CN109312922B - 燃烧室的具有盘簧组的热屏蔽组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃烧室的热屏蔽组件(01)，包括支撑结构(03)及布置在支撑结构(03)上的热屏蔽元件(11)。为了紧固，支撑结构(03)具有紧固在其中的弹簧装置(06)，紧固螺栓(18)可以旋入每个弹簧装置(06)中。为了实现被包含在弹簧装置中的弹簧元件(49)的预安装及随后的移除，根据本发明，在保持套筒(21)处，接触板(32、82)被可移除地紧固在保持套筒(21、71)中的面向热屏蔽元件(11)的一侧上，并且固定的固定板(22)被布置在相对侧上。

Description

燃烧室的具有盘簧组的热屏蔽组件

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机的燃烧室的热屏蔽组件，其中燃烧室具有支撑结构，在支撑机构上安装有热屏蔽元件。在这一情况下，为了紧固热屏蔽元件，支撑结构中设置有用于热屏蔽元件的弹性紧固的多个弹簧装置。

背景技术

从已有技术中已知用于将热屏蔽元件紧固在燃烧室的支撑结构上的各种解决方案。由于所发生的热膨胀和振动，必须在燃烧室中提供对热屏蔽元件的弹性紧固。为此，应用了各种解决方案，其中热屏蔽元件通过弹性夹或者通过装有弹簧的紧固螺栓而被紧固。

为了简单地实现紧固螺栓的相应弹性紧固，弹簧组以已知方式被设置在燃烧室的支撑结构中的各个紧固点处，弹簧组可以以各种方式被布置在支撑结构上。多个盘簧以及紧固螺母以最简单的方式而被布置在远离燃烧室内部的后侧上。为了加速安装，还已知将所需的盘簧组装以形成组，并且在这种情况下，将这些盘簧布置在套筒中。该套筒转而又被紧固在支撑结构中。在第一已知实施例中，在这种情况下使用朝向燃烧室后侧开放的套筒，该套筒包括多个盘簧并且后侧上具有作为螺母的压力板。该压力板可以沿套筒的轴向移动，并且该压力板通过锁定元件而被固定以防止损失。

已经证明该解决方案的缺点是，直接从支撑结构移除盘簧组非常困难。从套筒移除盘簧需要能够接近支撑结构的后侧。然而，根据支撑结构在燃烧室上的位置，无法提供这种接近。为了解决这一问题，EP1862740B1公开了一种盘簧组，其中使用朝向燃烧室内部开放的套筒。在这种情况下，被布置在后侧上的套筒的底部形成防止所需压力板损失的固定元件。盘簧被类似地设置在压力板上，其中使用具有支撑外螺纹的盘作为盘簧的支座。在这种情况下，外螺纹被构造为与套筒上的外螺纹重合，从而使套筒和盘可以被旋入到支撑结构中的相应的螺纹孔中。因此，通过将盘旋下，而使得随后能够移除朝向燃烧室内部的盘簧组，其中套筒保持处于支撑结构中。

在套筒朝向后侧开放的实施例中，存在的问题是：无法在需要时轻松改进盘簧组。在套筒朝向燃烧室内部开放的替代实施例中，存在的问题是：该盘簧组无法在预组装状态下被直接旋入支撑结构中。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种紧固装置，通过该紧固装置可以实现热屏蔽元件在支撑结构上的简单紧固，并且可以在需要时互换弹簧元件。

所设定的目的通过根据如本文所描述的本发明的实施例实现。作为根据本发明的热屏蔽组件的主要组成部件，根据本发明的弹簧装置也在本文中描述。优选实施例是如本文所描述的技术方案。

