RU2184319C2 - Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок - Google Patents

Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок Download PDF

Info

Publication number
RU2184319C2
RU2184319C2 RU99100095/06A RU99100095A RU2184319C2 RU 2184319 C2 RU2184319 C2 RU 2184319C2 RU 99100095/06 A RU99100095/06 A RU 99100095/06A RU 99100095 A RU99100095 A RU 99100095A RU 2184319 C2 RU2184319 C2 RU 2184319C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat shield
shield according
heat
bolt
paragraphs
Prior art date
Application number
RU99100095/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99100095A (ru
Inventor
Гюнтер ВАЛЬЦ (DE)
Гюнтер Вальц
Йенс КЛЯЙНФЕЛЬД (DE)
Йенс КЛЯЙНФЕЛЬД
Роберт ФРАНТЦХЕЛЬД (DE)
Роберт Франтцхельд
Хельмут НОЙГЕБАУЭР (DE)
Хельмут Нойгебауэр
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU99100095A publication Critical patent/RU99100095A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2184319C2 publication Critical patent/RU2184319C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/04—Casings; Linings; Walls; Roofs characterised by the form, e.g. shape of the bricks or blocks used
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/14—Supports for linings
    • F27D1/145—Assembling elements
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Baking, Grill, Roasting (AREA)

Abstract

Изобретение относится к теплозащитному экрану для защиты несущей конструкции (1) от горячей среды с состоящей из жаростойкого материала футеровкой (2а), которая составлена из покрывающих поверхность с оставлением зазоров (2b), расположенных рядом друг с другом и закрепленных с возможностью перемещения под действием тепла на несущей конструкции (1) с помощью болта (4), устойчивых к высоким температурам, в основном пластинообразных элементов (2) теплозащитного экрана. Элементы (2) теплозащитного экрана состоят из стойкого к эрозии и коррозии материала. Между каждым элементом (2) и несущей конструкцией (1) расположен изоляционный кирпич (3) из огнестойкой керамики. Изобретение повышает эффективность теплозащиты при повышенных температурах. 41 з.п.ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к теплозащитному экрану для защиты несущей конструкции от горячей среды согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Такой теплозащитный экран известен, например, из ЕР 0224817. В этой публикации предлагается, что теплозащитный экран имеет состоящую из жаростойкого материала футеровку. Футеровка состоит из покрывающих поверхность с оставлением зазоров, расположенных рядом друг с другом, стойких к сверхвысоким температурам пластинообразных элементов теплозащитного экрана. Отдельные элементы теплозащитного экрана закреплены с возможностью теплового смещения на несущей конструкции с помощью болтов.
Отдельные элементы теплозащитного экрана выполнены наподобие гриба с шляпкой и ножкой, причем головка является плоским или объемным многоугольным пластинчатым корпусом.
Такие теплозащитные экраны для защиты несущей конструкции от горячей среды с состоящей из жаростойкого материала футеровкой используют, в частности, для образования камеры сгорания, в частности, для газовых турбин. В камере сгорания газовой турбины во время процесса сгорания возникает атмосфера, агрессивная по отношению к футеровке. Во время работы газовой турбины на футеровку воздействует относительно высокая температура. Наряду с тепловой нагрузкой футеровки могут на основании температуры и атмосферы происходить структурные изменения элементов теплозащитного экрана. Отдельные элементы теплозащитного экрана могут подвергаться также динамической нагрузке за счет вибраций, которые возникают во время процесса сгорания в камере сгорания газовой турбины. Для снижения тепловой нагрузки футеровки и тем самым отдельных элементов теплозащитного экрана известно охлаждение элементов теплозащитного экрана со стороны стенки камеры сгорания. Охлаждающее средство обтекает нижнюю сторону элемента теплозащитного экрана и проходит через зазоры между отдельными элементами теплозащитного экрана в камеру сгорания, что приводит к охлаждению элементов теплозащитного экрана от горячего газа. Ввод охлаждающего воздуха в камеру сгорания приводит к повышенному выбросу угарного газа, так как сгорание происходит при избытке воздуха. Однако выброс угарного газа является нежелательным. Если газовая турбина должна работать при повышенных температурах, то это связано с повышенным расходом охлаждающего средства.
В DE 4114768 A1 описан теплозащитный экран на проводящей горячий газ имеющей несущую стенку структуре, в частности на жаровой трубе газовой турбины, состоящий из множества кирпичей. Кирпичи расположены в основном с покрытием поверхности рядом дуг с другом и закреплены на несущей стенке с помощью по меньшей мере одного соответствующего держателя. Каждый кирпич имеет обращенную к несущей стенке холодную сторону и обращенную от несущей стенки горячую сторону и по меньшей мере две боковые стороны, которые соединяют холодную сторону с горячей стороной. Каждый держатель закреплен на несущей стенке и содержит по меньшей мере два зажимных ушка, которые охватывают соответствующий кирпич на холодной стороне между боковыми сторонами. Каждый держатель состоит предпочтительно из листовой стали и каждый кирпич - из керамики.
