JPH1194241A - セラミック・ライニング - Google Patents
セラミック・ライニングInfo
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- JPH1194241A JPH1194241A JP10211000A JP21100098A JPH1194241A JP H1194241 A JPH1194241 A JP H1194241A JP 10211000 A JP10211000 A JP 10211000A JP 21100098 A JP21100098 A JP 21100098A JP H1194241 A JPH1194241 A JP H1194241A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/04—Supports for linings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/02—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
- F23M2900/05004—Special materials for walls or lining
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属支持壁とセラミック壁エレメントとの間
に従来慣用の断熱層を設けないで済むようなセラミック
・ライニングを提供する。 【解決手段】 壁エレメント３がボックス２６として形
成されており、該ボックス２６が、金属支持壁１に対し
て平行に延びていて燃焼室の方に向いた外面側を有する
底床２５と、前記金属支持壁１に対して少なくともほぼ
垂直に延びていて開口６を円環状に包囲しかつ直接又は
間接的に前記金属支持壁１に支持されている内壁２３
と、前記金属支持壁１に対して少なくともほぼ垂直に延
びて該金属支持壁１に接触しない程度まで達している外
周壁２４とから成っている。
に従来慣用の断熱層を設けないで済むようなセラミック
・ライニングを提供する。 【解決手段】 壁エレメント３がボックス２６として形
成されており、該ボックス２６が、金属支持壁１に対し
て平行に延びていて燃焼室の方に向いた外面側を有する
底床２５と、前記金属支持壁１に対して少なくともほぼ
垂直に延びていて開口６を円環状に包囲しかつ直接又は
間接的に前記金属支持壁１に支持されている内壁２３
と、前記金属支持壁１に対して少なくともほぼ垂直に延
びて該金属支持壁１に接触しない程度まで達している外
周壁２４とから成っている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に発明の
上位概念として規定した通り、少なくとも１つの貫通し
た開口を有する高温安定性の構造用セラミック製の少な
くとも１つの壁エレメントと、各開口に設けられた高温
安定性の構造用セラミック製の固定エレメントとから成
り、前記固定エレメントの足部が、金属支持壁に固着さ
れた保持装置内にばね弾性的に配置されており、かつ前
記固定エレメントのヘッド部が前記壁エレメントの開口
内に座着している形式のセラミック・ライニングに関す
る。かかる形式のセラミック・ライニングは特に、金属
製燃焼室の内張り断熱壁として適用される。
上位概念として規定した通り、少なくとも１つの貫通し
た開口を有する高温安定性の構造用セラミック製の少な
くとも１つの壁エレメントと、各開口に設けられた高温
安定性の構造用セラミック製の固定エレメントとから成
り、前記固定エレメントの足部が、金属支持壁に固着さ
れた保持装置内にばね弾性的に配置されており、かつ前
記固定エレメントのヘッド部が前記壁エレメントの開口
内に座着している形式のセラミック・ライニングに関す
る。かかる形式のセラミック・ライニングは特に、金属
製燃焼室の内張り断熱壁として適用される。
【０００２】
【従来の技術】冒頭で述べた形式のセラミック・ライニ
ングは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０２７
３０号明細書に基づいて公知である。この公知のライニ
ングは、商用の高負荷燃焼室において高い機械的かつ熱
的負荷に耐えるセラミック製エレメントでもって燃焼室
に施された内張りを破壊せずに組外し可能にすることを
目的としている。
ングは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０２７
３０号明細書に基づいて公知である。この公知のライニ
ングは、商用の高負荷燃焼室において高い機械的かつ熱
的負荷に耐えるセラミック製エレメントでもって燃焼室
に施された内張りを破壊せずに組外し可能にすることを
目的としている。
【０００３】このためにライニングは、少なくとも１つ
の貫通した開口を有する高温安定性（つまり耐火性）の
構造用セラミック製の少なくとも１つの壁板と、各開口
に設けられた高温安定性の構造用セラミック製の固定エ
レメントとから成っている。該固定エレメントの足部
は、金属支持壁に固着された金属製の保持装置内に固定
されている。固定エレメントのヘッド部は前記壁板の開
口内に座着している。該固定エレメントは、高温安定性
の構造用セラミックから成り、かつばね弾性的に前記保
持装置に結合されている。金属支持壁とセラミック壁板
ととの間には断熱層が配置されている。この場合の利点
は、該ライニングが、その均質性と使用材料とに基づい
て極めて高い機械的及び熱的負荷に耐えられる点、並び
に該ライニングが破壊せずに組外し可能であり、従って
何回も反復使用できる点に見られる。また金属製の保持
構造にセラミック構造を弾性的に結合したことによっ
て、金属製構成要素とセラミック製構成要素との間の熱
膨張を、或いは機械的負荷に起因した断熱層の変形を吸
収することが可能になる。
の貫通した開口を有する高温安定性（つまり耐火性）の
構造用セラミック製の少なくとも１つの壁板と、各開口
に設けられた高温安定性の構造用セラミック製の固定エ
レメントとから成っている。該固定エレメントの足部
は、金属支持壁に固着された金属製の保持装置内に固定
されている。固定エレメントのヘッド部は前記壁板の開
