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DE10261071A1 - Brennkammerwandelement für eine Gasturbine - Google Patents

Brennkammerwandelement für eine Gasturbine Download PDF

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DE10261071A1
DE10261071A1 DE2002161071 DE10261071A DE10261071A1 DE 10261071 A1 DE10261071 A1 DE 10261071A1 DE 2002161071 DE2002161071 DE 2002161071 DE 10261071 A DE10261071 A DE 10261071A DE 10261071 A1 DE10261071 A1 DE 10261071A1
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DE
Germany
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cover plate
combustion chamber
chamber wall
wall element
cooling air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2002161071
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Ebel
Miklos Dr. Gerendas
Karl Schreiber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Publication date
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005Combined with pressure or heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03041Effusion cooled combustion chamber walls or domes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennkammerwandelement für eine Gasturbine, mit einem äußeren, mit Prallluftausnehmungen 5 versehenen Deckblech 2, mit einer porösen Mittelschicht 3 und mit einem inneren, mit Kühlluftaustrittsöffnungen 6, 9 versehenen Deckblech 4, 8, wobei das äußere Deckblech 2, die poröse Mittelschicht 3 und das innere Deckblech 4, 8 einstückig miteinander verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennkammerwandelement für eine Gasturbine.
  • Moderne Gasturbinenbrennkammern zeichnen sich durch hohe Umweltverträglichkeit, d.h. effiziente Kraftstoffausnutzung und niedrige Schadstoffemissionen, aus. Damit dies erreicht wird und auch in Zukunft noch Verbesserungen erreicht werden können, muss die vom Verdichter bereitgestellte Prozessluft in möglichst großem Umfang dem eigentlichen Verbrennungsprozess zugeführt werden. Luft, die zu Kühlungszwecken benötigt wird, sollte einen geringst möglichen Anteil an der Gesamtluftverteilung der durch den Verdichter gelieferten Prozessluft haben.
  • Die derzeit effektivste Brennkammerwandkühlung stellt die Prall-Effusions-Kühlung dar; eine Brennkammerwand mit einer Vielzahl von Prallluftlöchern ist mit Brennkammerschindeln aus hochtemperaturfesten Materialien, die ihrerseits mit einer Vielzahl von Effusionsbohrungen versehen sind, ausgekleidet. Um die zur Verfügung stehende Kühlluft möglichst wirksam einzusetzen, ist die Anzahl der Kühllöcher sehr hoch, die Größe der Löcher allerdings entsprechend klein, da die Querschnittsfläche der zur Verfügung stehenden Kühllochfläche durch die benötigte Verbrennungsluft festgeschrieben ist. Die Kühlluft tritt durch die Prallluftlöcher in den durch die Schindel umschlossenen Hohlraum ein und trifft, der Schindel Wärme entziehend, auf die Rückseite der Schindel. Von dort wird die Kühlluft weiter durch die Effusionslöcher in die Brennkammer geleitet. Die unter einem relativ flachen Winkel austretende Kühlluft legt sich als Film auf die heiße Seite der Schindel und hält die heißen Verbrennungsgase von der Schindeloberfläche fern.
  • Eine andere Möglichkeit, Brennkammerwände herzustellen, besteht in der Verwendung von porösen Materialien. Ein schon länger bekanntes Material, das eine ähnliche Arbeitsweise der Kühlung benutzt, ist TRANSPLY, ein aus mindestens zwei Schichten bestehendes Material. In beiden Blechen befinden sich senkrechte Bohrungen für den Ein- und Austritt der Kühlluft, die durch feine eingearbeitete Kanäle die Ein- und Austrittsöffnungen miteinander verbinden. Die Bleche werden durch einen Lötprozess miteinander verbunden, sodass dieses mehrschichtige Material als ein homogenes aber luftdurchlässiges (transpirierendes) Blech betrachtet werden kann. Ein ähnliches Material ist LAMILLOY. Der innere Aufbau ist ähnlich dem von TRANSPLY. In beiden Fällen tritt die Kühlluft senkrecht zur Oberfläche in die Brennkammer ein, eine Kühlfilmbildung wird entsprechend schlecht unterstützt.
