CN115298485A - 具有陶瓷隔热罩和密封件的燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃气轮机的燃烧室(01)，所述燃烧室具有环绕的承载结构(02)和设置在其中的隔热罩(11)。承载结构(02)在下游侧上具有横截面缩小部(03)，并且在上游侧上具有止挡元件(04)。为了补偿不同的膨胀和公差，在隔热罩(11)和止挡元件(04)之间存在间隙。为了减少冷却空气消耗，在止挡元件(04)中存在环绕的朝向隔热罩敞开的密封槽(05)与设置在所述密封槽(05)中的密封元件(06)，所述密封元件贴靠在隔热罩(11)上并且覆盖间隙。

Description

具有陶瓷隔热罩和密封件的燃烧室
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机的燃烧室，所述燃烧室具有陶瓷隔热罩，其中间隙借助于密封件来密封。
背景技术
在现有技术中在燃气轮机中使用不同结构类型的燃烧室。在所有情况下，燃烧室中的高温是对于燃烧室的主要负荷。为了能够实现燃烧室中的尽可能高的温度，通常在燃烧室中使用隔热罩。为此，燃烧室首先具有由金属材料制成的承载结构。在承载结构的内侧上设置有隔热罩，其中所述隔热罩通常由陶瓷材料构成。为此，从WO 2019/115129 A1中已知一个示例性的实施方式。一方面，陶瓷隔热罩具有比承载结构明显更高的耐温性。另一方面，陶瓷隔热罩用作为在燃烧室和承载结构之间的绝缘部。
已知为不利的是，与承载结构相反，隔热罩的陶瓷材料相对于振动或其它机械负载具有明显更大的敏感性。因此，通常需要提供隔热罩的尽可能无应力的安装。这通常引起在隔热罩的各个部分之间以及尤其在隔热罩和邻接的构件之间存在间隙。
为了防止在间隙的区域中的承载结构的热损坏，在现有技术中常见的是，设有冷却空气流，所述冷却空气流防止热气进入到间隙中。
在此不利的又是冷却空气流，所述冷却空气流就其而言不能输送给燃烧室来进行燃烧，进而效率变差。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种用于减少冷却空气流的可能性。
所提出的目的通过根据权利要求1的教导的根据本发明的燃烧室的实施方式来实现。
有利的实施方式是从属权利要求的主题。
这种燃烧室能够设为用于不同的使用目的，其中该实施方式尤其适用于燃气轮机。燃烧室限定大致居中地设置的燃烧室轴线，所述燃烧室轴线从上游侧延伸至下游侧。燃烧室具有环绕地包围燃烧室轴线的承载结构。在此，承载结构至少大部分由金属材料构成。除了覆层或附件之外，承载结构优选地由金属材料构成。在此，承载结构在下游侧上具有横截面缩小部。以何种方式构成横截面缩小部首先是不重要的。在相对置的上游侧上，承载结构形成止挡元件。同样地，止挡元件的实施方案首先是不重要的。
在承载结构之内在指向燃烧室的侧上存在隔热罩，所述隔热罩——除了可能的固定机构和/或覆层和/或内部增强件之外——由陶瓷材料制成。在此提出，隔热罩在承载结构之内的位置沿着燃烧室轴线在下游侧上通过横截面缩小部来限界，并且在上游侧上通过止挡元件来限界。为了避免隔热罩沿燃烧室轴线的方向在横截面缩小部和止挡元件之间不允许地夹紧，此外提出，至少在隔热罩和止挡元件之间存在间隙。
为了减少冷却空气消耗，根据本发明提出，在止挡元件中存在环绕燃烧室轴线的、朝向隔热罩敞开的密封槽。在密封槽中在此设置有密封元件，所述密封元件从止挡元件开始延伸并且在此覆盖间隙并且贴靠在隔热罩上。
通过在隔热罩的上游侧使用密封元件，能够减少冷却空气消耗，进而提升效率。
当承载结构进而隔热罩具有管状的(不一定是圆形的)构型时，燃烧室的设计被证明为是特别有利的。
为了确保密封元件贴靠在隔热罩上，有利地提出，在止挡元件中存在至少一个弹簧元件，所述弹簧元件在组装时弹性地预紧并且在此在燃烧室轴线的方向上作用到密封元件上，进而确保密封元件可靠地贴靠在隔热罩上。
在此特别有利的是使用弹簧元件，所述弹簧元件同样在密封槽中设置在槽底和密封元件之间。在此，弹簧元件例如能够具有波浪形构型。
能够以不同的方式对横截面缩小部造型(Abbildung)：所述横截面缩小部一方面用于对燃烧室在下游区域中期望的横截面造型，以及另一方面用于限制隔热罩沿着燃烧室轴线的位移。
在此，在一个特别有利的实施方式中提出，横截面缩小部由锥形部段形成。在这种意义上的锥形成型部不一定需要旋转式构型，而是同样包括在横截面中在下游变得更小的类似的成型部。在例如旋转式构型的情况下，这引起在燃烧室中的热气的流动方向上的直径的减小。至少在该实施方式中有利地提出，隔热罩经由隔热罩的外环周的部段直接地(隔热罩的外面贴靠在承载结构上)或者特别有利地间接地支撑在横截面缩小部上。在此，为了避免磨损以及确保隔热罩在承载结构之内的中心位置，能够有利地提出，在隔热罩的外环周和承载结构之间设置有至少一个磨损保护元件和/或弹性张紧元件，例如板簧。
与此相反地，在一个替选的实施方式中提出，横截面缩小部包括凸肩。在这种情况下提出，隔热罩经由边缘部段直接地或间接地贴靠在凸肩上。在此，凸肩以及贴靠的边缘部段的相互贴靠的面大致垂直于燃烧室轴线定向。在这种情况下有利的是在燃烧室轴线的方向上限定的支撑，缺点是承载结构和隔热罩的可能更复杂的构型。在这种情况下不重要的是，横截面缩小部是否仍然具有锥形构型。
在最简单的情况下，隔热罩能够由唯一的隔热罩元件形成。有利地，隔热罩沿燃烧室轴线的方向由至少两个隔热罩元件形成。在此尤其有利地提出，至少两个相继的隔热罩元件直接地或间接地彼此贴靠(例如借助位于其之间的防磨损件)。
此外有利的是，在直径较大的情况下，隔热罩沿环周方向由至少两个隔热罩元件形成。在此也有利地提出，所述隔热罩元件直接地或间接地彼此贴靠。
为了确保隔热罩在承载结构中的中心位置而有利地提出，在隔热罩和承载结构之间存在至少一个沿径向方向作用的张紧元件。在此优选地，使用沿环周分布地设置的多个张紧元件，所述张紧元件一起引起隔热罩的中心定位。由此确保公差补偿以及热膨胀的补偿。优选将板簧用作为张紧元件。
附图说明
在下图中草绘根据本发明的燃烧室的一个示例性的实施方式。
具体实施方式
燃烧室01限定燃烧室轴线并且在这种情况下首先包括旋转式的承载结构02。在下游侧上，所述承载结构02具有带有锥形构型的横截面缩小部03。与此相对置地在上游侧上存在呈凸肩的形式的止挡元件04。
在该示例中，在承载结构02之内，隔热罩11由三个隔热罩元件12、13形成。设置在下游的隔热罩元件12也如横截面缩小部03那样具有锥形构型。在该示例中，隔热罩元件12以外环周贴靠在横截面缩小部03的内侧上。然而更有利的是，在横截面缩小部03的区域中在隔热罩11和承载结构02之间存在张紧元件。因此避免隔热罩元件12直接贴靠在承载结构02上，并且同时即使在隔热罩12和承载结构02之间的形状差异小的情况下也确保中心位置。在任何情况下，因此，沿下游方向限制隔热罩11的位置。在上游侧上与此相邻地，隔热罩11由沿环周方向划分的两个隔热罩元件13形成。为了确保中心位置在此提出，沿环周分布地在隔热罩元件13和承载结构02之间设置有多个沿径向方向作用的张紧元件14。
此外能够识别出设置密封槽05与设置在其中的密封元件06。在此，密封元件06贴靠在隔热罩元件13上并且在此覆盖在隔热罩11和止挡04之间的间隙。因此避免不必要的冷却空气消耗。为了确保密封元件06贴靠在隔热罩11上，还设有弹性预紧的弹簧元件07，所述弹簧元件07在密封槽05中设置在槽底和密封元件06之间。

