WO2021121862A1 - Heat shield tile for a combustion chamber, and combustion chamber - Google Patents

Heat shield tile for a combustion chamber, and combustion chamber Download PDF

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WO2021121862A1
WO2021121862A1 PCT/EP2020/082903 EP2020082903W WO2021121862A1 WO 2021121862 A1 WO2021121862 A1 WO 2021121862A1 EP 2020082903 W EP2020082903 W EP 2020082903W WO 2021121862 A1 WO2021121862 A1 WO 2021121862A1
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WO
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heat shield
fixing
combustion chamber
shield tile
tile
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/082903
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German (de)
French (fr)
Inventor
Claus Krusch
Christopher Grandt
Andreas Böttcher
Matthias Hase
Bernd Prade
Kai-Uwe Schildmacher
Thomas-Dieter Tenrahm
Sabine GRENDEL
Andre Kluge
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Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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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
    • 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
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
    • 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
    • F23R2900/00017—Assembling combustion chamber liners or subparts

Definitions

  • the invention relates to a heat shield tile for use in a combustion chamber, in particular a gas turbine, wherein the heat shield tile is fixed in a transverse direction by the fastening means and can be secured in a longitudinal direction by a fixing element.
  • Heat shield tiles are well known from the prior art. There are both solutions in which the heat shield tile is attached to a support with screws and is thus essentially fi xed in the plane of the heat shield tile. Examples of this are from EP 1884317 Bl,
  • EP 2992270 B1 and WO 2018137803 A1 are known.
  • the heat shield tiles In the usual application of the heat shield tiles, these are attached to a support structure in several rows around the combustion chamber. To avoid contact between neighboring heat shield tiles, there is usually a slight gap between the respective heat shield tiles.
  • a combustion chamber with corresponding heat shield tiles is known from the prior art from EP 3134680 B1, in which runner-like elevations are arranged on the side facing the support structure on the Hit zeschildkachel, wel che engage in fastening grooves of the support structure and so with a shift prevent lengthways.
  • the generic heat shield tile is initially used for use in a combustion chamber.
  • the type of combustion chamber is initially irrelevant. However, it is particularly advantageous to use it in a combustion chamber of a gas turbine.
  • the heat shield tile here consists of a ceramic material. This has a hot cord pointing towards the combustion chamber when used in the combustion chamber te and an opposite cold side facing a support structure of the combustion chamber.
  • the heat shield tile he stretches here in a longitudinal direction and perpendicular to this in a transverse direction.
  • the hot side is connected to the cold side via two longitudinal edges running along the longitudinal direction and via two transverse edges running along the transverse direction.
  • Each longitudinal edge has at least one fastening receptacle on which a fastening means for fastening the heat shield tile can be attached when the heat shield tile is installed in the combustion chamber.
  • the design of the longitudinal edge and the transverse edge is otherwise initially irrelevant.
  • the heat shield tile has at least one fixing recess on the cold side. This is inevitably associated with the fact that the fixing recess does not penetrate the heat shield tile, but rather its surface on the hot side is unchanged (despite the fixing recess now present on the cold side).
  • the invention also provides that the fixing recess extends in the transverse direction over at least 0.1 times the width of the heat shield tile. In this regard, this length means that section of the fixing recess which enables a facility for securing the heat shield tile in the longitudinal direction.
  • fixing in the longitudinal direction is made possible without the structural volume being larger than that of a heat shield box. chel without the possibility of fixation in the longitudinal direction. This simplifies production and storage.
  • fixation in the longitudinal direction it may initially be sufficient if this is given ge in only one direction. If, for example, when the known fixation from the prior art is omitted, only a displacement of the heat shield tile is to be expected downstream, then a blockage against a displacement downstream is sufficient.
  • the fixing recess enables the heat shield tile to be blocked in the longitudinal direction in both opposite directions.
  • the depth of the fixing recess corresponds to at least 0.1 times the thickness of the Hitzeschildka chel, that is, the distance from the cold side to the hot side. It when the fixing recess has a depth of at least 0.15 times the thickness of the heat shield tile is particularly advantageous. In contrast, it is advantageous if the depth of the fixing recess is not greater than 0.3 times the thickness of the heat shield tile. A depth of at most 0.15 times the thickness of the heat shield tile is particularly advantageous here.
  • the fixing recess extending in the transverse direction in a first preferred embodiment and having a length in the transverse direction of at least 0.5 times the width of the heat shield tile in the transverse direction. It is particularly advantageous if the fixing recess extends over the entire width of the heat shield tile from one longitudinal edge to the opposite longitudinal edge.
  • the continuous fixing recess on the one hand promotes advantageous manufacture and on the other hand various possibilities for fixing in the combustion chamber are created by means of the fixing recess.
  • a displacement in the transverse direction for example for assembly, is possible.
  • a second embodiment it is advantageously provided that at least two fixing recesses are present, which are offset from one another in the transverse direction. In this case, it is also advantageous if the fixing recess extends a maximum of 0.3 times the width of the heat shield tile.
  • the heat shield tile With the use of at least two pocket-shaped fixing recesses, the heat shield tile is not unnecessarily weakened, so that both its insulation function is largely guaranteed and the stability is largely maintained.
  • Fi xieraus. Due to the usually hear the load on the Hitzeschildka cheln at their edges due to the existing gap between the heat shield tiles, it is advantageous if the Fi xieraus. is spaced at least from the transverse edges.
  • the fixing recess approximately - viewed in the longitudinal direction - in the center of the heat shield tile. This is considered to be given if it is in the middle of the heat shield tile or the distance from the center of the fixing recess to the center of the heat shield tile in the longitudinal direction corresponds to a maximum of 0.2 times the length of the heat shield tile in the longitudinal direction.
  • the Fixieraus recess is arranged at the level of the intended opposite arranged fastening means. Unless the heat shield tile has a special shape for attaching the fastening means Be, the position is determined directly in the longitudinal direction.
  • the heat shield tile has two fastening receptacles spaced apart in the longitudinal direction to each other on each longitudinal edge.
  • the fastening receptacles are designed such that the attachment of the respective fastening means is provided approximately in the middle of the respective fastening receptacle in the longitudinal direction.
  • the at least one fixing recess particularly advantageously the two fixing recesses that are in relation to one another, is located between two opposing fastening receptacles.
  • the advantageous position of the fixing recess between two fasteners results from the intended use of the heat shield tile.
  • the position of the fastening means to be attached can be fixed in the longitudinal direction to the position of the fixing recess.
  • the realization of a novel combustion chamber according to the invention is made possible light. It is particularly advantageous if it is the combustion chamber of a gas turbine.
  • the combustion chamber has a support structure on which heat shield elements are attached circumferentially in several rows.
  • the support structure has at least one fixing elevation that engages in the respective fixing recess of the respective heat shield tile.
  • the fixing elevation is mounted or firmly connected to the support structure.
  • at least one circumferential row for example two or three rows
  • heat shield tiles with fixing recess is seen in a particularly advantageous manner, for which a fixing elevation on the support structure is then required.
  • further rows of Hit zeschildkacheln can be provided which have no fixing recess or for which there is no fixing elevation.
  • the use of the heat shield tile according to the invention is made possible, so that its advantageous production and storage can be used.
  • the supporting structure has a plurality of fastening grooves that are spaced apart in the longitudinal direction and circumferential in the transverse direction. NEN necessary fasteners can be attached in these fastening grooves.
  • the support structure for a circumferential row of heat shield tiles has a circumferential fixation elevation. It is obvious that in this case the fixing recess must extend in the transverse direction over the entire width. Thus, the simple assembly of the heat shield tile is still made possible and the production of the supporting structure is not made unnecessarily difficult.
  • the support structure has a plurality of fixing bumps spaced apart from one another in the circumferential direction. This he allows in an advantageous manner the use of heat shield tile both with a continuous fixing recess and the use of heat shield tiles with a not continuously extending in the transverse direction fixing recess.
  • each of the heat shield tiles which have a continuous fixing recess or at least two fixing recesses. These are spaced apart from one another in the transverse direction. It is advantageous if the fixing bumps are arranged at the same height in the longitudinal direction when they belong to a heat shield tile with fixing recess.
  • the fixing bumps are each formed by mounted centering elements. This simplifies the production of the support structure with fixing bumps spaced apart in the circumferential direction. In particular, this embodiment enables retrofitting in existing systems.