  • Bei einer mit Prall-Effusionsschindeln ausgeführten Brennkammerkonstruktion sind erhebliche Schwierigkeiten bei der Befestigung der Schindeln auf der Brennkammerwand vorhanden. Einmal ist die Befestigung mittels einer Bolzen-Mutter-Verbindung sehr aufwendig und zeitintensiv in der Montage, pro Brennkammer sind einige hundert Bolzenverbindungen zu erstellen. Die große Anzahl der Bolzen birgt auch die Gefahr, dass der eine oder andere Bolzen im Laufe des Einsatzes bricht und die Funktion der Schindel innerhalb eines kürzeren Zeitraumes durch Störungen des Kühlluftstromes nicht mehr gewährleistet ist. Auch mit allen Bolzen an Ort und Stelle ist durch die hohen Temperaturgegensätze zwischen Brennkammerwand und Schindel an manchen Stellen ein Abheben der Schindel von der Wand nicht zu verhindern. Wird der Spalt zu groß, entweicht zu viel Kühlluft durch den Spalt und wird nicht, wie vorgesehen und notwendig, durch die Effusionslöcher der Schindel geführt. Schon sehr kleine Spalte mit entsprechenden Leckagen können hier den positiven Effekt der Schindelkonstruktion in das Gegenteil verwandeln, für die selbe Bauteiltemperatur wird mehr Kühlluft verbraucht.
  • Durch die mit Bolzen befestigten Schindeln wird punktuell Last in die Brennkammerwand und die Schindel eingeleitet. Dies ist insbesondere für die Schindel von Bedeutung, da sich bei den angestrebten Bauteiltemperaturen nur noch geringe Materialfestigkeiten einstellen. Die durch die Belastung erzeugten Spannungen können sehr schnell die auf Dauer maximal ertragbaren Spannungsgrößen der Materialien überschreiten. Somit erreichen die Bauteile nur eine geringe Lebensdauer.
  • Weiterhin wird die Schindelkühlung im Bereich der Bolzen und Schindelränder durch notwendige konstruktive Maßnahmen in ihrer Effizienz gestört oder ganz unterbunden (auslassen von Löchern, steilerer Neigungswinkel der Effusionsbohrungen).
  • Die Herstellungskosten für TRANSPLY und LAMILLOY sind erheblich, müssen doch die entsprechenden Eintritts- und Austrittsöffnungen sowie die Luftkanäle exakt zueinander passen. Desweiteren ist die Herstellung der Luftkanäle sehr aufwendig und somit teuer. Zusätzlich ist die zur Zeit verfügbare Blechgröße stark limitiert. Um eine große Vollringbrennkammer zu bauen, müssen viele Bleche zusammengefügt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennkammerwandelement für eine Gasturbine zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine effiziente Kühlung gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist somit ein Brennkammerwandelement vorgesehen, welches ein äußeres Deckblech sowie ein inneres Deckblech umfasst. Zwischen diesen ist in der Art eines Sandwichs eine poröse Mittelschicht angeordnet, wobei das äußere Deckblech, die poröse Mittelschicht und das innere Deckblech einstückig miteinander verbunden sind. Das äußere Deckblech, das innere Deckblech sowie die poröse Mittelschicht bestehen bevorzugter Weise aus metallischen Werkstoffen. Diese sind erfindungsgemäß in besonders günstiger Ausgestaltung der Erfindung mittels eines Diffusionsschweißprozesses miteinander verbunden.
  • Erfindungsgemäß werden somit die beiden Methoden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, nämlich das Verfahren der Schindelkühlung sowie der Grundgedanke der Verwendung eines Mehrschichtmaterials zugrunde gelegt und entsprechend weiterentwickelt. Dabei wird erfindungsgemäß die Mittelschicht durch ein poröses Material, z.B. ein Geflecht aus Draht, realisiert. Die äußere Mantelschicht (äußeres Deckblech) ist erfindungsgemäß als Prallluftwand ausgeführt, wobei das Material entsprechend den thermischen und mechanischen Erfordernissen ausgewählt werden kann. Die Dichte und Anzahl/Anordnung der Prallluftausnehmungen kann dabei unabhängig von den anderen Schichten des erfindungsgemäßen Brennkammerwandelements den Erfordernissen der Wandkühlung in unterschiedlichen Bereichen durch Hinzufügen oder Entfernen von Prallluftausnehmungen (Löchern) angepasst werden. Die Prallluftausnehmungen werden bevorzugterweise vor dem Schweißen in die äußere Mantelschicht eingebracht.
