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WO2006111518A1 - Halteelement und hitzeschildelement für einen hitzeschild sowie mit einem hitzeschild versehene brennkammer - Google Patents

Halteelement und hitzeschildelement für einen hitzeschild sowie mit einem hitzeschild versehene brennkammer Download PDF

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Publication number
WO2006111518A1
WO2006111518A1 PCT/EP2006/061623 EP2006061623W WO2006111518A1 WO 2006111518 A1 WO2006111518 A1 WO 2006111518A1 EP 2006061623 W EP2006061623 W EP 2006061623W WO 2006111518 A1 WO2006111518 A1 WO 2006111518A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat shield
holding
elements
support structure
projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/061623
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Fischer
Marc Tertilt
Bernd Vonnemann
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to US11/918,607 priority Critical patent/US8104287B2/en
Priority to EP06743314.4A priority patent/EP1872058B1/de
Publication of WO2006111518A1 publication Critical patent/WO2006111518A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
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    • F27D1/0033—Linings or walls comprising heat shields, e.g. heat shields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/14—Supports for linings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F2201/00—Joining sheets or plates or panels
    • E04F2201/05—Separate connectors or inserts, e.g. pegs, pins, keys or strips
    • E04F2201/0517—U- or C-shaped brackets and clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05002—Means for accommodate thermal expansion of the wall liner

Definitions

  • the present invention relates to holding elements and heat shield elements for constructing a buildin to a supporting structure ⁇ saturated heat shield as well as a combustion chamber with a support structure and ⁇ -affixed heat shield.
  • Heat shields are used for example in combustion chambers or flame tubes, which may be part of a kiln, a H exertgaska ⁇ nals or a gas turbine and in which a hot medium is generated or performed, are used.
  • thermally highly loaded gas turbine combustion chambers are lined with a heat shield to protect against excessive thermal stress.
  • the heat shield comprises ⁇ typi cally a number of coverage to a support structure arranged heat shield elements, which shield the wall of the combustion chamber against the hot combustion exhaust gas.
  • Such a heat shield on a supporting structure is described, for example, in EP 0 558 540 B1.
  • this heat shield have square ceramic heat shield elements to be turned towards the hot exhaust hot side, one of the supporting structural ⁇ ture is to face the cold side and four the hot side to the cold side connecting peripheral sides.
  • the heat shield is provided in particular for attachment to the support structure of an axisymmetric combustion chamber.
  • the heat shield members are held by holding members having a fixing portion for fixing to the support structure and a holding portion for engaging in grooves of peripheral sides of the heat shield members.
  • Those peripheral sides of the heat Shield members in which the grooves are provided for engaging the engagement portions extend along the axial direction of the axisymmetric combustion chamber. Therefore, two grooved peripheral sides are located at opposite ends of a heat shield element as viewed in the circumferential direction of the combustion chamber.
  • the Hitzeschildele ⁇ are elements by the engagement of fixed on the supporting structure holding members in the grooves of the peripheral sides in the circumferential of the combustion chamber tung fixed. A secure fixation in the axial direction of the combustion chamber is not given, as an axial fixation is not provided. If the tolerances are unfavorably distributed, for example if all the heat shield elements are at the lower tolerance band, the gaps between adjacent heat shield elements can increase in the axial direction as a result of displacing the heat shield elements, which leads to an increased penetration of hot gas into the gaps.
  • the gaps between heat shield elements by means of sealing air, ie by means of compressed air flowing through the gaps in the combustion chamber, shielded against ingress of hot gas. If large gaps, which can occur due to axial displacements, are to be taken into account, this increases the need for blocking air, which is necessary to sufficiently block the large gaps.
  • sealing air ie by means of compressed air flowing through the gaps in the combustion chamber.
  • blocking air which is necessary to sufficiently block the large gaps.
  • ceramic heat shield elements in the large column of increased blocking air flow leads to a higher temperature gradient within the heat shield elements.
  • the increased temperature gradient leads to increased cracking in the region of the edges of the ceramic heat shield elements, and also moreover, that the cracks are longer than peraturgradienten at a lower ⁇ Tem.
  • Object of the present invention is to provide a holding element and a heat shield element available, with de ⁇ nen itself an advantageous heat shield, in particular on the support structure of an axially symmetrical gas turbine combustor build up.
  • Another object of the present invention is to provide a combustion chamber, in particular a axialsymmet ⁇ generic gas turbine combustor, and a flame tube with a favorable heat shield to provide.
  • the first object is achieved by a holding element according to claim 1 or a heat shield element according to claim 9, the two ⁇ te task by a combustion chamber according to claim 14 and a flame tube according to claim 16.
  • the dependent claims contain th advantageous embodiments of the invention.
  • An inventive retaining element for holding a heat ⁇ shield member to a supporting structure which may be formed in particular of metal, comprises at least one for fixing the retaining element to the support structure
  • the holding element has a protrusion, the thus be ⁇ is arranged to project a heat shield element in the direction of the retained heat shield element while keeping, from ⁇ particular towards the closest the support member surface of the heat shield element.
  • the projection of the holding element according to the invention allows savings to engage in an existing in the heat shield element from ⁇ , can be secured parallel to the verse- with the groove Henen circumferential surface through which the heat shield element against displacement in one direction.
