EP1741877A1 - Heat shield and stator vane for a gas turbine - Google Patents

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EP1741877A1
EP1741877A1 EP05014475A EP05014475A EP1741877A1 EP 1741877 A1 EP1741877 A1 EP 1741877A1 EP 05014475 A EP05014475 A EP 05014475A EP 05014475 A EP05014475 A EP 05014475A EP 1741877 A1 EP1741877 A1 EP 1741877A1
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EP
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heat shield
hot gas
shield element
flow
platform
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EP05014475A
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Beate Seiler
Marc Tertilt
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Siemens AG
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Abstract

The thermal flow housing has a guide vane and a thermal shield element. A thermal shield element (113) has a hot gas surface (114) which is opposite the support structure and which forms a wall section of the flow path. The guide vane and the thermal shield element are placed relative to each other so that the surface of the thermal shield on the hot gas side (114) is located further inside relative to the flow path than the platform surface (108, 110) or so that the thermal shield surface on the hot gas side is aligned with the platform surface. An independent claim is included for a gas turbine arrangement, a vane, heat shielding element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strömungsgehäuse mit einer Wandstruktur, welche ein Strömungspfad umgibt, wenigstens einer die Wandstruktur integrierten Leitschaufel zum Leiten einer Strömung im Strömungspfad sowie einem an der Wandstruktur angeordneten Hitzeschild. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Strömungsgehäuse für eine Gasturbinenanlage. Daneben betrifft die vorliegende Erfindung eine Leitschaufel und ein Hitzeschildelement für ein Strömungsgehäuse.The present invention relates to a flow housing having a wall structure surrounding a flow path, at least one vane integrated with the wall structure for conducting a flow in the flow path and a heat shield arranged on the wall structure. In particular, the present invention relates to a flow housing for a gas turbine plant. In addition, the present invention relates to a vane and a heat shield element for a flow housing.

Strömungsgehäuse für eine Heißgasströmung umfassen i.d.R. eine Wandstruktur mit einer Tragstruktur und einem der Tragstruktur zum Gehäuseinneren hin vorgelagerten Hitzeschild. Der Hitzeschild soll die Tragstruktur vor übermäßiger Erwärmung sowie Korrosion und/oder Oxidation schützen. In derartigen Strömungsgehäusen sind häufig auch Leitschaufeln zum Leiten der Strömung angeordnet. Bspw. kann in einer Gasturbinenanlage die Brennkammer sowie der in Strömungsrichtung nachgeschaltete Turbinenabschnitt als ein Strömungsgehäuse für eine Heißgasströmung angesehen werden. Am Übergang von der Brennkammer zum Turbinenabschnitt sind hierbei Leitschaufeln angeordnet, welche zur Führung der Heißgasströmung dienen.Flow casings for hot gas flow include i.d.R. a wall structure with a support structure and a support structure to the housing interior upstream heat shield. The heat shield is intended to protect the support structure from excessive heating and corrosion and / or oxidation. In such flow housings also guide vanes are often arranged to direct the flow. For example. For example, in a gas turbine plant, the combustion chamber and the downstream turbine section may be considered as a hot gas flow housing. At the transition from the combustion chamber to the turbine section this guide vanes are arranged, which serve to guide the hot gas flow.

Um eine Wärmeausdehnung der dem Heißgas ausgesetzten Elemente des Strömungsgehäuses zu ermöglichen, grenzen diese häufig unter Spaltbelassung aneinander an. Durch diese Spalte kann kühle Luft in den Strömungspfad eingeblasen werden, um die Spalte gegen ein Einströmen von heißem Gas zu sichern. Der Druck der ausströmenden Kühlluft muss hierbei höher sein als der Druck des heißen Gases in Richtung auf den Kühlluftspalt.In order to allow thermal expansion of the hot gas exposed elements of the flow housing, these often adjoin one another with Spaltbelassung. Cool air may be blown into the flow path through this gap to secure the gaps against hot gas flow. The pressure of the outflowing cooling air must be higher than the pressure of the hot gas in the direction of the cooling air gap.

Ein derartiger Kühlluftspalt besteht bspw. in Gasturbinenanlagen am Übergang zwischen der Brennkammer und dem Turbinenabschnitt der Gasturbinenanlage, genauer gesagt zwischen den an der Grenze zwischen Brennkammer und Turbinenabschnitt angeordneten Hitzeschildelementen der Brennkammer einerseits und den in Strömungsrichtung an diese Hitzeschildelemente angrenzenden Leitschaufeln des Turbinenabschnittes andererseits.Such a cooling air gap exists, for example, in gas turbine plants at the transition between the combustion chamber and the turbine section of the gas turbine plant, more precisely between the arranged at the boundary between the combustion chamber and turbine section heat shield elements of the combustion chamber on the one hand and in the flow direction of these heat shield elements adjacent vanes of the turbine section on the other.

Wenn sich im Bereich dieses Kühlluftspaltes Staupunkte bilden, kann es dazu kommen, dass Heißgas im Bereich dieser Staupunkte entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung strömt. Aufgrund der Stauung entsteht zudem ein Staudruck, der unter Umständen höher sein kann als der Druck der Kühlluft, die aus dem Kühlluftspalt zwischen dem Hitzeschildelement und der Leitschaufel austritt. Da die Kühlluft bevorzugt in Bereichen niedrigen Heißgasdrucks aus den Kühlspalten austritt, ist die Kühlung dort, wo Staupunkte auftreten, reduziert. Infolgedessen kann es zu erhöhter thermischer Belastung kommen. Zudem kann es passieren, dass der Druck des Heißgases im Staupunkt so groß ist, dass Heißgas gegen die Kühlluftströmung in den Spalt eindringen kann, was zu erhöhter Korrosion der angrenzenden Wandstruktur führt. Häufigerer Bauteilaustausch und/oder Schweißreparatur im Rahmen von Inspektionen bzw. Revisionen der Gasturbinenanlage sind die Folge.If stagnation points form in the region of this cooling air gap, hot gas may flow in the region of these stagnation points in the opposite direction to the general flow direction. Due to the stagnation also creates a dynamic pressure, which may be higher than the pressure of the cooling air, which exits the cooling air gap between the heat shield element and the guide vane. Since the cooling air preferably emerges from the cooling gaps in regions of low hot gas pressure, the cooling is reduced where stagnation points occur. As a result, increased thermal stress can occur. In addition, it may happen that the pressure of the hot gas at the stagnation point is so great that hot gas can penetrate into the gap against the flow of cooling air, which leads to increased corrosion of the adjacent wall structure. More frequent component replacement and / or welding repair as part of inspections or revisions of the gas turbine plant are the result.

Um die genannten Problempunkte zu vermeiden, erfolgt i.d.R. eine erhöhte Kühlluftzufuhr. Diese kann jedoch zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Gasturbinenanlage und zu einer Erhöhung des Schadstoffausstoßes führen.In order to avoid the mentioned problems, i.d.R. an increased cooling air supply. However, this can lead to a reduction in the efficiency of the gas turbine plant and to an increase in pollutant emissions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Strömungsgehäuse für eine Heißgasströmung, insbesondere ein Strömungsgehäuse für eine Gasturbinenanlage, zur Verfügung zu stellen, in welchem auch ohne eine Erhöhung der Kühlluftzufuhr die thermische Belastung des Strömungsgehäuses im Bereich zwischen einem Hitzeschildelement und einer angrenzenden Leitschaufel im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Gehäusebauteile zur Verfügung zu stellen, welche sich vorteilhaft beim Aufbau eines Strömungsgehäuses einsetzen lassen.Object of the present invention is therefore to provide a flow housing for a hot gas flow, in particular a flow housing for a gas turbine plant, in which even without an increase in the cooling air supply, the thermal load of the flow housing in the area between a heat shield element and an adjacent vane in comparison reduced to the prior art can be. Another object of the invention is to provide housing components which can be advantageously used in the construction of a flow housing.

