WO2016050535A1 - Heat shield element for a heat shield of a combustion chamber - Google Patents

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WO2016050535A1
WO2016050535A1 PCT/EP2015/071466 EP2015071466W WO2016050535A1 WO 2016050535 A1 WO2016050535 A1 WO 2016050535A1 EP 2015071466 W EP2015071466 W EP 2015071466W WO 2016050535 A1 WO2016050535 A1 WO 2016050535A1
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WO
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heat shield
ribs
shield element
fastening
cold side
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/071466
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Böttcher
Christopher ECKERT
Shahrzad Juhnke
Boris Ferdinand Kock
Tobias Krieger
Patrick Lapp
Frank Wedekind
Benjamin WITZEL
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • 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
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/04—Supports for linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05002—Means for accommodate thermal expansion of the wall liner
    • 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
    • F23R2900/00005—Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components

Definitions

  • Heat shield element for a heat shield of a combustion chamber The invention relates to a heat shield insbesonde ⁇ re for arrangement in a combustion chamber of a gas turbine, and to a heat shield member which is used as a component of the hit ⁇ zeschilds as well as a combustion chamber and a combustion chamber comprising gas turbine, wherein the combustion chamber is at least partially dressed with such a heat shield ⁇ .
  • heat shields are used, which must withstand hot gases of 1000 to 1600 degrees Celsius.
  • gas turbines such as those used in electricity-generating power plants and aircraft engines, have correspondingly large ERS ⁇ screen passing through heat shields surfaces inside the combustion chambers.
  • the heat shield must be composed of a plurality of individual, in general kera ⁇ mix heat shield bricks, which are vonei ⁇ each other with a sufficient gap spaced fixed to a support structure by means of holding elements. This expansion gap offers the heat shield bricks, which can also be called heat shield elements, sufficient space for the thermal expansion.
  • the heat shield elements have through whose function requires a pressurizable with hot gas hot side, provides a comparison lying (not necessarily parallel to the hot side ver ⁇ current) cold side and circumferential sides, which connect the hot side to the cold side, wherein the Hitzeschildele ⁇ ment with the cold side to a support structure of the heat shield pointing attachable to the support structure is fastened.
  • the considered heat shield element to a sur fa ⁇ CHIGE planar shape.
  • the cold side can be a substantially planar surface which rests on the support structure when the heat shield element is fastened to the support structure.
  • the supporting structure of the heat shield genus ⁇ contemporary example, the combustor inlet least partially radially inside lining and be formed as a part of the combustion chamber wall.
  • the juxtaposed heat shield elements are each secured by means secured in the mounting grooves fasteners to the support structure.
  • cooling air is again used, which is distributed over the fastening grooves.
  • the distribution of the cooling air is not always optimal.
  • the larger cross-section in larger cross-section Befes ⁇ tion grooves with locally different gap widths between the heat shield elements in individual cases to insufficient flushing of all column with cooling air due to the exit to large amounts of cooling air in larger columns.
  • the object of the present invention is therefore to further optimize the distribution of cooling air to the gaps between the heat shield elements.
  • the object is achieved by means of a heat shield according to the invention ⁇ elements according to the teaching of claim 1. Furthermore, of the ⁇ claim 8 fenbart a heat shield according to the invention. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the generic heat shield element is used as intended in a generic heat shield, wherein the heat shield comprises a plurality of heat shield elements.
  • the heat shield serves as heat protection in a combustion chamber, in particular a combustion chamber of a gas turbine.
  • the heat shield comprises, in addition to the heat shield elements, a support structure in which, in the generic manner, at least two fastening grooves arranged at a distance from each other run parallel to one another.
  • the fastening grooves extend in a longitudinal direction, with this not necessarily - although the rule - a straight line is to be understood.
  • the longitudinal direction may also have a lying in a plane arcuate course. That is, the attachment grooves extend either straight or following the curvature of the support structure with an arcuate course.
  • the lock grooves in this case have a substantially constant groove width and advantageously has a constant cross-section - with from ⁇ acquisition of For example, openings for introducing the fixing means.
  • the mounting grooves are taking into account the intended attachment means to make so that they inserted into the mounting slots and can be ge ⁇ hold it.
  • the generic heat shield elements are attached to the support structure in the generic heat shield.
  • the heat shield elements are substantially fixed coverage under Be ⁇ omission of expansion gaps between the heat shield elements in rows on the support structure detachably.
  • the heat shield element has a hot side facing the combustion chamber interior and an opposite cold side facing the support structure.
  • the hot side is connected to the cold side circumferentially on peripheral sides, wherein two opposite first peripheral sides and to the first Um- Fangshunt in exchange two opposite second circumferential sides are present.
  • the orientation of the second circumferential sides corresponds to the longitudinal direction. That is, these run parallel to the fastening grooves.
  • the object is achieved in a heat shield element of the type mentioned fact that on the cold ⁇ side of the heat shield element two web-shaped ribs are ⁇ arranged.
  • the two ribs are spaced apart from one another and extend in the longitudinal direction parallel to each other along the cold side and spaced parallel to the second circumferential sides. It is thus transverse to the longitudinal direction at least on both sides of the two ribs and between the two ribs, an area of the cold side.
  • the ribs are connected straight ⁇ linig on the cold side.
  • the ribs it is furthermore necessary for the ribs to be arranged at a spacing of the fastening grooves.
  • the rib width must be at least slightly smaller than the groove width.
  • This inventive design of the ribs allows the mounting of the heat shield element according to the invention on the support structure, wherein the two ribs protrude when arranged on the support structure heat shield element in the two parallel zuei ⁇ nander extending mounting grooves, which are arranged in the support structure.
  • the heat shield element can thus be arranged with the cold side on the support structure, wherein the ribs protrude into two fastening grooves of the support structure.
  • the ribs fill at least part of the volume into the fastening grooves.
  • the free cross section of the fastening grooves below the cold side of the heat shield element reduces around the ribs projecting into the fastening grooves.
  • the reduced cross-section improves the distribution of the cooling air, so that an uneven distribution of the cooling air through individual gaps between the Hitzeschildele ⁇ elements is counteracted. On the one hand, this improves the cooling effect and, on the other hand, reduces consumption
  • Cooling air which is otherwise required to ensure that sufficient cooling air is supplied even in poorly ventilated areas.
  • the heat shield element can be used both in one piece as be more ⁇ pieces assembled and made of different material ⁇ lien.
  • the heat shield element made of a ceramic mate rial ⁇ material and is integrally formed together with the ribs.
  • a layered structure, for example, with ceramic materials with different properties bonded together or merging into one another is included here.
  • the ceramic heat shield elements can be produced by means of a casting mold, wherein the solidified green compact is removed from the mold and then fired in a sintering process. For attaching the ribs thus le ⁇ diglich a correspondingly shaped mold is needed. The Otherwise, the production process may be the same as the conventional process.
  • the two ribs are arranged symmetrically to a median plane of the heat shield element. This reduces the risk of H disclosegaseinzu ⁇ ges in a gap circumferentially around the heat shield element, since the symmetrical arrangement of the ribs and the associated here substantially symmetrical structure of the heat shield element leads to a uniform distribution of the cooling air and locally insufficient supply gap areas avoided ⁇ det ,
  • the width of the ribs may, for example, be slightly narrower than the width of the fastening grooves. This allows for easy installation of the heat shield elements and fills as much volume between the stone holders. It is advantageous if the rib width of the ribs corresponds to at least 75% of the groove width of the fastening grooves. Particularly advantageous is a rib width of 90% of the groove ⁇ width.
  • the embodiment of the ribs transversely to the longitudinal direction is initially insignificant, wherein the shape is both simple and advantageous, when the ribs extend on the upper side straight in a transverse direction transverse to the longitudinal direction.
  • it is advantageous in each case if, in extension of the ribs - which in the mounting grooves hineinra ⁇ gen with mounted heat shield element - at the two first opposite peripheral sides in each case at least one recess is present. If a recess is present, then this is to be executed in a length which extends at least from one rib to the other rib, so that in each case a fastening means can be arranged in the recesses in extension of the ribs.
  • it is particularly advantageous if, in extension ⁇ tion of each rib on each side of a recess is arranged, which must insofar only have that length along the first peripheral side, which is required for the attachment of the fastening means.
  • This embodiment of the invention relates to a quadrangular basic shape of the heat shield element, wherein the fastening means ⁇ (preferably four) engage in pairs opposite holding portions in the at least one recess.
  • the recess may, for example, be a groove running parallel to the cold side on the peripheral side.
  • a retaining latch is adapted to support a fastener in each case between the cold ⁇ side and the recess, wherein extend the two ribs in their longitudinal direction on both sides of a recess to the opposite recess.
  • a respective fastening means is arranged, which is arranged with a fastening portion in the respective mounting groove and engages with a holding portion in a recess of a order ⁇ catching side of the heat shield element, said Rip - pe that at least partially fills between the two fastening means in the mounting groove extending volume.
  • the Be ⁇ fixing means can be fixing bolts, which rest plate with a bolt head on an inserted into the recess holding.
  • a recess in an advantageous manner eg. Fastening hole or attachment
  • the bolt shank can extend in the direction of the support structure.
  • the fastening bolt can be screwed into a fastening means arranged in the support structure, which comprises a cup spring package and holds the bolt resiliently.
  • This type of fastening ⁇ tion is particularly suitable for a dummy stone, which must be attached to the support structure as the last of the series in a normal to the support structure facing assembly movement.
  • Stone holder are preferred for attachment of the heat shield elements according to the invention in a second fastening used as fastening means which can be inserted into the mounting ⁇ grooves in the supporting structure and clamping resiliently grasp the heat shield element.
  • These stone ⁇ holders include an elongated base plate, which engages with a broadening in a groove-like widening of the attachment. Characterized the base plate is secured against being pulled out of the mounting groove and can be moved ent ⁇ long the mounting groove.
  • On the base plate a holding section is arranged, which protrudes from the fastening groove and engages in the peripheral surface of the heat shield ⁇ element.
