EP0904512B1 - Hitzeschildanordnung, insbesondere für strukturteile von gasturbinenanlagen - Google Patents

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EP0904512B1
EP0904512B1 EP97925907A EP97925907A EP0904512B1 EP 0904512 B1 EP0904512 B1 EP 0904512B1 EP 97925907 A EP97925907 A EP 97925907A EP 97925907 A EP97925907 A EP 97925907A EP 0904512 B1 EP0904512 B1 EP 0904512B1
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EP
European Patent Office
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heat
arrangement according
heat shield
shield arrangement
bolt
Prior art date
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EP97925907A
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English (en)
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Günther WALZ
Jens Kleinfeld
Robert Frantzheld
Helmut Neugebauer
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F23MCASINGS, 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
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, 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
    • F23M2900/00Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05004Special materials for walls or lining

Definitions

  • the present invention relates to a heat shield assembly to protect a support structure from a hot one Fluid according to the preamble of claim 1.
  • Such a heat shield arrangement is for example from the EP 0 224 817 known.
  • the heat shield assembly is a heat-resistant material has existing inner lining.
  • the inner lining is composed of blanket coverage high-temperature-resistant columns arranged side by side, plate-shaped heat shield elements.
  • the individual heat shield elements are heat moveable on the support structure by means of Anchored bolt.
  • the individual heat shield elements are like a mushroom formed with a hat part and a shaft part, the Hat part a flat or spatial, polygonal plate body is.
  • Such heat shield arrangements to protect a support structure compared to a hot fluid with a heat-resistant material existing inner lining are used in particular Formation of a combustion chamber, in particular for gas turbines, used.
  • a combustion chamber in particular for gas turbines
  • the Inner lining exposed to a relatively high temperature.
  • the individual heat shield elements a heat shield arrangement are also subject a dynamic exposure to vibrations that occur during the combustion process in a combustion chamber of a gas turbine occur.
  • DE 41 14 768 A1 describes a heat shield on a hot gas leading structure having a supporting wall, in particular a flame tube for a gas turbine, consisting of a Variety of stones described.
  • the stones are essentially are arranged side by side and are each by means of at least one associated holder on the Attached wall.
  • Each stone has one facing the supporting wall Cold side and a hot side facing away from the supporting wall and at least two flanks on which the cold side with the Connect hot side.
  • Each associated holder is on the bulkhead attached and contains at least two interacting Brackets that the assigned stone on the Grip the cold side between the flanks. Every holder is there preferably made of sheet metal and each stone from one Ceramics.
  • US Pat. No. 5,333,443 relates to a sealing arrangement for sealing an opening between a combustion chamber brick and one Support structure of a combustion chamber.
  • This combustion chamber stone provides a fireproof lining of part of one Annular combustion chamber.
  • the combustion chamber stone is with a vertically bent edge in an opening of the support structure pushed and fixed with a bolt. Between the combustion chamber stone and an opening remains in the support structure. Through this cooling air, which through holes in the support structure against the inside of the combustion chamber brick is escaped. To prevent loss of cooling air a sealing arrangement is provided.
  • the combustion chamber stone is also complete and homogeneous from a refractory Ceramic is made and is erosion and corrosion resistant.
  • the object of the present invention is to create a improved heat shield arrangement of the generic type, which is effective at elevated temperatures. Further through the heat shield arrangement, the coolant requirement and - reduce consumption. Another object of the invention is to reduce nitrogen oxide emissions from a gas turbine.
  • this object is achieved by a heat shield arrangement with a layered structure with the features of the claim 1 solved.
  • Advantageous further developments and refinements the heat shield arrangement are the subject of the dependent Expectations.
  • the heat shield arrangement according to the invention for protecting a Support structure against a hot fluid with made of heat-resistant Material of existing inner lining stands out characterized in that the heat shield elements from an erosion and Corrosion-resistant, preferably high-temperature resistant material consist. Between each heat shield element and the Support structure is formed thermal insulation.
  • This configuration of the heat shield arrangement makes a layered construction of the inner lining achieved. By this layered structure of the inner lining becomes a Functional separation of individual inner lining tasks reached.
  • the individual heat shield elements in unites all requirements placed on them.
  • the heat shield elements have a protective function against erosion and Corrosion influences of the gas atmosphere.
  • the heat shield element as such does not necessarily have to be thermally insulating Act.