口内に座着している。該固定エレメントは、高温安定性
の構造用セラミックから成り、かつばね弾性的に前記保
持装置に結合されている。金属支持壁とセラミック壁板
ととの間には断熱層が配置されている。この場合の利点
は、該ライニングが、その均質性と使用材料とに基づい
て極めて高い機械的及び熱的負荷に耐えられる点、並び
に該ライニングが破壊せずに組外し可能であり、従って
何回も反復使用できる点に見られる。また金属製の保持
構造にセラミック構造を弾性的に結合したことによっ
て、金属製構成要素とセラミック製構成要素との間の熱
膨張を、或いは機械的負荷に起因した断熱層の変形を吸
収することが可能になる。
【０００４】この公知のライニングでは、前記断熱層の
肉厚は、ライニングの全アッセンブリの熱的負荷に応じ
て選択される。断熱層の肉厚は、金属支持壁の最高許容
温度を上回らないように確定されねばならない。断熱材
は例えば、例えばプレハブ・ブロックの形で供給され、
その場合固定ボルトの領域には、ライニングを組付ける
ための適当な孔が配設されていなければならない。２つ
の壁板間の組付け間隔は、壁板の熱膨張の度合いによっ
て決定されているので、２つの隣り合った壁板の少なく
とも突合せ目の下位域では断熱材は適当な形式でその表
面に硬化処理を施されているか、或いはその他の形式で
保護処置を施されているので、ギャップ内に存在する寄
生高熱空気流による断熱層のフラッシュ・アウトは回避
される。それにも拘わらず燃焼室のほとんど不可避的な
振動の結果、或いは熱的影響によって断熱層はその形状
を変形することがある。この変形によって固定装置に弛
みが生じ、その結果、比較的長期にわたって断熱層損失
が惹起されることになる。
肉厚は、ライニングの全アッセンブリの熱的負荷に応じ
て選択される。断熱層の肉厚は、金属支持壁の最高許容
温度を上回らないように確定されねばならない。断熱材
は例えば、例えばプレハブ・ブロックの形で供給され、
その場合固定ボルトの領域には、ライニングを組付ける
ための適当な孔が配設されていなければならない。２つ
の壁板間の組付け間隔は、壁板の熱膨張の度合いによっ
て決定されているので、２つの隣り合った壁板の少なく
とも突合せ目の下位域では断熱材は適当な形式でその表
面に硬化処理を施されているか、或いはその他の形式で
保護処置を施されているので、ギャップ内に存在する寄
生高熱空気流による断熱層のフラッシュ・アウトは回避
される。それにも拘わらず燃焼室のほとんど不可避的な
振動の結果、或いは熱的影響によって断熱層はその形状
を変形することがある。この変形によって固定装置に弛
みが生じ、その結果、比較的長期にわたって断熱層損失
が惹起されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭で述べた形式のセラミック・ライニングを改良
して、金属支持壁とセラミック壁エレメントとの間に従
来慣用の断熱層を設けないで済むようにすることであ
る。
は、冒頭で述べた形式のセラミック・ライニングを改良
して、金属支持壁とセラミック壁エレメントとの間に従
来慣用の断熱層を設けないで済むようにすることであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、請求項１の特徴部に記載した通
り、壁エレメントがボックスとして形成されており、該
ボックスが、金属支持壁に対して平行に延びていて燃焼
室の方に向いた外面側を有する底床と、前記金属支持壁
に対して少なくともほぼ垂直に延びていて開口を円環状
に包囲しかつ直接又は間接的に前記金属支持壁に支持さ
れている内壁と、前記金属支持壁に対して少なくともほ
ぼ垂直に延びて該金属支持壁に接触しない程度まで達し
ている外周壁とから成っている点にある。
の本発明の構成手段は、請求項１の特徴部に記載した通
り、壁エレメントがボックスとして形成されており、該
ボックスが、金属支持壁に対して平行に延びていて燃焼
室の方に向いた外面側を有する底床と、前記金属支持壁
に対して少なくともほぼ垂直に延びていて開口を円環状
に包囲しかつ直接又は間接的に前記金属支持壁に支持さ
れている内壁と、前記金属支持壁に対して少なくともほ
ぼ垂直に延びて該金属支持壁に接触しない程度まで達し
ている外周壁とから成っている点にある。
【０００７】
【発明の効果】本発明によって得られる利点は特に、対
流のない新規なライニングにおいて熱シールド機能が得
られる以外に、温度勾配が純然たる熱輻射によって設定
される点に見ることができる。不安定な断熱材が省かれ
ることによって、より僅かな単独部品数で済む稼働確実
なライニングが得られる。
流のない新規なライニングにおいて熱シールド機能が得
られる以外に、温度勾配が純然たる熱輻射によって設定
される点に見ることができる。不安定な断熱材が省かれ
ることによって、より僅かな単独部品数で済む稼働確実
なライニングが得られる。
【０００８】壁エレメントを、内外に被せ嵌められた又
は上下に被さった複数のボックスから構成するのが有利
である。この場合、上位のボックスの内壁は、金属支持
壁に近い下位のボックスの内壁の上に支持されている。
は上下に被さった複数のボックスから構成するのが有利
である。この場合、上位のボックスの内壁は、金属支持
壁に近い下位のボックスの内壁の上に支持されている。
【０００９】壁エレメントの開口内に座着している固定
エレメントのヘッド部が段付けされており、かつ該ヘッ
ド部が、前記壁エレメントの底床と金属支持壁との間に
少なくとも２つの支承面を有し、各支承面がが、上下に
被さったボックスの対応した支承面と協働するようにす
るのが特に有利である。高熱ガス流に曝されている上位
のセラミック・ボックス部分に万一折損が生じた場合で
も、前記の構成手段によって、金属支持壁は更に、該金
属支持壁に近い下位のセラミック・ボックス部分によっ
て防護され、これによって非常時運転が可能になる。
エレメントのヘッド部が段付けされており、かつ該ヘッ
ド部が、前記壁エレメントの底床と金属支持壁との間に
少なくとも２つの支承面を有し、各支承面がが、上下に
被さったボックスの対応した支承面と協働するようにす
るのが特に有利である。高熱ガス流に曝されている上位
のセラミック・ボックス部分に万一折損が生じた場合で
も、前記の構成手段によって、金属支持壁は更に、該金