Die erste Aufgabe wird durch ein Strömungsgehäuse nach Anspruch 1 und die zweite Aufgabe durch eine Leitschaufel nach Anspruch 13 bzw. ein Hitzeschildelement nach Anspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The first object is achieved by a flow housing according to claim 1 and the second object by a vane according to claim 13 and a heat shield element according to claim 16. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

Ein Strömungsgehäuse für eine Heißgasströmung, welches insbesondere als Strömungsgehäuse für eine Gasturbinenanlage ausgestaltet sein kann, umfasst eine Wandstruktur, welche einen Strömungspfad umgibt, wenigstens eine in die Wandstruktur integrierte Leitschaufel zum Leiten einer Strömung im Strömungspfad und einen an einer Tragstruktur der Wandstruktur angeordneten Hitzeschild.A flow housing for a hot gas flow, which may be configured in particular as a flow housing for a gas turbine plant comprises a wall structure which surrounds a flow path, at least one integrated in the wall structure guide vane for directing a flow in the flow path and arranged on a support structure of the wall structure heat shield.

Die Leitschaufel ist mit einer Schaufelplattform, auch Schaufelfuß oder Schaufelkopf genannt, ausgestattet. Diese besitzt eine Plattformoberfläche, die einen Wandabschnitt des Strömungspfades bildet. Um die Schaufel sowie die Schaufelplattform vor dem strömenden Heißgas zu schützen, können diese eine wärmedämmende sowie eine korrosions- und/oder oxidationshemmende Beschichtung aufweisen.The vane is equipped with a blade platform, also called blade root or blade head. This has a platform surface which forms a wall portion of the flow path. In order to protect the blade and the blade platform from the flowing hot gas, they may have a heat-insulating as well as a corrosion and / or oxidation-inhibiting coating.

Der Hitzeschild umfasst ein der Schaufelplattform stromauf unter Spaltbelassung unmittelbar vorgelagertes Hitzeschildelement, welches eine der Wandstruktur abgewandte heißgasseitige Hitzeschildoberfläche aufweist, die einen Wandabschnitt des Strömungspfades bildet. Das Hitzeschildelement ist i.d.R. aus Metall hergestellt und kann eine wärmedämmende sowie eine korrosions- und/oder oxidationshemmende Beschichtung aufweisen.The heat shield comprises a heat shield element which is located immediately upstream of the blade platform upstream of the gap and which has a hot gas side heat shield surface which faces away from the wall structure and forms a wall section of the flow path. The heat shield element is i.d.R. made of metal and may have a heat-insulating and a corrosion and / or oxidation-inhibiting coating.

Im erfindungsgemäßen Strömungsgehäuse sind die Leitschaufeln und das Hitzeschildelement derart relativ zueinander angeordnet, dass die heißgasseitige Hitzeschildoberfläche weiter innen relativ zum Strömungspfad angeordnet ist, als die Plattformoberfläche oder dass die heißgasseitige Hitzeschildoberfläche zumindest mit der Plattformoberfläche fluchtet. Auf diese Weise bilden die heißgasseitige Hitzeschildoberfläche (im Folgenden Heißgasoberfläche genannt) und die Plattformoberfläche eine staupunktfrei Führungsfläche für das Heißgas, die im Falle der fluchtenden Ausrichtung stufenlos ist.In the flow housing according to the invention, the guide vanes and the heat shield element are arranged relative to each other such that the hot gas side heat shield surface further inside is arranged relative to the flow path, as the platform surface or that the hot gas side heat shield surface is at least flush with the platform surface. In this way, the hot gas side heat shield surface (hereinafter referred to as hot gas surface) and the platform surface a dew point-free guide surface for the hot gas, which is infinitely variable in the case of alignment.

Aufgrund der genannten Ausrichtung lassen sich Staupunkte vor der Leitschaufel zuverlässig vermeiden, so dass in diesem Bereich kein erhöhter Heißgasdruck entsteht. Es lässt sich daher auch ohne erhöhten Kühlluftbedarf eine Überhitzung und eine erhöhte Korrosion und/oder Oxidation im Spaltbereich vermeiden. Insgesamt kann dadurch die Lebensdauer der Bauteile verlängert und der Aufwand bei einer Inspektion bzw. Revision verringert werden.Due to the aforementioned orientation, stagnation points in front of the guide vane can be reliably avoided, so that no elevated hot gas pressure arises in this area. It is therefore possible to avoid overheating and increased corrosion and / or oxidation in the gap region even without increased need for cooling air. Overall, this can extend the life of the components and reduce the cost of an inspection or revision.

In einer konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strömungsgehäuses weist die Leitschaufel eine Anströmkante und die Schaufelplattform einen der Anströmkante in Richtung auf das Hitzeschildelement vorgelagerten Oberflächenbereich auf. Der vorgelagerte Oberflächenbereich bildet einen Wandabschnitt des Strömungspfades. Dieser Oberflächenbereich lässt sich insbesondere so ausgestalten, dass er mit der Heißgasoberfläche des Hitzeschildelementes fluchtend ausgerichtet ist. Wenn dieser Oberflächenbereich zudem eine dem Hitzeschildelement zugewandte Kante mit einem kleinen Krümmungsradius aufweist, kann die heißgasführende Oberfläche des vorgelagerten Oberflächenabschnittes besonders nah an den Kühlluftspalt und damit besonders nah an die heißgasführende Oberfläche des Hitzeschildelementes herangeführt werden, ohne dass dabei eine Stufe entsteht.In a structural embodiment of the flow housing according to the invention, the guide vane has a leading edge and the vane platform has a surface area upstream of the leading edge element in the direction of the heat shield element. The upstream surface area forms a wall portion of the flow path. This surface area can in particular be designed so that it is aligned with the hot gas surface of the heat shield element. If this surface area also has an edge facing the heat shield element with a small radius of curvature, the hot gas-conducting surface of the upstream surface section can be brought particularly close to the cooling air gap and thus particularly close to the hot gas-conducting surface of the heat shield element, without creating a step.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungsgehäuses ist dieses derart ausgestaltet, dass eine Längenausdehnung der Leitschaufel beim Beaufschlagen mit strömendem Heißgas nicht behindert wird. Zudem sind die Materialparameter des Hitzeschildelementes derart gewählt, dass sich das Hitzeschildelement beim Beaufschlagen mit strömendem Heißgas so definiert verformt, dass seine Heißgasoberfläche der Oberfläche der Schaufelplattform bei einer Längenausdehnung der Leitschaufel folgt.In a particularly advantageous embodiment of the flow housing this is designed such that a longitudinal expansion of the guide blade is not hindered when exposed to flowing hot gas. In addition, the material parameters of the heat shield element are chosen such that the Heat shield element when applied with flowing hot gas defined deformed so that its hot gas surface of the surface of the blade platform follows with a longitudinal expansion of the guide vane.

