EP1561997A1 - Heat Shield - Google Patents

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Publication number
EP1561997A1
EP1561997A1 EP04001689A EP04001689A EP1561997A1 EP 1561997 A1 EP1561997 A1 EP 1561997A1 EP 04001689 A EP04001689 A EP 04001689A EP 04001689 A EP04001689 A EP 04001689A EP 1561997 A1 EP1561997 A1 EP 1561997A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat shield
support structure
elements
circumferential
sealing
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.)
Withdrawn
Application number
EP04001689A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Claudia Barbeln
Olga Deiss
Jens Kleinfeld
Marc Tertilt
Bernd Vonnemann
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
Priority to EP04001689A priority Critical patent/EP1561997A1/en
Priority to CNB2004800038075A priority patent/CN100523618C/en
Priority to PCT/EP2004/053534 priority patent/WO2005071320A1/en
Priority to EP20110004163 priority patent/EP2363643B1/en
Priority to US10/586,233 priority patent/US7677044B2/en
Priority to RU2006130737/06A priority patent/RU2364793C2/en
Priority to EP04804880.5A priority patent/EP1730446B1/en
Priority to JP2006549943A priority patent/JP4468381B2/en
Publication of EP1561997A1 publication Critical patent/EP1561997A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • 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
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00012—Details of sealing devices

Definitions

  • the present invention relates to a heat shield on a a circumferential direction and an axial direction Support structure, in particular for use in a gas turbine combustor or a gas turbine flame tube, a heat shield element for use in such a heat shield, a equipped with a heat shield according to the invention Combustion chamber, equipped with a heat shield according to the invention Flame tube and a gas turbine with an inventive Combustion chamber or a flame tube according to the invention.
  • Heat shields come, for example, in combustion chambers or flame tubes, the part of a kiln, a hot gas duct or a Gas turbine can be and in which produces a hot medium or is used, is used.
  • the heat shield typically includes a number of blankets arranged heat shield elements which the wall the combustion chamber against the hot medium, about a hot one Combustion gas, shield and so an excessive thermal Counteract load on the combustion chamber wall.
  • Such a ceramic heat shield is, for example, in EP 0 558 540 B1. It includes a number of quadrangular ceramic heat shield elements connected to an axisymmetric Support structure of the flame tube are attached.
  • each Heat shield element has a the hot medium facing Hot side, one of the support wall facing cold side and four the hot side with the cold side connecting circumferential surface on, wherein the two in the circumferential direction of the support structure opposite peripheral surfaces of a heat shield element are provided with grooves.
  • feathery clips are the heat shield elements Fixed in the circumferential direction of the support structure under Spaltbemik. To the thermal load of the support structure as possible will keep the gaps between the heat shield elements low a cooling fluid supplied from the cold side from flowing in the direction of the hot side through the column and so on the column blocks against penetration of the hot medium.
  • a particular for lining a flame tube for a Gas turbine suitable ceramic heat shield is, for example.
  • DE 41 14 768 A1. It includes a number of rectangular ones or trapezoidal ceramic heat shield elements which attached to a supporting wall of the flame tube.
  • Each heat shield element has a hot side facing the hot medium, one of the support wall facing cold side and four the Hot side with the cold side connecting circumferential surfaces, wherein two on opposite sides of a heat shield element located peripheral surfaces are provided with grooves.
  • the holding elements have each a support portion for supporting a heat shield element on a third peripheral surface.
  • This third Peripheral surface has a hot side over the rest of the peripheral surface projecting projection on which on the Supporting portion of the holding element so rests that the heat shield element also in the direction perpendicular to the clamping direction is secured.
  • the heat shield elements are so arranged that small gaps remain between you.
  • a combustion chamber lining with heat shield elements is also in EP 1 302 723 A1.
  • sealing elements in the gaps between the heat shield elements arranged.
  • the heat shield elements of this Combustor lining have grooves on their peripheral surfaces on.
  • a arranged in the gap between two heat shield elements Sealing element engages in the grooves of the two Gap delimiting peripheral surfaces.
  • Another object of the present invention is an improved heat shield element as well as an improved To provide holding element available, which in particular suitable for use in a heat shield according to the invention are.
  • Yet another object of the present invention is' in it, an improved combustion chamber and an improved Flame tube to provide.
  • the first task is by a heat shield according to claim 1, the second object by a heat shield element according to claim 9 and a holding element according to claim 12, the third Task by a combustion chamber according to claim 13 or a A fire tube according to claim 14 and the fourth object by a Gas turbine solved according to claim 15.
  • An inventive heat shield on a support structure comprises a number of heat shield elements which are so are configured and arranged on the support structure that they adjoin each other leaving columns.
  • the Support structure of the heat shield according to the invention has a Circumferential direction and an axial direction, wherein the heat shield elements in the circumferential direction of the support structure with leaving a gap, hereinafter referred to as circumferential gap is, and in the axial direction of the support structure, leaving a gap referred to below as the axial gap adjoin one another.
  • both the circumferential column as well as the axial gaps sealed by sealing elements, wherein the axial gaps sealing sealing elements a have another distance from the support structure than the Circumferential gap sealing sealing elements.
  • the heat shield according to the invention is based on the following Observations and findings:
  • the for lining axially symmetric combustion chambers such as about annular combustion chambers of gas turbines, or flame tubes for Application coming heat shields have heat shield elements on, which are provided on two peripheral surfaces with grooves. In the grooves of these peripheral surfaces engage engagement portions of holding elements to the heat shield elements in the circumferential direction to fix the support structure.
  • the heat shield elements either not fixed or fixing takes place, as described in DE 41 14 768 A1, by means Support elements instead by engaging in grooves engagement sections.
  • the heat shield elements therefore point to their none in the axial direction adjacent peripheral surfaces Grooves on.
  • the insertion of sealing elements as in EP 1 302 723 A1, is therefore only between in Circumferential direction adjacent peripheral surfaces possible, i.e. it can with such seals only circumferential gaps be sealed. Accordingly, only so far Sealing elements used in the circumferential gap.
  • the arrangement according to the invention of the sealing elements for the axial gaps and the circumferential column at different intervals to Support structure makes it possible to arrange the sealing elements overlapping. This is how the intersections between axial and circumferential gaps become sealed more effectively, which is a reduction the cooling fluid requirement allows.
  • the sealing elements which the axial gaps seal between the support structure and the heat shield elements be arranged. On a groove in the second peripheral surfaces can then continue to be waived.
  • the invention comprises the heat shield a number of element holders, which the Heat shield elements on the support structure both in the circumferential direction as well as fix in the axial direction.
  • the heat shields are in operation of the combustion chamber except one high thermal load partly also mechanical Exposure to vibration.
  • the heat shield elements not fixed in the axial direction of the support structure They can, in particular, under such a Move mechanical load axially.
  • shifting results in axisymmetric, in particular with conical, combustion chambers or flame tubes to changes the axial column and the circumferential gap between the Heat shield elements.
  • the heat shield elements on move the support structure, the gaps between make them smaller or larger, resulting in a non-uniform shape Outflow of the cooling fluid and uneven temperature gradient in the columns leads.
  • an increased cooling fluid requirement In particular, taking into account enlarged gaps increases the need for cooling fluid.
  • an individual Rework necessary, which extends the assembly time.
  • the axial fixation can be a displacement of the Effectively suppress heat shield elements, so that when Determining the cooling fluid requirement assumed smaller clearance tolerances can be, thereby reducing the cooling fluid requirement can be recognized.
  • the axial fixation also leads to more even Temperature gradients at the heat shield elements and to more uniform thermal stresses. This results in thermal Load of heat shield elements less or shorter Cracks, which is why the replacement rate of the heat shield elements decreases and the inspection intervals can be extended.
  • a heat shield required assembly time can be shortened.
  • the heat shield elements comprises the heat shield first Element holder for fixing the heat shield elements in the circumferential direction the support structure and second element holder for Fixing the heat shield elements in the axial direction of the support structure.
  • the second element holders are at the same time designed to hold the sealing elements in the axial gaps.
  • the second element holder also seals the sealing element can hold on to an additional retaining element, as is the case with the axial fixation according to the described in DE 41 14 768 A1 State of the art for holding a sealing element necessary would be waived.
  • the support structure is in Circumferential direction of the support structure extending circumferential grooves on.
  • the second element holders are considered to have a staple opening and a bracket portion facing away from the clip opening provided brackets formed, the brackets with the staple opening facing away from the staple opening in such a way are inserted into a circumferential groove of the support structure that at least a portion of the clip for engaging a recess a heat shield element projects beyond the circumferential groove and so serves as an axial fixation of the heat shield element.
  • the sealing elements are inserted in the brackets.
  • the clamp can also provide engaging elements for engagement in a loaded in the clamp sealing element exhibit.
  • the heat shield elements comprise the heat shield elements each one of the support structure facing away from the hot side, the is suitable to be exposed to a hot medium, a the support structure facing cold side and a number of the Hot side with the cold side connecting peripheral surfaces.
  • At two opposite sides has a heat shield element first peripheral surfaces, each in the axial direction the support structure to a corresponding first peripheral surface an adjacent heat shield element, leaving an axial gap adjacent.
  • Recesses present, in cooperation with the recess the respective axially opposite peripheral surface of the adjacent heat shield element in the circumferential direction the support structure extending receptacle for a Form sealing element or multiple sealing elements.
  • the heat shield element at two opposite Side second peripheral surfaces, in the circumferential direction the support structure in each case to a corresponding second Peripheral surface of an adjacent heat shield element under Adjacent to a circumferential gap.
  • the element holders grip for fixing the heat shield elements in the circumferential direction the support structure in the second peripheral surfaces of the heat shield elements a, wherein the second peripheral surfaces with Secured sections are equipped, a Verschiebb the heat shield elements relative to the element holders along prevent the second peripheral surfaces.
  • the element holders which fix the heat shield elements in the circumferential direction also fixing in the axial direction. It will be additional to the anyway for fixing the heat shield elements in Circumferential direction of the support structure existing element holders no additional element holder needed. Only the security sections must be incorporated into the heat shield elements which is only a slight change compared to represents the design of the previously used heat shield elements.
  • the second Circumferential surfaces grooves, in which engaging portions engage the element holder and in which webs arranged in such a way are that they are in the axial direction of the support structure a stop for the engaging portions of the element holder form.
  • the webs form the securing sections, the a displacement of the element holder along the second peripheral surfaces prevent.
  • An inventive heat shield element for attachment to a support structure comprises a support structure to avert a Hot side, which is suitable exposed to a hot medium to be, one of the support structure zuschreibde cold side and a number connecting the hot side to the cold side Circumferential surfaces intended to abut peripheral surfaces of in Circumferential direction of the support structure, leaving the circumferential gap provided adjacent to heat shield elements are and grooves for engagement by engaging portions of element holders, which the heat shield element at the Holding support structure, have.
  • In each groove is at least a web arranged, which has a stop for the engagement sections forms the element holder.
  • Such a trained Heat shield element can be used with the previously for fixing in Circumferential direction of the support structure common element holders also fix in the axial direction. It is particularly suitable for use in a heat shield according to the second Variant of the heat shield according to the invention with axial fixation the heat shield elements.
  • the at least one web extends in a first embodiment the heat shield element according to the invention in Direction from the cold side to the hot side only by a part the groove profile. This will be the insertion of the usual Sealing elements in the groove not significantly disturbed.
  • the at least one bridge can be in the direction of the cold side also extend to the hot side through the entire groove profile. In this embodiment, although a change of in the groove to be inserted sealing elements necessary, but increases continuous web the strength of the heat shield element, especially in the area of the groove.
  • An inventive retaining element with a for engaging in Grooves formed by heat shield elements engaging portion has at least one surface element on the engagement section on, the surface normal when engaged in the Groove extending in the extension direction of the groove.
  • the erfindunbe Holding element provides an enlarged stop surface to Impact on the arranged in the grooves webs available and so can a secure axial fixation of the heat shield element guarantee.
  • a combustion chamber according to the invention or an inventive Flammrohr is equipped with a heat shield according to the invention, a gas turbine according to the invention with an inventive Combustion chamber or a flame tube according to the invention.
  • FIG 1 shows as a first embodiment of the invention Heat shield a section of an axisymmetric Heat shield for an annular combustion chamber of a gas turbine.
  • Heat shield elements 1, 2 which on an axisymmetric support structure 3 are fixed and in the axial direction A of the support structure 3 adjacent.
  • the heat shield elements are so arranged between two heat shield elements 1, 2 respectively a small gap remains.
  • the heat shield elements could collide due to the thermal expansion, so could this to stresses in the heat shield elements 1, 2 and thus causing an earlier wear or even breakage of one Heat shield element 1, 2 lead.
  • the heat shield elements 1, 2 each have an interior the heat chamber facing the heat-resistant hot side 4, in the operation of the gas turbine, the hot gas in the gas turbine combustor is exposed, and one of the support structure 3 facing cold side 5. Between the hot sides 4 and the Cold sides 5, the heat shield elements 1, 2 each four Peripheral surfaces 6, 7, with which the heat shield elements 1, 2 adjacent to adjacent heat shield elements 1, 2. Those Peripheral surfaces 6, with which the heat shield elements 1, 2 in the circumferential direction of the support structure 3 contiguous Grooves 8, in which engaging portions of element holders can engage to the heat shield elements 1, 2 in Fix the circumferential direction of the support structure 3.
  • FIG. 8 An element holder 25, as in the present embodiment for fixing the heat shield elements 1, 2 use is shown in Fig. 8.
  • the element holder 25 has a engaging portion 26 formed as engaging tab for engagement in the groove 8 of a heat shield element 1, 2nd and a fastening tab 27, with the help of the element holder 25 can be attached to the support structure 3, on.
  • the element holder 25 to the supporting structure 3 has these profile grooves 9 extending in the circumferential direction, in which the fastening tabs 27 of the element holder 25th
  • a corresponding holder and its attachment in The profile groove of the support structure is also disclosed in EP 0 558 540 described, with respect to the further embodiment as well the attachment of the element holder is referred to.
  • sealing elements 33 for example. Ceramic seals, inserted around the circumferential gap between two circumferentially adjacent ones Seal heat shield elements.
  • the first recess 10 serves both for receiving a Part of a bracket 12, which is shown enlarged in Figure 2 is as well as to pick up a part of one in the bracket 12 inserted and held by this sealing element 13th for sealing the axial gap between the heat shield elements 1, 2.
  • the second recess 11, however, serves only for Picking up a part of the sealing element 13.
  • the sealing elements may in particular as preferably ceramic hose elements be educated.
  • the clip 12 which is preferably made of an elastic material, For example, steel, is manufactured, has a clip opening 14 and a clip opening facing away from the web 15 (see Fig. 2). From the bridge 15 away, a first extend Clip portion 16 and a second clip portion 17, the together limit the clip opening 14. Close it the first clip portion 16 and the web 15 substantially an angle of 90 °, while the second bracket section 17 and the web 15 include an angle greater than 90 ° is. At the end remote from the web 15 of the second bracket portion 17 are jagged, towards the first Clamp portion 16 protruding projections 18 arranged which engaged for engaging in a clip 12 in the Sealing element 13 are provided. Preferably, the tips the serrated projections 18 rounded to damage to avoid the sealing element 13.
  • the brackets 12 are facing away with their the clamp opening 14 End in a formed in the support structure 13 circumferential groove 19 inserted in such a way that the web 15 on the groove bottom 20th is applied.
  • the second clip portion is thereby through the Groove wall 21 is pressed in the direction of the first clip portion 16, causing the clamp 12 to be biased in the groove 19 is held.
  • the serrated projections grip 18 while in an inserted into the bracket 12 sealing element 13 (not shown in Fig. 3), so that this is held by the bracket 12.
  • the first clip portion 16 on the circumferential groove 19th whereas the second clip portion 17 is complete is disposed within the circumferential groove 19.
  • the clamp 12 therefore serves simultaneously as a holder for the sealing element 13 and as a holding element for axially fixing the heat shield element 1. Since the first Recess 10 both the first clip portion 16 and has to take part of the sealing element 13, it has in the axial direction A of the support structure has a larger dimension on as the second recess 11, the only part has to absorb the sealing element.
  • sealing element 13 a different distance to Support structure 3 as in the grooves 8 of the heat shield elements 1, 2 inserted sealing elements 33, all can Sealing elements to the edge of the corresponding heat shield element or even beyond, without that they hinder each other.
  • the crossing points of circumferential and axial gaps effectively sealed.
  • a second embodiment of the invention Heat shield is shown in Fig. 4.
  • the sealing element shown in Fig. 1 13 of the first embodiment is the sealing element 22 in the second embodiment not by means of a Clip 12 inserted into a circumferential groove 19 of the support structure 3. Instead, it rests on the support structure 3. optional it may also be on the support structure 3 by means of suitable Fasteners, such as with the support structure 3 to screwed or otherwise to be fixed bracket attached be.
  • the heat shield elements 1, 2 at their axial edges recesses 23rd for receiving a part of the sealing element 22.
  • FIG. 4a A modification of this embodiment is shown in Fig. 4a shown.
  • the support structure points in Area of the axial edges of the heat shield elements 1, 2 a another circumferentially extending groove 23a for receiving one sealing the gap between the heat shield elements 1, 2 Sealing element 22a on.
  • the heat shield elements 1, 2 only in the circumferential direction of the support structure 3 by fixed in the groove 8 engaging element holder. If the heat shield elements 1, 2 also in the axial direction of the support structure 3 should be fixed, so this may be in a modification achieved by the second embodiment be that in the grooves 8 of the heat shield elements 1, 2 webs 24 are arranged, which provide a stop for the in the grooves 8 engaging engagement tabs 26 of the element holder 25th form and move the heat shield element in the axial direction A of the support structure 3 relative to the element holder 25th and thus also relative to the support structure 3 prevent (see Fig. 5 and Fig. 6). In particular, if on both sides of the Webs 24 engaging tabs 26 of element holders 25 in the groove 8 engage, is the heat shield element against axial displacement secured.
  • FIG. 7 An alternative embodiment of the web is shown in Fig. 7.
  • the web 28 extends only by a small part of the groove profile 8, so that enough space to insert the sealing element 33 in the groove 8 remains.
  • a change in the shape of the ein ownedden in the groove 8 Sealing elements 33 is not necessary in this embodiment.
  • the intervention takes place the engagement tab 26 of the engaging engagement member 25 with a small distance to the stop surfaces 29, 30 of the webs 24, 28, the thermal expansion of the webs not to hinder.
  • the distance is much smaller as the width of the axial gap between two heat shield elements.
  • the heat shield elements shown in the exemplary embodiments, Element holder as well as in the embodiments Support structure shown can be quickly and inexpensively by modifying the previously used heat shield elements (introduction the recesses 10, 11, 23 and / or webs 24, 28), element holder (changes to the engaging tab 26) or the support structure used hitherto Implement (introducing the circumferential groove 19).

