EP0904512A1 - Heat-shield arrangement, especially for structural components of gas turbine plants - Google Patents

Heat-shield arrangement, especially for structural components of gas turbine plants

Info

Publication number
EP0904512A1
EP0904512A1 EP97925907A EP97925907A EP0904512A1 EP 0904512 A1 EP0904512 A1 EP 0904512A1 EP 97925907 A EP97925907 A EP 97925907A EP 97925907 A EP97925907 A EP 97925907A EP 0904512 A1 EP0904512 A1 EP 0904512A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat shield
arrangement according
shield arrangement
bolt
heat
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP97925907A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0904512B1 (en
Inventor
Günther WALZ
Jens Kleinfeld
Robert Frantzheld
Helmut Neugebauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0904512A1 publication Critical patent/EP0904512A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0904512B1 publication Critical patent/EP0904512B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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

Definitions

  • Heat shield arrangement in particular for structural parts of gas turbine plants
  • the present invention relates to a heat shield arrangement for protecting a support structure against a hot fluid according to the preamble of claim 1.
  • Such a heat shield arrangement is known for example from EP 0 224 817.
  • the heat shield arrangement has an inner lining consisting of heat-resistant material.
  • the inner lining is composed of high-temperature-resistant, plate-shaped, heat-shield elements arranged side by side, covering the entire area, while leaving gaps.
  • the individual heat shield elements are anchored to the support structure by means of bolts by means of heat.
  • the individual heat shield elements are designed in the manner of a mushroom with a hat part and a shaft part, the hat part being a flat or spatial, polygonal plate body.
  • Such heat shield arrangements for protecting a support structure against a hot fluid with an inner lining consisting of heat-resistant material are used in particular to form a combustion chamber, in particular for gas turbines.
  • an atmosphere attacking the inner lining is created in the combustion chamber of a gas turbine.
  • the inner lining is exposed to a relatively high temperature.
  • the temperature and gas atmosphere can cause structural changes in the heat shield elements.
  • the individual heat shield elements of a heat shield arrangement are also subject to a dynamic load due to vibrations which occur during of the combustion process occur in a combustion chamber of a gas turbine.
  • DE 41 14 768 AI describes a heat shield on a structure carrying a hot gas and having a supporting wall, in particular a flame tube for a gas turbine, consisting of a large number of stones.
  • the stones are essentially arranged side by side and are attached to the supporting wall by means of at least one associated holder.
  • Each stone has a cold side facing the supporting wall and a hot side facing away from the supporting wall and at least two flanks which connect the cold side to the hot side.
  • Each associated holder is fastened to the supporting wall and contains at least two interacting clamp lugs, which grip the respectively assigned stone on the cold side between the flanks.
  • Each holder preferably consists of sheet metal and each stone of a ceramic.
  • the object of the present invention is to provide an improved heat shield arrangement of the generic type which is effective at elevated temperatures.
  • the heat shield arrangement is also intended to reduce the coolant requirement and consumption.
  • Another object of the invention is to reduce nitrogen oxide emissions from a gas turbine. According to the invention, this object is achieved by a heat shield arrangement with a layered structure with the features of claim 1.
  • the heat shield arrangement according to the invention for protecting a support structure against a hot fluid with an inner lining consisting of heat-resistant material is characterized in that the heat shield elements consist of an erosion and corrosion-resistant, preferably high-temperature-resistant material. Thermal insulation is formed between each heat shield element and the support structure.
  • This configuration of the heat shield arrangement achieves a layered construction of the inner lining.
  • This layered construction of the inner lining achieves a functional separation of individual inner lining tasks.
  • the individual heat shield elements all had to be combined meet the requirements placed on them.
  • the heat shield elements have a protective function with regard to the erosion and corrosion effects of the gas atmosphere.
  • the heat shield element as such need not necessarily have a thermally insulating effect.
  • the thermal insulation which is formed between each heat shield element and the support structure is preferably formed by a mat made of a fiber material or by a refractory ceramic.
  • the refractory ceramic is, for example, an insulating stone.
  • the thermal insulation can consist of a material that could be attacked by the gas atmosphere, for example in a combustion chamber.
  • the inner lining can be cooled by a coolant.
  • the coolant consumption is reduced owing to the layered configuration of the inner lining.
  • the coolant is cooling air, the amount of air introduced into the combustion chamber is also reduced.
  • the heat shield arrangement also achieves a higher turbine inlet temperature. A comparison of the temperature can also be achieved by air filtering.
  • the heat shield element preferably consists of a structural ceramic.
  • Structural ceramics are preferably silicon carbide or silicon nitride.
  • a structural ceramic which consists of such a material has the positive properties that it is insensitive to the corrosion and erosion influences of the gas atmosphere. Furthermore, the structural ceramics are characterized by high temperature resistance. Silicon carbide and silicon nitride are the preferred materials that can be used to form the heat shield elements.
  • the heat shield elements can also consist of other ceramic materials, provided that their properties are similar to those of the preferred materials.
  • the heat shield elements are preferably essentially plate-shaped. A configuration of the heat shield elements is preferred, in which at least the edge region facing the hot fluid is curved.
  • the heat shield element and the insulating block are essentially identical.
  • the heat shield element can also be a ceramic-coated metal plate.
  • the heat shield elements are anchored to the support structure by means of a fastening element, in particular a bolt.
  • the bolt is preferably a bolt consisting of a ceramic material, preferably of the same material as the heat shield element, in particular of silicon carbide or silicon nitride.
  • the bolt preferably has a head at a free end.
  • the heat shield element has a through opening through which the bolt extends, the head of the bolt resting on the heat shield element.
  • the head of the bolt holds the heat shield element on the one hand and on the other hand the head of the bolt seals the through opening of the heat shield element.
  • the heat shield element preferably has a seat for the head of the bolt, so that the head is countersunk in the heat shield element.
  • the insulating stone preferably has a channel through which the bolt extends.
  • the bolt is preferably arranged with play in the channel of the insulating block.
  • the heat shield element is preferably anchored in a heat-mobile manner on the support structure by means of the fastening element, the bolt.
  • the bolt is preferably displaceable against a spring force in the axial direction of the bolt.
  • the anchoring is preferably carried out on the wall of the supporting structure facing away from the inner lining.
  • the support structure has at least one wall through which at least one end section of the bolt stretches.
  • a spring element preferably a compression spring, acts on the end section of the bolt.
  • the compression spring surround the end portion of the bolt.
  • a holding element which forms a first abutment for the compression spring, is preferably arranged on the end section of the bolt.
  • a spacer which forms a second abutment for the compression spring, is preferably arranged on the wall of the support structure.
  • the holding element is detachably, preferably wedge-shaped, connected to the end portion of the bolt.
  • the end section has a circumferential groove in which a wedge, preferably a wedge-shaped, circumferential projection formed on the holding element, engages.
  • a cap is preferably connected to the holding element in such a way that the cap, the holding element and the spacer form a chamber, the cap surrounding the spacer.
  • the cap can be connected to the spacer, in which case the cap surrounds the holding element.
  • the holding element is displaced within the cap in the manner of a piston / cylinder arrangement.
  • the cap is detachably connected, preferably screwed, to the holding element or to the spacer.
  • the heat shield arrangement is assembled by arranging a heat shield element on an insulating block.
  • the bolt is then passed through the heat shield element and the insulating block.
  • An end portion of the bolt protrudes from the insulating brick.
  • This end section is then to be passed through a bore formed in the combustion chamber wall.
  • the spacer one in the channel of Isolierstein protruding guide tube. This configuration allows pre-assembly of the insulating block on the guide tube of the spacer.
  • all insulating stones can therefore first be mounted on the combustion chamber wall through the guide tubes.
  • the heat shield elements are then attached to the insulating blocks using the bolts.
  • Structure remains connected, these are preferably connected to the structure by means of a securing bolt.
  • the outer contour of the heat shield element can be of different geometry.
  • the insulating block is preferably connected to the heat shield element in a form-fitting manner.
  • the insulating block preferably has a recess in one surface, into which a protrusion correspondingly formed on the heat shield element engages. This prevents displacement or rotation of the insulating block relative to the heat shield element.
  • the heat shield arrangement it is cooled with a coolant.
  • the cooling of a heat shield arrangement is known per se.
  • a coolant is passed between the heat shield element and the insulating block, for which purpose at least one coolant channel is provided between the heat shield element and the insulating block.
  • the coolant channel has an inlet which is connected to a coolant supply channel and an outlet which is open to the ambient atmosphere.
  • the coolant channel is preferably formed by arranging the heat shield element at a distance from the thermal insulation, forming a gap-shaped coolant channel. ⁇ is net.
  • the distance between the heat shield element and the thermal insulation is between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm.
  • At least one spacer is preferably formed between these components.
  • An embodiment is preferred in which the distance is between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm.
  • Three spacers are preferably provided, which are arranged on an imaginary circumference, the center of the imaginary circumference essentially lying in the center of the heat shield element. With such a design, the bolt which engages the heat shield element is arranged in the center of the heat shield element.
  • the spacers are formed on the heat shield element and / or the insulating block.
  • An embodiment is preferred in which the spacers form an integral part of the heat shield element or the insulating block.
  • the spacers are designed in the form of knobs. For example, they can have the shape of a truncated pyramid.
  • the contact surface of the spacers on which the heat shield element or the insulating block rests is preferably between 9 and 64 mm 2 , in particular 25 mm 2 .
  • the coolant channel can be partially formed in the insulating brick and / or in the heat shield element.
  • the coolant is supplied via the channel formed in the insulating block.
  • the cap have at least one coolant supply bore.
  • the cooling can be controllable through the formation of the coolant supply bores in the cap.
  • the coolant supply bores each form a throttle for a cooling fluid.
  • the chamber be essentially air-tight to the environment.
  • FIG. 1 shows a full section through a heat shield arrangement of a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a bottom view of the arrangement according to FIG. 1,
  • FIG. 4 is a front view of a heat shield element with spacers
  • FIG. 5 shows the heat shield element according to FIG. 4 in a bottom view.
  • FIG. 1 shows a segment of a heat shield arrangement for protecting a support structure 1 against a hot fluid.
  • the segment forms an inner lining 2a.
  • the inner lining 2a is composed of heat shield elements 2 arranged side by side, leaving gaps 2b next to one another.
  • the heat shield element 2 consists of an erosion and corrosion-resistant material. This is preferably a ceramic-coated metal plate.
  • An insulating stone 3 is arranged between the heat shield element 2 and the supporting structure 1.
  • the insulating brick 3 consists of a refractory ceramic.
  • the heat shield element 2 is connected to the supporting structure 1 by means of a fastening element, in particular a bolt 4.
  • the bolt 4 extends through a through opening 5 formed in the heat shield element 2.
  • the bolt 4 has a free end at one end Head 6, which rests on the heat shield element 2.
  • the heat shield element element 2 has a seat 7 for the head 6 of the bolt 4, so that the head 6 is sunk in the heat shield element 2.
  • the insulating block 3 has a channel 8 through which the bolt 4 extends.
  • the insulating block 3 lies on the supporting structure 1.
  • the insulating block 3 has a recess 9 in its surface facing the heat shield element 2, into which a projection 10 correspondingly formed on the heat shield element 2 engages.
  • the bolt 4 has an end section 11 which extends through the wall of the support structure 1.
  • the wall of the support structure 1 has a through hole 12.
  • the end section 11 of the bolt 4 is surrounded by a spring element 13, which is designed in the form of a compression spring.
  • the one abutment of the spring element 13 is formed by a holding element 14.
  • the holding element 14 has a conically widening bore 17 through which the end section 11 of the bolt 4 extends.
  • the bolt 4 has at its end section 1 a circumferential groove 15 in which a wedge 16 engages.
  • the wedge 16 lies against the conically widening bore 17 of the spring element.
  • the retaining element 14 is held on the bolt 4 by the wedge connection.
  • a cap 18 is screwed to the holding element 14.
  • the cap 18 has a jacket 19 which extends towards the wall of the holding structure 1.
  • the cap 18 is cylindrical.
  • the section of the cap 18 opposite the holding element 14 encompasses a spacer 20 arranged on the support structure 1.
  • the spacer 20 has a recess into which the spring element 13 engages.
  • the spacer 20 is provided with a guide tube 21 which at least partially protrudes into the insulating block 3.
  • the inner cross section of the guide tube 21 is larger than the cross section of the shaft of the bolt 4.
  • Spring element 13 is arranged with prestress between the spacer 20 and the holding element 14. By the spring force of the spring element 13, an outward force is introduced into the bolt 4 via the holding element 14. This force is transmitted to the heat shield element 2 via the head 6 of the bolt, as a result of which the heat shield element 2 is pressed against the insulating block 3, which lies against the wall of the support structure 1.
  • the cap 18 is dimensioned such that it ends at a distance from the wall of the support structure 1, whereby a relative movement of the cap 18 in the axial direction of the bolt 4 is permitted.
  • a securing bolt 22 is connected to the wall of the supporting structure 1.
  • the securing bolt 22 extends through a bore 23 formed in the wall of the support structure 1.
  • the securing bolt 22 is connected to the wall of the support structure 1 via a screw connection 24.
  • a blind hole 25 is formed in the insulating block 3, into which the securing bolt 22 projects.
  • a securing pin 26 extends into and through the securing bolt 22.
  • the securing pin 26 is positioned essentially perpendicular to the longitudinal axis of the securing bolt 22.
  • a bore 27 is formed in the insulating block 3 for introducing the securing pin 26.
  • FIG. 2 shows a bottom view of the arrangement shown in FIG. 1.
  • the view according to FIG. 1 is identified by the section line A-A.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a heat shield arrangement.
  • the basic structure of this arrangement corresponds to the arrangement shown in Figures 1 and 2.
  • FIGS. 1 and 2 in order to avoid repetitions.
  • the cap 18 has bores 29 which open into the chamber 28.
  • the chamber 28 is delimited by the spacer 20, the cap 18 and the holding element 14. Cooling fluid connection lines can be connected to the bores 29. A cooling fluid flows through the bores 29 into the chamber 28.
  • the cooling fluid flows from the chamber 28 through the guide tube 21 into the channel 8 formed in the insulating block 3.
  • An outwardly directed channel 30 is formed between the insulating brick 3 and the heat shield element 2, through which the cooling fluid flows out of the arrangement from the channel 8.
  • the channel 30 is formed in the illustrated embodiment 3.
  • the channel 30 can also be formed by recesses in the heat shield element 2 and in the insulating brick 3 and only in the heat shield element 2.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a heat shield element 2 in longitudinal section.
  • the heat shield element 2 consists, for example, of silicon carbide or silicon nitride. It has spacers 31 on the surface facing an insulating block (not shown).
  • the spacers 31 are essentially truncated pyramids. They have a height of approx. 1 mm and a contact area of approx. 25 mm 2 .
  • the spacers 31 are formed on an imaginary circumference K.
  • the spacers are preferably arranged equidistant from one another.
  • the center of the imaginary circumference K lies essentially in the geometric center of the heat shield element 2, preferably the center of the imaginary circumference K coincides with the geometric center of the heat shield element 2.
  • the through opening 5 is formed, through which a bolt 4, as is shown, for example, in FIGS. 1 and 3, can extend.
  • the spacers 31 ensure that the heat shield element 2 is arranged at a distance from an insulating block 3 on the latter. A cooling fluid then flows between the insulating stone 3 and the heat shield element 2, as a result of which the heat shield element 2 is cooled. Between the heat shield element 2 and an insulating block 3, a gap-shaped cooling channel 30 is formed by the spacers 31.
  • the spacers 31 can also be formed on an insulating block 3.
  • the height or the gap size of the cooling channel 30, which results from the spacers 31, can be adapted to the thermal task.