Typischerweise werden die an die Leitschaufel angrenzenden Hitzeschildelemente in einem zentralen Bereich mit der Tragstruktur des Strömungsgehäuses verschraubt. Durch geeignete Wahl der Materialparameter lässt sich erreichen, dass sich die Ränder des Hitzeschildelementes gegenüber dem verschraubten zentralen Bereich definiert verbiegen. Insbesondere kann das Hitzeschildelement derart an der Tragstruktur befestigt sein, dass zwischen einem der Schaufelplattform zugewandten Abschnitt des Hitzeschildelementes und der Tragstruktur zumindest im kalten Zustand des Hitzeschildelementes, d.h. im nicht mit strömendem Heißgas beaufschlagten Zustand, ein Spalt verbleibt. Wenn dann Heißgas durch das Strömungsgehäuse strömt, dehnt sich die Leitschaufel in Längsrichtung aus, so dass die Oberflächen der Schaufelplattform und des Hitzeschildelementes ohne weitere Maßnahmen nicht mehr fluchten. Bei geeigneter Wahl der Materialparameter des Hitzeschildelementes kann jedoch erreicht werden, dass eine Verbiegung des Hitzeschildelementes bei Beaufschlagung mit Heißgas derart erfolgt, dass sich der Spalt zwischen dem der Leitschaufel zugewandten Abschnitt des Hitzeschildelementes und der Tragstruktur verringert oder sogar ganz schließt. Mit anderen Worten, bei Beaufschlagung mit Heißgas bewegt sich der der Leitschaufel zugewandte Abschnitt der Heißgasoberfläche auf die Tragstruktur zu und folgt so der Oberfläche der Schaufelplattform bei Längenausdehnung der Leitschaufel.Typically, the heat shield elements adjacent the vane are bolted in a central area to the support structure of the flow housing. By a suitable choice of the material parameters, it is possible to ensure that the edges of the heat shield element bend in a defined manner relative to the screwed central area. In particular, the heat shield element can be fastened to the support structure in such a way that, between at least one of the blade platform facing portion of the heat shield element and the support structure, at least in the cold state of the heat shield element, i. in not charged with flowing hot gas state, a gap remains. When hot gas then flows through the flow housing, the guide blade expands in the longitudinal direction, so that the surfaces of the blade platform and the heat shield element are no longer aligned without further measures. With a suitable choice of the material parameters of the heat shield element can be achieved, however, that a bending of the heat shield element when hot gas is applied so that the gap between the vane facing portion of the heat shield element and the support structure is reduced or even completely. In other words, when hot gas is applied, the vane-facing portion of the hot gas surface moves toward the support structure, following the surface of the vane platform as the vane extends longitudinally.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strömungsgehäuses weist das Hitzeschildelement eine der Schaufelplattform zugewandte, sich von der Heißgasoberfläche in Richtung auf die Tragstruktur abgewinkelte Umfangsseite auf, in der Kühlluftöffnungen angeordnet sind. Die Kühlluftöffnungen können dazu genutzt werden, die ausströmende Kühlluftmenge gezielt einzustellen. Eine Optimierung der Kühlluftströmung kann durch unterschiedliche Verteilung der Kühlluftöffnungen erfolgen. Insbesondere können Kühlluftöffnungen nahe der Heißgasoberfläche angeordnet sein. Diese führen zu einer besonders günstigen Kühlluftströmung und können unter Umständen sogar dazu genutzt werden, einen Kühlluftfilm im Bereich der Oberfläche der Schaufelplattform zu erzeugen.In a further advantageous embodiment of the flow housing according to the invention, the heat shield element has a peripheral side facing the blade platform, which is angled away from the hot gas surface in the direction of the support structure, in which cooling air openings are arranged. The cooling air openings can be used to specifically set the outflowing cooling air quantity. An optimization of Cooling air flow can be effected by different distribution of the cooling air openings. In particular, cooling air openings may be arranged near the hot gas surface. These lead to a particularly favorable flow of cooling air and may even be used to produce a cooling air film in the region of the surface of the blade platform.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Hitzeschildelement die Schaufelplattform teilweise überlappt. Auf diese Weise kann das Eindringen von Heißgas in den Spalt zwischen der Schaufelplattform und dem Hitzeschildelement und damit ein Heißgasangriff im Spaltbereich besonders effektiv vermieden werden. Zudem lässt sich die zum Sperren des Spaltes gegen ein Eindringen von Heißgas erforderliche Kühlluftmenge reduzieren.It is particularly advantageous if the heat shield element partially overlaps the blade platform. In this way, the penetration of hot gas into the gap between the blade platform and the heat shield element and thus a hot gas attack in the gap region can be particularly effectively avoided. In addition, the amount of cooling air required to block the gap against hot gas penetration can be reduced.

Das Überlappen kann bspw. dadurch erreicht werden, dass die Kante der Schaufelplattform eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Aussparung aufweist und das Hitzeschildelement an seiner der Schaufelplattform zugewandten Seite einen mit seiner Heißgasoberfläche fluchtenden und in die Aussparung der Schaufelplattform hineinragenden Steg aufweist. Für den Fall, dass der Steg derart eng in der Aussparung anliegt, dass der Kühlluftspalt zwischen dem Steg und dem Boden der Aussparung weitgehend verschlossen wird, ist es vorteilhaft, wenn der Steg eine Nut, vorzugsweise sogar mehrere Nuten, aufweist. Die Nuten ermöglichen auch bei geschlossenem Spalt einen Austritt von Kühlluft. Alternativ kann der Austritt von Kühlluft auch dadurch sichergestellt werden, dass der Steg segmentiert ausgebildet ist.The overlapping can, for example, be achieved in that the edge of the blade platform has a recess extending transversely to the flow direction and the heat shield element has a web aligned with its hot gas surface and projecting into the recess of the blade platform on its side facing the blade platform. In the event that the web rests so closely in the recess that the cooling air gap between the web and the bottom of the recess is largely closed, it is advantageous if the web has a groove, preferably even more grooves. The grooves allow even with the gap closed an escape of cooling air. Alternatively, the outlet of cooling air can also be ensured by the fact that the web is formed segmented.

Das beschriebene Strömungsgehäuse kann insbesondere vorteilhaft in einer Gasturbinenanlage zum Einsatz kommen.The flow housing described can be used particularly advantageously in a gas turbine plant.

Eine erfindungsgemäße Leitschaufel, die insbesondere als Leitschaufel für eine Gasturbinenanlage ausgestaltet sein kann, weist eine Anströmkante und einen der Anströmkante in Anströmrichtung, d.h. in der Richtung, aus der die Anströmung erfolgt, vorgelagerten Oberflächenbereich auf. Dieser kann anströmseitig einen Kantenabschnitt mit einem kleinen Krümmungsradius aufweisen. Zudem kann im Kantenabschnitt eine quer zur Anströmrichtung verlaufende Aussparung vorhanden sein. Eine derartige Leitschaufel kann zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Strömungsgehäuses herangezogen werden.A guide vane according to the invention, which may in particular be configured as a guide vane for a gas turbine plant, has an inflow edge and an inflow edge in the direction of flow, ie in the direction from which the inflow occurs, upstream surface area on. This may have an edge portion with a small radius of curvature upstream. In addition, in the edge portion a transverse to the direction of flow recess may be present. Such a guide vane can be used to construct a flow housing according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement, welches insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbinenanlage ausgebildet sein kann, weist eine einem Heißgas zuzuwendende Heißgasoberfläche und einen Steg auf. Der Steg weist an einer in Abströmrichtung, also derjenigen Richtung, die entgegen der Anströmrichtung verläuft, gelegenen Kante eine mit der Heißgasoberfläche fluchtende Stegoberfläche auf. Dieser kann insbesondere eine oder mehrere Nuten aufweisen oder segmentiert ausgebildet sein. Ein derartiges Hitzeschildelement kann zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Strömungsgehäuses herangezogen werden.A heat shield element according to the invention, which may be designed in particular for use in a gas turbine plant, has a hot gas surface facing a hot gas and a web. The web has, at an edge located in the outflow direction, that is to say the direction which runs counter to the direction of flow, on a web surface aligned with the hot gas surface. This may in particular have one or more grooves or be formed segmented. Such a heat shield element can be used to construct a flow housing according to the invention.