Landscapes

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Abstract

Heat shield comprises a number of shield elements (1, 2) arranged on a support structure (3) provided with a peripheral direction and an axial direction. Peripheral gaps and axial gaps are sealed using sealing elements (13, 33). The sealing elements sealing the axial gaps have a different distance from the support structure than the sealing elements sealing the peripheral elements. An independent claim is also included for a holding element used in the heat shield. Preferred Features: The sealing elements sealing the axial gaps are arranged between the support structure and the shield elements. The shield has an element holder (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hitzeschild an einer eine Umfangsrichtung und eine Axialrichtung aufweisenden Tragstruktur, insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbinenbrennkammer oder einem Gasturbinenflammrohr, ein Hitzeschildelement zur Verwendung in einem derartigen Hitzeschild, eine mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild ausgestattete Brennkammer, ein mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild ausgestattetes Flammrohr sowie eine Gasturbine mit einer erfindungsgemäßen Brennkammer oder einem erfindungsgemäßen Flammrohr.The present invention relates to a heat shield on a a circumferential direction and an axial direction Support structure, in particular for use in a gas turbine combustor or a gas turbine flame tube, a heat shield element for use in such a heat shield, a equipped with a heat shield according to the invention Combustion chamber, equipped with a heat shield according to the invention Flame tube and a gas turbine with an inventive Combustion chamber or a flame tube according to the invention.

Hitzeschilde kommen bspw. in Brennkammern oder Flammrohren, die etwa Teil eines Brennofens, eines Heißgaskanals oder einer Gasturbine sein können und in denen ein heißes Medium erzeugt oder geführt wird, zum Einsatz. Zum Beispiel kann eine thermisch hoch belastete Brennkammer zum Schutz vor zu hoher thermischer Beanspruchung mit einem Hitzeschild ausgekleidet sein. Der Hitzeschild umfasst typischerweise eine Anzahl flächendeckend angeordneter Hitzeschildelemente, welche die Wandung der Brennkammer gegen das heiße Medium, etwa ein heißes Verbrennungsgas, abschirmen und so einer übermäßigen thermischen Belastung der Brennkammerwand entgegenwirken.Heat shields come, for example, in combustion chambers or flame tubes, the part of a kiln, a hot gas duct or a Gas turbine can be and in which produces a hot medium or is used, is used. For example, a thermally highly loaded combustion chamber to protect against excessive Thermal stress with a heat shield lined be. The heat shield typically includes a number of blankets arranged heat shield elements which the wall the combustion chamber against the hot medium, about a hot one Combustion gas, shield and so an excessive thermal Counteract load on the combustion chamber wall.