  • a corresponding heat shield element which may be formed in particular as a ceramic heat shield element, has a cold side facing the support structure, a hot side facing away from the support structure, ie a hot side facing the combustion chamber interior, and peripheral sides connecting the cold side to the hot side.
  • an engagement groove is present, which is limited to the cold side of a kaltsei- term material bar to the hot side of a H relieseiti- material bar and the interior of the heat shield element out of a groove bottom.
  • At least one material recess is present in a portion of a material bar or the groove bottom, which is located in a provided for engagement of a holding element portion of the engagement groove. In this material recess, the projection of a holding element according to the invention can engage.
  • the material recess is arranged in the cold side material bar.
  • the presence in the holding element projection beispiels- example in the form of a cylindrical angeord ⁇ on the holding section Neten approach, be in the form of a arranged on the holding portion hook or as a top of a V-shaped portion of the holding portion in the holding section.
  • the projection can also be arranged in the transition section.
  • the projection may be formed, for example, as a pad-shaped projection or as a bent portion bent so as to protrude toward the heat shield member when a heat shield member is held.
  • the material recess in the cold side material bar may be present either on the groove side of the material bar or on the cold side of the material bar. It may extend in particular on the groove side of the Materialrie ⁇ gels of up to entire cold side of the material by the latch bolt ge ⁇ material therethrough. As Materialaus ⁇ saving in the groove side of the material bar, for example, a V-shaped indentation may be present.
  • a combustion chamber according to the invention for example, as a gas turbine ⁇ combustion chamber and in particular as axially symmetric Gas turbine combustor may be configured, or a flame tube according to the invention comprises a support structure and a heat shield attached to the support structure.
  • the heat shield is constructed from a number of heat shield elements according to the invention and a number of holding elements according to the invention.
  • the heat shield elements are arranged by means of Garele ⁇ elements under Spaltbe save comprehensive coverage of the support structure, wherein the projections of the holding elements with the material recesses of the heat shield elements are engaged hen. The engagement allows protection of the heat shield elements from displacement relative to the support structure.
  • the heat shield elements are preferably ceramic heat shield elements, in the case of the retaining elements preferably metallic retaining elements.
  • FIG. 1 shows a detail of a heat shield on a support structure in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a heat shield element fixed to the support structure by means of a retaining element.
  • FIG 3 shows a first embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according heat shield element.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according retaining element.
  • 5 shows a second embodiment of a erfin ⁇ tion according holding element.
  • FIG 6 shows a second embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according heat shield element.
  • FIG 7 shows a third embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according retaining element.
  • FIG 8 shows a third embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according heat shield element.
  • FIG 9 shows a fourth exemplary embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according retaining element.
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ according heat shield element.
  • FIG. 11 shows a fifth exemplary embodiment of a holding element according to the invention.
  • FIG. 1 shows, as an exemplary embodiment of a combustion chamber according to the invention, a section of an axially symmetrical gas turbine combustion chamber.
  • the axial direction is indicated in FIG. 1 by the arrow designated A.
  • the combustion chamber 1 has a support structure 3 and a heat shield attached to the support structure 3, which is constructed from a number of heat shield elements 100, which are held on the support structure 3 by means of retaining elements 150.
  • the heat shield elements 100 are arranged under Spaltbemik 101, 103 in the circumferential direction U and axial direction A of the combustion chamber covering the entire surface of the support structure 3, wherein the holding elements 150 protrude into the axial direction A extending column 101. To block the column against the entry of hot gas they can be flushed with compressed air.
  • the heat shield element 100 has a cold side 102 facing the support structure, a hot side 104 facing away from the support structure, and peripheral sides 106, 108 which connect the cold side 102 to the hot side 104.
  • the circumferential sides 108 extend in the circumferential direction U of the combustion chamber and the circumferential sides 106 in the axial direction A.
  • the circumferential sides 106 are provided with a groove 110, which likewise extends in the axial direction of the combustion chamber extends. In the groove 110 engages a holding portion 152 of the retaining element 150, hereinafter referred to as the holder head, a.
  • the holding element 150 is guided in a groove 5 of the support structure 3.
  • a widened fixing section engages (in FIG 2 is not shown) of the holding element 150, the so- ⁇ called shoe of the holding element 150, closely embedded to the surface of the support structure 3 tolerated in the pa ⁇ rallel an approximately 10 mm deep groove.
  • the groove 5 is designed so that it only has the groove base 7 required for the insertion of the shoe width.
  • the heat shield elements 100 are held usually on the other two a ⁇ in the circumferential direction of the gas turbine combustion chamber facing away from sides of two support members 150, so IMP EXP ⁇ including four holding members 150.
  • the retaining elements 150 at least on one of the two sides are secured to the support structure 3 in the region of the shoe, for example by means of locking grippers.
  • the shoes angeord- on the other side Neten holding members 150 are not secured, so that they can slide to the thermal expansion of the Hitzeschildele ⁇ mentes not to interfere. With this type of fixation, the heat shield elements are fixed quite well in the circumferential direction of the gas turbine combustion chamber 1 ⁇ .