US-PS 5333443 относится к уплотнению для герметизации отверстия между кирпичом камеры сгорания и несущей конструкцией камеры сгорания. Этот кирпич камеры сгорания представляет огнестойкую футеровку части кольцевой камеры сгорания. Кирпич камеры сгорания вдвигается перпендикулярно отогнутым краем в отверстие несущей конструкции и фиксируется болтом. При этом между кирпичом камеры сгорания и несущей конструкцией остается отверстие. Через него может выходить охлаждающий воздух, который направляют через отверстия в несущей конструкции на внутреннюю сторону кирпича камеры сгорания. Для предотвращения потерь охлаждающего воздуха предусмотрено уплотнение. Кроме того, кирпич камеры сгорания выполнен полностью и гомогенно из огнеупорной керамики.
Задачей данного изобретения является создание улучшенного по сравнению с уровнем техники теплозащитного экрана, который эффективен для повышенных температур. Кроме того, должны быть понижены потребность в охлаждающем средстве и его расход. Другой целью изобретения является понижение выброса газовой турбиной угарного газа.
Эта задача решается согласно изобретению с помощью теплозащитного экрана со слоистой конструкцией и с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования и варианты выполнения теплозащитного экрана являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Теплозащитный экран согласно изобретению для защиты несущей конструкции от горячей среды с состоящей из жаростойкого материала футеровкой отличается тем, что элементы теплозащитного экрана состоят из устойчивого к эрозии и коррозии предпочтительно высокожаропрочного материала. Между каждым элементом теплозащитного экрана и несущей конструкцией выполнена теплоизоляция. Посредством этого выполнения теплозащитного экрана достигается слоистое построение футеровки. За счет этого слоистого построения футеровки достигается функциональное разделение отдельных задач футеровки. Согласно известным до настоящего времени предложениям по выполнению футеровки, как она описана, например, в ЕР 0224817, DE-PS 1173734 или DE-AS 1052750, отдельные элементы теплозащитного экрана в совокупности должны выполнять все предъявляемые к ним требования. За счет этого ограничивается выбор материала элементов теплозащитного экрана. В противоположность этому за счет слоистой конструкции футеровки и за счет подходящего выбора материала футеровка может быть лучше согласована с целью применения и соответственно использования. Элементы теплозащитного экрана выполняют функцию защиты от эрозионного и коррозионного влияния газовой атмосферы. Элемент теплозащитного экрана как таковой не должен обязательно действовать как теплоизолятор. Теплоизоляция, которая выполнена между каждым элементом теплозащитного экрана и несущей конструкцией, обеспечивается предпочтительно матом из волокнистого материала или огнестойкой керамикой. Огнестойкая керамика является, например, теплоизоляционным кирпичом. За счет того, что теплоизоляция защищена от эрозии и коррозии элементом теплозащитного экрана, теплоизоляция может состоять из материала, по отношению к которому могла бы быть агрессивной газовая атмосфера, например, камеры сгорания. Футеровку можно при необходимости охлаждать охлаждающей средой. За счет слоистого построения футеровки снижается расход охлаждающего средства. Если охлаждающим средством является охлаждающий воздух, то уменьшается количество вводимого в камеру сгорания воздуха. За счет этого можно выполнять процесс сгорания вблизи идеального соотношения воздуха, за счет чего снижается выброс угарного газа. С помощью теплозащитного экрана достигается также более высокая температура на входе турбины. Равномерность температуры может быть достигнута также за счет фильтрации воздуха.
Элемент теплозащитного экрана состоит предпочтительно из конструкционной керамики. Конструкционная керамика является предпочтительно карбидом кремния или нитридом кремния. Преимуществом конструкционной керамики из такого материала является его нечувствительность к коррозионным и эрозионным воздействиям газовой атмосферы. Кроме того, конструкционная керамика отличается высокой температурной стойкостью. Карбид кремния и нитрид кремния являются предпочтительными материалами, которые можно использовать для выполнения элементов теплозащитного экрана. Однако элементы теплозащитного экрана могут состоять также из других керамических материалов, если их свойства аналогичны свойствам предпочтительных материалов. Элементы теплозащитного экрана выполняют предпочтительно в основном в форме пластин. Предпочтительным является выполнение элементов теплозащитного экрана, в котором по меньшей мере обращенная к горячей среде краевая область выполнена изогнутой.
Согласно другому предпочтительному выполнению элемент теплозащитного экрана и изоляционный кирпич являются в основном конгруэтными.
Вместо конструкционной керамики элемент теплозащитного экрана может быть выполнен из покрытой керамикой стальной пластины.
