JPH0581740B2 - - Google Patents
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- JPH0581740B2 JPH0581740B2 JP28413086A JP28413086A JPH0581740B2 JP H0581740 B2 JPH0581740 B2 JP H0581740B2 JP 28413086 A JP28413086 A JP 28413086A JP 28413086 A JP28413086 A JP 28413086A JP H0581740 B2 JPH0581740 B2 JP H0581740B2
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- umbrella part
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、高温流体に対して支持構造体を保
護するための熱遮蔽装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to a thermal shielding device for protecting a support structure against hot fluids.
[従来の技術]
支持構造体の中の冷却流体通過孔と耐熱性の材
料から成る内張りとを備え、この内張りが、冷却
流体隙間を残して熱変位可能に支持構造体に固定
された複数個の並列配置された熱遮蔽要素から組
み立てられるような、高温の流体に対して支持構
造体を保護するための、特にガスタービン設備な
どで高温ガスチヤネル壁を保護するための熱遮蔽
装置は、例えばガスタービン設備の燃焼室内壁の
内張りとしてドイツ連邦共和国特許第1173734号
明細書により知られている。その際熱遮蔽要素は
成形されたれんがから成り、このれんがは相互の
間隔を保つて冷却空気隙間を形成しながらオース
テナイト系の材料から成る保持クリツプを用いて
燃焼室壁に固定されている。保持クリツプ自体は
燃焼室壁を貫通するボルトにより保持されてい
る。必ずしも常に一致するとは限らない燃焼室れ
んがの寸法に固定部を適合できるようにするため
に、ボルトは偏心ブツシユを介して燃焼室壁に調
節可能に保持されている。[Prior Art] A plurality of cooling fluid passage holes in a support structure and a lining made of a heat-resistant material, the lining being fixed to the support structure so as to be thermally displaceable leaving a cooling fluid gap. Heat shielding devices for protecting support structures against hot fluids, in particular for protecting hot gas channel walls, such as in gas turbine installations, are assembled from parallel arranged heat shielding elements of e.g. It is known from German Patent No. 1 173 734 as a lining for the inner wall of a combustion chamber of a turbine installation. In this case, the heat shielding element consists of molded bricks which are fixed to the combustion chamber wall using retaining clips made of austenitic material, with the bricks being spaced apart from each other to form cooling air gaps. The retaining clip itself is held by a bolt passing through the combustion chamber wall. In order to be able to adapt the fixing part to the dimensions of the combustion chamber brick, which do not always correspond, the bolt is held adjustably in the combustion chamber wall via an eccentric bush.
[発明が解決しようとする問題点]
この発明は、複雑な形状の構造体の内張りに適
した改良された頭記の種類の熱遮蔽装置を提供す
ることを目的とする。その際熱遮蔽要素及びその
固定部に大きい熱応力が生じるおそれ無しに、冷
却空気消費量をできるだけ少なくしかつ保護すべ
き面にわたつてできる限り一様に配分しようとす
るものである。更に熱遮蔽装置をできる限り金属
製の構造部品だけで構成しようとするものであ
る。[Problems to be Solved by the Invention] It is an object of the present invention to provide an improved heat shielding device of the above type that is suitable for lining structures of complex shapes. The aim here is to keep the cooling air consumption as low as possible and to distribute it as uniformly as possible over the area to be protected, without risking high thermal stresses on the heat shielding element and its fixings. Furthermore, it is an attempt to construct the heat shielding device using only metal structural parts as much as possible.
[問題点を解決するための手段]
この目的はこの発明に基づき前記の熱遮蔽装置
において、各熱遮蔽要素がきのこ状の傘部分と柄
部分とを有し、その際傘部分が真直ぐな又は腕曲
した境界線を備えた平らな又は立体の多角形の板
状体であり、柄部分によつてこの板状体の中心範
囲と支持構造体とが結合され、熱遮蔽要素の間に
設けられた各冷却流体隙間にそれぞれ向かい合つ
て、台縁がこの隙間の方向にかつほぼこの隙間の
全長にわたつて延びて支持構造体上に配置され、
その際冷却流体流のための所定の絞り箇所が生じ
るように、台縁と傘部分との間の間隔の寸法が選
ばれていることによつて達成される。この発明の
有利な実施態様は特許請求の範囲第2項ないし第
14項に記載されている。[Means for Solving the Problem] This object is based on the invention in the above-mentioned heat shielding device, in which each heat shielding element has a mushroom-shaped umbrella part and a handle part, where the umbrella part is straight or straight. A flat or three-dimensional polygonal plate with a curved border, a handle connecting the central area of the plate to the support structure, which is provided between the heat shielding elements. a pedestal edge disposed on the support structure opposite each cooled fluid gap extending in the direction of the gap and across substantially the entire length of the gap;
This is achieved in that the distance between the ridge and the umbrella part is dimensioned in such a way that a defined constriction point for the cooling fluid flow occurs. Advantageous embodiments of the invention are described in the claims 2 to 14.