  • the stone holder is made of a metalli ⁇ cal material and holds the heat shield element resiliently in Po ⁇ position.
  • the fastening grooves are used to attach heat shield elements by means of a parallel to the mounting groove dur ⁇ fenden assembly movement.
  • the heat shield elements are hereby held on slidably in the mounting grooves
  • the ribs By starting from the cold end raised shape of the ribs have this - if not executed as a half-cylinder - at least a top surface and each encouragelie ⁇ constricting extending in the longitudinal direction of the longitudinal surfaces.
  • the shape of the upper side it is particularly advantageous here for the ribs to be flattened towards the ends.
  • the ribs dip in an oblique course into the fastening groove, so that the shape of the ribs flattened on the end faces particularly advantageously fills the volume in the groove existing between the stone holders.
  • the heat shield may be substantially ceramic heat shield elements include and having substantially (e.g., up to a final number of metallic elements Hitzeschildele ⁇ ) under each heat shield element series parallel ⁇ associated lock grooves.
  • substantially all ceramic heat shield elements of the heat shield can be equipped with ribs designed according to the invention.
  • the invention relates to a combustion chamber for a gas turbine, which is at least partially lined with a heat shield for protection against hot gas, and ben ⁇ a gas ⁇ turbine with at least one such combustion chamber.
  • the heat shield of the combustion chamber is provided according to the previous embodiment with at least one heat shield element according to the invention or advantageous for this purpose.
  • FIG.l schematically a gas turbine in a longitudinal section
  • FIG. 2 schematically shows a section of a heat shield according to the prior art in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows analogous to Figure 2 is an example of an invention shown SSES heat shield with an inventive heat ⁇ schi1derivent;
  • FIG. 4 shows the heat shield element of FIG. 3 in a Perspecti ⁇ vischen view.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a gas turbine 1 in a schematically simplified representation.
  • the gas turbine 1 has in its interior a rotatable about an axis of rotation 2 Rotor 3 with a shaft, which is also referred to as a turbine runner.
  • a turbine runner Along the rotor 3 follow one another an intake housing, a compressor 8, a combustion system 9 with one or more combustion chambers 10 - which each comprise a burner arrangement with burners, a fuel supply system for the burners (not shown) and a housing - a turbine 14 and an exhaust housing.
  • the combustion chamber 10 may be, for example, an annular combustion chamber.
  • the invention can also relate to gas turbines, which is designed as a turbo machine with multiple annular combustion chambers.
  • the invention may also relate to gas turbines with one or more tube or Silobrennbibn.
  • the tube combustion chambers can be arranged, for example, annularly on the turbine inlet.
  • a burner plenum 7 to the combustion system 9 performs charged and there directed in the area of the burner assembly into the burner and mixed in it with fuel and / or in the outlet region of the burner with fuel enriched.
  • the mixture or the compressor air and fuel are introduced from the burners in the combustion chamber 10 and burn comparable to form a hot working gas stream in a combustion zone within the combustor housing of the internal ⁇ chamber. from there, the working gas stream flows along the hot-gas duct of guide vanes and blades over.
  • FIG. 2 shows a section of the heat shield 12 from the prior art in a longitudinal section through the buildin ⁇ t Trentsnut 44 with a supporting structure 26, and a releasably attached to the support structure 26.
  • of heat shield elements 28, which 28 while leaving Expansion gaps area are arranged on the supporting structure 26.
  • the heat shield elements 28 consist of a ceramic material.
  • the ceramic heat shield elements 28 each have a hot gas 32 which can be charged with hot gas, an opposing low end 34 and first peripheral sides 36a, which connect the hot side 32 to the cold side 34.
  • the hit ⁇ zeschildetti 28 are attached to the cold side 34 to Tragstruk ⁇ tur 26 facing the support structure 26.
  • the recesses 38 are arranged in the first opposite circumferential sides 36 a, which 38 are designed to grip one fastening means 40 each.
  • the recesses 38 may be formed as a groove, which runs parallel to the hot side 32 along the respective first peripheral sides 36a.
  • stone holder 40 are used as resiliently formed metallic fastening means 40. These 40 are arranged with a mounting portion 42 in a mounting groove 44 and engage with a
  • other fastening agents may be used. For example, that can
  • Heat shield element 28 may be attached by means of fastening bolts on the support ⁇ structure.
  • the fastening bolts lie with their bolt head in the recess 38 on a plate on the retaining bolt 30, wherein in the holder ter- a recess (not shown) to the Kaltsei ⁇ te extends, in which the bolt shaft from the recess to goes to the cold side.
  • the fastening bolts may for example, respectively in a pre-arrange ⁇ tes in the supporting structure Belleville spring assembly to be screwed, so that this fastening the ceramic heat shield member 28 resiliently mounted on the supporting structure 26th
  • the hot side 32 is acted upon by hot gas, which partially penetrates into the expansion gaps between the peripheral sides 36 a.
  • To protect the Fixed To ⁇ supply medium 40 and the support structure 26 from the hot gas feed is introduced via cooling air ducts in the support structure 26 cooling air that blocks the expansion gaps.
  • the Cooling air can be introduced, for example, below a Hitzeschildele ⁇ mentes 28 so that the cooling air is distributed to ⁇ only under the heat shield member 28 and the support structure and the fastening means ⁇ cooled 40 and then escapes through the expansion gaps.
  • FIG. 3 now shows an embodiment of an inventive heat shield 24 with an exemplary inventive heat shield element 50.
  • the representation is consistent chosen with the illustration of Fig. 2, wherein the basic structure of the heat shield 24 and the heat shield member 50 to that of the generic heat shield 12 and the heat shield element 28 of FIG. 2 corresponds. In this respect, only the differences relevant to the invention should be discussed here.
  • the heat shield element 50 projects into the fastening groove 44.
  • the heat shield ⁇ element 50 at its cold side 34 in the region of the fastening gungsnut 44 each have a rib 54th This 54 is shaped so that the free space is reduced to the below the heat shield ⁇ elements 50 arranged stone holder 40 to a small degree. Accordingly, the predominantly in gat ⁇ tung relevant prior art according to Figure 2 between the cold side 34 and the stone holders filled 40 into the mounting grooves 44 existing ⁇ free volume by the ribs 54th Furthermore, it is to be appreciated that an upper surface 58 of the rib 54 is flattened toward the ends, ie, toward the first circumferential sides 36a, and approaches the cold side 34. This is due to the regular course of the commonly used stone holder 40 and thus the available space.
  • FIG. 4 now shows a heat shield member 50 facing the cold-side 34 according to an embodiment of the He ⁇ invention in a perspective view.
  • two web-shaped ribs 54 are arranged on the cold side 34.
  • the two web-shaped ribs 54 are spaced apart from one another and extend in their longitudinal direction 60 straight and parallel to each other along the cold side 34 in the direction of two oppositely disposed peripheral sides 36a, wherein the two ribs 54 extend transversely to its longitudinal direction 60 with a distance to the other two peripheral sides 36b along the cold side 34.
  • the heat shield element 50 has four circumferential sides, wherein the two first peripheral sides 36a each have two recesses 38 for arranging each two attachment means, wherein the two ribs 54 substantially in their longitudinal direction 60 perpendicular to the two circumferential sides 36a and at a distance to the two Other second peripheral sides 36 b are arranged on the cold side 34 and extend in their longitudinal direction 60 on both sides in the direction of two oppositely arranged ⁇ recesses 38.
  • the recesses 38 include a recess 52 which extends 52 from the recess 38 along the peripheral side 36 a to the cold side 34. Via these recesses 52 cooling air can, for example, be di- rectly fed to an engaging recess 38 in the mounting medium ⁇ 40th
  • the spacing of the ribs 54 relative to each other and the width 62 of the ribs 54 is such that the two ribs 54 project into the heat shield element 50 arranged on the support structure 26 (see FIG. 3) into two mutually parallel fastening grooves 44 (see FIG. 3) are arranged in the support structure 26.
  • the ribs 54 at least partially fill the volume extending between the two fastening means 40 in the fastening groove 44.
  • the 44 extending volume can be optimally filled with a rib shape between the two Fixed To ⁇ supply means 40 in the mounting groove, corresponding to the shape shown in Figure 4 substantially.
  • the ribs 54 have a top surface 58 and two longitudinal faces 56, said fins 54 are flattened towards the ends being ⁇ forms.
  • a ceramic material is used, wherein furthermore the heat shield element 50 together with the ribs 54 is made in one piece.
  • the two ribs 54 are arranged symmetrically to a center plane of the heat shield element 50 and extend at a distance from the peripheral sides 36b parallel to the second circumferential sides 36b in the longitudinal direction 60 along the cold side 34.
  • the ribs 54 also form a barrier for hot gas, wel ⁇ ches on the peripheral sides 36b penetrates under the heat shield element 50.

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Abstract

The invention relates to a heat shield element (50) for a heat shield (24) of a combustion chamber (10), comprising a hot side (32) which can be exposed to hot gas, an opposite cold side (34), and peripheral sides (36a, 36b); the heat shield element (50) can be fastened to a support structure (26) of the heat shield (24). In order to optimize the distribution of cooling air, two bridge-shaped ribs (54) are disposed on the cold side (34) of the heat shield element (50) and are designed in such a way as to protrude into fastening grooves (44) in the support structure (26).

Description

Beschreibung description
Hitzeschildelement für einen Hitzeschild einer Brennkammer Die Erfindung bezieht sich auf einen Hitzeschild, insbesonde¬ re zur Anordnung in einer Brennkammer einer Gasturbine, sowie auf ein Hitzeschildelement, welches als Bestandteil des Hit¬ zeschilds verwendbar ist sowie auf eine Brennkammer und eine die Brennkammer umfassende Gasturbine, wobei die Brennkammer zumindest bereichsweise mit einem derartigen Hitzeschild aus¬ gekleidet ist. Heat shield element for a heat shield of a combustion chamber The invention relates to a heat shield insbesonde ¬ re for arrangement in a combustion chamber of a gas turbine, and to a heat shield member which is used as a component of the hit ¬ zeschilds as well as a combustion chamber and a combustion chamber comprising gas turbine, wherein the combustion chamber is at least partially dressed with such a heat shield ¬ .