  • a fixation of the heat shield elements in the axial direction of the gas turbine combustion chamber is achieved in that the holding elements have projections which engage in material recesses of the heat shield elements. This will be described below with reference to FIGS. 3 to 11.
  • FIG 3 shows a first embodiment of a heat shield element 100 with a recess 120.
  • the recess 120 is located in a region of the peripheral side 106, which is provided for engagement of the holding portion of a holding element 150.
  • the engaging groove 110 into which a holder head is engageable 152 is, to the cold side 102 through by a cold-side material bar 122 to the hot side 104.
  • a occidentalsei- term material bar 124 and the interior of the Hitzeschildele ⁇ mentes 100 limits out through the groove bottom 126th
  • the material recess 120 is located in the cold-side material bar
  • Corresponding Materialausspa ⁇ ments 120 are also present in the other locking sections, which for the engagement of holder heads 152nd are provided.
  • the associated retaining element 150 is shown in FIG. There are the holder head 152, the shoe 154 and a transition section, which is arranged between the holder head 152 and the shoe 154 to recognize.
  • the shoe 154 is characterized ge ⁇ geninate the transition portion 156 by a widened configuration, and the holder head 152 by Chen in Wesentli ⁇ rectangular bend from.
  • the holder head 152 is tattet with an engagement tab 158 mades ⁇ which is angled from the other holder head 152 such that it is approximately parallel to the transition section 156th
  • a leaf spring 160 which ensures that the transition section 156 in FIG. 4 can only be raised against the spring force of the leaf spring in the groove 5 (see FIG. 2), is arranged in the region of the shoe 154 and of the transition section 156.
  • the leaf spring 160 extends substantially over the entire transition section 156, which is why this is also referred to as Federab ⁇ section or short as a spring.
  • the halter head-side end 162 of the leaf spring is bent in the direction of the engaging tab 158 Wegge from the transition section 156 ⁇ .
  • FIG 5 teelement A second embodiment of the invention Hal ⁇ is shown in FIG 5 teelement.
  • the leaf spring 160' is shortened relative to the variant shown in FIG. In addition, it has no upturned section.
  • FIG. 1 A second exemplary embodiment of the hit ⁇ zeschildelement according to the invention is shown in FIG.
  • the Darge in FIG 6 ⁇ provided heat shield element 200 is different from the shown in Figure 3 the heat shield member 100 is substantially as ⁇ through, is that the recess 220 from the cold side 202 starting to the groove 210 through the cold side Materialrie ⁇ gel extends 222nd
  • FIG 7 teelement A third embodiment of the invention Hal ⁇ is shown in FIG 7 teelement.
  • the retaining element 250 shown in FIG. 7 differs from the one illustrated in FIG. th holding member 150 in that its leaf spring 260 having kei ⁇ NEN upturned portion but of the holding element 250 is located on ⁇ throughout transition section 256 thereto.
  • a zy- linderförmiger section On the holder head 252 of the holding element 250, a zy- linderförmiger section in the form of a welded to the holder head 252 tube 262 is present.
  • the tube 262 is located in the perpendicular to the transition section 256 towin ⁇ celted portion of the holder head 252 and engages the Mate ⁇ rialaussparung 220 of the heat shield element 200 shown in FIG 6 when the gripping tab 258 of the holding member 250 in the groove 210 of the heat shield element 200th intervenes.
  • the engagement of the tube 262 in the material recess 220 prevents displacement of the heat shield element in the axial direction A.
  • FIG. 322 A third exemplary embodiment of a heat shield element according to the invention is shown in FIG. Also in this embodiment, the cold side material bar 322 has a recess 320. This is located in the edge region of the material bar, where the extending in the axial direction of the combustion ⁇ chamber peripheral side 306 and extending in the circumferential direction of the combustion chamber peripheral side 308 abut each other. As in the embodiment illustrated in FIG. 6, the material recess 320 extends from the cold side 302 to the groove 310 through the material bar 322.
  • FIG 9 illustrates ones shown,.
  • this holding element in the region of the gripping tab 358 has a hook-shaped projection 362. This is disposed on an edge 359 of the grip tab 358, which extends in the circumferential direction U of the combustion chamber, when the holding member 350 is mounted on the support structure, and is bent in the direction of the transition portion 356.
  • FIG 10. A fourth exemplary embodiment of the hit ⁇ zeschildelement according to the invention is shown in FIG 10.
  • the material recess 420 is in the groove side of the cold side material bar 422, namely in the wall formed by the material bar 422 wall 411 of the groove 410.
  • the recess 420 is designed as a V-shaped indentation in the material ⁇ latch 422, the top towards the cold ⁇ side 402 of the heat shield element 400.
  • the associated retaining element 450 is shown in FIG 11.
  • the gripping tab 458 of the holder head in the region of the front edge 459 is V-shaped inflected, wherein the tip 462 points in the direction of the transitional section 456.
  • the V-shape of the gripping tab 458 is adapted to the V-shape of the material recess 420 in the cold-side bar 422 of the heat shield element 400. If now the gripping tab 458 of the holding element 450 engages in the groove 410 of the Hitzeschildelemen ⁇ tes 400, so prevents the V-shape displacement of the heat shield element 400 in the axial direction A of the combustion chamber.