Элементы теплозащитного экрана закреплены на несущей конструкции с помощью крепежного элемента, в частности болта. Болт представляет предпочтительно болт, состоящий из керамического материала, предпочтительно из того же материала, что и элемент теплозащитного экрана, в частности из карбида кремния или нитрида кремния. Болт имеет предпочтительно на своем свободном конце головку. Элемент теплозащитного экрана имеет сквозное отверстие, через которое проходит болт, причем головка болта прилегает к элементу теплозащитного экрана. Головка болта, с одной стороны, удерживает элемент теплозащитного экрана и, с другой стороны, головка болта уплотняет сквозное отверстие элемента теплозащитного экрана. Элемент теплозащитного экрана имеет предпочтительно гнездо для головки болта, так что головка утоплена в элемент теплозащитного экрана. За счет этого обеспечивается плоская поверхность элемента теплозащитного экрана. Для упрощения монтажа изоляционный кирпич имеет канал, через который проходит болт. Для компенсации различного теплового расширения болта, элемента теплозащитного экрана и изоляционного кирпича болт расположен в канале изоляционного кирпича предпочтительно с зазором.
Элемент теплозащитного экрана закреплен на несущей структуре предпочтительно с возможностью перемещения под действием тепла с помощью крепежного элемента, болта. Для компенсации различных величин теплового расширения, которые возникают на основе различных коэффициентов теплового расширения, болт установлен предпочтительно с возможностью смещения болта в осевом направлении против действия пружины. Крепление производят предпочтительно на стенке несущей конструкции, обращенной от футеровки. Для этого несущая конструкция имеет по меньшей мере одну стенку, через которую проходит по меньшей мере конечный участок болта. На конечный участок болта воздействует пружинный элемент, предпочтительно пружина сжатия. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предлагается, что пружина сжатия охватывает конечный участок болта. На конечном участке болта расположен предпочтительно держатель, который образует первый упор для пружины сжатия. На стенке несущей конструкции расположена предпочтительно вставка, которая образует второй упор для пружины сжатия.
Держатель соединен с конечным участком болта разъемно, предпочтительно клинообразно. Для этого конечный участок болта имеет круговую канавку, в которую входит клин, предпочтительно выполненный на держателе клинообразный круговой выступ. Для того чтобы пружина сжатия не потеряла свои пружинные свойства вследствие отложения загрязнений или коррозии, с держателем соединен колпачок так, что держатель и вставка образуют камеру, причем колпачок окружает вставку. В качестве альтернативного решения колпачок может быть соединен с вставкой, причем в этом случае колпачок охватывает держатель. В названном последним варианте выполнения перемещение держателя внутри колпачка происходит по типу поршне-цилиндрового устройства. Для контроля за пружиной сжатия колпачок соединен с держателем, соответственно со вставкой разъемно, предпочтительно с помощью резьбового соединения.
Согласно одному из вариантов выполнения теплозащитного экрана монтаж теплозащитного экрана производят тем, что на изоляционном кирпиче располагают элемент теплозащитного экрана. Затем пропускают болт через элемент теплозащитного экрана и изоляционный кирпич. Конечный отрезок болта выступает из изоляционного кирпича. Затем этот конечный участок проводят через выполненное в стенке камеры сгорания отверстие. Для упрощения монтажа предлагается, что вставка имеет направляющую трубку, которая входит в канал изоляционного кирпича. Благодаря такому выполнению можно производить предварительный монтаж изоляционного кирпича на направляющей трубке вставки. Поэтому при выполнении теплозащитного экрана можно сперва монтировать на стенке камеры сгорания все изоляционные кирпичи с помощью направляющих трубок. Затем на изоляционные кирпичи монтируют элементы теплозащитного экрана с помощью болтов.
Для гарантии того, что в случае выхода из строя болта, соответственно элемента теплозащитного экрана изоляционный кирпич останется соединенным с конструкцией, они соединены с конструкцией предпочтительно предохранительным болтом.
Внешний контур элемента теплозащитного экрана может иметь различную геометрическую форму. Для гарантии того, что за счет возможных смещений, соответственно поворотов изоляционного кирпича он не будет касаться смежного изоляционного кирпича, изоляционный кирпич соединен с элементом теплозащитного экрана предпочтительно с помощью геометрического замыкания. Для этого изоляционный кирпич имеет предпочтительно на одной поверхности углубление, в которое входит соответствующий выступ, выполненный на элементе теплозащитного экрана. За счет этого предотвращается смещение, соответственно поворот изоляционного кирпича относительно элемента теплозащитного экрана.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения теплозащитного экрана он охлаждается охлаждающей средой. Охлаждение теплозащитного экрана само по себе известно. В противоположность известным решениям охлаждающее средство пропускают между элементом теплозащитного экрана и изоляционным кирпичом, для чего предусмотрен по меньшей мере один канал для охлаждающего средства между элементом теплозащитного экрана и изоляционным кирпичом. Канал для охлаждающего средства имеет вход, который соединен с каналом подвода охлаждающего средства, и выход, который открыт в окружающую атмосферу. Канал для охлаждающего средства выполняют предпочтительно тем, что элемент теплозащитного экрана располагают на расстоянии от теплоизоляции с образованием щелевого канала для охлаждающего средства. Расстояние между элементом теплозащитного экрана и теплоизоляцией составляет между 0,3 и 1,5 мм, предпочтительно 1 мм. Для выдерживания такого расстояния между элементом теплозащитного экрана и теплоизоляцией между этими частями выполнена по меньшей мере одна распорка. Предпочтительным является выполнение, в котором расстояние составляет между 0,3 и 1,5 мм, предпочтительно 1 мм. Предпочтительно предусмотрены три распорки, которые расположены на воображаемой окружности, причем центр воображаемой окружности в основном совпадает с центром элемента теплозащитного экрана. При таком выполнении болт, который воздействует на элемент теплозащитного экрана, расположен в центре элемента теплозащитного экрана.