  • Erfindungsgemäß besteht die Mittelschicht bevorzugter Weise aus einem Drahtgeflecht. Dieses Drahtgeflecht wird bevorzugter Weise durch einen Diffusionsprozess mit dem inneren und dem äußeren Deckblech (Metallschicht) flächig verbunden. Die Materialauswahl der Mittelschicht wird bevorzugter Weise so gewählt, dass ein optimaler Verbund mit dem äußeren und dem inneren Deckblech eingegangen wird. Dabei ist darauf zu achten, dass bei dem Schweißvorgang die einzelnen Drähte des Drahtgeflechts der Mittelschicht sich nicht vollständig und luftdicht mit dem äußeren und dem inneren Deckblech (Deckschichten) verbinden und somit einen axialen Austausch des Kühlluftstroms durch und über die einzelnen Drähte verhindern. Das äußere und das innere Deckblech werden entweder durch denselben Diffusionsschweißvorgang oder durch separate Diffusionsschweißvorgänge mit der porösen Mittelschicht (Drahtgeflecht) verbunden. Das innere Deckblech wird bevorzugter Weise vor dem Schweißen mit den Kühlluftaustrittsöffnungen (Bohrungen) für den Austritt der Kühlluft in der Brennkammer versehen. Diese Kühlluftaustrittsöffnungen können vielgestaltig ausgebildet und den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
  • Die effektive Fläche der Prallluftausnehmungen bzw. der Eintrittsöffnungen der Kühlluft in die Brennkammer muss von vornherein um einen bestimmten Betrag größer ausfallen, da das Drahtgewebe nicht notwendiger Weise nach den Ausnehmungen des äußeren Deckblechs bzw. des inneren Deckblechs ausgerichtet wird oder ausgerichtet werden kann und somit ein Teil der Kühlluftaustrittsöffnungen bzw. der Prallluftausnehmungen durch einzelne Drähte blockiert werden könnte. Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn das Einstellen der gewünschten Druckverluste beim Durchströmen des erfindungsgemäßen Brennkammerwandelements bei einem gegebenen Kühlluftmassenstrom des jeweiligen Deckblechs vorab erfolgt, beispielsweise durch experimentelle oder statistische Methoden.
  • Das erfindungsgemäß vorgesehene Diffusionsschweißen ermöglicht die Verbindung von Metallen, die durch herkömmliche Schweißverfahren nicht miteinander verbindbar sind oder von ihrer Grundkomposition überhaupt nicht schweißbar waren. Von Vorteil ist auch, dass erfindungsgemäß für das äußere Deckblech und das innere Deckblech unterschiedliche Materialien eingesetzt werden können, die entsprechend ihren thermischen und mechanischen Erfordernissen ausgewählt werden. Das äußere Deckblech kann beispielsweise aus einem Material gefertigt werden, welches fest und duktil ist, um die auftretenden Strukturkräfte zu übertragen, während das innere Deckblech hinsichtlich der Thermoschockbeständigkeit und der Oxidationsbeständigkeit optimiert werden kann.
  • Bei zwei unterschiedlichen Materialien für das äußere Deckblech und das innere Deckblech kann erfindungsgemäß in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Auswahl des Materials für die poröse Mittelschicht entsprechend ausgewählt werden. Bei Verwendung eines Drahtgeflechtmaterials für die poröse Mittelschicht kann dieses so gestaltet werden, dass es für das äußere und das innere Deckblech geeignet ist, um diese miteinander zu verbinden. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, die poröse Mittelschicht (Drahtgeflecht) aus einer Materialkombination zu wählen, bei welcher für das äußere Deckblech und das innere Deckblech unterschiedliche Drähte bei einem speziell gewebten Drahtgeflecht zur Anwendung kommen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass mindestens bei jedem zweiten Draht des Drahtgeflechts der porösen Mittelschicht eine optimale Verbindung zu einem der Deckbleche hergestellt werden kann. Da der Draht aus dem jeweiligen Material mit dem jeweiligen Deckblech eine optimale Verbin dung eingehen kann, ergibt sich im Extremfall ein Aufbau, bei dem die beiden Drahtmaterialien sich untereinander nicht oder nur teilweise verschweißen, sodass ein loser Aufbau des Brennkammerwandelements entsteht, welcher über das Drahtgeflecht verkettete äußere und innere Deckbleche umfasst. Diese können sich in bevorzugter Weise entsprechend der thermischen Ausdehnungen relativ zueinander verschieben.