  • a heat shield can be realized on the support structure of a combustion chamber in which the heat shield elements are secured against displacement in the axial direction.
  • the recess may also be ground ⁇ addition to be present in the groove bottom or in the hot-side material bolt.
  • the placing of the recess in the cold side bar material offers, since the engaging pawls of the holding elements with a clamping fit on the cold side Materialrie ⁇ attack gel, can be realized whereby a close fit of the Garabschnit ⁇ tes the material bars.
  • the embodiments have been explained with reference to a nenschnit ⁇ tes the material bars.
  • the heat shield elements described in the exemplary embodiments can be produced from previously used heat shield elements by subsequently introducing the material recesses.
  • Existing heat shields can therefore be converted into a heat shield according to the invention by introducing the recesses into the heat shield elements and by using fiction, ⁇ holding elements. This conversion can be done, for example, during regular maintenance. It is also possible to replace individual heat shield elements only gradually dung-date by OF INVENTION ⁇ heat shield elements.
  • the inventive solution for an axial fixing of the hit ⁇ zeschildiata can also be used when a ceramic mat is arranged on the cold side of the heat shield elements.
  • Axially securing the heat shield elements allows except ⁇ the optimization of the tolerance concept thereby shortening the Monatgezeit in new buildings and is possible in service, as supplementary adjusting the gap tolerances can be eliminated by grinding or at least less often is necessary.

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Abstract

Ein Halteelement (150) zum Halten eines Hitzeschildelementes an einer Tragstruktur (39) umfasst wenigstens einen zum Fixieren des Haltelementes (150) an der Tragstruktur (3) ausgebildeten Fixierabschnitt (154) und wenigstens einen Halteabschnitt (152), der zum Eingriff in eine in einer Umfangsseite eines Hitzeschildelementes vorhandene Eingriffsnut ausgebildet ist. Am Halteelement (150) ist ein Vorsprung (162) derart angeordnet, dass er beim Halten eines Hitzeschildelementes in Richtung auf das Hitzeschildelement vorsteht.

Description

Beschreibung
Halteelement und Hitzeschildelement für einen Hitzeschild so¬ wie mit einem Hitzeschild versehene Brennkammer
Die vorliegende Erfindung betrifft Halteelemente und Hitze¬ schildelemente zum Aufbau eines an einer Tragstruktur befes¬ tigten Hitzeschildes sowie eine Brennkammer mit einer Trag¬ struktur und daran befestigtem Hitzeschild.
Hitzeschilde kommen beispielsweise in Brennkammern oder Flammenrohren, die etwa Teil eines Brennofens, eines Heißgaska¬ nals oder einer Gasturbine sein können und in denen ein heißes Medium erzeugt oder geführt wird, zum Einsatz. So werden beispielsweise thermisch hoch belastete Gasturbinenbrennkammern zum Schutz vor übermäßiger thermischer Beanspruchung mit einem Hitzeschild ausgekleidet. Der Hitzeschild umfasst typi¬ scherweise eine Anzahl flächendeckend an einer Tragstruktur angeordneter Hitzeschildelemente, welche die Wandung der Brennkammer gegen das heiße Verbrennungsabgas abschirmen.
Um die thermische Ausdehnung der Hitzeschildelemente bei Kon¬ takt mit dem heißen Verbrennungsabgas nicht zu behindern, werden diese unter Belassung von Spalten zwischen benachbar- ten Hitzeschildelementen an der Tragstruktur befestigt.
Ein derartiger Hitzeschild an einer Tragstruktur ist beispielsweise in EP 0 558 540 Bl beschrieben. In diesem Hitzeschild weisen viereckige keramische Hitzeschildelemente eine dem heißen Abgas zuzuwendende Heißseite, eine der Tragstruk¬ tur zuzuwendende Kaltseite sowie vier die Heißseite mit der Kaltseite verbindende Umfangsseiten auf. Der Hitzeschild ist insbesondere zum Anbringen an der Tragstruktur einer axialsymmetrischen Brennkammer vorgesehen. Die Hitzeschildelemente werden mittels Halteelementen, welche einen Fixierabschnitt zum Fixieren an der Tragstruktur und einen Halteabschnitt zum Eingriff in Nuten von Umfangsseiten der Hitzeschildelemente aufweisen, gehalten. Diejenigen Umfangsseiten der Hitze- Schildelemente, in denen die Nuten zum Eingriff der Eingriffsabschnitte vorhanden sind, erstrecken sich entlang der Axialrichtung der axialsymmetrischen Brennkammer. Zwei mit Nuten versehenen Umfangsseiten liegen daher in Umfangsrich- tung der Brennkammer gesehen an gegenüberliegenden Enden eines Hitzeschildelementes.
Im Hitzeschild der EP 0 558 540 Bl sind die Hitzeschildele¬ mente durch den Eingriff von an der Tragstruktur fixierten Halteelementen in die Nuten der Umfangsseiten in Umfangsrich- tung der Brennkammer fixiert. Eine sichere Fixierung in Axialrichtung der Brennkammer ist jedoch nicht gegeben, da eine axiale Fixierung nicht vorgesehen ist. Wenn nun die Toleranzen ungünstig verteilt sind, etwa wenn alle Hitzeschildele- mente am unteren Toleranzband liegen, können sich durch Verschieben der Hitzeschildelemente in Axialrichtung die Spalte zwischen benachbarten Hitzeschildelementen Vergrößern, was zu einem vermehrten Eindringen von Heißgas in die Spalte führt .