Распорки выполнены на элементе теплозащитного экрана и/или на изоляционном кирпиче. Предпочтительным является выполнение, в котором распорка образует единое целое с элементом теплозащитного экрана или изоляционным кирпичом. Распорки выполнены в виде местных утолщений. Они могут быть выполнены, например, в форме усеченных пирамид. Опорная поверхность распорок, на которые опирается элемент теплозащитного экрана, соответственно изоляционный кирпич составляет предпочтительно между 9 и 64 мм2, в частности 25 мм2.
Канал для охлаждающей жидкости может быть частично выполнен в изоляционном кирпиче и/или в элементе теплозащитного экрана. Подвод охлаждающего средства производят через выполненный в изоляционном кирпиче канал. Предлагается, что колпачок имеет по меньшей мере одно отверстие для подвода охлаждающего средства. За счет выполнения отверстий для подвода охлаждающего средства в колпачке можно регулировать охлаждение. Каждое отверстие для подвода охлаждающего средства образует дроссель для охлаждающей среды. Для того чтобы удерживать потери охлаждающего средства минимальными, предлагается, что камера относительно окружающего пространства закрыта в основном герметично.
Дальнейшие преимущества и признаки теплозащитного экрана согласно изобретению поясняются ниже на трех примерах выполнения, изображенных на чертежах.
Фиг. 1 - полный разрез теплозащитного экрана согласно первому примеру выполнения,
фиг.2 - вид снизу на устройство согласно фиг.1,
фиг. 3 - полный разрез теплозащитного экрана согласно второму примеру выполнения,
фиг.4 - вид спереди элемента теплозащитного экрана с распорками,
фиг.5 - вид снизу элемента теплозащитного экрана по фиг.4.
На фиг.1 показан отрезок теплозащитного экрана для защиты несущей конструкции 1 от горячей среды. Отрезок образует футеровку 2а. Футеровка 2а состоит из покрывающих поверхность с оставлением зазоров 2b, расположенных рядом друг с другом элементов 2 теплозащитного экрана. Элемент 2 теплозащитного экрана состоит из устойчивого к эрозии и коррозии материала. Предпочтительно речь идет о покрытых керамикой металлических пластинах. Между элементом 2 теплозащитного экрана и несущей конструкцией 1 расположен изоляционный кирпич 3. Изоляционный кирпич 3 состоит из жаропрочной керамики.
Соединение элемента 2 теплозащитного экрана с несущей конструкцией 1 происходит помощью крепежного элемента, в частности, болта 4. Болт 4 проходит через выполненное в элементе 2 теплозащитного экрана сквозное отверстие 5. Болт 4 имеет на своем свободном конце головку 6, которая опирается на элемент 2 теплозащитного экрана. Элемент 2 теплозащитного экрана имеет гнездо 7 для головки 6 болта 4, так что головка 6 утоплена в элементе 2 теплозащитного экрана. Изоляционный кирпич 3 имеет на своей обращенной к элементу 2 теплозащитного экрана поверхности выемку 9, в которую входит выступ 10, соответственно выполненный на элементе 2 теплозащитного экрана.
Как показано на фиг.1, болт 4 имеет конечный отрезок 11, который проходит через стенку несущей конструкции 1. Для этого стенка несущей конструкции 1 имеет сквозное отверстие 12. Конечный участок 11 болта 4 окружен пружинным элементом 13, выполненным в виде пружины сжатия. Один упор пружинного элемента 13 образует держатель 14. Держатель 14 имеет конически расширяющееся отверстие 17, через которое проходит конечный участок 11 болта 4. Болт 4 имеет на своем конечном участке 11 круговую канавку 15, в которую входит клин 16. Клин 16 прилегает к конически расширяющемуся отверстию 17 держателя. За счет клинового соединения держатель 14 удерживается на болте 4. На держатель 14 навинчен колпачок 18. Колпачок 18 имеет боковую поверхность 19, которая проходит до стенки несущей конструкции 1. Колпачок 14 выполнен цилиндрическим. Отрезок колпачка 18, противоположный держателю 14, охватывает расположенную на несущей конструкции 1 вставку 20. Вставка 20 имеет выемку, в которую входит пружинный элемент 13. Кроме того, вставка снабжена направляющей трубкой 21, которая по меньшей мере частично входит в изоляционный кирпич 3. Внутреннее поперечное сечение направляющей трубки 21 больше поперечного сечения стержня болта 4. Пружинный элемент 13 расположен с предварительным напряжением между вставкой 20 и держателем 14. За счет пружинной силы пружинного элемента 13 в болт 4 через держатель 14 передается направленное наружу усилие. Это усилие через головку 6 болта передается на элемент 2 теплозащитного экрана, за счет чего элемент 2 теплозащитного экрана прижимается к изоляционному кирпичу 3, который прилегает к стенке несущей конструкции 1.