[作用効果]
図面により後に詳述するように、この発明は
種々の長所を有する。きのこのような個々の熱遮
蔽要素の構成により、過大の熱応力を生じること
なく、要素の傘部分が柄部分から遠ざかるように
あらゆる方向に自由に伸びることができる。場合
によつては傘部分の比較的高温の上面はその下面
より大きく伸びることがあり、このことによつて
傘部分は僅かな膨らみが生じるけれども熱応力は
生じない。更に支持構造体の任意の立体的な表面
にかかる熱遮蔽要素をかぶせることは問題無く可
能である。かかる表面は常に適当な大きさの切片
に分解でき、その際最も有利な解決法が三角形で
あるか又は多角形であるか又は回転体表面の切片
であるかは、形状の特殊性に関係する。また立体
的に湾曲した傘部分を使用することも基本的には
可能である。与えられた構造体表面をなるべく平
らな三角形により近似することは特に有利であ
り、その際三角形の大きさは所望の近似の正確さ
に関係する。その際生じる三角形は一般に等辺で
はなくまた相互に合同ではないけれども、なるべ
くほぼ等辺の三角形を使用することが望ましい。
個々の場所ではこれが困難なこともあるが、とが
りすぎない角を有する三角形を用いることが原理
的に望ましい。なぜならば長い先端は振動する傾
向が高いからである。個々の熱遮蔽要素を必ずし
も正確にその重心で固定する必要はないが、この
ことは一般的に最も有利な解決法である。固定方
法はそれぞれの要求に関係するので、種々の方法
が考えられる。最も簡単な方法は、支持構造体の
貫通孔を貫きかつその自由端にねじ込まれた少な
くとも一つの固定用ナツトにより支持構造体に締
め付けられたアンカーボルトを用いるものであ
る。例えば間隔リング又はリング状肩のような適
当な手段により、支持構造体と傘部分との間の所
定の間隔が形成される。しかしながら支持構造体
の裏面に手が届くときは、かかる装置は容易に分
解できるけれども、裏面への接近は例えばガスタ
ービンの高温ガスチヤネルでは常に可能であると
は限らない。他の固定方法は図面により後に詳述
するように、熱遮蔽要素が頭を沈めたアンカーボ
ルトを用いて高温ガス側から強固にねじ込まれる
ことにある。このことは勿論支持構造体の裏面上
に相応に固定されたナツトを必要とする。[Operations and Effects] As will be explained in detail later with reference to the drawings, the present invention has various advantages. The mushroom-like configuration of the individual heat shielding elements allows the umbrella portion of the element to extend freely in all directions away from the handle portion without creating excessive thermal stresses. In some cases, the relatively hot upper surface of the canopy can extend more than its lower surface, which causes the canopy to bulge slightly but without thermal stress. Furthermore, it is possible without any problem to cover any three-dimensional surface of the support structure with such a heat shielding element. Such a surface can always be decomposed into sections of suitable size, and whether the most advantageous solution is a triangle or a polygon or a section of the surface of a rotating body depends on the particularities of the shape. . It is also basically possible to use a three-dimensionally curved umbrella portion. It is particularly advantageous to approximate a given structure surface by triangles that are as flat as possible, the size of the triangles being dependent on the accuracy of the desired approximation. Although the resulting triangles are generally not equilateral and are not mutually congruent, it is desirable to use triangles that are approximately equilateral as much as possible.
Although this may be difficult in individual locations, it is in principle desirable to use triangles with corners that are not too sharp. This is because long tips have a higher tendency to vibrate. Although it is not necessarily necessary to fix the individual heat shielding elements exactly at their center of gravity, this is generally the most advantageous solution. Since the fixing method depends on the respective requirements, various methods are conceivable. The simplest method is to use an anchor bolt that passes through a through hole in the support structure and is tightened to the support structure by at least one fixing nut screwed into its free end. A predetermined spacing between the support structure and the umbrella part is created by suitable means, such as spacing rings or ring-shaped shoulders. However, although such devices can be easily disassembled when the back side of the support structure is accessible, access to the back side is not always possible, for example in the hot gas channels of gas turbines. Another fastening method, as will be explained in more detail later in the drawing, consists in that the heat shielding element is screwed firmly from the hot gas side using anchor bolts with submerged heads. This, of course, requires a correspondingly fastened nut on the back side of the support structure.
熱遮蔽装置の決定的な効果は熱遮蔽要素の冷却
の方式により達成される。冷却流体特に空気は支
持構造体の中の多数の孔を通つて傘部分の下面に
向かつて導かれる。この空気は冷却すべき面にほ
ぼ垂直にぶつかり、この面に沿つて側方へ流出す
る(いわちる衝突冷却)。この効果だけでも傘部
分は著しく冷却される。更に冷却流体は傘部分の
縁部で隣接する傘部分との間の隙間を通過する
が、その上を流れる高温の流体によつて向きを変
えられて、補助的に傘部分の上面の上に冷却膜を
形成する。多くの隙間は流れ方向には延びていな
いので、非常に一様な効果的な冷却膜が形成でき
る。 A decisive effect of the heat shielding device is achieved by the mode of cooling of the heat shielding element. Cooling fluid, particularly air, is directed towards the underside of the umbrella portion through a number of holes in the support structure. This air hits the surface to be cooled almost perpendicularly and flows out laterally along this surface (so-called impingement cooling). This effect alone significantly cools the umbrella portion. Furthermore, the cooling fluid passes through the gap between the edge of the canopy and the adjacent canopy, but is redirected by the hot fluid flowing over it and additionally onto the top surface of the canopy. Forms a cooling film. Since many of the gaps do not extend in the flow direction, a very uniform and effective cooling film can be formed.