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des inneren Deckblechs ergibt die Möglichkeit, in spezieller Weise einen Kühlfilm zu erzeugen und die Effizienz des Kühlfilms vorzuwählen. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das innere Deckblech aus einem geschlossenen Ring besteht, der mit den Kühlluftaustrittsöffnungen (Effusionsbohrungen) in geeigneter Anordnung versehen wurde. Die Anordnung der Kühlluftaustrittsöffnungen kann entsprechend den Kühlluftanforderungen der Brennkammerwand ausgewählt werden. Die End- und Anfangsbereiche bleiben dabei offen, die dort austretende Kühlluft wird durch geeignete Maßnahmen als Starterfilm oder Leitschaufelkühlfilm verwendet.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann das innere Deckblech in Form von kurzen Blechreifen mit keilförmigen Vorder- und Hinterkanten ausgebildet sein. Diese Reifen haben einen, entsprechend den Druckverlustanforderungen und den Massenstromanforderungen axialen Abstand zueinander, aus dem die Kühlluft austreten kann. Die axiale Länge der Reifen richtet sich dabei nach der Lauflänge des Kühlfilms. Um in Umfangsrichtung keine zu großen Spannungen durch blockierte thermische Dehnung aufkommen zu lassen, können die Reifen der Innenwand (inneres Deckblech) an mehreren Stellen aufgeschnitten werden, sodass sich Ringsegmente ergeben. Hieraus besteht die Möglichkeit, dass sich die Innenwandsegmente auf dem relativ flexiblen Draht geflecht in jeder Richtung ausdehnen können. Eine Anordnung dieser Blechstreifen kann auch mehr oder weniger diagonal verlaufen, definiert über einen Winkel und optimiert hinsichtlich der Kraftverläufe in der Brennkammerstruktur. Hierdurch können die einzelnen Blechstreifen und die dazwischen liegenden Lücken hinsichtlich der Steifigkeitssprünge so verteilt werden, dass ein Versagen der Brennkammerstruktur durch diese Steifigkeitssprünge nicht stattfinden kann. Diese Ringsegmente können in Umfangsrichtung oder auch mit axialer Komponente sehr klein ausgebildet werden. Die Größe der Bleche oder Blechstreifen wird nur durch die wirtschaftlich erreichbare Spaltbreite unter besonderer Berücksichtigung der Toleranz zwischen den Blechstreifen und den Blechen zueinander bestimmt. Erfindungsgemäß ergeben sich somit vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten, um das Brennkammerwandelement den Anfordernissen anzupassen.
  • Die Summe aller Spaltflächen ist dabei durch die Rahmenbedingungen der Kühlung vorgegeben und muss an diese angepasst werden, die Toleranz der Spaltbreite bleibt aber nahezu gleich und spielt daher bei geringeren Spaltbreiten eine immer größere Rolle.
  • Die erfindungsgemäß beschriebene Art der Befestigung der Brennkammerinnenwandteile (inneres Deckblech) mittels Diffusionsschweißprozess auf einem Abstandshalter, nämlich der porösen Mittelschicht/dem Drahtgeflecht, ermöglicht auch den Einsatz von hauptsächlich keramischen Schindeln. Diese Schindeln sind bevorzugter Weise von minimal sinnvoller Größe. Eine metallische Grundstruktur wird dabei mit einem Metallgewebe belegt und verschweißt. Dieses Bauteil kann dann auf der Gewebeseite mit Keramik beschichtet werden. Das fertig beschichtete Bauteil wird dann, wie zuvor beschrieben, auf die mit einem Drahtgewebe beschichtete Brennkammeraußen wand (äußeres Deckblech) mittels Diffusionsschweißen befestigt. Bei entsprechender Größe und Form der Schindeln kann sich die gesamte Innenwand der Brennkammer auf einige wenige Grundformen beschränken.
  • Ein Verfahren zur Aufbringung einer keramischen Schicht auf einen metallischen Grundkörper ist aus der deutschen Patentanmeldung 101 24 398.7 vorbekannt. Es wird voll inhaltlich auf diese Anmeldung Bezug genommen.