Колпачок 18 имеет такие размеры, что он заканчивается на расстоянии от стенки несущей конструкции 1, за счет чего возможно относительное перемещение колпачка 18 в осевом направлении болта 4.
Для дополнительной фиксации изоляционный кирпич 3 соединен со стенкой несущей конструкции 1 предохранительным болтом 22. Предохранительный болт 22 проходит через выполненное в стенке несущей конструкции 1 отверстие 23.
Предохранительный болт 22 соединен со стенкой несущей конструкции 1 с помощью резьбового соединения 24. В изоляционном кирпиче образовано глухое отверстие 25, в которое входит предохранительный болт 22. Через предохранительный болт 22 проходит предохранительный штифт 26. Предохранительный штифт 26 расположен в основном перпендикулярно к продольной оси предохранительного болта 22. Для вставления предохранительного штифта 26 в изоляционном кирпиче 3 выполнено отверстие 27.
На фиг. 2 показан вид снизу устройства по фиг.1. Линией разреза А - А обозначен вид по фиг.1.
На фиг. 3 показан другой пример выполнения теплозащитного экрана. Принципиальная конструкция экрана соответствует конструкции, изображенной на фиг.1 и 2. Чтобы избежать повторений, делается ссылка на описание фиг.1 и 2.
В изображенном на фиг.3 теплозащитном экране для защиты несущей конструкции 1 от горячей рабочей среды показана возможность охлаждения элементов теплозащитного экрана и изоляционного кирпича 3. Для этого колпачок 18 имеет отверстия 29, которые входят в камеру 28. Камера 28 ограничена вставкой 20, колпачком 18, а также держателем 14. К отверстиям 29 могут быть подключены трубопроводы подвода охлаждающей среды. Охлаждающая среда проходит через отверстия 29 в камеру 28. Из камеры 28 охлаждающая среда проходит через направляющую трубу 21 в канал 8, выполненный в изоляционном кирпиче 3. Между изоляционным кирпичом 3 и элементом 2 теплозащитного экрана выполнен направленный вверх канал 30, через который охлаждающая среда из канала 8 выходит из экрана. Канал 30 выполнен в изображенном примере в изоляционном кирпиче 3. Канал 30 может быть также выполнен с помощью выемок в элементе 2 теплозащитного экрана и в изоляционном кирпиче 3, а также только в элементе 2 теплозащитного экрана.
На фиг. 4 показан пример выполнения элемента 2 теплозащитного экрана в продольном разрезе. Элемент 2 теплозащитного экрана состоит, например, из карбида кремния или нитрида кремния. Он имеет на обращенной к не изображенному изоляционному кирпичу поверхности распорки 31. Распорки 31 выполнены в основном в форме усеченных пирамид. Они имеют высоту около 1 мм и опорную поверхность около 25 мм2.
Распорки 31 расположены на воображаемой окружности К. Распорки расположены предпочтительно на равном расстоянии друг от друга. Средняя точка воображаемой окружности К находится в основном в геометрическом центре элемента 2 теплозащитного экрана, предпочтительно средняя точка воображаемой окружности К совпадает с геометрической средней точкой элемента 2 теплозащитного экрана.
В центре Z образовано сквозное отверстие 5, через которое проходит болт 4, как это показано, например, на фиг.1, соответственно 3.
Распорки 31 обеспечивают то, что элемент 2 теплозащитного экрана расположен на изоляционном кирпиче 3 на расстоянии от него. Тогда охлаждающая среда проходит между изоляционным кирпичом 3 и элементом 2 теплозащитного экрана, за счет чего элемент 2 теплозащитного экрана охлаждается. За счет распорок 31 между элементом 2 теплозащитного экрана и изоляционным кирпичом 3 образован щелеобразный охлаждающий канал 30.
Разумеется, что распорки 31 могут быть также выполнены на изоляционном кирпиче 3. Высоту, соответственно величину щели охлаждающего канала 30, которая определяется распорками 31, можно согласовывать с поставленной термической задачей.

Claims (42)

1. Теплозащитный экран для защиты несущей конструкции (1) от горячей среды с состоящей из жаростойкого материала футеровкой (2а), которая составлена из покрывающих поверхность с оставлением зазоров (2b), расположенных рядом друг с другом и закрепленных с возможностью перемещения под действием тепла на несущей конструкции (1) с помощью по меньшей мере одного крепежного элемента (4) каждый, в частности, болта (4), устойчивых к высоким температурам, в основном пластинообразных элементов (2) теплозащитного экрана, выполненных из стойкого к эрозии и коррозии материала, отличающийся тем, что между каждым элементом (2) и несущей конструкцией (1) расположен теплоизоляционный материал (3), причем футеровка (2а) расположена на несущей конструкции (1) с возможностью теплового перемещения в направлении к поверхности несущей конструкции.
2. Теплозащитный экран по п. 1, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана состоит из конструкционной керамики.
3. Теплозащитный экран по п. 2, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана состоит из карбида кремния.