Claims (8)

1.一种燃烧室(01)，尤其是燃气轮机的燃烧室，所述燃烧室具有燃烧室轴线，所述燃烧室具有：环绕的承载结构(02)，所述承载结构(02)在下游侧上具有横截面缩小部(03)，并且在上游侧上具有止挡元件(04)；和至少一个陶瓷隔热罩(11)，所述隔热罩(11)在面向所述燃烧室的一侧设置在所述承载结构(02)之内并且其在所述燃烧室轴线的方向上的位置通过所述横截面缩小部(03)和所述止挡元件(04)限界，其中在所述隔热罩(11)和所述止挡元件(04)之间存在间隙，
其特征在于，
在所述止挡元件(04)中设置有环绕的朝向所述隔热罩敞开的密封槽(05)，并且在所述密封槽(05)中设置有贴靠在所述隔热罩(11)上的覆盖所述间隙的密封元件(06)，并且其中在所述止挡元件(04)中设置有弹性预紧的作用到所述密封元件(05)上的弹簧元件(06)。
2.根据权利要求1所述的燃烧室(01)，
其中所述承载结构(02)具有管状构型。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧室(01)，
其中所述弹簧元件(06)在所述密封槽(05)中设置在所述槽底和所述密封元件(06)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧室(01)，
其中所述横截面缩小部(03)由锥形部段形成，所述隔热罩(11)在其外环周上直接地或间接地支撑在所述锥形部段(03)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧室(01)，
其中所述隔热罩(11)在所述燃烧室轴线的方向上由至少两个隔热罩元件(12、13)形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧室(01)，
其中至少一个隔热罩元件(12)具有管状构型。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧室(01)，
其中所述隔热罩(11)至少分部段地沿着所述燃烧室轴线沿环周方向由至少两个隔热罩元件(13)形成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃烧室(01)，
其中在所述隔热罩(11)和所述承载结构(02)之间设置有至少一个沿径向方向作用的张紧元件(14)。
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