In vielen technischen Anwendungen werden Hitzeschilde verwendet, welche Heißgasen von 1000 bis 1600 Grad Celsius wider- stehen müssen. Insbesondere Gasturbinen, wie sie in stromerzeugenden Kraftwerken und in Flugzeugtriebwerken Verwendung finden, weisen entsprechend große durch Hitzeschilde abzu¬ schirmende Flächen im Innern der Brennkammern auf. Wegen der thermischen Ausdehnung und wegen großer Abmessungen muss das Hitzeschild aus einer Vielzahl einzelner, im Allgemeine kera¬ mischer Hitzeschildsteine zusammengesetzt werden, die vonei¬ nander mit einem ausreichenden Spalt beabstandet an einer Tragstruktur mittels Halteelementen befestigt sind. Dieser Dehnspalt bietet den Hitzeschildsteinen, die auch mit Hitze- schildelementen bezeichnet werden können, ausreichenden Raum für die thermische Ausdehnung. In many technical applications, heat shields are used, which must withstand hot gases of 1000 to 1600 degrees Celsius. In particular, gas turbines, such as those used in electricity-generating power plants and aircraft engines, have correspondingly large ERS ¬ screen passing through heat shields surfaces inside the combustion chambers. Because of the thermal expansion and because of large dimensions, the heat shield must be composed of a plurality of individual, in general kera ¬ mix heat shield bricks, which are vonei ¬ each other with a sufficient gap spaced fixed to a support structure by means of holding elements. This expansion gap offers the heat shield bricks, which can also be called heat shield elements, sufficient space for the thermal expansion.
Die Hitzeschildelemente weisen durch dessen Funktion bedingt eine mit Heißgas beaufschlagbare Heißseite, eine gegenüber- liegende (nicht notwendigerweise parallel zur Heißseite ver¬ laufende) Kaltseite und Umfangsseiten, welche die Heißseite mit der Kaltseite verbinden, auf, wobei das Hitzeschildele¬ ment mit der Kaltseite zu einer Tragstruktur des Hitzeschilds weisend an der Tragstruktur befestigbar ist. Hierbei weist das betrachtete Hitzeschildelement in aller Regel eine flä¬ chige ebene Gestalt auf. Die Kaltseite kann eine im Wesentlichen plane Fläche sein, die bei an der Tragstruktur befestigtem Hitzeschildelement auf der Tragstruktur aufliegt. Die Tragstruktur des gattungs¬ gemäßen Hitzeschilds kann beispielsweise die Brennkammer zu- mindest bereichsweise nach radial innen auskleiden und als ein Bestandteil der Brennkammerwand ausgebildet sein. The heat shield elements have through whose function requires a pressurizable with hot gas hot side, provides a comparison lying (not necessarily parallel to the hot side ver ¬ current) cold side and circumferential sides, which connect the hot side to the cold side, wherein the Hitzeschildele ¬ ment with the cold side to a support structure of the heat shield pointing attachable to the support structure is fastened. Here, as a rule, the considered heat shield element to a sur fa ¬ CHIGE planar shape. The cold side can be a substantially planar surface which rests on the support structure when the heat shield element is fastened to the support structure. The supporting structure of the heat shield genus ¬ contemporary example, the combustor inlet least partially radially inside lining and be formed as a part of the combustion chamber wall.
In aller Regel sind in der Tragstruktur des Hitzeschildes pa¬ rallel verlaufende Befestigungsnuten vorhanden. Hierbei sind die nebeneinander angeordneten Hitzeschildelemente jeweils mittels in den Befestigungsnuten gesicherter Befestigungselemente an der Tragstruktur befestigt. As a rule, in the support structure of the heat shield pa ¬ rallel extending mounting grooves are present. Here, the juxtaposed heat shield elements are each secured by means secured in the mounting grooves fasteners to the support structure.
Weiterhin ist es bekannt, dass der Eintritt von Heißgas aus dem Brennraum in den Spalt zwischen den Hitzeschildelementen, insbesondere in den Bereich der Befestigungselemente, nach Möglichkeit zu verhindern ist. Hierzu wird wiederum Kühlluft eingesetzt, welche über die Befestigungsnuten verteilt wird. Jedoch ist die Verteilung der Kühlluft nicht immer optimal.Furthermore, it is known that the entry of hot gas from the combustion chamber into the gap between the heat shield elements, in particular in the region of the fastening elements, should be prevented if possible. For this purpose, cooling air is again used, which is distributed over the fastening grooves. However, the distribution of the cooling air is not always optimal.
Insbesondere führen die im freien Querschnitt größeren Befes¬ tigungsnuten mit lokal unterschiedlichen Spaltbreiten zwischen den Hitzeschildelementen in Einzelfällen zu einer unzureichenden Spülung sämtlicher Spalte mit Kühlluft aufgrund des Austritts zu großer Kühlluftmengen in größeren Spalten.In particular, the larger cross-section in larger cross-section Befes ¬ tion grooves with locally different gap widths between the heat shield elements in individual cases to insufficient flushing of all column with cooling air due to the exit to large amounts of cooling air in larger columns.
In Folge dessen wird entweder eine frühzeitige Schädigung der Tragstruktur bzw. der Befestigungsmittel in Kauf genommen - mit der Folge kürzerer Wartungsintervalle - oder es wird die Menge an Kühlluft erhöht, was zu einem - wenngleich geringfü- gig - kleineren Wirkungsgrad der Gasturbine führt. As a result, either premature damage to the support structure or the fastening means is accepted - with the consequence of shorter maintenance intervals - or the amount of cooling air is increased, which leads to a - although slightly smaller - efficiency of the gas turbine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Verteilung von Kühlluft zu den Spalten zwischen den Hitzeschildelementen weiter zu optimieren. The object of the present invention is therefore to further optimize the distribution of cooling air to the gaps between the heat shield elements.
Die Aufgabe wird mittels eines erfindungsgemäßen Hitzeschild¬ elements nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin of¬ fenbart der Anspruch 8 einen erfindungsgemäßen Hitzeschild. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche . Das gattungsgemäße Hitzeschildelement wird bestimmungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Hitzeschild eingesetzt, wobei der Hitzeschild eine Mehrzahl an Hitzeschildelementen umfasst. Der Hitzeschild dient als Hitzeschutz bei einer Brennkammer, insbesondere einer Brennkammer einer Gasturbine. The object is achieved by means of a heat shield according to the invention ¬ elements according to the teaching of claim 1. Furthermore, of the ¬ claim 8 fenbart a heat shield according to the invention. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. The generic heat shield element is used as intended in a generic heat shield, wherein the heat shield comprises a plurality of heat shield elements. The heat shield serves as heat protection in a combustion chamber, in particular a combustion chamber of a gas turbine.
Der Hitzeschild umfasst neben den Hitzeschildelementen eine Tragstruktur, in der gattungsgemäß zumindest zwei in einem Abstand zueinander parallel angeordnete Befestigungsnuten verlaufen. Hierbei verlaufen die Befestigungsnuten in einer Längsrichtung, wobei hierunter nicht zwingend - wenngleich die Regel - eine Gerade zu verstehen ist. Die Längsrichtung kann ebenso einen in einer Ebene liegenden bogenförmigen Verlauf aufweisen. D.h. die Befestigungsnuten erstrecken sich entweder geradlinig oder folgend der Wölbung der Tragstruktur mit einem bogenförmigen Verlauf. Die Befestigungsnuten weisen hierbei eine im Wesentlichen gleichbleibende Nutenbreite und vorteilhaft einen gleichbleibenden Querschnitt auf - mit Aus¬ nahme von beispielsweise Öffnungen zur Einbringung der Befestigungsmittel. Die Befestigungsnuten sind unter Berücksichti- gung der vorgesehenen Befestigungsmittel zu gestalten, so dass diese in die Befestigungsnuten eingesetzt und darin ge¬ halten werden können. Mittels der Befestigungsmittel werden die gattungsgemäßen Hitzeschildelemente im gattungsgemäßen Hitzeschild an der Tragstruktur befestigt. Hierbei werden die Hitzeschildelemente im Wesentlichen flächendeckend unter Be¬ lassung von Dehnspalten zwischen den Hitzeschildelementen in Reihen an der Tragstruktur lösbar befestigt. The heat shield comprises, in addition to the heat shield elements, a support structure in which, in the generic manner, at least two fastening grooves arranged at a distance from each other run parallel to one another. In this case, the fastening grooves extend in a longitudinal direction, with this not necessarily - although the rule - a straight line is to be understood. The longitudinal direction may also have a lying in a plane arcuate course. That is, the attachment grooves extend either straight or following the curvature of the support structure with an arcuate course. The lock grooves in this case have a substantially constant groove width and advantageously has a constant cross-section - with from ¬ acquisition of For example, openings for introducing the fixing means. The mounting grooves are taking into account the intended attachment means to make so that they inserted into the mounting slots and can be ge ¬ hold it. By means of the fastening means, the generic heat shield elements are attached to the support structure in the generic heat shield. Here, the heat shield elements are substantially fixed coverage under Be ¬ omission of expansion gaps between the heat shield elements in rows on the support structure detachably.