In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung des Hitzeschildelementes sind dessen Materialparameter derart gewählt, dass es eine definierte und auf die Geometrie seiner Einbaustelle in einem Heißgaspfad abgestimmte Verformung beim Beaufschlagen mit Heißgas vollführt. Ein derartiges Hitzeschildelement ermöglicht es, dass seine Heißgasoberfläche bspw. einer sich beim Beaufschlagen mit Heißgas in der Länge ausdehnenden Leitschaufel derart folgt, dass die Heißgasoberfläche auch bei Längenausdehnung der Schaufel weiterhin weitgehend fluchtend mit einer Oberfläche der Schaufelplattform ausgerichtet ist.In an extremely advantageous embodiment of the heat shield element whose material parameters are chosen such that it performs a defined and tailored to the geometry of its installation location in a hot gas path deformation when exposed to hot gas. Such a heat shield element makes it possible for its hot gas surface, for example, a guide blade which expands in length when supplied with hot gas to follow such that the hot gas surface is also aligned substantially flush with a surface of the blade platform even if the blade lengthwise expands.

Eine definierte Kühlluftzufuhr durch das Hitzeschildelement in Richtung auf bspw. eine benachbarte Leitschaufel kann erfolgen, wenn in einer abströmseitigen, von der Heißgasoberfläche abgewinkelten Umfangsseite Kühlluftöffnungen angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Kühlluftöffnungen in der Nähe der Heißgasoberfläche vorhanden sind, da dann ggf. die Ausbildung eines Kühlluftfilms über der Oberfläche eines benachbarten Elementes, bspw. über der Oberfläche der Schaufelplattform einer benachbarten Leitschaufel, erzeugt werden kann.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

Figur 1
zeigt einen Ausschnitt aus einem Strömungsgehäuse nach Stand der Technik.
Figur 2
zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strömungsgehäuse.
Figur 3
zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strömungsgehäuse.
Figur 4
zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strömungsgehäuse.
Figur 5
zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strömungsgehäuse.
Figur 6
zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement.
Figur 7
zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement.
Figur 8
zeigt eine alternative Variante des in Figur 6 dargestellten Hitzeschildelementes.
A defined supply of cooling air through the heat shield element in the direction of, for example, an adjacent guide vane can take place if cooling air openings are arranged in a downstream side, which is angled away from the hot gas surface. It is particularly advantageous if cooling air openings are present in the vicinity of the hot gas surface, since then possibly the formation of a cooling air film over the surface of an adjacent element, for example. Above the surface of Blade platform of an adjacent vane, can be generated.
Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures.
FIG. 1
shows a section of a flow housing according to the prior art.
FIG. 2
shows a first embodiment of an inventive flow housing.
FIG. 3
shows a second embodiment of an inventive flow housing.
FIG. 4
shows a third embodiment of an inventive flow housing.
FIG. 5
shows a fourth embodiment of an inventive flow housing.
FIG. 6
shows a first 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.
FIG. 8
shows an alternative variant of the heat shield element shown in Figure 6.

Um die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik zu verdeutlichen, erfolgt nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 1 zuerst eine Beschreibung eines Strömungsgehäuses nach Stand der Technik.In order to clarify the advantages of the invention over the prior art, a description of a flow housing according to the prior art will first be made below with reference to FIG.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Gasturbinenanlage, der einen Abschnitt der Brennkammer 1 sowie die erste Turbinenleitschaufel 3 in einer geschnittenen Seitenansicht darstellt. Die Turbinenleitschaufel 3 umfasst ein Schaufelblatt 5 und zwei Schaufelplattformen, nämlich den Schaufelfuß 7 und den Schaufelkopf 9. Die Brennkammer 1 und die Wände des Turbinenabschnittes der Gasturbinenanlage bilden gemeinsam ein Strömungsgehäuse für die heißen Verbrennungsabgase.Figure 1 shows a section of a gas turbine plant, which is a section of the combustion chamber 1 and the first turbine vane 3 in a sectional side view. The turbine vane 3 comprises an airfoil 5 and two blade platforms, namely the blade root 7 and the blade head 9. The combustion chamber 1 and the walls of the turbine section of the gas turbine plant together form a flow housing for the hot combustion exhaust gases.

Von der Brennkammer 1 sind die Tragstruktur 2 sowie daran befestigte metallische Hitzeschildelemente 13 dargestellt. Sowohl die Hitzeschildelemente 13 als auch die Schaufelplattformen 7, 9 weisen eine dem strömenden Heißgas zugewandte Heißgasoberfläche 8, 10, 14 auf. Die Heißgasoberflächen sind mit einer wärmedämmenden Beschichtung und einer unter der wärmedämmenden Beschichtung angeordneten korrosions- und oxidationshemmenden Beschichtung versehen.From the combustion chamber 1, the support structure 2 and attached metallic heat shield elements 13 are shown. Both the heat shield elements 13 and the blade platforms 7, 9 have a hot gas surface 8, 10, 14 facing the flowing hot gas. The hot gas surfaces are provided with a heat-insulating coating and arranged under the heat-insulating coating corrosion and oxidation-inhibiting coating.

Zwischen den Hitzeschildelementen 13 und den Schaufelplattformen 7, 9 sind Kühlluftspalte 15 vorhanden, durch die die Luft ins Innere des Strömungsgehäuses eingeblasen wird, um die Spalte 15 gegen ein Eindringen von Heißgas zu sperren. Die Spalte dienen dazu, eine wärmebedingte Relativbewegung zwischen den Hitzeschildelementen 13 zu ermöglichen.Cooling air gaps 15 are present between the heat shield elements 13 and the blade platforms 7, 9, through which the air is blown into the interior of the flow housing in order to block the gaps 15 against ingress of hot gas. The gaps serve to facilitate a heat-related relative movement between the heat shield elements 13.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, ist im Bereich der Spalte 15 eine Stufe zwischen den heißgasführenden Oberflächen der Hitzeschildelemente 13 und der Schaufelplattformen 7, 9 vorhanden. An dieser Stufe kann es zu Stauungen des strömenden Heißgases kommen, welche unter Umständen sogar die Strömungsrichtung des Heißgases lokal umkehren können. Die Stufen verursachen daher Staupunkte und die mit Staupunkten verbundenen, eingangs beschriebenen Probleme.As shown in Figure 1, in the region of the column 15, a step between the hot gas-carrying surfaces of the heat shield elements 13 and the blade platforms 7, 9 is present. At this stage, congestion of the flowing hot gas may occur, which under certain circumstances may even locally reverse the flow direction of the hot gas. The steps therefore cause stagnation points and the problems associated with stagnation points, described above.

Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strömungsgehäuse. Das Strömungsgehäuse ist Teil einer Gasturbinenanlage und wird einerseits von der Wandung der Brennkammer und andererseits von der Wandung des Turbinenabschnittes der Gasturbinenanlage gebildet. Wie Figur 1 zeigt Figur 2 einen Ausschnitt aus dem Strömungsgehäuse, welcher den Übergang zwischen der Brennkammer 101 und der ersten Leitschaufel 103 des Turbinenabschnittes darstellt. Die Leitschaufel 103 umfasst ein Schaufelblatt 105 sowie zwei Schaufelplattformen, nämlich einen Schaufelfuß 107 und einen Schaufelkopf 109. Im Unterschied zu den Schaufelplattformen nach Stand der Technik weisen die Schaufelplattformen 107, 109 der Leitschaufel 103 Abschnitte 111, 112 auf, welche der Anströmkante 106 des Schaufelblattes 105 in Strömungsrichtung vorgelagert sind. Die Oberflächen 108, 110 diese Abschnitte 111, 112 bilden heißgasführende Oberflächen der Schaufelplattformen 107, 109, die weitgehend parallel zur Strömungsrichtung R des Heißgases im Strömungspfad verlaufen. Anströmseitig weisen die Schaufelplattformen 107, 109 eine Kante 119, 121 mit einem im Vergleich zu den Schaufelplattformen aus Figur 1 kleinen Krümmungsradius auf, an der eine weitgehend rechtwinklige Abwinklung der Schaufelplattform 107, 109 gebildet ist.FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of a flow housing according to the invention. The flow housing is part of a gas turbine plant and is formed on the one hand by the wall of the combustion chamber and on the other hand by the wall of the turbine section of the gas turbine plant. Like FIG. 1, FIG. 2 shows a section of the flow housing, which represents the transition between the combustion chamber 101 and the first guide blade 103 of the turbine section. The vane 103 comprises an airfoil 105 and two blade platforms, namely a blade root 107 and a blade head 109. In contrast to the prior art blade platforms, the blade platforms 107, 109 of the blade 103 have sections 111, 112, which Leading edge 106 of the airfoil 105 are upstream in the flow direction. The surfaces 108, 110 of these sections 111, 112 form hot gas-carrying surfaces of the blade platforms 107, 109, which extend substantially parallel to the flow direction R of the hot gas in the flow path. On the inflow side, the blade platforms 107, 109 have an edge 119, 121 with a small radius of curvature compared to the blade platforms of FIG. 1, on which a largely rectangular angled portion of the blade platform 107, 109 is formed.

Die metallischen Hitzeschildelemente 113 der Gasturbinenbrennkammer 101 und die Schaufelplattformen 107, 109 der Turbinenleitschaufel 105 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass die Heißgasoberflächen 114 der Hitzeschildelemente 113 mit den parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden Heißgasoberflächen 108, 110 der Schaufelplattformen 107, 109 fluchten. Auf diese Weise sind keine Stufen im Übergangsbereich zwischen der Brennkammer 101 und der Turbinenleitschaufel 103 vorhanden, so dass sich Staupunkte vermeiden lassen. Der zwischen den Hitzeschildelementen 113 und den Schaufelplattformen 107, 109 vorhandene Spalt kann mit im Vergleich zum Stand der Technik geringen Kühlluftbedarf gegen ein Eindringen von Heißgas abgesperrt werden.The metallic heat shield elements 113 of the gas turbine combustor 101 and the blade platforms 107, 109 of the turbine vane 105 are arranged relative to each other such that the hot gas surfaces 114 of the heat shield elements 113 are aligned with the parallel to the flow direction hot gas surfaces 108, 110 of the blade platforms 107, 109. In this way, there are no steps in the transition region between the combustion chamber 101 and the turbine vane 103, so that stagnation points can be avoided. The existing between the heat shield elements 113 and the blade platforms 107, 109 gap can be shut off with low compared to the prior art cooling air requirement against ingress of hot gas.

Ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Strömungsgehäuse ist in Figur 3 dargestellt. Es sind neben der Tragstruktur 202 die Turbinenleitschaufel 203 einer Gasturbinenanlage sowie ein der Turbinenleitschaufel 203 unmittelbar benachbartes Hitzeschildelement 213 der Brennkammer 201 zu erkennen. Der Schaufelfuß 207 und das Schaufelblatt 205 der Turbinenleitschaufel 203 weisen dieselbe Form wie in der Turbinenleitschaufel 3 aus Figur 1 auf. Die Heißgasoberfläche 214 des metallischen Hitzeschildelementes 213 ist jedoch weiter von der Tragstruktur 202 entfernt als beim Hitzeschildelement 13 aus Figur 1. Außerdem weist das Hitzeschildelement 213 einen Überlappbereich 216 auf, mit dem es den Schaufelfuß 207 teilweise überlappt. Die Form des Überlappbereiches 216 ist dabei derart an die Form des Schaufelfußes 207 angepasst, dass ein im Wesentlichen stufenloser, fluchtender Übergang von der Heißgasoberfläche 214 des Hitzeschildelementes 213 zur Heißgasoberfläche 208 des Schaufelfußes 207 erfolgt.A second exemplary embodiment of the flow housing according to the invention is shown in FIG. In addition to the support structure 202, the turbine guide vanes 203 of a gas turbine plant and a heat shield element 213 of the combustion chamber 201 immediately adjacent to the turbine guide vanes 203 can be seen. The blade root 207 and the airfoil 205 of the turbine vane 203 have the same shape as in the turbine vane 3 of Figure 1. However, the hot gas surface 214 of the metallic heat shield element 213 is further away from the support structure 202 than the heat shield element 13 of Figure 1. In addition, the heat shield element 213 has an overlap region 216 with which it partially overlaps the blade root 207. The shape of the overlap area 216 is adapted to the shape of the blade root 207 such that a substantially continuous, flush transition from the hot gas surface 214 of the heat shield element 213 to the hot gas surface 208 of the blade root 207 takes place.

Der Überlappbereich 216 weist einen dem Schaufelfuß 207 zugewandten Umfangsabschnitt 217 auf. Dieser Umfangsabschnitt erstreckt sich in die Richtung auf die Tragstruktur 202 und ist an die Kontur des Schaufelfußes 207 angepasst. Im Umfangsabschnitt 207 sind Kühlluftbohrungen 218 vorhanden, durch die Kühlluft in den Spalt 215 zwischen dem Hitzeschildelement 213 und dem Schaufelfuß 207 eingeblasen werden kann.The overlap region 216 has a circumferential section 217 facing the blade root 207. This peripheral portion extends in the direction of the support structure 202 and is adapted to the contour of the blade root 207. In the peripheral portion 207 cooling air holes 218 are provided, can be blown through the cooling air into the gap 215 between the heat shield element 213 and the blade root 207.

