CN1328546C - 隔热块及隔热块在燃烧室中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隔热块(1)，特别是用于为燃烧室壁做衬的隔热块，具有经受热介质(M)的热侧(3)、与热侧(3)相对的壁侧(5)、连接热侧(3)和壁侧(5)的周边侧(7)。预压到预应力(FZ)的拉伸件(11，11A，11B)连接到周边侧(7)上，通过拉伸件(11，11A，11B)的预应力(FZ)可靠地防止在断裂过程中形成的隔热块(1)的碎片(57A，57B)散开。本发明还涉及隔热块(1)的应用，特别是为汽轮机燃烧室壁做衬的隔热块的应用。

Description

隔热块及隔热块在燃烧室中的应用
技术领域
本发明涉及隔热块，特别是为燃烧室壁做衬的隔热块，其具有经受热介质的热侧、与热侧相对的壁侧及连接热侧和壁侧的周边侧。本发明还涉及隔热块的应用，特别是为燃烧室做衬的隔热块的应用。
背景技术
高热和/或高热机负载的燃烧空间设有合适的内衬以避免过度的热应力分布，这类燃烧空间包括炉子、热气管道或汽轮机的燃烧室，在这些燃烧空间中产生或导引热介质。内衬通常包括耐热材料，保护燃烧空间的壁不与热介质和相关的高热负载直接接触。
美国专利4840131涉及陶瓷内衬元件在炉壁上的紧固。在该专利中提供了紧固到炉壁上并具有多个陶瓷轨道元件的轨道系统。内衬元件可以通过轨道系统安装在炉壁上。另外的陶瓷层可以设置在内衬元件和炉壁之间，在这些层中有一层为松散的部分压缩的陶瓷纤维层，该层的厚度至少大致等于陶瓷内衬元件的厚度或更厚。在该专利中，陶瓷内衬元件为矩形，带有平坦的表面并且由隔热的耐火陶瓷纤维材料构成。
美国专利4835831也同样解决的是耐火内衬施加到炉壁上的问题，特别是竖直炉壁。含有玻璃纤维、陶瓷纤维或矿物纤维的层施加到金属炉壁上。该层通过金属夹或粘接剂紧固到炉壁上。蜂窝状筛孔的线网贴附到这一层上。筛网还起到防止陶瓷纤维层下落的作用。通过合适的喷射处理，均匀封闭的耐火材料表面施加到陶瓷纤维层上并固定。该方法大大避免了喷射过程中到达的耐火颗粒反射回去的情况，这一情况会在耐火颗粒直接喷射到金属炉壁上时出现。
在EP0724116A2中描述了高热应力燃烧空间壁的陶瓷内衬，例如汽轮机燃烧室。该内衬包括抗高温结构陶瓷的壁元件，如碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)。壁元件借助中央紧固螺栓以机械方式弹性地紧固到燃烧室的金属支承结构(壁)上。在壁元件和燃烧室壁之间设置厚隔热层，使得壁元件距燃烧室的壁有一合适的距离。大约是壁元件厚度三倍的隔热层由预制成块状的陶瓷纤维材料制成。壁元件的尺寸和外形与要衬的燃烧空间的几何形状相符。
在EP0419487B1中描述了另一种高热负载燃烧空间的内衬。该内衬包括用机械方法安装在燃烧空间金属壁上的隔热元件。隔热元件直接接触金属壁。为了避免金属壁过热(从隔热元件直接传导的结果或是热介质进入到相互连接的隔热元件形成的空隙产生的结果)，冷却空气(密封空气)进入由燃烧空间壁和隔热元件形成的空间。密封空气防止热介质穿透而向上到达壁并同时冷却壁和隔热元件。