Das Hitzeschildelement weist eine zum Brennkammerinneren wei- sende Heißseite und eine gegenüberliegende zur Tragstruktur weisende Kaltseite auf. Hierbei ist die Heißseite mit der Kaltseite umlaufend über Umfangsseiten verbunden, wobei zwei gegenüberliegende erste Umfangsseiten und zu den ersten Um- fangsseiten im Wechsel zwei gegenüberliegende zweite Umfangs- seiten vorhanden sind. Die Ausrichtung der zweiten Umfangs- seiten entspricht hierbei der Längsrichtung. D.h. diese verlaufen parallel zu den Befestigungsnuten. The heat shield element has a hot side facing the combustion chamber interior and an opposite cold side facing the support structure. Here, the hot side is connected to the cold side circumferentially on peripheral sides, wherein two opposite first peripheral sides and to the first Um- Fangsseiten in exchange two opposite second circumferential sides are present. The orientation of the second circumferential sides corresponds to the longitudinal direction. That is, these run parallel to the fastening grooves.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Hitzeschildelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an der Kalt¬ seite des Hitzeschildelementes zwei stegförmige Rippen ange¬ ordnet sind. Die zwei Rippen sind voneinander beabstandet und erstrecken sich in der Längsrichtung parallel zueinander entlang der Kaltseite und parallel beabstandet zu den zweiten Umfangsseiten . Es befindet sich somit quer zur Längsrichtung zumindest beidseitig der beiden Rippen sowie zwischen den beiden Rippen ein Bereich der Kaltseite. In sowohl einfacher als auch besonders vorteilhafter Weise sind die Rippen gerad¬ linig an der Kaltseite angebunden. The object is achieved in a heat shield element of the type mentioned fact that on the cold ¬ side of the heat shield element two web-shaped ribs are ¬ arranged. The two ribs are spaced apart from one another and extend in the longitudinal direction parallel to each other along the cold side and spaced parallel to the second circumferential sides. It is thus transverse to the longitudinal direction at least on both sides of the two ribs and between the two ribs, an area of the cold side. In both simple and particularly advantageous manner, the ribs are connected straight ¬ linig on the cold side.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin erforderlich, dass die Rip¬ pen im Abstand der Befestigungsnuten angeordnet sind. Dabei muss die Rippenbreite zumindest geringfügig kleiner als die Nutbreite sein. Hinsichtlich der Auslegung des Abstands der Rippen und der Rippenbreite ist neben den nominalen Abstand der Befestigungsnuten und der Nutbreite in vorteilhafter Weise die unterschiedliche thermische Ausdehnung von der Trag- struktur und des Hitzeschildelements sowie die Betriebstempe¬ raturen zu berücksichtigen. According to the invention, it is furthermore necessary for the ribs to be arranged at a spacing of the fastening grooves. The rib width must be at least slightly smaller than the groove width. With regard to the design of the spacing of the ribs and the rib width of the lock grooves and the groove width is the differential thermal expansion of the supporting structure in an advantageous manner and the heat shield element in addition to the nominal spacing, and to take into account operating temperatures ¬ Tempe.
Diese erfindungsgemäße Gestaltung der Rippen ermöglicht die Montage des erfindungsgemäßen Hitzeschildelements an der Tragstruktur, wobei die beiden Rippen bei an der Tragstruktur angeordnetem Hitzeschildelement in die beiden parallel zuei¬ nander verlaufenden Befestigungsnuten hineinragen, die in der Tragstruktur angeordnet sind. Das Hitzeschildelement kann somit mit der Kaltseite auf der Tragstruktur angeordnet werden, wobei die Rippen in zwei Befestigungsnuten der Tragstruktur hinein ragen. Die Rippen füllen hierbei zumindest einen Teil des Volumens in den Be- festigungsnuten aus. Somit reduziert sich der freie Querschnitt der Befestigungsnuten unterhalb der Kaltseite des Hitzeschildelements um die in die Befestigungsnuten ragenden Rippen. Der reduzierte Querschnitt verbessert die Verteilung der Kühlluft, so dass einer ungleichmäßigen Verteilung der Kühlluft durch einzelne Spalte zwischen den Hitzeschildele¬ menten entgegen gewirkt wird. Dieses verbessert zum einen die Kühlwirkung und reduziert zum anderen den Verbrauch an This inventive design of the ribs allows the mounting of the heat shield element according to the invention on the support structure, wherein the two ribs protrude when arranged on the support structure heat shield element in the two parallel zuei ¬ nander extending mounting grooves, which are arranged in the support structure. The heat shield element can thus be arranged with the cold side on the support structure, wherein the ribs protrude into two fastening grooves of the support structure. The ribs fill at least part of the volume into the fastening grooves. Thus, the free cross section of the fastening grooves below the cold side of the heat shield element reduces around the ribs projecting into the fastening grooves. The reduced cross-section improves the distribution of the cooling air, so that an uneven distribution of the cooling air through individual gaps between the Hitzeschildele ¬ elements is counteracted. On the one hand, this improves the cooling effect and, on the other hand, reduces consumption
Kühlluft, welche ansonsten erforderlich ist, um sicherzustel- len, dass auch an schlecht belüfteten Stellen hinreichend Kühlluft zugeführt wird. Cooling air, which is otherwise required to ensure that sufficient cooling air is supplied even in poorly ventilated areas.
Die Verwendung eines einzelnen erfindungsgemäßen Hitzeschildelements beim erfindungsgemäßen Hitzeschild verbessert be- reits anteilig die Kühlluftverteilung. Insofern ist es zunächst unerheblich, ob der Hitzeschild unter der Mehrzahl an Hitzeschildelementen ein oder mehrere erfindungsgemäße Hitze¬ schildelemente umfasst, wobei in vorteilhafter Weise entspre¬ chend den Einbaumöglichkeiten möglichst viele erfindungsgemä- ße Hitzeschildelemente eingesetzt werden. The use of a single heat shield element according to the invention in the heat shield according to the invention already proportionally improves the cooling air distribution. Insofar as it is initially irrelevant whether the heat shield of the plurality of heat shield elements according to the invention, one or more heat shield elements, wherein as many heat shield elements according to the invention are used advantageously entspre ¬ accordingly the installation options.
Das Hitzeschildelement kann sowohl einteilig als auch mehr¬ teilig zusammengefügt sein und aus unterschiedlichen Materia¬ lien bestehen. Hinsichtlich der Verwendung der erfindungsge- mäßen Ausführung mit den rückseitigen in den Befestigungsnuten hineinragenden Rippen ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn das Hitzeschildelement aus einem keramischen Mate¬ rial besteht und mitsamt der Rippen einstückig hergestellt ist. Ein beispielsweise geschichteter Aufbau mit fest mitei- nander verbundenen bzw. ineinander übergehenden keramischen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften ist hierbei mit inbegriffen. The heat shield element can be used both in one piece as be more ¬ pieces assembled and made of different material ¬ lien. However, regarding the use of the inventive embodiments with back fins projecting into said lock grooves, it is particularly advantageous if the heat shield element made of a ceramic mate rial ¬ material and is integrally formed together with the ribs. A layered structure, for example, with ceramic materials with different properties bonded together or merging into one another is included here.
Die keramischen Hitzeschildelemente können mittels einer Gießform hergestellt werden, wobei der verfestigte Grünling aus der Form entnommen wird und anschließend in einem Sinter- prozess gebrannt wird. Zum ansetzen der Rippen wird somit le¬ diglich eine entsprechend geformte Gießform benötigt. Das Herstellungsverfahren kann ansonsten dem bisher üblichen Verfahren entsprechen. The ceramic heat shield elements can be produced by means of a casting mold, wherein the solidified green compact is removed from the mold and then fired in a sintering process. For attaching the ribs thus le ¬ diglich a correspondingly shaped mold is needed. The Otherwise, the production process may be the same as the conventional process.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die beiden Rip- pen symmetrisch zu einer Mittelebene des Hitzeschildelements angeordnet sind. Dies reduziert die Gefahr des Heißgaseinzu¬ ges in einem Spalt umlaufend um das Hitzeschildelement, da die symmetrische Anordnung der Rippen bzw. der hiermit einhergehende im Wesentlichen symmetrische Aufbau des Hitze- schildelements zu einer gleichmäßigen Verteilung der Kühlluft führt und lokal unzureichend versorge Spaltbereiche vermei¬ det . Furthermore, it can be advantageously provided that the two ribs are arranged symmetrically to a median plane of the heat shield element. This reduces the risk of Heißgaseinzu ¬ ges in a gap circumferentially around the heat shield element, since the symmetrical arrangement of the ribs and the associated here substantially symmetrical structure of the heat shield element leads to a uniform distribution of the cooling air and locally insufficient supply gap areas avoided ¬ det ,
Die Breite der Rippen kann beispielsweise geringfügig schma- 1er als die Breite der Befestigungsnuten gewählt sein. Dies ermöglicht einen einfachen Einbau der Hitzeschildelemente und füllt möglichst viel Volumen zwischen den Steinhaltern aus. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Rippenbreite der Rippen zumindest 75% der Nutbreite der Befestigungsnuten entspricht. Besonders vorteilhaft ist eine Rippenbreite von 90% der Nut¬ breite . The width of the ribs may, for example, be slightly narrower than the width of the fastening grooves. This allows for easy installation of the heat shield elements and fills as much volume between the stone holders. It is advantageous if the rib width of the ribs corresponds to at least 75% of the groove width of the fastening grooves. Particularly advantageous is a rib width of 90% of the groove ¬ width.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn unter Berücksichtigung der unterhalb des Hitzeschildelements in den Befestigungsnuten vorhandenen Befestigungsmitteln und/oder Mitteln zur Kühl- luftverteilung 75% des freien Abstands von der Kaltseite bis zum Grund der Befestigungsnut bzw. bis zu den Befestigungs¬ mitteln von den Rippen ausgefüllt wird. Hier ist analog der Rippenbreite eine Höhe der Rippen von 90% des zur Verfügung stehenden Bauraums besonders vorteilhaft. Likewise, it is advantageous if 75% of the free distance from the cold side to the bottom of the mounting groove or up to the attachment ¬ funds filled by the ribs taking into account the existing below the heat shield element in the mounting fasteners and / or means for cooling air distribution becomes. Here, analogously to the rib width, a height of the ribs of 90% of the available installation space is particularly advantageous.