在这种情况下，考虑燃烧室的热屏蔽组件，其中通用热屏蔽组件的实施例特别适用于燃气轮机。在这种情况下，需要支撑结构以及被布置在支撑机构上的多个热屏蔽元件。在这种情况下，热屏蔽元件被安装在支撑结构指向燃烧室内部的一侧上。多个热屏蔽元件的紧固类型可以以多种不同方式来实现。一般而言，至少一个热屏蔽元件通过紧固螺栓而被安装在弹簧装置上。为此，支撑结构具有通孔，弹簧装置被紧固在该通孔中。在这种情况下，弹簧装置在支撑结构的通孔中的紧固类型最初并不重要。

用于热屏蔽组件的通用弹簧装置具有接纳套筒，接纳套筒被紧固在支撑结构中或者可以被紧固在支撑结构中。还需要相对于接纳套筒而被固定的邻接板，邻接板被设置在弹簧装置的指向接纳套筒的一侧。在相对侧上，即，在弹簧装置远离热屏蔽的后侧上，设置有锁定板，锁定板相对于接纳套筒而被固定。在这一方面，接纳套筒与邻接板以及相对地与锁定板一起形成用于布置至少一个弹簧元件的定位空间。此外，压力板被设置在邻接板与锁定板之间，压力板可以沿弹簧装置的中心轴方向轴向移动。在这种情况下，该至少一个弹簧元件被布置在压力板与邻接板之间。显然，在邻接板与压力板之间可以布置多个弹簧元件。为了用弹簧装置将热屏蔽元件紧固在支撑结构上，邻接板具有用于接纳(插入)紧固螺栓的通孔。显然，通孔因此至少略大于紧固螺栓的直径。另一方面，用于将紧固螺栓连接至压力板的紧固装置被设置在所述压力板中。

为了形成既能在预组装状态下被有利地安装至支撑结构、又能实现弹簧元件后续互换的弹簧装置，根据本发明，邻接板以可移动的方式被紧固在接纳套筒中。

由于根据本发明的邻接板被布置在接纳套筒中，用于安装在支撑结构中的弹簧装置的预组装得以创建。相比之下，在已知现有技术中，邻接板必须跟随接纳套筒而被安装在支撑结构中，从而不可能实现弹簧组的直接预组装。相反地，如果需要，元件可以被松散地组装在一起。然而，根据本发明，弹簧装置此时可以被预组装成预组件，从而使得能够在支撑结构中的安装位置处快速安装。此外，根据本发明的实施例使得能够后续移除弹簧元件，从而接纳套筒可以以类似于已知实施例的方式被移除。

接纳套筒如何被紧固在支撑结构中最初并不重要，其中这可以通过如焊接、钎焊或粘合紧固实现。也可以使用卡口连接来安装弹簧装置。为了将弹簧装置可靠地并且同时简单地紧固在支撑结构中，尤其是考虑到所发生的温度，如果接纳套筒具有旋入到通孔的内螺纹中的外螺纹，则是特别有利的。为了防止后续在燃气轮机运行期间松动，可以从燃烧室内侧或后侧填塞螺纹，从而有效地防止意外旋开。

锁定板的实施例最初并不重要，只要确保锁定板在预组装状态下防止压力板的损失即可。在这一方面，锁定板只需要吸收在预组装状态下发生的弹簧力即可。然而，这种情况下，如果锁定板被一体地布置在接纳套筒上，则是特别有利的。在这一方面，接纳套筒与锁定板一起形成朝向燃烧室内部开放的罐。

锁定板仅用于将压力板固定在接纳套筒内侧。在这一方面，这可以具有不同设计。然而，如果锁定板具有与邻接板类似的通孔，则是特别有利的。这样，当被旋入到弹簧装置中时，紧固螺栓可以在后侧从弹簧装置冒出，并且在这一方面，可以提供足够的安装空间用于供紧固螺栓旋入。

至少在弹簧装置的预组装状态下，只要这种情况下发生的弹簧力被吸收，邻接板如何构造最初并不重要。然而，如果能确保以下将是特别有利的，即，在这种情况下，在使用弹簧装置并施加增大的弹簧力时，这些弹簧力可以经由邻接板并经由接纳套筒被传递至支撑结构。对此，是否常规地设置为热屏蔽元件直接压靠在邻接板和/或接纳套筒上、以及在这种情况下一些弹簧力是否被至少直接地传递至热屏蔽元件并不重要。