Üblicherweise werden die Spalte zwischen Hitzeschildelementen mittels Sperrluft, d.h. mittels Druckluft, die durch die Spalte in die Brennkammer strömt, gegen ein Eindringen von Heißgas abgeschirmt. Wenn nun große Spalte, die aufgrund von axialen Verschiebungen auftreten können, zu berücksichtigen sind, erhöht dies dem Sperrluftbedarf, der nötig ist, um die großen Spalten hinreichend zu sperren. Für keramische Hitze¬ schildelemente im Bereich großer Spalte führt der erhöhte Sperrluftstrom zu einem höheren Temperaturgradienten innerhalb dieser Hitzeschildelemente. Der erhöhte Temperaturgra- dient führt wiederum zu vermehrter Rissbildung im Bereich der Kanten der keramischen Hitzeschildelemente und zudem noch dazu, dass die Risse länger sind, als bei einem geringeren Tem¬ peraturgradienten .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halteelement und eine Hitzeschildelement zur Verfügung zu stellen, mit de¬ nen sich ein vorteilhafter Hitzeschild insbesondere an der Tragstruktur einer axialsymmetrischen Gasturbinenbrennkammer aufbauen lässt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkammer, insbesondere eine axialsymmet¬ rische Gasturbinenbrennkammer, bzw. ein Flammrohr mit einem vorteilhaften Hitzeschild zur Verfügung zu stellen.
Die erste Aufgabe wird durch ein Halteelement nach Anspruch 1 bzw. ein Hitzeschildelement nach Anspruch 9 gelöst, die zwei¬ te Aufgabe durch eine Brennkammer nach Anspruch 14 bzw. ein Flammrohr nach Anspruch 16. Die abhängigen Ansprüche enthal- ten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Halteelement zum Halten eines Hitze¬ schildelementes an einer Tragstruktur, welches insbesondere aus Metall ausgebildet sein kann, umfasst wenigstens einen zum Fixieren des Halteelementes an der Tragstruktur ausgebil¬ deten Fixierabschnitt, auch Schuh genannt, und wenigstens ei¬ nen Halteabschnitt, auch Halterkopf genannt, der zum Eingriff in eine Eingriffsnut ausgebildet ist, welche in einer Um- fangsflache eines Hitzeschildelementes vorhanden ist. Zudem weist das Halteelement einen Vorsprung auf, der derart ange¬ ordnet ist, dass er beim Halten eines Hitzeschildelementes in Richtung auf das gehaltene Hitzeschildelement vorsteht, ins¬ besondere in Richtung auf die dem Halteelement nächstgelegene Fläche des Hitzeschildelementes.
Der Vorsprung des erfindungsgemäßen Halteelementes ermöglicht einen Eingriff in eine im Hitzeschildelement vorhandene Aus¬ sparung, durch den sich das Hitzeschildelement gegen ein Verschieben in eine Richtung parallel zu der mit der Nut verse- henen Umfangsflache sichern lässt.
Ein entsprechendes Hitzeschildelement, das insbesondere als keramisches Hitzeschildelement aus gebildet sein kann, weist eine der Tragstruktur zuzuwendende Kaltseite, eine der Trag- struktur abzuwendende, d.h. eine dem Brennkammerinneren zuzuwendende Heißseite, sowie die Kaltseite mit der Heißseite verbindende Umfangsseiten auf. In wenigstens einer Umfangs- seite, vorzugsweise in zwei an einander abgewandten Enden des Hitzeschildelementes vorhandenen Umfangsseiten, ist eine Eingriffsnut vorhanden, die zur Kaltseite hin von einem kaltsei- tigen Materialriegel, zur Heißseite hin von einem heißseiti- gen Materialriegel und zum Inneren des Hitzeschildelementes hin von einem Nutboden begrenzt ist. In einem Abschnitt eines Materialriegels oder des Nutbodens, der sich in einem zum Eingriff eines Halteelementes vorgesehenen Bereich der Eingriffsnut befindet, ist mindestens eine Materialaussparung vorhanden. In dieser Materialaussparung kann der Vorsprung eines erfindungsgemäßen Halteelementes eingreifen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Materialaussparung im kaltseitigen Materialriegel angeordnet. In diesem Fall kann der im Halteelement vorhandene Vorsprung beispiels- weise in Form eines zylindrischen, am Halteabschnitt angeord¬ neten Ansatzes, in Form eines am Halteabschnitt angeordneten Hakens oder als Spitze eines V-förmig ausgebildeten Bereiches des Halteabschnittes im Halteabschnitt ausgebildet sein.
Wenn zwischen dem Fixierabschnitt und dem Halteabschnitt ein Übergangsabschnitt vorhanden ist, kann der Vorsprung auch im Übergangsabschnitt angeordnet sein. In diesem Fall kann der Vorsprung beispielsweise als ein klotzförmiger Ansatz oder als ein gebogener Bereich, welcher derart gebogen ist, dass er beim Halten eines Hitzeschildelementes in Richtung auf das Hitzeschildelement vorsteht, ausgebildet sein.
