CN114829843B - 用于燃烧室的隔热瓷砖以及燃烧室 - Google Patents

Abstract

用于燃烧室的隔热瓷砖以及燃烧室。本发明涉及一种用于在燃气轮机的燃烧室中使用的陶瓷隔热瓷砖(01)。所述隔热瓷砖具有热侧(02)并且相对置地具有冷侧(03)，所述热侧与所述冷侧经由分别具有至少一个紧固容纳部(06)的两个相对置的纵向边缘(04)和经由两个横向边缘(05)彼此连接。为了在纵向方向上固定，提出在所述冷侧(03)上设置有至少一个固定凹部(07，17)。

Description

用于燃烧室的隔热瓷砖以及燃烧室

技术领域

本发明涉及一种用于在尤其燃气轮机的燃烧室中使用的隔热瓷砖，其中隔热瓷砖在横向方向上通过紧固机构固定并且能够在纵向方向上通过固定元件稳固。

背景技术

隔热瓷砖从现有技术中是充分已知的。在此存在解决方案，其中隔热瓷砖以螺栓紧固在承载件上，从而基本上在隔热瓷砖的平面中固定。对此的示例从EP 1884317 B1、EP2992270 B1和WO 2018137803 A1已知。与此相对地，也使用借助于弹性石支架紧固隔热瓷砖的实施方案。在此常见的是石支架设置在两个相对置的侧边缘处从而基本上防止在横向方向上的运动。例如，关于此的实施方案从EP 1701095 B1中已知。

在隔热瓷砖的常见应用中，这些隔热瓷砖在燃烧室中以多排环绕地紧固在支承结构上。为避免相邻隔热瓷砖接触，在各个隔热瓷砖之间通常存在微小的间隙。

已知如下问题：单个隔热瓷砖尤其由于在运行中发生振动而移动，从而一些隔热瓷砖之间的间隙宽度变小，而另外的隔热瓷砖之间的间隙宽度变大，尽管所述问题通常不会出现。在夹紧的隔热瓷砖的情况下，通常通过石支架来防止在横向方向上沿着所述排移动。

隔热瓷砖在纵向方向上的移动，即从一排到另一排的移动，同样是不期望的，因为间隙的不均匀分布尤其导致用于阻塞间隙以防止热废气进入的空气消耗增加。在使用特别成形的隔热瓷砖的情况下的移动(例如参见来自EP 3017253 B1的实施方案)也是不利的。

为此，从来自EP 3134680 B1的现有技术中已知一种具有对应隔热瓷砖的燃烧室，其中在隔热瓷砖处的朝向支承结构的一侧上设置有滑板状的突出部，所述突出部接合在支承结构的紧固槽中，从而防止在纵向方向上的移动。

尽管至今用于在纵向方向上固定的实施方案已经证明是有效的，但仍存在除此之外简化隔热瓷砖的生产并且在此通过在这一点上有利的几何形状来减小对于存储和运输相关的尺寸的要求。

发明内容

所提出的目的通过根据根据本发明的燃烧室来实现。

有利的实施方式是在本发明中给出。

这种隔热瓷砖首先用于在燃烧室中使用。燃烧室的类型首先是不重要的。然而特别有利的是，在燃气轮机的燃烧室中使用。隔热瓷砖在此由陶瓷材料构成。当在燃烧室中使用时，所述隔热瓷砖具有朝向燃烧室的热侧和朝向燃烧室的支承结构的相对置的冷侧。在此，隔热瓷砖在纵向方向上并且垂直于纵向方向在横向方向上延伸。在此，热侧和冷侧经由两个沿着纵向方向延伸的纵向边缘和经由两个沿着横向方向延伸的横向边缘彼此连接。在此，每个纵向边缘具有至少一个紧固容纳部，在隔热瓷砖安装到燃烧室中时，在所述紧固容纳部处可以安装用于紧固隔热瓷砖的紧固机构。此外，纵向边缘和横向边缘的构型在此首先是不重要的。

为了使隔热瓷砖能够在结构体积减小的情况下沿着纵向方向固定，根据本发明提出，隔热瓷砖在冷侧具有至少一个固定凹部。这必然意味着固定凹部不穿透隔热瓷砖，而是其在热侧上的表面不改变(尽管现在在冷侧上存在固定凹部)。