  • the fixing bumps are fastened in at least one circumferential fastening groove of the support structure. This enables a simple, uncomplicated implementation of the combustion chamber according to the invention.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a Hitzeschildka chel with a continuous fixing recess
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a Hitzeschildka chel with two spaced apart fixing recesses
  • FIG. 3 shows a section through a combustion chamber in the area of the heat shield tile according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a section through a combustion chamber in the area of the heat shield tile according to FIG. 2;
  • Fig. 5 shows a third embodiment of a Hitzeschildka chel with two spaced apart fixing recesses
  • FIG. 6 shows a section through a combustion chamber in the area of the heat shield tile according to FIG. 5;
  • Fig. 8 shows an exemplary embodiment of a fastening means with a fixing elevation.
  • FIG. 1 a first exemplary embodiment of a heat shield tile 01 according to the invention is sketched in perspective.
  • This 01 is shown here from a cold side 03.
  • the two-dimensional shape with the cold side 03 to be seen in this view can be seen, with the hot side 02 being located opposite (on the concealed underside).
  • the cold side 03 faces a support structure 21 of a combustion chamber, the hot side 02 being arranged facing a combustion chamber.
  • the hot side 02 is connected to the cold side 03 via two longitudinal edges 04 which run along a longitudinal direction.
  • the hot side 02 is connected to the cold side 03 via two transverse edges 05, which extend along a transverse direction. A displacement of the heat shield tile 01 in the combustion chamber is prevented in the transverse direction when installed by the fastening means 25.
  • a fixing recess 07 extending in the direction of the hot side 02 is located on the cold side 03.
  • the fixing recess 07 extends over the entire width of the heat shield tile 01 from one longitudinal edge 04 to the opposite longitudinal edge 04. Furthermore, the advantageous position of the continuous fixing recess 07 in the middle of the heat shield tile 01 (viewed in the longitudinal direction) can be seen.
  • FIG. 2 a second exemplary embodiment for a heat shield tile 11 according to the invention is sketched. Similar to the previous example, this is shown in perspective with a view of the cold side 03. The hot side 02 is located opposite (also on the underside, not visible). Again, the heat shield tile 11 has two opposite longitudinal edges 14 extending along the longitudinal direction and two transverse edges 05 extending along a transverse direction. In contrast to the previous example, here continuous fastening receptacles 16 are used on the longitudinal edges 14. Although these 16 enable fastening means 25 to be attached to different positions, it is also provided, as before, that four fastening means 25 are used in the same position as before. This is easily seen from the fact that on the longitudinal edge 14 on the cold side 03 there is a recess to improve the cooling of the fastening means 25.
  • FIG. 3 The fixation in the longitudinal direction in the combustion chamber is shown in FIG. 3 with the sectional representation of a support structure 21 in a longitudinal section with the heat shield tile 01 attached to it.
  • the heat shield tile 01 can be seen with a view of a longitudinal edge 14 in which the two fastening mounts 06 are located.
  • the transverse edges 05 in this illustration are at the upper and lower ends of the heat shield tile 01.
  • the hot side 02 facing the combustion chamber is on the right-hand side in the illustration and the opposite cold side 03 is on the side facing the support structure 21.
  • the fixing recess 07 can also be seen, into which a fixed elevation 23 of the support structure 21 now engages. This prevents displacement in the longitudinal direction.
  • Two fastening grooves 22 can also be seen, which 22 are spaced apart from one another in the longitudinal direction.
  • each fastening means 25 the so-called Steinhal ter, are received, which 25 engage with the other end in the fastening receptacles 06 and thus fix the heat shield tile 01 on the support structure 21.
  • FIG. 4 the fastening of the heat shield tile 11 to the associated support structure 31 is sketched in a longitudinal section in the same type of representation as before.
  • the heat shield tile 11 can again be seen with the hot side 02 on the right and the opposite cold side 03 as well as the transverse edges 05 above and below .
  • the integral fixation lift is dispensed with here.
  • the support structure 31 has mounted centering elements 33. These 33 are each in a fastening groove 22 attached.
  • the heat shield tile 11 has the fixing recesses 17 lying between the fastening means 25, into which 17 the centering element 33 engages as a fixing elevation.
  • FIG. 5 analogous to Figures 1 and 3, a further embodiment of a Hitzeschildka chel 41 according to the invention is outlined. As in the previous example, this 41 has a hot side 02 (hidden lower side in the figure) and an opposite cold side 03 (upper side in the illustration).
  • the fastening receptacles 16 for attaching a fastening means 55 extend along the longitudinal direction on the two opposite longitudinal edges 14.
  • the fixation in the longitudinal direction only acts in one direction.
  • the Hitzeschildka chel 41 has two fixing recesses 47, which 47 has a vertical flank on one side to enable the installation of a fixing bump 53 and on the opposite side a bevel.
  • the Hitzeschildka chel 41 from FIG. 5 in the attachment to the support structure 31 in longitudinal section is sketched in FIG. 6 analogous to FIG.
  • the support structure 31 with the fastening grooves 22 can again be seen.
  • the stone holder 25 from the previous example is used in the lower fastening groove 22, it is provided, however, that a different stone holder 55 with an integrated stop plate is used as a fixing elevation 53 in the upper fastening groove 22.
  • the fixer lift 53 is supported in the form of the stop plate on one flank of the fastening groove 22 and opposite on the flank of the fixing recess 47. Axial fixation in one direction is thus made possible in a particularly simple manner.
  • the heat shield tile 11 of the second exemplary embodiment is sketched again in a perspective view with a view of the hot side 02.
  • the longitudinal edges 14 with the fastening receptacles 16 as well as the transverse edges 05 can also be seen.
  • the cold side 03 is located on the concealed underside.
  • an exemplary embodiment for a fastening element 55 with an integrated fixing elevation 53, so to speak as a combination of a stone holder with a stop plate, for use in a solution according to FIGS. 5 and 6 is outlined.

Abstract

The invention relates to a ceramic heat shield tile (01) for use in a combustion chamber of a gas turbine. This tile has a hot side (02) and, opposite this, a cold side (03), which are connected to each other via two mutually opposite longitudinal edges (04) which each have at least one securing recess (06), and via two transverse edges (05). For fastening in a longitudinal direction, at least one fastening recess (07, 17) is provided on the cold side (03).

Description

Beschreibung description
Hitzeschildkachel für eine Brennkammer sowie Brennkammer Heat shield tile for a combustion chamber and combustion chamber
Die Erfindung betrifft eine Hitzeschildkachel zur Verwendung in einer Brennkammer insbesondere einer Gasturbine, wobei die Hitzeschildkachel in einer Querrichtung durch die Befesti gungsmittel fixiert ist und in einer Längsrichtung durch ein Fixierelement gesichert werden kann. The invention relates to a heat shield tile for use in a combustion chamber, in particular a gas turbine, wherein the heat shield tile is fixed in a transverse direction by the fastening means and can be secured in a longitudinal direction by a fixing element.
Aus dem Stand der Technik sind Hitzeschildkachel hinlänglich bekannt. Dabei gibt es sowohl Lösungen, bei denen die Hitze schildkachel auf einem Träger mit Schrauben befestigt ist und somit in der Ebene der Hitzeschildkachel im Wesentlichen fi xiert ist. Beispiele hierzu sind aus der EP 1884317 Bl,Heat shield tiles are well known from the prior art. There are both solutions in which the heat shield tile is attached to a support with screws and is thus essentially fi xed in the plane of the heat shield tile. Examples of this are from EP 1884317 Bl,
EP 2992270 Bl und WO 2018137803 Al bekannt. Demgegenüber wer den ebenso Ausführungen von Hitzeschildkacheln eingesetzt, welche mittels elastischer Steinhalter befestigt werden. Da bei ist es üblich, dass die Steinhalter an zwei gegenüberlie genden Seitenrändern angeordnet sind und somit eine Bewegung in Querrichtung im Wesentlichen verhindern. Ausführungen hierzu sind beispielsweise aus der EP 1701095 Bl bekannt. EP 2992270 B1 and WO 2018137803 A1 are known. In contrast, who also used the designs of heat shield tiles, which are attached by means of elastic stone holders. Since it is common for the stone holders to be arranged on two opposite side edges and thus essentially prevent movement in the transverse direction. Explanations for this are known, for example, from EP 1701095 B1.
