EP4146985A1 - Dichtung zur verwendung bei einem hitzeschildelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtung (11) zur Verwendung bei einem Hitzeschildelement (01). Die Dichtung (11) erstreckt sich entlang einer Längsrichtung und weist auf einer Heißseite (03) eine Nutfläche (13) und auf einer Kaltseite (04) eine Anlagefläche (14) und einander gegenüberliegende von der Nutfläche (13) zur Anlagefläche (14) erstreckende Seitenflanken (19) auf und ist hierbei in einer Dichtungsnut (05) des Hitzeschildelements (01) angeordnet. Zur Ermöglichung einer gezielten Kühlung sind bei der Dichtung (11) mehrere zueinander beabstandete Aussparungen (12) angeordnet, welche (12) sich abschnittsweise entlang der Längsrichtung von der Anlagefläche (14) ausgehend zur Heißseite (03) hin erstrecken.

Description

Beschreibung

Dichtung zur Verwendung bei einem Hitzeschildelement

Die Erfindung betri f ft eine Dichtung zur Verwendung bei einem Hitzeschildelement einer Brennkammer mittels der eine unkontrollierte Strömung von Kühlluft verhindert werden soll .

Bei Brennkammern, insbesondere bei Gasturbinen, werden vielfach Hitzeschildelemente eingesetzt . Hierbei sind sowohl Hitzeschildelemente aus einem keramischen Material als auch aus einem metallischen Material bekannt . Aufgabe ist insbesondere die Innenseite der Brennkammer mit einem möglichst robusten und dennoch austauschbaren Bauteil aus zustatten . Um eine möglichst hohe Lebensdauer zu gewährleisten, wird in der Regel eine Kühlung der Hitzeschildelemente mittels Kühlluft eingesetzt . Die Kühlluft wird dabei der Unterseite der Hitzeschildelemente zugeführt , wobei es gilt , ein unkontrolliertes Strömen zwischen den Hitzeschildelementen in die Brennkammer hinein zu verhindern .

Zu diesem Zweck werden in einigen Aus führungs formen Dichtungen eingesetzt , welche in Nuten an umlaufenden Stegen auf der Unterseite der Hitzeschildelemente eingesetzt sind . In aller Regel weisen die Dichtungen einen rechteckigen Querschnitt auf und erstrecken sich im Wesentlichen über die Länge bzw . Breite der Hitzeschildelemente . Zur Abdichtung ist dabei vorgesehen, dass die Dichtung auf einer Tragstruktur aufliegt und somit die Dichtung bewirkt .

Wenngleich mit den bekannten Dichtungen eine in aller Regel hinreichende für den Zweck zuverlässige Abdichtung der Hitzeschildelemente auf der Tragstruktur bewirkt werden kann, hat sich j edoch als Nachteil gezeigt , dass mitunter die erforderliche Strömung von Kühlluft zu weit reduziert wird . Weiterhin hat es sich als nachteilig erwiesen, wenn die Spalte zwischen zwei benachbarten Hitzeschildelemente nicht hinreichend mit Kühlluft versorgt werden . Eine einfache Lösung ist hierbei die Dichtung abschnittsweise oder komplett wegzulassen und die Passung zwischen dem Hitzeschildelement und der Tragstruktur zu verbessern . Bei einem reduzierten Spalt bzw . einer besseren Anlage des Hitzeschildelements auf der Tragstruktur wird die Strömung reduziert und dennoch eine hinreichende Kühlung ermöglicht . Problematisch ist die eine thermische Verformung bei unterschiedlichen Betriebs zuständen, so dass die Strömung zeitweise zu groß oder zu klein sein kann .

Zur Lösung dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik bekannt , Dichtungen einzusetzen und dabei in den umlaufenden Stegen der Hitzeschildelemente Bohrungen einzubringen, um eine gezielte Kühlluftströmung in die Spalte zu gewährleisten .

Wenngleich es eine bewährte Aus führungs form für die Hitzeschildelemente mit den Dichtungen gibt , so ist es dennoch Aufgabe , eine kostengünstigere Aus führungs form zu entwickeln .