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

The object of the invention is a heat-shield arrangement to protect a bearing structure (1) from a hot fluid, with an inner cladding (2a) of heat-resistant material and composed of plate-like heat-shield components (2) arranged side-by-side leaving gaps (2b) and anchored to the bearing structure (1) in a manner allowing heat circulation by bolts (4). The heat-shield components (2) are made of a non-eroding and non-corroding material. Between each heat-shield component (2) and the bearing structure (1) is fitted an insulating block (3) of a fireproof ceramic.

Description

Beschreibungdescription
Hitzeschildanordnung, insbesondere für Strukturteile von GasturbinenanlagenHeat shield arrangement, in particular for structural parts of gas turbine plants
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hitzeschild¬ anordnung zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem hei¬ ßen Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a heat shield arrangement for protecting a support structure against a hot fluid according to the preamble of claim 1.
Eine solche Hitzeschildanordnung ist beispielsweise aus der EP 0 224 817 bekannt. Durch diese Schrift wird vorgeschlagen, daß die Hitzeschildanordnung eine aus hitzebeständigem Mate¬ rial bestehende Innenauskleidung aufweiεt. Die Innenausklei¬ dung ist zusammengesetzt aus flächendeckend unter Belasεung von Spalten nebeneinander angeordneten hochtemperaturfesten, plattenförmigen Hitzeschild-Elementen. Die einzelnen Hitze¬ schild-Elemente sind wärmebeweglich an der Tragstruktur mit¬ tels Bolzen verankert.Such a heat shield arrangement is known for example from EP 0 224 817. This document suggests that the heat shield arrangement has an inner lining consisting of heat-resistant material. The inner lining is composed of high-temperature-resistant, plate-shaped, heat-shield elements arranged side by side, covering the entire area, while leaving gaps. The individual heat shield elements are anchored to the support structure by means of bolts by means of heat.
Die einzelnen Hitzeschild-Elemente sind nach Art eines Pilzes mit einem Hutteil und einem Schaftteil ausgebildet, wobei der Hutteil ein ebener oder räumlicher, polygonaler Plattenkörper ist.The individual heat shield elements are designed in the manner of a mushroom with a hat part and a shaft part, the hat part being a flat or spatial, polygonal plate body.
Solche Hitzeschildanordnungen zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem heißen Fluid mit aus hitzebeständigem Mate¬ rial bestehender Innenauskleidung werden insbesondere zur Ausbildung einer Brennkammer, insbesondere für Gasturbinen, verwendet . In der Brennkammer einer Gasturbine entsteht wäh- rend des Brennvorgangs eine, die Innenauskleidung angreifende Atmosphäre. Während des Betriebs einer Gasturbine wird die Innenauskleidung einer relativ hohen Temperatur ausgesetzt. Neben der thermischen Belastung der Innenauskleidung kann es aufgrund der Temperatur und Gasatmosphäre zu Strukturverände- rungen der Hitzeschild-Elemente kommen. Die einzelnen Hitze¬ schild-Elemente einer Hitzeschildanordnung unterliegen auch einer dynamischen Belastung durch Schwingungen, die während des Verbrennungsvorgangs in einer Brennkammer einer Gastur¬ bine auftreten. Um die thermische Belastung der Innenausklei¬ dung und somit der einzelnen Hitzeschild-Elemente zu verrin¬ gern, ist es bekannt, die Hitzeschild-Elemente von der Brenn- kammerwand her zu kühlen. Das Kühlmittel umströmt die Unter¬ seite der Hitzeschild-Elemente und strömt durch die Spalte zwischen den einzelnen Hitzeschild-Elementen in die Brennkam¬ mer hinein, die eine Kühlung der Hitzeschild-Elemente vom Heißgas bewirken. Die Einleitung einer Kühlluft in die Brenn- kammer hinein führt zu einem erhöhten Stickoxidausstoß, da die Verbrennung mit Luftüberschuß stattfindet. Der Ausstoß von Stickoxiden ist jedoch unerwünscht. Soll die Gasturbine bei erhöhten Temperaturen betrieben werden, so ist dies mit einem erhöhten Kühlmittelverbrauch verbunden.Such heat shield arrangements for protecting a support structure against a hot fluid with an inner lining consisting of heat-resistant material are used in particular to form a combustion chamber, in particular for gas turbines. During the combustion process, an atmosphere attacking the inner lining is created in the combustion chamber of a gas turbine. During the operation of a gas turbine, the inner lining is exposed to a relatively high temperature. In addition to the thermal load on the inner lining, the temperature and gas atmosphere can cause structural changes in the heat shield elements. The individual heat shield elements of a heat shield arrangement are also subject to a dynamic load due to vibrations which occur during of the combustion process occur in a combustion chamber of a gas turbine. In order to reduce the thermal load on the inner lining and thus on the individual heat shield elements, it is known to cool the heat shield elements from the combustion chamber wall. The coolant flows around the underside of the heat shield elements and flows through the gaps between the individual heat shield elements into the combustion chamber, which cool the heat shield elements from the hot gas. The introduction of cooling air into the combustion chamber leads to increased nitrogen oxide emissions, since the combustion takes place with excess air. However, nitrogen oxide emissions are undesirable. If the gas turbine is to be operated at elevated temperatures, this is associated with increased coolant consumption.
In der DE 41 14 768 AI ist ein Hitzeschild an einer Heißgas führenden, eine Tragwand aufweisenden Struktur, insbesondere einem Flammrohr für eine Gasturbine, bestehend aus einer Vielzahl von Steinen beschrieben. Die Steine sind im wesent- liehen flächendeckend nebeneinander angeordnet und sind je¬ weils mittels zumindest eines zugehörigen Halters an der Tragwand befestigt. Jeder Stein weist eine der Tragwand zuge¬ wandte Kaltseite und eine der Tragwand abgewandte Heißseite und mindestens zwei Flanken auf, welche die Kaltseite mit der Heißseite verbinden. Jeder zugehörige Halter ist an der Trag¬ wand befestigt und enthält mindestens zwei zusammenwirkende Klammerfahnen, die den jeweils zugeordneten Stein an der Kaltseite zwischen den Flanken umgreifen. Jeder Halter be¬ steht vorzugsweise aus Metallblech und jeder Stein aus einer Keramik.DE 41 14 768 AI describes a heat shield on a structure carrying a hot gas and having a supporting wall, in particular a flame tube for a gas turbine, consisting of a large number of stones. The stones are essentially arranged side by side and are attached to the supporting wall by means of at least one associated holder. Each stone has a cold side facing the supporting wall and a hot side facing away from the supporting wall and at least two flanks which connect the cold side to the hot side. Each associated holder is fastened to the supporting wall and contains at least two interacting clamp lugs, which grip the respectively assigned stone on the cold side between the flanks. Each holder preferably consists of sheet metal and each stone of a ceramic.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Hitzeschildanordnung der gattungsgemäßen Art, welche bei erhöhten Temperaturen wirkungsvoll ist. Ferner soll durch die Hitzeschildanordnung der Kühlmittelbedarf und -verbrauch verringert werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, den Stickoxidausstoß einer Gasturbine zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hitzeschild¬ anordnung mit geschichtetem Aufbau mit den Merkmalen des An¬ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestal- tungen der Hitzeschildanordnung sind Gegenstand der abhängi¬ gen Ansprüche.The object of the present invention is to provide an improved heat shield arrangement of the generic type which is effective at elevated temperatures. The heat shield arrangement is also intended to reduce the coolant requirement and consumption. Another object of the invention is to reduce nitrogen oxide emissions from a gas turbine. According to the invention, this object is achieved by a heat shield arrangement with a layered structure with the features of claim 1. Advantageous further developments and refinements of the heat shield arrangement are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem heißen Fluid mit aus hitzebe- ständigem Material bestehender Innenauskleidung zeichnet sich dadurch aus, daß die Hitzeschild-Elemente aus einem erosions- und korrosionsfesten, vorzugsweise hochtemperaturfesten Werk¬ stoff bestehen. Zwischen jedem Hitzeschild-Element und der Tragstruktur ist eine thermische Isolierung ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung der Hitzeschildanordnung wird ein geschichteter Aufbau der Innenauskleidung erreicht. Durch diesen geschichteten Aufbau der Innenauskleidung wird eine funktionale Trennung einzelner Aufgaben der Innenauskleidung erreicht. Nach den bisher bekannten Vorschlägen zur Ausge- staltung einer Innenauskleidung, wie sie beispielsweise in der EP 0 224 817, DE-PS 1 173 734 oder DE-AS 1 052 750 be¬ schrieben ist, mußten die einzelnen Hitzeschild-Elemente in sich vereinigt alle an sie gestellten Anforderungen erfüllen. Hierdurch bedingt ist die Materialauswahl der Hitzeschild- Elemente eingeschränkt. Im Gegensatz hierzu kann durch den geschichteten Aufbau der Innenauskleidung und durch geeignete Werkstoffauswahl die Innenauskleidung an den Verwendungs- bzw. Einsatzzweck besser angepaßt werden. Die Hitzeschild- Elemente haben eine Schutzfunktion bezüglich der Erosions- und Korrosionseinflüsse der Gasatmosphäre. Das Hitzeschild- Element als solches muß nicht zwingend thermischisolierend wirken. Die thermische Isolierung, die zwischen einem jedem Hitzeschild-Element und der Tragstruktur ausgebildet ist, ist vorzugsweise durch eine Matte aus einem Faserwerkstoff oder durch eine Feuerfestkeramik gebildet. Bei der Feuerfestkera¬ mik handelt es sich beispielsweise um einen Isolierstein. Da¬ durch, daß die thermische Isolierung durch ein Hitzeschild- Element erosions- und korrosionsgeschützt ist, kann die ther¬ mische Isolierung aus einem Werkstoff bestehen, der durch die Gasatmosphäre beispielsweise in einer Brennkammer angegriffen werden könnte. Die Innenauskleidung kann bei Bedarf durch ein Kühlmittel gekühlt werden. Der Kühlmittelverbrauch wird auf¬ grund der geschichteten