In üblicher Anwendung der Hitzeschildkacheln werden diese in der Brennkammer umlaufend in mehreren Reihen auf einer Trags truktur befestigt. Zur Vermeidung von Kontakt von benachbar ten Hitzeschildkacheln ist in aller Regel ein geringfügiger Spalt zwischen den jeweiligen Hitzeschildkacheln vorhanden. In the usual application of the heat shield tiles, these are attached to a support structure in several rows around the combustion chamber. To avoid contact between neighboring heat shield tiles, there is usually a slight gap between the respective heat shield tiles.
Als problematisch ist es bekannt, wenn sich einzelne Hitze schildkacheln insbesondere aufgrund im Betrieb auftretender Vibrationen verschieben und somit das Spaltmaß zwischen eini gen Hitzeschildkacheln kleiner und zwischen andern Hitze schildkacheln größer wird, wenngleich dieses Problem in der Regel nicht auftritt. Bei den geklammerten Hitzeschildkacheln wird in aller Regel eine Verschiebung in einer Querrichtung entlang der Reihe durch die Steinhalter verhindert. Die Verschiebung der Hitzeschildkacheln in der Längsrichtung, d. h. von Reihe zu Reihe, ist gleichfalls unerwünscht, da ei ne Ungleichverteilung von Spalten in besonderem Maße zu einem erhöhten Luftverbrauch für die Sperrung der Spalte gegen das Eindringen von heißem Abgas führt. Auch ist eine Verschiebung beim Einsatz von besonders geformten Hitzeschildkacheln (sie he zum Beispiel die Ausführung aus der EP 3017253 Bl) von Nachteil. It is known to be problematic when individual heat shield tiles move in particular due to vibrations occurring during operation and thus the gap between some heat shield tiles becomes smaller and between other heat shield tiles larger, although this problem does not usually occur. With the clamped heat shield tiles, a shift in a transverse direction along the row is usually prevented by the stone holder. The displacement of the heat shield tiles in the longitudinal direction, ie from row to row, is also undesirable, since ei ne uneven distribution of columns leads to an increased air consumption for blocking the column against the ingress of hot exhaust gas. A shift when using specially shaped heat shield tiles (see, for example, the version from EP 3017253 B1) is also a disadvantage.
Dazu ist aus dem Stand der Technik aus der EP 3134680 Bl eine Brennkammer mit entsprechenden Hitzeschildkacheln bekannt, bei der auf der zur Tragstruktur weisenden Seite an der Hit zeschildkachel Kufen-artige Erhebungen angeordnet sind, wel che in Befestigungsnuten der Tragstruktur eingreifen und so mit eine Verschiebung in Längsrichtung verhindern. For this purpose, a combustion chamber with corresponding heat shield tiles is known from the prior art from EP 3134680 B1, in which runner-like elevations are arranged on the side facing the support structure on the Hit zeschildkachel, wel che engage in fastening grooves of the support structure and so with a shift prevent lengthways.
Wenngleich sich die bisherigen Ausführungen zur Fixierung in Längsrichtung bewährt haben, so besteht die Forderung, unter anderem die Herstellung der Hitzeschildkachel zu vereinfachen und hierbei die für die Lagerhaltung und den Transport rele vanten Abmessungen durch eine diesbezüglich vorteilhafte Geo metrie zu verkleinern. Although the previous statements on fixing in the longitudinal direction have proven successful, there is a requirement, among other things, to simplify the production of the heat shield tile and to reduce the dimensions relevant for storage and transport by a geometry that is advantageous in this regard.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Aus führungsform einer Hitzeschildkachel nach der Lehre des An spruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Brennkammer mit ent sprechenden Hitzeschildkacheln ist im Anspruch 8 angegeben. The problem posed is achieved by an embodiment according to the invention from a heat shield tile according to the teaching of claim 1. A combustion chamber according to the invention with corresponding heat shield tiles is specified in claim 8.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteran sprüche. Advantageous embodiments are the subject of the claims.
Die gattungsgemäße Hitzeschildkachel dient zunächst mal zur Verwendung in einer Brennkammer. Um welche Art von Brennkam mer es sich hierbei handelt ist zunächst unerheblich. Beson ders vorteilhaft ist die Verwendung jedoch bei einer Brenn kammer einer Gasturbine. Die Hitzeschildkachel besteht hier bei aus einem keramischen Material. Diese weist eine bei der Verwendung in der Brennkammer zum Brennraum weisende Heißsei- te und eine gegenüberliegende, zu einer Tragstruktur der Brennkammer weisende Kaltseite auf. Die Hitzeschildkachel er streckt sich hierbei in einer Längsrichtung sowie senkrecht hierzu in einer Querrichtung. Dabei ist die Heißseite mit der Kaltseite über zwei entlang der Längsrichtung verlaufende Längsränder sowie über zwei entlang der Querrichtung verlau fende Querränder miteinander verbunden. Dabei weist jeder Längsrand zumindest eine Befestigungsaufnahme auf, an der beim Einbau der Hitzeschildkachel in die Brennkammer ein Be festigungsmittel zur Befestigung der Hitzeschildkachel ange bracht werden kann. Die Gestaltung von Längsrand und Querrand ist hierbei ansonsten zunächst unerheblich. The generic heat shield tile is initially used for use in a combustion chamber. The type of combustion chamber is initially irrelevant. However, it is particularly advantageous to use it in a combustion chamber of a gas turbine. The heat shield tile here consists of a ceramic material. This has a hot cord pointing towards the combustion chamber when used in the combustion chamber te and an opposite cold side facing a support structure of the combustion chamber. The heat shield tile he stretches here in a longitudinal direction and perpendicular to this in a transverse direction. The hot side is connected to the cold side via two longitudinal edges running along the longitudinal direction and via two transverse edges running along the transverse direction. Each longitudinal edge has at least one fastening receptacle on which a fastening means for fastening the heat shield tile can be attached when the heat shield tile is installed in the combustion chamber. The design of the longitudinal edge and the transverse edge is otherwise initially irrelevant.
Zur Ermöglichung der Fixierung der Hitzeschildkachel in Längsrichtung bei Reduktion des Bauvolumens ist erfindungsge mäß vorgesehen, dass die Hitzeschildkachel auf der Kaltseite zumindest eine Fixierausnehmung aufweist. Hiermit ist zwangs läufig verbunden, dass die Fixierausnehmung die Hitzeschild kachel nicht durchdringt, sondern seine Oberfläche auf der Heißseite (trotz der nunmehr auf der Kaltseite vorhandenen Fixierausnehmung) unverändert ist. To enable the heat shield tile to be fixed in the longitudinal direction when the structural volume is reduced, it is provided according to the invention that the heat shield tile has at least one fixing recess on the cold side. This is inevitably associated with the fact that the fixing recess does not penetrate the heat shield tile, but rather its surface on the hot side is unchanged (despite the fixing recess now present on the cold side).
Einerseits um eine gewisse Verschiebung in Querrichtung auch bei Eingreifen eines Mittels in die Fixierausnehmung zu er möglichen (bzw. um die Hitzeschildkachel in die genaue Soll position bringen zu können) als auch anderseits um eine Be schädigung oder einen Abrieb an der Anlage eines Mittels an einer Flanke der Fixierausnehmung zu vermeiden ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Fixierausnehmung in Querrichtung über zumindest der 0,1-fachen Breite der Hitze schildkachel erstreckt. Mit dieser Länge ist diesbezüglich diejenige Strecke der Fixierausnehmung gemeint, welche eine Anlage zur Sicherung der Hitzeschildkachel in Längsrichtung ermöglicht . On the one hand, to make a certain displacement in the transverse direction possible even when an agent intervenes in the fixing recess (or to be able to bring the heat shield tile into the exact target position) and, on the other hand, to damage or wear the system of an agent on a To avoid the flank of the fixing recess, the invention also provides that the fixing recess extends in the transverse direction over at least 0.1 times the width of the heat shield tile. In this regard, this length means that section of the fixing recess which enables a facility for securing the heat shield tile in the longitudinal direction.
Durch das Einbringen der Fixierausnehmung in die Hitzeschild kachel wird die Fixierung in Längsrichtung ermöglicht, ohne dass das Bauvolumen größer ist als das einer Hitzeschildka- chel ohne die Möglichkeit einer Fixierung in Längsrichtung. Dieses vereinfacht die Herstellung sowie die Lagerhaltung. By introducing the fixing recess in the heat shield tile, fixing in the longitudinal direction is made possible without the structural volume being larger than that of a heat shield box. chel without the possibility of fixation in the longitudinal direction. This simplifies production and storage.