Ein derartiger keramischer Hitzeschild ist bspw. in EP 0 558 540 B1 beschrieben. Er umfasst eine Anzahl viereckiger keramischer Hitzeschildelemente, die an einer axialsymmetrischen Tragstruktur des Flammrohrs befestigt sind. Jedes Hitzeschildelement weist eine dem heißen Medium zugewandte Heißseite, eine der Tragwand zugewandte Kaltseite sowie vier die Heißseite mit der Kaltseite verbindende Umfangsfläche auf, wobei die beiden in Umfangsrichtung der Tragstruktur einander gegenüberliegenden Umfangsflächen eines Hitzeschildelementes mit Nuten versehen sind. Mittels in die Nuten eingreifender federartiger Klammern sind die Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung der Tragstruktur unter Spaltbelassung fixiert. Um die thermische Belastung der Tragstruktur möglichst gering zu halten, wird den Spalten zwischen den Hitzeschildelementen ein Kühlfluid zugeführt, welches von der Kaltseite aus in Richtung der Heißsseite durch die Spalte strömt und so die Spalte gegen ein Eindringen des heißen Mediums sperrt.Such a ceramic heat shield is, for example, in EP 0 558 540 B1. It includes a number of quadrangular ceramic heat shield elements connected to an axisymmetric Support structure of the flame tube are attached. each Heat shield element has a the hot medium facing Hot side, one of the support wall facing cold side and four the hot side with the cold side connecting circumferential surface on, wherein the two in the circumferential direction of the support structure opposite peripheral surfaces of a heat shield element are provided with grooves. By means of engaging in the grooves feathery clips are the heat shield elements Fixed in the circumferential direction of the support structure under Spaltbelassung. To the thermal load of the support structure as possible will keep the gaps between the heat shield elements low a cooling fluid supplied from the cold side from flowing in the direction of the hot side through the column and so on the column blocks against penetration of the hot medium.

Ein insbesondere für das Auskleiden eines Flammrohrs für eine Gasturbine geeigneter keramischer Hitzeschild ist bspw. in DE 41 14 768 A1 beschrieben. Er umfasst eine Anzahl rechteckiger oder trapezoider keramischer Hitzeschildelemente, die an einer Tragwand des Flammrohrs befestigt sind. Jedes Hitzeschildelement weist eine dem heißen Medium zugewandte Heißseite, eine der Tragwand zugewandte Kaltseite sowie vier die Heißseite mit der Kaltseite verbindende Umfangsflächen auf, wobei zwei an gegenüberliegenden Seiten eines Hitzeschildelementes gelegene Umfangsflächen mit Nuten versehen sind. Zum Befestigen der Hitzeschildelemente an der Tragwand finden Haltelemente mit Klammerabschnitten Verwendung, die in die Nuten der Umfangsfläche eingreifen und das Hitzeschildelement in einer Richtung verklammern. Außerdem besitzen die Haltelemente jeweils einen Stützabschnitt zum Stützen eines Hitzeschildelements an einer dritten Umfangsfläche. Diese dritte Umfangsfläche weist heißseitig einen über den Rest der Umfangsfläche vorstehenden Vorsprung auf, welcher auf dem Stützabschnitt des Haltelementes derart ruht, dass das Hitzeschildelement auch in der Richtung senkrecht zur Verklammerungsrichtung gesichert ist. Um eine thermische Ausdehnung der Hitzeschildelemente zu ermöglichen, wenn diese dem heißen Medium ausgesetzt sind, werden die Hitzeschildelemente derart angeordnet, dass kleine Spalte zwischen Ihnen verbleiben. Durch die in DE 41 14 768 A1 beschrieben Fixierung sind die Hitzeschildelemente an definierten Positionen der Tragwand angeordnet. A particular for lining a flame tube for a Gas turbine suitable ceramic heat shield is, for example. In DE 41 14 768 A1. It includes a number of rectangular ones or trapezoidal ceramic heat shield elements which attached to a supporting wall of the flame tube. Each heat shield element has a hot side facing the hot medium, one of the support wall facing cold side and four the Hot side with the cold side connecting circumferential surfaces, wherein two on opposite sides of a heat shield element located peripheral surfaces are provided with grooves. To the Fasten the heat shield elements to the support wall Holding elements with clip sections use in the Engage grooves of the peripheral surface and the heat shield element staple in one direction. In addition, the holding elements have each a support portion for supporting a heat shield element on a third peripheral surface. This third Peripheral surface has a hot side over the rest of the peripheral surface projecting projection on which on the Supporting portion of the holding element so rests that the heat shield element also in the direction perpendicular to the clamping direction is secured. To a thermal expansion to enable the heat shield elements, if these are the hot Medium exposed, the heat shield elements are so arranged that small gaps remain between you. By the fixing described in DE 41 14 768 A1 are the Heat shield elements at defined positions of the supporting wall arranged.

Eine Brennkammerauskleidung mit Hitzeschildelementen ist auch in EP 1 302 723 A1 beschrieben. In dieser Brennkammerauskleidung sind Dichtelemente in den Spalten zwischen den Hitzeschildelementen angeordnet. Die Hitzeschildelemente dieser Brennkammerauskleidung weisen an ihren Umfangsflächen Nuten auf. Ein im Spalt zwischen zwei Hitzeschildelementen angeordnetes Dichtelement greift dabei in die Nuten der beiden den Spalt begrenzenden Umfangsflächen ein.A combustion chamber lining with heat shield elements is also in EP 1 302 723 A1. In this combustion chamber lining are sealing elements in the gaps between the heat shield elements arranged. The heat shield elements of this Combustor lining have grooves on their peripheral surfaces on. A arranged in the gap between two heat shield elements Sealing element engages in the grooves of the two Gap delimiting peripheral surfaces.

Gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Hitzeschild zur Verfügung zu stellen.Compared to the described prior art is the Object of the present invention therein, an improved To provide heat shield.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Hitzeschildelement sowie ein verbessertes Haltelement zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Hitzeschild geeignet sind.Another object of the present invention is an improved heat shield element as well as an improved To provide holding element available, which in particular suitable for use in a heat shield according to the invention are.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht' darin, eine verbesserte Brennkammer und ein verbessertes Flammrohr zur Verfügung zu stellen.Yet another object of the present invention is' in it, an improved combustion chamber and an improved Flame tube to provide.

Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Gasturbine zur Verfügung zu stellen.Finally, it is an object of the present invention to provide an improved gas turbine.

Die erste Aufgabe wird durch einen Hitzeschild nach Anspruch 1, die zweite Aufgabe durch ein Hitzeschildelement nach Anspruch 9 und ein Haltelement nach Anspruch 12, die dritte Aufgabe durch eine Brennkammer nach Anspruch 13 oder ein Flammrohr nach Anspruch 14 und die vierte Aufgabe durch eine Gasturbine nach Anspruch 15 gelöst.The first task is by a heat shield according to claim 1, the second object by a heat shield element according to claim 9 and a holding element according to claim 12, the third Task by a combustion chamber according to claim 13 or a A fire tube according to claim 14 and the fourth object by a Gas turbine solved according to claim 15.

Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. The dependent claims contain advantageous embodiments the invention.

Ein erfindungsgemäßer Hitzeschild an einer Tragstruktur umfasst eine Anzahl von Hitzeschildelementen, welche derart ausgestaltet und an der Tragstruktur angeordnet sind, dass sie unter Belassung von Spalten aneinander angrenzen. Die Tragstruktur des erfindungsgemäßen Hitzeschildes weist eine Umfangsrichtung und eine Axialrichtung auf, wobei die Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung der Tragstruktur unter Belassung eines Spaltes, der im Folgenden als Umfangsspalt bezeichnet ist, und in Axialrichtung der Tragstruktur unter Belassung eines im Folgenden als Axialspalt bezeichneten Spaltes aneinander angrenzen. Außerdem sind sowohl die Umfangsspalte als auch die Axialspalte durch Dichtelemente abgedichtet, wobei die die Axialspalte abdichtenden Dichtelemente einen anderen Abstand zur Tragstruktur aufweisen als die die Umfangsspalte abdichtenden Dichtelemente.An inventive heat shield on a support structure comprises a number of heat shield elements which are so are configured and arranged on the support structure that they adjoin each other leaving columns. The Support structure of the heat shield according to the invention has a Circumferential direction and an axial direction, wherein the heat shield elements in the circumferential direction of the support structure with leaving a gap, hereinafter referred to as circumferential gap is, and in the axial direction of the support structure, leaving a gap referred to below as the axial gap adjoin one another. In addition, both the circumferential column as well as the axial gaps sealed by sealing elements, wherein the axial gaps sealing sealing elements a have another distance from the support structure than the Circumferential gap sealing sealing elements.

Der erfindungsgemäße Hitzeschild basiert auf den Folgenden Beobachtungen und Erkenntnissen:The heat shield according to the invention is based on the following Observations and findings:

Die für das Auskleiden axialsymmetrischer Brennkammern, wie etwa Ringbrennkammern von Gasturbinen, oder Flammrohren zur Anwendung kommenden Hitzeschilde weisen Hitzeschildelemente auf, die an zwei Umfangsflächen mit Nuten versehen sind. In die Nuten dieser Umfangsflächen greifen Eingriffsabschnitte von Haltelementen ein, um die Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung der Tragstruktur zu fixieren. In Axialrichtung sind die Hitzeschildelemente entweder nicht fixiert oder das Fixieren erfolgt, wie in DE 41 14 768 A1 beschrieben, mittels Stützelementen statt mittels in Nuten eingreifender Eingriffsabschnitte. Die Hitzeschildelemente weisen daher an ihren in Axialrichtung aneinandergrenzenden Umfangsflächen keine Nuten auf. Das Einlegen von Dichtelementen, wie sie in EP 1 302 723 A1 beschrieben sind, ist daher nur zwischen in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Umfangsflächen möglich, d.h. es können mit derartigen Dichtungen nur Umfangsspalte abgedichtet werden. Entsprechend werden bisher auch nur Dichtelemente im Umfangsspalte eingesetzt. The for lining axially symmetric combustion chambers, such as about annular combustion chambers of gas turbines, or flame tubes for Application coming heat shields have heat shield elements on, which are provided on two peripheral surfaces with grooves. In the grooves of these peripheral surfaces engage engagement portions of holding elements to the heat shield elements in the circumferential direction to fix the support structure. In the axial direction are the heat shield elements either not fixed or fixing takes place, as described in DE 41 14 768 A1, by means Support elements instead by engaging in grooves engagement sections. The heat shield elements therefore point to their none in the axial direction adjacent peripheral surfaces Grooves on. The insertion of sealing elements, as in EP 1 302 723 A1, is therefore only between in Circumferential direction adjacent peripheral surfaces possible, i.e. it can with such seals only circumferential gaps be sealed. Accordingly, only so far Sealing elements used in the circumferential gap.

Wenn auch die Axialspalte mit Dichtelementen abgedichtet werden sollen, könnten die Nuten in den in Axialrichtung aneinandergrenzenden Umfangsflächen weitergeführt werden. In die Axialspalte könnten dann analog zu den Umfangsspalten Dichtelemente eingesetzt werden. An den Schnittpunkten der Axialspalte mit den Umfangsspalten bleiben undichte Abschnitte zurück, durch die ein Kühlfluid gezielt in den Brennraum ausströmen kann.Even if the axial gaps are sealed with sealing elements should the grooves in the axially adjacent to each other Peripheral surfaces are continued. In the Axial gaps could then analogous to the circumferential gaps sealing elements be used. At the intersections of the axial column with the circumferential gaps leaking sections remain, through which a cooling fluid flow selectively into the combustion chamber can.

Das erfindungsgemäße Anordnen der Dichtelemente für die Axialspalte und die Umfangsspalte in verschiednen Abständen zur Tragstruktur ermöglicht es, die Dichtelemente überlappend anzuordnen. So werden die Schnittpunkte zwischen Axial- und Umfangsspalten wirkungsvoller abgedichtet, was ein Verringern des Kühlfluidbedarfs ermöglicht.The arrangement according to the invention of the sealing elements for the axial gaps and the circumferential column at different intervals to Support structure makes it possible to arrange the sealing elements overlapping. This is how the intersections between axial and circumferential gaps become sealed more effectively, which is a reduction the cooling fluid requirement allows.

