專利名稱：熱屏元件的裝配設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有在各項獨立權(quán)利要求前序部分中所述特征的一種裝配熱屏元件的裝配設(shè)備、一種裝配熱屏元件的方法以及一種裝配設(shè)備的應用。
背景技術(shù)：
在多種工業(yè)應用中使用能承載的陶瓷熱屏，以耐受高達攝氏1600度的溫度。尤其如可在發(fā)電廠和大型飛機中使用的燃氣輪機和渦輪發(fā)動機的渦輪機熱屏，在其燃燒室內(nèi)部有比較大的通過熱屏防護的表面。由于熱膨脹和由于大的尺寸，熱屏必須由許多用陶瓷制造的一個個熱屏元件組成，它們有足夠間隙地彼此間隔。所述間隙為熱屏元件提供足夠的熱膨脹空間。但正因為這種間隙，使熱燃氣也有可能與支承熱屏的支承結(jié)構(gòu)直接接觸， 所以作為一種有效的應對措施，經(jīng)由冷卻通道通過間隙朝燃燒室的方向吹入形式上為冷卻空氣的冷卻流體。此外冷卻空氣還可應用于針對那些將陶瓷熱屏元件(CHS，Ceramic Heat Shields)緊固在支承結(jié)構(gòu)上的金屬支架送風并因而使之冷卻。為了將支架設(shè)計得盡可能簡單并成整體，已知一種結(jié)構(gòu)形式，其中支架一方面可嚙合式插入支承結(jié)構(gòu)中圓環(huán)形平行結(jié)構(gòu)的槽內(nèi)，另一方面支架通過所設(shè)計的抓鉗夾緊在陶瓷熱屏元件側(cè)棱內(nèi)所設(shè)的固定槽內(nèi)。這些熱屏元件先后通過支架插入支承結(jié)構(gòu)的槽內(nèi)，其中后來的那些元件事先定位地堵塞在其位置內(nèi)。以此方式可例如在燃氣輪機的燃燒室內(nèi)構(gòu)成熱屏元件的一種圓環(huán)形排列。然而最后剩下的那個熱屏元件不再能按這種方式裝配，因為在兩側(cè)存在的相鄰熱屏元件阻塞沿切線方向的安裝運動。這一最后的熱屏元件往往稱為樣板，或簡稱樣品 (Attrape)。因此為了安裝這最后的熱屏元件采用螺旋連接的方案，這種螺旋連接允許熱屏元件沿支承結(jié)構(gòu)表面法線方向安裝。為此一種已知的螺旋連接利用四個螺釘，它們插入為此設(shè)計在熱屏元件側(cè)棱內(nèi)的凹槽中。這種方案有許多缺點，因為裝配時操作困難。操作四個螺釘迫使例如采用一些并不可靠的固定措施，如粘結(jié)或膠帶，由此可能丟失螺釘并由于存在高的破壞危險所以必須要無條件找到丟失的螺釘。此外軸向裝配也是不利的，因為螺釘通過用膠帶固定可能傾斜，并因而不再能導入規(guī)定的孔中。由于涉及最后的熱屏元件，螺釘不可能用手定位，而是必須通過(看不見的)內(nèi)六角穿入孔中。此外為了安裝最后的熱屏元件可能有必要使用兩個人， 因為四個螺釘必須插入支承結(jié)構(gòu)上相應的四個孔中。EP1701095A1和EP0588540B1舉例介紹了一種如上所述設(shè)計有已描述的優(yōu)點及缺點的熱屏。熱屏元件還經(jīng)常稱為磚塊以及固定它們的固定件稱為磚架。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，可靠和不復雜地沿支承結(jié)構(gòu)表面法線方向裝配由多個熱屏元件構(gòu)成的熱屏的熱屏元件。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明按第一方面從一種裝配設(shè)備出發(fā)，它用于借助至少一個螺旋連接在支承結(jié)構(gòu)上裝配一個包括多個相鄰排列的熱屏元件的熱屏的設(shè)計為平的熱屏元件。在這里，裝配方向朝向沿支承結(jié)構(gòu)表面法線的方向。此外熱屏元件有至少一個孔，用于穿過裝配工具，尤其螺旋工具。