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本发明涉及一种在支承结构(30)上的热屏，它包括一定数量的热屏元件(15)，它们在相邻的热屏元件(15)之间留有间隙(14)的情况下覆盖表面地固定在支承结构(30)上，一定数量的固定件(1、101)，热屏元件(15)借助它们固定在支承结构(30)上以及它们有啮合在热屏元件(15)内的夹钳段(11、111)，以及一个用于冷却固定件(1、101)的冷却系统(32、13、113、26)，其中，冷却系统(32、13、113、26)设计为可以将冷却流体直接供给固定件(1、101)的夹钳段(11、111)。

1.  一种在一支承结构(30)上固定一热屏元件(15)的固定件(1、101)，它包括：
-一具有一夹钳段(11、111)的固定件头部(7、107)，以及
-一设计为适用于将该固定件(1、101)固定在所述支承结构(30)上的固定部段(3、103)，
其特征为：在所述固定部段(3、103)内以这样的方式设置和设计至少一个通孔(13、113)，即，当该固定部段(3、103)固定在所述支承结构(30)上时可以从该支承结构(30)出发通过所述通孔(13、113)地将冷却流体直接供给所述夹钳段(11、111)。

2.  按照权利要求1所述的固定件(1、101)，其特征为：所述夹钳段(11、111)有一个面对一种热介质的热面(27、127)和一个背对该热面(27、127)设置的冷面(29、129)，以及所述通孔(13、113)设置为可将冷却流体供给所述冷面(29、129)。

3.  按照权利要求2所述的固定件(1、101)，其特征为：所述通孔(13、113)以这样的方式设在所述固定部段(3、103)内，即，使得所述冷面(29、129)的至少一部分被冷却流体沿着一个与该被吹扫的部分的表面法线成一个锐角的方向直接吹扫。

4.  按照权利要求1至3之一所述的固定件(1、101)，其特征为：所述通孔(3、103)设计为长孔。

5.  按照权利要求1至4之一所述的固定件(1、101)，其特征为：所述夹钳段(111)的纵剖面有一曲拱，该曲拱的腹面远离所述固定部段(103)地向外指向。

6.  按照权利要求1至5之一所述的固定件(1、101)，其特征为：所述夹钳段(11、111)的热面(27、127)上有一隔热和/或防腐和/或防氧化的涂层。

7.  一种热屏元件(15)，其包括一个面对热介质的热侧(17)、一个与该热侧(17)对置的冷侧(19)、以及一些将热侧(17)和冷侧(19)连接起来的周缘侧(21)，其中，在至少一个周缘侧(21)内构造有一个槽(23)，该槽(23)有至少一个啮合部段，以及，在该槽(23)与冷侧(19)之间的材料段构成一固定锁舌(25)，其特征为：该固定锁舌(25)在所述啮合部段的区域内有一个使所述槽(23)朝冷侧(19)的方向开口的缺口(26)。

8.  按照权利要求7所述的热屏元件，其特征为：所述槽(23)以及使该槽(23)朝所述冷侧(19)方向开口的所述缺口(26)存在于至少两个彼此背对的周缘侧(21)内。

9.  按照权利要求7或8所述的热屏元件(15)，其特征在于它设计为陶瓷的热屏元件。

10.  一种在一支承结构(30)上的热屏，包括
-多个热屏元件(15)，它们在相邻的热屏元件(15)之间留有间隙(14)的情况下覆盖表面地固定在所述支承结构(30)上，
-多个固定件(1、101)，所述热屏元件(15)借助它们固定在所述支承结构(30)上，以及，该多个固定件(1、101)分别有啮合在所述热屏元件(15)内的夹钳段(11、111)，以及
-一个用于冷却所述固定件(1、101)的冷却系统(32、13、113、26)，
其特征为：该冷却系统(32、13、113、26)设计为可以将冷却流体直接供给所述固定件(1、101)的夹钳段(11、111)。