Insbesondere können die Dichtelemente, welche die Axialspalte abdichten, zwischen der Tragstruktur und den Hitzeschildelementen angeordnet sein. Auf eine Nut in den zweiten Umfangsflächen kann dann auch weiterhin verzichtet werden.In particular, the sealing elements, which the axial gaps seal between the support structure and the heat shield elements be arranged. On a groove in the second peripheral surfaces can then continue to be waived.

Außerdem ermöglicht erst die Anordnung der Dichtelemente in verschiedenen Abständen zur Tragstruktur die servicegerechte Montage und Demontage der Bauteile.In addition, only allows the arrangement of the sealing elements in different distances to the support structure the service-friendly Assembly and disassembly of the components.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Hitzeschild eine Anzahl von Elementhaltern, welche die Hitzeschildelemente an der Tragstruktur sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung fixieren.In an advantageous embodiment of the invention comprises the heat shield a number of element holders, which the Heat shield elements on the support structure both in the circumferential direction as well as fix in the axial direction.

Neben den Dichtungen sind auch die Spaltmaße des Hitzeschildes für die zur Kühlung erforderliche Menge an Kühlfluid von Bedeutung. Je breiter die Spalte sind, desto mehr Kühlfluid ist notwendig, um die Spalte wirkungsvoll gegen das in der Brennkammer vorhandene heiße Medium abzusperren. In addition to the seals and the gap dimensions of the heat shield are for the amount of cooling fluid required for cooling Importance. The wider the gaps, the more cooling fluid is necessary to make the column effective against that in the Combustion chamber to shut off existing hot medium.

Die Hitzeschilde werden im Betrieb der Brennkammer außer einer hohen thermischen Belastung teilweise auch mechanischen Belastungen durch Vibrationen ausgesetzt. Wenn die Hitzeschildelemente in Axialrichtung der Tragstruktur nicht fixiert sind, können sie sich insbesondere unter einer derartigen mechanischen Belastung axial verschieben. Ein derartiges Verschieben führt jedoch bei axialsymmetrischen, insbesondere bei kegelförmigen, Brennräumen oder Flammrohren zu Veränderungen der Axialspalte sowie der Umfangsspalte zwischen den Hitzeschildelementen. Wenn sich die Hitzeschildelemente auf der Tragstruktur verschieben, können sich die Spalte zwischen ihnen verkleinern oder vergrößern, was zu einem ungleichförmigen Ausströmen des Kühlfluids und zu ungleichmäßigen Temperaturgradienten in den Spalten führt. Um die Spalte unter Berücksichtigung aller Spalttoleranzen unter allen Betriebsbedingungen zu sperren, ist daher ein erhöhter Kühlfluidbedarf gegeben. Insbesondere das Berücksichtigen vergrößerter Spalte erhöht den Bedarf an Kühlfluid. Zudem ist bei fehlender axialer Fixierung der Hitzeschutzelemente bei der Montage aufgrund ihrer nicht genau definierten Axialposition eine individuelle Nacharbeit nötig, welche die Montagezeit verlängert.The heat shields are in operation of the combustion chamber except one high thermal load partly also mechanical Exposure to vibration. When the heat shield elements not fixed in the axial direction of the support structure They can, in particular, under such a Move mechanical load axially. Such a thing However, shifting results in axisymmetric, in particular with conical, combustion chambers or flame tubes to changes the axial column and the circumferential gap between the Heat shield elements. When the heat shield elements on move the support structure, the gaps between make them smaller or larger, resulting in a non-uniform shape Outflow of the cooling fluid and uneven temperature gradient in the columns leads. Considering the column all gap tolerances under all operating conditions To lock, therefore, an increased cooling fluid requirement given. In particular, taking into account enlarged gaps increases the need for cooling fluid. In addition, in the absence of axial Fixation of the heat protection elements during assembly due their not exactly defined axial position an individual Rework necessary, which extends the assembly time.

Mittels der axialen Fixierung lässt sich ein Verschieben der Hitzeschildelemente wirkungsvoll unterdrücken, so dass beim Ermitteln des Kühlfluidbedarfs kleinere Spalttoleranzen angenommen werden können, wodurch der Kühlfluidbedarf geringer angesetzt werden kann. Insbesondere in Kombination mit sowohl in Axial- als auch in Umfangsspalten angeordneten Dichtungen lässt sich so der Bedarf an Kühlfluid deutlich verringern. Die axiale Fixierung führt darüber hinaus auch zu gleichmäßigeren Temperaturgradienten an den Hitzeschildelementen und zu gleichmäßigeren Wärmespannungen. Dadurch entstehen bei thermischer Belastung der Hitzeschildelemente weniger bzw. kürzere Risse, weswegen die Austauschrate der Hitzeschildelemente sinkt und die Inspektionsintervalle verlängert werden können. Schließlich kann mittels der axialen Fixierung die für das Anpassen der Spalttoleranzen beim Neubau und bei der Wartung eines Hitzeschildes benötigte Montagezeit verkürzt werden.By means of the axial fixation can be a displacement of the Effectively suppress heat shield elements, so that when Determining the cooling fluid requirement assumed smaller clearance tolerances can be, thereby reducing the cooling fluid requirement can be recognized. Especially in combination with both arranged in axial and circumferential gaps seals Thus, the need for cooling fluid can be significantly reduced. The axial fixation also leads to more even Temperature gradients at the heat shield elements and to more uniform thermal stresses. This results in thermal Load of heat shield elements less or shorter Cracks, which is why the replacement rate of the heat shield elements decreases and the inspection intervals can be extended. Finally, by means of the axial fixation for the Adjusting the gap tolerances during new construction and during maintenance a heat shield required assembly time can be shortened.

In einer ersten Variante des Hitzeschildes mit axialer Fixierung der Hitzeschildelemente umfasst der Hitzeschild erste Elementhalter zum Fixieren der Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung der Tragstruktur und zweite Elementhalter zum Fixieren der Hitzeschildelemente in Axialrichtung der Tragstruktur. Die zweiten Elementhalter sind dabei gleichzeitig zum Halten der Dichtelemente in den Axialspalten ausgebildet. Dadurch,_dass die zweiten Elementhalter auch das Dichtelement halten, kann auf ein zusätzliches Haltelement, wie es bei der axialen Fixierung nach dem in der DE 41 14 768 A1 beschriebenen Stand der Technik zum Halten eines Dichtelementes nötig wäre, verzichtet werden.In a first variant of the heat shield with axial fixation the heat shield elements comprises the heat shield first Element holder for fixing the heat shield elements in the circumferential direction the support structure and second element holder for Fixing the heat shield elements in the axial direction of the support structure. The second element holders are at the same time designed to hold the sealing elements in the axial gaps. As a result, the second element holder also seals the sealing element can hold on to an additional retaining element, as is the case with the axial fixation according to the described in DE 41 14 768 A1 State of the art for holding a sealing element necessary would be waived.

In einer ohne großen technischen Aufwand zu realisierenden Ausgestaltung dieser Variante weist die Tragstruktur sich in Umfangsrichtung der Tragstruktur erstreckende Umfangsnuten auf. Die zweiten Elementhalter sind als mit einer Klammeröffnung und einem der Klammeröffnung abgewandten Klammerabschnitt versehene Klammern ausgebildet, wobei die Klammern mit dem der Klammeröffnung abgewandten Klammerabschnitt derart in eine Umfangsnut der Tragstruktur eingesetzt sind, dass mindestens ein Teil der Klammer zum Eingriff in eine Aussparung eines Hitzeschildelementes über die Umfangsnut übersteht und so als axiale Fixierung des Hitzeschildelementes dient. Die Dichtelemente sind dabei in die Klammern eingelegt.To be realized in a without great technical effort Embodiment of this variant, the support structure is in Circumferential direction of the support structure extending circumferential grooves on. The second element holders are considered to have a staple opening and a bracket portion facing away from the clip opening provided brackets formed, the brackets with the staple opening facing away from the staple opening in such a way are inserted into a circumferential groove of the support structure that at least a portion of the clip for engaging a recess a heat shield element projects beyond the circumferential groove and so serves as an axial fixation of the heat shield element. The sealing elements are inserted in the brackets.

Um einen sicheren Halt der Dichtung in der Klammeröffnung zu gewährleisten, kann die Klammer außerdem Eingriffselemente zum Eingriff in ein in die Klammer eingelegtes Dichtelement aufweisen.To ensure a secure hold of the seal in the clamp opening In addition, the clamp can also provide engaging elements for engagement in a loaded in the clamp sealing element exhibit.

In einer zweiten Variante des Hitzeschildes mit axialer Fixierung der Hitzeschildelemente umfassen die Hitzeschildelemente jeweils eine der Tragstruktur abgewandte Heißseite, die geeignet ist, einem heißen Medium ausgesetzt zu werden, eine der Tragstruktur zugewandte Kaltseite und eine Anzahl die Heißseite mit der Kaltseite verbindende Umfangsflächen. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten weist ein Hitzeschildelement erste Umfangsflächen auf, die jeweils in Axialrichtung der Tragstruktur an eine entsprechende erste Umfangsfläche eines benachbarten Hitzeschildelementes unter Belassung eines Axialspaltes angrenzen. Im Bereich der Kanten zwischen der Kaltseite und den ersten Umfangsflächen sind Aussparungen vorhanden, die im Zusammenwirken mit der Aussparung der jeweiligen in Axialrichtung gegenüberliegenden Umfangsfläche des benachbarten Hitzeschildelementes eine in Umfangsrichtung der Tragstruktur verlaufende Aufnahme für ein Dichtelement oder mehrere Dichtelemente bilden. Außerdem weist das Hitzeschildelement an zwei einander gegenüberliegenden Seiten zweite Umfangsflächen auf, die in Umfangsrichtung der Tragstruktur jeweils an eine entsprechende zweite Umfangsfläche eines benachbarten Hitzeschildelementes unter Belassung eines Umfangsspaltes angrenzen. Die Elementhalter greifen zum Fixieren der Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung der Tragstruktur in die zweiten Umfangsflächen der Hitzeschildelemente ein, wobei die zweiten Umfangsflächen mit Sicherungsabschnitten ausgestattet sind, die ein Verschiebenb der Hitzeschildelemente relativ zu den Elementhaltern entlang der zweiten Umfangsflächen verhindern.In a second variant of the heat shield with axial fixation the heat shield elements comprise the heat shield elements each one of the support structure facing away from the hot side, the is suitable to be exposed to a hot medium, a the support structure facing cold side and a number of the Hot side with the cold side connecting peripheral surfaces. At two opposite sides has a heat shield element first peripheral surfaces, each in the axial direction the support structure to a corresponding first peripheral surface an adjacent heat shield element, leaving an axial gap adjacent. In the area of the edges between the cold side and the first peripheral surfaces Recesses present, in cooperation with the recess the respective axially opposite peripheral surface of the adjacent heat shield element in the circumferential direction the support structure extending receptacle for a Form sealing element or multiple sealing elements. Furthermore has the heat shield element at two opposite Side second peripheral surfaces, in the circumferential direction the support structure in each case to a corresponding second Peripheral surface of an adjacent heat shield element under Adjacent to a circumferential gap. The element holders grip for fixing the heat shield elements in the circumferential direction the support structure in the second peripheral surfaces of the heat shield elements a, wherein the second peripheral surfaces with Secured sections are equipped, a Verschiebb the heat shield elements relative to the element holders along prevent the second peripheral surfaces.