Ein drittes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Hitzeschildelement ist in Figur 4 dargestellt. Es sind die Turbinenleitschaufel 303 mit dem Schaufelblatt 305 und dem Schaufelfuß 307 sowie die Tragstruktur 302 der Brennkammer mit dem daran befestigten metallischen Hitzeschildelement 313 zu erkennen. Das Hitzeschildelement 313 unterscheidet sich vom Hitzeschildelement 113 aus Figur 2 dadurch, dass es abströmseitig eine nahezu rechtwinklig in Richtung auf die Tragstruktur 302 abgewinkelte Umfangsseite 317 mit darin angeordneten Kühlluftbohrungen 318 aufweist. Eine perspektivische Darstellung dieses Hitzeschildelementes ist ausschnittsweise in Figur 7 gezeigt.A third embodiment of the heat shield element according to the invention is shown in FIG. The turbine vane 303 with the airfoil 305 and the blade root 307 and the support structure 302 of the combustion chamber with the metallic heat shield element 313 attached thereto can be seen. The heat shield element 313 differs from the heat shield element 113 from FIG. 2 in that, downstream of it, it has an approximately right-angled circumferential side 317 with cooling air holes 318 arranged in the direction of the support structure 302. A perspective view of this heat shield element is shown in sections in Figure 7.

Zwischen der abgewinkelten Umfangsseite 317 und der Tragstruktur 302 verbleibt ein Spalt 321, welcher eine Bewegung des Umfangsabschnittes 317 in Richtung auf die Tragstruktur 302 zulässt. Zudem ist die Tragstruktur 302 derart ausgebildet, dass sie eine Längenausdehnung der Leitschaufel 305 bei Beaufschlagung mit Heißgas nicht behindert. Aufgrund einer derartigen Längenausdehnung bewegt sich der Schaufelfuß 307 der Leitschaufel 305 auf die Tragstruktur 302 zu.Between the angled peripheral side 317 and the support structure 302 remains a gap 321, which allows movement of the peripheral portion 317 in the direction of the support structure 302. In addition, the support structure 302 is formed so as not to hinder longitudinal expansion of the vane 305 when hot gas is applied. Due to such a longitudinal extent, the blade root 307 of the vane 305 moves toward the support structure 302.

Die Materialparameter des Hitzeschildelementes 313 sind so gewählt, dass der vom Befestigungsabschnitt 322 aus gesehen leitschaufelseitige Abschnitt 323 bei Kontakt mit dem Heißgas auf Grund von zwischen der Tragstruktur 302 und dem Hitzeschildelement 313 strömender Kühlluft eine Verformung erfährt, welche den leitschaufelseitigen Abschnitt 323 in Richtung auf die Tragstruktur 302 biegt. Wenn das Hitzeschildelement im Betrieb der Gasturbinenanlage mit Heißgas beaufschlagt wird, schließt sich daher der Spalt 321. Auf diese Weise kann der Abschnitt 324 der Bewegung des Schaufelfußes 307 folgen und so das Bilden einer Stufe zwischen den heißgasführenden Oberflächen 314, 308 des Hitzeschildelementes 313 bzw. des Schaufelfußes 307 weitgehend vermeiden.The material parameters of the heat shield element 313 are selected such that it is seen from the attachment section 322 The vane-side portion 323, upon contact with the hot gas, undergoes deformation due to cooling air flowing between the support structure 302 and the heat shield member 313, which bends the vane-side portion 323 toward the support structure 302. Thus, when hot gas is applied to the heat shield element during operation of the gas turbine plant, the gap 321 closes. In this way, the section 324 can follow the movement of the blade root 307, thus forming a step between the hot gas bearing surfaces 314, 308 of the heat shield element 313 and 317. of the blade root 307 largely avoid.

Auf diese Weise kann auch erreicht werden, dass der Spalt 305 zwischen dem Hitzeschildelement 313 und dem Schaufelfuß 307 während des Betriebs des Strömungsgehäuses minimal gehalten werden kann, so dass er mit vergleichsweise wenig Sperrluft zu sperren ist.In this way it can also be achieved that the gap 305 between the heat shield element 313 and the blade root 307 can be kept to a minimum during the operation of the flow housing, so that it is to be blocked with comparatively little sealing air.

Eine Abwandlung des in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist in Figur 5 gezeigt. Auch hier sind wieder die Turbinenleitschaufel 403 mit Schaufelblatt 405 und Schaufelfuß 407 sowie die Tragstruktur 402 der Brennkammer mit einem an der Tragstruktur 402 befestigten metallischen Hitzeschildelement 413 zu erkennen.A modification of the embodiment shown in Figure 4 is shown in Figure 5. Here too, the turbine guide vane 403 with the vane blade 405 and the vane root 407 and the support structure 402 of the combustion chamber with a metallic heat shield element 413 fastened to the supporting structure 402 can again be seen.

Das Hitzeschildelement 413 weist im Gegenzug einen Steg 424 auf, der über die abgewinkelte Umfangsseite 417 in Richtung auf den Schaufelfuß 407 vorsteht. Die heißgasseitige Oberfläche des Steges 424 schließt bündig an die heißgasseitige Oberfläche 414 des Hitzeschildelementes 413 an.In turn, the heat shield element 413 has a web 424 which projects beyond the angled peripheral side 417 in the direction of the blade root 407. The hot gas side surface of the web 424 is flush with the hot gas side surface 414 of the heat shield member 413.

Der Schaufelfuß 407 der Turbinenleitschaufel 405 weist brennkammerseitig einen Abschnitt 420 auf, in dessen Oberseite eine Aussparung 422 ausgeformt ist. Die Aussparung 422 bildet eine Aufnahme für den Steg 424, die derart ausgestaltet ist, dass die Oberfläche des in der Aufnahme 422 angeordneten Steges 424 mit der Oberfläche 408 des Schaufelfußes 407 fluchtet.The blade root 407 of the turbine guide vane 405 has, on the combustion chamber side, a section 420, in the upper side of which a recess 422 is formed. The recess 422 forms a receptacle for the web 424, which is configured such that the surface of the web 424 arranged in the receptacle 422 is aligned with the surface 408 of the blade root 407.

In der Umfangsseite 417 des Hitzeschildelementes 413 sind unmittelbar unterhalb des Steges 424 Kühlluftbohrungen 418 angeordnet, durch die Kühlluft in Richtung auf den Schaufelfuß 407 auszublasen ist. Wie im mit Bezug auf Figur 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Hitzeschildelement 413 zwischen dem Befestigungsabschnitt 432 und dem Umfangsabschnitt 417 mit einem Spalt 421 zur Tragstruktur 402 angeordnet, welcher sich beim Betrieb der Gasturbinenanlage schließt. Aufgrund der Bewegung des schaufelseitigen Abschnittes 423 des Hitzeschildelementes 413 auf die Tragstruktur 402 zu schließt sich der zwischen der Aussparung 422 und dem Steg 424 befindliche Kühlluftspalt 415 fast vollständig, so dass der Kühlluftverbrauch minimiert werden kann. Im Idealfall ist der Kühlluftspalt 415 sogar ein Nullspalt.In the peripheral side 417 of the heat shield element 413 cooling air holes 418 are arranged immediately below the web 424, is blown through the cooling air in the direction of the blade root 407. As in the embodiment described with reference to FIG. 4, the heat shield element 413 is arranged between the fastening section 432 and the peripheral section 417 with a gap 421 to the support structure 402, which closes during operation of the gas turbine installation. Due to the movement of the blade-side portion 423 of the heat shield member 413 toward the support structure 402, the cooling air gap 415 located between the recess 422 and the land 424 almost completely closes, so that the cooling air consumption can be minimized. Ideally, the cooling air gap 415 is even a zero gap.