属支持壁に近い下位のセラミック・ボックス部分によっ
て防護され、これによって非常時運転が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。但し図面には、本発明を理解する上で重
要な構成要素のみが図示されているにすぎない。
例を詳説する。但し図面には、本発明を理解する上で重
要な構成要素のみが図示されているにすぎない。
【００１１】図１は、ガスタービン燃焼室用の本発明に
よるライニングの部分縦断面図である。燃焼室の金属支
持壁１上には複数のセラミック壁エレメント３が並列に
配置されている。該セラミック壁エレメントは、高温安
定性の構造用セラミック、例えばＳｉＣ又はＳｉ3Ｎ4か
ら成っている。これらのセラミック壁エレメント３は、
追って詳説する金属製の保持装置５内に夫々配置された
固定エレメント４によって、金属支持壁１に固定されて
いる。該固定エレメント４も、セラミック壁エレメント
３と同様に、高温安定性の構造用セラミックから成って
いる。
よるライニングの部分縦断面図である。燃焼室の金属支
持壁１上には複数のセラミック壁エレメント３が並列に
配置されている。該セラミック壁エレメントは、高温安
定性の構造用セラミック、例えばＳｉＣ又はＳｉ3Ｎ4か
ら成っている。これらのセラミック壁エレメント３は、
追って詳説する金属製の保持装置５内に夫々配置された
固定エレメント４によって、金属支持壁１に固定されて
いる。該固定エレメント４も、セラミック壁エレメント
３と同様に、高温安定性の構造用セラミックから成って
いる。
【００１２】セラミック壁エレメント３の外形及び寸法
は、内張りを施すべき空間の幾何学的形状に問題なく適
合することができ、かつ予め特定されているのではな
い。図２には、セラミック壁エレメント３の可能形状が
平面図で図示されている。該セラミック壁エレメントは
本実施形態では六角形の外側輪郭を有している。製造を
簡便にし、かつ熱的及び機械的な負荷時の応力分布を均
等にする理由から、対称的な形状が賞用される。セラミ
ック壁エレメント３の肉厚ｄは、一方では要求される機
械的安定性から、また他方では構成部材内の温度勾配に
基づく熱応力を最小限にすることから、結果的に生じ
る。最も単純な例では、扁平な燃焼室又はごく軽度に湾
曲しているにすぎない燃焼室に内張りを施すために正方
形輪郭を使用することも可能である。また長方形、三角
形又は任意の多角形の外側輪郭を有するセラミック壁エ
レメント３を使用することも同じく可能である。決定的
に重要なことは、セラミック壁エレメントが、個別であ
れ複合状態であれ、相対回動不能に配置されていること
である。
は、内張りを施すべき空間の幾何学的形状に問題なく適
合することができ、かつ予め特定されているのではな
い。図２には、セラミック壁エレメント３の可能形状が
平面図で図示されている。該セラミック壁エレメントは
本実施形態では六角形の外側輪郭を有している。製造を
簡便にし、かつ熱的及び機械的な負荷時の応力分布を均
等にする理由から、対称的な形状が賞用される。セラミ
ック壁エレメント３の肉厚ｄは、一方では要求される機
械的安定性から、また他方では構成部材内の温度勾配に
基づく熱応力を最小限にすることから、結果的に生じ
る。最も単純な例では、扁平な燃焼室又はごく軽度に湾
曲しているにすぎない燃焼室に内張りを施すために正方
形輪郭を使用することも可能である。また長方形、三角
形又は任意の多角形の外側輪郭を有するセラミック壁エ
レメント３を使用することも同じく可能である。決定的
に重要なことは、セラミック壁エレメントが、個別であ
れ複合状態であれ、相対回動不能に配置されていること
である。
【００１３】本発明によれば、セラミック壁エレメント
３はボックス２６として形成されている。図１に示した
ように、該セラミック壁エレメントは実質的に、金属支
持壁１に対して平行に延びる底床２５から成り、該底床
の外面は高熱の燃焼室の方に向けられている。底床２５
の中心には、固定エレメント４を受容するために貫通し
た１つの開口６が配設されており、前記固定エレメント
４は本実施例では、ヘッド部２０とシャンク部と足部と
から成るボルトである。ここでは図示を省いた別の実施
例では各セラミック壁エレメント３に複数の開口６を設
けておくことも勿論可能である。金属支持壁１に対して
垂直に延びて前記開口６をリング状に包囲する、ボック
ス２６の内壁２３は、前記金属支持壁１の上に支持され
ている。同じく金属支持壁１に対して垂直に延びる外周
壁２４は、ボックス２６の底床２５から金属支持壁１ま
で延びているが、該金属支持壁に接してはいない。セラ
ミック壁エレメント３の新規な形状によって、対流のな
いチャンバーが得られ、該チャンバー内における熱交換
は実質的に輻射によって行われる。隣り合ったチャンバ
ーは、外周壁２４間に小さなギャップ２８をもって取付
けられる。該ギャップ２８は、製造及び組付け上の不精
度並びに運転に起因した熱膨張を補償するためのもので
ある。更に該ギャップはガス流の絞りとしても役立てら
れる。
３はボックス２６として形成されている。図１に示した
ように、該セラミック壁エレメントは実質的に、金属支
持壁１に対して平行に延びる底床２５から成り、該底床
の外面は高熱の燃焼室の方に向けられている。底床２５
の中心には、固定エレメント４を受容するために貫通し
た１つの開口６が配設されており、前記固定エレメント
４は本実施例では、ヘッド部２０とシャンク部と足部と
から成るボルトである。ここでは図示を省いた別の実施
例では各セラミック壁エレメント３に複数の開口６を設
けておくことも勿論可能である。金属支持壁１に対して
垂直に延びて前記開口６をリング状に包囲する、ボック
ス２６の内壁２３は、前記金属支持壁１の上に支持され
ている。同じく金属支持壁１に対して垂直に延びる外周
壁２４は、ボックス２６の底床２５から金属支持壁１ま
で延びているが、該金属支持壁に接してはいない。セラ
ミック壁エレメント３の新規な形状によって、対流のな
いチャンバーが得られ、該チャンバー内における熱交換
は実質的に輻射によって行われる。隣り合ったチャンバ
ーは、外周壁２４間に小さなギャップ２８をもって取付
けられる。該ギャップ２８は、製造及び組付け上の不精
度並びに運転に起因した熱膨張を補償するためのもので