  • the thermal insulation that exists between each Heat shield element and the support structure is formed preferably by a mat made of a fiber material or formed by a refractory ceramic. With refractory ceramics it is, for example, an insulating stone. Thereby, that the thermal insulation by a heat shield element is protected against erosion and corrosion, the thermal Insulation consist of a material that through the Gas atmosphere attacked for example in a combustion chamber could be.
  • the inner lining can, if necessary, by a Coolant to be cooled.
  • the coolant consumption is due the layered design of the inner lining reduced. If the coolant is cooling air, this also reduces the amount of fuel introduced into the combustion chamber Air. This allows the combustion process in the combustion chamber near the ideal air ratio operated, thereby reducing the emission of nitrogen oxides becomes. Due to the heat shield arrangement, a higher turbine inlet temperature reached. An equalization The temperature can also be reached through air filtering become.
  • the heat shield element preferably consists of a structural ceramic.
  • Structural ceramics are preferred around silicon carbide or silicon nitride.
  • a structural ceramic which consists of such a material has the positive Properties that these regarding the corrosion and Erosion influences of the gas atmosphere are insensitive.
  • Structural ceramics are also characterized by high temperature resistance out.
  • Silicon carbide and silicon nitride are the preferred materials used to form the heat shield elements are usable.
  • the heat shield elements however, can also consist of other ceramic materials, provided they have the preferred properties Materials are similar.
  • the heat shield elements are preferred formed essentially plate-shaped. Prefers is an embodiment of the heat shield elements in which at least the edge region facing the hot fluid is curved is trained.
  • these are Heat shield element and the insulating block essentially identical.
  • the heat shield element can also be a ceramic coated metal plate.
  • the heat shield elements are by means of a fastening element, in particular a bolt, anchored to the support structure.
  • the bolt is preferably a made of a ceramic material, preferably of the same Material like the heat shield element, especially made of Silicon carbide or silicon nitride, existing bolt.
  • the Bolt preferably has a head at a free end on.
  • the heat shield element has a through opening through which the bolt extends, the The head of the bolt rests on the heat shield element. By the head of the bolt becomes the heat shield element on the one hand and the head of the bolt seals the Through opening of the heat shield element.
  • P refer the heat shield element has a seat for the head of the Bolt on so that the head sunk in the heat shield element is.
  • the insulating block has preferably a channel through which the Bolt extends through. Different thermal expansions of the bolt, the heat shield element and the insulating block to compensate, the bolt is preferably with play arranged in the channel of the insulating brick.
  • the heat shield element is preferably movable against heat the supporting structure by means of the fastening element, the bolt, anchored.
  • the material that is created is the bolt preferably against a spring force in the axial direction of the Movable bolt. It is preferably anchored 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 portion of the bolt extends.
  • a spring element engages on the end section of the bolt on, preferably a compression spring.
  • the Compression spring surrounds the end portion of the bolt.
  • a holding element is arranged on the end section of the bolt, that forms a first abutment for the compression spring.
  • On the wall of the support structure is preferably a spacer arranged, which is a second abutment for the compression spring forms.
  • the holding element is detachable with the end section of the bolt, preferably wedge-shaped, connected.
  • the end section a circumferential groove in which a wedge, preferably a wedge-shaped, circumferential formed on the holding element Projection, intervenes.
  • a cap is preferred connected to the holding element so that the cap, the holding element and the spacer form a chamber, the Cap surrounds the spacer.
  • the cap can be used be connected to the spacer, in which case the Cap surrounds the holding element. In the latter embodiment there is a displacement of the holding element within the cap in the manner of a piston / cylinder arrangement.
  • to Check the compression spring is the cap with the holding element or releasably connected to the spacer, preferably screwed.
  • the assembly of the heat shield arrangement in that an insulating block a heat shield element is arranged. Then the bolt is through the heat shield element and passed the insulating stone through. An end section of the Bolzens protrudes from the insulating stone. This end section is then formed by a in the combustion chamber wall To pass the hole.
  • the spacer one in the channel of the Isolierstein protruding guide tube By this configuration can be a pre-assembly of the insulating block on Follow the guide tube of the spacer.
  • these are preferably by means of a safety bolt connected to the structure.
  • the outer contour of the heat shield element can be different Be geometry.
  • the insulating block preferably with the heat shield element positively connected.