WO99/47874涉及燃烧空间的壁部分和汽轮机的燃烧空间。该专利文件公开了用于由热流体(如热空气)作用其上的燃烧空间的壁部分，具有金属支承结构和紧固到金属支承结构上的热保护件。可变形分离层插入金属支承结构和和热保护件之间，用于吸收和基本上补偿热保护件和金属支承结构的相对运动。这种相对运动诸如在汽轮机燃烧室中发生，特别是在环形燃烧室中，这是由于所采用材料的热膨胀性能不同，或在燃烧空间中形成热工作介质的不规则燃烧过程中引起的脉动，或共鸣效应。同时，由于热保护件部分地进入分离层，分离层使相对无弹性的热保护件以更平坦的方式整个坐靠在分离层和金属支承结构上。由于生产的原因，分离层可以补偿支承结构和/或热保护件的不均匀性，这种不均匀性可能会导致局部不利的力输入。
发明内容
本发明基于以下发现：考虑到相对于热膨胀的必要柔韧性，隔热块，特别是陶瓷的隔热块通常无法充分受到保护而免受诸如振动或晃动等机械载荷的损害。
本发明的目的在于提供一种隔热块，其确保针对无约束热膨胀和相对于机械(特别是振动类)载荷的稳定性的高度操作可靠性。本发明的进一步目的在于指明该隔热块的使用，特别是在为燃烧室壁做衬的情况下。
本发明的目的是通过如下的隔热块(特别是为燃烧室壁做衬的隔热块)实现的：隔热块由具有热膨胀系数的陶瓷基材制成，隔热块具有经受热介质的热侧、与热侧相对的壁侧、连接热侧和壁侧的周边侧，具有热膨胀系数的拉伸件连接到周边侧，通过选择隔热块的陶瓷基材的热膨胀系数大于拉伸件的热膨胀系数从而产生指向隔热块中心的基本作用在周边方向的压缩应力，防止在断裂过程中形成的碎片散开。
本发明示出了一种为隔热块抵御振动或晃动引起的高促进作用提供持续保护的全新方法。既然如此，本发明基于如下的认识：燃烧室壁的稳态或过渡振动导致通常用于为燃烧室壁做衬的隔热块的相应振动。这样，在隔热块从燃烧室升起并随后撞击的过程中，会发生超过极限促进作用的相当大的促进作用，特别是在共振的情况下。这种对坚硬或局部减振的燃烧室壁的撞击会在隔热块上形成很大的力，并引起相当大的损害，例如使隔热块断裂。考虑到在工作期间热介质要进入隔热块，还存在着特别高的隔热块热负载。在隔热块的壁侧和热侧会产生初始裂纹，由于在后续的工作过程中裂纹生长加快，就存在着材料从隔热块上散开的危险。这导致隔热块耐用性的大大降低，特别是因为这些初始裂纹会导致穿透材料的裂纹并因此导致整个隔热块的断裂和完全失效。因此，还存在着碎片进入燃烧空间并引起对燃烧室中其它零件或具有涡轮叶片的敏感装置叶片区域的大规模损害(例如在用于汽轮机的过程中)。
由于提出了具有在周边侧可预压至预应力的拉伸件的隔热块，首次明确了对于隔热块的具有长期稳定性的特别有效的保护。拉伸件可以在周边方向有效地预压至在隔热块内部产生的对应压缩应力的预应力，该压缩应力将隔热块夹在一起。隔热块在压缩应力下由拉伸件保持，从而使作用在隔热块上的拉伸弯曲力减小并且使裂纹生长放慢。通过该至少部分地指向隔热块内部方向的压缩应力，隔热块即使在拉伸件相对低的预应力下也被紧固。通过这种方式，可以有效地抵御材料中可能的初始裂纹(例如由振动载荷或人热载荷引起的)。若拉伸件具有合适的几何形状和排列，材料中现有的裂纹沿隔热块的热侧不会发展或扩张，或者只能发展或扩张至有限的程度。拉伸件将隔热块保持在一起，并且一方面保护其免受材料中初始裂纹的危害，另一方面(特别是)防止裂纹正好穿透材料。除了该主要保护功能，在可能的穿透材料的裂纹或断口的情况下，还可以有效地抵御更小或更大的碎片散开或掉出。隔热块的陶瓷基材的热膨胀系数大于拉伸件的热膨胀系数防止断裂过程中产生的碎片。