11.  按照权利要求10所述的热屏，其特征为：所述冷却系统(32、13、113、26)设计为可以实施对于所述夹钳段(11、111)的冲击冷却。

12.  按照权利要求10或11所述的热屏，其特征为：
-所述冷却系统包括一些设在所述支承结构内用于吹出冷却流体的冷却流体孔(32)，
-至少一部分热屏元件(15)按照权利要求7至9之一设计，
-至少那些将按照权利要求7至9之一所述的热屏元件(15)固定在所述支承结构(30)上的固定件(1、101)按权利要求1至6之一所述设计，以及
-所述固定件(1、101)以这样的方式固定在所述支承结构(30)上以及所述热屏元件(15)以这样的方式用所述固定件(1、101)固定，即，使所述固定件(1、101)的通孔(13、113)分别与所述支承结构(30)的一冷却流体孔(32)和一热屏元件(15)的一缺口(26)对齐。

13.  按照权利要求12所述的热屏，其特征为：所述冷却系统附加地包括一些以这样的方式设在所述支承结构(30)内的冷却流体孔(34)，即，使得从这些冷却流体孔流出的冷却流体朝所述固定件(1)的固定部段(3)的方向排出。

14.  按照权利要求13所述的热屏，其特征为：所述冷却系统附加地包括一些以这样的方式设在所述支承结构(30)内的冷却流体孔(34)，即，使得从这些冷却流体孔流出的冷却流体导致对于所述固定部段(3)的冲击冷却。