Die Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Dichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 . Ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement mit einer Dichtung ist im Anspruch 10 und ein erfindungsgemäßer Hitzeschild ist im Anspruch 11 angegeben . Vorteilhafte Aus führungs formen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Die gattungsgemäße Dichtung dient zunächst mal zur Verwendung bei einem Hitzeschildelement . Dabei weist ein Hitzeschildelement eine Heißseite , welche zum Inneren einer Brennkammer gerichtet ist , und eine gegenüberliegende Kaltseite , welche zu einer Tragstruktur der Brennkammer gerichtet ist , auf . Weiterhin weist das Hitzeschildelement eine Dichtungsnut auf , welche sich in einer Längsrichtung erstreckt . Ob hierbei die Längsrichtung mit einer Längsachse der Brennkammer übereinstimmt oder quer dazu verläuft , ist unerheblich . Zumindest ist die Dichtung bestimmungsgemäß in der Dichtungsnut eingesetzt , und verläuft entsprechend entlang der Längsrichtung und weist somit gleichfalls eine Heißseite und eine gegenüberliegende Kaltseite auf . Die auf der Heißseite liegende Oberfläche der Dichtung wird im Folgenden als Nutfläche bezeichnet . Auf der gegenüberliegenden Kaltseite befindet sich eine Anlagefläche . In der Richtung von der Kaltseite zur Heißseite von der Anlagefläche bis zur Nutfläche erstrecken sich gegenüberliegende Seitenflanken .

Sofern die Tragstruktur und das aufliegende Hitzeschildelement im Wesentlichen eben sind, so kann mitunter in einfacher Weise die Dichtung weggelassen werden und es bedarf keiner aufwendigen Lösung . Daher ist die Erfindung sinnvoll einsetzbar, wenn die Nutz fläche sowie gegenüberliegend die Anlagefläche gewölbt geformt sind .

Weiterhin besitzt die Dichtung eine Dichtungslänge von einem Ende bis zum gegenüberliegenden Ende . Der Abstand der gegenüberliegenden Seitenflanken bildet die Dichtungsbreite . Der Abstand von der Nutfläche bis zur Anlagefläche definiert dabei die Dichtungshöhe in Abhängigkeit von der j eweiligen Position entlang der Dichtungslänge .

Für die Dichtung wird eine Nennhöhe als nominale Abstand von der Nutfläche zur Anlagefläche definiert . Hierbei ist es erforderlich, dass die Dichtungshöhe weitgehend der Nennhöhe entspricht . Dieses wird als gegeben angesehen, wenn über zumindest 80% der Dichtungslänge die Dichtungshöhe nicht mehr als 10% von der Nennhöhe abweicht .

Die Kosteneinsparung wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht , in dem die Dichtung mit Aussparungen versehen wird . Diese sind auf der Kaltseite angeordnet und erstrecken sich entlang der Längsrichtung . Dabei dringen die Aussparungen von der Anlagefläche ausgehend in Richtung Heißseite in die Dichtung ein . Entsprechend stellen sich die Aussparungen als Materialentfernung vom regulären Dichtungsprofil zwischen den beiden Seitenflanken dar . Zur Gewährleistung der notwendigen Kühlluftströmung durch die Aussparungen ist weiterhin vorgesehen, dass mehrere zueinander beanstandete Aussparungen auf der Kaltseite angeordnet sind .

Aufgrund der Aussparungen kann die Dichtung nicht mehr auf der vollständigen Dichtungslänge auf einer Tragstruktur aufliegen . Unvermindert wird j edoch als Anlagefläche diej enige Fläche verstanden, welche ohne die Aussparungen vorhanden wäre , d . h . die gesamte theoretische Fläche auf der Kaltseite über die gesamte Dichtungslänge .