特别有利的是与传统构型相比隔热块的被动安全性增加。材料中的初始裂纹或穿透材料的裂纹被预压的拉伸件抵销，在裂纹穿透材料的情况下，防止隔热块的碎片散开。
此外，带有拉伸件的隔热块的构型导致无问题的预制及隔热块的简单装配(例如安装在燃烧室中)等优点。拉伸件根据需要简单地连接在周边侧并在周边方向预压，拉伸件被给定预设的拉伸应力。然而，拉伸件也可以安装成不受预压的(预应力等于零)；预应力在高温工作过程中产生，由拉伸件和隔热块的不同热膨胀系数来确定。从经济的观点来看，高柔韧性及可达到的隔热块耐用性是特别有益的。特别是延长了隔热块的检查和维护间隔(例如用于汽轮机燃烧室的情况下)。如果隔热块断裂，无需立即中断运转以检查电厂，由于被动安全性的增加，可以实现达到常规检查周期甚至更长的连续运转。因此该隔热块的特征就在于特殊的紧急运行性能。
在特别优选的构型中，拉伸件在常温下是无应力的，并且拉伸件在高于常温的应用温度下处于预应力状态。拉伸件优选以如下方式设计：隔热块和拉伸件之间的热膨胀系数的精密不匹配性用于在工作期间(即，撞击隔热块热侧的热介质的高达1200℃的应用温度)向隔热块施加足够大的压缩应力(由拉伸件的预应力赋予)。然而，该预应力可以优选设定为较低以致其不会导致拉伸件的蠕动变形和松弛或其甚至不会达到拉伸件的最大可允许预应力。这样，拉伸件无应力时所处的常温优选为室温，即大约20℃，这允许拉伸件在装配过程中可以特别简单地连接到隔热块的周边侧。
预应力优选导向周边方向，即预应力至少具有在隔热块的周边方向上的分量。周边方向基本上垂直于热侧或壁侧表面的法线。因此，隔热块的任何碎片在周边方向受到对应压缩应力的压缩。由于碎片的楔入效应，可以防止碎片在热侧表面法线的方向散开。
在优选构型中，周边侧具有周边槽，其中配合有拉伸件。周边槽构造为在隔热块中与拉伸件基本上一体化。
隔热块通常由两个“块卡持对(block holder pairs)”紧固在周边方向上，从而在周边方向断裂的情况下，各碎片只由一个对应块卡持对卡持。此时，块卡持对设置在隔热块的周边侧彼此相对的两面上，并形成隔热块的第一轴。第二轴垂直于第一轴，并与热介质沿隔热块热侧流动方向相一致，沿着第二轴，周边侧的隔热块具有容纳拉伸件的周边槽。周边侧沿第二轴彼此相对的两面称为隔热块的端面。各端面具有对应的周边槽，其中配合有对应的拉伸件，该拉伸件在操作过程中处于预应力下。为了拉伸件在周边槽中特别有效和可靠的配合，周边槽还在其每一端另外设有孔，例如盲孔。其结果是，拉伸件可以以隐蔽和完全一体化的方式插入或放入隔热块中，并因此有效地不直接暴露于任何流动的热气体。为避免过度的机械或热机应力，周边槽和可能的附加孔带有倒角。
周边侧优选具有周边侧表面，拉伸件以如下方式配合到周边槽中：拉伸件缩入周边侧表面或其终止面与后者齐平。这样，拉伸件可以不同的方式设计，并可以同时具有实现低应力结构和低成本制造有机结合的构型。拉伸件的横截面可以构造成矩形和圆形或椭圆形。在优选的方式中，在隔热块的拉伸件或周边槽或可能的附加孔中没有尖锐的角或边缘。