ある。更に該ギャップはガス流の絞りとしても役立てら
れる。
【００１４】開口６内に配置された固定エレメント４の
ヘッド部２０とセラミック壁エレメント３との間の接触
面は、ボルトが僅かに傾斜する角度位置を占めた場合で
さえも明確な接触を保証するために、最適な仕方で形成
されている。この目的を達成するためにヘッド部２０は
球面状の支承面を有しており、該支承面は球面２１でも
って、横断面で見て直線状の支承面２２に接している。
この支承面２２の直線状区分は、開口６の領域において
セラミック壁エレメント３の底床２５と内壁２３とを結
合する傾斜した結合区分である。これによって固定エレ
メント４とセラミック壁エレメント３との間の接触面が
拡張される一方、熱流は、定常的及び非定常的な負荷勾
配状態において最小限の熱応力しか発生させないように
影響を受ける。この区域の幾何学的形状は、使用材料の
蓄熱特性と熱伝導特性とを調和させることから決まる。
この手段によって又、線接触の生じる区域も容易に決定
することができる。それというのは、予測され得るトレ
ランスは概ね既知だからである。相互に圧着される面に
おけるヘルツの加圧作用（この場合は扁平面に対する凸
面の加圧作用）は、公知の球面対球面支承座の場合より
も著しく僅かであり、かつ分析的に容易に決定すること
ができる。それにも拘わらず、シール作用が所望されて
いる限りでは、この場合も良好なシール作用が得られ
る。冷却空気に対するこのシール作用は、ボルトと壁エ
レメントのインナーセラミック体との間の前記支承座に
よって行われる一方、金属支持壁１上におけるボックス
２６の内壁２３の支承面２２によって、かつ冷却空気側
の金属支持壁にセラミック固定エレメント４を配置する
ことによって行われる。
ヘッド部２０とセラミック壁エレメント３との間の接触
面は、ボルトが僅かに傾斜する角度位置を占めた場合で
さえも明確な接触を保証するために、最適な仕方で形成
されている。この目的を達成するためにヘッド部２０は
球面状の支承面を有しており、該支承面は球面２１でも
って、横断面で見て直線状の支承面２２に接している。
この支承面２２の直線状区分は、開口６の領域において
セラミック壁エレメント３の底床２５と内壁２３とを結
合する傾斜した結合区分である。これによって固定エレ
メント４とセラミック壁エレメント３との間の接触面が
拡張される一方、熱流は、定常的及び非定常的な負荷勾
配状態において最小限の熱応力しか発生させないように
影響を受ける。この区域の幾何学的形状は、使用材料の
蓄熱特性と熱伝導特性とを調和させることから決まる。
この手段によって又、線接触の生じる区域も容易に決定
することができる。それというのは、予測され得るトレ
ランスは概ね既知だからである。相互に圧着される面に
おけるヘルツの加圧作用（この場合は扁平面に対する凸
面の加圧作用）は、公知の球面対球面支承座の場合より
も著しく僅かであり、かつ分析的に容易に決定すること
ができる。それにも拘わらず、シール作用が所望されて
いる限りでは、この場合も良好なシール作用が得られ
る。冷却空気に対するこのシール作用は、ボルトと壁エ
レメントのインナーセラミック体との間の前記支承座に
よって行われる一方、金属支持壁１上におけるボックス
２６の内壁２３の支承面２２によって、かつ冷却空気側
の金属支持壁にセラミック固定エレメント４を配置する
ことによって行われる。
【００１５】このセラミック固定エレメント４のため
に、金属支持壁１の外側に、膨張を許容する弾性的な緊
締装置が設けられている。図１によれば金属製の保持装
置５は、縦方向に半割されたねじスリーブ７から成り、
該ねじスリーブは固定エレメント４の足部を包囲してい
る。ねじスリーブ７の雄ねじ山にはねじナット９が螺合
配置されており、該ねじナット９を介して後述のように
緊締力を調整することが可能である。該ねじナット９は
前記ねじスリーブ７の両半割部を同時に纏めている。ね
じスリーブの両半割部相互の位置決めは付加的な構造用
エレメント例えばボルトによって保証することができ
る。四角形部１０は、ねじナット９の緊締時に、縦半割
されたねじスリーブを保持するために使用される。なお
符号７と１０は、縦半割されたねじスリーブの一部分で
ある。
に、金属支持壁１の外側に、膨張を許容する弾性的な緊
締装置が設けられている。図１によれば金属製の保持装
置５は、縦方向に半割されたねじスリーブ７から成り、
該ねじスリーブは固定エレメント４の足部を包囲してい
る。ねじスリーブ７の雄ねじ山にはねじナット９が螺合
配置されており、該ねじナット９を介して後述のように
緊締力を調整することが可能である。該ねじナット９は
前記ねじスリーブ７の両半割部を同時に纏めている。ね
じスリーブの両半割部相互の位置決めは付加的な構造用
エレメント例えばボルトによって保証することができ
る。四角形部１０は、ねじナット９の緊締時に、縦半割
されたねじスリーブを保持するために使用される。なお
符号７と１０は、縦半割されたねじスリーブの一部分で
ある。
【００１６】更にまた金属製の保持装置５は、金属支持
壁１内に嵌装された案内リング１１と、固定エレメント
４用の一体的な案内スリーブ１２と、該案内スリーブ１
２と前記案内リング１１との間に配置されたばね１３と
から成っている。前記ばね１３は、例えば図１に示した
ように皿ばねである。金属製の保持装置５にセラミック
構造をばね弾性的に結合することによって、金属構成要
素とセラミック構成要素との間の相対的な熱膨張は吸収
され、その場合接触面においてセラミック構成要素に許
容不能に高い応力が導入されることはない。緊締機構の
（ねじスリーブ７の雄ねじ山に螺合されたねじナット９
を介して調整可能な）所定のばね行程にわたって、ほぼ
一定の緊締力が保証される。
壁１内に嵌装された案内リング１１と、固定エレメント
４用の一体的な案内スリーブ１２と、該案内スリーブ１
２と前記案内リング１１との間に配置されたばね１３と
から成っている。前記ばね１３は、例えば図１に示した
ように皿ばねである。金属製の保持装置５にセラミック
構造をばね弾性的に結合することによって、金属構成要
素とセラミック構成要素との間の相対的な熱膨張は吸収
され、その場合接触面においてセラミック構成要素に許
容不能に高い応力が導入されることはない。緊締機構の
（ねじスリーブ７の雄ねじ山に螺合されたねじナット９