热屏
技术领域
本发明涉及一种在一支承结构上的热屏，它包括一定数量的热屏元件，这些热屏元件在相邻之间留有间隙的情况下覆盖表面地固定在该支承结构上；一定数量的固定件，所述热屏元件借助它们固定在所述支承结构上，以及，这些固定件有啮合在所述热屏元件内的夹钳段；以及一个用于冷却所述固定件的冷却系统。此外，本发明涉及一种热屏元件和一种用于将热屏元件固定在支承结构上的固定件。
背景技术
热屏例如使用在燃烧室或火焰筒内，它们可例如是熔烧炉、热燃气通道或燃气轮机的一部分并在其中产生或导引热介质。例如高热负荷的燃气轮机燃烧室为了防止热负荷过高加热屏作内衬。热屏典型地包括一定数量覆盖表面地设在支承结构上的热屏元件，它们为燃烧室壁屏蔽热的燃烧气体。为了不妨碍在与热燃烧气体接触时热屏元件的热膨胀，热屏元件在相邻的热屏元件之间留有间隙的情况下固定在支承结构上。
例如在EP0558540B1中介绍了这种在支承结构上的热屏。在此热屏内，陶瓷的热屏元件有一个面朝热燃气的热侧、一个与热侧对置的冷侧以及四个连接热侧与冷侧的周缘侧。在这里两个彼此背对的周缘侧有槽，固定件的夹钳段可以啮合在槽内。固定件有一个固定部段用于固定在支承结构上以及有一个有夹钳段的固定件头部。为了将热屏元件固定在支承结构上，固定部段固定在支承结构上以及固定件头部的夹钳段被置于与热屏元件的槽啮合。
固定件用金属制造以及有弹性。这种弹性允许在热屏元件因热引起膨胀时固定件头部弹性变形，并由此防止在热屏元件内产生裂纹或固定件断裂。此外，在一定范围内的弹性允许热屏元件相对于支承结构运动。
为了使热屏元件的热膨胀和/或可运动性不受相邻热屏元件的影响，在EP0558540B1中热屏元件在与相邻的热屏元件留有间隙的情况下进行布置。但是，热燃气会通过此间隙朝金属固定件的方向侵入热屏内。因为金属的固定件可承受的热负荷一般低于陶瓷的热屏元件，所以间隙用冷却空气吹扫，以避免热燃气侵入间隙内。所述的吹扫导致一个空气质量流，它通过间隙进入燃烧室以及由此封锁间隙阻隔热燃气侵入。为了冷却，为每个固定件配设一个供给冷却流体用的通道。然而在这里热屏元件之间间隙的阻隔没有均匀地进行。这导致为了更可靠地阻隔需要比理论上为阻隔间隙所需要的有更多的冷却空气。
为阻隔间隙所需要的空气质量流量不提供用于燃烧以及导致恶化可能的NOx最小化。此外，由于固定件的几何形状及布局使得难以有效地冷却遭遇热燃气的固定件头部。
发明内容
针对这种先有技术，本发明的目的是提供一种在一支承结构上的热屏，其中可以有利地冷却固定该热屏的热屏元件的固定件。
本发明另一个目的是提供一种用于将一种带有至少一个槽的热屏元件固定在一支承结构上的有利的固定件。
此外，本发明的第三个目的是提供一种热屏元件，它可以有利地使得一种固定它的固定件能够被冷却。
第一个目的通过一种在一支承结构上的热屏来实现，该热屏包括
-多个热屏元件，它们在相邻的热屏元件之间留有间隙的情况下覆盖表面地固定在所述支承结构上，
-多个固定件，所述热屏元件借助它们固定在所述支承结构上，以及，该多个固定件有啮合在所述热屏元件内的夹钳段，以及
-一个用于冷却所述固定件的冷却系统，
其特征为：该冷却系统设计为可以将冷却流体直接供给所述固定件的夹钳段。
第二个目的通过一种在一支承结构上固定一热屏元件的固定件来实现，该固定件包括：
-一具有一夹钳段的固定件头部，以及
-一设计为适用于将该固定件固定在所述支承结构上的固定部段，
其特征为：在所述固定部段内以这样的方式设置和设计至少一个通孔，即，当该固定部段固定在所述支承结构上时可以从该支承结构出发通过所述通孔地将冷却流体直接供给所述夹钳段。
第三个目的通过这样一种热屏元件来实现，该热屏元件包括一个面对热介质的热侧、一个与该热侧对置的冷侧、以及一些将热侧和冷侧连接起来的周缘侧，其中，在至少一个周缘侧内构造有一个槽，该槽有至少一个啮合部段，以及，在该槽与冷侧之间的材料段构成一固定锁舌，其特征为：该固定锁舌在所述啮合部段的区域内有一个使所述槽朝冷侧的方向开口地缺口。