在特别简单和优选的几何构型中，拉伸件包括腹板，在各种情况下，在腹板的轴向两端设置指状固定锚，该固定锚基本上垂直于腹板延伸。在该实施例中，腹板和固定锚为基本上相同的形式并具有相同的横截面。在拉伸件已经连接到隔热块的周边侧之后，指状固定锚伸入隔热块的对应孔中，腹板配合到周边槽中。此时，腹板的终止面优选与周边侧表面齐平，在这种情况下在拉伸件和周边槽之间设置特定的间隙，从而可以允许通常在工作过程中发生的隔热块在热侧表面法线方向上的热拱起。
拉伸件优选由陶瓷材料构成，特别是Si3N基陶瓷。这种耐高温、抗蠕变和耐腐蚀基的陶瓷是专门为在汽轮机环境下的高温应用场合开发的，考虑到大约1000℃且偶尔达到1200℃的较高工作温度，这种陶瓷特别适于用作拉伸件。在这种情况下，拉伸件可由实心陶瓷制造，可以另外在指状固定锚处包封有弹性纤维-陶瓷材料，拉伸件通过指状固定锚配合在隔热块的内部。因此，可以实现拉伸件在隔热块内特别牢固和耐用的固定。
拉伸件优选通过粘接剂紧固。拉伸件至少部分地用粘接剂粘接到隔热块上，在这种情况下，在拉伸件和隔热块(优选在指状固定锚的区域中)之间设置粘接剂连接。粘接连接额外地保护拉伸件不发生可能的分离并相应地增加耐用性。当拉伸件粘接到隔热块上时，可以采用传统的粘接剂或耐高温粘接剂。也可以使用具有良好粘接性能和耐高温性能的硅基粘接剂。拉伸件在粘接连接的情况下采用陶瓷材料是特别有益的。
在特别优选的构型中，拉伸件具有通道，用于固定拉伸件的粘接剂可以引入通道中。
为此，拉伸件可以由例如“陶瓷管状材料”生产，其结果是可以实现用于拉伸件的一个通道或多个通道。
在带有腹板的拉伸件构型中，指状固定锚在垂直于腹板的各轴向端形成分支，指状固定锚优选在指状固定锚的整个轴向长度上和固定锚的整个周边具有开口。此外，设置填充开口，粘接剂可以通过该开口引入通道中。在拉伸件插入隔热块之后，粘接剂通过填充开口注入一个通道或多个通道中并从指状固定锚开口流出。在粘接剂固化之后，可以获得在指状固定锚区域的隔热块和拉伸件之间较大面积上的牢固连接。
优选设置有另一拉伸件，该另一拉伸件连接到周边侧并与拉伸件相对。
在这种情况下，拉伸件和该另一拉伸件优选连接到隔热块的各个端面，其结果是可以避免裂纹的生长或隔热块在热气流动方向的断裂。
隔热块优选由陶瓷基材构成，特别是耐火陶瓷。通过选择陶瓷作为隔热块的基材，可以可靠地保证隔热块在较高温度下的使用，在这种情况下，在氧化物或腐蚀物侵袭时，随着热介质(如，热气体)导入隔热块的热侧时，其对于隔热块有极大程度的损害。结果，拉伸件可优选有效地连接到隔热块的陶瓷基材上。在这种情况下，如前所述，该牢固连接可以构造为可拆开的连接。除了粘接外，合适的连接为拉伸件借助于合适紧固件在周边槽的连接，如通过合适的夹子或通过螺纹连接。然而，通过选定至少部分由陶瓷材料制成的拉伸件，也可以达到隔热块的陶瓷基材相对于热机性能的良好适应性。通过将拉伸件牢固地固定在基材上，隔热块(至少在高应用温度下)优选构造成与拉伸件形成固定复合体的类型。隔热块由此具有紧凑的构型和结构，其甚至在高的热和/或机械负荷下也具有意想不到的高耐久性和被动安全性。这在隔热块用于燃烧室时特别有益，因为即使在发生了穿透材料的初始裂纹或断裂之后，也可以继续保证隔热块的隔热功能，特别是没有碎片进入燃烧空间。