4. Теплозащитный экран по п. 2, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана состоит из нитрида кремния.
5. Теплозащитный экран по п. 1, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана состоит из металлической пластины, покрытой по меньшей мере с одной стороны керамикой.
6. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одна обращенная к горячей среде краевая область элемента (2) теплозащитного экрана выполнена изогнутой.
7. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что теплоизоляционный материал (3) выполнен в виде мата из волоконного материала.
8. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что теплоизоляция (3) образована огнестойкой керамикой.
9. Теплозащитный экран по п. 8, отличающийся тем, что огнестойкая керамика выполнена в виде изоляционных кирпичей (3) и служит в качестве теплоизоляционного материала.
10. Теплозащитный экран по п. 9, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана и изоляционные кирпичи (3) являются в основном конгруэнтными.
11. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что болт (4) состоит из конструкционной керамики, предпочтительно, из карбида кремния или нитрида кремния.
12. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что теплоизоляция (3) имеет канал (8), через который проходит болт (4).
13. Теплозащитный экран по п. 8, отличающийся тем, что болт (4) расположен в канале (8) с зазором.
14. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что болт (4) имеет на своем свободном конце головку (6), элемент (2) теплозащитного экрана имеет сквозное отверстие (5), через которое проходит болт (4), и головка (6) прилегает к элементу (2) теплозащитного экрана.
15. Теплозащитный экран по п. 14, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана имеет гнездо (7) для головки, так что головка (6) утоплена в элемент (2) теплозащитного экрана, предпочтительно, оканчивается в одной плоскости с поверхностью элемента теплозащитного экрана.
16. Теплозащитный экран по п. 14 или 15, отличающийся тем, что головка (6) прилегает в основном герметично к элементу (2) теплозащитного экрана.
17. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-16, отличающийся тем, что болт (4) установлен с возможностью перемещения в осевом направлении болта (4) против действия силы пружины.
18. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-17, отличающийся тем, что несущая конструкция (1) имеет по меньшей мере одну стенку, через которую проходит по меньшей мере конечный участок (11) болта (4).
19. Теплозащитный экран по п. 18, отличающийся тем, что на конечный участок (11) болта (4) воздействует пружинный элемент (13).
20. Теплозащитный экран по п. 19, отличающийся тем, что пружинный элемент (13) является пружиной сжатия.
21. Теплозащитный экран по п. 20, отличающийся тем, что пружина (13) сжатия окружает конечный участок (11).
22. Теплозащитный экран по п. 19 или 21, отличающийся тем, что на конечном участке (11) расположен держатель (14) и на стенке несущей конструкции (1) расположена вставка (20), причем держатель (14) образует первый, а вставка (20) второй упор для пружинного элемента (13).
23. Теплозащитный экран по п. 22, отличающийся тем, что держатель разъемно соединен с конечным участком (11) болта (4).
24. Теплозащитный экран по п. 23, отличающийся тем, что между держателем (14) и болтом (4) образовано клинообразное соединение.
25. Теплозащитный экран по п. 23 или 24, отличающийся тем, что конечный участок (11) имеет круговую канавку (15), в которую входит выполненный на держателе (14) клинообразный, круговой выступ (16).
26. Теплозащитный экран по любому из пп. 22-25, отличающийся тем, что с держателем (14) или с вставкой (20) соединен колпачок (18), так что колпачок (18), держатель (14) и вставка (20) образуют камеру, причем колпачок (18) окружает держатель (14) или вставку (20).
27. Теплозащитный экран по п. 26, отличающийся тем, что колпачок (18) соединен с держателем (14) или со вставкой (20), предпочтительно, с помощью резьбового соединения.
28. Теплозащитный экран по любому из пп. 22-27, отличающийся тем, что вставка (20) имеет направляющую трубку (21), которая входит в канал (8).
29. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-28, отличающийся тем, что теплоизоляция (3), в частности изоляционный кирпич (3), соединена с несущей конструкцией (1) с помощью предохранительного болта (22).
30. Теплозащитный экран по любому из пп. 1-29, отличающийся тем, что между элементом (2) теплозащитного экрана и теплоизоляцией (3), в частности изоляционным кирпичом (3), выполнен по меньшей мере один канал (30) для охлаждающего средства, вход которого соединен с каналом подвода охлаждающего средства и выход которого открыт в окружающую атмосферу.
31. Теплозащитный экран по п. 30, отличающийся тем, что элемент (2) теплозащитного экрана расположен на расстоянии от теплоизоляции (3) с образованием щелевидного канала (30) для охлаждающего средства.
32. Теплозащитный экран по п. 31, отличающийся тем, что расстояние составляет 0,3 - 1,5 мм, предпочтительно 1 мм.
33. Теплозащитный экран по п. 31 или 32, отличающийся тем, что между элементом (2) теплозащитного экрана и теплоизоляцией (3) образована по меньшей мере одна распорка (31).
34. Теплозащитный экран по п. 33, отличающийся тем, что образованы по меньшей мере три распорки (31) на окружности (К), центр которой расположен в центре (Z) элемента (2) теплозащитного экрана.