Die Ausführung der Rippen quer zur Längsrichtung ist zunächst unerheblich, wobei sich die Gestalt sowohl einfach als auch vorteilhaft darstellt, wenn sich die Rippen auf deren Ober- seite geradlinig in einer Querrichtung quer zur Längsrichtung erstrecken . Unabhängig von der Befestigungsart ist es in jedem Fall vorteilhaft, wenn in Verlängerung der Rippen - welche bei montiertem Hitzeschildelement in die Befestigungsnuten hineinra¬ gen - an den beiden ersten gegenüberliegenden Umfangsseiten jeweils zumindest eine Ausnehmung vorhanden ist. Sofern eine Ausnehmung vorhanden ist, so ist diese in einer Länge auszuführen, welche sich zumindest von einer Rippe bis zur anderen Rippe erstreckt, so dass in Verlängerung der Rippen jeweils ein Befestigungsmittel in den Ausnehmungen angeordnet werden kann. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn in Verlänge¬ rung jeder Rippe auf jeder Seite eine Ausnehmung angeordnet wird, welche insofern lediglich diejenige Länge entlang der ersten Umfangsseite aufweisen muss, welche für die Anbringung des Befestigungsmittels erforderlich ist. The embodiment of the ribs transversely to the longitudinal direction is initially insignificant, wherein the shape is both simple and advantageous, when the ribs extend on the upper side straight in a transverse direction transverse to the longitudinal direction. Regardless of the method of attachment, it is advantageous in each case if, in extension of the ribs - which in the mounting grooves hineinra ¬ gen with mounted heat shield element - at the two first opposite peripheral sides in each case at least one recess is present. If a recess is present, then this is to be executed in a length which extends at least from one rib to the other rib, so that in each case a fastening means can be arranged in the recesses in extension of the ribs. However, it is particularly advantageous if, in extension ¬ tion of each rib on each side of a recess is arranged, which must insofar only have that length along the first peripheral side, which is required for the attachment of the fastening means.
Diese Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine viereckige Grundform des Hitzeschildelementes, wobei die Befesti¬ gungsmittel (vorzugsweise vier) paarweise gegenüberliegend mit Halteabschnitten in die mindestens eine Ausnehmung ein- greifen. Die Ausnehmung kann beispielsweise eine parallel zur Kaltseite an der Umfangsseite verlaufende Nut sein. This embodiment of the invention relates to a quadrangular basic shape of the heat shield element, wherein the fastening means ¬ (preferably four) engage in pairs opposite holding portions in the at least one recess. The recess may, for example, be a groove running parallel to the cold side on the peripheral side.
Entsprechend stellt es sich als besonders vorteilhaft dar, wenn an den beiden ersten gegenüberliegend angeordneten Um- fangsseiten vier paarweise gegenüberliegend angeordnete Aus¬ nehmungen angeordnet sind, wobei jeweils zwischen der Kalt¬ seite und der Ausnehmung ein Halteriegel zur Auflage eines Befestigungsmittels ausgebildet ist, wobei sich die beiden Rippen in ihrer Längsrichtung beidseitig von einer Ausnehmung zur gegenüberliegenden Ausnehmung erstrecken. Accordingly, it turns out to be particularly advantageous is when catching the part on the first two oppositely disposed environmental four pairs of oppositely disposed from ¬ recesses are arranged, wherein a retaining latch is adapted to support a fastener in each case between the cold ¬ side and the recess, wherein extend the two ribs in their longitudinal direction on both sides of a recess to the opposite recess.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in Längsrichtung der stegförmigen Rippe auf jeder Seite jeweils ein Befestigungsmittel angeordnet ist, welches mit einem Befesti- gungsabschnitt in der jeweiligen Befestigungsnut angeordnet ist und mit einem Halteabschnitt in eine Ausnehmung einer Um¬ fangsseite des Hitzeschildelementes eingreift, wobei die Rip- pe das zwischen den zwei Befestigungsmitteln in der Befestigungsnut verlaufende Volumen zumindest teilweise ausfüllt. Advantageously, it can be provided that in the longitudinal direction of the web-shaped rib on each side a respective fastening means is arranged, which is arranged with a fastening portion in the respective mounting groove and engages with a holding portion in a recess of a order ¬ catching side of the heat shield element, said Rip - pe that at least partially fills between the two fastening means in the mounting groove extending volume.
Zur Befestigung des Hitzeschildelements an der Tragstruktur kommen verschiedene Befestigungsarten in Betracht. In einer ersten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Hitzeschildelement an der Tragstruktur angeschraubt wird. Die Be¬ festigungsmittel können Befestigungsbolzen sein, die mit einem Bolzenkopf auf einem in die Ausnehmung eingelegtem Halte- blech aufliegen. An der ersten Umfangsseite wird hierzu in vorteilhafter Weise eine Aussparung (bspw. Befestigungsbohrung oder Befestigungsnut) zwischen der Ausnehmung und der Kaltseite eingebracht, welche die Kaltseite mit der Ausneh¬ mung verbindet. In dieser Aussparung kann der Bolzenschaft sich in Richtung Tragstruktur erstrecken. Der Befestigungsbolzen kann in ein in der Tragstruktur angeordnetes Befestigungsmittel eingeschraubt sein, welches ein Tellerfederpaket umfasst und den Bolzen federnd hält. Diese Art der Befesti¬ gung eignet sich insbesondere für einen Attrappenstein, der als letzter der Reihe in einer normal zur Tragstruktur weisenden Montagebewegung an der Tragstruktur befestigt werden muss . For attachment of the heat shield element to the support structure different types of attachment into consideration. In a first embodiment it can be provided that the heat shield element is screwed to the support structure. The Be ¬ fixing means can be fixing bolts, which rest plate with a bolt head on an inserted into the recess holding. For this purpose, a recess in an advantageous manner (eg. Fastening hole or attachment) is introduced between the recess and the cold side of the first circumferential side which connects the cold side to the Ausneh ¬ determination. In this recess, the bolt shank can extend in the direction of the support structure. The fastening bolt can be screwed into a fastening means arranged in the support structure, which comprises a cup spring package and holds the bolt resiliently. This type of fastening ¬ tion is particularly suitable for a dummy stone, which must be attached to the support structure as the last of the series in a normal to the support structure facing assembly movement.
Bevorzugt werden zur Befestigung des erfindungsgemäßen Hitze- schildelements in einer zweiten Befestigungsart Steinhalter als Befestigungsmittel verwendet, welche in die Befestigungs¬ nuten in der Tragstruktur eingeschoben werden können und federnd klemmend das Hitzeschildelement erfassen. Diese Stein¬ halter umfassen eine längliche Grundplatte, die mit einer Verbreiterung in eine nutförmige Verbreiterung der Befestigungsnut eingreift. Dadurch ist die Grundplatte gegen ein Herausziehen aus der Befestigungsnut gesichert und kann ent¬ lang der Befestigungsnut verschoben werden. An der Grundplatte ist ein Halteabschnitt angeordnet, der aus der Befesti- gungsnut herausragt und in die Umfangsfläche des Hitzeschild¬ elementes eingreift. Der Steinhalter ist aus einem metalli¬ schen Material und hält das Hitzeschildelement federnd in Po¬ sition. Die Befestigungsnuten dienen der Befestigung von Hitzeschildelementen mittels einer parallel zur Befestigungsnut verlau¬ fenden Montagebewegung. Die Hitzeschildelemente werden hier- bei an in den Befestigungsnuten verschiebbar gehaltenen Stone holder are preferred for attachment of the heat shield elements according to the invention in a second fastening used as fastening means which can be inserted into the mounting ¬ grooves in the supporting structure and clamping resiliently grasp the heat shield element. These stone ¬ holders include an elongated base plate, which engages with a broadening in a groove-like widening of the attachment. Characterized the base plate is secured against being pulled out of the mounting groove and can be moved ent ¬ long the mounting groove. On the base plate, a holding section is arranged, which protrudes from the fastening groove and engages in the peripheral surface of the heat shield ¬ element. The stone holder is made of a metalli ¬ cal material and holds the heat shield element resiliently in Po ¬ position. The fastening grooves are used to attach heat shield elements by means of a parallel to the mounting groove dur ¬ fenden assembly movement. The heat shield elements are hereby held on slidably in the mounting grooves
Steinhaltern befestigt und bei ihrer Montage an den jeweils letzten Stein der Reihe heran geschoben. Je vier paarweise gegenüberliegend angeordnete Steinhalter halten dabei ein Hitzeschildelement. Um ein unkontrolliertes Verschieben der Hitzeschildelemente entlang der Nuten zu verhindern, werden in der Endposition des Hitzeschildelementes je zwei Steinhal¬ ter einer Seite zusätzlich fixiert. Da die Hitzeschildele¬ ment-Reihe im Allgemeinen umlaufend ist, wird an mindestens einer Position ein sogenannter Attrappenstein eingefügt, der in einer normal zur Tragstruktur weisenden Montagebewegung in der Reihe befestigt wird. Beispielsweise mittels vier paar¬ weise gegenüberliegend angeordneten Schraubverbindungen, die in den Nutboden der Befestigungsnuten eingeschraubt werden. Für beide beispielhaft genannte Ausgestaltungen der Befesti¬ gungsmittel - Steinhalter oder Befestigungsbolzen - eignen sich die erfindungsgemäß ausgebildeten Rippen gleichermaßen. Attached stone holders and pushed during their assembly to the last stone of the series. Four pairs of oppositely arranged stone holders hold a heat shield element. In order to prevent an uncontrolled displacement of the heat shield elements along the grooves, two Steinhal ¬ ter one side are additionally fixed in the final position of the heat shield element . Since the Hitzeschildele ¬ ment series is generally circumferential, a so-called dummy stone is inserted at at least one position, which is fixed in a normal to the support structure facing assembly movement in the series. For example, by means of four pairs ¬ oppositely arranged screw, which are screwed into the groove bottom of the mounting grooves. For both exemplified embodiments of the fastening ¬ funds - stone holder or mounting bolts - the inventively designed ribs are equally.