一方面，为了在将机构接合到固定凹部时能够实现在横向方向上一定的移动(或为了可以将隔热瓷砖置入精确的期望位置中)，并且另一方面也为了避免将机构贴靠在固定凹部的侧面处损坏或磨损，根据本发明还提出，固定凹部在横向方向上在隔热瓷砖的至少0.1倍宽度上延伸。对此这种长度意味着固定凹部的如下伸展：所述伸展能够实现用于在纵向方向上稳固隔热瓷砖的贴靠。

通过将固定凹部引入隔热瓷砖能够实现在纵向方向上的固定，而所述结构体积不大于不能在纵向方向上固定的隔热瓷砖的结构体积。这简化了生产和存储。

对于在纵向方向上的固定，首先可以足够的是，所述固定在仅仅一个方向上存在。例如，如果在省略从现有技术中已知的固定的情况下仅预期隔热瓷砖向下游移动，则阻挡向下游移动是足够的。

然而与此相对地特别有利的是，固定凹部能够实现在纵向方向上在两个相反方向上阻挡隔热瓷砖。

特别有利的是，从冷侧至热侧的方向观察，固定凹部的深度至少对应于隔热瓷砖的厚度的0.1倍，即从冷侧至热侧的间距。特别有利的是，固定凹部的深度是隔热瓷砖的厚度的至少0.15倍。与此相对地有利的是，固定凹部的深度不大于隔热瓷砖的厚度的0.3倍。在此特别有利的是，深度是隔热瓷砖的厚度的最高0.15倍。

为实现固定凹部存在多种可行性，其中在第一有利的实施方式中，固定凹部在横向方向上延伸并且在此在横向方向上的长度是隔热瓷砖在横向方向上的宽度的至少0.5倍。在此特别有利的是，固定凹部在隔热瓷砖的整个宽度上从一个纵向边缘延伸至相对置的纵向边缘。

一方面，贯穿的固定凹部促进有利的制造，另一方面，借助于固定凹部产生用于在燃烧室中固定的各种可行性。因此尤其在燃烧室的适当构型的情况下在纵向方向上的现有固定中，在横向方向上的移动是可行的，例如用于安装。

与此相对地，在第二实施方式中有利地提出，存在至少两个固定凹部，所述至少两个固定凹部在横向方向上彼此错开。在此还有利的是，固定凹部最大在隔热瓷砖的0.3倍宽度上延伸。

通过使用至少两个袋状的固定凹部，隔热瓷砖不会被不必要地削弱，使得不仅在很大程度上保证其隔热功能而且也在很大程度上保持稳定性。

由于在隔热瓷砖之间存在间隙，隔热瓷砖在其边缘处通常承受负载，所以有利的是，固定凹部至少与横向边缘间隔开。

在此，在一个有利的变型方案中可行的是，固定凹部可以大约——在纵向方向上看——设置在隔热瓷砖的中部。只要固定凹部处于隔热瓷砖的中部，或者从固定凹部的中部至隔热瓷砖的中部在纵向方向上的间距最大对应于隔热瓷砖在纵向方向上的长度的0.2倍，则这被认为是适当的。

在第二有利的变型方案中，固定凹部设置在按照规定相对设置的紧固机构的高度上。只要隔热瓷砖具有用于安装紧固机构的特殊形状，则直接确定在纵向方向上的位置。

在此还特别有利的是，隔热瓷砖在每个纵向边缘处具有两个在纵向方向上彼此间隔开的紧固容纳部。在此，紧固容纳部实施成，使得相对于相应紧固容纳部在纵向方向上大约居中地预设相应紧固容纳部的安装。因此在这种情况下，至少一个固定凹部，特别有利地彼此间隔开的两个固定凹部，处于两个相对置的紧固容纳部之间。

在其他情况下，固定凹部在两个紧固机构之间的有利位置通过按照规定使用隔热瓷砖得出。在这种情况下，待安装的紧固机构的位置在纵向方向上尤其可以确定到固定凹部的位置上。

利用新提供的隔热瓷砖，能够实现根据本发明的新型燃烧室。在此特别有利的是，涉及燃气轮机的燃烧室。在任何情况下，燃烧室都具有支承结构，在所述支承结构上以多排方式环绕地分别安装有隔热元件。