为了将邻接板紧固在接纳套筒中，邻接板被特别有利地形成为内套筒的一体组成部件。由此，为了将邻接板紧固在接纳套筒中，内套筒因此以可移动方式而被紧固在接纳套筒中。

在这种情况下，内套筒可以被特别有利地设计为使得：弹簧元件或者多个弹簧元件(当存在时)可以被布置在内套筒中。

此外，特别有利地提供的是：至少在热屏蔽元件紧固的状态下，压力板也被至少部分地布置在内套筒内侧。

为了将内套筒紧固在接纳套筒中，可以使用各种选择。在简单且有利的实施例中，邻接板被旋入接纳套筒中，或者在邻接板作为内套筒的一体组成部件的实施例的情况下，内套筒被旋入接纳套筒中。因此，邻接板或内套筒具有外螺纹，并且与之相反，接纳套筒具有内螺纹。

除使用螺纹连接外，也可以在邻接板或内套筒与接纳套筒之间提供卡口连接。在使用卡口连接时，有利的是：考虑弹簧元件的弹簧力，而将卡口连接设计为使得邻接板或内套筒可以利用压靠在锁定板上的压力板来安装。由于在使用弹簧装置时随后出现增大的弹簧力，卡口连接被固定在邻接板或内套筒与接纳套筒之间，以避免不需要的释放。

原则上，以下是有利的，即，邻接板指向燃烧室内部的上侧与接纳套筒齐平地终止。因此，朝向热屏蔽元件的平坦上侧得以形成。这有利于支撑结构的设计以及安装。

当热屏蔽元件被紧固在支撑结构上时，热屏蔽元件被特别有利地设置为抵靠接纳套筒的指向燃烧室内部的上侧并且抵靠邻接板的上侧，邻接板的上侧相应地指向燃烧室内侧。当在邻接板或内套筒与接纳套筒之间使用螺纹连接时，在邻接板以及靠在热屏蔽元件的接纳套筒的共同邻接尤其可以避免邻接板相对于接纳套筒的相对松动。

压力板上的用于将热屏蔽元件紧固在支撑结构上的紧固螺栓的紧固也可以以各种方式实现，其中例如可以使用卡口连接。在简单且优选的方式中，紧固螺栓通过螺纹而被紧固在压力板中。相应地，紧固螺栓被表示为螺杆，并且压力板被表示为螺母。

为了防止压力板在附接至紧固螺栓时的共同旋转，如果通过设置在压力板上的至少一个导向法兰来防止围绕弹簧装置的纵轴旋转，则是有利的，其中导向法兰在导向槽中被引导。这种情况下，可以在内套筒中提供内导向槽，导向法兰在该内导向槽中被引导。替代地或附加地，也可以在接纳套筒中提供外导向槽。显然，原则上，使用单个导向法兰是足够的，但特别地为了防止倾斜，使用两个或多个导向法兰及相应的导向槽是有利的。此外，显然，该布置可以被倒置，从而使导向法兰被布置在内套筒上和/或接纳套筒上，并且与之对应地，压力板具有导向槽。

无论使用卡口连接还是螺纹连接，如果压力板通过在接纳套筒和内套筒上的导向法兰而被引导，则创建了一种用于防止内套筒相对于接纳套筒松动或相对移动的特别有利的方法，但在这种情况下，内套筒上的引导仅在紧固螺栓紧固期间以及在将压力板拉至邻接板上期间才变得有效。为此，内套筒被设计为比接纳套筒所允许的深度短至少压力板的厚度。在这一方面，当压力板压靠在锁定板上时，使得内套筒相对于接纳套筒的自由旋转成为可能。然而，如果此时(例如在热屏蔽元件的紧固过程期间)压力板克服沿邻接板的方向的弹簧力而被移位，导向法兰的接合除在接纳套筒的外导向槽上的引导而被实施外，该接合随后还在内套筒的内导向槽中被实施。由此，不仅可以防止压力板的共同旋转，而且可以防止内套筒相对于接纳套筒的相对旋转。