Durch die von der Kalteseite ausgehende erhabene Gestalt der Rippen weisen diese - sofern nicht als Halbzylinder ausgeführt - mindestens eine Oberseite und jeweils gegenüberlie¬ gende in Längsrichtung verlaufende Längsflächen auf. Hinsichtlich der Gestalt der Oberseite ist es hierbei besonders vorteilhaft, wenn die Rippen zu den Enden hin abgeflacht aus- gebildet sind. Somit kann eine vorteilhafte Anpassung an den in den Befestigungsnuten nach Anordnung der Steinhalter verbleibenden Freiraum erfolgen. Ausgehend von den ersten Um- fangsseiten dem Verlauf der Steinhalter folgend tauchen die Rippen hierbei im schrägen Verlauf in die Befestigungsnut ein, so dass die an den Stirnseiten abgeflachte Form der Rippen das zwischen den Steinhaltern vorhandene Volumen in der Nut besonders vorteilhaft ausfüllt. Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäß ausgebildeten Hit¬ zeschilds gelten analog die zu dem erfindungsgemäß ausgebil¬ deten Hitzeschildelement dargelegten Ausführungen und Vortei¬ le. Der Hitzeschild kann im Wesentlichen keramische Hitze- schildelemente umfassen und im Wesentlichen (beispielsweise bis auf eine Abschlussreihe aus metallischen Hitzeschildele¬ menten) unter jeder Hitzeschildelement-Reihe parallel ange¬ ordnete Befestigungsnuten aufweisen. Beispielsweise können im Wesentlichen alle keramischen Hitzeschildelemente des Hitze- schilds mit erfindungsgemäß ausgebildeten Rippen ausgestattet sein . By starting from the cold end raised shape of the ribs have this - if not executed as a half-cylinder - at least a top surface and each gegenüberlie ¬ constricting extending in the longitudinal direction of the longitudinal surfaces. With regard to the shape of the upper side, it is particularly advantageous here for the ribs to be flattened towards the ends. Thus, an advantageous adaptation to the remaining in the mounting grooves after arrangement of the stone holder free space. Starting from the first circumferential sides following the course of the stone holders, the ribs dip in an oblique course into the fastening groove, so that the shape of the ribs flattened on the end faces particularly advantageously fills the volume in the groove existing between the stone holders. For the advantages of the inventively designed Hit ¬ zeschilds the comments and forth to the invention ausgebil ¬ Deten heat shield element ADVANTAGES ¬ le apply analogously. The heat shield may be substantially ceramic heat shield elements include and having substantially (e.g., up to a final number of metallic elements Hitzeschildele ¬) under each heat shield element series parallel ¬ associated lock grooves. For example, essentially all ceramic heat shield elements of the heat shield can be equipped with ribs designed according to the invention.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Brennkammer für eine Gasturbine, welche zum Schutz vor Heißgas zumindest bereichs- weise mit einem Hitzeschild ausgekleidet ist, und eine Gas¬ turbine mit mindestens einer derartigen Brennkammer anzuge¬ ben. Hierzu ist der Hitzeschild der Brennkammer entsprechend der vorherigen Ausführung mit zumindest einem erfindungsgemäßen oder hierzu vorteilhaften Hitzeschildelement versehen. Furthermore, the invention relates to a combustion chamber for a gas turbine, which is at least partially lined with a heat shield for protection against hot gas, and ben ¬ a gas ¬ turbine with at least one such combustion chamber. For this purpose, the heat shield of the combustion chamber is provided according to the previous embodiment with at least one heat shield element according to the invention or advantageous for this purpose.
In den nachfolgenden Figuren wird beispielhaft eine Ausführungsform für einen Hitzeschild bzw. ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement skizziert. Dabei zeigt die In the following figures, an embodiment for a heat shield or a heat shield element according to the invention is outlined by way of example. It shows the
Fig.l schematisch eine Gasturbine in einem Längsschnitt;Fig.l schematically a gas turbine in a longitudinal section;
Fig.2 schematisch einen Ausschnitt eines Hitzeschilds nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt; Fig.3 analog der Fig.2 ein Beispiel für ein erfindungsgemä¬ ßes Hitzeschild mit einem erfindungsgemäßen Hitze¬ schi1delernent ; FIG. 2 schematically shows a section of a heat shield according to the prior art in a longitudinal section; FIG. 3 shows analogous to Figure 2 is an example of an invention shown SSES heat shield with an inventive heat ¬ schi1delernent;
Fig.4 das Hitzeschildelement aus Fig. 3 in einer perspekti¬ vischen Ansicht. 4 shows the heat shield element of FIG. 3 in a Perspecti ¬ vischen view.
Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Gasturbine 1 in schematisch vereinfachter Darstellung. Die Gasturbine 1 weist in ihrem Inneren einen um eine Rotationsachse 2 drehgelager- ten Rotor 3 mit einer Welle auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse, ein Verdichter 8, ein Verbrennungssystem 9 mit einer oder mehreren Brennkammern 10 - die jeweils eine Bren- neranordnung mit Brennern, ein Brennstoff ersorgungssystem für die Brenner (nicht dargestellt) und ein Gehäuse umfassen - eine Turbine 14 und ein Abgasgehäuse. Die Brennkammer 10 kann beispielsweise eine Ringbrennkammer sein. Die Erfindung kann sich aber auch auf Gasturbinen beziehen, die als Turbo- maschine mit mehreren Ringbrennkammern ausgebildet ist. Die Erfindung kann sich auch auf Gasturbinen beziehen mit einer oder mehreren Rohr- oder Silobrennkammern. Die Rohrbrennkammern können beispielsweise ringförmig an dem Turbineneintritt angeordnet sein. FIG. 1 shows a sectional view of a gas turbine 1 in a schematically simplified representation. The gas turbine 1 has in its interior a rotatable about an axis of rotation 2 Rotor 3 with a shaft, which is also referred to as a turbine runner. Along the rotor 3 follow one another an intake housing, a compressor 8, a combustion system 9 with one or more combustion chambers 10 - which each comprise a burner arrangement with burners, a fuel supply system for the burners (not shown) and a housing - a turbine 14 and an exhaust housing. The combustion chamber 10 may be, for example, an annular combustion chamber. However, the invention can also relate to gas turbines, which is designed as a turbo machine with multiple annular combustion chambers. The invention may also relate to gas turbines with one or more tube or Silobrennkammern. The tube combustion chambers can be arranged, for example, annularly on the turbine inlet.
Während des Betriebes der Gasturbine wird vom Verdichter 8 Luft angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 8 bereitgestellte Verdichterluft L" wird ent¬ lang eines Brennerplenums 7 zu dem Verbrennungssystem 9 ge- führt und dort im Bereich der Brenneranordnung in die Brenner geleitet und in diesen mit Brennstoff vermischt und/oder im Austrittsbereich des Brenners mit Brennstoff angereichert. Das Gemisch bzw. die Verdichterluft und der Brennstoff werden von den Brennern in die Brennkammer 10 eingeleitet und ver- brennen unter Bildung eines heißen Arbeitsgasstromes in einer Verbrennungszone innerhalb des Brennkammergehäuses der Brenn¬ kammer. Von dort strömt der Arbeitsgasstrom entlang des Heißgaskanals an Leitschaufeln und Laufschaufeln vorbei. Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Hitzeschilds 12 aus dem Stand der Technik in einem Längsschnitt durch die Befes¬ tigungsnut 44 mit einer Tragstruktur 26 und einer an der Tragstruktur 26 lösbar befestigten Anzahl an Hitzeschildelementen 28, welche 28 unter Belassung von Dehnspalten flächen- deckend an der Tragstruktur 26 angeordnet sind. Die Hitze¬ schildelemente 28 bestehen aus einem keramischen Material. Die keramischen Hitzeschildelemente 28 weisen jeweils eine mit Heißgas beaufschlagbare Heißseite 32, eine gegenüberlie- gende Kaltseite 34 und erste Umfangsseiten 36a auf, welche 36a die Heißseite 32 mit der Kaltseite 34 verbinden. Die Hit¬ zeschildelemente 28 sind mit der Kaltseite 34 zur Tragstruk¬ tur 26 weisend an der Tragstruktur 26 befestigt. In den ers- ten gegenüberliegenden Umfangsseiten 36a sind jeweils zwei taschenartige Ausnehmungen 38 angeordnet, welche 38 zum Ein¬ griff jeweils eines Befestigungsmittels 40 ausgebildet sind. Alternativ können die Ausnehmungen 38 als eine Nut ausgebildet sein, welche parallel zur Heißseite 32 entlang der jewei- lige erste Umfangsseiten 36a verläuft. During operation of the gas turbine 8 air is sucked in and compressed by the compressor. The provided at the turbine-side end of the compressor 8 compressor air L "ent ¬ long a burner plenum 7 to the combustion system 9 performs charged and there directed in the area of the burner assembly into the burner and mixed in it with fuel and / or in the outlet region of the burner with fuel enriched. the mixture or the compressor air and fuel are introduced from the burners in the combustion chamber 10 and burn comparable to form a hot working gas stream in a combustion zone within the combustor housing of the internal ¬ chamber. from there, the working gas stream flows along the hot-gas duct of guide vanes and blades over. FIG. 2 shows a section of the heat shield 12 from the prior art in a longitudinal section through the buildin ¬ tigungsnut 44 with a supporting structure 26, and a releasably attached to the support structure 26. of heat shield elements 28, which 28 while leaving Expansion gaps area are arranged on the supporting structure 26. The heat shield elements 28 consist of a ceramic material. The ceramic heat shield elements 28 each have a hot gas 32 which can be charged with hot gas, an opposing low end 34 and first peripheral sides 36a, which connect the hot side 32 to the cold side 34. The hit ¬ zeschildelemente 28 are attached to the cold side 34 to Tragstruk ¬ tur 26 facing the support structure 26. In each case two pocket-like recesses 38 are arranged in the first opposite circumferential sides 36 a, which 38 are designed to grip one fastening means 40 each. Alternatively, the recesses 38 may be formed as a groove, which runs parallel to the hot side 32 along the respective first peripheral sides 36a.