Eine Abwandlung des in Figur 5 gezeigten Hitzeschildelementes 413 ist in Figur 6 dargestellt. Um auch bei geschlossenem Spalt ein kontrolliertes Abfließen von Kühlluft zu ermöglichen, sind in der der Heißgasseite abgewandten Seite des Steges 424a des Hitzeschildelementes 413a Nuten 425 vorhanden.A modification of the heat shield element 413 shown in FIG. 5 is shown in FIG. In order to allow a controlled outflow of cooling air even when the gap is closed, grooves 425 are provided in the side of the web 424a of the heat shield element 413a facing away from the hot gas side.

Als weiterer Unterschied zum Hitzeschildelement 413a aus Figur 5 sind im Hitzeschildelement 413a aus Figur 6 die Kühlluftöffnungen 418a in der Umfangsseite 417a nicht in der Nähe des Steges 424a sondern in der der Tragstruktur zuzuwendenden Kante 419 geordnet. Die Kühlluftöffnungen 418a könnten jedoch alternativ auch so angeordnet sein, wie es in Figur 5 dargestellt ist.As a further difference to the heat shield element 413a from FIG. 5, in the heat shield element 413a from FIG. 6 the cooling air openings 418a in the peripheral side 417a are not arranged in the vicinity of the web 424a but in the edge 419 facing the support structure. Alternatively, however, the cooling air openings 418a could be arranged as shown in FIG.

Alternativ zu in Figur 6 dargestellten Ausführungsvariante mit Nuten 425 kann auch eine Variante zur Anwendung kommen, in welcher der Steg segmentiert ist. Auch das Segmentieren des Steges ermöglicht ein kontrolliertes Abfließen der Kühlluft. Ein Hitzeschildelement mit segmentiertem Steg 424b ist in Figur 8 dargestellt.As an alternative to the embodiment variant with grooves 425 shown in FIG. 6, it is also possible to use a variant in which the web is segmented. The segmentation of the web also allows a controlled flow of cooling air. A segmented land heat shield element 424b is shown in FIG.

Durch geeignete Wahl der Verteilung der Kühlluftöffnungen in den Umfangsseiten der mit Bezug auf die Figuren 2 - 8 beschriebenen Hitzeschildelemente sowie deren Dimensionierung kann die austretende Kühlluftmenge gezielt eingestellt werden. Es ist so eine Optimierung durch Anpassen der Kühlluftströmung an die Form der jeweiligen Schaufelplattform möglich. Um die Hitzebeständigkeit und die Resistenz der Turbinenleitschaufel und der Hitzeschildelemente gegen Korrosion und/oder Oxidation zu erhöhen, können diese in allen Ausführungsbeispielen mit einer Beschichtung versehen sein, wie sie mit Bezug auf das in Figur 1 dargestellte Hitzeschildelement und mit Bezug auf die in Figur 1 dargestellte Turbinenleitschaufel beschrieben wurden.By suitable choice of the distribution of the cooling air openings in the peripheral sides of the described with reference to the figures 2-8 Heat shield elements and their dimensions, the exiting amount of cooling air can be adjusted specifically. It is such an optimization by adjusting the cooling air flow to the shape of the respective blade platform possible. In order to increase the heat resistance and the resistance of the turbine guide vanes and the heat shield elements against corrosion and / or oxidation, they may in all embodiments be provided with a coating as described with reference to the heat shield element shown in FIG. 1 and with reference to FIG illustrated turbine vane have been described.

Claims (21)

