。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述紧固螺栓(15)预先安装在所述热屏元件(3)上。
12.一种按照前述权利要求1至9之一所述的热屏元件装置(1)的应用，用于构成内燃机的隔热屏。
13.按照权利要求12所述的应用，其特征在于，所述热屏元件装置(1)用于构成隔热屏的拱顶砖或样品砖(3)。
14.按照权利要求12或13所述的应用，其特征在于，所述内燃机是涡轮机。
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