  • the insulating stone preferably has in a surface on a recess in which a Heat shield element correspondingly formed projection intervenes. This causes a shift or twist of the insulating block relative to the heat shield element prevented.
  • the heat shield arrangement it is cooled with a coolant.
  • the Cooling a heat shield arrangement is known per se.
  • a coolant between the heat shield element and the insulating brick passed through, for which purpose at least one coolant channel between the heat shield element and the insulating stone provided is.
  • the coolant channel has an inlet which is connected to a Coolant supply channel is connected, and an outlet, which is open to the surrounding atmosphere.
  • Training the Coolant channel is preferably made in that the heat shield element by far from the thermal insulation below Formation of a gap-shaped coolant channel arranged is.
  • the distance between the heat shield element and the thermal insulation is between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm.
  • Training is preferred at which is the distance between 0.3 and 1.5 mm, preferably 1 mm, is.
  • Three spacers are preferably provided, which are arranged on an imaginary circumference, where the center of the imaginary circumference essentially in The center of the heat shield element lies.
  • One Training is the bolt that engages the heat shield element 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 in the insulating brick and / or in the heat shield element be partially trained.
  • the feeding of a Coolant takes place via the one formed in the insulating block Channel.
  • the cap at least has a coolant supply hole.
  • the coolant supply holes in the cap can cool be controllable.
  • the coolant supply holes each form a throttle for a cooling fluid. To the loss of the coolant To keep it as low as possible, it is proposed that the Chamber essentially sealed airtight to the environment is.
  • Figure 1 shows a segment of a heat shield arrangement for Protection of a support structure 1 against a hot fluid.
  • the Segment forms an inner lining 2a.
  • the inner lining 2a is composed of nationwide, leaving Columns 2b side by side heat shield elements 2.
  • the heat shield element 2 consists of an erosion and corrosion-resistant material. It is preferably a ceramic-coated metal plate.
  • Between the heat shield element 2 and the support structure 1 is an insulating stone 3 arranged.
  • the insulating block 3 consists of a refractory ceramics.
  • connection of the heat shield element 2 with the support structure 1 takes place 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 head 6 at a free end, the rests on the heat shield element 2.
  • the heat shield 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 brick 3 has a channel 8 through which the bolt 4 extends through it.
  • the insulating block 3 lies on the support structure 1.
  • the insulating brick 3 has in its the surface facing the heat shield element 2 has a recess 9, in which a corresponding on the heat shield element 2 trained projection 10 engages.
  • the bolt 4 has an end portion 11 which extends through the Wall of the support structure 1 extends through.
  • the Wall of the support structure 1 on a through hole 12.
  • the End portion 11 of the bolt 4 is surrounded by a spring element 13, which is designed in the form of a compression spring.
  • the an abutment of the spring element 13 is by a holding element 14 formed.
  • the holding element 14 has a conical shape expanding bore 17 through which the end portion 11 of the bolt 4 extends through it.
  • the bolt 4 instructs its end section 1 has a circumferential groove 15 into which a Wedge 16 engages.
  • the wedge 16 lies on the conically widening Bore 17 of the spring element. Through the wedge connection the holding element 14 is held on the bolt 4.
  • a cap 18 is screwed to the holding element 14.
  • the Cap 18 has a jacket 19 which faces the wall of the Holding structure 1 extends.
  • the cap 18 is cylindrical educated.
  • the one opposite the holding element 14 Section of the cap 18 encompasses one arranged on the support structure 1 Spacer 20.
  • the spacer 20 has one Recess in which the spring element 13 engages.
  • Of the spacer 20 is also provided with a guide tube 21 provided, which at least partially in the insulating stone 3rd protrudes.
  • the inner cross section of the guide tube 21 is larger than the cross section of the shaft of the bolt 4.
  • the Spring element 13 is preloaded between the spacer 20 and the holding element 14 are arranged. By the spring force of the spring element 13 is one after the holding element 14 externally directed force introduced into the bolt 4. This Force is applied to the heat shield element via the head 6 of the bolt 2 transferred, whereby the heat shield element 2 against the insulating brick 3 is pressed on the wall of the Support structure 1 is applied.
  • the cap 18 is dimensioned so that it is at a distance from the wall the support structure 1 ends, whereby a relative movement of the Cap 18 is permitted in the axial direction of the bolt 4.
  • the securing bolt 22 extends through one in the wall bore 23 formed through the support structure 1.