根据本发明，在此至少一排隔热元件由如上所述的隔热瓷砖形成。为此，支承结构具有至少一个固定突出部，所述固定突出部接合到相应的隔热瓷砖的相应的固定凹部中。在此可以提出，固定突出部安装或牢固地与支承结构连接。

原则上，不提出燃烧室的所有隔热瓷砖都设置有固定凹部。相反，以特别有利的方式，至少一个环绕的排(例如两排或三排)设置有具有固定凹部的隔热瓷砖，为此需要支承结构处的固定突出部。与此相对，可以设有不具有固定凹部或不存在固定突出部的其他排隔热瓷砖。

如何实施固定突出部在此首先是不重要的。在此不仅可以提出对于每个固定凹部存在一个固定突出部，同样可行的是，对于两个或更多个固定凹部设有一个固定突出部。

借助在支承结构处实现至少一个固定突出部，能够使用根据本发明的隔热瓷砖，使得可以利用其有利的生产和存储。

为了能够实现隔热瓷砖和其他隔热元件紧固在支承结构上，在此有利的是，支承结构具有在纵向方向上彼此间隔开的、在横向方向上环绕的多个紧固槽。在这些紧固槽中可以安装必要的紧固机构。

为了实现固定突出部，由此得出两个特别有利的实施方式。在第一有利设计方案中，支承结构对于环绕的隔热瓷砖排具有环绕的固定突出部。显而易见的是，在这种情况下，固定凹部必须在横向方向上在整个宽度上延伸。因此，无需改变即能够实现简单地安装隔热瓷砖，而且也不会使支承结构的制造变得不必要地困难。

与此相对，在第二有利的设计方案中提出，支承结构具有多个在环周方向上彼此间隔开的固定突出部。这有利地使得能够不仅使用具有贯穿的固定凹部的隔热瓷砖而且也使用具有不贯穿地在横向方向上延伸的固定凹部的隔热瓷砖。

在此特别有利的是，对于隔热瓷砖中的具有贯穿的固定凹部或至少两个固定凹部的每个隔热瓷砖存在两个固定突出部。这些固定突出部在此在横向方向上彼此间隔开。在此有利的是，属于具有固定凹部的隔热瓷砖的两个固定突出部在纵向方向上设置在相同的高度上。

在此特别有利的是，固定突出部分别由安装的定心元件形成。由此简化具有在环周方向上间隔开的固定突出部的支承结构的制造。所述实施方式尤其能够实现现有设备的改装。

在此还特别有利的是，固定突出部紧固在支承结构的至少一个环绕的紧固槽中。由此能够简单、不复杂地实现根据本发明的燃烧室。

附图说明

在以下附图中，绘出用于根据本发明的隔热瓷砖的两个示例性的实施方式。附图示出：

图1示出具有贯穿的固定凹部的隔热瓷砖的第一实施例；

图2示出具有两个间隔开的固定凹部的隔热瓷砖的第二实施例；

图3示出根据图1的隔热瓷砖的区域中的燃烧室的截面；

图4示出根据图2的隔热瓷砖的区域中的燃烧室的截面；

图5示出具有两个间隔开的固定凹部的隔热瓷砖的第三示例性实施例；

图6示出根据图5的隔热瓷砖的区域中的燃烧室的截面；

图7示出隔热瓷砖的前侧；

图8示出具有固定突出部的紧固机构的示例性实施方案。

具体实施方式

在图1中以立体图绘出根据本发明的隔热瓷砖01的第一示例性实施例。所述隔热瓷砖01在此从冷侧03示出。可以看出具有在所述视图中可看出的冷侧03的面状构造，其中相对置地(在被遮住的下侧处)存在热侧02。在按照规定地使用隔热瓷砖01时，冷侧03朝向燃烧室的支承结构21，其中热侧02设置成朝向燃烧室。热侧02与冷侧03经由沿着纵向方向伸展的两个纵向边缘04彼此连接。在此，在纵向边缘04处分别相对置地存在用于安装紧固机构25即所谓的石支架的两个紧固容纳部06。此外，热侧02与冷侧03经由两个沿着横向方向延伸的横向边缘05彼此连接。