Um eine vorteilhafte Wirkung durch die Aussparungen erzielen zu können, ist es erforderlich, wenn sich die Aussparungen entlang der Längsrichtung über eine Länge von zumindest der 0 , 1- fachen Dichtungslänge erstrecken . Betrachtet werden dabei die vorhandenen Aussparungen bei einer Addition derer einzelnen Längen . Dabei sollten die Aussparungen j edoch nicht zu lang gewählt werden, sodass sich diese in Summe über maximal 40% der Dichtungslänge erstrecken .

Durch die Aussparungen wird eine quasi undichte Dichtung gebildet , wodurch die Notwendigkeit der Einbringung von Bohrungen in das Hitzeschildelement entfällt . Nun könnte man auf die Idee kommen, die Dichtung auf der Kaltseite uneben und unpassend zur Tragstruktur zu formen . Jedoch ist dann eine Vorhersage der Kühlluftströmung nahezu unmöglich . Demgegenüber ist es mit der gezielten Einbringung der Aussparungen möglich, eine gewünschte Kühlluftströmung einzustellen .

Die Dichtung besteht vorzugsweise aus einem metallischen Material . Somit kann die notwendige Temperaturbeständigkeit als auch die Langlebigkeit im Einsatz zweck an einem Hitzeschildelement bei Beibehaltung der elastischen Eigenschaften erreicht werden .

Eine kostengünstige Herstellung sowie eine vorteilhafte Anpassung der Dichtung in die Dichtungsnut wird erzielt , wenn die Dichtung eine konstante Dichtungsbreite aufweist . Somit verlaufen die beiden Seitenflanken parallel zueinander . Sofern die Dichtungsnut bei einer Draufsicht auf die Kaltseite geradlinig verläuft , ist es vorteilhaft , wenn die beiden Seitenflanken eben ausgeführt sind .

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn sich die Aussparungen in Summe über zumindest 20% der Dichtungslänge erstrecken . Demgegenüber ist es vorteilhaft , wenn die aufaddierte Länge der Aussparungen höchstens das 0 , 3- fache der Dichtungslänge beträgt .

Zur Ermöglichung der gewünschten Kühlluftströmung durch die Aussparungen ist es vorteilhaft , wenn die Aussparungen eine Tiefe gemessen von der Anlagefläche von zumindest der 0 , 05- fachen Dichtungshöhe an gleicher Stelle aufweisen . Besonders vorteilhaft ist es , wenn die Tiefe der Aussparung zumindest 10% der Dichtungshöhe beträgt .

Demgegenüber ist es zur Gewährleistung der eigentlichen Dichtwirkung sowie der dauerhaften Stabilität der Dichtung vorteilhaft , wenn die Tiefe maximal 40% der Dichtungshöhe beträgt . Hierbei ist es besonders vorteilhaft , wenn die Tiefe der Aussparungen j eweils höchstens die 0 , 2- fache Dichtungshöhe beträgt .

Weiterhin ist es j edoch ebenso vorteilhaft , wenn an zumindest einem Endabschnitt , besonders bevorzugt an beiden gegenüberliegenden Endabschnitten, sich die Dichtungshöhe zum j eweiligen Ende hin reduziert . Dabei sollte die Dichtungshöhe am Ende der Dichtung vorzugsweise weniger als 50% der Nennhöhe betragen . Entsprechend der vorgesehenen Anlage der Anlagefläche auf einer Tragstruktur ist es hierbei weiterhin von Vorteil , wenn die Reduktion der Dichtungshöhe auf der Heißseite durch eine entsprechende Annäherung der Nutfläche an die Anlagefläche bewirkt wird . Dabei kann vorgesehen sein, dass die Änderung der Dichtungshöhe stufenförmig oder durch eine Abschrägung bewirkt wird . Vorteilhaft ist j edoch ein bogenförmiger Verlauf von der ungefähren Nennhöhe auf die reduzierte Höhe am Ende der Dichtung .