按本发明的用于将一个有至少一个槽的热屏元件固定在支承结构上的固定件，包括一个固定件头部，它有一个设计为适用于啮合在热屏元件槽内的夹钳段和一个设计为适用于将固定件固定在支承结构上的固定部段。在按本发明的固定件中以这样的方式在固定部段内设置和设计至少一个通孔，即，当固定部段固定在支承结构上时可以从支承结构出发通过通孔将冷却流体直接供给夹钳段。
将冷却流体直接供给固定件的夹钳段，可以使固定件得到有效的冷却，不一定必须用阻隔空气阻隔相邻热屏元件之间的整个间隙。
按本发明的一项设计将通孔设置为可将冷却流体供给冷面，此项设计可以使阻隔空气消耗量特别小以及按此项设计夹钳段有一个面对热介质的热面和一个背对热面的冷面。以此方式使供给冷面的冷却流体在它能侵入相邻热屏元件之间的间隙内之前首先必须绕流冷面。在绕流冷面时将它冷却，所以用较小量的冷却流体可以达到与在先有技术中相同的冷却功率。
若通孔以这样的方式设在固定部段内，即使得冷面的至少一部分从一个与该被吹扫的部分的表面法线成锐角的方向直接用冷却流体吹扫，便可以进一步提高冷却功率。此项设计尤其可以实施冷面的一种有效的冲击冷却，也就是说，在冷却时冷却流体射流冲击在要冷却的表面上。冷却流体冲击在冷面被吹扫的部分上之后，沿冷面的其余部分流入热屏元件之间的间隙内。在此过程中流动的冷却流体导致夹钳段的其余区域的对流冷却。
按本发明的固定件内的通孔可以设计为长孔。设计为长孔可以当固定件固定在支承结构上的情况下增大间隙范围，与此同时不会影响冷却流体直接供给夹钳段的可能性。此外，还可以将长孔设计为它同时可用作拆卸孔。
按本发明的固定件另一项有利的设计，夹钳段有一个带一曲拱的纵剖面，曲拱的腹面离开固定部段向外指。以此方式可以在固定件的夹钳段与被固定的热屏元件之间构成一个冷却流体通道，它一侧由热屏元件以及另一侧由曲拱状夹钳段构成。在这里取决于曲拱的造型提供较大或较小的冷却流体流动截面，从而使流动截面可以最佳地与所需要的冷却功率相适应。
若夹钳段的热面有一个隔热的涂层，则还可以进一步减小对冷却流体的需求量。附加地或作为替换，热面也可以施加防腐和/或防氧化的涂层。在这里所有的作用也可以通过单一涂层实现。
按本发明的热屏元件包括一个面对热介质的热侧、一个与热侧对置的冷侧、一些连接热侧和冷侧的周缘侧。在至少一个周缘侧内设计一个槽，该槽有至少一个啮合部段。在槽与冷侧之间的材料段构成一固定锁舌，该固定锁舌在啮合部段的区域内有至少一个使槽朝冷侧的方向开口的缺口。
在固定锁舌内的缺口允许将冷却流体直接供给固定件啮合在热屏元件槽内的夹钳段，并由此改善在夹钳段区域内的冷却效果。
尤其是带有使各自的槽朝冷侧方向开口的缺口的槽可以存在于热屏元件的至少两个彼此背对的周缘侧内。这就可以在两个彼此背对侧借助可直接冷却的固定件固定热屏元件，并因而可借助可直接冷却的固定件达到固定热屏元件的夹紧作用。
当按本发明的热屏元件设计为陶瓷热屏元件时，它有特别高的稳定性和隔热能力。
按本发明的在支承结构上的热屏包括一定数量的热屏元件，它们在相邻的热屏元件之间留有间隙的情况下覆盖表面地固定在支承结构上；一定数量的固定件，热屏元件借助它们固定在支承结构上以及它们有啮合在热屏元件内的夹钳段；以及一个用于冷却固定件的冷却系统。在按本发明的热屏中，冷却系统设计为可以将冷却流体直接供给固定件的夹钳段。
通过基于按本发明的热屏设计所能实现的对于金属固定件的关键区域亦即夹钳段的有效冷却，可以降低对于阻隔相邻热屏元件之间间隙的要求。由此导致减小冷却空气消耗量。由于降低了冷却/阻隔空气消耗量，因此可以降低燃烧温度并因而减小在热屏元件内的热应力。除此之外对于NOx排放有积极的影响。因此或可以在配备按本发明的热屏的燃气轮机装置中当它有与按先有技术的燃气轮机相同的功率时降低NOx排放，或可以在保持NOx排放相同时提高功率和效率。此外，热屏内负荷减少使热屏元件的更换率以及损耗热屏元件的危险均下降。