熱遮蔽要素の間の冷却流体隙間は温度及びその
他のパラメータに関係して種々のかつ変化する幅
を有するので、この隙間は冷却流体流のための明
確な絞り箇所としては限られた範囲でしか適して
いない。従つて傘部分に対して所定の間隔を形成
する台縁を、この隙間に向かい合つて支持構造体
上に配置するのが有利である。この台縁はその上
面に台縁の延び方向を横切る方向に定められた凹
所を有することができ、この凹所は熱遮蔽要素が
台縁に接触したときにも最小冷却流体流を保証す
る。その上台縁と熱遮蔽要素とが最初の組み立て
時に相互に密着し、運転開始時に初めて熱影響に
基づいて場合によつては隙間を形成するように、
両者の寸法を選ぶのが有利なこともある。 Since the cooling fluid gap between the thermal shielding elements has a variable and varying width in relation to temperature and other parameters, this gap can only serve to a limited extent as a well-defined throttling point for the cooling fluid flow. Not suitable. It is therefore advantageous to arrange a ridge, which forms a defined spacing relative to the umbrella part, on the support structure opposite this gap. This rim may have on its upper surface a recess defined transversely to the direction of extension of the rim, which recess ensures a minimum cooling fluid flow even when the heat shielding element contacts the rim. . Furthermore, the pedestal edge and the heat shielding element are arranged in such a way that they fit into each other closely during initial assembly and may form gaps only at the start of operation as a result of thermal influences.
It may be advantageous to choose both dimensions.
[実施例]
次にこの発明に基づく熱遮蔽装置の二つの実施
例を示す図面により、この発明を詳細に説明す
る。[Examples] Next, the present invention will be described in detail with reference to drawings showing two embodiments of the heat shielding device based on the present invention.
第1図及び第2図に示す熱遮蔽装置は特にガス
タービン設備に適しており、その際特に燃焼室か
ら送られてくる高温のガスが貫流するタービンケ
ーシングに適している。従来はかかる支持構造体
1を冷却すること又は熱遮蔽装置により保護する
ことは困難であつた。従つてかかる支持構造体は
欠点を承知の上で多くの場合熱遮蔽体無しで用い
られた。これに対しこの発明によれば支持構造体
1は冷却空気通過孔2を備え、これらの冷却空気
通過孔は一様に又は冷却の必要性に応じて支持構
造体1の上に分散配置されている。冷却空気通過
孔2の配置を示すために、第1図では一つの熱遮
蔽要素が取り外されているので、この要素の下側
の細部を見ることができる。第2図では符号HG
で高温ガス側を、符号KGで低温ガス側を示す。
矢印で示すように低温ガス側から冷却空気が加圧
下に通過孔2内に押し込まれる。支持構造体1に
は熱遮蔽要素が固定され、この熱遮蔽要素はきの
このように傘部分3と柄部分5とを有する。柄部
分はこの実施例ではアンカーボルトから成り、こ
のアンカーボルトは支持構造体1の貫通孔8を貫
通する。アンカーボルトの太くなつている頭5.
1はリング状肩5.2により、支持構造体1の高
温ガス側HGに対して間隔a1を置いて保持さ
れ、それぞれの自由端にねじ込まれた固定用ナツ
ト5.3により支持構造体1に対して締め付けら
れ、その際固定用ナツトは図示されていない溶接
点により緩まないように支持構造体1の低温ガス
側KGに結合されている。冷却空気通過孔2を通
つて流れる冷却空気は支持構造体1と傘部分3と
の間の中間室6に達し、傘部分3の下面3.1に
ぶつかり、そしてその下面3.1に沿つて個々の
傘部分3の間の冷却空気隙間4へ流れる。冷却空
気隙間4の下方の中間室6の中の台縁1.4は一
定の絞り箇所を形成し、中間室6の中へ高温ガス
側が侵入するのを防止する。冷却空気隙間4から
流出する冷却空気は高温ガス側HGでその上を流
れる高温ガス流により向きを変えられ、傘部分3
の上面上に冷却空気膜を形成し、それにより補助
的な冷却効果を生じさせる。個々の熱遮蔽要素の
傘部分3とその柄部分であるアンカーボルト5と
は両方とも例えば耐熱鋼から成るのが有利である
ので、両者は問題無く相互に溶接できる。それに
応じてアンカーボルト5はそれぞれ傘部分の中心
範囲7に溶接されている。この実施例ではとりあ
えずこの発明の原理を簡単に説明するために、各
熱遮蔽要素が正三角形の同一形状の傘部分を有す
るものと仮定されている。一般的な場合には第6
図に示すように、不規則に湾曲した表面が種々の
多角形好ましくは三角形から集成されなければな
らない。かかる多角形又は三角形は正確に定める
ことができる重心を常に有するけれども、アンカ
ーボルトは必ずしも正確にこの重心に固定する必
要はない。重心に固定することは一般に有利であ
るけれども、多角形の個々の部分の振動傾向に基
づいて重心を外れた固定が有利なこともある。 The heat shielding device shown in FIGS. 1 and 2 is particularly suitable for gas turbine installations, and in particular for turbine housings through which hot gases coming from the combustion chamber flow. In the past, it has been difficult to cool such a support structure 1 or to protect it with heat shielding devices. Such support structures have therefore often been used without heat shields, despite the drawbacks. In contrast, according to the invention, the support structure 1 is provided with cooling air passage holes 2, which are arranged uniformly or distributed over the support structure 1 depending on the cooling needs. There is. In order to show the arrangement of the cooling air passage holes 2, one heat shielding element has been removed in FIG. 1 so that the details of the underside of this element can be seen. In Figure 2, the symbol HG
The symbol KG indicates the high temperature gas side, and the symbol KG indicates the low temperature gas side.