為了能借助上述裝配設(shè)備本發(fā)明的技術(shù)問題，設(shè)一個框架，它包括固定至少一個螺旋工具的器件，以及設(shè)至少一個固定裝置，用于將熱屏元件固定在框架上，將它們設(shè)置為保持所述至少一個螺旋工具和至少一個熱屏元件彼此的相對位置。用于將熱屏元件固定在框架上的固定裝置設(shè)計為吸頭，借助它可以在熱屏元件通常光滑的表面上實現(xiàn)良好的抽吸連接。此外，用于將熱屏元件固定在框架上的固定裝置也可以與框架固定連接。按本發(fā)明另一項優(yōu)選的擴展設(shè)計，用于將熱屏元件固定在框架上的固定裝置與框架高度可調(diào)地連接。由此可以使裝配設(shè)備適應具體任務。至少一個用于固定至少一個螺旋工具的器件設(shè)計為可以相對于框架旋轉(zhuǎn)和/或傾動和/或可平移。用于固定至少一個螺旋工具的器件設(shè)計為球形萬向節(jié)，以及，所述球形萬向節(jié)被施加預先規(guī)定的約束和/或摩擦，由此螺旋工具可靈活調(diào)整，與此同時可以固定在一個到達的位置。若尤其設(shè)四個螺旋工具用于四個各自對應的固定螺釘，則按本發(fā)明的裝配設(shè)備可適應于用四個螺旋工具裝配樣片-熱屏元件。為了便于手工操作，所述至少一個螺旋工具配備用于手動操縱的握把。這種握把例如在最簡單的情況下設(shè)計為螺旋工具頭部區(qū)圓柱形增粗段。此外，所述至少一個螺旋工具可將其工具頂端插入一個設(shè)計在固定螺釘頭部的成型槽內(nèi)。熱屏元件的所述至少一個螺旋連接與螺旋工具對應的固定螺釘成型槽，優(yōu)選地設(shè)計為內(nèi)六角槽、十字槽或一字槽或其他結(jié)構(gòu)的嚙合槽。本發(fā)明有關(guān)方法方面的技術(shù)問題，通過一種裝配熱屏元件的方法得以解決，這種方法借助一種按上述優(yōu)選擴展設(shè)計的裝配設(shè)備實施。為此，-熱屏元件的所述至少一個固定螺釘插入一個規(guī)定用于固定螺釘?shù)陌疾刍蛉笨趦?nèi)，-用于將熱屏元件固定在裝配設(shè)備框架上的固定裝置的所述至少一個吸頭，通過緊壓在熱屏元件熱側(cè)表面上而造成抽吸連接，-將所述至少一個螺旋工具插入設(shè)計在固定螺釘頭部的成型槽內(nèi)，-將熱屏元件通過安裝在其上的裝配設(shè)備在一個沿熱屏支承結(jié)構(gòu)表面法線方向定向的裝配運動中導入為其規(guī)定的位置，-所述至少一個固定螺釘借助與之連接的螺旋工具導入一個設(shè)計在支承結(jié)構(gòu)內(nèi)對應的螺旋連接孔內(nèi)，從而準備進行螺旋連接過程，-所述至少一個螺旋工具將固定螺釘旋入螺旋連接孔內(nèi)，以及，-從熱屏元件拆除裝配設(shè)備，為此將吸頭脫開以及將所述至少一個螺旋工具從所述至少一個固定螺釘成型槽拔出。最后，每個固定螺釘用扭力板手以期望的規(guī)定扭矩擰緊。采用按本發(fā)明的方法，熱屏元件的裝配可以沿任何期望的方向或在任何期望的位置進行，亦即也可以處于任意傾斜角或按軸向位置進行。本發(fā)明有關(guān)應用方面的技術(shù)問題，通過裝配設(shè)備應用于安裝熱屏最后一個熱屏元件得以解決，所述最后一個熱屏元件封閉了一排預裝配的相鄰的熱屏元件。在這里，熱屏優(yōu)選地用于渦輪機的流過熱燃氣的壁的砌襯，渦輪機可尤其設(shè)計為燃氣輪機。這些渦輪機可考慮用作電廠發(fā)電機的驅(qū)動器或用作大型飛機的動力裝置。本發(fā)明其他優(yōu)選的擴展設(shè)計由其他在從屬權(quán)利要求中列舉的特征提供。此外，其他按本發(fā)明的特征、性質(zhì)和優(yōu)點由下面參見附圖對實施例的說明中給出。


下面借助附圖通過實施例說明本發(fā)明。圖1表示在插入一個熱屏元件時按本發(fā)明的裝配設(shè)備優(yōu)選實施例的透視圖。