Ausgestaltung der Innenauskleidung verringert. Handelt es sich bei dem Kühlmittel um Kühlluft, so verringert sich auch die Menge der in die Brennkammer ein¬ geleiteten Luft. Hierdurch kann der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer in der Nähe des ideellen Luftverhältnisses betrieben werden, wodurch die Emission von Stickoxiden ver¬ ringert wird. Durch die Hitzeschildanordnung wird auch eine höhere Turbineneintrittstemperatur erreicht. Eine Vergleich¬ mäßigung der Temperatur kann auch durch die Luftfilterung er- reicht werden.The heat shield arrangement according to the invention for protecting a support structure against a hot fluid with an inner lining consisting of heat-resistant material is characterized in that the heat shield elements consist of an erosion and corrosion-resistant, preferably high-temperature-resistant material. Thermal insulation is formed between each heat shield element and the support structure. This configuration of the heat shield arrangement achieves a layered construction of the inner lining. This layered construction of the inner lining achieves a functional separation of individual inner lining tasks. According to the previously known proposals for designing an inner lining, as described for example in EP 0 224 817, DE-PS 1 173 734 or DE-AS 1 052 750, the individual heat shield elements all had to be combined meet the requirements placed on them. As a result, the material selection of the heat shield elements is restricted. In contrast to this, the layered structure of the inner lining and a suitable choice of materials mean that the inner lining can be better adapted to the intended use. The heat shield elements have a protective function with regard to the erosion and corrosion effects of the gas atmosphere. The heat shield element as such need not necessarily have a thermally insulating effect. The thermal insulation which is formed between each heat shield element and the support structure is preferably formed by a mat made of a fiber material or by a refractory ceramic. The refractory ceramic is, for example, an insulating stone. Because that the thermal insulation by a heat shield If the element is protected against erosion and corrosion, the thermal insulation can consist of a material that could be attacked by the gas atmosphere, for example in a combustion chamber. If necessary, the inner lining can be cooled by a coolant. The coolant consumption is reduced owing to the layered configuration of the inner lining. If the coolant is cooling air, the amount of air introduced into the combustion chamber is also reduced. As a result, the combustion process in the combustion chamber can be operated in the vicinity of the ideal air ratio, as a result of which the emission of nitrogen oxides is reduced. The heat shield arrangement also achieves a higher turbine inlet temperature. A comparison of the temperature can also be achieved by air filtering.
Vorzugsweise besteht das Hitzeschild-Element aus einer Struk¬ turkeramik. Bei der Strukturkeramik handelt es sich vorzugs¬ weise um Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid. Eine Strukturke- ramik, die aus einem solchen Werkstoff besteht, hat die posi¬ tiven Eigenschaften, daß diese bezüglich der Korrosions- und Erosionseinflüsse der Gasatmosphäre unempfindlich sind. Des weiteren zeichnet sich die Strukturkeramik durch hohe Tempe¬ raturbeständigkeit aus. Siliziumcarbid und Siliziumnitrid sind die bevorzugten Werkstoffe, die zur Ausbildung der Hit¬ zeschild-Elemente verwendbar sind. Die Hitzeschild-Elemente können jedoch auch aus anderen keramischen Werkstoffen beste¬ hen, sofern sie in ihren Eigenschaften mit den bevorzugten Werkstoffen ähnlich sind. Die Hitzeschild-Elemente sind vor- zugsweise im wesentlichen plattenformig ausgebildet. Bevor¬ zugt ist eine Ausgestaltung der Hitzeschild-Elemente, bei der wenigstens der dem heißen Fluid zugewandte Randbereich ge¬ krümmt ausgebildet ist.The heat shield element preferably consists of a structural ceramic. Structural ceramics are preferably silicon carbide or silicon nitride. A structural ceramic which consists of such a material has the positive properties that it is insensitive to the corrosion and erosion influences of the gas atmosphere. Furthermore, the structural ceramics are characterized by high temperature resistance. Silicon carbide and silicon nitride are the preferred materials that can be used to form the heat shield elements. However, the heat shield elements can also consist of other ceramic materials, provided that their properties are similar to those of the preferred materials. The heat shield elements are preferably essentially plate-shaped. A configuration of the heat shield elements is preferred, in which at least the edge region facing the hot fluid is curved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind dasAccording to a further advantageous embodiment, these are
Hitzeschild-Element und der Isolierstein im wesentlichen dek- kungsgleich. Statt einer Strukturkeramik kann das Hitzeschild-Element auch eine keramisch beschichtete Metallplatte sein.The heat shield element and the insulating block are essentially identical. Instead of a structural ceramic, the heat shield element can also be a ceramic-coated metal plate.
Die Hitzeschild-Elemente sind mittels eines Befestigungsele¬ mentes, insbesondere eines Bolzens, an der Tragstruktur ver¬ ankert . Bei dem Bolzen handelt es sich vorzugsweise um einen aus einem keramischen Werkstoff, vorzugsweise aus dem glei¬ chen Werkstoff wie das Hitzeschild-Element, insbesondere aus Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid, bestehenden Bolzen. Der Bolzen weist vorzugsweise an einem freien Ende einen Kopf auf. Das Hitzeschild-Element weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die sich der Bolzen hindurcherstreckt, wobei der Kopf des Bolzens auf dem Hitzeschild-Element aufliegt. Durch den Kopf des Bolzens wird das Hitzeschild-Element zum einen festgehalten und zum anderen dichtet der Kopf des Bolzens die Durchgangsöffnung des Hitzeschild-Elementes ab. Bevorzugt weist das Hitzeschild-Element einen Sitz für den Kopf des Bolzens auf, so daß der Kopf im Hitzeschild-Element versenkt ist. Hierdurch wird eine plane Fläche des Hitzeschild-Elemen¬ tes erreicht. Zur Vereinfachung der Montage weist der Iso¬ lierstein vorzugsweise einen Kanal auf, durch den sich der Bolzen hindurcherstreckt. Um unterschiedliche Wärmeausdehnun¬ gen des Bolzens, des Hitzeschild-Elementes und des Isolier- steins zu kompensieren, ist der Bolzen vorzugsweise mit Spiel im Kanal des Isoliersteins angeordnet.The heat shield elements are anchored to the support structure by means of a fastening element, in particular a bolt. The bolt is preferably a bolt consisting of a ceramic material, preferably of the same material as the heat shield element, in particular of silicon carbide or silicon nitride. The bolt preferably has a head at a free end. The heat shield element has a through opening through which the bolt extends, the head of the bolt resting on the heat shield element. The head of the bolt holds the heat shield element on the one hand and on the other hand the head of the bolt seals the through opening of the heat shield element. The heat shield element preferably has a seat for the head of the bolt, so that the head is countersunk in the heat shield element. In this way, a flat surface of the heat shield element is achieved. To simplify assembly, the insulating stone preferably has a channel through which the bolt extends. In order to compensate for different thermal expansions of the bolt, the heat shield element and the insulating block, the bolt is preferably arranged with play in the channel of the insulating block.
Das Hitzeschild-Element ist vorzugsweise wärmebeweglich an der Tragstruktur mittels des Befestigungselementes, des Bol- zens, verankert. Zur Kompensation der unterschiedlichen Wär¬ meausdehnungen, die aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdeh¬ nungskoeffizienten der Werkstoffe entstehen, ist der Bolzen vorzugsweise gegen eine Federkraft in axialer Richtung des Bolzens verschieblich. Die Verankerung erfolgt vorzugsweise an der, der Innenauskleidung abgewandten, Wand der Tragstruk¬ tur. Hierzu weist die Tragstruktur wenigstens eine Wand auf, durch die sich wenigstens ein Endabschnitt des Bolzens er- streckt. An dem Endabschnitt des Bolzens greift ein Federele¬ ment an, vorzugsweise eine Druckfeder. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Druckfeder den Endabschnitt des Bolzens umgibt. Vorzugsweise ist an dem Endabschnitt des Bolzens ein Halteelement angeord¬ net, das ein erstes Widerlager für die Druckfeder bildet. An der Wand der Tragstruktur ist vorzugsweise ein Distanzstück angeordnet, welches ein zweites Widerlager für die Druckfeder bildet.The heat shield element is preferably anchored in a heat-mobile manner on the support structure by means of the fastening element, the bolt. To compensate for the different thermal expansions that arise due to different thermal expansion coefficients of the materials, the bolt is preferably displaceable against a spring force in the axial direction of the bolt. The anchoring is preferably carried out on the wall of the supporting structure facing away from the inner lining. For this purpose, the support structure has at least one wall through which at least one end section of the bolt stretches. A spring element, preferably a compression spring, acts on the end section of the bolt. According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the compression spring surround the end portion of the bolt. A holding element, which forms a first abutment for the compression spring, is preferably arranged on the end section of the bolt. A spacer, which forms a second abutment for the compression spring, is preferably arranged on the wall of the support structure.
Das Halteelement ist mit dem Endabschnitt des Bolzens lösbar, vorzugsweise keilförmig, verbunden. Hierzu weist der Endab¬ schnitt eine umlaufende Nut auf, in die ein Keil, vorzugs¬ weise ein am Halteelement ausgebildeter keilförmiger, umlau- fender Vorsprung, eingreift. Um sicherzustellen, daß dieThe holding element is detachably, preferably wedge-shaped, connected to the end portion of the bolt. For this purpose, the end section has a circumferential groove in which a wedge, preferably a wedge-shaped, circumferential projection formed on the holding element, engages. To ensure that the