As shown by the arrow, cooling air is forced into the passage hole 2 under pressure from the low temperature gas side. A heat shielding element is fixed to the support structure 1, which has an umbrella part 3 and a handle part 5 like a mushroom. The handle part consists in this embodiment of an anchor bolt, which passes through a through hole 8 in the support structure 1. Thickened head of anchor bolt 5.
1 is held at a distance a1 from the hot gas side HG of the support structure 1 by a ring-shaped shoulder 5.2 and is attached to the support structure 1 by means of a fixing nut 5.3 screwed into the respective free end. The fixing nut is then tightened against the cold gas side KG of the supporting structure 1 in a manner that prevents it from loosening by means of welding points (not shown). The cooling air flowing through the cooling air passage holes 2 reaches the intermediate chamber 6 between the support structure 1 and the umbrella part 3, impinges on the lower surface 3.1 of the umbrella part 3 and along the lower surface 3.1. Cooling air flows into the gaps 4 between the individual umbrella parts 3. The rim 1.4 in the intermediate chamber 6 below the cooling air gap 4 forms a certain constriction point and prevents hot gases from penetrating into the intermediate chamber 6. The cooling air flowing out from the cooling air gap 4 is redirected by the high temperature gas flow flowing above it on the high temperature gas side HG, and the cooling air flows out from the cooling air gap 4.
forming a cooling air film on the top surface of the device, thereby producing an auxiliary cooling effect. Advantageously, both the umbrella part 3 of the individual heat shielding element and its handle part, the anchor bolt 5, are made of heat-resistant steel, for example, so that they can be welded together without any problems. The anchor bolts 5 are accordingly welded in each case to the central region 7 of the umbrella part. In this embodiment, in order to simply explain the principle of the invention, it is assumed that each heat shielding element has an equilateral triangular umbrella portion having the same shape. In general cases, the 6th
As shown in the figure, an irregularly curved surface must be assembled from various polygons, preferably triangles. Although such polygons or triangles always have a center of gravity that can be precisely defined, the anchor bolt does not necessarily have to be fixed exactly to this center of gravity. Although fixing at the center of gravity is generally advantageous, fixing off the center of gravity may be advantageous due to the tendency of the individual parts of the polygon to vibrate.
各熱遮蔽要素のためにただ一つの固定点を設け
ることはあらゆる場合に、熱遮蔽要素の熱膨張が
妨げられず従つて過大な熱応力が生じるおそれが
ないという利点を有する。低温ガス側KGには例
えば約400℃の平均温度が運転中に生じ、傘部分
3の下面3.1には例えば750℃の平均温度が主
として生じ、従つて支持構造体と熱遮蔽要素との
間に熱膨張差が生じるが、熱膨張自体は妨げられ
ない。なぜならばボルト頭5.1と同様に傘部分
3はあらゆる方向に向つて自由に延びることがで
きるからである。アンカーボルト5は初期張力を
加えて強固にねじ込まれているので、運転温度に
温度上昇した場合にも緩む心配がない。高温ガス
側HGではその下面3.1におけるより更に高い
温度になり得る傘部分自体も、その熱膨張を妨げ
られない。傘部分は場合によつては高温ガス側
HGから見て凸の湾曲形状をとることがあるが、
このことは妨げられることなく実現される。その
際台縁1.4は冷却空気のための明確な絞り箇所
をもたらし、この絞り箇所は前記のように一様な
横断面を形成するように調節される。従つて傘部
分3の間の冷却空気隙間4の幅を正確に規定する
ことは、この幅が十分広い限り重要ではない。こ
の隙間は種々の運転状態において絶えず変化する
ので、このことはまた長所である。 Providing only one fixation point for each heat shielding element has the advantage in all cases that the thermal expansion of the heat shielding element is unimpeded and therefore there is no risk of excessive thermal stresses occurring. On the cold gas side KG, for example, an average temperature of approximately 400 °C occurs during operation, and on the underside 3.1 of the umbrella part 3, an average temperature of, for example, 750 °C occurs predominantly, so that the support structure and the heat shielding element Although a difference in thermal expansion occurs between the two, the thermal expansion itself is not hindered. This is because the umbrella part 3, like the bolt head 5.1, can extend freely in all directions. Since the anchor bolt 5 is firmly screwed in with initial tension applied, there is no fear that it will loosen even if the temperature rises to the operating temperature. The umbrella part itself, which can reach an even higher temperature on the hot gas side HG than on its underside 3.1, is also not prevented from thermal expansion. The umbrella part may be on the high temperature gas side in some cases.
Although it may take a convex curved shape when viewed from HG,
This is accomplished without hindrance. The rim 1.4 provides a well-defined throttling point for the cooling air, which throttling point is adjusted in the manner described above to form a uniform cross section. It is therefore not important to precisely define the width of the cooling air gap 4 between the umbrella parts 3, as long as this width is sufficiently wide. This is also an advantage since this gap changes constantly in various operating conditions.