具體實施例方式在圖1中表示的按本發(fā)明優(yōu)選的擴展設(shè)計，使用于一個已知結(jié)構(gòu)形式的熱屏元件。熱屏元件14設(shè)計用于垂直地螺旋連接在支承結(jié)構(gòu)17上，并為此在兩個彼此背對的側(cè)棱上分別有兩個凹槽4，在這里它們優(yōu)選地設(shè)計為矩形，由此防旋轉(zhuǎn)地固定分別置入其中的墊片或角板2。此外每個凹槽4有一個側(cè)向缺口 1，固定螺釘18的桿體從側(cè)向置入其中。因此固定螺釘18與墊片或角板2 —起可以側(cè)向置入側(cè)面的缺口 1和凹槽4中。在固定螺釘18頭部設(shè)成型槽用于置入螺旋工具形狀對應的工具頂端。成型槽和工具頂端優(yōu)選地設(shè)計為已知的內(nèi)六角插塞連接，但也可以有其他形狀，如十字或一字槽。沿軸向在固定螺釘18頭部3上方，從熱屏元件14熱側(cè)21方面各貫穿一個進口 5， 直至由凹槽4構(gòu)成的空腔。進口 5的直徑比固定螺釘18頭部2的直徑小得多，它的直徑尺寸確定為，使之足夠讓螺旋工具6通過。因此在熱屏工作時，僅有限量的熱燃氣通過尺寸最小化的進口 5進入凹槽4，到達固定螺釘18的金屬墊片2和頭部3。此外，凹槽4用冷卻流體吹洗，冷卻流體從支承結(jié)構(gòu)17出發(fā)通過間隙d吹入燃燒室，阻截燃氣進入凹槽4內(nèi)。大多作為冷卻空氣存在的部分冷卻流體，也可以通過進口 5到達燃燒室內(nèi)。設(shè)置間隙d，為各熱屏元件8、14的熱膨脹預留足夠的空間。每個固定螺釘18旋入支承結(jié)構(gòu)17內(nèi)的螺旋連接中，在本例中它分別設(shè)計為盤形彈簧疊19。一個(圖中未表示的)螺母用于壓縮盤形彈簧疊19。預緊的盤形彈簧疊19保證有彈性地固定熱屏元件14，這是需要的，為的是例如補償基于熱學和熱聲學的條件誘發(fā)的運動。在傳統(tǒng)的裝配中，這四個固定螺釘18必須與墊片2 —起從側(cè)向置入各自的側(cè)面凹槽4和缺口 1內(nèi)，并防止在裝配期間掉落。在這種情況下可以非常有效地使用按本發(fā)明的裝配設(shè)備。本裝配設(shè)備有一個框架 12，它例如有一個固定十字架11作為設(shè)在中央的支架。在固定十字架11中心，垂直于框架 12固定或按一種優(yōu)選的設(shè)計可調(diào)高度地設(shè)一個桿13，作為吸頭15的固定裝置。高度的可調(diào)性可例如借助施加在桿13上的螺紋實現(xiàn)。形式上為圓柱形增粗段的把手10用于轉(zhuǎn)動桿13，并由此實施固定裝置15的高度調(diào)整。在矩形框架12的每個角上分別安裝一個螺旋工具6，在這里，這些螺旋工具6的位置選擇為，使它們與支承結(jié)構(gòu)17中四個螺旋連接的位置相對應。每個螺旋工具6優(yōu)選地可傾動、可旋轉(zhuǎn)和高度可調(diào)或可沿高度移動地安裝在框架 12的各個角區(qū)內(nèi)。按一項優(yōu)選的擴展設(shè)計這些例如通過球形萬向節(jié)實施，螺旋工具6也可垂直平移地安裝在球形萬向節(jié)內(nèi)。優(yōu)選地，所有的運動通過一種預調(diào)的摩擦具有期望的約束地施加，由此可以均勻地實施螺旋工具的自由運動，以適應螺旋工具6的旋轉(zhuǎn)和螺旋工具6沿高度的移動位置，以及也可以固定在所到達的位置上。通過這種固定，操作者可以將全部四個螺旋工具6先后逐個插入各固定螺釘?shù)念^部2中，無需操作者同時固定全部四個螺旋工具6。每個螺旋工具6在其外端有一個握把9，它使螺旋工具6的手工操作更加方便。裝配過程例如設(shè)計為這樣操作者首先將熱屏元件14與在四個側(cè)面凹槽4和缺口 1每一個內(nèi)的四個包括各自墊片2的固定螺釘一起置入，以及將熱側(cè)21優(yōu)選地向上定位。然后裝配設(shè)備優(yōu)選地從上方將四個螺旋工具，一個接一個地裝入每一個進口 5 內(nèi)，并將各自的工具頂端插入固定螺釘18頭部3的成型槽中。