Die Materialaussparung im kaltseitigen Materialriegel kann entweder auf der Nutseite des Materialriegels oder auf der kaltseitigen Seite des Materialriegels vorhanden sein. Sie kann sich insbesondere auch von der Nutseite des Materialrie¬ gels aus bis zur Kaltseite des Materialriegels durch den ge¬ samten Materialriegel hindurch erstrecken. Als Materialaus¬ sparung in der Nutseite des Materialriegels kann beispiels- weise eine V-förmige Einformung vorhanden sein.
Ein erfindungsgemäße Brennkammer, die beispielsweise als Gas¬ turbinenbrennkammer und insbesondere als axialsymmetrische Gasturbinenbrennkammer ausgestaltet sein kann, bzw. ein erfindungsgemäßes Flammrohr umfasst eine Tragstruktur und einen an der Tragstruktur befestigten Hitzeschild. Der Hitzeschild ist aus einer Anzahl von erfindungsgemäßen Hitzeschildelemen- ten und einer Anzahl von erfindungsgemäßen Halteelementen aufgebaut. Die Hitzeschildelemente sind mittels der Halteele¬ mente unter Spaltbelassung flächendeckend an der Tragstruktur angeordnet, wobei die Vorsprünge der Halteelemente mit den Materialaussparungen der Hitzeschildelemente in Eingriff ste- hen . Der Eingriff ermöglicht einen Schutz der Hitzeschildelemente vor einer Verschiebung gegenüber der Tragstruktur. Insbesondere lässt sich bei axialsymmetrischen Brennkammern beziehungsweise Flammrohren, in denen eine Fixierung der Hitzeschildelemente in Umfangsrichtung durch den Eingriff der HaI- teelemente in die Nuten gegeben ist, eine Fixierung der Hit¬ zeschildelemente in Axialrichtung herbeiführen.
Bei den Hitzeschildelementen handelt es sich vorzugsweise um keramische Hitzeschildelemente, bei den Halteelementen vor- zugsweise um metallische Halteelemente.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden FIGen.
FIG 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Hitzeschild an einer Tragstruktur in einer schematischen Darstellung;
FIG 2 zeigt ein an der Tragstruktur mittels eines Halteele- mentes fixiertes Hitzeschildelement.
FIG 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Hitzeschildelement.
FIG 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Halteelement. FIG 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Halteelement.
FIG 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Hitzeschildelement. FIG 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Halteelement.
FIG 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Hitzeschildelement. FIG 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Halteelement.
FIG 10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für ein erfin¬ dungsgemäßes Hitzeschildelement.
FIG 11 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel für ein erfin- dungsgemäßes Halteelement.
FIG 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungs¬ gemäße Brennkammer einen Ausschnitt aus einer axialsymmetrischen Gasturbinenbrennkammer. Die Axialrichtung ist in FIG 1 durch den mit A bezeichneten Pfeil angedeutet.
Die Brennkammer 1 weist eine Tragstruktur 3 und einen an der Tragstruktur 3 befestigten Hitzeschild auf, welcher aus einer Anzahl von Hitzeschildelementen 100 aufgebaut ist, die mit- tels Halteelementen 150 an der Tragstruktur 3 gehalten sind. Die Hitzeschildelemente 100 sind unter Spaltbelassung 101, 103 in Umfangsrichtung U und Axialrichtung A der Brennkammer flächendeckend an der Tragstruktur 3 angeordnet, wobei die Halteelemente 150 in die in Axialrichtung A verlaufenden Spalte 101 hineinragen. Zum Sperren der Spalte gegen den Eintritt von Heißgas können diese mit Druckluft gespült werden.
Ein Hitzeschildelement 100 sowie ein das Hitzeschildelement an der Tragstruktur 3 befestigendes Halteelement 150 sind in FIG 2 in Detail dargestellt. Das Hitzeschildelement 100 weist eine der Tragstruktur zugewandte Kaltseite 102, eine der Tragstruktur abgewandte Heißseite 104 sowie Umfangsseiten 106, 108 auf, welche die Kaltseite 102 mit der Heißseite 104 verbinden. Dabei erstrecken sich die Umfangsseiten 108 in Um- fangsrichtung U der Brennkammer und die Umfangsseiten 106 in Axialrichtung A. Die Umfangsseiten 106 sind mit einer Nut 110 versehen, die sich ebenfalls in Axialrichtung der Brennkammer erstreckt. In die Nut 110 greift ein Halteabschnitt 152 des Halteelementes 150, im folgenden Halterkopf genannt, ein.
Das Halteelement 150 ist in einer Nut 5 der Tragstruktur 3 geführt. Hierbei greift ein verbreiterter Fixierabschnitt (in FIG 2 nicht dargestellt) des Halteelementes 150, der soge¬ nannte Schuh des Halteelementes 150, eng toleriert in die pa¬ rallel zur Oberfläche der Tragstruktur 3 eingelassenen ca. 10 mm tiefe Nut 5 ein. Die Nut 5 ist so ausgeführt, dass sie nur im Nutgrund 7 die für das Einschieben des Schuhs erforderliche Breite aufweist. Bei einem Hochziehen des Halteelementes 150 in der Nut 5 stützt dieses sich an einem engen Bereich 9 der Nut 5 ab, wodurch eine das Halteelement 150 haltende Hal¬ tekraft vermittelt wird. Ein nicht verbreiterter Teil des Halteelementes 150 kann ungehindert in der Nut 5 angehoben werden .