若冷却系统设计为可以实施对于夹钳段的冲击冷却，则可以特别有效地冷却热屏中固定件的夹钳段。
按本发明的热屏的一项设计，冷却系统包括一定数量设在支承结构内用于吹出冷却流体的冷却流体孔。此外，这些热屏元件至少部分设计为按本发明的热屏元件以及这些固定件至少部分设计为按本发明的固定件。固定件以这样的方式固定在支承结构上以及热屏元件以这样的方式被固定件固定，即，使固定件的通孔分别与支承结构的冷却流体孔和热屏元件的缺口对齐。所述的设计尤其可以实现对于固定件夹钳段的一种冲击冷却，在冲击冷却时由冷却流体孔排出的冷却流体射流不受阻碍地冲击在热屏元件夹钳段的冷侧上。
冷却系统附加地包括另一些以这样的方式布置在支承结构内的冷却流体孔，即，使得从这些冷却流体孔流出的冷却流体朝固定件固定部段的方向排出。所述另一些冷却流体孔在支承结构上尤其可设置为，使得从这些冷却流体孔流出的冷却流体导致固定部段的冲击冷却。
附图说明
下面借助附图所示实施方式对本发明的其他特征、性质和优点进行详细说明，附图中：
图1表示按本发明的固定件第一种实施方式的透视图；
图2表示按本发明的固定件局部放大图；
图3表示按本发明的固定件和按本发明的热屏元件的剖切侧视图；
图4表示图3中的固定件和热屏元件的局部透视图；
图5表示图4中取走固定件后的热屏元件；
图6表示热屏的两个借助固定件固定在支承结构上的热屏元件；
图7表示热屏元件和按本发明第二种实施形式的固定件的剖切侧视图。
具体实施方式
图1中用透视图表示一个按本发明的固定件。固定件1用金属制造，它包括一个也称固定弹簧的固定部段3，固定件1可通过它固定在燃烧室壁，例如一个燃气轮机装置的一燃烧室壁的一支承结构上。
固定件在支承结构30上的一个槽31内延伸(见图4)。在这里，固定部段3的一个加宽段4，亦即所谓的固定件1的靴，小公差地插入一个平行于支承结构30表面加工的约10mm深的槽31内。槽31设计为它只在槽底33有为插入靴4所需要的宽度。当固定件1在槽31内向上提时，它支承在槽31较窄的区域35上，由此造成固定此固定件1的固定力。固定部段3未加宽的部分可以不受阻碍地在槽31内提升。在靴4内的固定孔5用于沿槽的方向固定某些固定件1。通常，一个热屏元件在两个对置侧各被两个固定件1固定，换句话说总共用四个固定件1固定。在两侧之一处的固定件1本身用通过固定部段3固定孔5延伸的埋头锁定螺钉(Arretiermaden)固定。布置在另一侧处的固定件1固定部段3没有固定，所以它们可以滑动，以便不妨碍热屏元件的热膨胀。
在固定弹簧3与具有固定孔5的那一端对置的端部设计一个固定件头部7，它有一个基本上相对于固定弹簧3成直角弯折的区段9和一个夹钳段11，后者又基本上垂直于区段9折角。也称夹板的夹钳段11用于插入啮合在热屏元件的槽内。热屏元件可以通过将被固定在支承结构上的固定件1的夹板11插入热屏元件彼此背对侧的槽内与支承结构夹紧在一起(见图3)。
固定件1在从固定弹簧3到区段9的过渡区内，包括一个至少部分通过固定弹簧3延伸的孔，在本实施方式中它设计为长孔13以及可以用冷却空气吹扫夹板11面朝固定弹簧3的那一侧。图2中放大表示了固定件1包括固定弹簧3、区段9以及长孔13的局部。
图3用剖切侧视图表示一个陶瓷的热屏元件15作为按本发明的热屏元件一种实施方式，它包括一个热侧17、一个冷侧19和一些将热侧17与冷侧19连接起来的周缘侧21。两个互相背对的周缘侧(图3中只能看到其中之一)有槽23，槽内可以插入固定件1的夹板11。热屏元件15的槽23与冷侧19之间的材料段构成一个固定锁舌25，它使得有可能将热屏元件15借助一个啮合在槽23内的固定件1夹紧在支承结构上。固定件1啮合在热屏元件15的槽23内借助夹板11进行，夹板支靠在冷侧的槽壁上。固定件1有弹簧弹性的特性，这种特性使得夹板11可以顺利地导入槽23内并将陶瓷的热屏元件15更可靠地固定在支承结构上。