In diesem Ausführungsbeispiel werden Steinhalter 40 als rückfedernd ausgebildeten metallischen Befestigungsmittel 40 eingesetzt. Diese 40 sind mit einem Befestigungsabschnitt 42 in einer Befestigungsnut 44 angeordnet und greifen mit einemIn this embodiment, stone holder 40 are used as resiliently formed metallic fastening means 40. These 40 are arranged with a mounting portion 42 in a mounting groove 44 and engage with a
Halteabschnitt 46 in die als Eingriffseinrichtung ausgebilde¬ te Ausnehmung 38 ein, wobei die Steinhalter 40 das keramische Hitzeschildelemente 28 an die Tragstruktur 26 heranziehen und in dieser Position halten. Alternativ können auch anderer Be- festigungsmittel verwendet werden. Beispielsweise kann dasHolding portion 46 in the engaging device designed ¬ th recess 38, wherein the stone holder 40 pull the ceramic heat shield elements 28 to the support structure 26 and hold in this position. Alternatively, other fastening agents may be used. For example, that can
Hitzeschildelement 28 mittels Befestigungsbolzen an der Trag¬ struktur befestigt sein. In diesem Fall liegen die Befestigungsbolzen mit ihrem Bolzenkopf in der Ausnehmung 38 auf einem Blech auf dem Halteriegel 30 auf, wobei sich in dem Hal- teriegel eine Aussparung (nicht dargestellt) bis zur Kaltsei¬ te erstreckt, in welche der Bolzenschaft von der Ausnehmung bis zur Kaltseite verläuft. Die Befestigungsbolzen können beispielsweise jeweils in ein in der Tragstruktur angeordne¬ tes Tellerfederpaket eingeschraubt sein, so dass auch diese Befestigungsart das keramische Hitzeschildelement 28 federnd an der Tragstruktur 26 befestigt. Heat shield element 28 may be attached by means of fastening bolts on the support ¬ structure. In this case, the fastening bolts lie with their bolt head in the recess 38 on a plate on the retaining bolt 30, wherein in the holder ter- a recess (not shown) to the Kaltsei ¬ te extends, in which the bolt shaft from the recess to goes to the cold side. The fastening bolts may for example, respectively in a pre-arrange ¬ tes in the supporting structure Belleville spring assembly to be screwed, so that this fastening the ceramic heat shield member 28 resiliently mounted on the supporting structure 26th
Im Betrieb des Hitzeschilds 12 wird die Heißseite 32 mit Heißgas beaufschlagt, welches teilweise in die Dehnspalten zwischen den Umfangsseiten 36a eindringt. Um die Befesti¬ gungsmittel 40 und die Tragstruktur 26 vor dem Heißgaseinzug zu schützen, wird über Kühlluftkanäle in der Tragstruktur 26 Kühlluft eingeleitet, welche die Dehnspalten sperrt. Die Kühlluft kann beispielsweise unterhalb eines Hitzeschildele¬ mentes 28 eingeleitet werden, so dass sich die Kühlluft zu¬ erst unter dem Hitzeschildelement 28 verteilt und die Trag¬ struktur und die Befestigungsmittel 40 kühlt und anschließend über die Dehnspalten entweicht. During operation of the heat shield 12, the hot side 32 is acted upon by hot gas, which partially penetrates into the expansion gaps between the peripheral sides 36 a. To protect the Fixed To ¬ supply medium 40 and the support structure 26 from the hot gas feed is introduced via cooling air ducts in the support structure 26 cooling air that blocks the expansion gaps. The Cooling air can be introduced, for example, below a Hitzeschildele ¬ mentes 28 so that the cooling air is distributed to ¬ only under the heat shield member 28 and the support structure and the fastening means ¬ cooled 40 and then escapes through the expansion gaps.
Die Figur 3 zeigt nunmehr ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Hitzeschild 24 mit einem beispielhaften erfindungsgemäßen Hitzeschildelement 50. Die Darstellung ist übereinstimmend mit der Darstellung aus Fig. 2 gewählt, wobei der grundsätzliche Aufbau des Hitzeschildes 24 und des Hitze¬ schildelementes 50 demjenigen des gattungsgemäßen Hitzeschildes 12 und des Hitzeschildelementes 28 aus Fig. 2 entspricht. Insofern soll hier nur auf die erfindungsrelevanten Unter- schiede eingegangen werden. Figure 3 now shows an embodiment of an inventive heat shield 24 with an exemplary inventive heat shield element 50. The representation is consistent chosen with the illustration of Fig. 2, wherein the basic structure of the heat shield 24 and the heat shield member 50 to that of the generic heat shield 12 and the heat shield element 28 of FIG. 2 corresponds. In this respect, only the differences relevant to the invention should be discussed here.
Wie zu erkennen ist, ragt das Hitzeschildelement 50 bis in die Befestigungsnut 44 hinein. Hierzu weist das Hitzeschild¬ element 50 an seiner Kaltseite 34 im Bereich der Befesti- gungsnut 44 jeweils eine Rippe 54 auf. Diese 54 ist derart geformt, der Freiraum bis zu den unterhalb des Hitzeschild¬ elements 50 angeordneten Steinhalter 40 auf ein geringes Maß reduziert wird. Dementsprechend wird das überwiegend im gat¬ tungsgemäßen Stand der Technik entsprechend Fig.2 zwischen der Kaltseite 34 und den Steinhaltern 40 in den Befestigungs¬ nuten 44 vorhandene freie Volumen durch die Rippen 54 ausgefüllt. Weiterhin ist zuerkennen, dass eine Oberseite 58 der Rippe 54 zu den Enden, d.h. zu den ersten Umfangsseiten 36a, hin abgeflacht ist und sich an die Kaltseite 34 annähert. Dieses ist bedingt durch den regulären Verlauf der üblicherweise eingesetzten Steinhalter 40 und dem somit zur Verfügung stehenden Bauraum. As can be seen, the heat shield element 50 projects into the fastening groove 44. To this end, the heat shield ¬ element 50 at its cold side 34 in the region of the fastening gungsnut 44 each have a rib 54th This 54 is shaped so that the free space is reduced to the below the heat shield ¬ elements 50 arranged stone holder 40 to a small degree. Accordingly, the predominantly in gat ¬ tung relevant prior art according to Figure 2 between the cold side 34 and the stone holders filled 40 into the mounting grooves 44 existing ¬ free volume by the ribs 54th Furthermore, it is to be appreciated that an upper surface 58 of the rib 54 is flattened toward the ends, ie, toward the first circumferential sides 36a, and approaches the cold side 34. This is due to the regular course of the commonly used stone holder 40 and thus the available space.
Die Figur 4 zeigt nunmehr ein Hitzeschildelement 50 mit Blick auf die Kaltseite 34 nach einem Ausführungsbeispiel der Er¬ findung in einer perspektivischen Ansicht. An der Kaltseite 34 sind zwei stegförmige Rippen 54 angeordnet. Die beiden stegförmigen Rippen 54 sind voneinander beabstandet und er- strecken sich in ihrer Längsrichtung 60 gerade und parallel zueinander entlang der Kaltseite 34 in Richtung zweier gegenüberliegend angeordnete Umfangsseiten 36a, wobei sich die beiden Rippen 54 quer zu ihrer Längsrichtung 60 mit einem Ab- stand zu den anderen beiden Umfangsseiten 36b entlang der Kaltseite 34 erstrecken. Figure 4 now shows a heat shield member 50 facing the cold-side 34 according to an embodiment of the He ¬ invention in a perspective view. On the cold side 34, two web-shaped ribs 54 are arranged. The two web-shaped ribs 54 are spaced apart from one another and extend in their longitudinal direction 60 straight and parallel to each other along the cold side 34 in the direction of two oppositely disposed peripheral sides 36a, wherein the two ribs 54 extend transversely to its longitudinal direction 60 with a distance to the other two peripheral sides 36b along the cold side 34.
Das Hitzeschildelement 50 weist vier Umfangsseiten auf, wobei die zwei erste Umfangsseiten 36a jeweils zwei Ausnehmungen 38 aufweisen zum Anordnen von jeweils zwei Befestigungsmitteln, wobei die zwei Rippen 54 im Wesentlichen in ihrer Längsrichtung 60 senkrecht zu den zwei Umfangsseiten 36a und mit einem Abstand zu den beiden anderen zweiten Umfangsseiten 36b an der Kaltseite 34 angeordnet sind und sich in ihrer Längsrich- tung 60 beidseitig in Richtung zweier gegenüberliegend an¬ geordneter Ausnehmungen 38 erstrecken. Die Ausnehmungen 38 umfassen eine Aussparung 52, welche 52 von der Ausnehmung 38 entlang der Umfangsseite 36a bis zur Kaltseite 34 verläuft. Über diese Aussparungen 52 kann beispielsweise Kühlluft di- rekt auf ein in die Ausnehmung 38 eingreifendes Befestigungs¬ mittel 40 geleitet werden. The heat shield element 50 has four circumferential sides, wherein the two first peripheral sides 36a each have two recesses 38 for arranging each two attachment means, wherein the two ribs 54 substantially in their longitudinal direction 60 perpendicular to the two circumferential sides 36a and at a distance to the two Other second peripheral sides 36 b are arranged on the cold side 34 and extend in their longitudinal direction 60 on both sides in the direction of two oppositely arranged ¬ recesses 38. The recesses 38 include a recess 52 which extends 52 from the recess 38 along the peripheral side 36 a to the cold side 34. Via these recesses 52 cooling air can, for example, be di- rectly fed to an engaging recess 38 in the mounting medium ¬ 40th
Der Abstand der Rippen 54 zueinander und die Breite 62 der Rippen 54 ist derart ausgebildet, dass die beiden Rippen 54 bei an der Tragstruktur 26 (siehe Figur 3) angeordnetem Hitzeschildelement 50 in zwei parallel zueinander verlaufende Befestigungsnuten 44 (siehe Figur 3) hineinragen, die in der Tragstruktur 26 angeordnet sind. Die Rippen 54 füllen das zwischen den zwei Befestigungsmitteln 40 in der Befestigungs- nut 44 verlaufende Volumen zumindest teilweise aus. Bei einer Verwendung der in Figur 2 und 3 dargestellten Steinhalter 40 als Befestigungsmittel kann das zwischen den beiden Befesti¬ gungsmitteln 40 in der Befestigungsnut 44 verlaufende Volumen optimal mit einer Rippenform ausgefüllt werden, welche der in Figur 4 dargestellten Form im Wesentlichen entspricht. Die Rippen 54 weisen eine Oberseite 58 und zwei Längsflächen 56 auf, wobei die Rippen 54 zu den Enden hin abgeflacht ausge¬ bildet sind. Für das Hitzeschildelement 50 wird ein keramisches Material eingesetzt, wobei weiterhin das Hitzeschildelement 50 mitsamt der Rippen 54 einstückig hergestellt ist. The spacing of the ribs 54 relative to each other and the width 62 of the ribs 54 is such that the two ribs 54 project into the heat shield element 50 arranged on the support structure 26 (see FIG. 3) into two mutually parallel fastening grooves 44 (see FIG. 3) are arranged in the support structure 26. The ribs 54 at least partially fill the volume extending between the two fastening means 40 in the fastening groove 44. In use of the stone holder 40 shown in Figures 2 and 3 as fastening means the 44 extending volume can be optimally filled with a rib shape between the two Fixed To ¬ supply means 40 in the mounting groove, corresponding to the shape shown in Figure 4 substantially. The ribs 54 have a top surface 58 and two longitudinal faces 56, said fins 54 are flattened towards the ends being ¬ forms. For the heat shield element 50, a ceramic material is used, wherein furthermore the heat shield element 50 together with the ribs 54 is made in one piece.