を介して調整可能な）所定のばね行程にわたって、ほぼ
一定の緊締力が保証される。
【００１７】図３には、放熱冷却式の２層形の燃焼室ラ
イニング（内張り）が図示されており、該燃焼室内張り
では、セラミック壁エレメント３は、互いに上下に被せ
られた２つのボックス２６ａ，２６ｂから成っている。
上位のボックス２６ａの内壁２３ａは、金属支持壁１に
近い下位のボックス２６ｂの内壁２３ｂ上に支持されて
いる。両ボックス２６ａ，２６ｂの外周壁２４ａと２４
ｂは互いに平行に延びて相互間にシールギャップ２７を
形成している。
イニング（内張り）が図示されており、該燃焼室内張り
では、セラミック壁エレメント３は、互いに上下に被せ
られた２つのボックス２６ａ，２６ｂから成っている。
上位のボックス２６ａの内壁２３ａは、金属支持壁１に
近い下位のボックス２６ｂの内壁２３ｂ上に支持されて
いる。両ボックス２６ａ，２６ｂの外周壁２４ａと２４
ｂは互いに平行に延びて相互間にシールギャップ２７を
形成している。
【００１８】従って燃焼室内側に対する熱シールドが、
燃焼室外側への純然たる放熱冷却（輻射冷却）によって
形成される。両ボックス２６ａ，２６ｂは、対流のない
室を形成し、該室内での熱伝達は輻射のみによって行わ
れる。不安定な断熱材及び別個の冷却空気は省くことが
できる。
燃焼室外側への純然たる放熱冷却（輻射冷却）によって
形成される。両ボックス２６ａ，２６ｂは、対流のない
室を形成し、該室内での熱伝達は輻射のみによって行わ
れる。不安定な断熱材及び別個の冷却空気は省くことが
できる。
【００１９】図４には矢張り２層形の燃焼室ライニング
が図示されており、この場合もセラミック壁エレメント
３は、互いに上下に被せられた２つのボックス２６ａ，
２６ｂから成り、かつ上位のボックス２６ａの内壁２３
ａは、金属支持壁１に近い下位のボックス２６ｂの内壁
２３ｂの上に支持されている。両ボックス２６ａ，２６
ｂの外周壁２４ａ，２４ｂは同一平面内で延びている。
この実施形態では、両ボックス２６ａ，２６ｂの内壁２
３ａ，２３ｂは、金属支持壁１に対して大まかに垂直に
延びているにすぎず、かつ該内壁の経過ラインは、固定
エレメントのヘッド部２０の形状に適合されている。該
ヘッド部２０は２つの段を有し、しかも各段は夫々独自
の球面状の支承面２１を有している。これに対応して、
上下に被せられた両ボックス２６ａ，２６ｂも内壁２３
ａ，２３ｂに夫々直線状の支承面２２を有している。こ
のような過剰処置を施した構成は、特に非常時運転のた
めに適している。例えば上位のボックス２６ａの損傷に
基づいて半径方向外位の段が故障しても、下位のボック
ス２６ｂが依然として熱シールド機能を果たすことがで
きる。
が図示されており、この場合もセラミック壁エレメント
３は、互いに上下に被せられた２つのボックス２６ａ，
２６ｂから成り、かつ上位のボックス２６ａの内壁２３
ａは、金属支持壁１に近い下位のボックス２６ｂの内壁
２３ｂの上に支持されている。両ボックス２６ａ，２６
ｂの外周壁２４ａ，２４ｂは同一平面内で延びている。
この実施形態では、両ボックス２６ａ，２６ｂの内壁２
３ａ，２３ｂは、金属支持壁１に対して大まかに垂直に
延びているにすぎず、かつ該内壁の経過ラインは、固定
エレメントのヘッド部２０の形状に適合されている。該
ヘッド部２０は２つの段を有し、しかも各段は夫々独自
の球面状の支承面２１を有している。これに対応して、
上下に被せられた両ボックス２６ａ，２６ｂも内壁２３
ａ，２３ｂに夫々直線状の支承面２２を有している。こ
のような過剰処置を施した構成は、特に非常時運転のた
めに適している。例えば上位のボックス２６ａの損傷に
基づいて半径方向外位の段が故障しても、下位のボック
ス２６ｂが依然として熱シールド機能を果たすことがで
きる。
【００２０】金属支持壁１に対して外周壁２４を無接触
に構成すること、また上下のボックス２６ａ，２６ｂの
外周壁２４ａ，２４ｂ間にシールギャップ２７を設ける
こと、並びに隣り合ったセラミック壁エレメント３の外
周壁間に小さなギャップ２８を設けることは、次のよう
な熟考に基づいている。これは、構成部分間の相互接触
を避けると同時に、場合によってはガス流のための絞り
を形成することが必要だからである。このために種々異
なったギャップのサイズは、製造トレランスによって条
件づけられる一方、運転中に発生する熱膨張によっても
条件づけられる。絞り作用を保証するためにはギャップ
は０．５ｍｍよりも小さく形成される。
に構成すること、また上下のボックス２６ａ，２６ｂの
外周壁２４ａ，２４ｂ間にシールギャップ２７を設ける
こと、並びに隣り合ったセラミック壁エレメント３の外
周壁間に小さなギャップ２８を設けることは、次のよう
な熟考に基づいている。これは、構成部分間の相互接触
を避けると同時に、場合によってはガス流のための絞り
を形成することが必要だからである。このために種々異
なったギャップのサイズは、製造トレランスによって条
件づけられる一方、運転中に発生する熱膨張によっても
条件づけられる。絞り作用を保証するためにはギャップ
は０．５ｍｍよりも小さく形成される。
【００２１】自明のことではあるが本発明は、図示の実
施形態に限定されるものではない。冷却すべき金属支持
壁１に対してセラミック壁エレメント３外周壁２４を無
接触式に配置することとは異なって、封止接合すること
も考えられる。その場合ボックスを全面的に密閉するこ
とになるこの解決手段は、例えばボックスを排気しよう
とする場合に適用される。
施形態に限定されるものではない。冷却すべき金属支持
壁１に対してセラミック壁エレメント３外周壁２４を無
接触式に配置することとは異なって、封止接合すること
も考えられる。その場合ボックスを全面的に密閉するこ
とになるこの解決手段は、例えばボックスを排気しよう
とする場合に適用される。
【図１】ガスタービン燃焼室用のライニングの部分縦断
面図である。
面図である。
【図２】六角形セラミック壁エレメントを使用した場合
のライニングの平面図である。
のライニングの平面図である。
【図３】複数の室を有するライニングの第１実施形態の
部分縦断面図である。
部分縦断面図である。
【図４】複数の室を有するライニングの第２実施形態並
びに固定ボルトの１実施形態を示す部分縦断面図であ