因为相邻的热屏元件15在留有间隙的情况下彼此接近(图6)，所以夹板11背对固定锁舌25的那个下文称热面27的表面遭受侵入间隙14内的热燃气的作用。为了减小金属固定件1在夹板11区域内的热负荷，实施用冷却空气吹扫夹板11背对热面27的下文称冷面29的表面29，冷却空气在本实施方式中用作冷却流体。
冷却空气通过存在于支承结构30内的冷却空气通道32供入以及朝夹板11冷侧29的方向吹出。吹出的冷却空气通过长孔13朝冷面29的方向穿过固定件1。为了使冷却空气也能穿过陶瓷热屏元件15的固定锁舌25，它在夹板11的区域内有一个缺口26。为了加以说明，图4和5用局部透视图表示陶瓷热屏元件15，其中之一是固定件1的夹板11已啮合在槽23内(图4)，以及另一个图中没有表示固定件1(图5)。
从冷却空气通道32吹出的冷却空气可以无阻碍地通过长孔13和缺口26到达夹板11的冷面29，并基本上垂直于冷面29与冷面29相遇。在这里“基本上垂直”应理解为入流方向与冷面29在冷却空气命中在冷面29上的区域内的表面法线相交成一个锐角，优选地一个最大为20°的角。由此可以实现一种所谓的冲击冷却，它保证特别有效地冷却夹板11。
冲击在冷侧29上的冷却空气偏转并沿着由固定锁舌25与冷面29之间构成的流动通道在冷面29上流过。冷却空气最终在夹板11的两端22和24从此流动通道流出，进入热屏元件15之间的间隙14内。在这里，夹板11的冷却在冷却空气冲击在冷面29上的那个区域内实现作为冲击冷却，以及在冷却空气沿着冷面29流过的区域内实施对流冷却。同样，区段9的冷却按对流的方式进行。
此外，在支承结构30内可按选择设第二冷却空气通道34，冷却空气通过它们的孔朝固定弹簧3面对支承结构那一侧的方向吹出。然后，从冷却空气通道34吹出的冷却空气沿着固定弹簧3流过，并因而导致固定弹簧的对流冷却。最后，用于固定弹簧3对流冷却的冷却空气通过相邻热屏元件15之间的间隙14流入燃烧室内，在此过程中它还用于对流冷却固定件头部7的区段9。但与按先有技术的热屏相比，冷却空气通道34的孔可以减小其尺寸。
因为与先有技术不同还进行固定件头部7尤其夹板11内侧的冷却，所以在按本发明的热屏中可达到更佳的冷却效果。这可以利用来减少冷却空气排出量，并因而减小在燃烧室内的冷却空气流量。
若夹板11的热面27施加有隔热的涂层，即所谓的Thermal BarrierCoating(TBC)，则可以进一步减少冷却空气消耗量。附加地或作为替换，也可以存在一个防腐和/或防氧化的涂层。
图7用剖切侧视图表示按本发明的第二种实施形式的固定件以及陶瓷的热屏元件15。按第二种实施形式的固定件101与按第一种实施形式的固定件1的区别在于，固定件头部107的夹板111有一曲拱112，它的腹面从固定弹簧103向外指。由此改善冲击在夹板11的冷面129上的冷却空气的流出。与第一种实施方式相比在冷面129与固定锁舌25之间构成的流动通道增大了的流动截面，可以改善冷却空气朝夹板11外部区方向的导出，由此可以更好地冷却夹板和尤其热面127。固定弹簧103和通孔113与第一种实施方式的固定弹簧或通孔13一致。
图6表示按本发明的热屏一部分。它包括设置在燃烧室壁，例如燃气轮机燃烧室壁支承结构30表面上的陶瓷热屏元件15。热屏元件15用按本发明的固定件1固定在支承结构30上。在相邻的热屏元件15之间留有间隙14，当热屏元件遭遇燃气轮机装置的热燃气时，间隙14允许热屏元件15自由热膨胀。
与图6中表示的按本发明的热屏实施方式不同，支承装置可以有附加的冷却空气孔，它们尤其可以与相邻热屏元件15之间的间隙14对齐。由此可以通过间隙14向燃烧室内直接吹出阻隔空气。
应当指出，在固定件固定弹簧内的通孔13并不需要设计为长孔的形式。它例如也可以是椭圆或圆孔。同样，通孔13也不需要延伸到固定件头部的区段9内。
此外，通孔也可以在拆卸热屏时用作所谓的拆卸孔(Zupferloch)，尤其当通孔13延伸到固定件头部7区段9内的情况下。