Die Hitzeschildelemente 100 werden üblicherweise an zwei ein¬ ander in Umfangsrichtung der Gasturbinenbrennkammer abgewand- ten Seiten von jeweils zwei Halteelementen 150, also insge¬ samt von vier Halteelementen 150, gehalten. Die Halteelemente 150 wenigstens an einer der beiden Seiten sind im Bereich des Schuhs beispielsweise mittels Arretiermaden an der Tragstruktur 3 gesichert. Die Schuhe der an der anderen Seite angeord- neten Halteelemente 150 sind nicht gesichert, sodass sie gleiten können, um die thermische Dehnung des Hitzeschildele¬ mentes nicht zu behindern. Mit dieser Art der Fixierung sind die Hitzeschildelemente recht gut in Umfangsrichtung der Gas¬ turbinenbrennkammer 1 fixiert .
Eine Fixierung der Hitzeschildelemente in Axialrichtung der Gasturbinenbrennkammer wird dadurch erreicht, dass die Halteelemente Vorsprünge aufweisen, die in Materialaussparungen der Hitzeschildelemente eingreifen. Dies wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 3 bis 11 beschrieben.
FIG 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Hitze¬ schildelement 100 mit einer Aussparung 120. Die Aussparung 120 befindet sich in einem Bereich der Umfangsseite 106, der zum Eingriff des Halteabschnittes eines Halteelementes 150 vorgesehen ist.
Die Eingriffsnut 110, in welche ein Halterkopf 152 eingreifen kann, ist zur Kaltseite 102 hin durch einen kaltseitigen Materialriegel 122, zur Heißseite 104 hin durch einen heißsei- tigen Materialriegel 124 und zum Inneren des Hitzeschildele¬ mentes 100 hin durch den Nutboden 126 begrenzt. Die Material- aussparung 120 befindet sich im kaltseitigen Materialriegel
122, im Bereich der Kaltseite 102. Sie erstreckt sich von der Kaltseite 102 ausgehend etwa über die halbe Dicke des kalt¬ seitigen Materialriegels 122. Entsprechende Materialausspa¬ rungen 120 sind auch in den anderen Riegelabschnitten vorhan- den, die für den Eingriff von Halterköpfen 152 vorgesehen sind.
Das zugehörige Halteelement 150 ist in FIG 4 dargestellt. Es sind der Halterkopf 152, der Schuh 154 sowie ein Übergangsab- schnitt, der zwischen dem Halterkopf 152 und dem Schuh 154 angeordnet ist, zu erkennen. Der Schuh 154 zeichnet sich ge¬ genüber dem Übergangsabschnitt 156 durch eine verbreiterte Ausgestaltung und der Halterkopf 152 durch eine im Wesentli¬ chen rechtwinklige Abwinklung aus .
Der Halterkopf 152 ist mit einer Eingriffslasche 158 ausges¬ tattet, die vom übrigen Halterkopf 152 derart abgewinkelt ist, dass sie näherungsweise parallel zum Übergangsabschnitt 156 verläuft.
Im Bereich des Schuhs 154 sowie des Übergangsabschnitts 156 ist eine Blattfeder 160 angeordnet, die dafür sorgt, dass der Übergangsabschnitt 156 in FIG 4 nur gegen die Federkraft der Blattfeder in der Nut 5 (vgl. FIG 2) anzuheben ist. Die Blattfeder 160 erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten Übergangsabschnitt 156, weswegen dieser auch als Federab¬ schnitt oder kurz als Feder bezeichnet wird. Das halterkopfseitige Ende 162 der Blattfeder ist in Richtung auf die Eingriffslasche 158 vom Übergangsabschnitt 156 wegge¬ bogen. Wenn nun die Eingriffslasche 158 in die Nut 110 des in FIG 3 dargestellten Hitzeschildelementes 100 eingreift, so greift das hochgebogene halterkopfseitige Ende 162 der Blatt¬ feder 160 in die Materialaussparung 120 im kaltseitigen Materialriegel 122 ein. Dadurch wird eine Fixierung des Hitze¬ schildelementes 100 in Axialrichtung A der Brennkammer erreicht .
Ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Hal¬ teelement ist in FIG 5 dargestellt. In dieser Variante des Halteelementes 150' ist die Blattfeder 160' gegenüber der in FIG 4 dargestellten Variante verkürzt. Außerdem weist sie keinen hochgebogenen Abschnitt auf.