就经济方面而言，一方面带来如下优点，即在正常运行情况下，对具有隔热块的燃烧室不需要额外的维护和/或检查。另一方面在特定情况下，隔热块具有紧急运行性能，从而可以避免对涡轮的后续损害(例如涡轮的装置叶片)。燃烧室可以至少在传统的维护周期下运转，尽管由于通过拉伸件增加了被动安全性可以减少中断时间。
根据本发明，通过在燃烧室(特别是汽轮机燃烧室)中采用如上所述的隔热块就可以实现有关隔热块应用的目的。
根据针对隔热块的描述，随之而来的是在燃烧室(特别是汽轮机燃烧室)中使用隔热块的优点。
附图说明
本发明参考示意性并部分简化的附图借助于示例来加以详细说明：
图1和图2分别为带有拉伸件的隔热块的侧视图；
图3为分解状态的隔热块的透视图；
图4和5分别示出隔热块与拉伸件粘接的其它形式；
图6示出了隔热块；
图7和图8示出了图6中隔热块拉伸件的透视图；
图9示出了带有周边槽几何形状变型和拉伸件的隔热块；
图10和11示出了图9所示拉伸件的详细透视图；
图12示出了带有与周边槽配合的拉伸件另一种几何变型的隔热块；
图13和14示出了图12所示的拉伸件的详细透视图。
在各附图中相同的标记具有相同的含义。
具体实施方式
图1示出了侧视图中的隔热块1。隔热块1具有热侧3和与热侧3相对的壁侧5。隔热块1的周边侧7连接热侧3和壁侧5。周边侧7具有周边侧表面9。热介质M(例如，热气)在隔热块1的使用过程中作用在热侧3上。在周边方向17受到预压的拉伸件11设置在隔热块1的周边侧7上。在这种情况下拉伸件11预压到预应力FZ。周边侧7具有周边槽13，其中接合着拉伸件11。由于拉伸件11的预应力FZ，在隔热块1的材料上产生压缩应力FP，该压缩应力FP(例如)作用在表面元件A上。在这种情况下，拉伸件11预压成：压缩应力FP基本上向着隔热块1的中心作用在周边方向17上。为了在周边方向17产生预应力FZ，拉伸件11具有特定的弹性。拉伸件11的材料和隔热块1基材的选用可以达到以下的状态：在常温下拉伸件11是无应力的，即预应力FZ＝0。此时的常温优选为室温，即大约20℃。这使得拉伸件11可以通过插入周边槽13而简单地与隔热块1的周边侧7相连。此外，为了此目的，在配合状态时拉伸件11和周边槽13之间存在特定间隙，这通过空隙19实现。
特别地设定隔热块1基材和拉伸件11的热膨胀系数可以在隔热块1的工作过程中使拉伸件11形成足够大的预应力FZ。为此，隔热块1基材的热膨胀系数选定为大于拉伸件11的热膨胀系数。在高于常温的应用温度下(在隔热块1用于汽轮机时温度可高达1200℃)，拉伸件11处在预应力FZ下。这是由于隔热块1的基材和拉伸件11之间的相对热膨胀引起的。在这种情况下，拉伸件11向夹子一样插入隔热块1并在隔热块1上产生指向中心的压缩应力FP。拉伸件11的这种夹子功能使它在工作条件下的应用温度时处于牢固夹紧的状态。利用拉伸件11，可以在用于燃烧空间(例如在汽轮机的燃烧室中)期间实现隔热块1的被动安全性和耐用性的明显增加。隔热块1受到极大的保护，特别是在热侧3、壁侧5或周边侧7上防止出现裂纹形成或裂纹扩散的危险。