當全部四個固定螺釘18已插入時，操作者將桿13的高度調(diào)整為，使吸頭15與熱屏元件14的熱側(cè)21進入接觸，并通過緊壓吸頭形成抽吸連接。此外框架12也可以下壓，由此使螺旋工具6克服摩擦力地移入其支座內(nèi)。也可以與此相反，首先將吸頭15通過緊壓與熱屏元件14的熱側(cè)21形成抽吸連接，只是在這之后才將一個個螺旋工具6在其支座內(nèi)通過傾動、旋轉(zhuǎn)和移動插入固定螺釘?shù)念^部2內(nèi)。以此方式安放在裝配設(shè)備上的熱屏元件14，現(xiàn)在可以由單個操作者舉起，并嵌入預裝配的相鄰的熱屏元件8之間一個任意定向的裝配位置內(nèi)。此時操作者可以舒適地通過傾動、旋轉(zhuǎn)和移動螺旋工具6 —個接一個將固定螺釘18穿入各自的盤形彈簧疊19中，并通過旋擰螺旋工具6將螺旋工具6向前推進，直至允許可手動產(chǎn)生扭矩，實現(xiàn)螺旋連接。當以此方式造成全部四個螺旋連接時，通過松開用彈性材料制造的吸頭，可以拆除裝配設(shè)備。為此吸頭可例如有一個用杠桿操縱的放氣和充氣閥，或可以簡單地手工拔出。在拆除裝配設(shè)備后，操作者可例如借助扭力板手用預定的扭矩擰緊固定螺釘18。
權(quán)利要求
1.一種裝配設(shè)備，用于借助至少一個螺旋連接(18)在支承結(jié)構(gòu)(17)上裝配一個包括多個相鄰排列的熱屏元件的熱屏的設(shè)計為平的熱屏元件(14)，其中，裝配方向朝向沿支承結(jié)構(gòu)(17)表面法線的方向，以及熱屏元件(14)有至少一個進口(5)用于穿過裝配工具，尤其螺旋工具(6)，其特征為設(shè)一個框架(12)，它包括固定至少一個螺旋工具(6)的器件，以及設(shè)至少一個固定裝置(13、15)，用于將熱屏元件(14)固定在框架(12)上，將所述框架和所述固定裝置設(shè)置為保持所述至少一個螺旋工具(6)和至少一個熱屏元件(14)彼此的相對位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝配設(shè)備，其特征為，用于將熱屏元件(14)固定在框架(12) 上的固定裝置(13、15)設(shè)計為吸頭(15)。
3.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的裝配設(shè)備，其特征為，用于將熱屏元件(14)固定在框架(12)上的固定裝置(13、15)與所述框架(12)固定連接。
4.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的裝配設(shè)備，其特征為，用于將熱屏元件(14)固定在框架(1 上的固定裝置(13、1 與所述框架(1 高度可調(diào)地連接。
5.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的裝配設(shè)備，其特征為，至少一個用于固定至少一個螺旋工具(6)的器件設(shè)計為可以相對于所述框架(12)旋轉(zhuǎn)和/或傾動和/或可平移。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝配設(shè)備，其特征為，用于固定至少一個螺旋工具(6)的器件設(shè)計為球形萬向節(jié)(7)。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝配設(shè)備，其特征為，所述球形萬向節(jié)(7)被施加預先規(guī)定的約束和/或摩擦，由此螺旋工具(6)可運動和可以固定在一個到達的位置。
8.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的裝配設(shè)備，其特征為，尤其設(shè)四個螺旋工具(6)用于四個各自對應的固定螺釘和/或盤形彈簧疊(19)。