Strömungsgehäuse für eine Heißgasströmung mit - einer Wandstruktur (102, 113, 107, 202, 302, 313, 307, 402, 413, 407), welche einen Strömungspfad umgibt, - wenigstens einer in die Wandstruktur integrierten Leitschaufel (103, 203, 303, 403) zum Leiten einer Strömung im Strömungspfad, wobei die Leitschaufel (103, 203, 303, 403) eine Schaufelplattform (107, 109, 207, 307, 407) mit einer Plattformoberfläche (108, 110, 208, 308, 408) aufweist, welche einen Wandabschnitt des Strömungspfades bildet, und - einem an einer Tragstruktur (102, 202, 302, 402) der Wandstruktur angeordneten Hitzeschild mit einem der Schaufelplattform (107, 109, 207, 307, 407) stromauf unter Spaltbelassung (115, 315, 415) unmittelbar vorgelagerten Hitzeschildelement (113, 213, 313, 413), welches eine der Tragstruktur (102, 202, 302, 402) abgewandte, einen Wandabschnitt des Strömungspfades bildende heißgasseitige Hitzeschildoberfläche (114, 214, 314, 414) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (103, 203, 303, 403) und das Hitzeschildelement (113, 213, 313, 413) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die heißgasseitige Hitzeschildoberfläche (114, 214, 314, 414) weiter innen relativ zum Strömungspfad angeordnet ist, als die Plattformoberfläche (108, 110, 208, 308, 408) oder dass die heißgasseitige Hitzeschildoberfläche (114, 214, 314, 414) zumindest mit der Plattformoberfläche (108, 110, 208, 308, 408) fluchtet.Flow housing for a hot gas flow with a wall structure (102, 113, 107, 202, 302, 313, 307, 402, 413, 407) surrounding a flow path, - At least one in the wall structure integrated guide vane (103, 203, 303, 403) for guiding a flow in the flow path, wherein the guide vane (103, 203, 303, 403) a vane platform (107, 109, 207, 307, 407) a platform surface (108, 110, 208, 308, 408) forming a wall portion of the flow path, and a heat shield (113, 213) disposed immediately upstream of a heat shield (107, 109, 207, 307, 407) upstream of gap support (115, 315, 415) on a support structure (102, 202, 302, 402) of the wall structure , 313, 413), which has a hot gas side heat shield surface (114, 214, 314, 414) facing away from the support structure (102, 202, 302, 402) and forming a wall section of the flow path, characterized in that the vane (103, 203, 303, 403) and the heat shield element (113, 213, 313, 413) are arranged relative to each other such that the hot gas side heat shield surface (114, 214, 314, 414) is further inwardly relative to Flow path is arranged as the platform surface (108, 110, 208, 308, 408) or that the hot gas side heat shield surface (114, 214, 314, 414) at least with the platform surface (108, 110, 208, 308, 408) is aligned. Strömungsgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (103, 303, 403) ein Schaufelblatt (205, 305, 405) mit einer Anströmkante (106) aufweist und die Schaufelplattform (107, 307, 407) einen der Anströmkante (106) in Richtung auf das Hitzeschildelement (113, 313, 413) vorgelagerten Oberflächenbereich (112) aufweist, der einen Wandabschnitt des Strömungspfades bildet.Flow housing according to Claim 1, characterized in that the guide blade (103, 303, 403) has an airfoil (205, 305, 405) with a leading edge (106) and the blade platform (107, 307, 407) has one of the leading edge (106). in the direction of the heat shield element (113, 313, 413) upstream surface region (112), which forms a wall portion of the flow path. Strömungsgehäuse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der vorgelagerte Oberflächenbereich (112) eine dem Hitzeschildelement (113) zugewandte Kante (119, 121) mit einem kleinen Krümmungsradius aufweist.Flow housing according to claim 2,
characterized in that the upstream surface region (112) has an edge (119, 121) facing the heat shield element (113) with a small radius of curvature. Strömungsgehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Ausgestaltung derart, dass eine Längenausdehnung der Leitschaufel (103, 203, 303, 403) beim Beaufschlagen mit strömendem Heißgas nicht behindert wird und durch eine Wahl der Materialparameter des Hitzeschildelementes (113, 213, 313,413) derart, dass sich das Hitzeschildelement (113, 213, 313,413) bei Beaufschlagung mit strömendem Heißgas so definiert verformt, dass die Heißgasoberfläche (114, 214, 314, 414) der Plattformoberfläche (108, 110, 208, 308, 408) der Schaufelplattform (107, 207, 307, 407) bei Längenausdehnung der Leitschaufel (103, 203, 303, 403) folgt.Flow housing according to one of the preceding claims, characterized by its design such that a longitudinal extension of the guide vane (103, 203, 303, 403) is not hindered when pressurized with flowing hot gas and by a choice of material parameters of the heat shield element (113, 213, 313.413) such that the heat shield element (113, 213, 313, 413) deforms defined upon application of flowing hot gas such that the hot gas surface (114, 214, 314, 414) of the platform surface (108, 110, 208, 308, 408) of the blade platform ( 107, 207, 307, 407) with longitudinal expansion of the guide vane (103, 203, 303, 403) follows. Strömungsgehäuse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschildelement (313, 413) derart an der Tragstruktur (302, 402) befestigt ist, dass zwischen einem der Schaufelplattform (307, 407) zugewandten Abschnitt (323, 423) des Hitzeschildelementes (313, 413) und der Tragstruktur (302, 402) zumindest im nicht mit strömendem Heißgas beaufschlagten Zustand des Hitzeschildelementes (313, 413) ein Spalt (321, 421) verbleibt.Flow housing according to claim 4,
characterized in that the heat shield element (313, 413) is fixed to the support structure (302, 402) such that between a portion (323, 423) of the heat shield element (313, 413) facing the blade platform (307, 407) and the support structure (302, 402) remains a gap (321, 421), at least in the state of the heat shield element (313, 413) not acted upon by flowing hot gas. Strömungsgehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschildelement (213, 313, 413) eine der Schaufelplattform (207, 307, 407) zugewandte und von der Heißgasoberfläche (214, 314, 414) in Richtung auf die Tragstruktur (202, 302, 402) abgewinkelte Umfangsseite (217, 317, 417) mit darin angeordneten Kühlluftöffnungen (218, 318, 418) aufweist.Flow housing according to one of the preceding claims,
characterized in that the heat shield element (213, 313, 413) faces a peripheral side facing the blade platform (207, 307, 407) and angled away from the hot gas surface (214, 314, 414) in the direction of the support structure (202, 302, 402) ( 217, 317, 417) having therein cooling air openings (218, 318, 418). Strömungsgehäuse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluftöffnungen (318, 418) nahe der Heißgasoberfläche angeordnet sind.Flow housing according to claim 6,
characterized in that cooling air openings (318, 418) are arranged near the hot gas surface. Strömungsgehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschildelement (213, 413) die Schaufelplattform (207, 407) teilweise überlappt.Flow housing according to one of the preceding claims,
characterized in that the heat shield element (213, 413) partially overlaps the blade platform (207, 407). Strömungsgehäuse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kante der Schaufelplattform (407) eine Quer zur Strömungsrichtung verlaufende Aussparung (415) aufweist und das Hitzeschildelement (413) an seiner der Schaufelplattform (407) zugewandten Seite einen mit der Heißgasoberfläche (414) fluchtenden und in die Aussparung (415) der Schaufelplattform hineinragenden Steg (424) aufweist.Flow housing according to claim 8,
characterized in that the edge of the blade platform (407) has a recess (415) extending transversely to the flow direction and the heat shield element (413) on its side facing the blade platform (407) has an alignment with the hot gas surface (414) and into the recess (415 ) of the blade platform projecting web (424). Strömungsgehäuse nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steg mit wenigstens einer Nut versehen ist.Flow housing according to claim 9,
characterized in that the web is provided with at least one groove. Strömungsgehäuse nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steg segmentiert ist.Flow housing according to claim 9,
characterized in that the web is segmented. Gasturbinenanlage mit einem Strömungsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Gas turbine plant with a flow housing according to one of claims 1 to 11. Leitschaufel (103, 303, 403), insbesondere für eine Gasturbinenanlage, mit einer Anströmkante (106) und einem der Anströmkante (106) in Anströmrichtung vorgelagerten Oberflächenbereich (111, 112).Guide vane (103, 303, 403), in particular for a gas turbine plant, with a leading edge (106) and one of the leading edge (106) upstream in the direction of flow surface region (111, 112). Leitschaufel (103, 303) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der vorgelagerte Oberflächenbereich (111, 112) anströmseitig einen Kantenabschnitt (119, 121) mit einem geringen Krümmungsradius aufweist.Guide vane (103, 303) according to claim 13,
characterized in that the upstream surface region (111, 112) upstream has an edge portion (119, 121) with a small radius of curvature. Leitschaufel (403) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der vorgelagerte Oberflächenbereich (112) anströmseitig einen Kantenabschnitt mit einer quer zur Anströmrichtung verlaufende Aussparung (415) aufweist.Guide vane (403) according to claim 13,
characterized in that the upstream surface region (112) upstream has an edge portion with a transverse to the direction of flow recess (415). Hitzeschildelement (413), insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbinenanlage, mit einer einem Heißgas zuzuwendenden Heißgasoberfläche (414) und einem Steg (424), welcher an einer in Abströmrichtung des Hitzeschildelementes (413) gelegenen Kante angeordnet ist und eine mit der Heißgasoberfläche fluchtende Stegoberfläche aufweist.A heat shield element (413), in particular for use in a gas turbine plant, with a hot gas surface (414) facing a hot gas and a web (424) disposed on an edge located downstream of the heat shield element (413) and having a land surface aligned with the hot gas surface , Hitzeschildelement (413) nach Annspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (424a) wenigstens eine Nut (425) aufweist.Heat shield element (413) according to claim 16,
characterized in that the web (424a) has at least one groove (425). Hitzeschildelement (413) nach Annspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (424b) segmentiert ist.Heat shield element (413) according to claim 16 or 17,
characterized in that the web (424b) is segmented. Hitzeschildelement (313, 413), insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass seine Materialparameter derart gewählt sind, dass es eine definierte und auf die Geometrie seiner Einbaustelle in einem Heißgaspfad abgestimmte Verformung beim Beaufschlagen mit Heißgas vollführt.Heat shield element (313, 413), in particular according to one of claims 16 to 18, characterized in that its material parameters are chosen such that it performs a defined and tailored to the geometry of its installation location in a hot gas path deformation when hot gas is applied. Hitzeschildelement (213, 313, 413), insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekennzeichnet durch eine einem Heißgas zuzuwendende Heißgasoberfläche (214, 314, 414) und eine abströmseitige, von der Heißgasoberfläche (214, 314, 414) abgewinkelte Umfangsseite (217, 317, 417) mit darin angeordneten Kühlluftöffnungen (218, 318, 418).Heat shield element (213, 313, 413), in particular according to one of claims 16 to 19, characterized by a hot gas surface (214, 314, 414) facing a hot gas and a downstream side (217 , 317, 417) having therein cooling air openings (218, 318, 418). Hitzeschildelement (313, 413) nach Annspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluftöffnungen (318, 418) nahe der Heißgasoberfläche (314, 414) angeordnet sind.Heat shield element (313, 413) according to claim 20,
characterized in that cooling air openings (318, 418) are disposed near the hot gas surface (314, 414).
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