Hinsichtlich der Fixierung in Längsrichtung kann es zunächst hinreichend sein, wenn diese in lediglich einer Richtung ge geben ist. Wenn beispielsweise bei Weglassung der bekannten Fixierung aus dem Stand der Technik nur eine Verschiebung der Hitzeschildkachel stromabwärts zu erwarten ist, so ist eine Blockierung gegen eine Verschiebung stromabwärts hinreichend. With regard to the fixation in the longitudinal direction, it may initially be sufficient if this is given ge in only one direction. If, for example, when the known fixation from the prior art is omitted, only a displacement of the heat shield tile is to be expected downstream, then a blockage against a displacement downstream is sufficient.
Demgegenüber kann es jedoch besonders vorteilhaft sein, wenn die Fixierausnehmung eine Blockierung der Hitzeschildkachel in Längsrichtung in beide entgegengesetzte Richtungen ermög licht. On the other hand, however, it can be particularly advantageous if the fixing recess enables the heat shield tile to be blocked in the longitudinal direction in both opposite directions.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Tiefe der Fixieraus nehmung in einer Richtung betrachtet von der Kaltseite zur Heißseite zumindest der 0,1-fachen Stärke der Hitzeschildka chel, das heißt dem Abstand von der Kaltseite zur Heißseite, entspricht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fixieraus nehmung ein Tiefe von zumindest der 0,15-fachen Stärke der Hitzeschildkachel aufweist. Demgegenüber ist es vorteilhaft, wenn die Tiefe der Fixierausnehmung nicht größer ist als die 0,3-fache Stärke der Hitzeschildkachel. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Tiefe von höchstens der 0,15-fachen Stärke der Hitzeschildkachel. It is particularly advantageous if the depth of the fixing recess, viewed in one direction from the cold side to the hot side, corresponds to at least 0.1 times the thickness of the Hitzeschildka chel, that is, the distance from the cold side to the hot side. It when the fixing recess has a depth of at least 0.15 times the thickness of the heat shield tile is particularly advantageous. In contrast, it is advantageous if the depth of the fixing recess is not greater than 0.3 times the thickness of the heat shield tile. A depth of at most 0.15 times the thickness of the heat shield tile is particularly advantageous here.
Zur Realisierung der Fixierausnehmung stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, wobei sich in einer ersten vor teilhaften Ausführungsform die Fixierausnehmung in Querrich tung erstreckt und hierbei eine Länge in Querrichtung von zu mindest der 0,5-fachen Breite der Hitzeschildkachel in Quer richtung aufweist. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn sich die Fixierausnehmung über die gesamte Breite der Hitze schildkachel von einem Längsrand zum gegenüberliegenden Längsrand erstreckt. Die durchgehende Fixierausnehmung begünstigt einerseits eine vorteilhafte Herstellung als auch andererseits verschiedene Möglichkeiten zur Fixierung in der Brennkammer mittels der Fixierausnehmung geschaffen werden. Insbesondere ist somit bei geeigneter Gestaltung der Brennkammer bei vorhandener Fi xierung in Längsrichtung eine Verschiebung in Querrichtung, beispielsweise zur Montage, möglich. Various options are available for realizing the fixing recess, with the fixing recess extending in the transverse direction in a first preferred embodiment and having a length in the transverse direction of at least 0.5 times the width of the heat shield tile in the transverse direction. It is particularly advantageous if the fixing recess extends over the entire width of the heat shield tile from one longitudinal edge to the opposite longitudinal edge. The continuous fixing recess on the one hand promotes advantageous manufacture and on the other hand various possibilities for fixing in the combustion chamber are created by means of the fixing recess. In particular, with a suitable design of the combustion chamber with existing fixation in the longitudinal direction, a displacement in the transverse direction, for example for assembly, is possible.
In einer zweiten Ausführungsform ist demgegenüber vorteilhaft vorgesehen, dass zumindest zwei Fixierausnehmungen vorhanden sind, welche in Querrichtung zueinander versetzt sind. Hier bei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn sich die Fixierausneh mung maximal über die 0,3-fache Breite der Hitzeschildkachel erstreckt. In contrast, in a second embodiment it is advantageously provided that at least two fixing recesses are present, which are offset from one another in the transverse direction. In this case, it is also advantageous if the fixing recess extends a maximum of 0.3 times the width of the heat shield tile.
Mit der Verwendung von zumindest zwei Taschen-förmigen Fi xierausnehmungen wird die Hitzeschildkachel nicht unnötig ge schwächt, sodass sowohl deren Isolationsfunktion weitestge hend gewährleistet ist als auch die Stabilität weitestgehend erhalten bleibt. With the use of at least two pocket-shaped fixing recesses, the heat shield tile is not unnecessarily weakened, so that both its insulation function is largely guaranteed and the stability is largely maintained.
Aufgrund der in der Regel hören Belastung der Hitzeschildka cheln an deren Ränder aufgrund der zwischen den Hitzeschild kacheln vorhandener Spalte ist es vorteilhaft, wenn die Fi xierausnehmung zumindest von den Querrändern beanstandet ist. Due to the usually hear the load on the Hitzeschildka cheln at their edges due to the existing gap between the heat shield tiles, it is advantageous if the Fi xierausnahm is spaced at least from the transverse edges.
Dabei ist es in einer vorteilhaften Variante möglich, die Fi xierausnehmung ungefähr - in Längsrichtung betrachtet - in der Mitte der Hitzeschildkachel anzuordnen. Dies wird als ge geben angesehen, sofern sich diese in der Mitte der Hitze schildkachel befindet oder der Abstand von der Mitte der Fi xierausnehmung zur Mitte der Hitzeschildkachel in Längsrich tung maximal der 0,2-fachen Länge der Hitzeschildkachel in Längsrichtung entspricht. In an advantageous variant, it is possible to arrange the fixing recess approximately - viewed in the longitudinal direction - in the center of the heat shield tile. This is considered to be given if it is in the middle of the heat shield tile or the distance from the center of the fixing recess to the center of the heat shield tile in the longitudinal direction corresponds to a maximum of 0.2 times the length of the heat shield tile in the longitudinal direction.
In einer zweiten vorteilhaften Variante wird die Fixieraus nehmung auf Höhe der bestimmungsgemäß gegenüberliegend ange ordneten Befestigungsmitteln angeordnet. Sofern die Hitze- schildkachel eine besondere Formgebung zur Anbringung der Be festigungsmittel aufweist, so ist die Lage in Längsrichtung unmittelbar festgelegt. In a second advantageous variant, the Fixieraus recess is arranged at the level of the intended opposite arranged fastening means. Unless the heat shield tile has a special shape for attaching the fastening means Be, the position is determined directly in the longitudinal direction.
Dabei ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Hitze schildkachel an jedem Längsrand zwei in Längsrichtung zuei nander beanstandet Befestigungsaufnahmen aufweist. Dabei sind die Befestigungsaufnahmen derart ausgeführt, dass ungefähr mittig zur jeweiligen Befestigungsaufnahme in Längsrichtung die Anbringung des jeweiligen Befestigungsmittels vorgesehen ist. Somit befindt sich in diesem Fall die zumindest eine Fi xierausnehmung, besonders vorteilhaft die zwei zueinander be anstandeten Fixierausnehmungen, zwischen zwei gegenüberlie genden Befestigungsaufnahmen. It is also particularly advantageous if the heat shield tile has two fastening receptacles spaced apart in the longitudinal direction to each other on each longitudinal edge. The fastening receptacles are designed such that the attachment of the respective fastening means is provided approximately in the middle of the respective fastening receptacle in the longitudinal direction. Thus, in this case, the at least one fixing recess, particularly advantageously the two fixing recesses that are in relation to one another, is located between two opposing fastening receptacles.
Ansonsten ergibt sich die vorteilhafte Lage der Fixierausneh mung zwischen zwei Befestigungsmittel durch die bestimmungs gemäße Verwendung der Hitzeschildkachel. Insbesondere kann in diesem Fall die Lage der anzubringenden Befestigungsmittel in Längsrichtung auf die Position der Fixierausnehmung festge legt sein. Otherwise, the advantageous position of the fixing recess between two fasteners results from the intended use of the heat shield tile. In particular, in this case the position of the fastening means to be attached can be fixed in the longitudinal direction to the position of the fixing recess.