为了说明这些情况，图2示出了带有拉伸件11的隔热块1，裂纹21从热侧3到壁侧5完全延伸通过隔热块1的基材。在这种情况下，在隔热块1的中心区域发生隔热块1的断裂。隔热块1的这种裂纹21是由相当大的热载荷或机械载荷引起的，如撞击汽轮机的燃烧室壁(未示出任何细节)。裂纹21导致隔热块1分裂成第一碎片57A和第二碎片57B。碎片57A，57B通过拉伸件11赋予隔热块1的压缩应力FP而在周边方向17上相互压靠。通过这种方式，可以有效地防止在断裂过程中形成的碎片57A，57B散开。另一方面，没有预应力FZ下的拉伸件11，存在着碎片57A，57B在基本上平行于热侧3的表面法线的方向从组合体上散开的危险。碎片57A，57B进入汽轮机的燃烧室(未示出任何细节)并对燃烧室的其它元件或涡轮叶片的敏感装置叶片区域(如汽轮机使用过程中)产生严重损害的危险通过设置拉伸件11而有效地抵消。为了将隔热块紧固到燃烧室壁(未示出任何细节)上，如图2所示的隔热块具有紧固槽15，在其中配合卡持件25A。另一卡持件25B配合在紧固槽15中并设置在周边方向17上与卡持件25A相对。在安装隔热块1时，壁侧5面向燃烧室的对应壁(未示出任何细节)，从而使隔热块1可以借助紧固件25A和25B弹性地紧固到该壁(未示出任何细节)上。
图3示出了分解状态的隔热块1的透视图。在该实施例中，隔热块1为六面体形状并在流动方向27和周边方向17上延伸。当隔热块1用于汽轮机的燃烧室时，流动方向27同时也优选为热介质M在热侧3(参照图1和2)上流动和作用的方向。由于紧固槽15和周边槽13，周边侧7在功能上被分为不同的区域35A、35B、37A和37B，它们形成了连接热侧3和壁侧5的周边侧7的各部分。具有紧固槽15的周边侧7的部分标为紧固侧35A和35B，而具有容纳拉伸件11A、11B的周边槽13的部分标为端面37A和37B。在图3的分解图中示出了两个拉伸件11A、11B，为了清楚起见，拉伸件没有插入周边槽13而是从中取出。该实施例中的拉伸件11A在端面37上配合周边槽13，而拉伸件11B沿流动方向27设置在与端面37A相对的端面37B上。各拉伸件11A和11B成夹子形状，并具有腹板29和两个指状固定锚31。在该实施例中，指状固定锚31设置在腹板29的纵向两端并在向隔热块1内部的方向上基本垂直于腹板29的纵向长度突出。对应于指状固定锚31，周边槽13具有与指状固定锚31的数量相符的孔33(如盲孔)。在拉伸件11A和11B的安装过程中，指状固定锚31可插入这些孔33的每一个中，用于在各端面37A和37B上固定拉伸件11A和11B。
可能基本位于中心的裂纹21桥接拉伸件11A和11B，将隔热块分成第一碎片57A和第二碎片57B。施加到拉伸件11A和11B上的预应力FZ防止碎片57A和57B散开，如结合图1和图2已经描述的那样。
为了紧固或固定拉伸件11A和11B，提出了各种可能的方案，在图4和图5中以示例的方式示出了其中的两种变化形式。在这两种变型中，指状固定锚31用粘接剂连接到隔热块1的陶瓷基材49上。为此，在图4中，在指状固定锚31插入孔33之前，粘接剂39输入孔33中。为了紧固拉伸件11A和11B，指状固定锚31插入带有粘接剂39的孔33，指状固定锚31压入粘接剂39中。在粘接剂39(如陶瓷粘接剂)固定后，在指状固定锚31和隔热块1的陶瓷基材49之间形成了可靠、耐久的连接。周边侧7具有周边侧表面9，拉伸件11A、11B或对应的拉伸件11A、11B的腹板29配合在周边槽13中使得拉伸件11A、11B的终止面与周边侧表面9齐平。拉伸件11A和11B也可以从周边侧表面沿向着隔热块1内部的方向缩进。通过这种构型，拉伸件11A、11B以隐蔽和一体的方式插入隔热块1，因而不直接暴露到可能的流动热介质M中。以拉伸件11A和11B之间空隙19的形式存在的间隙允许在操作情况下隔热块1基本上无阻挡地热拱起。