如上所述，根据本发明的热屏蔽组件的一个重要组成部件是根据本发明的新型弹簧装置。该弹簧装置尤其能够用于燃气轮机的燃烧室，在燃烧室中发生由运行引起的高热膨胀，并且必须确保在振动情况下该弹簧装置的可靠紧固。

根据本发明的热屏蔽组件还使得能够通过使用具有根据本发明的弹簧装置的相应热屏蔽组件来实现根据本发明的燃烧室。

此外，通过使用根据本发明的燃烧室而因此得到根据本发明的新型燃气轮机。

附图说明

在下面的图中，详细描绘了根据本发明的热屏蔽组件的示例以及根据本发明的弹簧装置的两个示例。在附图中：

图1示出弹簧装置区域中的示例性热屏蔽组件的一部分；

图2示出省略了弹簧装置的图1的相关视图；

图3示出图1相关的弹簧装置；

图4示出图3相关的分解图；

图5示出类似于图3的弹簧装置的替代实施例；

图6示出图5相关的分解图。

具体实施方式

图1仅示出根据本发明的示例性弹簧装置06的区域中的示例性热屏蔽组件01的少量细节。为此，图2再次描绘了热屏蔽组件01省略了弹簧装置06的元件。首先可以看到支撑结构03，接纳孔04位于支撑结构03中，其中在这种情况下，接纳孔04是具有内螺纹05的通孔。热屏蔽元件11被布置在上侧07上且指向燃烧室内部，热屏蔽元件11通过紧固螺栓18而被紧固在弹簧装置06上，并进而紧固在支撑结构03上。为此，热屏蔽元件具有紧固基底15，用于接纳紧固螺栓18的通孔16被设置在紧固基底15中。

在这种情况下，热屏蔽元件11具有热侧12以及冷侧13，热侧12指向燃烧室内部，冷侧13指向支撑结构03。该示例性实施例中描绘了具有紧固基底15的金属热屏蔽元件11，紧固基底15从冷侧13延伸至支撑结构03的上侧07。在这种情况下，紧固基底15靠在弹簧装置06上。关于根据本发明的实施例，这种情况下，热屏蔽元件11随后被如何设计以及在这一方面，热屏蔽元件11是否具有从冷侧13延伸至支撑结构03的包围边缘并不重要，该边缘可以被形成有朝向支撑结构03的上侧的间隙、或者该边缘选择性地位于支撑结构03上。

为了冷却紧固螺栓18，该紧固螺栓18具有从后侧延伸至燃烧室内部的冷却通路19。由此，避免了紧固螺栓18由于高热负荷而过早疲劳。

如图3和图4所示，弹簧装置06具有接纳套筒21，在这种情况下，接纳套筒21被构造有外螺纹24，以用于旋入到支撑结构03的接纳孔04中。位于远离热屏蔽元件11的后侧上的接纳套筒21一体地形成锁定板22，从而使接纳套筒21呈现朝向热屏蔽元件11开放的罐的形式。为了能够旋入紧固螺栓18，锁定板22还被设置有通孔26。为了紧固邻接板32或内套筒31，接纳套筒21在内侧上还具有内螺纹25。内套筒31被相应地旋入接纳套筒21中，其中在该示例性实施例中，接纳套筒21的上侧07与内套筒31的上侧07齐平地终止。

内套筒31一体地形成邻接板32，其中邻接板32的特征还在于用于接纳紧固螺栓18的通孔36。内套筒31在内侧具有导向槽33，导向槽33沿弹簧装置06的轴向延伸。举例来说，在该示例性实施例中，用于实现弹簧装置的弹簧元件49由压缩弹簧49形成。显然，根据所需要的弹簧力，也可以使用盘簧组。