Mit der neu geschaffenen Hitzeschildkachel wird die Realisie rung einer neuartigen erfindungsgemäßen Brennkammer ermög licht. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn es sich um die Brennkammer einer Gasturbine handelt. Die Brennkammer weist in jedem Fall eine Tragstruktur auf, auf der umlaufend in mehreren Reihen jeweils Hitzeschildelemente angebracht sind. With the newly created heat shield tile, the realization of a novel combustion chamber according to the invention is made possible light. It is particularly advantageous if it is the combustion chamber of a gas turbine. In any case, the combustion chamber has a support structure on which heat shield elements are attached circumferentially in several rows.
Erfindungsgemäß wird hierbei zumindest eine Reihe der Hitze schildelemente von Hitzeschildkachel gemäß vorheriger Be schreibung gebildet. Hierzu weist die Tragstruktur zumindest eine in die jeweilige Fixierausnehmung der jeweiligen Hitze schildkachel eingreifende Fixiererhebung auf. Dabei kann vor gesehen sein, dass die Fixiererhebung montiert oder fest mit der Tragstruktur verbunden ist. Grundsätzlich ist es nicht vorgesehen, dass sämtliche Hitze schildkacheln der Brennkammer mit einer Fixierausnehmung ver sehen sind. Vielmehr wird in besonders vorteilhafter Weise zumindest eine umlaufende Reihe (beispielsweise zwei oder drei Reihen) mit Hitzeschildkacheln mit Fixierausnehmung ver sehen, zu denen dann eine Fixiererhebung an der Tragstruktur erforderlich ist. Demgegenüber können weitere Reihen von Hit zeschildkacheln vorgesehen sein, welche keine Fixierausneh mung aufweisen bzw. zu denen keine Fixiererhebung vorhanden ist. According to the invention here is at least a number of the heat shield elements formed by heat shield tile according to the previous description Be. For this purpose, the support structure has at least one fixing elevation that engages in the respective fixing recess of the respective heat shield tile. It can be seen before that the fixing elevation is mounted or firmly connected to the support structure. Basically, it is not provided that all heat shield tiles of the combustion chamber are seen ver with a fixing recess. Rather, at least one circumferential row (for example two or three rows) with heat shield tiles with fixing recess is seen in a particularly advantageous manner, for which a fixing elevation on the support structure is then required. In contrast, further rows of Hit zeschildkacheln can be provided which have no fixing recess or for which there is no fixing elevation.
Wie die Fixiererhebung ausgeführt wird, ist hierbei zunächst unerheblich. Dabei kann sowohl vorgesehen sein, dass für jede Fixierausnehmung eine Fixiererhebung vorhanden ist, als es auch ebenso möglich ist, eine Fixiererhebung für zwei oder mehr Fixierausnehmungen vorzusehen. How the fixation elevation is carried out is initially irrelevant. It can be provided that there is a fixing protrusion for each fixing recess, and it is also possible to provide a fixing protrusion for two or more fixing recesses.
Mit der Realisierung von der zumindest einen Fixiererhebung an der Tragstruktur wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Hitzeschildkachel ermöglicht, sodass deren vorteilhafte Her stellung und Lagerung genutzt werden kann. With the implementation of the at least one fixing elevation on the support structure, the use of the heat shield tile according to the invention is made possible, so that its advantageous production and storage can be used.
Zur Ermöglichung der Befestigung der Hitzeschildkacheln sowie der weiteren Hitzeschildelemente an der Tragstruktur ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Tragstruktur mehrere, in Längs richtung zueinander beanstandete, in Querrichtung umlaufende Befestigungsnuten aufweist. In diesen Befestigungsnuten kön nen notwendige Befestigungsmittel angebracht werden. To enable the heat shield tiles and the other heat shield elements to be fastened to the supporting structure, it is advantageous here if the supporting structure has a plurality of fastening grooves that are spaced apart in the longitudinal direction and circumferential in the transverse direction. NEN necessary fasteners can be attached in these fastening grooves.
Zur Realisierung der Fixiererhebung ergeben sich hierdurch zwei besonders vorteilhafte Ausführungsformen. In einer ers ten vorteilhaften Gestaltung weist die Tragstruktur für eine umlaufende Reihe an Hitzeschildkacheln eine umlaufende Fixie rerhebung auf. Es ist naheliegend, dass sich in diesem Fall die Fixierausnehmung in Querrichtung über die gesamte Breite erstrecken muss. Somit wird unverändert die einfache Montage der Hitzeschildkachel ermöglicht als auch die Herstellung der Tragstruktur nicht unnötig erschwert wird. In einer zweiten vorteilhaften Gestaltung ist demgegenüber vorgesehen, dass die Tragstruktur mehrere in Umfangsrichtung zueinander beanstandete Fixiererhebungen aufweist. Dieses er möglicht in vorteilhafter Weise den Einsatz von Hitzeschild kachel sowohl mit durchgehender Fixierausnehmung als auch die Verwendung von Hitzeschildkacheln mit einer nicht durchgehend in Querrichtung erstreckenden Fixierausnehmung. This results in two particularly advantageous embodiments for realizing the fixing elevation. In a first advantageous embodiment, the support structure for a circumferential row of heat shield tiles has a circumferential fixation elevation. It is obvious that in this case the fixing recess must extend in the transverse direction over the entire width. Thus, the simple assembly of the heat shield tile is still made possible and the production of the supporting structure is not made unnecessarily difficult. In a second advantageous embodiment, on the other hand, it is provided that the support structure has a plurality of fixing bumps spaced apart from one another in the circumferential direction. This he allows in an advantageous manner the use of heat shield tile both with a continuous fixing recess and the use of heat shield tiles with a not continuously extending in the transverse direction fixing recess.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn zu jeder der Hitze schildkacheln, welche eine durchgehende Fixierausnehmung oder zumindest zwei Fixierausnehmungen aufweist, zwei Fixiererhe bungen vorhanden sind. Diese sind hierbei in Querrichtung zu einander beabstandet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die bei den zu einer Hitzeschildkachel mit Fixierausnehmung gehören den Fixiererhebungen in Längsrichtung auf gleicher Höhe ange ordnet sind. It is particularly advantageous if there are two fixing heights for each of the heat shield tiles, which have a continuous fixing recess or at least two fixing recesses. These are spaced apart from one another in the transverse direction. It is advantageous if the fixing bumps are arranged at the same height in the longitudinal direction when they belong to a heat shield tile with fixing recess.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Fixiererhebungen jeweils von montierten Zentrierelementen gebildet werden. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung der Tragstruktur mit in Umfangsrichtung beanstandeten Fixiererhebungen. Insbe sondere ermöglicht diese Ausführungsform eine Nachrüstung bei bestehenden Anlagen. It is particularly advantageous if the fixing bumps are each formed by mounted centering elements. This simplifies the production of the support structure with fixing bumps spaced apart in the circumferential direction. In particular, this embodiment enables retrofitting in existing systems.
Dabei ist es des Weiteren besonders vorteilhaft, wenn die Fi xiererhebungen in zumindest einer umlaufenden Befestigungsnut der Tragstruktur befestigt sind. Hierdurch wird eine einfache unkomplizierte Realisierung der erfindungsgemäßen Brennkammer ermöglicht. It is also particularly advantageous if the fixing bumps are fastened in at least one circumferential fastening groove of the support structure. This enables a simple, uncomplicated implementation of the combustion chamber according to the invention.
In den nachfolgenden Figuren werden zwei beispielhafte Aus führungsformen für eine erfindungsgemäße Hitzeschildkachel skizziert. Es zeigen: In the following figures, two exemplary embodiments are outlined for a heat shield tile according to the invention. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hitzeschildka chel mit einer durchgehenden Fixierausnehmung; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hitzeschildka chel mit zwei beanstandeten Fixierausnehmungen; Fig. 1 shows a first embodiment of a Hitzeschildka chel with a continuous fixing recess; Fig. 2 shows a second embodiment of a Hitzeschildka chel with two spaced apart fixing recesses;
Fig. 3 ein Schnitt durch eine Brennkammer im Bereich der Hitzeschildkachel gemäß Fig. 1; 3 shows a section through a combustion chamber in the area of the heat shield tile according to FIG. 1;
Fig. 4 ein Schnitt durch eine Brennkammer im Bereich der Hitzeschildkachel gemäß Fig. 2; 4 shows a section through a combustion chamber in the area of the heat shield tile according to FIG. 2;
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Hitzeschildka chel mit zwei beanstandeten Fixierausnehmungen; Fig. 5 shows a third embodiment of a Hitzeschildka chel with two spaced apart fixing recesses;
Fig. 6 ein Schnitt durch eine Brennkammer im Bereich der Hitzeschildkachel gemäß Fig. 5; 6 shows a section through a combustion chamber in the area of the heat shield tile according to FIG. 5;
Fig. 7 die Vorderseite der Hitzeschildkachel; 7 shows the front of the heat shield tile;
Fig. 8 eine beispielhafte Ausführung eines Befestigungsmit tels mit einer Fixiererhebung. Fig. 8 shows an exemplary embodiment of a fastening means with a fixing elevation.