图5示出了不同于图4的，拉伸件11与陶瓷基材49在孔33的区域中用粘接剂连接的另一种变型。为此，拉伸件具有通道41。通道41具有入口43，其远离周边侧7设置在拉伸件11的外表面上的腹板侧。通道41形成分支并通向指状固定锚31中的多个出口45。在该实施例中，带有腹板29和指状固定锚31的拉伸件11优选由陶瓷材料47制成，例如Si3N4基陶瓷。在图5的示例中，拉伸件11由陶瓷管状材料制成。指状固定锚31具有例如在固定锚31的整个轴向长度上及固定锚31的整个周边上分布的出口45。为了在孔33的区域中将拉伸件11粘接到隔热块1的陶瓷基材49上，粘接剂39(例如陶瓷粘接剂)通过入口39输入到通道41。粘接剂39优选注入入口中，可以使粘接剂39在整个通道41中的均匀、完全分布并从出口45排出。因此能够实现隔热块1的陶瓷基材49和指状固定锚31之间的较大面积上的粘接。在该示例性的实施例中，指状固定锚31作为中空的固定器，粘接剂39可以通过它以特定的方式到达要粘性连接的孔33的区域。
拉伸件11除了可以使用陶瓷管状材料，也可以采用实陶瓷，例如图4所示。除了采用粘接剂39进行粘接，拉伸件11用来配合在隔热块1中的指状固定锚31可以用弹性纤维-陶瓷材料包围。这增加了在盲孔33中固定锚31和陶瓷基材49之间粘性连接的连接性和耐久性。
在随后的图6至14中概略示出了连接到隔热块1的拉伸件11的各种结构变型。拉伸件11和容纳拉伸件11的对应周边槽13的横截面为不同的几何形状。应该注意：在拉伸件11或周边槽13上都没有尖锐的角或边缘。为此，在拉伸件11及对应的周边槽13上的转折区域设有倒圆51。图7和8示出了用于图6所示隔热块1的拉伸件11的两个侧视图。指状固定锚31基本上垂直于腹板29延伸，并具有杆状区域53和与杆状区域53相连的端部55。端部55在横截面上相对于杆状区域53略大，故可以实现固定锚31在孔33中特别有效的固定。
图10和11示出了根据图9中的示例性实施例连接到隔热块1的拉伸件11。该实施例中拉伸件的横截面基本上是矩形，但也可以是方形。根据选定的几何形状，周边槽13构造成带有空隙19和倒圆51。以与图6至8的示范性实施例相似的方式，拉伸件11具有包括杆状区域53和端部55的指状固定锚31。图12至14以类似的方式示出了本发明的示例性实施例，其中拉伸件11的横截面为大致圆形或椭圆形。
在上述所有示例性实施例中，拉伸件优选采用粘接剂39(如陶瓷粘接剂)用粘接的方法紧固到隔热块1上。粘接对于将隔热块1安装到燃烧室(隔热块在燃烧室中是在高的应用温度下使用的)中是特别有利的。在这种情况下，拉伸件11的粘接防止其在低于应用温度的常温下(即当拉伸件优选为无应力时)从隔热块1上散开。这种粘接可以如下方式实现：定形后在拉伸件11和隔热块1之间形成成形夹子。因此，即使定形粘接剂39断裂，由于定形粘接剂的各部分都是被卡住，拉伸件也不会掉出。在另一种构型中，可以在拉伸件11和隔热块1之间形成刚性锁定连接，完全无需粘接剂39。在这种情况下，在常温(如室温)下已经向拉伸件11施加了预应力FZ。该预应力作为保持应力，以便在装配期间将拉伸件11和隔热件1可靠地夹在一起。