る。
びに固定ボルトの１実施形態を示す部分縦断面図であ
る。
１ 金属支持壁、 ３ セラミック壁エレメント、 ４
固定エレメント、５ 保持装置、 ６ 開口、 ７
ねじスリーブ、 ８ 凹面部、 ９ ねじナット、 １
０ 四角形部、 １１ 案内リング、 １２ 案内スリ
ーブ、 １３ばね、 ２０ 固定エレメントのヘッド
部、 ２１ ヘッド部の球面又は支承面、 ２２ セラ
ミック壁エレメントの直線状支承面、 ２３，２３ａ，
２３ｂセラミック壁エレメントの内壁、 ２４，２４
ａ，２４ｂ セラミック壁エレメントの外周壁、 ２５
セラミック壁エレメントの底床、 ２６，２６ａ，２
６ｂ ボックス、 ２７ シールギャップ、 ２８ 外
周壁間のギャップ、 ｄセラミック壁エレメントの肉厚
固定エレメント、５ 保持装置、 ６ 開口、 ７
ねじスリーブ、 ８ 凹面部、 ９ ねじナット、 １
０ 四角形部、 １１ 案内リング、 １２ 案内スリ
ーブ、 １３ばね、 ２０ 固定エレメントのヘッド
部、 ２１ ヘッド部の球面又は支承面、 ２２ セラ
ミック壁エレメントの直線状支承面、 ２３，２３ａ，
２３ｂセラミック壁エレメントの内壁、 ２４，２４
ａ，２４ｂ セラミック壁エレメントの外周壁、 ２５
セラミック壁エレメントの底床、 ２６，２６ａ，２
６ｂ ボックス、 ２７ シールギャップ、 ２８ 外
周壁間のギャップ、 ｄセラミック壁エレメントの肉厚
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも１つの貫通した開口（６）を
有する高温安定性の構造用セラミック製の少なくとも１
つの壁エレメント（３）と、各開口（６）に設けられた
高温安定性の構造用セラミック製の固定エレメント
（４）とから成り、前記固定エレメント（４）の足部
が、金属支持壁（１）に固着された保持装置（５）内に
ばね弾性的に配置されており、かつ前記固定エレメント
（４）のヘッド部（２０）が前記壁エレメント（３）の
開口（６）内に座着している形式の、燃焼室用のセラミ
ック・ライニングにおいて、壁エレメント（３）がボッ
クス（２６）として形成されており、該ボックス（２
６）が、金属支持壁（１）に対して平行に延びていて燃
焼室の方に向いた外面側を有する底床（２５）と、前記
金属支持壁（１）に対して少なくともほぼ垂直に延びて
いて開口（６）を円環状に包囲しかつ直接又は間接的に
前記金属支持壁（１）に支持されている内壁（２３）
と、前記金属支持壁（１）に対して少なくともほぼ垂直
に延びて該金属支持壁（１）に接触しない程度まで達し
ている外周壁（２４）とから成っていることを特徴とす
る、セラミック・ライニング。 - 【請求項２】 外周壁（２４）の自由端面が、金属支持
壁（１）には接触せず、かつ該金属支持壁とシールギャ
ップを形成している、請求項１記載のセラミック・ライ
ニング。 - 【請求項３】 壁エレメント（３）が、内外に被せ嵌め
られた又は上下に被さった複数のボックス（２６ａ，２
６ｂ）から成り、上位のボックス（２６ａ）の内壁（２
３ａ）が、金属支持壁（１）に近い下位のボックス（２
６ｂ）の内壁（２３ｂ）の上に支持されている、請求項
１記載のセラミック・ライニング。 - 【請求項４】 上下のボックス（２６ａ，２６ｂ）の外
周壁（２４ａ，２４ｂ）が互いに平行に延びておりかつ
両外周壁間にシールギャップ（２７）を形成している、
請求項３記載のセラミック・ライニング。 - 【請求項５】 壁エレメント（３）の開口（６）内に座
着している固定エレメント（４）のヘッド部（２０）が
段付けされており、かつ該ヘッド部が、前記壁エレメン
トの底床（２５）と金属支持壁（１）との間に少なくと
も２つの支承面（２１）を有し、各支承面が（２１）
が、上下に被さったボックス（２６ａ，２６ｂ）の対応
した支承面（２２）と協働している、請求項３記載のセ
ラミック・ライニング。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97810539A EP0895027B1 (de) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | Keramische Auskleidung |
| CH97810539.3 | 1997-07-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194241A true JPH1194241A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=8230327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10211000A Pending JPH1194241A (ja) | 1997-07-28 | 1998-07-27 | セラミック・ライニング |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5957067A (ja) |
| EP (1) | EP0895027B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1194241A (ja) |
| DE (1) | DE59706557D1 (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0895028B1 (de) * | 1997-07-28 | 2002-03-06 | Alstom | Keramische Auskleidung |
| US6397765B1 (en) * | 1998-03-19 | 2002-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Wall segment for a combustion chamber and a combustion chamber |
| EP1006315B1 (de) * | 1998-11-30 | 2004-01-21 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Keramische Auskleidung für einen Brennraum |