  • the securing bolt 22 is connected via a screw connection 24 connected to the wall of the support structure 1.
  • a blind hole 25 is formed, into which the securing bolt 22 protrudes.
  • a locking pin 26 extends through this.
  • the locking pin 26 is substantially perpendicular to Longitudinal axis of the locking bolt 22 positioned.
  • a bore 27 is formed for introduction.
  • FIG. 2 shows a bottom view of the one shown in FIG Arrangement. With the section line A-A is the view labeled according to Figure 1.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a heat shield arrangement shown.
  • the basic structure of this The arrangement corresponds to that shown in FIGS. 1 and 2 Arrangement. In this respect, to avoid repetitions the description of Figures 1 and 2 referenced.
  • the cap 18 Bores 29 which open into the chamber 28. Chamber 28 is by the spacer 20, the cap 18 and the holding element 14 limited. Cooling fluid connection lines can be attached to the bores 29 be connected. A cooling fluid flows through the bores 29 into the chamber 28. From the chamber 28, the cooling fluid flows through the guide tube 21 into the channel 8 formed in the insulating brick 3. Between the Insulating brick 3 and the heat shield element 2 is an outward directed channel 30 formed through which the cooling fluid the channel 8 flows out of the arrangement.
  • the channel 30 is formed in the illustrated embodiment 3.
  • the Channel 30 can also through recesses in the heat shield element 2 and in the insulating brick 3 and only in the heat shield element 2 be formed.
  • 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 on an imaginary circumference K educated.
  • the spacers are preferably equidistant arranged to each other.
  • the center of the imaginary circumference K lies essentially in the geometric center of the Heat shield element 2, preferably the center falls of the imaginary circumference K with the geometric center of the heat shield element 2 together.
  • the through opening 5 is formed in the center Z, through a bolt 4, such as that shown in FIGS. 1 and 3 is shown, is extendable.
  • the spacers 31 ensure that the heat shield element 2 arranged at a distance from an insulating block 3 on this is.
  • a cooling fluid then flows between the insulating brick 3 and the heat shield element 2 through, which the Heat shield element 2 is cooled.
  • the spacers 31 also on one Isolierstein 3 can be formed.
  • the height or the Gap size of the cooling channel 30, which by the spacers 31st arises, can be adapted to the thermal task become.

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Abstract

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur (1) gegenüber einem heißen Fluid mit aus hitzebeständigem Material bestehender Innenauskleidung (2a), die zusammengesetzt ist aus flächendeckend unter Belassung von Spalten (2b) nebeneinander angeordneten und wärmebeweglich an der Tragstruktur (1) mittels Bolzen (4) verankerten hochtemperaturfesten, plattenförmigen Hitzeschild-Elementen (2). Die Hitzeschild-Elemente (2) bestehen aus einem erosions- und korrosionsfesten Werkstoff. Zwischen jedem Hitzeschild-Element (2) und der Tragstruktur (1) ist jeweils ein Isolierstein (3) aus einer feuerfesten Keramik angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem heißen Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Hitzeschildanordnung ist beispielsweise aus der EP 0 224 817 bekannt. Durch diese Schrift wird vorgeschlagen, daß die Hitzeschildanordnung eine aus hitzebeständigem Material bestehende Innenauskleidung aufweist. Die Innenauskleidung ist zusammengesetzt aus flächendeckend unter Belassung von Spalten nebeneinander angeordneten hochtemperaturfesten, plattenförmigen Hitzeschild-Elementen. Die einzelnen Hitzeschild-Elemente sind wärmebeweglich an der Tragstruktur mittels Bolzen verankert.
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.
Solche Hitzeschildanordnungen zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem heißen Fluid mit aus hitzebeständigem Material bestehender Innenauskleidung werden insbesondere zur Ausbildung einer Brennkammer, insbesondere für Gasturbinen, verwendet. In der Brennkammer einer Gasturbine entsteht während 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 Strukturveränderungen der Hitzeschild-Elemente kommen. Die einzelnen Hitzeschild-Elemente einer Hitzeschildanordnung unterliegen auch einer dynamischen Belastung durch Schwingungen, die während des Verbrennungsvorgangs in einer Brennkammer einer Gasturbine auftreten. Um die thermische Belastung der Innenauskleidung und somit der einzelnen Hitzeschild-Elemente zu verringern, ist es bekannt, die Hitzeschild-Elemente von der Brennkammerwand her zu kühlen. Das Kühlmittel umströmt die Unterseite der Hitzeschild-Elemente und strömt durch die Spalte zwischen den einzelnen Hitzeschild-Elementen in die Brennkammer hinein, die eine Kühlung der Hitzeschild-Elemente vom Heißgas bewirken. Die Einleitung einer Kühlluft in die Brennkammer 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.