弹簧元件49与锁定板22之间设置有压力板42。在这种情况下，该压力板42可以在弹簧装置06内部轴向移动，其中弹簧元件49在热屏蔽元件11的方向上的弹簧力被抵消，并且弹簧元件49在相反方向上的移动由锁定板22限定。在这种情况下，压力板42被设计为具有螺纹孔46的螺母的形式，其中相对地设置在圆周上的两个导向法兰43从圆盘延伸。导向法兰43与内套筒31的内导向槽33中的小间隙接合。

很容易看出，弹簧装置06可以预组装以获得相应的预张紧弹簧组。同样明显的是，在将接纳套筒21固定在支撑结构03中期间，仍然可以拆卸弹簧元件49，其中内套筒31被从接纳套筒21旋出。

为了能够将内套筒31或邻接板32旋入接纳套筒21中，有利地是在邻接板32或内套筒31的上侧07上具有可用的接合手段。过程中是否穿透邻接板32并不重要，只要适当的工具可以被附接以用于安装邻接板或内套筒即可。例如，径向对称设置的孔等可以被设置为接合手段。为此，通孔36也可以设计为六角形。

图5和图6示出替代示例性实施例，其中当使用弹簧装置56时，将内套筒81相对于接纳套筒71固定可以被特别有利地执行。为此，首先构造与前述示例性实施例相似的接纳套筒71，并且在该方面，接纳套筒71一体地形成远离热屏蔽元件的锁定板72。该锁定板72还对应地具有通孔76。用于旋入到支撑结构03的接纳孔04的内螺纹05中的外螺纹74也对应地被设置在外周上。反过来，内套筒81通过螺纹连接而被紧固在接纳套筒71中，从而在对应的类似方式中，接纳套筒71具有内螺纹75，并且内套筒81具有外螺纹84。内套筒81转而一体地形成具有通孔86的邻接板82。内套筒81还具有两个相对地设置的内导向槽83，其中与前述示例性实施例不同，内螺纹仅延伸至导向槽83。螺纹缩短并不是必须的，但在该实施例中，导向槽83必须径向延伸穿过内套筒81的壁。与前述示例性实施例类似，弹簧元件99被同样布置在内套筒81中。该弹簧元件99在指向热屏蔽元件11的一侧上相应地抵靠邻接板82，并且在相对侧上抵靠压力板92，压力板92在弹簧装置56内部的移动由锁定板72限制。为此，与前述示例性实施例一致，压力板92具有用于适配紧固螺栓18的螺纹孔96。

然而，与前述示例性实施例不同，现在提供的是，内套筒81相对于接纳套筒71的深度短了压力板92的材料厚度。此外，接纳套筒71具有分别被相对地设置在接纳套筒71的下端的外导向槽73，其中为此，压力板92具有相对地设置的延伸导向法兰93。无论是否存在内套筒81，导向法兰93均接合在外导向槽73中。在这一方面，防止压力板92独立于内套筒81而相对于接纳套筒71旋转。由于内套筒缩短，内套筒81可以相对于接纳套筒71旋转，内套筒81的旋转独立于压力板91的旋转锁定。如果随后使用弹簧装置56，并且借助于紧固螺栓18，实现了压力板92克服弹簧元件99的弹簧力的位移，则内套筒81中的内导向槽83引起压力板92相对于内套筒81的旋转锁定。由于压力板92相对于接纳套筒71已经存在的旋转锁定(归因于外导向槽73)，而提供了内套筒81相对于接纳套筒71的旋转。

在有利旋转锁定的情况下，特别地，邻接板82的上侧07不必与接纳套筒71的上侧07重合，即，关于这方面，未对齐并不重要。

Claims (14)