  • Erfindungsgemäß kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weiterhin die Struktur des Drahtgewebes so ausgebildet sein, dass bei einer gewebten Struktur die Kett- und Schussdrähte entsprechend den Hauptbelastungsrichtungen ausgerichtet werden. Sie wirken somit als Querschnittsvergrößerung in Kraftrichtung und als Riss-Stopper quer zur Kraftrichtung. Vorstellbar ist auch, dass das Drahtgeflecht der porösen Mittelschicht mehr in Form eines Filzes ausgebildet ist, der isotrope Eigenschaften in der Fläche aufweist. Auch dieser Filz kann aus Drähten unterschiedlichen Materials hergestellt sein. In DIN ISO 4783 sind verschiedene Arten von Geflechten dargestellt, die sich prinzipiell dazu eignen, als poröse Mittelschicht verwendet zu werden. Als Beispiel von besonderer Bedeutung sei das beidseitig vorgekröpfte einseitige Gitter genannt. Dieses hat den Vorteil, die Berührungsfläche zwischen Deckblech und Gitter zu maximieren.
  • Eine bessere Verbindung zwischen den Drähten der porösen Mittelschicht und den Deckblechen kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auch durch die Verwendung von Drähten mit einem rechteckigen Querschnitt erreicht werden. Die Flachseiten des jeweiligen Drahtes sind dann in optimalerer Weise mit den jeweiligen Deckblechen verschweißbar, da von Anfang an eine größere Berührungsfläche zwischen Draht und Deckblech vorhanden ist, ohne dass das Drahtgeflecht so weit zusammensacken oder zusammengepresst werden müsste, wie es bei einem runden Draht der Fall sein kann. Ein nicht so stark zusammengesackter und gepresster Draht hätte mehr Porosität. Diese wirkt sich vorteilhaft für den Kühlluftstrom durch die Brennkammerwand aus.
  • Im Hinblick auf die oben stehenden Erläuterungen ergibt sich, dass der flächenhafte Verbund von innerer und äußerer Brennkammerwand (äußeres Deckblech und inneres Deckblech) die bei den vorbekannten Schindelkonstruktionen auftretenden Probleme hinsichtlich der Befestigung und Verformung unter Temperatureinfluss vollständig beseitigt. Eine flächenhafte Anbindung der "Schindel" mittels eines Drahtgeflechts (poröse Mittelschicht) führt zu vielen kleinen, lokalen Lastspitzen, die vom Bauteil sehr viel besser ertragen werden können, als dies bei einer Konstruktion mit wenigen konkreten Lastpunkten der Fall ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Hierdurch ergibt sich erfindungsgemäß eine höhere Lebensdauer der inneren und äußeren Brennkammerwand. Letztlich wird durch das Nichtabheben der Schindel und der dadurch nicht auftretenden Leckageluft ein besserer Kühlmittelwirkungsgrad erreicht. Insbesondere ist die einfache Herstellung der Brennkammerinnenwand (inneres Deckblech) aus mehr oder weniger großen Blechstücken sehr kostengünstig. Im Vergleich zum Stand der Technik können teure Fertigungsverfahren und Halbfertigprodukte entfallen. Weiterhin können Deformationen durch Fertigungsprozesse (Verformung durch Laserbohren) durch den Diffusionsschweißprozess rückgängig gemacht werden bzw. stören dann nicht mehr.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Brennkammerwandelements,
  • 2 eine Schnittansicht durch das in 1 gezeigte Brennkammerwandelement,
  • 3 eine perspektivische Darstellung, ähnlich 1, einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennkammerwandelements,
  • 4 eine Schnittansicht durch die Anordnung der 3,
  • 5 eine Ansicht gemäß Pfeil A in 4,
  • 6 eine weitere Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels, analog 4,
  • 7 eine Ansicht gemäß Pfeil B von 6, und
  • 8 eine Ausgestaltung der Mittelschicht als beidseitig vorgekröpftes Gitter in Teil-Seitenansicht.
  • Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Brennkammerwandelements 1 mit einem äußeren Deckblech 2, welches mit einer Vielzahl von Prallluftausnehmungen 5 (Prallluftbohrungen) versehen ist. Das Brennkammerwandelement weist eine poröse Mittelschicht 3 auf, welche in Form eines Metallgeflechts ausgebildet ist. Unter diesem ist ein inneres Deckblech 4 befestigt, welches mit Kühlluftaustrittsöffnungen 6 (Effusionsbohrungen) versehen ist. Der Aufbau ist in 2 im Schnitt verdeutlicht, wobei durch den Pfeil 16 die Brennkammerströ mung dargestellt ist. Der Pfeil 15 zeigt den Kühlluftaustritt, während der Pfeil 14 den Kühllufteintritt wiedergibt. Die schraffierten Bereiche verdeutlichen einen freien Strömungsdurchtritt 7.