35. Теплозащитный экран по п. 33 или 34, отличающийся тем, что распорки (31) образованы на элементе (2) теплозащитного экрана и/или на теплоизоляции (3).
36. Теплозащитный экран по п. 35, отличающийся тем, что распорки (31) выполнены как единое целое с элементом (2) теплозащитного экрана или с теплоизоляцией (3).
37. Теплозащитный экран по любому из пп. 33-36, отличающийся тем, что распорки (31) выполнены в виде утолщений.
38. Теплозащитный экран по п. 37, отличающийся тем, что распорки (31) имеют опорную поверхность в пределах 9 - 64 мм2, предпочтительно 25 мм2.
39. Теплозащитный экран по любому из пп. 30-38, отличающийся тем, что канал подвода охлаждающего средства образован каналом (8) в изоляционном кирпиче (3).
40. Теплозащитный экран по п. 26 или 27, или по любому из пп. 30-39, отличающийся тем, что колпачок (18) имеет по меньшей мере одно отверстие (29) для подвода охлаждающего средства.
41. Теплозащитный экран по п. 40, отличающийся тем, что отверстие (29) для подвода охлаждающего средства образует дроссель для охлаждающей среды.
42. Теплозащитный экран по п. 40 или 41, отличающийся тем, что колпачок (18) относительно окружающего пространства выполнен в основном герметичным.
RU99100095/06A 1996-06-11 1997-06-10 Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок RU2184319C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19623300A DE19623300A1 (de) 1996-06-11 1996-06-11 Hitzeschildanordnung, insbesondere für Strukturteile von Gasturbinenanlagen, mit geschichtetem Aufbau
DE19623300.3 1996-06-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99100095A RU99100095A (ru) 2000-10-27
RU2184319C2 true RU2184319C2 (ru) 2002-06-27

Family

ID=7796651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99100095/06A RU2184319C2 (ru) 1996-06-11 1997-06-10 Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6085515A (ru)
EP (1) EP0904512B1 (ru)
JP (1) JP2000512370A (ru)
KR (1) KR20000016569A (ru)
DE (2) DE19623300A1 (ru)
RU (1) RU2184319C2 (ru)
UA (1) UA45455C2 (ru)
WO (1) WO1997047925A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516713C2 (ru) * 2009-06-09 2014-05-20 Сименс Акциенгезелльшафт Система теплозащитного экрана с элементами для вхождения винтов и способ монтажа элемента теплозащитного экрана
RU2526416C2 (ru) * 2009-03-18 2014-08-20 Сименс Акциенгезелльшафт Устройство для монтажа элемента теплозащитного экрана
RU209161U1 (ru) * 2021-12-01 2022-02-03 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины
RU209216U1 (ru) * 2021-08-30 2022-02-07 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19750517A1 (de) * 1997-11-14 1999-05-20 Asea Brown Boveri Hitzeschild
DE19751299C2 (de) * 1997-11-19 1999-09-09 Siemens Ag Brennkammer sowie Verfahren zur Dampfkühlung einer Brennkammer
EP1006315B1 (de) * 1998-11-30 2004-01-21 ALSTOM (Switzerland) Ltd Keramische Auskleidung für einen Brennraum
JP2004524479A (ja) * 2001-04-27 2004-08-12 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 特にガスタービンの燃焼室
EP1288601B1 (de) * 2001-08-28 2006-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildstein sowie Verwendung eines Hitzeschildsteins in einer Brennkammer
EP1288578A1 (de) * 2001-08-31 2003-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Brennkammeranordnung
EP1533572A1 (de) * 2003-11-24 2005-05-25 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenbrennkammer und Gasturbine
US8771604B2 (en) * 2007-02-06 2014-07-08 Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. Gasifier liner
US20100050640A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 General Electric Company Thermally compliant combustion cap device and system
DE102012022199A1 (de) * 2012-11-13 2014-05-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Brennkammerschindel einer Gasturbine
US9664389B2 (en) * 2013-12-12 2017-05-30 United Technologies Corporation Attachment assembly for protective panel
DE102014215034A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Abdeckkappe für eine Durchgriffsbohrung in einem Hitzeschild und ein in der Durchgriffsbohrung positionierbares Fixierelement sowie Hitzeschild mit einer Abdeckkappe
PT3397845T (pt) 2015-12-28 2021-09-27 Lydall Inc Escudo térmico com funcionalidade de retenção

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO123552B (ru) * 1968-12-17 1971-12-06 Kongsberg Vapenfab As
US3918255A (en) * 1973-07-06 1975-11-11 Westinghouse Electric Corp Ceramic-lined combustion chamber and means for support of a liner with combustion air penetrations