Druckfeder ihre Federeigenschaften nicht durch Schmutzablage¬ rungen oder Korrosion verliert, ist vorzugsweise eine Kappe so mit dem Halteelement verbunden, daß die Kappe, das Hal¬ teelement und das Distanzstück eine Kammer bilden, wobei die Kappe das Distanzstück umgibt. Alternativ kann die Kappe mit dem Distanzstück verbunden sein, wobei in diesem Fall die Kappe das Halteelement umgibt. In der letztgenannten Ausfüh¬ rungsform erfolgt eine Verschiebung des Halteelementes inner¬ halb der Kappe nach Art einer Kolben-/Zylinderanordnung. Zur Überprüfung der Druckfeder ist die Kappe mit dem Halteelement bzw. mit dem Distanzstück lösbar verbunden, vorzugsweise ver¬ schraubt.Compression spring does not lose its spring properties due to dirt deposits or corrosion, a cap is preferably connected to the holding element in such a way that the cap, the holding element and the spacer form a chamber, the cap surrounding the spacer. Alternatively, the cap can be connected to the spacer, in which case the cap surrounds the holding element. In the latter embodiment, the holding element is displaced within the cap in the manner of a piston / cylinder arrangement. To check the compression spring, the cap is detachably connected, preferably screwed, to the holding element or to the spacer.
Nach einer der Ausgestaltungen der Hitzeschildanordnung er- folgt die Montage der Hitzeschildanordnung dadurch, daß auf einen Isolierstein ein Hitzeschild-Element angeordnet wird. Anschließend wird der Bolzen durch das Hitzeschild-Element und den Isolierstein hindurchgeführt. Ein Endabschnitt des Bolzens ragt aus dem Isolierstein hervor. Dieser Endabschnitt ist anschließend durch eine in der Brennkammerwand ausgebil¬ dete Bohrung hindurchzuführen. Zur Vereinfachung der Montage wird vorgeschlagen, daß das Distanzstück ein in den Kanal des Isoliersteins hineinragendes Führungsrohr aufweist. Durch diese Ausgestaltung kann eine Vormontage des Isoliersteins am Führungsrohr des Distanzstücks folgen. Bei der Ausbildung der Hitzeschildanordnung können daher zunächst alle Isoliersteine durch die Führungsrohre an der Brennkammerwand montiert wer¬ den. Anschließend werden die Hitzeschild-Elemente mit den Bolzen an den Isoliersteinen montiert.According to one of the configurations of the heat shield arrangement, the heat shield arrangement is assembled by arranging a heat shield element on an insulating block. The bolt is then passed through the heat shield element and the insulating block. An end portion of the bolt protrudes from the insulating brick. This end section is then to be passed through a bore formed in the combustion chamber wall. To simplify assembly, it is proposed that the spacer one in the channel of Isolierstein protruding guide tube. This configuration allows pre-assembly of the insulating block on the guide tube of the spacer. When designing the heat shield arrangement, all insulating stones can therefore first be mounted on the combustion chamber wall through the guide tubes. The heat shield elements are then attached to the insulating blocks using the bolts.
Um sicherzugehen, daß im Falle eines Versagens des Bolzens bzw. des Hitzeschild-Elementes der Isolierstein mit derTo make sure that in the event of a failure of the bolt or the heat shield element, the insulating block with the
Struktur verbunden bleibt, sind diese vorzugsweise mittels eines Sicherungsbolzens mit der Struktur verbunden.Structure remains connected, these are preferably connected to the structure by means of a securing bolt.
Die Außenkontur des Hitzeschild-Elementes kann unterschied- licher Geometrie sein. Um sicherzustellen, daß durch mögliche Verschiebungen bzw. Verdrehungen des Isoliersteins dieser nicht mit benachbarten Isoliersteinen in Kontakt tritt, ist der Isolierstein vorzugsweise mit dem Hitzeschild-Element formschlüssig verbunden. Hierzu weist der Isolierstein vor- zugsweise in einer Fläche eine Ausnehmung auf, in die ein am Hitzeschild-Element korrespondierend ausgebildeter Vorsprung eingreift. Hierdurch wird eine Verschiebung bzw. Verdrehung des Isoliersteins relativ zum Hitzeschild-Element verhindert.The outer contour of the heat shield element can be of different geometry. In order to ensure that the insulating block does not come into contact with neighboring insulating blocks due to possible displacements or twists, the insulating block is preferably connected to the heat shield element in a form-fitting manner. For this purpose, the insulating block preferably has a recess in one surface, into which a protrusion correspondingly formed on the heat shield element engages. This prevents displacement or rotation of the insulating block relative to the heat shield element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Hitze¬ schildanordnung wird diese mit einem Kühlmittel gekühlt. Die Kühlung einer Hitzeschildanordnung ist an und für sich be¬ kannt. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen wird ein Kühl¬ mittel zwischen dem Hitzeschild-Element und dem Isolierstein hindurchgeleitet, wozu wenigstens ein Kühlmittelkanal zwi¬ schen dem Hitzeschild-Element und dem Isolierstein vorgesehen ist. Der Kühlmittelkanal weist einen Einlaß, der mit einem Kühlmittelzuführkanal verbunden ist, und einen Auslaß auf, der zur Umgebungsatmosphäre hin offen ist. Die Ausbildung des Kühlmittelkanals erfolgt vorzugsweise dadurch, daß das Hitze¬ schild-Element mit Abstand zu der thermischen Isolierung un¬ ter Ausbildung eines spaltförmigen Kühlmittelkanals angeord- θ net ist. Der Abstand zwischen dem Hitzeschild-Element und der thermischen Isolierung beträgt zwischen 0,3 und 1,5 mm, vor¬ zugsweise 1 mm. Zur Einhaltung eines solchen Abstandes zwi¬ schen dem Hitzeschild-Element und der thermischen Isolierung ist vorzugsweise wenigstens ein Abstandshalter zwischen die¬ sen Bauteilen ausgebildet. Bevorzugt ist eine Ausbildung, bei der der Abstand zwischen 0,3 und 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, beträgt. Vorzugsweise werden drei Abstandshalter vorgesehen, die auf einem gedachten Kreisumfang angeordnet sind, wobei der Mittelpunkt des gedachten Kreisumfangs im wesentlichen im Zentrum des Hitzeschild-Elementes liegt. Bei einer solchen Ausbildung ist der Bolzen, der am Hitzeschild-Element an¬ greift, im Zentrum des Hitzeschild-Elementes angeordnet.According to a further advantageous embodiment of the heat shield arrangement, it is cooled with a coolant. The cooling of a heat shield arrangement is known per se. In contrast to the known solutions, a coolant is passed between the heat shield element and the insulating block, for which purpose at least one coolant channel is provided between the heat shield element and the insulating block. The coolant channel has an inlet which is connected to a coolant supply channel and an outlet which is open to the ambient atmosphere. The coolant channel is preferably formed by arranging the heat shield element at a distance from the thermal insulation, forming a gap-shaped coolant channel. θ is net. The distance between the heat shield element and the thermal insulation is between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm. In order to maintain such a distance between the heat shield element and the thermal insulation, at least one spacer is preferably formed between these components. An embodiment is preferred in which the distance is between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm. Three spacers are preferably provided, which are arranged on an imaginary circumference, the center of the imaginary circumference essentially lying in the center of the heat shield element. With such a design, the bolt which engages the heat shield element is arranged in the center of the heat shield element.
Die Abstandshalter sind an dem Hitzeschild-Element und/oder dem Isolierstein ausgebildet. Bevorzugt ist eine Ausbildung, bei der die Abstandshalter einen integralen Bestandteil des Hitzeschild-Elementes oder des Isoliersteins bilden. Die Ab¬ standshalter sind in Form von Noppen ausgebildet. Sie können beispielsweise pyramidenstumpfartig ausgebildet sein. DieThe spacers are formed on the heat shield element and / or the insulating block. An embodiment is preferred in which the spacers form an integral part of the heat shield element or the insulating block. The spacers are designed in the form of knobs. For example, they can have the shape of a truncated pyramid. The
Auflagefläche der Abstandshalter, auf denen das Hitzeschild- Element bzw. der Isolierstein aufliegt, beträgt vorzugsweise zwischen 9 und 64 mm2, insbesondere 25 mm2.The contact surface of the spacers on which the heat shield element or the insulating block rests is preferably between 9 and 64 mm 2 , in particular 25 mm 2 .
Der Kühlmittelkanal kann im Isolierstein und/oder im Hitze¬ schild-Element teilweise ausgebildet sein. Die Zuführung ei¬ nes Kühlmittels erfolgt über den im Isolierstein ausgebilde¬ ten Kanal. Es wird vorgeschlagen, daß die Kappe wenigstens eine Kühlmittelzuführbohrung aufweist. Durch die Ausbildung der Kühlmittelzuführbohrungen in der Kappe kann die Kühlung regelbar sein. Die Kühlmittelzuführbohrungen bilden jeweils eine Drossel für ein Kühlfluid. Um die Verluste des Kühlmit¬ tels möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, daß die Kammer zur Umgebung hin im wesentlichen luftdicht abgeschlos- sen ist. Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Hitze¬ schildanordnung werden anhand dreier in der Zeichnung darge¬ stellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The coolant channel can be partially formed in the insulating brick and / or in the heat shield element. The coolant is supplied via the channel formed in the insulating block. It is proposed that the cap have at least one coolant supply bore. The cooling can be controllable through the formation of the coolant supply bores in the cap. The coolant supply bores each form a throttle for a cooling fluid. In order to keep the losses of the coolant as low as possible, it is proposed that the chamber be essentially air-tight to the environment. Further advantages and features of the heat shield arrangement according to the invention are explained on the basis of three exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 Einen Vollschnitt durch eine Hitzeschildanordnung ei¬ nes ersten Ausführungsbeispiels,1 shows a full section through a heat shield arrangement of a first exemplary embodiment,