| GB9926257D0 (en) * | 1999-11-06 | 2000-01-12 | Rolls Royce Plc | Wall elements for gas turbine engine combustors |
| DE10036211A1 (de) * | 2000-07-25 | 2002-02-07 | Rolls Royce Deutschland | Brennkammerschindel |
| EP1284390A1 (de) * | 2001-06-27 | 2003-02-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Hitzeschildanordnung für eine Heissgas führende Komponente, insbesondere für Strukturteile von Gasturbinen |
| DE10155420A1 (de) * | 2001-11-12 | 2003-05-22 | Rolls Royce Deutschland | Hitzeschildanordnung mit Dichtungselement |
| EP1422479B1 (de) * | 2002-11-22 | 2008-08-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennkammer zur Verbrennung eines brennbaren Fluidgemisches |
| US7871716B2 (en) * | 2003-04-25 | 2011-01-18 | Siemens Energy, Inc. | Damage tolerant gas turbine component |
| US7178299B2 (en) * | 2003-05-16 | 2007-02-20 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Tiles with embedded locating rods for erosion resistant linings |
| EP1533572A1 (de) * | 2003-11-24 | 2005-05-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbinenbrennkammer und Gasturbine |
| DE102004044852A1 (de) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Heißgaskammer und Schindel für eine Heißgaskammer |
| US20060242914A1 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-02 | Harbison-Walker Refractories Company | Refractory block and refractory wall assembly |
| EP1741981A1 (de) * | 2005-07-04 | 2007-01-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Keramisches Hitzeschildelement sowie damit ausgekleideter Hochtemperaturgasreaktor |
| EP1862740B1 (de) * | 2006-05-31 | 2015-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennkammerwand |
| GB2453946B (en) * | 2007-10-23 | 2010-07-14 | Rolls Royce Plc | A Wall Element for use in Combustion Apparatus |
| GB0800294D0 (en) * | 2008-01-09 | 2008-02-20 | Rolls Royce Plc | Gas heater |
| GB0801839D0 (en) | 2008-02-01 | 2008-03-05 | Rolls Royce Plc | combustion apparatus |
| GB2457281B (en) * | 2008-02-11 | 2010-09-08 | Rolls Royce Plc | A Combustor Wall Arrangement with Parts Joined by Mechanical Fasteners |
| GB2460634B (en) * | 2008-06-02 | 2010-07-07 | Rolls Royce Plc | Combustion apparatus |
| EP2236928A1 (de) * | 2009-03-17 | 2010-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Hitzeschildelement eines Hitzeschildes |
| CH701828A2 (de) * | 2009-09-15 | 2011-03-15 | Thermtec Schmidt Daemmstoff Engineering Swiss | System aufweisend mehrere Anker und Halteglieder zur Befestigung temperaturbeständiger Auskleidungen in einer Hochtemperatur-Prozesskammer. |
| US8943835B2 (en) * | 2010-05-10 | 2015-02-03 | General Electric Company | Gas turbine engine combustor with CMC heat shield and methods therefor |