本发明的隔热块的优点在于：在隔热块用于燃烧室(例如汽轮机高热负载的燃烧室)的过程中明显增加了操作可靠性。特别是，由于拉伸件可以防止在断裂过程中形成的各部分散开，可以大大地避免通过隔热块的断口或裂纹造成的机械损害，断口和裂纹是由于隔热块的热和/或机械载荷产生的。一方面由于裂纹的生长放慢，另一方面由于允许产生达到交换极限(exchange limit)的较大裂纹长度，因而同时又带来隔热块使用寿命的明显延长。因此，有可能减少燃烧室强制停机次数和持续时间，其结果是同时增加了特别是采用这种隔热块为燃烧室做衬的电厂的工作效率。

Claims (13)

1.一种隔热块(1)，所述隔热块由具有热膨胀系数的陶瓷基材制成，所述隔热块(1)具有经受热介质(M)的热侧(3)、与热侧(3)相对的壁侧(5)、连接热侧(3)和壁侧(5)的周边侧(7)，其特征在于具有热膨胀系数的拉伸件(11，11A，11B)，该拉伸件(11，11A，11B)连接到周边侧(7)，通过选择隔热块(1)的陶瓷基材的热膨胀系数大于拉伸件(11，11A，11B)的热膨胀系数，从而产生指向隔热块(1)中心的作用在周边方向的压缩应力(FP)，防止在断裂过程中形成的碎片(57A，57B)散开。
2.如权利要求1所述的隔热块(1)，其特征在于，所述隔热块(1)是用于为燃烧室壁做衬的隔热块。
3.如权利要求1所述的隔热块(1)，其特征在于，拉伸件(11，11A，11B)在常温下是无应力的，拉伸件(11，11A，11B)在高于常温的应用温度下处于预应力(FZ)下。
4.如权利要求3所述的隔热块(1)，其特征在于，预应力(FZ)位于保持隔热块(1)未被损坏的方向上。
5.如权利要求1、2或3所述的隔热块(1)，其特征在于，周边侧(7)具有周边槽(13)，拉伸件(11，11A，11B)配合在周边槽(13)中。
6.如权利要求5所述的隔热块(1)，其特征在于，周边侧(7)具有周边侧表面(9)，拉伸件(11，11A，11B)缩入周边侧表面(9)或终止面与周边侧表面(9)平齐，这样拉伸件(11，11A，11B)与周边槽(13)配合。
7.如权利要求1、2或3所述的隔热块(1)，其特征在于，拉伸件(11，11A，11B)由陶瓷材料(47)构成。
8.如权利要求7所述的隔热块(1)，其特征在于，拉伸件(11，11A，11B)由Si3N4基陶瓷构成。
9.如权利要求1、2或3所述的隔热块(1)，其特征在于，拉伸件(11，11A，11B)通过粘接剂(39)紧固。
10.如权利要求9所述的隔热块(1)，其特征在于，拉伸件(11，11A，11B)具有通道(41)，用于固定拉伸件(11，11A，11B)的粘接剂(39)可引入该通道。
11.如权利要求1、2或3所述的隔热块(1)，其特征在于，设置另一个拉伸件(11B)，该另一个拉伸件(11B)连接到周边侧(7)并与拉伸件(11A)相对。
12.如权利要求1、2或3所述的隔热块(1)，其特征在于，隔热块由耐火陶瓷制成。
13.权利要求1、2或3所述的隔热块(1)在汽轮机燃烧室中的应用。
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