In der Figur 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer er findungsgemäßen Hitzeschildkachel 01 in perspektivischer An sicht skizziert. Diese 01 ist hierbei von einer Kaltseite 03 aus gezeigt. Zu erkennen ist die flächige Gestalt mit der in dieser Ansicht zu erkennenden Kaltseite 03, wobei sich gegen überliegend (an der verdeckten Unterseite) die Heißseite 02 befindet. Bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Hitzeschild kachel 01 weist die Kaltseite 03 zu einer Tragstruktur 21 ei ner Brennkammer wobei die Heißseite 02 zu einem Brennraum weisend angeordnet ist. Die Heißseite 02 ist mit der Kaltsei te 03 über zwei Längsränder 04, welche entlang einer Längs richtung verlaufen, verbunden. Dabei befinden sich an den Längsrändern 04 jeweils gegenüberliegend zwei Befestigungs aufnahmen 06 zur Anbringung eines Befestigungsmittels 25, den sogenannten Steinhaltern. Weiterhin ist die Heißseite 02 mit der Kaltseite 03 über zwei Querränder 05, welche sich entlang einer Querrichtung erstrecken, miteinander verbunden. Eine Verschiebung der Hitzeschildkachel 01 in der Brennkammer wird in der Querrichtung im eingebauten Zustand durch die Be festigungsmittel 25 verhindert. In FIG. 1, a first exemplary embodiment of a heat shield tile 01 according to the invention is sketched in perspective. This 01 is shown here from a cold side 03. The two-dimensional shape with the cold side 03 to be seen in this view can be seen, with the hot side 02 being located opposite (on the concealed underside). When the heat shield tile 01 is used as intended, the cold side 03 faces a support structure 21 of a combustion chamber, the hot side 02 being arranged facing a combustion chamber. The hot side 02 is connected to the cold side 03 via two longitudinal edges 04 which run along a longitudinal direction. There are two opposing mounting receptacles 06 on the longitudinal edges 04 for attaching a fastener 25, the so-called stone holders. Furthermore, the hot side 02 is connected to the cold side 03 via two transverse edges 05, which extend along a transverse direction. A displacement of the heat shield tile 01 in the combustion chamber is prevented in the transverse direction when installed by the fastening means 25.
Zur Sicherung gegen eine Verschiebung in Längsrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich an der Kaltseite 03 ei ne in Richtung der Heißseite 02 erstreckende Fixierausnehmung 07 befindet. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Fixierausnehmung 07 über die gesamte Breite der Hitzeschild kachel 01 von einem Längsrand 04 zum gegenüberliegenden Längsrand 04. Weiterhin ist die hierzu vorteilhafte Lage der durchgehenden Fixierausnehmung 07 in der Mitte der Hitze schildkachel 01 (betrachtet in Längsrichtung) zu erkennen. To secure against displacement in the longitudinal direction, it is provided according to the invention that a fixing recess 07 extending in the direction of the hot side 02 is located on the cold side 03. In this embodiment, the fixing recess 07 extends over the entire width of the heat shield tile 01 from one longitudinal edge 04 to the opposite longitudinal edge 04. Furthermore, the advantageous position of the continuous fixing recess 07 in the middle of the heat shield tile 01 (viewed in the longitudinal direction) can be seen.
In der Figur 2 wird ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Hitzeschildkachel 11 skizziert. Diese ist analog vorherigem Beispiel perspektivisch dargestellt mit ei ner Ansicht auf die Kaltseite 03. Analog befindet sich gegen überliegend die Heißseite 02 (gleichfalls an der Unterseite, nicht sichtbar). Wiederum weist die Hitzeschildkachel 11 zwei gegenüberliegende sich entlang der Längsrichtung erstreckende Längsränder 14 auf sowie zwei entlang einer Querrichtung er streckende Querränder 05. Im Gegensatz zum vorherigen Bei spiel werden hier an den Längsrändern 14 durchgehende Befes tigungsaufnahmen 16 eingesetzt. Wenngleich diese 16 die An bringung von Befestigungsmitteln 25 an verschiedenen Positio nen ermöglichen, so ist gleichfalls wie zuvor vorgesehen, dass vier Befestigungsmittel 25 an gleicher Position wie zu vor eingesetzt werden. Dies wird leicht dadurch ersichtlich, dass am Längsrand 14 auf der Kaltseite 03 Aussparung zur Ver besserung der Kühlung der Befestigungsmittel 25 vorhanden sind. In FIG. 2, a second exemplary embodiment for a heat shield tile 11 according to the invention is sketched. Similar to the previous example, this is shown in perspective with a view of the cold side 03. The hot side 02 is located opposite (also on the underside, not visible). Again, the heat shield tile 11 has two opposite longitudinal edges 14 extending along the longitudinal direction and two transverse edges 05 extending along a transverse direction. In contrast to the previous example, here continuous fastening receptacles 16 are used on the longitudinal edges 14. Although these 16 enable fastening means 25 to be attached to different positions, it is also provided, as before, that four fastening means 25 are used in the same position as before. This is easily seen from the fact that on the longitudinal edge 14 on the cold side 03 there is a recess to improve the cooling of the fastening means 25.
Im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel ist nunmehr vorgesehen, dass an der Kaltseite 032 in Querrichtung zuei nander beanstandete Fixierausnehmungen 17 verwendet werden. Diese 17 sind hierbei zwischen zwei bestimmungsgemäß anzu bringenden Befestigungsmitteln 25 (bezogen auf denjenigen Teil, welcher in die Befestigungsaufnahmen 16 eingreift) an geordnet. In contrast to the previous exemplary embodiment, provision is now made for fixing recesses 17 spaced apart from one another in the transverse direction to be used on the cold side 032. These 17 are here between two intended to be brought fastening means 25 (based on that Part which engages in the mounting receptacles 16) to sorted.
Die Fixierung in Längsrichtung in der Brennkammer zeigt hier zu die Figur 3 mit der abschnittsweisen Darstellung einer Tragstruktur 21 in einem Längsschnitt mit der darauf befes tigten Hitzeschildkachel 01. Zu erkennen ist die Hitzeschild kachel 01 mit dem Blick auf einen Längsrand 14, in dem sich die beiden Befestigungsaufnahmen 06 befinden. Entsprechend befinden sich die Querränder 05 in dieser Darstellung am obe ren und unteren Ende der Hitzeschildkachel 01. Die zum Brenn raum weisende Heißseite 02 befindet sich auf rechter Seite in der Darstellung und die gegenüberliegende Kaltseite 03 auf der zur Tragstruktur 21 weisenden Seite. Weiterhin zu erken nen ist die Fixierausnehmung 07, in die nunmehr eine fixierte Erhebung 23 der Tragstruktur 21 eingreift. Somit wird eine Verschiebung in Längsrichtung verhindert. The fixation in the longitudinal direction in the combustion chamber is shown in FIG. 3 with the sectional representation of a support structure 21 in a longitudinal section with the heat shield tile 01 attached to it. The heat shield tile 01 can be seen with a view of a longitudinal edge 14 in which the two fastening mounts 06 are located. Correspondingly, the transverse edges 05 in this illustration are at the upper and lower ends of the heat shield tile 01. The hot side 02 facing the combustion chamber is on the right-hand side in the illustration and the opposite cold side 03 is on the side facing the support structure 21. The fixing recess 07 can also be seen, into which a fixed elevation 23 of the support structure 21 now engages. This prevents displacement in the longitudinal direction.