Fig. 2 eine Unteransicht der Anordnung nach Figur 1,2 shows a bottom view of the arrangement according to FIG. 1,
Fig. 3 einen Vollschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Hitzeschildanordnung,3 shows a full section through a second embodiment of the heat shield arrangement,
Fig. 4 eine Vorderansicht eines Hitzeschild-Elementes mit Abstandshaltern,4 is a front view of a heat shield element with spacers,
Fig. 5 das Hitzeschild-Element nach Fig. 4 in einer Unteran¬ sicht.FIG. 5 shows the heat shield element according to FIG. 4 in a bottom view.
Figur 1 zeigt ein Segment einer Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur 1 gegenüber einem heißen Fluid. Das Segment bildet eine Innenauskleidung 2a. Die Innenauskleidung 2a ist zusammengesetzt aus flächendeckend unter Belassung von Spalten 2b nebeneinander angeordneten Hitzeschild-Elementen 2. Das Hitzeschild-Element 2 besteht aus einem erosions- und korrosionsfesten Werkstoff. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine keramisch beschichtete Metallplatte. Zwischen dem Hitzeschild-Element 2 und der Tragstruktur 1 ist ein Iso¬ lierstein 3 angeordnet. Der Isolierstein 3 besteht aus einer feuerfesten Keramik.FIG. 1 shows a segment of a heat shield arrangement for protecting a support structure 1 against a hot fluid. The segment forms an inner lining 2a. The inner lining 2a is composed of heat shield elements 2 arranged side by side, leaving gaps 2b next to one another. The heat shield element 2 consists of an erosion and corrosion-resistant material. This is preferably a ceramic-coated metal plate. An insulating stone 3 is arranged between the heat shield element 2 and the supporting structure 1. The insulating brick 3 consists of a refractory ceramic.
Die Verbindung des Hitzeschild-Elementes 2 mit der Tragstruk¬ tur 1 erfolgt mittels eines Befestigungselements, insbeson¬ dere eines Bolzens 4. Der Bolzen 4 erstreckt sich durch eine im Hitzeschild-Element 2 ausgebildete Durchgangsöffnung 5. Der Bolzen 4 weist an einem freien Ende einen Kopf 6 auf, der auf dem Hitzeschild-Element 2 aufliegt. Das Hitzeschild-Ele- ment 2 weist einen Sitz 7 für den Kopf 6 des Bolzens 4 auf, so daß der Kopf 6 im Hitzeschild-Element 2 versenkt ist.The heat shield element 2 is connected to the supporting structure 1 by means of a fastening element, in particular a bolt 4. The bolt 4 extends through a through opening 5 formed in the heat shield element 2. The bolt 4 has a free end at one end Head 6, which rests on the heat shield element 2. The heat shield element element 2 has a seat 7 for the head 6 of the bolt 4, so that the head 6 is sunk in the heat shield element 2.
Der Isolierstein 3 weist einen Kanal 8 auf, durch den sich der Bolzen 4 hindurcherstreckt. Der Isolierstein 3 liegt auf der Tragstruktur 1 auf. Der Isolierstein 3 weist in seiner, dem Hitzeschild-Element 2 zugewandten Fläche eine Ausnehmung 9 auf, in die ein am Hitzeschild-Element 2 korrespondierend ausgebildeter Vorsprung 10 hineingreift.The insulating block 3 has a channel 8 through which the bolt 4 extends. The insulating block 3 lies on the supporting structure 1. The insulating block 3 has a recess 9 in its surface facing the heat shield element 2, into which a projection 10 correspondingly formed on the heat shield element 2 engages.
Wie aus der Darstellung in der Figur 1 ersichtlich ist, weist der Bolzen 4 einen Endabschnitt 11 auf, der sich durch die Wand der Tragstruktur 1 hindurcherstreckt. Hierzu weist die Wand der Tragstruktur 1 eine Durchgangsbohrung 12 auf. Der Endabschnitt 11 des Bolzens 4 ist umgeben von einem Federele¬ ment 13, das in Form einer Druckfeder ausgebildet ist. Das eine Widerlager des Federelementes 13 ist durch ein Halteele¬ ment 14 gebildet. Das Halteelement 14 weist eine sich konisch erweiternde Bohrung 17 auf, durch die sich der Endabschnitt 11 des Bolzens 4 hindurcherstreckt. Der Bolzen 4 weist an seinem Endabschnitt 1 eine umlaufende Nut 15 auf, in die ein Keil 16 eingreift. Der Keil 16 liegt an der konisch sich er¬ weiternden Bohrung 17 des Federelementes an. Durch die Keil- verbindung wird das Halteelement 14 am Bolzen 4 gehaltert. Mit dem Halteelement 14 ist eine Kappe 18 verschraubt. Die Kappe 18 weist einen Mantel 19 auf, der sich zur Wand der Haltestruktur 1 hin erstreckt. Die Kappe 18 ist zylinderför- mig ausgebildet. Der, dem Halteelement 14 gegenüberliegende Abschnitt der Kappe 18 umgreift ein an der Tragstruktur 1 an- geordnetes Distanzstück 20. Das Distanzstück 20 weist eine Ausnehmung auf, in die das Federelement 13 eingreift. Des weiteren ist das Distanzstück 20 mit einem Führungsrohr 21 versehen, welches wenigstens teilweise in den Isolierstein 3 hineinragt. Der Innenquerschnitt des Führungsrohrs 21 ist größer als der Querschnitt des Schaftes des Bolzens 4. DasAs can be seen from the illustration in FIG. 1, the bolt 4 has an end section 11 which extends through the wall of the support structure 1. For this purpose, the wall of the support structure 1 has a through hole 12. The end section 11 of the bolt 4 is surrounded by a spring element 13, which is designed in the form of a compression spring. The one abutment of the spring element 13 is formed by a holding element 14. The holding element 14 has a conically widening bore 17 through which the end section 11 of the bolt 4 extends. The bolt 4 has at its end section 1 a circumferential groove 15 in which a wedge 16 engages. The wedge 16 lies against the conically widening bore 17 of the spring element. The retaining element 14 is held on the bolt 4 by the wedge connection. A cap 18 is screwed to the holding element 14. The cap 18 has a jacket 19 which extends towards the wall of the holding structure 1. The cap 18 is cylindrical. The section of the cap 18 opposite the holding element 14 encompasses a spacer 20 arranged on the support structure 1. The spacer 20 has a recess into which the spring element 13 engages. Furthermore, the spacer 20 is provided with a guide tube 21 which at least partially protrudes into the insulating block 3. The inner cross section of the guide tube 21 is larger than the cross section of the shaft of the bolt 4. Das
Federelement 13 ist mit Vorspannung zwischen dem Distanzstück 20 und dem Halteelement 14 angeordnet. Durch die Federkraft des Federelementes 13 wird über das Halteelement 14 eine nach außen hin gerichtete Kraft in den Bolzen 4 eingebracht. Diese Kraft wird über den Kopf 6 des Bolzens auf das Hitzeschild- Element 2 übertragen, wodurch das Hitzeschild-Element 2 gegen den Isolierstein 3 gedrückt wird, der an der Wand der Tragstruktur 1 anliegt.Spring element 13 is arranged with prestress between the spacer 20 and the holding element 14. By the spring force of the spring element 13, an outward force is introduced into the bolt 4 via the holding element 14. This force is transmitted to the heat shield element 2 via the head 6 of the bolt, as a result of which the heat shield element 2 is pressed against the insulating block 3, which lies against the wall of the support structure 1.
Die Kappe 18 ist so bemessen, daß sie mit Abstand zur Wand der Tragstruktur 1 endet, wodurch eine Relativbewegung der Kappe 18 in axialer Richtung des Bolzens 4 zugelassen wird.The cap 18 is dimensioned such that it ends at a distance from the wall of the support structure 1, whereby a relative movement of the cap 18 in the axial direction of the bolt 4 is permitted.
Zur zusätzlichen Sicherung des Isoliersteins 3 ist mit der Wand der Tragstruktur 1 ein Sicherungsbolzen 22 verbunden. Der Sicherungsbolzen 22 erstreckt sich durch eine in der Wand der Tragstruktur 1 ausgebildete Bohrung 23 hindurch.For additional securing of the insulating block 3, a securing bolt 22 is connected to the wall of the supporting structure 1. The securing bolt 22 extends through a bore 23 formed in the wall of the support structure 1.
Der Sicherungsbolzen 22 ist über eine Verschraubung 24 mit der Wand der Tragstruktur 1 verbunden. In dem Isolierstein 3 ist eine Sacklochbohrung 25 ausgebildet, in die der Siche- rungsbolzen 22 hineinragt. In den Sicherungsbolzen 22 und durch diesen hindurch erstreckt sich ein Sicherungsstift 26. Der Sicherungsstift 26 ist im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Sicherungsbolzens 22 positioniert. Zur Ein¬ bringung des Sicherungsstiftes 26 ist in dem Isolierstein 3 eine Bohrung 27 ausgebildet.The securing bolt 22 is connected to the wall of the support structure 1 via a screw connection 24. A blind hole 25 is formed in the insulating block 3, into which the securing bolt 22 projects. A securing pin 26 extends into and through the securing bolt 22. The securing pin 26 is positioned essentially perpendicular to the longitudinal axis of the securing bolt 22. A bore 27 is formed in the insulating block 3 for introducing the securing pin 26.
Die Figur 2 zeigt eine Unteransicht der in der Figur 1 darge¬ stellten Anordnung. Mit der Schnittlinie A-A ist die Ansicht nach Figur 1 gekennzeichnet.FIG. 2 shows a bottom view of the arrangement shown in FIG. 1. The view according to FIG. 1 is identified by the section line A-A.