In der DE 41 14 768 A1 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 wesentlichen flächendeckend nebeneinander angeordnet und sind jeweils mittels zumindest eines zugehörigen Halters an der Tragwand befestigt. Jeder Stein weist eine der Tragwand zugewandte 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 Tragwand befestigt und enthält mindestens zwei zusammenwirkende Klammerfahnen, die den jeweils zugeordneten Stein an der Kaltseite zwischen den Flanken umgreifen. Jeder Halter besteht vorzugsweise aus Metallblech und jeder Stein aus einer Keramik.
Die US-PS 5,333,443 betrifft eine Dichtanordnung zur Abdichtung einer Öffnung zwischen einem Brennkammerstein und einer Tragstruktur einer Brennkammer. Dieser Brennkammerstein stellt eine feuerfeste Innenauskleidung eines Teiles einer Ringbrennkammer dar. Der Brennkammerstein wird mit einem senkrecht abgebogenen Rand in eine Öffnung der Tragstruktur geschoben und mit einem Bolzen fixiert. Zwischen dem Brennkammerstein und der Tragstruktur verbleibt dabei eine Öffnung. Durch diese kann Kühlluft, welche durch Bohrungen in der Tragstruktur gegen die Innenseite des Brennkammersteins geleitet wird, entweichen. Zur Verhinderung eines Kühlluftverlustes ist eine Dichtanordnung bereitgestellt. Der Brennkammerstein ist zudem vollständig und homogen aus einer feuerfesten Keramik gefertigt und ist erosions- und korrosionsfest.
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 Hitzeschildanordnung mit geschichtetem Aufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Hitzeschildanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem heißen Fluid mit aus hitzebeständigem Material bestehender Innenauskleidung zeichnet sich dadurch aus, daß die Hitzeschild-Elemente aus einem erosionsund korrosionsfesten, vorzugsweise hochtemperaturfesten Werkstoff 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 Ausgestaltung einer Innenauskleidung, wie sie beispielsweise in der EP 0 224 817, DE-PS 1 173 734 oder DE-AS 1 052 750 beschrieben 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 Erosionsund 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 Feuerfestkeramik handelt es sich beispielsweise um einen Isolierstein. Dadurch, daß die thermische Isolierung durch ein Hitzeschild-Element erosions- und korrosionsgeschützt ist, kann die thermische 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 aufgrund der geschichteten Ausgestaltung der Innenauskleidung verringert. Handelt es sich bei dem Kühlmittel um Kühlluft, so verringert sich auch die Menge der in die Brennkammer eingeleiteten Luft. Hierdurch kann der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer in der Nähe des ideellen Luftverhältnisses betrieben werden, wodurch die Emission von Stickoxiden verringert wird. Durch die Hitzeschildanordnung wird auch eine höhere Turbineneintrittstemperatur erreicht. Eine Vergleichmäßigung der Temperatur kann auch durch die Luftfilterung erreicht werden.
Vorzugsweise besteht das Hitzeschild-Element aus einer Strukturkeramik. Bei der Strukturkeramik handelt es sich vorzugsweise um Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid. Eine Strukturkeramik, die aus einem solchen Werkstoff besteht, hat die positiven Eigenschaften, daß diese bezüglich der Korrosions- und Erosionseinflüsse der Gasatmosphäre unempfindlich sind. Des weiteren zeichnet sich die Strukturkeramik durch hohe Temperaturbeständigkeit aus. Siliziumcarbid und Siliziumnitrid sind die bevorzugten Werkstoffe, die zur Ausbildung der Hitzeschild-Elemente verwendbar sind. Die Hitzeschild-Elemente können jedoch auch aus anderen keramischen Werkstoffen bestehen, sofern sie in ihren Eigenschaften mit den bevorzugten Werkstoffen ähnlich sind. Die Hitzeschild-Elemente sind vorzugsweise im wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Hitzeschild-Elemente, bei der wenigstens der dem heißen Fluid zugewandte Randbereich gekrümmt ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind das Hitzeschild-Element und der Isolierstein im wesentlichen dekkungsgleich.