  • Die 3 bis 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem wiederum ein äußeres Deckblech 2 mit einer porösen Mittelschicht 3 (Metallgeflecht, Drahtgeflecht) diffusionsverschweißt ist. Unterhalb der porösen Mittelschicht 3 ist ein inneres Deckblech 8 angeordnet, welches in Form von einzelnen Reifen mit Kühlluftschlitzen 9 (Kühlluftaustrittsöffnungen) ausgestaltet ist. Die Schnittansicht der 4 zeigt wiederum den Kühllufteintritt 14 sowie den Kühlluftaustritt 15. Es ergibt sich, dass die Kühlluftschlitze 9 schräg angeordnet sind, analog den Kühlluftaustrittsöffnungen 6 gemäß 1 und 2.
  • Die 5 zeigt, dass die einzelnen Reifen in Längsrichtung mit einer Umfangstrennung 10 versehen sein können. Die Kühlluftschlitze 9 sind in einem Winkel A zur Brennkammerumfangsrichtung 16 ausgerichtet.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist als inneres Deckblech eine Schindel 11 als Keramikträger für eine Keramikschicht 12 vorgesehen. Hierbei können rechteckige Schindeln verwendet werden, so wie dies in 7 gezeigt ist.
  • Die 8 zeigt eine Ausgestaltung als beidachsig vorgekröpftes einseitig glattes Drahtgeflecht 13.
  • Es versteht sich, dass das äußere Deckblech 2 die kalte Seite des Brennkammerwandelements bildet, während das innere Deckblech 4 bzw. 8 die heiße Seite bildet.
  • 1
    Brennkammerwand
    2
    äußeres Deckblech
    3
    poröse Mittelschicht (Metallgeflecht, Drahtgeflecht)
    4
    inneres Deckblech
    5
    Prallluftausnehmungen
    6
    Kühlluftaustrittsöffnungen (Effusionsbohrungen)
    7
    freier Strömungsquerschnitt
    8
    inneres Deckblech in Reifenausführung mit Kühlluft
    schlitzen
    9
    Kühlluftschlitz
    10
    Umfangstrennung der Reifen
    11
    Schindel als Keramikträger
    12
    Keramikschicht
    13
    beidachsig vorgekröpftes einseitig glattes Geflecht
    14
    Kühllufteintritt
    15
    Kühlluftaustritt
    16
    Brennkammerströmung

Claims (10)

  1. Brennkammerwandelement für eine Gasturbine, mit einem äußeren, mit Prallluftausnehmungen (5) versehenen Deckblech (2), mit einer porösen Mittelschicht (3), und mit einem inneren, mit Kühlluftaustrittsöffnungen (6, 9) versehenen Deckblech (4, 8), wobei das äußere Deckblech (2), die poröse Mittelschicht (3) und das innere Deckblech (4, 8) einstückig miteinander verbunden sind.
  2. Brennkammerwandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Mittelschicht (3) in Form eines Drahtgeflechts ausgebildet ist.
  3. Brennkammerwandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Deckblech (2), die poröse Mittelschicht (3) und das innere Deckblech (4, 8) mittels eines oder mehrerer Diffusionsschweißprozesse miteinander verbunden sind.
  4. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Fläche der Prallluftausnehmungen (5) und/oder der Kühlluftaustrittsöffnungen (6, 9) jeweils größer ist, als der Stegdurchmesser oder Drahtdurchmesser der porösen Mittelschicht (3).
  5. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftaustrittsöffnungen in Form von Effusionsbohrungen (6) ausgebildet sind.
  6. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftaustrittsöffnungen in Form von Kühlluftschlitzen (9) ausgebildet sind.
  7. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem inneren Deckblech (4, 8) Schindeln (11) mit einer Keramikbeschichtung (12) befestigt sind.
  8. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die poröse Mittelschicht (3) bildende Drahtgeflecht Kett- und Schussdrähte entsprechend den Hauptbelastungsrichtungen des Brennkammerwandelements umfasst.
  9. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die poröse Mittelschicht (3) bildende Drahtgeflecht filzartig mit isotropen Eigenschaften ausgebildet ist.
  10. Brennkammerwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die poröse Mittelschicht bildende Drahtgeflecht, hier die Drähte, jeweils aus unterschiedlichen Metalllegierungen bestehen.
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