US4073318A (en) * 1976-11-19 1978-02-14 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for wear-resistant ducts
GB1568603A (en) * 1977-01-15 1980-06-04 Carborundum Co Ltd Furnace linings
US4379382A (en) * 1980-06-02 1983-04-12 Sauder Industries, Inc. Method and apparatus for insulating a furnace having a corrosive atmosphere
US4432289A (en) * 1981-07-23 1984-02-21 Deumite Norman Furnace brick tie back assembly
IT1171691B (it) * 1983-07-12 1987-06-10 Siti Forno per la cottura di materiali ceramici, con elemento a volta comprendente mezzi resistenti alle sollecitazioni termiche e/o meccaniche
US4748806A (en) * 1985-07-03 1988-06-07 United Technologies Corporation Attachment means
EP0224817B1 (de) * 1985-12-02 1989-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildanordnung, insbesondere für Strukturteile von Gasturbinenanlagen
DE3625056C2 (de) * 1986-07-24 1997-05-28 Siemens Ag Feuerfeste Auskleidung, insbesondere für Brennkammern von Gasturbinenanlagen
AU594814B2 (en) * 1986-09-13 1990-03-15 Foseco International Limited Furnaces
US4838031A (en) * 1987-08-06 1989-06-13 Avco Corporation Internally cooled combustion chamber liner
JPH03504999A (ja) * 1988-06-13 1991-10-31 シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト 高温流体を導く構造物のための熱遮蔽装置
DE3939448A1 (de) * 1988-12-03 1990-06-07 Hoechst Ag Hochfeste verbundkeramik, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
JPH0762594B2 (ja) * 1989-08-11 1995-07-05 日本碍子株式会社 ファイバー炉
US5079912A (en) * 1990-06-12 1992-01-14 United Technologies Corporation Convergent side disk cooling system for a two-dimensional nozzle
DE4115403A1 (de) * 1991-05-10 1992-11-12 Mtu Muenchen Gmbh Duesenwand
US5129447A (en) * 1991-05-20 1992-07-14 United Technologies Corporation Cooled bolting arrangement
DE4117768C2 (de) * 1991-05-31 1996-10-24 Detlef Talg Pelotte zum Stützen der menschlichen Wirbelsäule, insbesondere im Lendenbereich
US5265411A (en) * 1992-10-05 1993-11-30 United Technologies Corporation Attachment clip
US5333443A (en) * 1993-02-08 1994-08-02 General Electric Company Seal assembly
FR2714152B1 (fr) * 1993-12-22 1996-01-19 Snecma Dispositif de fixation d'une tuile de protection thermique dans une chambre de combustion.
US5592814A (en) * 1994-12-21 1997-01-14 United Technologies Corporation Attaching brittle composite structures in gas turbine engines for resiliently accommodating thermal expansion
DE19502730A1 (de) * 1995-01-28 1996-08-01 Abb Management Ag Keramische Auskleidung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526416C2 (ru) * 2009-03-18 2014-08-20 Сименс Акциенгезелльшафт Устройство для монтажа элемента теплозащитного экрана
RU2516713C2 (ru) * 2009-06-09 2014-05-20 Сименс Акциенгезелльшафт Система теплозащитного экрана с элементами для вхождения винтов и способ монтажа элемента теплозащитного экрана
RU209216U1 (ru) * 2021-08-30 2022-02-07 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины
RU209161U1 (ru) * 2021-12-01 2022-02-03 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997047925A1 (de) 1997-12-18
UA45455C2 (uk) 2002-04-15
JP2000512370A (ja) 2000-09-19
EP0904512A1 (de) 1999-03-31
DE19623300A1 (de) 1997-12-18
US6085515A (en) 2000-07-11
DE59708012D1 (de) 2002-09-26
EP0904512B1 (de) 2002-08-21
KR20000016569A (ko) 2000-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2184319C2 (ru) Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок
JP4172913B2 (ja) 燃焼器用壁セグメントおよび燃焼器
US7677044B2 (en) Heat shield
RU2312224C2 (ru) Газовая турбина (варианты)
KR101510913B1 (ko) 연소기관의 프리챔버 장치
CN1818527B (zh) 热屏
RU2088836C1 (ru) Теплозащитный экран
US20020179011A1 (en) Gas port sealing for CVD/CVI furnace hearth plates
KR20100139046A (ko) 분류층 가스화기의 버너 배치를 위한 냉각 시스템을 포함하는 버너 고정장치
RU99100095A (ru) Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок
EP0150614B1 (en) Refractory fibre ladle preheater sealing rings
CN101718496A (zh) 耐火衬里构件
US5810075A (en) Heat-insulating lining on heat exchanger surfaces
CN106247400B (zh) 用于燃气轮机的燃烧室的绝热砖瓦的固定装置
JP2889166B2 (ja) コークス炉の炉壁補修装置
JPH0214953B2 (ru)
US7793503B2 (en) Heat shield block for lining a combustion chamber wall, combustion chamber and gas turbine
JP2914185B2 (ja) 高炉炉壁補修用の水冷型耐火物パネル
KR900007117B1 (ko) 레이들 가열장치의 레이들 커어버 플레이트
KR20120072460A (ko) 우수한 수명을 갖는 축열식 버너 노즐
CN214950685U (zh) 一种脱硝加热分布装置
CN117187466A (zh) 一种热风管及其维护方法
JPH0316569B2 (ru)
RU209161U1 (ru) Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины
JP3806530B2 (ja) 焼却炉壁構造

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20030611