In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hit¬ zeschildanordnung dargestellt. Der prinzipielle Aufbau dieser Anordnung entspricht der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnung. Insoweit wird, um Wiederholungen zu vermeiden auf die Beschreibung der Figuren 1 und 2 verwiesen. Bei der in der Figur 3 dargestellten Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur 1 gegenüber einem heißen Fluid ist die Möglichkeit einer Kühlung der Hitzeschild-Elemente und des Isoliersteins 3 dargestellt. Hierzu weist die Kappe 18 Bohrungen 29 auf, die in der Kammer 28 münden. Die Kammer 28 ist durch das Distanzstück 20, die Kappe 18 sowie das Halte¬ element 14 begrenzt. An die Bohrungen 29 können Kühlfluidan- schlußleitungen angeschlossen werden. Ein Kühlfluid strömt durch die Bohrungen 29 in die Kammer 28 hinein. Von der Kam- mer 28 strömt das Kühlfluid durch das Führungsrohr 21 in den im Isolierstein 3 ausgebildeten Kanal 8 hinein. Zwischen dem Isolierstein 3 und dem Hitzeschild-Element 2 ist ein auswärts gerichteter Kanal 30 ausgebildet, durch den das Kühlfluid auε dem Kanal 8 aus der Anordnung herausströmt. Der Kanal 30 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 3 ausgebildet. Der Kanal 30 kann auch durch Ausnehmungen im Hitzeschild-Element 2 und im Isolierstein 3 sowie lediglich im Hitzeschild-Ele¬ ment 2 ausgebildet sein.FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a heat shield arrangement. The basic structure of this arrangement corresponds to the arrangement shown in Figures 1 and 2. In this regard, reference is made to the description of FIGS. 1 and 2 in order to avoid repetitions. In the case of the heat shield arrangement shown in FIG. 3 for protecting a support structure 1 against a hot fluid, the possibility of cooling the heat shield elements and the insulating block 3 is shown. For this purpose, the cap 18 has bores 29 which open into the chamber 28. The chamber 28 is delimited by the spacer 20, the cap 18 and the holding element 14. Cooling fluid connection lines can be connected to the bores 29. A cooling fluid flows through the bores 29 into the chamber 28. The cooling fluid flows from the chamber 28 through the guide tube 21 into the channel 8 formed in the insulating block 3. An outwardly directed channel 30 is formed between the insulating brick 3 and the heat shield element 2, through which the cooling fluid flows out of the arrangement from the channel 8. The channel 30 is formed in the illustrated embodiment 3. The channel 30 can also be formed by recesses in the heat shield element 2 and in the insulating brick 3 and only in the heat shield element 2.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hitzeschild-Ele¬ mentes 2 im Längsschnitt. Das Hitzeschild-Element 2 besteht beispielsweise aus Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid. Es weist an der einem nicht dargestellten Isolierstein zugewand¬ ten Fläche Abstandshalter 31 auf. Die Abstandshalter 31 sind im wesentlichen pyramidenstumpfförmig ausgebildet. Sie haben eine Höhe von ca. 1 mm und eine Auflagefläche von ca. 25 mm2.FIG. 4 shows an embodiment of a heat shield element 2 in longitudinal section. The heat shield element 2 consists, for example, of silicon carbide or silicon nitride. It has spacers 31 on the surface facing an insulating block (not shown). The spacers 31 are essentially truncated pyramids. They have a height of approx. 1 mm and a contact area of approx. 25 mm 2 .
Die Abstandshalter 31 sind auf einem gedachten Kreisumfang K ausgebildet . Bevorzugt sind die Abstandshalter äquidistant zueinander angeordnet. Der Mittelpunkt des gedachten Kreis- umfangs K liegt im wesentlichen im geometrischen Zentrum des Hitzeschild-Elementes 2, vorzugsweise fällt der Mittelpunkt des gedachten Kreisumfangs K mit dem geometrischen Mittel¬ punkt des Hitzeschild-Elementes 2 zusammen. Im Zentrum Z ist die Durchgangsöffnung 5 ausgebildet, durch die ein Bolzen 4, wie er beispielsweise in der Fig. 1 bzw. 3 dargestellt ist, hindurch erstreckbar ist.The spacers 31 are formed on an imaginary circumference K. The spacers are preferably arranged equidistant from one another. The center of the imaginary circumference K lies essentially in the geometric center of the heat shield element 2, preferably the center of the imaginary circumference K coincides with the geometric center of the heat shield element 2. In the center Z, the through opening 5 is formed, through which a bolt 4, as is shown, for example, in FIGS. 1 and 3, can extend.
Die Abstandshalter 31 gewährleisten, daß das Hitzeschild-Ele¬ ment 2 mit Abstand zu einem Isolierstein 3 auf diesem ange¬ ordnet ist. Ein Kühlfluid strömt dann zwischen dem Isolier¬ stein 3 und dem Hitzeschild-Element 2 hindurch, wodurch das Hitzeschild-Element 2 gekühlt wird. Zwischen dem Hitzeschild- Element 2 und einem Isolierstein 3 ist durch die Abstandshal¬ ter 31 ein spaltförmiger Kühlkanal 30 ausgebildet.The spacers 31 ensure that the heat shield element 2 is arranged at a distance from an insulating block 3 on the latter. A cooling fluid then flows between the insulating stone 3 and the heat shield element 2, as a result of which the heat shield element 2 is cooled. Between the heat shield element 2 and an insulating block 3, a gap-shaped cooling channel 30 is formed by the spacers 31.
Es versteht sich, daß die Abstandshalter 31 auch an einem Isolierstein 3 ausgebildet sein können. Die Höhe bzw. die Spaltgröße des Kühlkanals 30, der durch die Abstandshalter 31 sich ergibt, kann an die thermische Aufgabenstellung angepaßt werden. It goes without saying that the spacers 31 can also be formed on an insulating block 3. The height or the gap size of the cooling channel 30, which results from the spacers 31, can be adapted to the thermal task.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur (1) ge¬ genüber einem heißen Fluid mit aus hitzebeständigem Material bestehender Innenauskleidung (2a) , die zusammengesetzt ist aus flächendeckend unter Belassung von Spalten (2b) neben¬ einander angeordneten und wärmebeweglich an der Tragstruktur (1) mittels jeweils zumindest eines Befestigungselementes (4) , insbesondere eines Bolzens (4) , verankerten hochtempera- turfesten, im wesentlichen plattenförmigen Hitzeschild-Ele¬ menten (2) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hitze¬ schild-Elemente (2) aus einem erosions- und korrosionsfesten Werkstoff bestehen, und daß zwischen jedem Hitzeschild-Ele- ment (2) und der Tragstruktur (1) eine thermische Isolierung (3) ausgebildet ist.1. Heat shield arrangement for protecting a support structure (1) against a hot fluid with an inner lining (2a) made of heat-resistant material, which is composed of area-wide, leaving gaps (2b) next to one another and heat-moveable on the support structure (1) by means of at least one fastening element (4), in particular a bolt (4), anchored high-temperature-resistant, essentially plate-shaped heat shield elements (2), characterized in that the heat shield elements (2) consist of an erosion and corrosion-resistant material and that thermal insulation (3) is formed between each heat shield element (2) and the support structure (1).
2. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze- schild-Element (2) aus einer Strukturkeramik besteht.2. Heat shield arrangement according to claim 1, so that the heat shield element (2) consists of a structural ceramic.
3. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze¬ schild-Element (2) aus Siliziumcarbid besteht.3. The heat shield arrangement according to claim 2, that the heat shield element (2) consists of silicon carbide.
4. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze¬ schild-Element (2) aus Siliziumnitrid besteht.4. A heat shield arrangement according to claim 2, that the heat shield element (2) consists of silicon nitride.
5. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze¬ schild-Element (2) aus einer wenigstens einseitig keramisch beschichteten Metallplatte besteht.5. Heat shield arrangement according to claim 1, so that the heat shield element (2) consists of an at least one-side ceramic-coated metal plate.
6. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens ein dem heißen Fluid zugewandter Randbereich des Hitzeschild- Elementes (2) gekrümmt ausgebildet ist.6. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one edge region of the heat shield element (2) facing the hot fluid is curved.
7. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ther¬ mische Isolierung (3) durch eine Matte aus einem Faserwerk¬ stoff gebildet ist.7. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the thermal insulation (3) is formed by a mat made of a fiber material.
8. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ther¬ mische Isolierung (3) durch eine Feuerfestkeramik gebildet ist.8. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the thermal insulation (3) is formed by a refractory ceramic.
9. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die die Feuerfestkeramik in Form von Isoliersteinen (3) vorliegt.9. heat shield arrangement according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the refractory ceramic is in the form of insulating stones (3).
10. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze¬ schild-Element (2) und der Isolierstein (3) im wesentlichen dekungsgleich sind.10. The heat shield arrangement according to claim 9, that the heat shield element (2) and the insulating block (3) are essentially identical.
11. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bolzen11. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the bolt
(4) aus einer Strukturkeramik besteht, vorzugsweise aus Sili¬ ziumcarbid oder Siliziumnitrid.(4) consists of a structural ceramic, preferably of silicon carbide or silicon nitride.
12. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ther¬ mische Isolierung (3) einen Kanal (8) aufweist, durch den sich der Bolzen (4) hindurch erstreckt.12. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the thermal insulation (3) has a channel (8) through which the bolt (4) extends.
13. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bolzen (4) mit Spiel im Kanal (8) angeordnet ist. 13. Heat shield arrangement according to claim 12, characterized in that the bolt (4) is arranged with play in the channel (8).
14. HitzeSchildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bolzen (4) an einem freien Ende einen Kopf (6) aufweist, und daß das Hitzeschild-Element (2) eine Durchgangsöffnung (5) aufweist, durch die sich der Bolzen (4) hindurch erstreckt und der Kopf (6) auf dem Hitzeschild-Element (2) aufliegt.14. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the bolt (4) has a head (6) at a free end, and in that the heat shield element (2) has a through opening (5) through which the Bolt (4) extends through and the head (6) rests on the heat shield element (2).
15. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze- schild-Element (2) einen Sitz (7) für den Kopf (6) aufweist, so daß der Kopf (6) im Hitzeschild-Element (2) versenkt ist, vorzugsweise plan mit der Oberfläche des Hitzeschild-Elemen¬ tes abschließt.15. Heat shield arrangement according to claim 14, characterized in that the heat shield element (2) has a seat (7) for the head (6), so that the head (6) in the heat shield element (2) is sunk, preferably flush with the surface of the heat shield element.
16. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kopf (6) im wesentlichen gasdicht auf dem Hitzeschild-Element (2) aufliegt.16. Heat shield arrangement according to claim 14 or 15, so that the head (6) rests essentially gas-tight on the heat shield element (2).
17. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bolzen (4) gegen eine Federkraft in axialer Richtung des Bolzens (4) verschieblich ist.17. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the bolt (4) is displaceable against a spring force in the axial direction of the bolt (4).
18. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trag¬ struktur (1) wenigstens eine Wand aufweist, durch die sich wenigstens ein Endabschnitt (11) des Bolzens (4) erstreckt.18. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the Trag¬ structure (1) has at least one wall through which at least one end portion (11) of the bolt (4) extends.
19. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an dem Endabschnitt (11) des Bolzens (4) ein Federelement (13) an¬ greift.19. Heat shield arrangement according to claim 18, so that a spring element (13) engages on the end section (11) of the bolt (4).
20. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Feder¬ element (13) eine Druckfeder ist. 20. Heat shield arrangement according to claim 19, characterized in that the Feder¬ element (13) is a compression spring.
21. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druck¬ feder (13) den Endabschnitt (11) umgibt.21. Heat shield arrangement according to claim 20, so that the compression spring (13) surrounds the end section (11).
22. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 19 oder 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an dem Endabschnitt (11) ein Halteelement (14) und an der Wand der Tragstruktur (1) ein Distanzstück (20) angeordnet sind, wobei das Halteelement (14) ein erstes und das Distanzstück (20) ein zweites Widerlager für das Federelement (13) bildet.22. Heat shield arrangement according to claim 19 or 21, characterized in that on the end portion (11) a holding element (14) and on the wall of the support structure (1) a spacer (20) are arranged, the holding element (14) a first and that Spacer (20) forms a second abutment for the spring element (13).
23. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hal- teelement (14) mit dem Endabschnitt (11) des Bolzens (4) lös¬ bar verbunden ist.23. The heat shield arrangement as claimed in claim 22, so that the holding element (14) is detachably connected to the end section (11) of the bolt (4).
24. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Halteelement (14) und dem Bolzen (4) eine keilförmige Verbindung ausgebildet ist.24. Heat shield arrangement according to claim 23, that a wedge-shaped connection is formed between the holding element (14) and the bolt (4).
25. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 23 oder 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Endab- schnitt (11) eine umlaufende Nut (15) aufweist, in die ein am Halteelement (14) ausgebildeter keilförmiger, umlaufender Vorsprung (16) eingreift.25. Heat shield arrangement according to claim 23 or 24, so that the end section (11) has a circumferential groove (15) into which a wedge-shaped, circumferential projection (16) formed on the holding element (14) engages.
26. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Kappe26. Heat shield arrangement according to one of claims 22 to 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a cap
(18) mit dem Halteelement (14) oder mit dem Distanzstück (20) verbunden ist, so daß die Kappe (18) , daε Halteelement (14) und das Distanzstück (20) eine Kammer (29) begrenzen, wobei die Kappe (18) das Halteelement (14) oder das Distanzstück (20) umgibt.(18) is connected to the holding element (14) or to the spacer (20) so that the cap (18), the holding element (14) and the spacer (20) delimit a chamber (29), the cap (18 ) surrounds the holding element (14) or the spacer (20).
27. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kappe (18) mit dem Halteelement (14) oder dem Distanzstück (20) lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist.27. Heat shield arrangement according to claim 26, characterized in that the cap (18) is detachably connected, preferably screwed, to the holding element (14) or the spacer (20).
28. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Di¬ stanzstück (20) ein in den Kanal (8) hineinragendes Führungs- röhr (21) aufweist.28. The heat shield arrangement as claimed in one of claims 22 to 27, so that the spacer (20) has a guide tube (21) projecting into the channel (8).
29. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ther¬ mische Isolierung (3) , insbesondere der Isolierstein (3) , mittels eines Sicherungsbolzens (22) mit der Tragstruktur (1) verbunden ist.29. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 28, so that the thermal insulation (3), in particular the insulating block (3), is connected to the supporting structure (1) by means of a securing bolt (22).
30. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Hitzeschild-Element (2) und der thermischen Isolierung (3), insbesondere einem Isolierstein (3), wenigstens ein Kühlmittelkanal (30) ausgebildet ist, dessen Einlaß mit einem Kühlmittelzuführkanal verbunden ist und dessen Auslaß zur Um¬ gebungsatmosphäre hin offen ist.30. Heat shield arrangement according to one of claims 1 to 29, characterized in that between the heat shield element (2) and the thermal insulation (3), in particular an insulating block (3), at least one coolant channel (30) is formed, the inlet of which with a Coolant supply channel is connected and its outlet is open to the ambient atmosphere.
31. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hitze¬ schild-Element (2) mit Abstand zu der thermischen Isolierung (3) unter Ausbildung eines spaltförmigen Kühlmittelkanals (30) angeordnet ist.31. Heat shield arrangement according to claim 30, so that the heat shield element (2) is arranged at a distance from the thermal insulation (3) with the formation of a gap-shaped coolant channel (30).
32. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ab¬ stand zwischen 0,3 und 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, beträgt.32. Heat shield arrangement according to claim 31, so that the spacing is between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm.
33. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 31 oder 32, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h wenigstens einen Ab¬ standhalter (31) , der zwischen dem Hitzeschild-Element (2) und der thermischen Isolierung (3) ausgebildet ist. 33. Heat shield arrangement according to claim 31 or 32, characterized by at least one spacer (31) which is formed between the heat shield element (2) and the thermal insulation (3).
34. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens drei Abstandshalter (31) auf einem gedachtem Kreisumfang (K) ausgebildet sind, wobei der Mittelpunkt des gedachten Kreis- umfangε (K) im wesentlichen im Zentrum (Z) des Hitzeschild- Elementes (2) liegt.34. Heat shield arrangement according to claim 33, characterized in that at least three spacers (31) are formed on an imaginary circular circumference (K), the center of the imaginary circular circumference (K) essentially in the center (Z) of the heat shield element (2nd ) lies.
35. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 33 oder 34, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ab¬ standshalter (31) an dem Hitzeschild-Element (2) und/oder der thermischen Isolierung (3) ausgebildet sind.35. Heat shield arrangement according to claim 33 or 34, so that the spacers (31) are formed on the heat shield element (2) and / or the thermal insulation (3).
36. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 35, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ab¬ standshalter (31) einstückig mit dem Hitzeschild-Element (2) oder der thermischen Isolierung (3) ausgebildet sind.36. Heat shield arrangement according to claim 35, so that the spacers (31) are integrally formed with the heat shield element (2) or the thermal insulation (3).
37. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ab¬ standshalter (31) in Form von Noppen ausgebildet sind.37. Heat shield arrangement according to one of claims 33 to 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the spacers (31) are designed in the form of knobs.
38. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 37, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ab- Standshalter (31) eine Auflagefläche zwischen 9 mm2 und 64 mm2, vorzugsweise von 25 mm2, aufweisen.38. Heat shield arrangement according to claim 37, characterized in that the spacers (31) have a contact surface between 9 mm 2 and 64 mm 2 , preferably of 25 mm 2 .
39. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 38 bis 38, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kühl- mittelzuführkanal durch den Kanal (8) im Isolierstein (3) ge¬ bildet ist.39. Heat shield arrangement according to one of claims 38 to 38, so that the coolant supply channel is formed by the channel (8) in the insulating brick (3).
40. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 26 oder 27 und einem der Ansprüche 30 bis 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kappe (18) wenigstens eine Kühlmittelzuführbohrung (29) aufweist. 40. Heat shield arrangement according to claim 26 or 27 and one of claims 30 to 39, characterized in that the cap (18) has at least one coolant supply bore (29).
41. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 40, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kühl¬ mittelzuführbohrung (29) eine Drossel für ein Kühlfluid bil¬ det.41. The heat shield arrangement as claimed in claim 40, so that the coolant supply bore (29) forms a throttle for a cooling fluid.
42. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 40 oder 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kappe42. Heat shield arrangement according to claim 40 or 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the cap
(18) zur Umgebung hin im wesentlichen luftdicht ausgebildet ist. (18) is essentially airtight to the environment.
EP97925907A 1996-06-11 1997-06-10 Heat-shield arrangement, especially for structural components of gas turbine plants Expired - Lifetime EP0904512B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19623300 1996-06-11
DE19623300A DE19623300A1 (en) 1996-06-11 1996-06-11 Heat shield arrangement, in particular for structural parts of gas turbine plants, with a layered structure
PCT/DE1997/001169 WO1997047925A1 (en) 1996-06-11 1997-06-10 Heat-shield arrangement, especially for structural components of gas turbine plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0904512A1 true EP0904512A1 (en) 1999-03-31
EP0904512B1 EP0904512B1 (en) 2002-08-21