In der soeben beschriebenen Variante übernehmen die Elementhalter, welche die Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung fixieren auch das Fixieren in Axialrichtung. Es werden zusätzlich zu den ohnehin zum Fixieren der Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung der Tragstruktur vorhandenen Elementhaltern keine zusätzliche Elementhalter benötigt. Nur die Sicherungsabschnitte müssen in die Hitzeschildelemente eingearbeitet werden, was lediglich eine geringfügige Änderung gegenüber dem Design der bisher verwendeten Hitzeschildelemente darstellt. In the variant just described, the element holders, which fix the heat shield elements in the circumferential direction also fixing in the axial direction. It will be additional to the anyway for fixing the heat shield elements in Circumferential direction of the support structure existing element holders no additional element holder needed. Only the security sections must be incorporated into the heat shield elements which is only a slight change compared to represents the design of the previously used heat shield elements.

In einer Ausgestaltung der zweiten Variante weisen die zweiten Umfangsflächen Nuten auf, in welche Eingriffsabschnitte der Elementhalter eingreifen und in denen Stege derart angeordnet sind, dass sie in axialer Richtung der Tragstruktur einen Anschlag für die Eingriffsabschnitte der Elementhalter bilden. Somit bilden die Stege die Sicherungsabschnitte, die eine Verschiebung der Elementhalter entlang der zweiten Umfangsflächen verhindern.In an embodiment of the second variant, the second Circumferential surfaces grooves, in which engaging portions engage the element holder and in which webs arranged in such a way are that they are in the axial direction of the support structure a stop for the engaging portions of the element holder form. Thus, the webs form the securing sections, the a displacement of the element holder along the second peripheral surfaces prevent.

Ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement zur Befestigung an einer Tragstruktur umfasst eine einer Tragstruktur abzuwendende Heißseite, die geeignet ist, einem heißen Medium ausgesetzt zu werden, eine der Tragstruktur zuzuwendende Kaltseite und eine Anzahl die Heißseite mit der Kaltseite verbindende Umfangsflächen, die zum Angrenzen an Umfangsflächen von in Umfangsrichtung der Tragstruktur unter Belassung des Umfangsspaltes benachbart anzubringender Hitzeschildelemente vorgesehen sind und Nuten zum Eingriff durch Eingriffsabschnitte von Elementhaltern, welche das Hitzeschildelement an der Tragstruktur halten, aufweisen. In jeder Nut ist mindestens ein Steg angeordnet, der einen Anschlag für die Eingriffsabschnitte der Elementhalter bildet. Ein derartig ausgebildetes Hitzeschildelement lässt sich mit den bisher zum Fixieren in Umfangsrichtung der Tragstruktur gebräuchlichen Elementhaltern auch in Axialrichtung fixieren. Es eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Hitzeschild gemäß der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Hitzeschildes mit axialer Fixierung der Hitzeschildelemente.An inventive heat shield element for attachment to a support structure comprises a support structure to avert a Hot side, which is suitable exposed to a hot medium to be, one of the support structure zuwendende cold side and a number connecting the hot side to the cold side Circumferential surfaces intended to abut peripheral surfaces of in Circumferential direction of the support structure, leaving the circumferential gap provided adjacent to heat shield elements are and grooves for engagement by engaging portions of element holders, which the heat shield element at the Holding support structure, have. In each groove is at least a web arranged, which has a stop for the engagement sections forms the element holder. Such a trained Heat shield element can be used with the previously for fixing in Circumferential direction of the support structure common element holders also fix in the axial direction. It is particularly suitable for use in a heat shield according to the second Variant of the heat shield according to the invention with axial fixation the heat shield elements.

Der mindestens eine Steg erstreckt sich in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hitzeschildelementes in Richtung von der Kaltseite zur Heißseite nur durch einen Teil der Nutprofils. Dadurch wird das Einlegen der bisher üblichen Dichtelemente in die Nut nicht wesentlich gestört. Alternativ kann sich der mindestens eine Steg in Richtung von der Kaltseite zur Heißseite auch durch das gesamte Nutprofil erstrecken. In dieser Ausgestaltung ist zwar eine Änderung der in die Nut einzulegenden Dichtelemente nötig, jedoch erhöht ein durchgehender Steg die Festigkeit des Hitzeschildelementes, insbesondere im Bereich der Nut.The at least one web extends in a first embodiment the heat shield element according to the invention in Direction from the cold side to the hot side only by a part the groove profile. This will be the insertion of the usual Sealing elements in the groove not significantly disturbed. alternative The at least one bridge can be in the direction of the cold side also extend to the hot side through the entire groove profile. In this embodiment, although a change of in the groove to be inserted sealing elements necessary, but increases continuous web the strength of the heat shield element, especially in the area of the groove.

Ein erfindungsgemäßes Halteelement mit einem zum Eingriff in Nuten von Hitzeschildelementen ausgebildeten Eingriffsabschnitt weist an dem Eingriffsabschnitt mindestens ein Flächenelement auf, dessen Flächennormale bei Eingriff in die Nut in Ausdehnungsrichtung der Nut verläuft. Das erfindungemäße Haltelement stellt eine vergrößerte Anschlagsfläche zum Anschlagen an die in den Nuten angeordneten Stege zur Verfügung und kann so eine sichere axiale Fixierung des Hitzeschildelementes gewährleisten.An inventive retaining element with a for engaging in Grooves formed by heat shield elements engaging portion has at least one surface element on the engagement section on, the surface normal when engaged in the Groove extending in the extension direction of the groove. The erfindungemäße Holding element provides an enlarged stop surface to Impact on the arranged in the grooves webs available and so can a secure axial fixation of the heat shield element guarantee.

Eine erfindungsgemäße Brennkammer oder ein erfindungsgemäßes Flammrohr ist mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild ausgestattet, eine erfindungsgemäße Gasturbine mit einer erfindungsgemäßen Brennkammer oder einem erfindungsgemäßen Flammrohr.A combustion chamber according to the invention or an inventive Flammrohr is equipped with a heat shield according to the invention, a gas turbine according to the invention with an inventive Combustion chamber or a flame tube according to the invention.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

  • Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Schnittansicht.
  • Fig. 2 zeigt eine Halteklammer des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Fig. 3 zeigt die Halteklammer aus Fig. 2 im in eine Nut der Tragstruktur eingesetzten Zustand.
  • Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Hitzeschild.
  • Fig. 4a zeigt eine Abwandlung des in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels.
  • Fig. 5 zeigt einen Elementhalter im Eingriff in die Nut eines Hitzeschildelementes.
  • Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement.
  • Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement.
  • Fig. 8 zeigt ein erstes Beispiel für einen Elementhalter zum fixieren eines erfindungsgemäßen Hitzeschildelementes.
  • Fig. 9 zeigt ein zweites Beispiel für einen Elementhalter zum fixieren eines erfindungsgemäßen Hitzeschildelementes.
  • Fig. 10 zeigt ein drittes Beispiel für einen Elementhalter zum fixieren eines erfindungsgemäßen Hitzeschildelementes.
    • Further features, characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in a schematic sectional view.
  • Fig. 2 shows a retaining clip of the first embodiment.
  • Fig. 3 shows the retaining clip of Fig. 2 inserted in a groove of the support structure state.
  • Fig. 4 shows a second embodiment of the heat shield according to the invention.
  • Fig. 4a shows a modification of the second embodiment shown in Fig. 4.
  • Fig. 5 shows an element holder in engagement with the groove of a heat shield element.
  • 6 shows a first exemplary embodiment of a heat shield element according to the invention.
  • Fig. 7 shows a second embodiment of a heat shield element according to the invention.
  • 8 shows a first example of an element holder for fixing a heat shield element according to the invention.
  • 9 shows a second example of an element holder for fixing a heat shield element according to the invention.
  • 10 shows a third example of an element holder for fixing a heat shield element according to the invention.

    • Figur 1 zeigt als ein erstes Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Hitzeschild einen Ausschnitt aus einem axialsymmetrischen Hitzeschild für eine Ringbrennkammer einer Gasturbine. In der Figur sind zwei keramische Hitzeschildelemente 1, 2 dargestellt, die an einer axialsymmetrischen Tragstruktur 3 fixiert sind und in Axialrichtung A der Tragstruktur 3 aneinandergrenzen. Um die thermische Ausdehnung der Hitzeschildelemente 1,2 beim Betrieb der Gasturbinenbrennkammer nicht zu behindern, sind die Hitzeschildelemente derart angeordnet, dass zwischen zwei Hitzeschildelementen 1, 2 jeweils ein kleiner Spalt verbleibt. Würden die Hitzeschildelemente aufgrund der Wärmeausdehnung aneinanderstoßen, so könnte dies zu Spannungen in den Hitzeschildelementen 1, 2 und damit zu einem früheren Verschleiß oder sogar zum Bruch eines Hitzeschildelementes 1, 2 führen. Figure 1 shows as a first embodiment of the invention Heat shield a section of an axisymmetric Heat shield for an annular combustion chamber of a gas turbine. In the figure are two ceramic heat shield elements 1, 2, which on an axisymmetric support structure 3 are fixed and in the axial direction A of the support structure 3 adjacent. To the thermal expansion of Heat shield elements 1,2 during operation of the gas turbine combustor not to hinder, the heat shield elements are so arranged between two heat shield elements 1, 2 respectively a small gap remains. Would the heat shield elements could collide due to the thermal expansion, so could this to stresses in the heat shield elements 1, 2 and thus causing an earlier wear or even breakage of one Heat shield element 1, 2 lead.

    Die Hitzeschildelemente 1, 2 besitzen jeweils eine dem Inneren der Brennkammer zugewandte hitzebeständige Heißseite 4, die im Betrieb der Gasturbine dem heißen Gas in der Gasturbinenbrennkammer ausgesetzt ist, und eine der Tragstruktur 3 zugewandte Kaltseite 5. Zwischen den Heißseiten 4 und den Kaltseiten 5 weisen die Hitzeschildelemente 1, 2 jeweils vier Umfangsflächen 6, 7 auf, mit denen die Hitzeschildelemente 1, 2 an benachbarte Hitzeschildelemente 1, 2 angrenzen. Diejenigen Umfangsflächen 6, mit denen die Hitzeschildelemente 1, 2 in Umfangsrichtung der Tragstruktur 3 aneinandergrenzen weisen Nuten 8 auf, in welche Eingriffsabschnitte von Elementhaltern eingreifen können, um die Hitzeschildelemente 1, 2 in Umfangsrichtung der Tragstruktur 3 zu fixieren.The heat shield elements 1, 2 each have an interior the heat chamber facing the heat-resistant hot side 4, in the operation of the gas turbine, the hot gas in the gas turbine combustor is exposed, and one of the support structure 3 facing cold side 5. Between the hot sides 4 and the Cold sides 5, the heat shield elements 1, 2 each four Peripheral surfaces 6, 7, with which the heat shield elements 1, 2 adjacent to adjacent heat shield elements 1, 2. Those Peripheral surfaces 6, with which the heat shield elements 1, 2 in the circumferential direction of the support structure 3 contiguous Grooves 8, in which engaging portions of element holders can engage to the heat shield elements 1, 2 in Fix the circumferential direction of the support structure 3.