| US9638133B2 (en) | 2012-11-28 | 2017-05-02 | United Technologies Corporation | Ceramic matrix composite liner attachment |
| WO2015017180A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | United Technologies Corporation | Attachment scheme for a ceramic bulkhead panel |
| GB201317006D0 (en) * | 2013-09-25 | 2013-11-06 | Rolls Royce Plc | Component for attaching to a wall |
| DE102013220482B3 (de) * | 2013-10-10 | 2015-04-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Haltevorrichtung zur wärmeausdehnungskompensierenden, klemmenden Fixierung eines hitzebeständigen Wandelements einer Brennkammer |
| WO2015132728A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | Ansaldo Energia S.P.A. | Combustion chamber of a gas turbine assembly and a supporting element for heat insulating tiles of a combustion chamber of a gas turbine assembly |
| EP3104077B1 (en) * | 2015-06-08 | 2021-05-12 | ANSALDO ENERGIA S.p.A. | Heat-insulating ceramic tile with low thickness for a combustion chamber of a gas turbine |
| US20180340687A1 (en) * | 2017-05-24 | 2018-11-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Refractory ceramic component for a gas turbine engine |
| US10557365B2 (en) | 2017-10-05 | 2020-02-11 | Rolls-Royce Corporation | Ceramic matrix composite blade track with mounting system having reaction load distribution features |
| US11149563B2 (en) | 2019-10-04 | 2021-10-19 | Rolls-Royce Corporation | Ceramic matrix composite blade track with mounting system having axial reaction load distribution features |
| US11187098B2 (en) | 2019-12-20 | 2021-11-30 | Rolls-Royce Corporation | Turbine shroud assembly with hangers for ceramic matrix composite material seal segments |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US463308A (en) * | 1891-11-17 | Sectional casing for steam-generators | ||
| BE535497A (ja) * | 1954-02-26 | |||
| DE3664374D1 (en) * | 1985-12-02 | 1989-08-17 | Siemens Ag | Heat shield arrangement, especially for the structural components of a gas turbine plant |
| DE19502730A1 (de) | 1995-01-28 | 1996-08-01 | Abb Management Ag | Keramische Auskleidung |
| US5758503A (en) * | 1995-05-03 | 1998-06-02 | United Technologies Corporation | Gas turbine combustor |
-
1997
- 1997-07-28 DE DE59706557T patent/DE59706557D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-28 EP EP97810539A patent/EP0895027B1/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-07-21 US US09/119,585 patent/US5957067A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-27 JP JP10211000A patent/JPH1194241A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5957067A (en) | 1999-09-28 |
| DE59706557D1 (de) | 2002-04-11 |
| EP0895027A1 (de) | 1999-02-03 |
| EP0895027B1 (de) | 2002-03-06 |
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