9.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的裝配設(shè)備，其特征為，所述至少一個螺旋工具(6) 配備有用于手動操縱的握把(9)。
10.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的裝配設(shè)備，其特征為，至少一個螺旋工具(6)可將其工具頂端插入一個設(shè)計在固定螺釘(18)頭部(3)的成型槽內(nèi)。
11.按照權(quán)利要求10所述的裝配設(shè)備，其特征為，熱屏元件(14)的所述至少一個螺旋連接(18)與螺旋工具(6)對應的固定螺釘(18)的成型槽設(shè)計為內(nèi)六角槽、十字槽或一字槽或其他結(jié)構(gòu)的嚙合槽。
12.—種借助按照前列諸權(quán)利要求之一所述裝配設(shè)備裝配熱屏元件的方法，其特征為-熱屏元件(14)的所述至少一個固定螺釘(18)插入一個規(guī)定用于固定螺釘(18)的缺口(1)和/或凹槽內(nèi)，-用于將熱屏元件(14)固定在裝配設(shè)備框架(12)上的固定裝置(13、15)的至少一個吸頭(5)，通過緊壓到熱屏元件(14)熱側(cè)表面上而造成抽吸連接，-所述至少一個螺旋工具(6)插入到設(shè)計在固定螺釘(18)頭部(3)中的成型槽內(nèi)，-熱屏元件(14)通過安裝在其上的裝配設(shè)備在一個沿熱屏支承結(jié)構(gòu)(17)表面法線方向定向的裝配運動中導入為其規(guī)定的位置，以及-所述至少一個固定螺釘(18)借助與之連接的螺旋工具(6)導入到一個設(shè)計在支承結(jié)構(gòu)(17)內(nèi)對應的螺旋連接孔00)內(nèi)，從而準備進行螺旋連接過程，所述至少一個螺旋工具(6)將固定螺釘(18)導入和/或旋入螺旋連接孔00)內(nèi)，以及，-從熱屏元件(14)拆除所述裝配設(shè)備，為此將吸頭(15)脫開以及將所述至少一個螺旋工具(6)從所述至少一個固定螺釘(18)成型槽中拔出。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征為，熱屏元件(14)的裝配沿任何期望的方向或在任何期望的位置進行，亦即也處于任意傾斜角或按軸向位置進行。
14.所述裝配設(shè)備的一種應用，用于安裝熱屏的最后一個熱屏元件(14)，該最后一個熱屏元件封閉了一排預裝配的相鄰的熱屏元件(8)。
15.按照權(quán)利要求14所述的應用，其中，所述熱屏用于渦輪機的流過熱燃氣的壁的砌襯，渦輪機尤其設(shè)計為燃氣輪機或液體燃料渦輪機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝配設(shè)備，用于借助至少一個螺旋連接(18)在支承結(jié)構(gòu)(17)上裝配一個包括多個相鄰排列的熱屏元件的熱屏的一個設(shè)計為平的熱屏元件(14)，其中，裝配方向朝向沿支承結(jié)構(gòu)表面法線的方向，以及熱屏元件有至少一個進口(5)用于穿過裝配工具，尤其螺旋工具(6)。按本發(fā)明規(guī)定，設(shè)一個框架(12)，它包括固定至少一個螺旋工具(6)的器件，以及設(shè)至少一個固定裝置(13、15)，用于將熱屏元件(14)固定在框架(12)上，將所述框架和所述固定裝置設(shè)置為保持所述至少一個螺旋工具(6)和至少一個熱屏元件(14)彼此的相對位置。
文檔編號F23M5/04GK102356276SQ201080012115
公開日2012年2月15日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者A.克魯格, S.哥倫德爾 申請人:西門子公司