Zur möglichst exakten Einpassung der Dichtung in die Dichtungsnut mit der gewünschten Anlage der Anlagefläche auf einer Tragstruktur unter Berücksichtigung der thermischen Belastung, ist es weiterhin vorteilhaft , wenn an zumindest einem Endabschnitt , besonders vorteilhaft an beiden Endabschnitten, auf der Heißseite beanstandet vom j eweiligen Ende eine Erhebung angeordnet ist . Hierbei ist eine relativ kleine Erhebung hinreichend, die auf der Heißseite eine definierte Anlage ermöglicht . Daher ist es vorteilhaft , wenn die Erhebung eine Höhe gegenüber der benachbarten Nutfläche von zumindest der 0 , 01- fachen Nennhöhe , d . h . 1 % der Nennhöhe , und maximal der 0 , 1- fachen Nennhöhe , d . h . 10% der Nennhöhe , aufweist . Hierdurch kann bei gleichmäßig geformter Dichtungsnut eine gezielte und somit definierte Auflage mittels der Erhebungen bewirkt werden .

In einer weiteren Aus führungs form wird vorteilhaft an einem Endabschnitt beanstandet vom Ende eine Vertiefung auf der Heißseite angeordnet . Hierbei weist die Vertiefung eine Tiefe von zumindest 5% und von maximal 20% der Nennhöhe auf . Die Vertiefung kann verwendet werden, um eine Fixierung der Dichtung in Längsrichtung zu bewirken . Bei Vorhandensein einer Erhebung am gleichen Endabschnitt befindet sich die Vertiefung vorzugsweise zwischen dem Ende und der Erhebung .

Das erfinderische Konzept führt weiterhin zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Hitzeschildelements . Dieses weist gattungsgemäß - wie zuvor schon beschrieben - eine Heißseite und gegenüberliegend eine Kaltseite auf . Dabei erstreckt sich entlang einer Längsrichtung eine Dichtungsnut , welche zur Kaltseite of fen ist . In der Dichtungsnut ist eine Dichtung angeordnet , welche auf der Heißseite eine Nutfläche und auf der Kaltseite eine Anlagefläche aufweist . Dabei ist es erforderlich, dass die am Hitzeschildelement montierte Dichtung bei Raumtemperatur - vor einer Montage an einer Tragstruktur - nur an den beiden gegenüberliegenden Endabschnitten auf einem Nutgrund der Dichtungsnut aufliegt , wobei demgegenüber im Bereich zwischen den Endabschnitten ein Freiraum zwischen der Nutfläche und dem Nutgrund vorhanden ist . Hierdurch wird ein definierter Abstand von der Anlagefläche bis zur Heiß fläche des Hitzeschildelements im Bereich der Endabschnitte geschaf fen, wobei sich der Abstand von der Anlagefläche zur Heiß fläche im Bereich zwischen den Endabschnitten aufgrund des bestimmungsgemäß vorhandenen Freiraumes zwischen der Nutfläche und dem Nutgrund bei der Montage an einer Tragstruktur anpassen kann .

Erfindungsgemäß weist die Dichtung des Hitzeschildelements mehrere zueinander beanstandete Aussparungen auf . Dabei erstrecken sich die Aussparungen entlang der Längsrichtung und gehen von der Anlagefläche aus - analog der zuvor beschriebenen Aus führung .

Dabei ist es besonders vorteilhaft , wenn eine erfindungsgemäße Dichtung, in einer Aus führung wie zuvor beschrieben eingesetzt wird .

Zumindest ist es besonders vorteilhaft , wenn die Dichtung des Hitzeschildelements an beiden gegenüberliegenden Endabschnitten auf der Heißseite j eweils eine Erhebung aufweist und mit dieser Erhebung - und vorzugsweise nur mit dieser - auf dem Nutgrund der Dichtungsnut auf liegt .

Mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschildelement , wie zuvor beschrieben, wird der Bildung eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes ermöglicht . Dabei umfasst der Hitzeschild eine Tragstruktur, auf der mehrere Hitzeschildelemente montiert sind, wobei die Anlageflächen der j eweiligen Dichtungen auf der Tragstruktur aufliegen . Auf der Länge der Aussparungen entsteht hierdurch ein freier Kühlluftquerschnitt . Eine vollständige Anlage der Anlageflächen der j eweiligen Dichtungen auf der Tragstruktur kann vorteilhaft bewirkt werden, indem die Dichtungen bei der Montage des Hitzeschildelements elastisch verformt werden . Dabei ist die Dichtung mit der Anlagefläche derart geformt , dass sich durch die Montage der Abstand zwischen der Nutfläche und dem Nutgrund im Bereich zwischen den Endabschnitten gegenüber der spannungsfreien Lage vor der Montage reduziert . Hierdurch kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass der gewollte Kühlluftstrom durch die Aussparungen fließen kann, ohne dass eine nennenswerte zusätzliche Leckage auf tritt .

Zur Einstellung des Kühlluftstroms ist es weiterhin vorteilhaft , wenn im montierten Zustand ein Spalt zwischen dem Hitzeschildelement ohne Dichtung und der Tragstruktur zumindest im Bereich der Aussparungen vorhanden ist . Dies gewährleistet den freien Querschnitt unter den Hitzeschildelementen entlang durch die Aussparungen .

In den nachfolgenden Figuren wird eine beispielhafte Aus führungs form für eine Dichtung sowie ein Hitzeschildelement ski z ziert . Es zeigen :

Fig . 1 eine beispielhafte Aus führungs form für eine erfindungsgemäße Dichtung;

Fig . 2 eine beispielhafte Aus führungs formen für ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement ;

Fig . 3 die Dichtung gemäß Fig . 1 in der Seitenansicht ;

Fig . 4 die Dichtung gemäß Fig . 1 in der Draufsicht ;

Fig . 5 eine Detailansicht des ersten Endabschnitts der Dichtung;

Fig . 6 ein Querschnitt durch das Hitzeschildelement im Detail im Bereich der Dichtung; Fig . 7 eine Ansicht wie zuvor mit dem auf einer Tragstruktur montierten Hitzeschildelement ;

Fig . 8 ein Längsschnitt durch das Hitzeschildelement im Bereich der Dichtung;

Fig . 9 eine Ansicht wie zuvor mit dem auf der Tragstruktur montierten Hitzeschildelement ;

Fig . 10 eine Ansicht wie bei Fig . 9 mit einer thermischen Verformung des Hitzeschildelements .

In der Fig . 1 wird eine beispielhafte Aus führungs form für eine erfindungsgemäße Dichtung 11 in perspektivischer Ansicht auf die Anlagefläche 14 ski z ziert . Dabei erstreckt sich die Dichtung entlang einer Längsrichtung von einem Ende bis zum gegenüberliegenden Ende . Zu erkennen ist eine bogenförmige Gestalt , welche sich durch die Formgebung der Brennkammer und somit des Hitzeschildelements 01 ergibt . Bei der schmalen sichtbaren Seite mit der bogenförmigen Formgebung handelt es sich um die Anlagefläche 14 . Quer hierzu sichtbar ist die ebene Seitenflanke 19 . An den beiden gegenüberliegenden Endabschnitten 15 , 16 nimmt j edoch die Dichtungshöhe 21 zum Ende hin deutlich ab .

Wesentlich für die erfindungsgemäße Aus führungs form ist das Vorhandensein mehrerer Aussparungen 12 , welche 12 sich gleichfalls abschnittsweise entlang der Längsrichtung und hierbei ausgehend von der Anlagefläche 14 in die Dichtung 11 hinein erstrecken .

In der nachfolgenden Fig . 2 ist ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Hitzeschildelement 01 in perspektivischer Ansicht ski z ziert . Dargestellt ist das Hitzeschildelement 01 mit der Kaltseite 04 , wobei sich gegenüberliegend nicht sichtbar die Heißseite 03 befindet . Die Heißseite 03 ist dabei dem Inneren der Brennkammer zugewandt . Weiterhin zu er- kennen ist , dass das Hitzeschildelement 01 einen umlaufenden, sich von der Heißseite 03 zur Kaltseite 04 erstreckenden Steg aufweist . An zwei gegenüberliegenden Seitenrändern weisen die Stege dabei eine sich j eweils in einer Längsrichtung erstreckende Dichtungsnut 05 auf .