1.一种燃烧室的热屏蔽组件(01)，所述热屏蔽组件(01)具有一个支撑结构(03)和被布置在所述支撑结构(03)上的至少一个热屏蔽元件(11)，并且具有一个弹簧装置(06、56)和一个紧固螺栓(18)，所述热屏蔽元件(11)具有至少一个接纳孔(16)；所述弹簧装置(06、56)包括一个接纳套筒(21、71)、一个固定邻接板(32、82)、一个锁定板(22、72)、一个压力板(42、92)以及至少一个弹簧元件(49)，所述接纳套筒(21、71)被紧固在所述支撑结构(03)中，并且所述固定邻接板(32、82)指向所述热屏蔽元件(11)，并且所述锁定板(22、72)远离所述热屏蔽元件(11)而被固定，并且所述压力板(42、92)能够在邻接板(32、82)与锁定板(22、72)之间轴向移动，所述至少一个弹簧元件(49)被布置在邻接板(32、82)与压力板(42、92)之间，其中所述邻接板(32、82)具有一个通孔(36、86)，并且所述压力板(42、92)具有一个紧固装置(46、96)；所述紧固螺栓(18)穿透所述热屏蔽元件(11)和所述邻接板(32、82)，并且作用在所述压力板(42、92)上，

其特征在于，

所述邻接板(32、82)以可移动的方式被紧固在所述接纳套筒(21、71)中。

2.根据权利要求1所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述燃烧室是在燃气轮机中的燃烧室。

3.根据权利要求1所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述锁定板(22、72)被一体地布置在所述接纳套筒(21、71)上。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述邻接板(32、82)被一体地布置在一个内套筒(31、81)上，所述内套筒(31、81)以可移动的方式被紧固在所述接纳套筒(21、71)中。

5.根据权利要求4所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述压力板(42、92)和/或所述弹簧元件(49)被布置在所述内套筒(31、81)中。

6.根据权利要求4所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述邻接板(32、82)和/或所述内套筒(31、81)被旋入所述接纳套筒(21、71)中。

7.根据权利要求4所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述邻接板和/或所述内套筒(31、81)通过卡口连接而被紧固在所述接纳套筒中。

8.根据权利要求1至3和5至7中任一项所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述邻接板(32)与所述接纳套筒(21)齐平地终止。

9.根据权利要求8所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述热屏蔽元件(11)抵靠所述接纳套筒(21)并且抵靠所述邻接板(32)。

10.根据权利要求4所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

所述压力板(42、92)具有一个导向法兰(43、93)，所述导向法兰(43、93)接合在所述内套筒(31、81)的一个内导向槽(33、83)中和/或接合在所述接纳套筒(71)的一个外导向槽(73)中。

11.根据权利要求10所述的热屏蔽组件(01)，

其特征在于，

在所述压力板(92)抵靠所述锁定板(72)的情况下，所述导向法兰(93)与所述内导向槽(83)分离。

12.一种弹簧装置(06、56)，用于根据前述任一项权利要求所述的热屏蔽组件(01)中，所述弹簧装置具有一个接纳套筒(21、71)、一个固定邻接板(32、82)、一个固定锁定板(22、72)、一个压力板(42、92)以及至少一个弹簧元件(49)，所述接纳套筒(21、71)能够被紧固在所述支撑结构(03)中；并且所述固定邻接板(32、82)指向所述热屏蔽元件(11)；并且所述固定锁定板(22、72)远离所述热屏蔽元件(11)而被固定；并且所述压力板(42、92)能够在邻接板(32、82)与锁定板(22、72)之间轴向移动；所述至少一个弹簧元件(49)被布置在邻接板(32、82)与压力板(42、92)之间，其中所述邻接板(32、82)具有一个通孔(36、86)，并且所述压力板(42、92)具有一个紧固装置(46、96)；

其特征在于，

所述邻接板(32、82)以可移动的方式被紧固在所述接纳套筒(21、71)中。

13.一种燃烧室，具有根据权利要求1至11中的任一项所述的热屏蔽组件(01)。

14.一种燃气轮机，具有根据权利要求13所述的燃烧室。

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