第3図、第4図及び第5図にはこの発明の別の
実施例が示されている。冷却原理は同一のままで
あり、個々の熱遮蔽要素の固定方法だけが変更さ
れている。更にこの実施例は平らでない支持構造
体上での熱遮蔽要素の配置を示す。第3図は熱遮
蔽装置の一部の縦断面を示し、第4図は第3図に
示す切断面−を通る断面を示し、第5図は熱
遮蔽要素を上から見た図である。支持構造体31
はここでも冷却空気通過孔32と、三角形の傘部
分33を備えた強固に固定された熱遮蔽要素とを
有する。個々の傘部分33の間には幅a33の冷
却空気隙間34が存在する。支持構造体31と傘
部分33の下面33.1との間には幅a31の中
間室36が存在する。傘部分33はその中心範囲
につぼ状の成形部33.2,33.3を有し、こ
の成形部はその上側33.2に溶接箇所37を、
その下側33.3に貫通孔33.4を有する。こ
の孔33.4と支持構造体31の中の対応する貫
通孔38とを通つてボルト35が導かれ、その際
ボルト頭35.1はつぼ状の成形部33.2,3
3.3の中に存在し、好ましくは高温ガス側HG
で傘部分33の上面と一直線上に並ぶ。その際ボ
ルト頭35.1は例えば六角孔又はねじ締め工具
のための類似の係合手段を有することができる。
このボルトはナツトにより支持構造体31の低温
ガス側KGに向かつて締め付けられ、その際ナツ
ト35.2はかぎつめ形の腕35.3を有し、こ
の腕は支持構造体31に支えられ、かつ35.4
の所で支持構造体に溶接されている。その際ナツ
ト35.2自体は支持構造体31に接触する必要
はなく、かぎつめ形の腕35.3により適切な初
期張力が得られる。更に支持構造体31の中の貫
通孔38と対応する孔33.4とが少なくとも部
分領域でボルト35の直径より明らかに幅が広
く、冷却空気がボルト35に沿つて流れ、それに
よりボルトは特にその頭35.1が冷却される。
つぼ状の成形部33.2,33.3の中には適当
な流出孔33.6が設けられている。伸びボル
ト、皿ばねなどのようなボルト35の初期張力を
維持するための他の解決手段も考えられる。熱遮
蔽要素の正確な位置決めのためには、つぼ状の成
形部33.2,33.3が形状結合する溝31.
3の中で支持構造体31に支えられるのが有利で
ある。例えば33.6の形の補助の冷却空気通過
孔をつぼ状の成形部33.2,33.3の中に設
けることもできる。熱遮蔽要素33の特に冷却す
べき箇所にも補助的な冷却空気通過孔33.7を
設けることができるが、しかしながらこの孔は冷
却空気孔32と一直線上に並べるべきではない。
第3図は冷却空気流のための絞り箇所39を形成
するための台縁31.4,31.6,31.7に
対する更に実際的な配置構造を示す。これらの台
縁は例えば鋳造による支持構造体31の形成の際
に当初から設けるか、又は後から取り付けること
ができる。台縁31.4の所で示すように台縁は
隣接する傘部分33の延び具合に適合する表面形
状31.5を有するが、明確な絞り箇所が形成さ
れる限りでは、このことは必ずしも必要ではな
い。複数の熱遮蔽要素の接触点の範囲に台縁を配
置することが、過大な材料集中のために困難なこ
ともある。この場合には台縁は、例えば台縁3
1.6,31.7により示すように、例えば半球
形の空所31.8を内部に備えたリング形の形状
のような、特殊な形状を持たなければならない。 Another embodiment of the invention is shown in FIGS. 3, 4 and 5. The cooling principle remains the same, only the method of fixing the individual heat shielding elements has changed. Additionally, this example illustrates the placement of heat shielding elements on a non-planar support structure. FIG. 3 shows a longitudinal section of a part of the heat shielding device, FIG. 4 shows a cross section through the cutting plane shown in FIG. 3, and FIG. 5 shows a top view of the heat shielding element. Support structure 31
has here again cooling air passage holes 32 and a rigidly fixed heat shielding element with a triangular umbrella section 33. Between the individual umbrella parts 33 there is a cooling air gap 34 having a width a33. Between the support structure 31 and the underside 33.1 of the umbrella part 33 there is an intermediate chamber 36 of width a31. The umbrella part 33 has in its central region a pot-shaped profile 33.2, 33.3, which has a welding point 37 on its upper side 33.2.
On its lower side 33.3 it has a through hole 33.4. A bolt 35 is guided through this hole 33.4 and a corresponding through-hole 38 in the support structure 31, the bolt head 35.1 being replaced by a pot-shaped profile 33.2, 3.
3.3, preferably on the hot gas side HG
It is aligned in a straight line with the upper surface of the umbrella portion 33. The bolt head 35.1 can then have, for example, a hexagonal hole or similar engagement means for a screw-tightening tool.
This bolt is tightened by a nut towards the cold gas side KG of the support structure 31, the nut 35.2 having a claw-shaped arm 35.3 which rests on the support structure 31; And 35.4
Welded to the support structure at In this case, the nut 35.2 itself does not have to come into contact with the support structure 31, and the claw-shaped arm 35.3 provides a suitable initial tension. Furthermore, the through hole 38 and the corresponding hole 33.4 in the support structure 31 are clearly wider than the diameter of the bolt 35, at least in partial areas, so that the cooling air flows along the bolt 35, so that the bolt is particularly Its head 35.1 is cooled.