Weiterhin zu erkennen sind zwei Befestigungsnuten 22, welche 22 in Längsrichtung zueinander beanstandet sind. In diesen 22 sind jeweils Befestigungsmittel 25, die sogenannten Steinhal ter, aufgenommen, welche 25 mit dem jeweils anderen Ende in die Befestigungsaufnahmen 06 eingreifen und somit die Hitze schildkachel 01 an der Tragstruktur 21 fixieren. Two fastening grooves 22 can also be seen, which 22 are spaced apart from one another in the longitudinal direction. In these 22 each fastening means 25, the so-called Steinhal ter, are received, which 25 engage with the other end in the fastening receptacles 06 and thus fix the heat shield tile 01 on the support structure 21.
In der Figure 4 wird in gleicher Darstellungsart wie zuvor die Befestigung der Hitzeschildkachel 11 an der zugehörigen Tragstruktur 31 in einem Längsschnitt skizziert. Zu erkennen ist wiederum die Hitzeschildkachel 11 mit der auf rechter Seite liegenden Heißseite 02 und der gegenüberliegenden Kalt seite 03 sowie den oben und unten liegenden Querrändern 05. Die Tragstruktur 31 ist im Wesentlichen übereinstimmend wie zuvor ausgeführt und weiß gleichfalls die zueinander bean standeten Befestigungsnuten 22 auf. Jedoch wird hier im Ge gensatz zum vorherigen Beispiel auf die integrale Fixiererhe bung verzichtet. Vielmehr ist in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Tragstruktur 31 montierte Zentrierele mente 33 aufweist. Diese 33 sind hierbei jeweils in einer Be- festigungsnut 22 befestigt. Entsprechend weist die Hitze schildkachel 11 die zwischen den Befestigungsmittel 25 lie genden Fixierausnehmungen 17 auf, in die 17 das Zentrierele ment 33 als Fixiererhebung eingreift. In FIG. 4, the fastening of the heat shield tile 11 to the associated support structure 31 is sketched in a longitudinal section in the same type of representation as before. The heat shield tile 11 can again be seen with the hot side 02 on the right and the opposite cold side 03 as well as the transverse edges 05 above and below . However, in contrast to the previous example, the integral fixation lift is dispensed with here. Rather, it is provided in this exemplary embodiment that the support structure 31 has mounted centering elements 33. These 33 are each in a fastening groove 22 attached. Correspondingly, the heat shield tile 11 has the fixing recesses 17 lying between the fastening means 25, into which 17 the centering element 33 engages as a fixing elevation.
In der Fig. 5 wird analog zu den Figuren 1 und 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Hitzeschildka chel 41 skizziert. Diese 41 weist wie vorheriges Beispiel ei ne Heißseite 02 (verdeckte Unterseite in der Figur) sowie ei ne gegenüberliegende Kaltseite 03 (Oberseite in der Darstel lung) auf. Entlang der Längsrichtung erstrecken sich an den beiden gegenüberliegenden Längsrändern 14 jeweils die Befes tigungsaufnahmen 16 zur Anbringung eines Befestigungsmittels 55. In Fig. 5, analogous to Figures 1 and 3, a further embodiment of a Hitzeschildka chel 41 according to the invention is outlined. As in the previous example, this 41 has a hot side 02 (hidden lower side in the figure) and an opposite cold side 03 (upper side in the illustration). The fastening receptacles 16 for attaching a fastening means 55 extend along the longitudinal direction on the two opposite longitudinal edges 14.
Im Gegensatz zur vorherigen Ausführung ist in diesem Beispiel vorgesehen, dass die Fixierung in Längsrichtung lediglich in einer Richtung wirkt. Entsprechend weist die Hitzeschildka chel 41 zwei Fixierausnehmungen 47 auf, welche 47 auf einer Seite eine senkrechte Flanke zur Ermöglichung der Anlage ei ner Fixiererhebung 53 und auf gegenüberliegende Seite eine Abschrägung aufweist. In contrast to the previous embodiment, it is provided in this example that the fixation in the longitudinal direction only acts in one direction. Correspondingly, the Hitzeschildka chel 41 has two fixing recesses 47, which 47 has a vertical flank on one side to enable the installation of a fixing bump 53 and on the opposite side a bevel.
Dazu ist in der Fig. 6 analog der Fig. 4 die Hitzeschildka chel 41 aus Fig. 5 im Anbau an der Tragstruktur 31 im Längs schnitt skizziert. Entsprechend ist wiederum die Tragstruktur 31 mit den Befestigungsnuten 22 zu erkennen. Während in unte rer Befestigungsnut 22 der Steinhalter 25 aus vorherigem Bei spiel eingesetzt wird, ist hingegen vorgesehen, dass in der oberen Befestigungsnut 22 ein abweichender Steinhalter 55 mit integriertem Anschlagblech als Fixiererhebung 53 eingesetzt wird. Wie zu erkennen ist, stützt sich hierbei die Fixierer hebung 53 in Form des Anschlagblechs an einer Flanke der Be festigungsnut 22 und gegenüberliegend an der Flanke der Fi xierausnehmung 47 ab. Somit wird in besonders einfacher Weise die axiale Fixierung in einer Richtung ermöglicht. Besonders vorteilhaft bei dieser Lösung ist es auch, dass keine zusätzliche Befestigung einer Fixiererhebung notwendig ist, sondern vielmehr die Befestigung der Fixiererhebung 53 in Form des Anschlagblechs durch das Eingreifen der in Längs- richtung breiteren Laschen des Befestigungselements 55 in die T-förmige Befestigungsnut 22 erfolgt. For this purpose, the Hitzeschildka chel 41 from FIG. 5 in the attachment to the support structure 31 in longitudinal section is sketched in FIG. 6 analogous to FIG. Correspondingly, the support structure 31 with the fastening grooves 22 can again be seen. While the stone holder 25 from the previous example is used in the lower fastening groove 22, it is provided, however, that a different stone holder 55 with an integrated stop plate is used as a fixing elevation 53 in the upper fastening groove 22. As can be seen, the fixer lift 53 is supported in the form of the stop plate on one flank of the fastening groove 22 and opposite on the flank of the fixing recess 47. Axial fixation in one direction is thus made possible in a particularly simple manner. It is also particularly advantageous with this solution that no additional fastening of a fixing elevation is necessary, but rather the fastening of the fixing elevation 53 in the form of the stop plate by engaging the tabs of the fastening element 55, which are wider in the longitudinal direction, in the T-shaped fastening groove 22 .
In der Figur 7 wird nochmals die Hitzeschildkachel 11 des zweiten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht mit Blick auf die Heißseite 02 skizziert. Gleichfalls zu erkennen sind die Längsränder 14 mit den Befestigungsaufnahmen 16 so wie den Querrändern 05. Entsprechend der Darstellung befindet sich hier die Kaltseite 03 auf der verdeckten Unterseite. Abschließend wird eine beispielhafte Ausführungsform für ein Befestigungselement 55 mit einer integrierten Fixiererhebung 53, sozusagen als Kombination eines Steinhalter mit einem An schlagblech, zur Verwendung bei einer Lösung gemäß den Figu ren 5 und 6 skizziert. In FIG. 7, the heat shield tile 11 of the second exemplary embodiment is sketched again in a perspective view with a view of the hot side 02. The longitudinal edges 14 with the fastening receptacles 16 as well as the transverse edges 05 can also be seen. As shown here, the cold side 03 is located on the concealed underside. Finally, an exemplary embodiment for a fastening element 55 with an integrated fixing elevation 53, so to speak as a combination of a stone holder with a stop plate, for use in a solution according to FIGS. 5 and 6 is outlined.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Hitzeschildkachel (01,11) zur Verwendung in einer Brenn kammer, insbesondere einer Gasturbine, hergestellt aus einem keramischen Material, mit einer Heißseite (02), welche (02) bestimmungsgemäß zu einem Brennraum weisend angeordnet ist, und mit einer gegenüberliegenden Kaltsei te (03), welche (03) bestimmungsgemäß zu einer Tragstruk tur (21,31) weisend angeordnet ist, und mit einer Längs richtung und einer Querrichtung, wobei die Heißseite (02) mit der Kaltseite (03) über zwei gegenüberliegende ent lang der Längsrichtung verlaufende Längsränder (04,14) und über zwei entlang der Querrichtung verlaufende Quer ränder (05) miteinander verbunden ist, wobei die Längs ränder (04,14) jeweils zumindest eine Befestigungsaufnah me (06,16) zur bestimmungsgemäßen Anbringung eines Befes tigungsmittels (25) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kaltseite (03) zumindest eine Fixierausneh mung (07,17) angeordnet ist, welche (07,17) eine Fixie rung der Hitzeschildkachel (01,11) in Längsrichtung er möglicht, wobei sich die Fixierausnehmung (07) in Querrichtung über zumindest der 0,1-fachen Breite der Hitzeschildkachel (11) erstreckt. 1. Heat shield tile (01,11) for use in a combustion chamber, in particular a gas turbine, made of a ceramic material, with a hot side (02), which (02) is intended to point to a combustion chamber, and with an opposite cold side (03), which (03) is arranged pointing to a supporting structure (21,31) as intended, and with a longitudinal direction and a transverse direction, the hot side (02) with the cold side (03) over two opposite sides along the longitudinal direction running longitudinal edges (04,14) and connected to one another via two transverse edges (05) running along the transverse direction, the longitudinal edges (04,14) each having at least one fastening receptacle (06,16) for the intended attachment of a fastening means (25 ), characterized in that at least one fixing recess (07, 17) is arranged on the cold side (03), which (07, 17) fixes the heat shield tile (01, 11) in the longitudinal direction It enables the fixing recess (07) to extend in the transverse direction over at least 0.1 times the width of the heat shield tile (11).