    Ein Elementhalter 25, wie er im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Fixieren der Hitzeschildelemente 1, 2 Verwendung findet, ist in Fig. 8 dargestellt. Der Elementhalter 25 weist einen als Eingriffslasche 26 ausgebildeten Eingriffsabschnitt zum Eingreifen in die Nut 8 eines Hitzeschildelementes 1, 2 sowie eine Befestigungslasche 27, mit deren Hilfe der Elementhalter 25 an der Tragstruktur 3 befestigt werden kann, auf. Zum Fixieren der Elementhalter 25 an der Tragstruktur 3 weist diese in Umfangsrichtung verlaufende Profilnuten 9 auf, in denen die Befestigungslaschen 27 der Elementhalter 25 bspw. mittels Schrauben an der Tragstruktur 3 fixiert werden können. Ein entsprechender Halter sowie seine Befestigung in der Profilnut der Tragstruktur ist auch in der EP 0 558 540 beschrieben, auf die bezüglich der weiteren Ausgestaltung sowie des Befestigens des Elementhalters Bezug genommen wird.An element holder 25, as in the present embodiment for fixing the heat shield elements 1, 2 use is shown in Fig. 8. The element holder 25 has a engaging portion 26 formed as engaging tab for engagement in the groove 8 of a heat shield element 1, 2nd and a fastening tab 27, with the help of the element holder 25 can be attached to the support structure 3, on. For fixing the element holder 25 to the supporting structure 3 has these profile grooves 9 extending in the circumferential direction, in which the fastening tabs 27 of the element holder 25th For example, be fixed by means of screws to the support structure 3 can. A corresponding holder and its attachment in The profile groove of the support structure is also disclosed in EP 0 558 540 described, with respect to the further embodiment as well the attachment of the element holder is referred to.

    In die Nuten 8 der Haltelemente 1, 2 werden außerdem Dichtelemente 33, bspw. Keramikdichtungen, eingelegt, um die Umfangsspalte zwischen zwei in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Hitzeschildelementen abzudichten.In the grooves 8 of the holding elements 1, 2 also sealing elements 33, for example. Ceramic seals, inserted around the circumferential gap between two circumferentially adjacent ones Seal heat shield elements.

    Die in Axialrichtung A der Tragstruktur 3 aneinandergrenzenden Umfangsflächen 7 der Hitzeschildelemente 1, 2 weisen keine Nuten auf. Stattdessen weist jedes Hitzeschildelement 1, 2 an seinen axialen Kanten, d.h. den Kanten zwischen den beiden Umfangsflächen 7 und der Kaltseite 5 eines Hitzeschildelementes, erste und zweite Aussparungen 10, 11 auf. In Figur 1 ist jeweils nur eine Aussparung der beiden Hitzeschildelemente zu erkennen.The adjacent in the axial direction A of the support structure 3 Peripheral surfaces 7 of the heat shield elements 1, 2 have no Grooves on. Instead, each heat shield element 1, 2 at its axial edges, i. the edges between the two Peripheral surfaces 7 and the cold side 5 of a heat shield element, first and second recesses 10, 11. In Figure 1 is in each case only one recess of the two heat shield elements detect.

    Die erste Aussparung 10 dient sowohl zum Aufnehmen eines Teils einer Klammer 12, die in Figur 2 vergrößert dargestellt ist, als auch zum Aufnehmen eines Teils eines in die Klammer 12 eingelegten und von dieser gehaltenen Dichtelementes 13 zum Abdichten des Axialspaltes zwischen den Hitzeschildelementen 1, 2. Die zweite Aussparung 11 dient hingegen nur zum Aufnehmen eines Teils des Dichtelementes 13. Die Dichtelemente können insbesondere als vorzugsweise keramische Schlauchelemente ausgebildet sein.The first recess 10 serves both for receiving a Part of a bracket 12, which is shown enlarged in Figure 2 is as well as to pick up a part of one in the bracket 12 inserted and held by this sealing element 13th for sealing the axial gap between the heat shield elements 1, 2. The second recess 11, however, serves only for Picking up a part of the sealing element 13. The sealing elements may in particular as preferably ceramic hose elements be educated.

    Die Klammer 12, die vorzugsweise aus einem elastischen Material, bspw. Stahl, hergestellt ist, weist eine Klammeröffnung 14 sowie einen der Klammeröffnung abgewandten Steg 15 auf (siehe Fig. 2). Vom Steg 15 weg erstrecken sich ein erster Klammerabschnitt 16 und ein zweiter Klammerabschnitt 17, die gemeinsam die Klammeröffnung 14 begrenzen. Dabei schließen der erste Klammerabschnitt 16 und der Steg 15 im wesentlichen einen Winkel von 90° ein, während der zweite Klammerabschnitt 17 und der Steg 15 einen Winkel einschließen, der größer als 90° ist. Am vom Steg 15 entfernten Ende des zweiten Klammerabschnittes 17 sind zackenartige, in Richtung auf den ersten Klammerabschnitt 16 vorspringende Vorsprünge 18 angeordnet, welche zum Eingriff in ein in die Klammer 12 eingelegtes Dichtelement 13 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Spitzen der zackenartigen Vorsprünge 18 abgerundet, um ein Beschädigen des Dichtelementes 13 zu vermeiden.The clip 12, which is preferably made of an elastic material, For example, steel, is manufactured, has a clip opening 14 and a clip opening facing away from the web 15 (see Fig. 2). From the bridge 15 away, a first extend Clip portion 16 and a second clip portion 17, the together limit the clip opening 14. Close it the first clip portion 16 and the web 15 substantially an angle of 90 °, while the second bracket section 17 and the web 15 include an angle greater than 90 ° is. At the end remote from the web 15 of the second bracket portion 17 are jagged, towards the first Clamp portion 16 protruding projections 18 arranged which engaged for engaging in a clip 12 in the Sealing element 13 are provided. Preferably, the tips the serrated projections 18 rounded to damage to avoid the sealing element 13.

    Die Klammern 12 werden mit ihrem der Klammeröffnung 14 abgewandten Ende in eine in der Tragstruktur 13 ausgebildete Umfangsnut 19 derart eingelegt, dass der Steg 15 am Nutboden 20 anliegt. Der zweite Klammerabschnitt wird dabei durch die Nutwand 21 in Richtung auf den ersten Klammerabschnitt 16 gedrückt, wodurch die Klammer 12 unter Vorspannung in der Nut 19 gehalten wird. Außerdem greifen die zackenartigen Vorsprünge 18 dabei in ein in die Klammer 12 eingelegtes Dichtelement 13 (in Fig. 3 nicht dargestellt) ein, so dass dieses von der Klammer 12 gehalten wird.The brackets 12 are facing away with their the clamp opening 14 End in a formed in the support structure 13 circumferential groove 19 inserted in such a way that the web 15 on the groove bottom 20th is applied. The second clip portion is thereby through the Groove wall 21 is pressed in the direction of the first clip portion 16, causing the clamp 12 to be biased in the groove 19 is held. In addition, the serrated projections grip 18 while in an inserted into the bracket 12 sealing element 13 (not shown in Fig. 3), so that this is held by the bracket 12.

    Wenn die Klammer 12 in die Umfangsnut 19 eingesetzt ist, so steht der erste Klammerabschnitt 16 über die Umfangsnut 19 vor, wohingegen der zweite Klammerabschnitt 17 vollständig innerhalb der Umfangsnut 19 angeordnet ist. Wenn die Hitzeschildelemente 1, 2 anschließend an der Tragstruktur 3 befestigt werden, dann greift der über die Umfangsnut 19 vorstehende Teil des ersten Klammerabschnittes 16 in die erste Aussparung 10 des Hitzeschildelementes 1 ein (siehe Fig. 1) und fixiert dieses dadurch gegen Verschieben in Axialrichtung A der Tragstruktur 3. Die Klammer 12 dient daher gleichzeitig als Halterung für das Dichtelement 13 und als Halteelement zum axialen Fixieren des Hitzeschildelementes 1. Da die erste Aussparung 10 sowohl den ersten Klammerabschnitt 16 als auch einen Teil des Dichtelementes 13 aufzunehmen hat, weist sie in Axialrichtung A der Tragstruktur eine größere Abmessung auf als die zweite Aussparung 11, die lediglich einen Teil des Dichtelementes aufzunehmen hat.When the clip 12 is inserted into the circumferential groove 19, so is the first clip portion 16 on the circumferential groove 19th whereas the second clip portion 17 is complete is disposed within the circumferential groove 19. When the heat shield elements 1, 2 then attached to the support structure 3 be, then engages over the circumferential groove 19 projecting Part of the first clip portion 16 in the first recess 10 of the heat shield element 1 a (see Fig. 1) and fixes this against displacement in the axial direction A. the support structure 3. The clamp 12 therefore serves simultaneously as a holder for the sealing element 13 and as a holding element for axially fixing the heat shield element 1. Since the first Recess 10 both the first clip portion 16 and has to take part of the sealing element 13, it has in the axial direction A of the support structure has a larger dimension on as the second recess 11, the only part has to absorb the sealing element.

    Dadurch, dass das Dichtelement 13 einen anderen Abstand zur Tragstruktur 3 als die in die Nuten 8 der Hitzeschildelemente 1, 2 eingelegten Dichtelemente 33 aufweist, können sich alle Dichtelemente bis an den Rand des entsprechenden Hitzeschildelementes oder ggf. sogar darüber hinaus erstrecken, ohne dass sie sich gegenseitig behindern. Somit können insbesondere auch die Kreuzungspunkte von Umfangs- und Axialspalten wirksam abgedichtet werden.Characterized in that the sealing element 13 a different distance to Support structure 3 as in the grooves 8 of the heat shield elements 1, 2 inserted sealing elements 33, all can Sealing elements to the edge of the corresponding heat shield element or even beyond, without that they hinder each other. Thus, in particular also the crossing points of circumferential and axial gaps effectively sealed.

    Ein zweites Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Hitzeschild ist in Fig. 4 dargestellt. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind Strukturen, die auch im ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zum in Fig. 1 dargestellten Dichtelement 13 des ersten Ausführungsbeispiels ist das Dichtelement 22 im zweiten Ausführungsbeispiel nicht mittels einer Klammer 12 in eine Umfangsnut 19 der Tragstruktur 3 eingesetzt. Stattdessen liegt es auf der Tragstruktur 3 auf. Optional kann es außerdem an der Tragstruktur 3 mittels geeigneter Befestigungselemente, wie etwa mit der Tragstruktur 3 zu verschraubende oder anderweitig zu fixierende Bügel, befestigt sein. Wie im ersten Ausführungsbeispiel weisen die Hitzeschildelemente 1, 2 an ihren axialen Kanten Aussparungen 23 zum Aufnehmen eines Teils des Dichtelementes 22 auf. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Aussparungen 23 an den beiden axialen Kanten eines Hitzeschildelementes jedoch nicht in ihren Abmessungen.A second embodiment of the invention Heat shield is shown in Fig. 4. In the second embodiment are structures that are also in the first embodiment are present with the same reference numerals Mistake. In contrast to the sealing element shown in Fig. 1 13 of the first embodiment is the sealing element 22 in the second embodiment not by means of a Clip 12 inserted into a circumferential groove 19 of the support structure 3. Instead, it rests on the support structure 3. optional it may also be on the support structure 3 by means of suitable Fasteners, such as with the support structure 3 to screwed or otherwise to be fixed bracket attached be. As in the first embodiment, the heat shield elements 1, 2 at their axial edges recesses 23rd for receiving a part of the sealing element 22. In contrast to the first embodiment, the different Recesses 23 at the two axial edges of a heat shield element but not in their dimensions.

    Eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist in Fig. 4a dargestellt. Im Unterschied zum in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an den axialen Kanten der Hitzeschildelemente 1, 2 keine Aussparungen 23 zur Aufnahme des Dichtelementes 22 vorhanden. Stattdessen weist die Tragstruktur im Bereich der axialen Kanten der Hitzeschildelemente 1, 2 eine weitere in Umfangsrichtung verlaufende Nut 23a zum Aufnehmen eines den Spalt zwischen den Hitzeschildelementen 1, 2 dichtenden Dichtelementes 22a auf.A modification of this embodiment is shown in Fig. 4a shown. In contrast to the embodiment shown in Fig. 4 are at the axial edges of the heat shield elements 1, 2 no recesses 23 for receiving the sealing element 22 available. Instead, the support structure points in Area of the axial edges of the heat shield elements 1, 2 a another circumferentially extending groove 23a for receiving one sealing the gap between the heat shield elements 1, 2 Sealing element 22a on.

    Da im zweiten Ausführungsbeispiel keine das Dichtelement 22 haltende Klammer vorhanden ist, sind die Hitzeschildelemente 1, 2 lediglich in Umfangsrichtung der Tragstruktur 3 durch die in die Nut 8 eingreifenden Elementhalter fixiert. Falls die Hitzeschildelemente 1, 2 auch in Axialrichtung der Tragstruktur 3 fixiert werden sollen, so kann dies in einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels dadurch erreicht werden, dass in den Nuten 8 der Hitzeschildelemente 1, 2 Stege 24 angeordnet sind, die einen Anschlag für die in die Nuten 8 eingreifenden Eingriffslaschen 26 der Elementhalter 25 bilden und ein Verschieben des Hitzeschildelementes in Axialrichtung A der Tragstruktur 3 relativ zum Elementhalter 25 und damit auch relativ zur Tragstruktur 3 verhindern (siehe Fig. 5 und Fig. 6). Insbesondere, wenn zu beiden Seiten der Stege 24 Eingriffslaschen 26 von Elementhaltern 25 in die Nut 8 eingreifen, ist das Hitzeschildelement gegen axiales Verschieben gesichert.As in the second embodiment, no the sealing element 22nd holding clamp is present, the heat shield elements 1, 2 only in the circumferential direction of the support structure 3 by fixed in the groove 8 engaging element holder. If the heat shield elements 1, 2 also in the axial direction of the support structure 3 should be fixed, so this may be in a modification achieved by the second embodiment be that in the grooves 8 of the heat shield elements 1, 2 webs 24 are arranged, which provide a stop for the in the grooves 8 engaging engagement tabs 26 of the element holder 25th form and move the heat shield element in the axial direction A of the support structure 3 relative to the element holder 25th and thus also relative to the support structure 3 prevent (see Fig. 5 and Fig. 6). In particular, if on both sides of the Webs 24 engaging tabs 26 of element holders 25 in the groove 8 engage, is the heat shield element against axial displacement secured.

    Beim in den Figuren 5 und 6 dargestellten Hitzeschildelement erstreckt sich der Steg 24 durch den gesamten Nutquerschnitt, wodurch eine große Anschlagsfläche 29 zur Verfügung steht und die Stabilität des Hitzeschildelementes 1, insbesondere seiner Umfangsfläche 6, erhöht wird. Jedoch erfordert ein derart großer Steg 24 ein Anpassen der Form der in die Nut 8 einzulegenden Dichtelemente 33.In the heat shield element shown in Figures 5 and 6 the web 24 extends through the entire groove cross section, whereby a large stop surface 29 is available and the stability of the heat shield element 1, in particular its Peripheral surface 6, is increased. However, such requires large web 24 adjusting the shape of the einzulegenden into the groove 8 Sealing elements 33.

    Eine alternative Ausgestaltung des Steges ist in Fig. 7 dargestellt. In dieser Ausgestaltung erstreckt sich der Steg 28 lediglich durch einen kleinen Teil des Nutprofils 8, so dass genügend Platz zum einlegen des Dichtelementes 33 in der Nut 8 verbleibt. Eine Änderung der Form der in die Nut 8 einzulegenden Dichtelemente 33 ist in dieser Ausgestaltung nicht nötig.An alternative embodiment of the web is shown in Fig. 7. In this embodiment, the web 28 extends only by a small part of the groove profile 8, so that enough space to insert the sealing element 33 in the groove 8 remains. A change in the shape of the einzulegenden in the groove 8 Sealing elements 33 is not necessary in this embodiment.

    Um die Anschlagsfläche 29, 30, welche der Steg 24, 28 bietet, besser ausnutzen zu können, ist es von Vorteil, wenn eine geringfügige Modifikation an der Eingriffslasche 26 des Elementhalters 25 vorgenommen wird. Ausführungsbeispiele für entsprechende Elementhalter sind in den Figuren 9 und 10 dargestellt.To the abutment surface 29, 30, which the web 24, 28 offers, To make better use of it, it is beneficial if a minor Modification on the engaging tab 26 of the element holder 25 is made. Exemplary embodiments for corresponding element holders are shown in FIGS. 9 and 10.

    Im in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Elementhalter 25 weist die Eingriffslasche 26 des Elementhalters 25 an ihrem zum Eingriff in die Nut 8 ausgebildeten Ende eine halbkreisförmige Biegung 31 auf. Durch diese Ausgestaltung steht ein größerer Kantenabschnitt der Eingriffslasche 26 für den Anschlag an der Anschlagsfläche 29, 30 des Steges 24, 28 zur Verfügung.In the embodiment shown in Fig. 9 for an inventive Element holder 25 has the engagement tab 26th the element holder 25 formed at its for engaging in the groove 8 End of a semicircular bend 31. By This configuration is a larger edge portion of Engagement tab 26 for the stop on the stop surface 29, 30 of the web 24, 28 are available.

    Im in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Elementhalter 25 sind an den Flanken der Eingriffslasche 26 Flächenelemente 32 angeordnet, deren Flächennormale beim Eingriff der Eingriffslasche 26 die Nut 8 in Ausdehnungsrichtung der Nut 8 zeigt. Da auch die Flächennormalen der Anschlagsflächen 29, 30 in Ausdehnungsrichtung der Nut 8 zeigen, bilden die Flächenelemente 32 Gegenflächen zum flächigen Anschlagen an die Anschlagsflächen 29, 30 der Stege.In the embodiment shown in Figure 10 for a Element holder 25 according to the invention are on the flanks of Engagement tab 26 surface elements 32 arranged, the surface normal upon engagement of the engagement tab 26, the groove 8 in Extension direction of the groove 8 shows. As well as the surface normals the stop surfaces 29, 30 in the extension direction of the Groove 8 show the surface elements 32 form counter surfaces to flat attacks on the stop surfaces 29, 30 of the webs.

    An wenigstens einer Seite des Steges 24, 28 erfolgt der Eingriff der Eingriffslasche 26 des eingreifenden Eingriffselementes 25 mit einem kleinen Abstand zu den Anschlagsflächen 29, 30 der Stege 24, 28, um die Wärmeausdehnung der Stege nicht zu behindern. Der Abstand ist dabei aber deutlich kleiner als die Breite des Axialspaltes zwischen zwei Hitzeschildelementen. Wenn die Eingriffslaschen 26 mit einem kleinen Abstand zu den Anschlagsflächen 29, 30 in die Nut 8 eingreifen, kann sich zwar das Hitzeschildelement 1 in Axialrichtung A der Tragstruktur geringfügig axial verschieben, jedoch ist die Strecke dieser möglichen axialen Verschiebung des Hitzeschildelementes 1 deutlich kleiner als die Breite des Axialspaltes, so dass sie die Spalttoleranzen nicht merklich beeinträchtigt. Das Hitzeschildelement soll daher auch dann noch immer als axial fixiert angesehen werden, wenn die Eingriffslaschen 26 mit einem kleinen Abstand zu den Anschlagsflächen 29, 30 in die Nut 8 eingreifen.At least one side of the web 24, 28, the intervention takes place the engagement tab 26 of the engaging engagement member 25 with a small distance to the stop surfaces 29, 30 of the webs 24, 28, the thermal expansion of the webs not to hinder. The distance is much smaller as the width of the axial gap between two heat shield elements. When the engaging tabs 26 with a small Distance to the abutment surfaces 29, 30 engage in the groove 8, can indeed the heat shield element 1 in the axial direction A slightly shift the support structure axially, however, the range of this possible axial displacement is of the heat shield element 1 is significantly smaller than the width of the axial gap, so they do not appreciably affect the gap tolerances impaired. The heat shield element should therefore also then still be regarded as axially fixed, if the Engaging tabs 26 with a small distance to the stop surfaces 29, 30 engage in the groove 8.

    Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Hitzeschildelemente, Elementhalter sowie die in den Ausführungsbeispielen dargestellte Tragstruktur lassen sich schnell und kostengünstig durch modifizieren der bisher verwendeten Hitzeschildelemente(Einbringen der Aussparungen 10, 11, 23 und/oder Stege 24, 28), Elementhalter (Änderungen an der Eingriffslasche 26) bzw. der bisher verwendeten Tragstruktur (Einbringen der Umfangsnut 19) realisieren.The heat shield elements shown in the exemplary embodiments, Element holder as well as in the embodiments Support structure shown can be quickly and inexpensively by modifying the previously used heat shield elements (introduction the recesses 10, 11, 23 and / or webs 24, 28), element holder (changes to the engaging tab 26) or the support structure used hitherto Implement (introducing the circumferential groove 19).

    Bei der Realisierung eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes sind auch Kombinationen von axial fixierten Hitzeschildelementen mit axial nicht fixierten Hitzeschildelementen möglich.In the realization of a heat shield according to the invention are also combinations of axially fixed heat shield elements possible with axially non-fixed heat shield elements.