Appropriate outflow holes 33.6 are provided in the pot-shaped moldings 33.2, 33.3. Other solutions for maintaining the initial tension of the bolt 35 are also conceivable, such as extension bolts, disc springs, etc. For precise positioning of the heat shielding element, grooves 31.2, 33.3, in which the pot-shaped protrusions 33.2, 33.3 form-lock, are provided.
3 and is advantageously supported on a support structure 31. Additional cooling air passage holes, for example in the form of 33.6, can also be provided in the pot-shaped profiles 33.2, 33.3. Additional cooling air passage holes 33.7 can also be provided at points of the heat shielding element 33 that are particularly to be cooled, but these holes should not be aligned in a straight line with the cooling air holes 32.
FIG. 3 shows a more practical arrangement for the ridges 31.4, 31.6, 31.7 for forming the constriction points 39 for the cooling air flow. These edges can be provided initially during the formation of the support structure 31, for example by casting, or they can be installed later. As shown at the ridge 31.4, the ridge has a surface profile 31.5 adapted to the extent of the adjacent umbrella part 33, but this is not necessarily necessary insofar as a clear constriction point is formed. isn't it. It may be difficult to place the rim in the area of contact points of multiple heat shielding elements due to excessive material concentration. In this case, the platform edge is, for example, platform edge 3.
1.6, 31.7, it must have a special shape, for example a ring-shaped shape with a hemispherical cavity 31.8 inside.
第4図に示すように台縁31.7の上面31.
8の中に、台縁の延び方向を横切る方向に凹所3
1.9を設けるのが有利なこともあり、この凹所
は熱遮蔽要素が台縁に接触したときにも冷却空気
の最小流れを保証する。かかる凹所は傘部分33
の下面に設けることもできる。 As shown in FIG. 4, the upper surface 31.7 of the pedestal 31.7.
8, there is a recess 3 in a direction transverse to the extending direction of the pedestal edge.
1.9, this recess also ensures a minimum flow of cooling air when the heat shielding element contacts the pedestal edge. Such a recess is the umbrella portion 33.
It can also be provided on the bottom surface.
最後に第6図は湾曲した表面を適当な三角形に
分割するための例を示す。例えば個々の熱遮蔽要
素を湾曲させる必要無しに、ガスタービンの内部
ケーシングを比較的少ない三角形で良好に近似す
ることができる。形状のより良い近似は基本的
に、更に多数の三角形特に三角形により可能であ
るか、又は湾曲した熱遮蔽要素を使用することに
より可能である。しかしながら三角形を使用する
際の重要な長所は、三点が常に一平面を決定する
ので、湾曲した面を三角形に分割することが後に
熱遮蔽要素を製作する際に一番問題を生じないと
いうことである。 Finally, FIG. 6 shows an example for dividing a curved surface into appropriate triangles. For example, the inner casing of a gas turbine can be well approximated with a relatively small number of triangles without the need to curve the individual heat shielding elements. A better approximation of the shape is basically possible with a larger number of triangles, especially triangles, or by using curved heat shielding elements. However, an important advantage of using triangles is that the division of a curved surface into triangles causes the least problems later when producing heat shielding elements, since three points always define a plane. It is.
この発明はガスタービンの高温ガスチヤネル、
燃焼室又は類似の部分のために特に適しているけ
れども、かかる適用例に限定されない。この熱遮
蔽装置は支持構造体の内部で更に高い温度を実現
可能にするか、又はその構造を簡単化しその負荷
を低減することができる。 This invention is a high-temperature gas channel of a gas turbine,
Although it is particularly suitable for combustion chambers or similar parts, it is not limited to such applications. This heat shielding device can either make it possible to achieve higher temperatures inside the support structure or simplify its construction and reduce its load.
第1図はこの発明に基づく熱遮蔽装置の平面
図、第2図は第1図に示す装置の切断線−に
よる断面図、第3図は装置の別の実施例の断面
図、第4図は第3図に示す装置の切断線−に
よる断面図、第5図は第3図に示す熱遮蔽要素の
平面図、第6図は支持構造体の表面の一部を熱遮
蔽要素を代表する三角形群に分割する一例を示す
斜視図である。
1,31…支持構造体、1.4,31.4,3
1.6,31.7…台縁、2,32…冷却空気通
過孔、3,33…傘部分、4,34…冷却空気隙
間、5,35…柄部分(ボルト)、5.2…リン
グ状肩、5.3,35.2…ナツト、6,36…
中間室、8,38…貫通孔、31.3…溝、3
1.8…上面、31.9…下面、33.2,3
3.3…成形部、33.4…孔、33.5…縁、
33.6…流出孔、33.7…冷却空気出口、3
3.8…空所、35.1…ボルトの頭、35.3
…腕、39…絞り箇所、a1…幅、a31,a3
2…間隔、HG…高温ガス側、KG…低温ガス側。
FIG. 1 is a plan view of a heat shielding device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line of the device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the device, and FIG. is a sectional view taken along the cutting line of the device shown in FIG. 3, FIG. 5 is a plan view of the heat shielding element shown in FIG. 3, and FIG. 6 shows a part of the surface of the support structure representing the heat shielding element. FIG. 3 is a perspective view showing an example of dividing into triangle groups. 1, 31...Support structure, 1.4, 31.4, 3
1.6, 31.7... Edge, 2, 32... Cooling air passage hole, 3, 33... Umbrella part, 4, 34... Cooling air gap, 5, 35... Handle part (bolt), 5.2... Ring Shoulder, 5.3, 35.2... Nut, 6, 36...