Statt einer Strukturkeramik kann das Hitzeschild-Element auch eine keramisch beschichtete Metallplatte sein.
Die Hitzeschild-Elemente sind mittels eines Befestigungselementes, insbesondere eines Bolzens, an der Tragstruktur verankert. Bei dem Bolzen handelt es sich vorzugsweise um einen aus einem keramischen Werkstoff, vorzugsweise aus dem gleichen 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-Elementes erreicht. Zur Vereinfachung der Montage weist der Isolierstein vorzugsweise einen Kanal auf, durch den sich der Bolzen hindurcherstreckt. Um unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Bolzens, des Hitzeschild-Elementes und des Isoliersteins zu kompensieren, ist der Bolzen vorzugsweise mit Spiel im Kanal des Isoliersteins angeordnet.
Das Hitzeschild-Element ist vorzugsweise wärmebeweglich an der Tragstruktur mittels des Befestigungselementes, des Bolzens, verankert. Zur Kompensation der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen, die aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten 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 Tragstruktur. Hierzu weist die Tragstruktur wenigstens eine Wand auf, durch die sich wenigstens ein Endabschnitt des Bolzens erstreckt. An dem Endabschnitt des Bolzens greift ein Federelement 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 angeordnet, 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.
Das Halteelement ist mit dem Endabschnitt des Bolzens lösbar, vorzugsweise keilförmig, verbunden. Hierzu weist der Endabschnitt eine umlaufende Nut auf, in die ein Keil, vorzugsweise ein am Halteelement ausgebildeter keilförmiger, umlaufender Vorsprung, eingreift. Um sicherzustellen, daß die Druckfeder ihre Federeigenschaften nicht durch Schmutzablagerungen oder Korrosion verliert, ist vorzugsweise eine Kappe so mit dem Halteelement verbunden, daß die Kappe, das Halteelement 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 Ausführungsform erfolgt eine Verschiebung des Halteelementes innerhalb der Kappe nach Art einer Kolben-/Zylinderanordnung. Zur Überprüfung der Druckfeder ist die Kappe mit dem Halteelement bzw. mit dem Distanzstück lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt.
Nach einer der Ausgestaltungen der Hitzeschildanordnung erfolgt 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 ausgebildete 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 werden. Anschließend werden die Hitzeschild-Elemente mit den Bolzen an den Isoliersteinen montiert.
Um sicherzugehen, daß im Falle eines Versagens des Bolzens bzw. des Hitzeschild-Elementes der Isolierstein mit der Struktur verbunden bleibt, sind diese vorzugsweise mittels eines Sicherungsbolzens mit der Struktur verbunden.
Die Außenkontur des Hitzeschild-Elementes kann unterschiedlicher 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 vorzugsweise 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.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Hitzeschildanordnung wird diese mit einem Kühlmittel gekühlt. Die Kühlung einer Hitzeschildanordnung ist an und für sich bekannt. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen wird ein Kühlmittel zwischen dem Hitzeschild-Element und dem Isolierstein hindurchgeleitet, wozu wenigstens ein Kühlmittelkanal zwischen 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 Hitzeschild-Element mit Abstand zu der thermischen Isolierung unter Ausbildung eines spaltförmigen Kühlmittelkanals angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Hitzeschild-Element und der thermischen Isolierung beträgt zwischen 0,3 und 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm. Zur Einhaltung eines solchen Abstandes zwischen dem Hitzeschild-Element und der thermischen Isolierung ist vorzugsweise wenigstens ein Abstandshalter zwischen diesen 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 angreift, im Zentrum des Hitzeschild-Elementes angeordnet.
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 Abstandshalter sind in Form von Noppen ausgebildet. Sie können beispielsweise pyramidenstumpfartig ausgebildet sein. Die Auflagefläche der Abstandshalter, auf denen das Hitzeschild-Element bzw. der Isolierstein aufliegt, beträgt vorzugsweise zwischen 9 und 64 mm2, insbesondere 25 mm2.