    Claims (15)

    Hitzeschild an einer Tragstruktur (3), insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbinenbrennkammer oder einem Gasturbinenflammrohr, mit einer Anzahl von Hitzeschildelementen (1, 2), welche derart ausgestaltet und an der Tragstruktur (3) angeordnet sind, dass sie unter Belassung von Spalten aneinander angrenzen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur eine Umfangsrichtung und eine Axialrichtung (A) aufweist, wobei die Hitzeschildelemente (1, 2) in Umfangsrichtung der Tragstruktur (3) unter Belassung eines Umfangsspaltes und in Axialrichtung der Tragstruktur (3) unter Belassung eines Axialspaltes aneinander angrenzen und dass sowohl die Umfangsspalte als auch die Axialspalte durch Dichtelemente (13, 23, 33) abgedichtet sind, wobei die die Axialspalte abdichtenden Dichtelemente (13, 22) einen anderen Abstand zur Tragstruktur (3) aufweisen als die die Umfangsspalte abdichtenden Dichtelemente.    A heat shield on a support structure (3), in particular for use in a gas turbine combustor or a gas turbine fire tube, comprising a number of heat shield elements (1, 2) designed and arranged on the support structure (3) to abut each other leaving gaps therebetween .
    characterized in that the support structure has a circumferential direction and an axial direction (A), wherein the heat shield elements (1, 2) in the circumferential direction of the support structure (3), leaving a circumferential gap and in the axial direction of the support structure (3) while leaving an axial gap adjacent to each other and in that both the circumferential gaps and the axial gaps are sealed by sealing elements (13, 23, 33), the sealing elements (13, 22) sealing the axial gaps being at a different distance from the supporting structure (3) than the sealing elements sealing the circumferential gap.         Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Axialspalte abdichtenden Dichtelemente (13, 22) zwischen der Tragstruktur (3) und den Hitzeschildelementen (1, 2) angeordnet sind.Heat shield according to claim 1, characterized in that the axial gaps sealing sealing elements (13, 22) between the support structure (3) and the heat shield elements (1, 2) are arranged. Hitzeschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Anzahl von Elementhaltern (12, 25) umfasst, welche die Hitzeschildelemente (1, 2) an der Tragstruktur (3) sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung (A) fixieren.Heat shield according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a number of element holders (12, 25) which fix the heat shield elements (1, 2) to the support structure (3) both in the circumferential direction and in the axial direction (A). Hitzeschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementhalter erste Elementhalter (25) zum Fixieren der Hitzeschildelemente (1, 2) in Umfangsrichtung der Tragstruktur (3) und zweite Elementhalter (12) zum Fixieren der Hitzeschildelemente (1, 2) in Axialrichtung (A) der Tragstruktur umfassen, wobei die zweiten Elementhalter (12) gleichzeitig zum Halten der Dichtelemente (13) in den Axialspalten ausgebildet sind.Heat shield according to claim 3, characterized in that the element holder first element holder (25) for fixing the heat shield elements (1, 2) in the circumferential direction of the support structure (3) and second element holder (12) for fixing the heat shield elements (1, 2) in the axial direction ( A) of the support structure, wherein the second element holders (12) are formed simultaneously for holding the sealing elements (13) in the axial gaps. Hitzeschild nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (3) sich in Umfangsrichtung der Tragstruktur (3) erstreckende Umfangsnuten (19) aufweist, die zweiten Elementhalter als mit einer Klammeröffnung (14) und einem der Klammeröffnung (14) abgewandten Klammerabschnitt (15) versehene Klammern (12) ausgebildet sind, die Klammern (12) mit dem der Klammeröffnung (14) abgewandten Klammerabschnitt (15) derart in eine Umfangsnut (19) der Tragstruktur (3) eingesetzt sind, dass mindestens ein Teil der Klammer (12) zum Eingriff in eine Aussparung (10) eines Hitzeschildelementes (1) über die Umfangsnut (19) übersteht und so als axiale Fixierung des Hitzeschildelementes (1) dient, und die Dichtelemente (13) in die Klammern (12) eingelegt sind. Heat shield according to claim 4, characterized in that the support structure (3) has circumferential grooves (19) extending in the circumferential direction of the support structure (3), the second element holders are designed as clamps (12) provided with a clamp opening (14) and a clamp section (15) facing away from the clamp opening (14), the clamps (12) with the clamp opening (14) facing away from the clamp portion (15) are inserted into a circumferential groove (19) of the support structure (3) such that at least a portion of the clamp (12) for engagement in a recess (10) of a Heat shield element (1) on the circumferential groove (19) protrudes and thus serves as an axial fixation of the heat shield element (1), and the sealing elements (13) in the brackets (12) are inserted. Hitzeschild nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammer (12) Eingriffselemente (18) zum Eingriff in ein in die Klammer eingelegtes Dichtelement (13) aufweist.Heat shield according to Claim 5, characterized in that the clip (12) comprises engagement elements (18) for engagement in a sealing element (13) inserted in the clip. Hitzeschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeschildelemente (1,2) jeweils eine der Tragstruktur (3) abgewandte Heißseite (4), die geeignet ist, einem heißen Medium ausgesetzt zu werden, eine der Tragstruktur (3) zugewandte Kaltseite (5) und eine Anzahl die Heißseite (4) mit der Kaltseite (5) verbindende Umfangsflächen (6, 7) umfasst, ein Hitzeschildelement (1, 2) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten erste Umfangsflächen (7) aufweist, die jeweils in Axialrichtung (A) der Tragstruktur an eine entsprechende erste Umfangsfläche (7) eines benachbarten Hitzeschildelementes (1, 2) unter Belassung eines Axialspaltes angrenzen; im Bereich der Kanten zwischen der Kaltseite (5) und den ersten Umfangsflächen (7) Aussparungen (10, 11, 23) vorhanden sind, die im Zusammenwirken mit der Aussparung (10, 11, 23) der jeweiligen in Axialrichtung gegenüberliegenden Umfangsfläche (7) des benachbarten Hitzeschildelementes (1, 2) eine in Umfangsrichtung der Tragstruktur (3) verlaufende Aufnahme für ein Dichtelement (22) bilden; ein Hitzeschildelement (1, 2) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten zweite Umfangsflächen (6) aufweist, die in Umfangsrichtung der Tragstruktur (3) jeweils an eine entsprechende zweite Umfangsfläche (6) eines benachbarten Hitzeschildelementes (1, 2) unter Belassung eines Umfangsspaltes angrenzen; die Elementhalter (25) in die zweiten Umfangsflächen (6) der Hitzeschildelemente (1, 2) eingreifen; und die zweiten Umfangsflächen (6) mit Sicherungsabschnitten (24, 28) ausgestattet sind, die ein Verschieben des Hitzeschildelementes (1, 2) relativ zu den Elementhaltern (25) entlang der zweiten Umfangsflächen (6) verhindern. Heat shield according to claim 3, characterized in that the heat shield elements (1, 2) each have a hot side (4) facing away from the support structure (3), which is suitable for being exposed to a hot medium, a cold side (5) facing the support structure (3) and a number of the hot side (4) comprising peripheral surfaces (6, 7) connecting with the cold side (5), a heat shield element (1, 2) has on two opposite sides first circumferential surfaces (7) each in the axial direction (A) of the support structure to a corresponding first peripheral surface (7) of an adjacent heat shield element (1, 2), leaving an axial gap adjacent; in the region of the edges between the cold side (5) and the first peripheral surfaces (7) recesses (10, 11, 23) are provided, in cooperation with the recess (10, 11, 23) of the respective axially opposite circumferential surface (7) the adjacent heat shield element (1, 2) form a receptacle for a sealing element (22) extending in the circumferential direction of the support structure (3); a heat shield element (1, 2) on two opposite sides second peripheral surfaces (6) which in the circumferential direction of the support structure (3) respectively adjacent to a corresponding second peripheral surface (6) of an adjacent heat shield element (1, 2), leaving a circumferential gap; the element holders engage in the second peripheral surfaces of the heat shield elements; and the second peripheral surfaces (6) are provided with securing portions (24, 28) which prevent displacement of the heat shield element (1, 2) relative to the element holders (25) along the second peripheral surfaces (6). Hitzeschild nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Umfangsflächen (6) Nuten (8) aufweisen, in welche Eingriffsabschnitte (26) der Elementhalter (25) eingreifen und in denen Stege (24, 28) derart angeordnet sind, dass sie in axialer Richtung (A) der Tragstruktur (3) einen Anschlag für die Eingriffsabschnitte (26) der Elementhalter (25) bilden.Heat shield according to claim 7, characterized in that the second peripheral surfaces (6) have grooves (8) into which engaging portions (26) of the element holder (25) engage and in which webs (24, 28) are arranged such that they in axial Direction (A) of the support structure (3) form a stop for the engagement portions (26) of the element holder (25). Hitzeschildelement zur Befestigung an einer Tragstruktur (3), insbesondere zur Verwendung in einem Hitzeschild nach Anspruch 8, mit einer Tragstruktur (3) abzuwendenden Heißseite (4), die geeignet ist, einem heißen Medium ausgesetzt zu werden, eine der Tragstruktur (3) zuzuwendenden Kaltseite (5) und einer Anzahl die Heißseite (4) mit der Kaltseite (5) verbindender Umfangsflächen (6), die zum Angrenzen an Umfangsflächen (6) von in Umfangsrichtung der Tragstruktur (3) unter Belassung des Umfangsspaltes benachbart anzubringender Hitzeschildelemente (1, 2) vorgesehen sind und Nuten (8) zum Eingriff durch Eingriffsabschnitte (26) von Elementhaltern (25), welche das Hitzeschildelement (1, 2) an der Tragstruktur (3) halten, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Nut (8) mindestens ein Steg (24, 28) angeordnet ist, der einen Anschlag für die Eingriffsabschnitte (26) der Elementhalter (25) bildet. Heat shield element for attachment to a support structure (3), in particular for use in a heat shield according to claim 8, with a hot-side (4) to be turned away from a support structure (3), which is suitable for being exposed to a hot medium, one of the support structure (3) zuwendenenden cold side (5) and a number of the hot side (4) with the cold side (5) connecting circumferential surfaces (6) for abutment with peripheral surfaces (6) of circumferentially of the support structure (3) leaving the circumferential gap adjacent to be mounted heat shield elements (1, 2) are provided and Grooves (8) for engagement by engaging portions (26) of element holders (25) which hold the heat shield element (1, 2) on the support structure (3), characterized in that in each groove (8) at least one web (24 , 28) is arranged, which forms a stop for the engagement portions (26) of the element holder (25). Hitzeschildelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steg (28) sich nur durch einen Teil des Profils der Nut (8) erstreckt.Heat shield element according to claim 9, characterized in that the at least one web (28) extends only through part of the profile of the groove (8). Hitzeschildelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steg (24) sich durch das gesamte Profil der Nut (8) erstreckt.Heat shield element according to claim 9, characterized in that the at least one web (24) extends through the entire profile of the groove (8). Halteelement zur Verwendung in einem Hitzeschild nach Anspruch 8, mit einem zum Eingriff in Nuten (8) von Hitzeschildelementen (1, 2) ausgebildeten Eingriffsabschnitt (26), dadurch gekennzeichnet, dass am Eingriffsabschnitt (26) Flächenelemente (32) angeordnet sind, deren Flächennormale bei Eingriff in die Nut (8) in Ausdehnungsrichtung der Nut (8) verläuft.Retaining element for use in a heat shield according to claim 8, having an engaging portion (26) designed to engage in grooves (8) of heat shield elements (1, 2), characterized in that surface elements (32) whose surface normal are arranged on the engaging portion (26) when engaged in the groove (8) extends in the extension direction of the groove (8). Brennkammer mit einem Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Combustion chamber with a heat shield according to one of the claims 1 to 8. Flammrohr mit einem Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Flame tube with a heat shield according to one of the claims 1 to 8. Gasturbine mit einer Brennkammer nach Anspruch 13 oder einem Flammrohr nach Anspruch 14.Gas turbine with a combustion chamber according to claim 13 or a fire tube according to claim 14.
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