Intermediate chamber, 8, 38... Through hole, 31.3... Groove, 3
1.8...Top surface, 31.9...Bottom surface, 33.2,3
3.3... Molded part, 33.4... Hole, 33.5... Edge,
33.6...Outflow hole, 33.7...Cooling air outlet, 3
3.8...Vacancy, 35.1...Bolt head, 35.3
...Arm, 39...Aperture point, a1...Width, a31, a3
2... Spacing, HG... High temperature gas side, KG... Low temperature gas side.
Claims (1)
2;32と耐熱性の材料から成る内張りとを備
え、この内張りが、冷却流体隙間4;34を残し
て熱変位可能な支持構造体1;31に固定された
複数個の並列配置された熱遮蔽要素から組み立て
られるような、高温の流体に対して支持構造体を
保護するための熱遮蔽装置において、各熱遮蔽要
素がきのこ状の傘部分3;33と柄部分5;35
とを有し、その際傘部分3;33が真直ぐな又は
湾曲した境界線を備えた平らな又は立体の多角形
の板状体であり、柄部分5;35によつてこの板
状体の中心範囲と支持構造体1;31とが結合さ
れ、熱遮蔽要素の間に設けられた各冷却流体隙間
4;34にそれぞれ向かい合つて、台縁1.4;
31.4,31.6,31.7がこの隙間の方向
にかつほぼこの隙間の全長にわたつて延びて支持
構造体1;31上に配置され、その際冷却流体流
のための所定の絞り個所39が生じるように、台
縁1.4;31.4,31.6,31.7と傘部
分3;33との間の間隔a32の寸法が選ばれて
いることを特徴とする熱遮蔽装置。 2 傘部分3;33の平面が三角形を、好ましく
はすべての内角が40゜より大きい、できれば50゜よ
り大きい三角形を形成することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の装置。 3 傘部分3;33が回転体の表面の一つの切片
の形状を近似的に有することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の装置。 4 柄部分5がそれぞれ傘部分に接合されたアン
カーボルトであり、このアンカーボルトが支持構
造体1の貫通孔8を貫き、その自由端にねじ込ま
れた少なくとも一つの固定用ナツト5.3により
支持構造体1に締め付けられ、その際各一つのリ
ング状肩5.2又は間隔リングなどが傘部分3と
支持構造体1との間の中間室6の幅a1を決定す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
第3項のいずれか1項に記載の装置。 5 a 各傘部分33が、下面33.3に孔3
3.4を備え支持構造体31に向かうつぼ状の
成形部33.2,33.3を中心範囲に有し、 b つぼ状の成形部33.2,33.3が、場合
によつては形状結合する溝31.3などの中で
導かれて支持構造体31に支えられ、それによ
り傘部分33と支持構造体31との間の間隔a
31を決定し、 c つぼ状成形部33.2,33.3の下面の孔
33.4及び支持構造体31の貫通孔38に貫
挿されたボルト35と、支持構造体31に支え
られたナツト35.2などから成るねじ結合部
が、傘部分33を支持構造体31に締め付け、
その際ボルトの頭35.1がつぼ状の成形部3
3.2,33.3の中に沈められ、好ましくは
傘部分上面とほぼ一直線に並ぶ ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
3項のいずれか1項に記載の装置。 6 ナツト35.2がかぎつめ形の腕35.3又
はカラーを用いて支持構造体31に支えられ、そ
の際この腕35.3が好ましくは支持構造体31
に強固に結合、特に溶接されていることを特徴と
する特許請求の範囲第5項記載の装置。 7 熱遮蔽要素の傘部分3;33、アンカーボル
ト5;35及び場合によつてはその他の部分が、
耐熱性の材料特に鋼から成ることを特徴とする特
許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項
に記載の装置。 8 支持構造体1;31が孔2;32を有し、こ
の孔を通つて冷却流体特に空気が中間室6;36
の中に流入可能であり、その際孔2;32が好ま
しくは傘部分3;33に対し垂直方向に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
いし第7項のいずれか1項に記載の装置。 9 傘部分33が台縁上面に接触した場合にも最
小冷却流体流が保証されるように、台縁31.7
の上面31.8及び/又は傘部分33の下面が構
成されている31.9ことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の装置。 10 台縁1.5,31.5,31.6,31.