Der Kühlmittelkanal kann im Isolierstein und/oder im Hitzeschild-Element teilweise ausgebildet sein. Die Zuführung eines Kühlmittels erfolgt über den im Isolierstein ausgebildeten 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 Kühlmittels möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, daß die Kammer zur Umgebung hin im wesentlichen luftdicht abgeschlossen ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Hitzeschildanordnung werden anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
Einen Vollschnitt durch eine Hitzeschildanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2
eine Unteransicht der Anordnung nach Figur 1,
Fig. 3
einen Vollschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Hitzeschildanordnung,
Fig. 4
eine Vorderansicht eines Hitzeschild-Elementes mit Abstandshaltern,
Fig. 5
das Hitzeschild-Element nach Fig. 4 in einer Unteransicht.
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 Isolierstein 3 angeordnet. Der Isolierstein 3 besteht aus einer feuerfesten Keramik.
Die Verbindung des Hitzeschild-Elementes 2 mit der Tragstruktur 1 erfolgt mittels eines Befestigungselements, insbesondere 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-Element 2 weist einen Sitz 7 für den Kopf 6 des Bolzens 4 auf, so daß der Kopf 6 im Hitzeschild-Element 2 versenkt ist.
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.
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 Federelement 13, das in Form einer Druckfeder ausgebildet ist. Das eine Widerlager des Federelementes 13 ist durch ein Halteelement 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 erweiternden Bohrung 17 des Federelementes an. Durch die Keilverbindung 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 zylinderförmig ausgebildet. Der, dem Halteelement 14 gegenüberliegende Abschnitt der Kappe 18 umgreift ein an der Tragstruktur 1 angeordnetes 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. 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.
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.
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.
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 Sicherungsbolzen 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 Einbringung des Sicherungsstiftes 26 ist in dem Isolierstein 3 eine Bohrung 27 ausgebildet.
Die Figur 2 zeigt eine Unteransicht der in der Figur 1 dargestellten Anordnung. Mit der Schnittlinie A-A ist die Ansicht nach Figur 1 gekennzeichnet.
In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hitzeschildanordnung 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 Halteelement 14 begrenzt. An die Bohrungen 29 können Kühlfluidanschlußleitungen angeschlossen werden. Ein Kühlfluid strömt durch die Bohrungen 29 in die Kammer 28 hinein. Von der Kammer 28 strömt das Kühlfluid durch das Pührungsrohr 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 aus 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-Element 2 ausgebildet sein.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hitzeschild-Elementes 2 im Längsschnitt. Das Hitzeschild-Element 2 besteht beispielsweise aus Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid. Es weist an der einem nicht dargestellten Isolierstein zugewandten 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.
Die Abstandshalter 31 sind auf einem gedachten Kreisumfang K ausgebildet. Bevorzugt sind die Abstandshalter äquidistant zueinander angeordnet. Der Mittelpunkt des gedachten Kreisumfangs K liegt im wesentlichen im geometrischen Zentrum des Hitzeschild-Elementes 2, vorzugsweise fällt der Mittelpunkt des gedachten Kreisumfangs K mit dem geometrischen Mittelpunkt 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.
Die Abstandshalter 31 gewährleisten, daß das Hitzeschild-Element 2 mit Abstand zu einem Isolierstein 3 auf diesem angeordnet ist. Ein Kühlfluid strömt dann zwischen dem Isolierstein 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 Abstandshalter 31 ein spaltförmiger Kühlkanal 30 ausgebildet.
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.

Claims (42)

  1. Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur (1) gegenüber einem heißen Fluid mit aus hitzebeständigem Material bestehender Innenauskleidung (2a), die zusammengesetzt ist aus flächendeckend unter Belassung von Spalten (2b) nebeneinander angeordneten und wärmebeweglich an der Tragstruktur (1) mittels jeweils zumindest eines Befestigungselementes (4), insbesondere eines Bolzens (4), verankerten hochtemperaturfesten, im wesentlichen plattenförmigen Hitzeschild-Elementen (2), wobei die Hitzeschild-Elemente (2) aus einem erosions- und korrosionsfesten Werkstoff bestehen,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Hitzeschild-Element (2) und der Tragstruktur (1) ein thermisch isolierendes Material (3) angeordnet ist.
  2. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-Element (2) aus einer Strukturkeramik besteht.
  3. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-Element (2) aus Siliziumcarbid besteht.
  4. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-Element (2) aus Siliziumnitrid besteht.
  5. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-Element (2) aus einer wenigstens einseitig keramisch beschichteten Metallplatte besteht.
  6. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein dem heißen Fluid zugewandter Randbereich des Hitzeschild-Elementes (2) gekrümmt ausgebildet ist.