Hier dargestellt ist weiterhin die Dichtung 11 - wie in Fig . 1 dargestellt - eingesetzt in der Dichtungsnut auf der linken Seite der Darstellung . In der gegenüberliegenden Dichtungsnut 05 auf der rechten Seite der Darstellung ist gleichfalls die Verwendung einer entsprechenden Dichtung mit Aussparungen vorgesehen . Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Dichtung mit Aussparungen in einem quer verlaufenden Steg verwendet wird .

In den Figuren 3 , 4 und 5 wird nochmals die Dichtung aus Fig . 1 in einer Seitenansicht auf eine Seitenflanke 19 - Fig . 3 - und in einer Draufsicht auf die Nutfläche 13 , d . h . von der Heißseite 03 aus - Fig . 4 - und eine Detailansicht auf einen ersten Endabschnitt 15 der Dichtung 11 - Fig . 5 .

Die Dichtung 11 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung und weist dabei einen bogenförmigen Verlauf auf . Auf der Heißseite befindet sich eine Nutfläche 13 , welche 13 sich im montierten Zustand in der Dichtungsnut 05 befindet . Gegenüberliegend befindet sich die Anlagefläche 14 , welche 14 bei der Montage des Hitzeschildelements 01 auf einer Tragstruktur 09 zur Auflage kommt . Dabei bildet der Abstand von der Nutzfläche 13 zur Anlagefläche 14 die Dichtungshöhe 21 . Diese ist bis auf die beiden Endabschnitte 15 und 16 im Wesentlichen konstant und entspricht hierbei einer Nennhöhe der Dichtung 11 . Die beiden gegenüberliegenden Seitenflanken 19 sind hierbei eben ausgeführt , sodass die Dichtung 01 eine konstante Dichtungsbreite aufweist .

Zu erkennen sind wiederum die Aussparungen 12 , welche 12 auf der Kaltseite 04 angeordnet sind und sich ausgehend von der Anlagefläche 14 in Richtung zur Heißseite 03 erstrecken . Da- bei weisen die Aussparungen 12 eine Tiefe 22 auf , welche 22 in diesem Aus führungsbeispiel ungefähr der 0 , 3- fachen Dichtungshöhe 21 entspricht . Vorteilhaft ist j edoch eine Aus führung mit einer etwas geringeren Tiefe als hier dargestellt .

Weiterhin zu erkennen ist die abweichende Formgebung der Endabschnitte 15 und 16 . Hierbei nimmt der Abstand von der Nutzfläche 13 zur Anlagefläche 14 zum Ende hin ab, sodass die Höhe an den beiden gegenüberliegenden Enden der Dichtung auf ungefähr der 0 , 3- fachen Nennhöhe - im Wesentlichen entsprechend der Dichtungshöhe 21 im Verlauf zwischen den Endabschnitten 15 , 16 - reduziert ist .

Weiterhin zu erkennen ist , dass sich auf der Heißseite 03 an den beiden Endabschnitten 15 , 16 j eweils eine Erhebung 17 befindet . Die Höhe der Erhebung 17 gegenüber der benachbarten Nutfläche 13 ist relativ gering gewählt . Aufgabe der Erhebungen 17 ist insbesondere die Herstellung einer definierten Auflage an einem Nutgrund 06 der Dichtungsnut 05 .

An dem ersten Endabschnitt 15 befinden sich weiterhin auf der Heißseite 03 zwei Vertiefungen 18 . Diese 18 ermöglichen eine Fixierung der Dichtung 11 an dem Hitzeschildelement 01 in Längsrichtung .

In den Figuren 6 und 7 ist eine Detailansicht auf das Hitzeschildelement 01 mit der Dichtung 11 im Querschnitt dargestellt . Zu erkennen ist das Hitzeschildelement 01 mit dem hier dargestellten Steg, welcher sich von der Heißseite zur Kaltseite 04 erstreckt und auf der Kaltseite 04 die Dichtungsnut 05 aufweist . In der Dichtungsnut 05 befindet sich die Dichtung 11 , wobei sich die Aussparung 12 auf der Kaltseite 04 befindet .