7の上面の形状が隣接する傘部分3;33の延び
具合に適合し、その際例えば相互に隣接する複数
の熱遮蔽要素の頂点における過度の材料集中を避
けるために、例えばリング形の台縁31.6,3
1.7又は上面に中央溝を備えた二重台縁のよう
な特殊形状が用いられることを特徴とする特許請
求の範囲第1項又は第9項記載の装置。 11 傘部分33の縁33.5が高温ガス側HG
で面取りされていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項ないし第10項のいずれか1項に記載
の装置。 12 固定部5;35の範囲に冷却流体のための
補助の流出孔33.6が設けられ、この流出孔が
固定用部品5;35の特にその頭35.1の冷却
をもたらすことを特徴とする特許請求の範囲第1
項ないし第11項のいずれか1項に記載の装置。 13 孔8;38がその側壁に補助の空所を有
し、この空所が固定用部品35に沿つて冷却流体
が流れるのを可能にすることを特徴とする特許請
求の範囲第12項記載の装置。 14 傘部分33が補助の冷却流体出口33.7
を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第13項のいずれか1項に記載の装置。[Claims] 1 Comprising a cooling fluid passage hole 2; 32 in a support structure 1; In a heat shielding device for protecting a support structure against hot fluids, such as assembled from a plurality of parallelly arranged heat shield elements fixed to a possible support structure 1; 31, each heat shield Umbrella part 3; 33 and handle part 5; 35 whose elements are mushroom-shaped
and in which the umbrella part 3; 33 is a flat or three-dimensional polygonal plate with a straight or curved border, and the handle part 5; The central region and the support structure 1; 31 are connected, each facing a respective cooling fluid gap 4; 34 provided between the heat shielding elements, a pedestal edge 1.4;
31.4, 31.6, 31.7 extending in the direction of this gap and over approximately the entire length of this gap are arranged on the support structure 1; 31, with a predetermined restriction for the cooling fluid flow. Thermal shield characterized in that the dimensions of the distance a32 between the edge 1.4; 31.4, 31.6, 31.7 and the umbrella part 3; 33 are selected such that a point 39 occurs. Device. 2. Device according to claim 1, characterized in that the plane of the umbrella part 3; 33 forms a triangle, preferably a triangle in which all internal angles are larger than 40°, preferably larger than 50°. 3. Device according to claim 1, characterized in that the umbrella portion 3; 33 has approximately the shape of a section of the surface of the rotating body. 4 Anchor bolts, each of which has a handle part 5 connected to the umbrella part, pass through a through hole 8 of the support structure 1 and are supported by at least one fixing nut 5.3 screwed into its free end. A patent characterized in that each ring-shaped shoulder 5.2 or spacing ring or the like determines the width a1 of the intermediate chamber 6 between the umbrella part 3 and the support structure 1, which is fastened to the structure 1. An apparatus according to any one of claims 1 to 3. 5 a Each umbrella part 33 has a hole 3 in the lower surface 33.3.
3.4 and a pot-shaped profile 33.2, 33.3 facing the support structure 31 in the central region; It is guided in a form-locking groove 31.3 or the like and rests on the support structure 31, so that the distance a between the umbrella part 33 and the support structure 31 is
31 is determined, c bolts 35 inserted through holes 33.4 on the lower surface of pot-shaped molded parts 33.2, 33.3 and through holes 38 of support structure 31, and bolts 35 supported by support structure 31. A threaded connection, such as a nut 35.2, tightens the umbrella part 33 to the support structure 31;
In this case, the head 35.1 of the bolt is shaped like a pot 3.
3. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is submerged within the canopy part 3.2, 33.3 and is preferably substantially aligned with the upper surface of the umbrella part. 6 The nut 35.2 is supported on the support structure 31 by means of a claw-shaped arm 35.3 or a collar, this arm 35.3 preferably being connected to the support structure 31.
6. Device according to claim 5, characterized in that it is firmly connected, in particular welded, to the device. 7. The umbrella part 3; 33, the anchor bolt 5; 35 and possibly other parts of the heat shielding element are
7. Device according to claim 1, characterized in that it is made of a heat-resistant material, in particular steel. 8 The support structure 1; 31 has holes 2; 32 through which the cooling fluid, in particular air, flows into the intermediate chamber 6; 36.
8, wherein the opening 2; 32 is preferably arranged perpendicularly to the umbrella part 3; 33. The device according to item 1. 9. The pedestal edge 31.7 is such that a minimum cooling fluid flow is ensured even if the umbrella portion 33 contacts the pedestal top surface.
2. Device according to claim 1, characterized in that the upper surface 31.8 and/or the lower surface 31.9 of the umbrella part 33 are configured. 10 Edge 1.5, 31.5, 31.6, 31.
In order that the shape of the upper surface of 7 is adapted to the extent of the adjacent umbrella part 3; 31.6,3
1. Device according to claim 1 or 9, characterized in that a special shape is used, such as 1.7 or a double ridge with a central groove on the top surface. 11 Edge 33.5 of umbrella portion 33 is high temperature gas side HG
11. Device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it is chamfered. 12 characterized in that in the area of the fastening part 5; 35 an auxiliary outflow hole 33.6 for the cooling fluid is provided, which provides for cooling of the fastening part 5; 35, in particular of its head 35.1; Claim 1
The device according to any one of items 1 to 11. 13. According to claim 12, the hole 8; 38 has an auxiliary cavity in its side wall, which cavity allows a cooling fluid to flow along the fastening part 35. equipment. 14 Umbrella portion 33 serves as auxiliary cooling fluid outlet 33.7
14. A device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it has:
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3542531.8 | 1985-12-02 | ||
DE3542531 | 1985-12-02 | ||
DE3623744.2 | 1986-07-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62131928A JPS62131928A (en) | 1987-06-15 |
JPH0581740B2 true JPH0581740B2 (en) | 1993-11-16 |
Family
ID=6287377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28413086A Granted JPS62131928A (en) | 1985-12-02 | 1986-11-28 | Thermal shielding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62131928A (en) |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28413086A patent/JPS62131928A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62131928A (en) | 1987-06-15 |
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