  7. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung (3) durch eine Matte aus einem Faserwerkstoff gebildet ist.
  8. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung (3) durch eine Feuerfestkeramik gebildet ist.
  9. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die die Feuerfestkeramik in Form von Isoliersteinen (3) vorliegt.
  10. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-Element (2) und der Isolierstein (3) im wesentlichen dekungsgleich sind.
  11. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) aus einer Strukturkeramik besteht, vorzugsweise aus Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid.
  12. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung (3) einen Kanal (8) aufweist, durch den sich der Bolzen (4) hindurch erstreckt.
  13. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) mit Spiel im Kanal (8) angeordnet ist.
  14. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, 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.
  15. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-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-Elementes abschließt.
  16. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (6) im wesentlichen gasdicht auf dem Hitzeschild-Element (2) aufliegt.
  17. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) gegen eine Federkraft in axialer Richtung des Bolzens (4) verschieblich ist.
  18. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur (1) wenigstens eine Wand aufweist, durch die sich wenigstens ein Endabschnitt (11) des Bolzens (4) erstreckt.
  19. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß an dem Endabschnitt (11) des Bolzens (4) ein Federelement (13) angreift.
  20. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (13) eine Druckfeder ist.
  21. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (13) den Endabschnitt (11) umgibt.
  22. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 19 oder 21,
    dadurch gekennzeichnet, 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.
  23. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (14) mit dem Endabschnitt (11) des Bolzens (4) lösbar verbunden ist.
  24. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 23,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halteelement (14) und dem Bolzen (4) eine keilförmige Verbindung ausgebildet ist.
  25. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 23 oder 24,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (11) eine umlaufende Nut (15) aufweist, in die ein am Halteelement (14) ausgebildeter keilförmiger, umlaufender Vorsprung (16) eingreift.
  26. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kappe (18) mit dem Halteelement (14) oder mit dem Distanzstück (20) verbunden ist, so daß die Kappe (18), das Halteelement (14) und das Distanzstück (20) eine Kammer (29) begrenzen, wobei die Kappe (18) das Halteelement (14) oder das Distanzstück (20) umgibt.
  27. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 26,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18) mit dem Halteelement (14) oder dem Distanzstück (20) lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist.
  28. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (20) ein in den Kanal (8) hineinragendes Führungsrohr (21) aufweist.
  29. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung (3), insbesondere der Isolierstein (3), mittels eines Sicherungsbolzens (22) mit der Tragstruktur (1) verbunden ist.
  30. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, 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 Umgebungsatmosphäre hin offen ist.
  31. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 30,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild-Element (2) mit Abstand zu der thermischen Isolierung (3) unter Ausbildung eines spaltförmigen Kühlmittelkanals (30) angeordnet ist.
  32. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 31,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen 0,3 und 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, beträgt.
  33. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 31 oder 32, gekennzeichnet durch wenigstens einen Abstandhalter (31), der zwischen dem Hitzeschild-Element (2) und der thermischen Isolierung (3) ausgebildet ist.
  34. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 33,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Abstandshalter (31) auf einem gedachtem Kreisumfang (K) ausgebildet sind, wobei der Mittelpunkt des gedachten Kreisumfangs (K) im wesentlichen im Zentrum (Z) des Hitzeschild-Elementes (2) liegt.
  35. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (31) an dem Hitzeschild-Element (2) und/oder der thermischen Isolierung (3) ausgebildet sind.
  36. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 35,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (31) einstückig mit dem Hitzeschild-Element (2) oder der thermischen Isolierung (3) ausgebildet sind.
  37. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (31) in Form von Noppen ausgebildet sind.
  38. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 37,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (31) eine Auflagefläche zwischen 9 mm2 und 64 mm2, vorzugsweise von 25 mm2, aufweisen.
  39. Hitzeschildanordnung nach einem der Ansprüche 38 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzuführkanal durch den Kanal (8) im Isolierstein (3) gebildet ist.
  40. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 26 oder 27 und einem der Ansprüche 30 bis 39,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18) wenigstens eine Kühlmittelzuführbohrung (29) aufweist.
  41. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 40,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzuführbohrung (29) eine Drossel für ein Kühlfluid bildet.
  42. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18) zur Umgebung hin im wesentlichen luftdicht ausgebildet ist.
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