2. Hitzeschildkachel (01,11) nach Anspruch 1, wobei die Tiefe der Fixierausnehmung (07,17) zumindest der 0,1-fachen, insbesondere zumindest der 0,15-fachen, Stärke der Hitzeschildkachel (01,11) entspricht; und/oder wobei die Tiefe der Fixierausnehmung (07,17) maximal der 0,3-fachen, insbesondere maximal der 0,25-fachen, Stärke der Hitzeschildkachel (01,11) entspricht. 2. Heat shield tile (01, 11) according to claim 1, wherein the depth of the fixing recess (07, 17) corresponds to at least 0.1 times, in particular at least 0.15 times, the thickness of the heat shield tile (01, 11); and / or wherein the depth of the fixing recess (07, 17) corresponds to a maximum of 0.3 times, in particular a maximum of 0.25 times, the thickness of the heat shield tile (01, 11).
3. Hitzeschildkachel (01) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich eine Fixierausnehmung (07) in Querrichtung über zumindest der 0,5-fachen Breite, insbesondere durch gehend über die Breite, der Hitzeschildkachel (01) er streckt. 3. Heat shield tile (01) according to claim 1 or 2, wherein a fixing recess (07) in the transverse direction over at least 0.5 times the width, in particular continuously across the width, of the heat shield tile (01) it stretches.
4. Hitzeschildkachel (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest zwei in Querrichtung zueinander beabstan- dete Fixierausnehmungen (17) vorhanden sind, welche (17) sich jeweils in Querrichtung über maximal über die 0,3- fache Breite der Hitzeschildkachel (11) erstrecken. 4. Heat shield tile (11) according to claim 1 or 2, wherein there are at least two fixing recesses (17) which are spaced apart from one another in the transverse direction and which each extend in the transverse direction over a maximum of 0.3 times the width of the heat shield tile (11 ) extend.
5. Hitzeschildkachel (01,11) nach einer der Ansprüche 1 bis5. Heat shield tile (01, 11) according to one of claims 1 to
4, wobei die Fixierausnehmung (07,17) von den Querrändern (05) beabstandet ist. 4, the fixing recess (07, 17) being spaced apart from the transverse edges (05).
6. Hitzeschildkachel (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fixierausnehmung (07) in Längsrichtung in der Mitte der Hitzeschildkachel (01) oder in einem Abstand von maximal deren 0,2-fachen Länge angeordnet ist. 6. Heat shield tile (01) according to one of claims 1 to 4, wherein the fixing recess (07) is arranged in the longitudinal direction in the middle of the heat shield tile (01) or at a distance of at most 0.2 times its length.
7. Hitzeschildkachel (11) nach einer der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fixierausnehmung (17) in Längsrichtung auf Höhe der bestimmungsgemäßen Anbringung von Befestigungsmitteln (25) angeordnet ist; und/oder wobei die Hitzeschildkachel an jedem Längsrand zwei in Längsrichtung zueinander beabstandete Befestigungsaufnah men aufweist, wobei die Fixierausnehmung zwischen zwei gegenüberliegenden Befestigungsaufnahmen angeordnet ist. 7. Heat shield tile (11) according to one of claims 1 to 4, wherein the fixing recess (17) is arranged in the longitudinal direction at the level of the intended attachment of fastening means (25); and / or wherein the heat shield tile has two fastening receptacles spaced apart from one another in the longitudinal direction on each longitudinal edge, the fixing recess being arranged between two opposing fastening receptacles.
8. Brennkammer, insbesondere einer Gasturbine, mit einer, insbesondere rotationsförmigen, Tragstruktur (21,31) und mit einer Mehrzahl in Reihen umlaufend auf der Tragstruk tur (21,31) angeordneten Hitzeschildelementen, gekennzeichnet durch zumindest eine umlaufende Reihe gebildet aus Hitzeschild kacheln (01,11) gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tragstruktur (21,31) unmittelbar oder mittelbar zumindest eine in eine Fixierausnehmung (07,17) eingrei fende Fixiererhebung (23,33) aufweist. 8. Combustion chamber, in particular a gas turbine, with a, in particular rotary, support structure (21,31) and with a plurality of heat shield elements arranged in rows circumferentially on the support structure (21,31), characterized by at least one circumferential row formed from heat shield tiles ( 01, 11) according to one of the preceding claims, wherein the supporting structure (21, 31) has, directly or indirectly, at least one fixing elevation (23, 33) engaging in a fixing recess (07, 17).
9. Brennkammer nach Anspruch 8, wobei die Tragstruktur (21,31) mehrere in Längsrichtung beabstandete umlaufende Befestigungsnuten (22) zur An bringung von Befestigungsmitteln (25) aufweist. 9. Combustion chamber according to claim 8, wherein the support structure (21,31) has a plurality of circumferential fastening grooves (22) spaced apart in the longitudinal direction for attachment of fastening means (25).
10. Brennkammer nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Tragstruktur (21) zumindest eine, insbesondere zwischen zwei Befestigungsnuten (22) angeordnete, umlau fende Fixiererhebung (23) aufweist. 10. Combustion chamber according to claim 8 or 9, wherein the support structure (21) has at least one, in particular between two fastening grooves (22) arranged, circumferential fixing elevation (23).
11. Brennkammer nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Tragstruktur (31) mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Fixiererhebungen (33) aufweist; und/oder wobei die Tragstruktur (31) jeweils zwei zueinander beab standete Fixiererhebungen (33) je Hitzeschildkachel (01,11) mit Fixierausnehmung (07,17) aufweist. 11. Combustion chamber according to claim 8 or 9, wherein the support structure (31) has a plurality of fixing bumps (33) spaced apart from one another in the circumferential direction; and / or wherein the support structure (31) has two fixing protrusions (33) each heat shield tile (01, 11) with fixing recess (07, 17), which are spaced apart from one another.
12. Brennkammer nach Anspruch 11, wobei die Fixiererhebungen (33) von montierten Zentrie relementen gebildet werden. 12. Combustion chamber according to claim 11, wherein the fixing bumps (33) are formed by mounted centration elements.
13. Brennkammer nach Anspruch 12, wobei die Fixiererhebungen (33) in zumindest einer Befes tigungsnut (22) befestigt sind; und/oder wobei die Fixiererhebungen (33) mittels zwei zueinander gegenüberliegender in Querrichtung verlaufender Laschen in der Befestigungsnut eingeschoben fixiert sind. 13. Combustion chamber according to claim 12, wherein the fixing bumps (33) are fastened in at least one fastening groove (22); and / or wherein the fixing bumps (33) are fixed pushed into the fastening groove by means of two mutually opposite straps running in the transverse direction.
14. Brennkammer nach Anspruch 13, wobei die Fixiererhebungen (33) an den Befestigungsmit teln (25) angeordnet sind. 14. Combustion chamber according to claim 13, wherein the fixing bumps (33) are arranged on the fasteners (25).
15. Brennkammer nach Anspruch 14, wobei die Fixiererhebungen (33) von den Befestigungsmit teln gebildet werden. 15. Combustion chamber according to claim 14, wherein the fixing bumps (33) are formed by the fasteners.
16. Brennkammer nach einer der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Fixiererhebungen (33) aus einem Flachmaterial durch Verformung und/oder Schweißen hergestellt sind. 16. Combustion chamber according to one of claims 12 to 15, wherein the fixing bumps (33) are made from a flat material by deformation and / or welding.
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