Um die Befestigungsnuten 44 vor Heißgaseinzug zu schützen, verlaufen diese 44 mit einem Abstand zu den zweiten Umfangs- seiten 36b unterhalb des Hitzeschildelementes 50. Deshalb sind die beiden Rippen 54 symmetrisch zu einer Mittelebene des Hitzeschildelements 50 angeordnet und verlaufen mit einem Abstand zu den Umfangsseiten 36b parallel zu den zweiten Um- fangsseiten 36b in Längsrichtung 60 entlang der Kaltseite 34. Die Rippen 54 bilden zudem eine Sperre für Heißgas aus, wel¬ ches über die Umfangsseiten 36b unter das Hitzeschildelement 50 eindringt. In order to protect the fastening grooves 44 from hot gas injection, these 44 extend at a distance from the second circumferential sides 36b below the heat shield element 50. Therefore, the two ribs 54 are arranged symmetrically to a center plane of the heat shield element 50 and extend at a distance from the peripheral sides 36b parallel to the second circumferential sides 36b in the longitudinal direction 60 along the cold side 34. The ribs 54 also form a barrier for hot gas, wel ¬ ches on the peripheral sides 36b penetrates under the heat shield element 50.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hitzeschildelement (50) für ein Hitzeschild (24) einer Brennkammer (10), wobei das Hitzeschild (24) eine Tragstruk- tur (26) umfasst, welche (26) zumindest zwei in einem Abstand beabstandete parallel zueinander in einer Längsrichtung (60) verlaufende und eine Nutbreite aufweisende Befestigungsnuten (44) zur Befestigung des Hitzeschildelements (50) umfasst, mit einer mit Heißgas beaufschlagbaren Heißseite (32) und ei- ner gegenüberliegenden Kaltseite (34) und mit zwei einander gegenüberliegenden die Heißseite (32) mit der Kaltseite (34) verbindenden ersten Umfangsseiten (36a) und mit zwei einander gegenüberliegenden die Heißseite (32) mit der Kaltseite (34) verbindenden und sich in der Längsrichtung (60) erstreckenden zweiten Umfangsseiten (36b) , A heat shield element (50) for a heat shield (24) of a combustion chamber (10), the heat shield (24) comprising a support structure (26) (26) at least two spaced apart parallel to one another in a longitudinal direction (60) ) and having a groove width fastening grooves (44) for fixing the heat shield element (50), with a hot gas acted upon hot side (32) and an opposite cold side (34) and with two opposite the hot side (32) with the cold side (34) connecting first peripheral sides (36a) and having two opposite the hot side (32) with the cold side (34) connecting and extending in the longitudinal direction (60) second peripheral sides (36b),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass an der Kaltseite (34) zwei stegförmige in der Längsrich¬ tung (60) verlaufende zueinander beabstandete Rippen (54) an¬ geordnet sind, wobei die Rippen (54) im Abstand der Befesti- gungsnuten (44) zueinander angeordnet sind und eine Rippenbreite (62) kleiner als die Nutbreite aufweisen und welche (54) im bestimmungsgemäß montierten Zustand in die Befesti¬ gungsnuten (44) hineinragen. that on the cold side (34) has two ridge-shaped in the longitudinal Rich ¬ tung (60) extending spaced apart ribs (54) are at ¬ sorted, said ribs (54) are arranged spaced apart of the fastening gungsnuten (44) and a rib width (62) smaller than the groove width and which (54) in the intended mounted state in the fastening ¬ tion grooves (44) protrude.
2. Hitzeschildelement (50) nach Anspruch 1, 2. heat shield element (50) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Hitzeschildelement aus einem keramischen Material besteht und mitsamt der Rippen (54) einstückig hergestellt ist. the heat shield element consists of a ceramic material and is produced integrally together with the ribs (54).
3. Hitzeschildelement (50) nach Anspruch 1 oder 2, 3. heat shield element (50) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die beiden Rippen (54) symmetrisch zu einer Mittelebene des Hitzeschildelements (50) angeordnet sind. the two ribs (54) are arranged symmetrically to a median plane of the heat shield element (50).
4. Hitzeschildelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 4. heat shield element (50) according to one of claims 1 to 3, characterized in that
die Rippenbreite (60) zumindest 75%, insbesondere zumindest 90%, der Nutbreite beträgt. the rib width (60) is at least 75%, in particular at least 90%, of the groove width.
5. Hitzeschildelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5. heat shield element (50) according to one of claims 1 to 4, characterized in that
die zwei ersten Umfangsseiten (36a) jeweils eine durchgehende oder zwei beabstandete Ausnehmungen (38) zum Anordnen zweier Befestigungsmittel (40) aufweisen, welche (38) in Verlänge¬ rung der Rippen (54) angeordnet sind. the first two circumferential sides (36a) each have a continuous or two spaced recesses (38) for arranging two fastening means (40) which (38) in exten ¬ tion of the ribs (54) are arranged.
6. Hitzeschildelement (50) nach Anspruch 5, 6. heat shield element (50) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
jeweils zwischen der Kaltseite (34) und der Ausnehmung (38) ein Halteriegel (30) zur Anbringung des Befestigungsmittels (40) ausgebildet ist. in each case between the cold side (34) and the recess (38), a retaining bolt (30) for attachment of the fastening means (40) is formed.
7. Hitzeschildelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. heat shield element (50) according to one of claims 1 to 6, characterized in that
die Rippen (54) jeweils zumindest eine Oberseite (58) und zwei Längsflächen (56) aufweisen, wobei die Rippen (54) zu den Enden hin mit einer Annäherung der Oberseite (58) an die Kaltseite (34) abgeflacht ausgebildet sind. the ribs (54) each have at least one upper side (58) and two longitudinal surfaces (56), wherein the ribs (54) are flattened toward the ends with an approximation of the upper side (58) to the cold side (34).
8. Hitzeschild (24) für eine Brennkammer (10) mit 8. heat shield (24) for a combustion chamber (10) with
einer Tragstruktur (26) und einer Anzahl an Hitzeschildelementen (28, 50), welche (28, 50) im Wesentlichen flächende¬ ckend unter Belassung von Dehnspalten zwischen den Hitze- schildelementen (28, 50) in Reihen an der Tragstruktur (26) lösbar befestigt sind, wobei unterhalb mindestens einer Reihe Hitzeschildelemente (28, 50) in der Tragstruktur (26) zwei parallel angeordnete Befestigungsnuten (44) verlaufen, gekennzeichnet durch a support structure (26) and a number of heat shield elements (28, 50) which (28, 50) substantially flächende ¬ ckend while leaving expansion gaps between the heat shield elements (28, 50) in rows on the supporting structure (26) releasably are fastened, wherein below at least one row of heat shield elements (28, 50) in the support structure (26) two parallel mounting grooves (44) extend, characterized by
zumindest ein, insbesondere eine Mehrzahl, Hitzeschildelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dessen (50) Rip¬ pen (54) in die beiden Befestigungsnuten (44) hineinragen. at least one, in particular a plurality, heat shield element (50) according to one of claims 1 to 7, wherein its (50) Rip ¬ pen (54) protrude into the two fastening grooves (44).
9. Hitzeschild (24) nach Anspruch 8, 9. heat shield (24) according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
beidseitig unterhalb und in Verlängerung der Rippen (54) jeweils ein Befestigungsmittel (40) angeordnet ist, welches (40) mit einem Befestigungsabschnitt (42) in der jeweiligen Befestigungsnut (44) angeordnet ist und mit einem Halteab¬ schnitt (46) in einer Ausnehmung (38) eingreift, wobei die jeweilige Rippe (54) den Bauraum in der Befestigungsnut (44) zwischen der Kaltseite (34) und den Befestigungsmitteln (40) zumindest teilweise ausfüllt. A fastening means (40) is arranged on both sides below and in extension of the ribs (54), which (40) is arranged with a fastening section (42) in the respective one Fastening groove (44) is arranged and with a Halteab ¬ section (46) engages in a recess (38), wherein the respective rib (54) the space in the mounting groove (44) between the cold side (34) and the fastening means (40) at least partially completed.
10. Brennkammer (10) für eine Gasturbine (1), welche (10) zu¬ mindest bereichsweise mit einem Hitzeschild (24) nach einem der Ansprüche 8 oder 9 ausgekleidet ist. 10. combustion chamber (10) for a gas turbine (1), which (10) ¬ at least partially lined with a heat shield (24) according to one of claims 8 or 9.
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