In der Fig . 6 dargestellt ist der spannungs freie Einbau der Dichtung 11 am Hitzeschildelement 01 , wobei ein größerer Freiraum zwischen der Nutfläche 13 und dem Nutgrund 06 der Dichtungsnut 05 vorhanden ist . Demgegenüber ist in der Fig . 7 der Einbau an einer Tragstruktur 09 ski z ziert , sodass sich der Abstand zwischen dem Nutgrund 06 und der Nutfläche 13 reduziert .

Weiterhin zu erkennen ist , dass ein Spalt 10 zwischen dem Hitzeschildelement 01 und der Tragstruktur 09 vorhanden ist wobei zudem die Aussparung 12 einen freien Durchgang für einen Kühlluftstrom ermöglicht .

Hierzu zeigen weiterhin die Figuren 8- 10 die Anordnung der Dichtung 11 am Hitzeschildelement 01 in einem Längsschnitt , d . h . entlang der Längsrichtung . Wie aus der Fig . 8 ersichtlich ist , ist die Dichtung 11 in der Dichtungsnut 05 aufgenommen . Dabei liegt die Dichtung 11 mit den beiden Erhebungen 17 , welche 17 sich an den Endabschnitten 15 und 16 befinden am Nutgrund 06 der Dichtungsnut 05 an . Demgegenüber gibt es zwischen den Endabschnitten 15 und 16 einen Freiraum zwischen der Nutfläche 13 und dem Nutgrund 06 .

Durch den Einbau des Hitzeschildelements 01 mit der Dichtung 11 auf der Tragstruktur 09 einer Brennkammer wird die Dichtung 11 verformt - siehe Fig . 9 - mit einer Reduzierung des Abstands von der Nutfläche 13 zum Nutgrund 06 .

Sofern thermische Verformungen auftreten ist es möglich, dass sich das Hitzeschildelement 01 in deren Mitte von der Tragstruktur 09 entfernt . Dennoch liegt die Dichtung 11 mit der Anlagefläche 11 auf der Tragstruktur 09 , wobei sich der Abstand von der Nutfläche 13 zum Nutgrund 06 wieder erhöht - siehe Fig . 10 .

Wesentlich für die Erfindung sind die Aussparungen 12 in der Dichtung 11 , welche 12 weitgehend unabhängig von der Verformung des Hitzeschildelements 01 eine kontrollierte Kühlluftströmung gewährleistet .

Claims

Patentansprüche

1. Dichtung (11) zur Verwendung bei einem Hitzeschildelement (01) , welche (11) sich entlang einer Längsrichtung über eine Dichtungslänge erstreckt und auf einer Heißseite (03) eine gewölbte Nutfläche (13) und auf einer gegenüberliegenden Kaltseite (04) eine gewölbte Anlagefläche (14) und einander gegenüberliegende sich von der Nutfläche (13) zur Anlagefläche (14) erstreckende Seitenflanken (19) aufweist, wobei eine Nennhöhe als nominaler Abstand und eine Dichtungshöhe (21) als lokaler Abstand von der Nutfläche (13) zur Anlagefläche (14) gegeben ist, wobei die Dichtungshöhe (21) über zumindest 80% der Dichtungslänge unter Vernachlässigung von Aussparungen (12) der Nennhöhe + /- 10% entspricht, gekennzeichnet durch mehrere zueinander beabstandete Aussparungen (12) , welche (12) sich ausgehend von der Anlagefläche (14) zur Heißseite (03) hin abschnittsweise entlang der Längsrichtung in Summe über zumindest 10% und über maximal 40% der Dichtungslänge erstrecken.

2. Dichtung (11) nach Anspruch 1, bestehend aus einem metallischen Material.

3. Dichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Seitenflanken (19) parallel, insbesondere eben, sind .

4. Dichtung (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Nutfläche konvex und die Anlagefläche (14) konkav gewölbt ist.