Family

ID=7796651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP97925907A Expired - Lifetime EP0904512B1 (en) 1996-06-11 1997-06-10 Heat-shield arrangement, especially for structural components of gas turbine plants

Country Status (8)

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

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19750517A1 (en) 1997-11-14 1999-05-20 Asea Brown Boveri Heat shield
DE19751299C2 (en) * 1997-11-19 1999-09-09 Siemens Ag Combustion chamber and method for steam cooling a combustion chamber
DE59810637D1 (en) * 1998-11-30 2004-02-26 Alstom Switzerland Ltd Ceramic lining for a combustion chamber
JP2004524479A (en) * 2001-04-27 2004-08-12 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト Especially for gas turbine combustion chambers
DE50111316D1 (en) * 2001-08-28 2006-12-07 Siemens Ag Heat shield stone and use of a heat shield stone in a combustion chamber
EP1288578A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Combustor layout
EP1533572A1 (en) * 2003-11-24 2005-05-25 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine combustion chamber and gas turbine
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
EP2230454A1 (en) * 2009-03-18 2010-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Device for mounting a heat shield element
EP2261564A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Heat shield element assembly with screw guiding means and method for installing same
DE102012022199A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Combustor shingle of a gas turbine
US9664389B2 (en) * 2013-12-12 2017-05-30 United Technologies Corporation Attachment assembly for protective panel
DE102014215034A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Cover for a penetration hole in a heat shield and a positionable in the penetration hole fixing and heat shield with a cap
HRP20211470T1 (en) 2015-12-28 2021-12-24 Lydall, Inc. Heat shield with retention feature
RU209216U1 (en) * 2021-08-30 2022-02-07 Антон Владимирович Новиков HEAT SHIELD FOR GAS TURBINE COMBUSTION CHAMBER
RU209161U1 (en) * 2021-12-01 2022-02-03 Антон Владимирович Новиков HEAT SHIELD FOR GAS TURBINE COMBUSTION CHAMBER
CN115930259A (en) * 2023-01-31 2023-04-07 上海电气燃气轮机有限公司 Heat insulation tile and heat shield of combustion chamber of gas turbine

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO123552B (en) * 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 (en) * 1983-07-12 1987-06-10 Siti OVEN FOR COOKING CERAMIC MATERIALS, WITH A Vaulted Element INCLUDING THERMAL AND / OR MECHANICAL RESISTANT VEHICLES
US4748806A (en) * 1985-07-03 1988-06-07 United Technologies Corporation Attachment means
EP0224817B1 (en) * 1985-12-02 1989-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Heat shield arrangement, especially for the structural components of a gas turbine plant
DE3625056C2 (en) * 1986-07-24 1997-05-28 Siemens Ag Refractory lining, in particular for combustion chambers of gas turbine plants
US4840131A (en) * 1986-09-13 1989-06-20 Foseco International Limited Insulating linings for furnaces and kilns
US4838031A (en) * 1987-08-06 1989-06-13 Avco Corporation Internally cooled combustion chamber liner
DE58908665D1 (en) * 1988-06-13 1995-01-05 Siemens Ag HEAT SHIELD ARRANGEMENT WITH LOW COOLING FLUID REQUIREMENT.
EP0377118B1 (en) * 1988-12-03 1994-04-20 Hoechst Aktiengesellschaft High-strength ceramic composite, method for its production and its use
JPH0762594B2 (en) * 1989-08-11 1995-07-05 日本碍子株式会社 Fiber furnace
US5079912A (en) * 1990-06-12 1992-01-14 United Technologies Corporation Convergent side disk cooling system for a two-dimensional nozzle
DE4115403A1 (en) * 1991-05-10 1992-11-12 Mtu Muenchen Gmbh NOZZLE WALL
US5129447A (en) * 1991-05-20 1992-07-14 United Technologies Corporation Cooled bolting arrangement
DE4117768C2 (en) * 1991-05-31 1996-10-24 Detlef Talg Pad for supporting the human spine, especially in the lumbar region
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 (en) * 1993-12-22 1996-01-19 Snecma Device for fixing a thermal protection tile in a combustion chamber.
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 (en) * 1995-01-28 1996-08-01 Abb Management Ag Ceramic lining

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9747925A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE59708012D1 (en) 2002-09-26
UA45455C2 (en) 2002-04-15
KR20000016569A (en) 2000-03-25
WO1997047925A1 (en) 1997-12-18
US6085515A (en) 2000-07-11
RU2184319C2 (en) 2002-06-27
DE19623300A1 (en) 1997-12-18
JP2000512370A (en) 2000-09-19
EP0904512B1 (en) 2002-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1997047925A1 (en) Heat-shield arrangement, especially for structural components of gas turbine plants
EP0895027B1 (en) Ceramic lining
EP1701095B1 (en) Heat shield
EP0118020B1 (en) Ceramic turbine blade with a supporting metal core
DE3123398C2 (en) Pre-combustion chamber for diesel engines
EP1635118B1 (en) Hot gas chamber and shingle for a hot gas chamber
EP1872058A1 (en) Retaining element and heat shield element for a heat shield and combustion chamber provided with such a heat shield
CH697788A2 (en) Shroud support device for gas turbines.
EP1741981A1 (en) Ceramic heatshield element and high temperature gas reactor lined with such a heatshield
DE3635270C2 (en)
EP0895028B1 (en) Ceramic lining
EP0120223A2 (en) Heat insulated bottom of a cylinder head in a piston engine
DE3415823C2 (en) Prechamber of an internal combustion engine
DE102005046731A1 (en) Heat shield arrangement
EP1006315A1 (en) Ceramic lining for a combustion chamber
DE3536866C2 (en) Prechamber for an internal combustion engine
DE19705621A1 (en) Gas exchange valve and method for measuring the pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine
DE69914926T2 (en) FURNACE LINING
DE2757668A1 (en) INSULATING MULTIPLE PISTON FOR COMBUSTION ENGINES
DE3803681C1 (en)
EP1591724B1 (en) Gap sealing element for a heat shield
EP1128131A1 (en) Heat shield element, combustion chamber and gas turbine
AT522801B1 (en) COMBUSTION ENGINE
EP1507117A1 (en) Combustion chamber, in particular gas turbine combustion chamber
DE3900830C1 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19981204

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010223

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 59708012

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20020926

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20021106

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030630

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030630

26N No opposition filed

Effective date: 20030522

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20060613

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20060623

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20060630

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20060821

Year of fee payment: 10

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20070610

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20080229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070610

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070702

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070610