在安装状态中，在横向方向上通过紧固机构25防止隔热瓷砖01在燃烧室中的移动。

为了防止在纵向方向上的移动，根据本发明提出，在冷侧03处存在朝向热侧02延伸的固定凹部07。在所述实施例中，固定凹部07在隔热瓷砖01的整个宽度上从一个纵向边缘04延伸至相对置的纵向边缘04。此外可以看出贯穿的固定凹部07在隔热瓷砖01的中部的对此有利的位置(在纵向方向上看)。

在图2中绘出根据本发明的隔热瓷砖11的第二实施例。与上述示例类似，隔热瓷砖以立体图以冷侧03的视图示出。类似地，相对置地存在热侧02(同样在下侧，不可见)。隔热瓷砖11又具有沿着纵向方向延伸的两个相对置的纵向边缘14以及沿着横向方向延伸的两个横向边缘05。与上述示例相反，在此在纵向边缘14处置入贯穿的紧固容纳部16。尽管所述紧固容纳部16能够实现将紧固机构25安装在不同位置处，但同样如先前那样提出，将四个紧固机构25在与先前相同的位置处置入。这可以容易地通过在冷侧03上的纵向边缘14处存在用于改进紧固机构25的冷却的留空部来看出。

与上述实施例相反，现在提出在冷侧032处使用在横向方向上彼此间隔开的固定凹部17。在这种情况下，这些固定凹部17设置在两个按照规定待安装的紧固机构25之间(关于接合到紧固容纳部16中的部分)。

为此，图3中以支承结构21在纵截面中的部段示图连带紧固在其上的隔热瓷砖01示出在燃烧室中在纵向方向上的固定。通过看向纵向边缘14可以看出隔热瓷砖01，在所述纵向边缘14中存在两个紧固容纳部06。对应地，横向边缘05在所述示图中处于隔热瓷砖01的上端和下端处。在示图中，朝向燃烧室的热侧02处于右侧上，而相对置的冷侧03处于朝向支承结构21的一侧上。此外可见固定凹部07，支承结构21的固定的突出部23现在接合到所述固定凹部07中。因此，防止在纵向方向上的移动。

此外还可以看出两个紧固槽22，所述紧固槽22在纵向方向上彼此间隔开。在这些紧固槽22中分别容纳紧固机构25，即所谓的石支架，所述紧固机构25以相应另一端接合到紧固容纳部06中从而将隔热瓷砖01固定在支承结构21上。

在图4中以与先前相同的示出方式在纵截面中绘出隔热瓷砖11紧固在所属的支承结构31上。又可以看出具有处于右侧上的热侧02和相对置的冷侧03以及处于上部和下部的横向边缘05的隔热瓷砖11。支承结构31与先前基本上一致地实施，并且同样具有彼此间隔开的紧固槽22。然而，与先前的示例相反，在此省略整体的固定突出部。相反，在所述实施例中提出，支承结构31具有安装的定心元件33。这些定心元件33在此分别紧固在紧固槽22中。对应地，隔热瓷砖11具有处于紧固机构25之间的固定凹部17，定心元件33作为固定突出部接合到所述固定凹部17中。

在图5中，与图1和图3类似地绘出根据本发明的隔热瓷砖41的另一实施例。与上述示例一样，所述隔热瓷砖41具有热侧02(图中被遮住的下侧)和相对置的冷侧03(图中的上侧)。用于安装紧固机构55的紧固容纳部16分别在两个相对置的纵向边缘14处沿着纵向方向延伸。

与上述实施方案相比，在所述示例中提出，在纵向方向上的固定仅仅在一个方向上起作用。对应地，隔热瓷砖41具有两个固定凹部47，所述固定凹部47在一侧上具有用于能够实现固定突出部53的贴靠的垂直侧面并且在相对置的一侧上具有斜面。

为此，类似于图4，在图6中以纵截面绘出安装在支承结构31处的图5的隔热瓷砖41。对应地，又可以看出具有紧固槽22的支承结构31。在下紧固槽22中插入上述示例中的石支架25，相反提出，在上紧固槽22中插入具有作为固定突出部53的一体式止挡板的不同的石支架55。如可以看出，呈止挡板形式的固定突出部53在此支撑在紧固槽22的侧面处并且相对地支撑在固定凹部47的侧面处。因此，可以以特别简单的方式实现在一个方向上的轴向固定。