5. Dichtung (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die Aussparungen (12) entlang der Längsrichtung in Summe über zumindest 20% und/oder maximal 30% der Dichtungslänge erstrecken. Dichtung (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aussparungen (12) eine Tiefe (22) von zumindest 5%, insbesondere zumindest 10%, und maximal 40%, insbesondere maximal 20%, der Dichtungshöhe (21) aufweisen . Dichtung (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 6, wobei an einem oder an beiden Endabschnitten (15, 16) die Dichtungshöhe (21) auf der Heißseite (03) zum jeweiligen Ende hin auf weniger als 50% der Nennhöhe abnimmt. Dichtung (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 7, wobei an einem oder an beiden Endabschnitten (15, 16) auf der Heißseite (03) beabstandet vom jeweiligen Ende eine Erhebung (17) angeordnet ist, welche (17) eine Höhe von zumindest 1% und maximal 10% der Nennhöhe aufweist. Dichtung (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 8, wobei an einem Endabschnitt (15) auf der Heißseite (03) beabstandet zum Ende, insbesondere zwischen dem Ende und der Erhebung (17) , zumindest eine Vertiefung (18) vorhanden ist, welche (18) eine Tiefe von zumindest 5% und maximal 20% der Nennhöhe aufweist.

15 Hitzeschildelement (01) zur Verwendung bei einem Hitzeschild einer Brennkammer mit einer Heißseite (03) und einer gegenüber liegenden Kaltseite (04) , welcher (01) zumindest eine sich in einer Längsrichtung erstreckende zur Kaltseite (04) offene Dichtungsnut (05) aufweist in der (05) eine Dichtung (11) angeordnet ist, welche auf der Heißseite (03) eine Nutfläche (13) und auf der Kaltseite (04) eine Anlagefläche (14) und einander gegenüberliegende sich von der Nutfläche (13) zur Anlagefläche (14) erstreckende parallele Seitenflanken (19) aufweist, wobei zumindest bei Raumtemperatur die Dichtung (11) an beiden gegenüberliegenden Endabschnitten (15, 16) , auf einem Nutgrund (06) der Dichtungsnut (05) aufliegt und im Bereich zwischen den beiden Endabschnitten (15, 16) ein Freiraum zwischen dem Nutgrund (06) und der Nutfläche (13) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (11) mehrere zueinander beabstandete Aussparungen (12) aufweist, welche (12) sich ausgehend von der Anlagefläche (14) zur Heißseite (03) hin abschnittsweise entlang der Längsrichtung erstrecken. Hitzeschildelement (01) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zumindest eine Dichtung (11) nach einer der vorhergehenden Ansprüche. Hitzeschildelement (01) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Dichtung (11) an beiden Endabschnitten (15, 16) auf der Heißseite (03) beabstandet vom jeweiligen Ende eine Erhebung (17) mit einer Höhe von zumindest 1% und maximal 10% der Nennhöhe aufweist, wobei zumindest bei Raumtemperatur die Dichtung (11) an beiden gegenüberliegenden Endabschnitten (15, 16) mit den Erhebungen (17) , auf dem Nutgrund (06) der Dichtungsnut (05) aufliegt. 16 Hitzeschild zur Verwendung bei einer Brennkammer einer Gasturbine umfassend eine Tragstruktur (09) und eine Mehrzahl Hitzeschildelemente (01) mit Dichtung (11) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungen

(11) mit der Anlagefläche (14) auf der Tragstruktur (09) auf liegen . Hitzeschild nach Anspruch 13, wobei zumindest bei Raumtemperatur die Dichtung elastisch verformt ist und der Abstand vom Nutgrund (06) zur Nutfläche (13) gegenüber einer spannungsfreien Lage reduziert ist. Hitzeschild nach Anspruch 13 oder 14, wobei zwischen dem Hitzeschildelement (01) selbst und der Tragstruktur (09) zumindest im Bereich der Aussparungen

(12) ein Spalt (10) gegeben ist.