所述解决方案还特别有利的是，不需要额外紧固固定突出部，而是相反通过将紧固元件55的在纵向方向上的较宽的接片接合到T形紧固槽22中实现呈止挡板形式的固定突出部53的固定。

在图7中再次以看向热侧02的立体图绘出第二实施例的隔热瓷砖11。同样可以看出具有紧固容纳部16的纵向边缘14以及横向边缘05。根据示图，冷侧03在此处于被遮住的下侧上。

最后，绘出用于在根据图5和图6的解决方案中使用的具有一体式固定突出部53的紧固元件55可以说作为石支架与止挡板的组合的示例性实施方式。

Claims (11)

1.一种燃烧室，具有：旋转形状的支承结构(21，31)，所述支承结构(21，31)具有多个在纵向方向上间隔开的、环绕的紧固槽(22)，所述紧固槽用于安装紧固机构(25)；以及多个在所述支承结构(21，31)上成排环绕设置的、包围燃烧腔的隔热元件，所述隔热元件由陶瓷材料制造并且具有朝向所述燃烧腔设置的热侧(02)和朝向所述支承结构(21，31)设置的相对置的冷侧(03)，并且所述隔热元件具有纵向方向和横向方向，其中所述热侧(02)与所述冷侧(03)经由两个相对置的沿着所述纵向方向伸展的纵向边缘(04，14)和经由两个沿着所述横向方向伸展的横向边缘(05)彼此连接，其中所述纵向边缘(04，14)分别具有至少一个紧固容纳部(06，16)，其中所述隔热元件借助于紧固机构(25)紧固在所述支承结构上，其中形成至少一排环绕的隔热瓷砖(01，11)，其中在所述冷侧(03)上设置有至少一个固定凹部(07，17)，所述固定凹部(07，17)能够实现所述隔热瓷砖(01，11)在纵向方向上的固定，其中所述固定凹部(07)在横向方向上在所述隔热瓷砖(11)的至少0.1倍宽度上延伸，

其特征在于，

所述支承结构(21，31)直接或间接具有至少一个接合到固定凹部(07，17)中的固定突出部(23，33)，

其中所述支承结构(21)具有至少一个设置在两个紧固槽(22)之间的、环绕的固定突出部(23)，或者

其中所述支承结构(31)具有多个在环周方向上彼此间隔开的、由安装的定心元件形成固定突出部(33)。

2.根据权利要求1所述的燃烧室，

其中所述固定凹部(07，17)的深度至少对应于所述隔热瓷砖(01，11)的厚度的0.1倍；和/或

其中所述固定凹部(07，17)的深度最大对应于所述隔热瓷砖(01，11)的厚度的0.3倍。

3.根据权利要求2所述的燃烧室，

其中所述固定凹部(07，17)的深度至少对应于所述隔热瓷砖(01，11)的厚度的0.15倍；和/或

其中所述固定凹部(07，17)的深度最大对应于所述隔热瓷砖(01，11)的厚度的0.25倍。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中固定凹部(07)在横向方向上在所述隔热瓷砖(01)的至少0.5倍宽度上延伸。

5.根据权利要求4所述的燃烧室，

其中所述固定凹部(07)在横向方向上以贯穿的方式在所述隔热瓷砖(01)的宽度上延伸。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中存在在横向方向上彼此间隔开的至少两个固定凹部(17)，所述固定凹部(17)分别在横向方向上最大在所述隔热瓷砖(11)的0.3倍宽度上延伸。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中所述固定凹部(07，17)与所述横向边缘(05)间隔开。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中所述固定凹部(07)在纵向方向上设置在所述隔热瓷砖(01)的中部或者以最大为所述隔热瓷砖的长度的0.2倍的间距设置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中所述固定凹部(17)在纵向方向上设置在按照规定安装所述紧固机构(25)的高度上；和/或

其中所述隔热瓷砖在每个纵向边缘处具有两个在纵向方向上彼此间隔开的紧固容纳部，其中所述固定凹部设置在两个相对置的紧固容纳部之间。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中所述支承结构(31)对于具有固定凹部(07，17)的每个隔热瓷砖(01，11)分别具有两个彼此间隔开的固定突出部(33)。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室，

其中所述固定突出部(33)紧固在至少一个紧固槽(22)中。