Zwischen der Blattfeder 160' und dem Halterkopf 152' ist ein Klotz an den Übergangsabschnitt 156' angeschweißt. Der Klotz 164 steht dabei in Richtung auf die Eingriffslasche 158' des Halteelementes 150' vor. Wenn nun die Eingriffslasche 158' des Halteelementes 150' in die Nut 110 des in FIG 3 darge¬ stellten Hitzeschildelementes 100 eingreift, so greift die Oberseite des Klotzes 164 in die Materialaussparung im kalt¬ seitigen Materialriegel 122 ein und sichert so das Hitze- schildelement 100 gegen ein Verschieben in Axialrichtung A.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Hit¬ zeschildelement ist in FIG 6 dargestellt. Das in FIG 6 darge¬ stellte Hitzeschildelement 200 unterscheidet sich vom in FIG 3 dargestellten Hitzeschildelement 100 im Wesentlichen da¬ durch, dass sich die Aussparung 220 von der Kaltseite 202 ausgehend bis zur Nut 210 durch den kaltseitigen Materialrie¬ gel 222 erstreckt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Hal¬ teelement ist in FIG 7 dargestellt. Das in FIG 7 dargestellte Halteelement 250 unterscheidet sich vom in FIG 4 dargestell- ten Halteelement 150 dadurch, dass seine Blattfeder 260 kei¬ nen hochgebogenen Abschnitt aufweist, sondern im gesamten Übergangsabschnitt 256 des Halteelementes 250 an diesem an¬ liegt. Am Halterkopf 252 des Halteelementes 250 ist ein zy- linderförmiger Abschnitt in Form eines an den Halterkopf 252 angeschweißten Röhrchens 262 vorhanden. Das Röhrchen 262 befindet sich im senkrecht zum Übergangsabschnitt 256 abgewin¬ kelten Abschnitt des Halterkopfes 252 und greift in die Mate¬ rialaussparung 220 des in FIG 6 dargestellten Hitzeschildele- mentes 200 ein, wenn die Greiflasche 258 des Halteelementes 250 in die Nut 210 des Hitzeschildelementes 200 eingreift. Der Eingriff des Röhrchens 262 in die Materialaussparung 220 verhindert dabei ein Verschieben des Hitzeschildelementes in Axialrichtung A.
Ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hitzeschildelement ist in FIG 8 dargestellt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist der kaltseitige Materialriegel 322 eine Aussparung 320 auf. Diese befindet sich im Kantenbereich des Materialriegels, dort wo die in Axialrichtung der Brenn¬ kammer verlaufende Umfangsseite 306 und die in Umfangsrich- tung der Brennkammer verlaufende Umfangsseite 308 aneinander stoßen. Wie im in FIG 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Materialaussparung 320 von der Kaltseite 302 aus bis zur Nut 310 durch den Materialriegel 322.
Eine insbesondere in Verbindung mit dem in FIG 8 dargestell¬ ten Hitzeschildelement 300 zu verwendendes viertes Ausfüh¬ rungsbeispiel für das Halteelement 350 ist in FIG 9 darge- stellt. Als Vorsprung weist dieses Halteelement im Bereich der Greiflasche 358 einen hakenförmigen Ansatz 362 auf. Dieser ist an einer Kante 359 der Greiflasche 358 angeordnet, die sich in Umfangsrichtung U der Brennkammer erstreckt, wenn das Halteelement 350 an der Tragstruktur angebracht ist, und ist in Richtung auf den Übergangsabschnitt 356 abgebogen.
Beim Eingriff der Greiflasche 358 in die Nut 310 des in FIG 8 dargestellten Hitzeschildelementes 300 greift der hakenförmi- ge Ansatz 362 in die Materialaussparung 320 ein und sichert so das Hitzeschildelement 300 gegen ein Verschieben in Axial¬ richtung der Gasturbinenbrennkammer.
Ein viertes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Hit¬ zeschildelement ist in FIG 10 dargestellt. In diesem Hitze¬ schildelement 400 befindet sich die Materialaussparung 420 in der Nutseite der kaltseitigen Materialriegels 422, nämlich in der vom Materialriegel 422 gebildeten Wand 411 der Nut 410. Die Aussparung 420 ist als V-förmige Einformung im Material¬ riegel 422 ausgeführt, deren Spitze in Richtung auf die Kalt¬ seite 402 des Hitzeschildelementes 400 zeigt.
Das zugehörige Halteelement 450 ist in FIG 11 dargestellt. Im Halteelement 450 ist die Greiflasche 458 des Halterkopfes im Bereich der vorderen Kante 459 V-förmig eingebogen, wobei die Spitze 462 in Richtung auf den Übergangsschnitt 456 zeigt. Die V-Form der Greiflasche 458 ist dabei an die V-Form der Materialaussparung 420 im kaltseitigen Riegel 422 des Hitze- schildelementes 400 angepasst. Wenn nun die Greiflasche 458 des Halteelementes 450 in die Nut 410 des Hitzeschildelemen¬ tes 400 eingreift, so verhindert die V-Form ein Verschieben des Hitzeschildelementes 400 in Axialrichtung A der Brennkammer .
Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen für Hitzeschildelemente und Halteelemente lässt sich ein Hitzeschild an der Tragstruktur einer Brennkammer realisieren, in dem die Hitzeschildelemente gegen ein Verschieben in Axialrichtung gesi- chert sind. In Abweichung von den dargestellten Ausführungsbeispielen, in denen die Materialaussparung im kaltseitigen Materialriegel vorhanden ist, kann die Aussparung auch grund¬ sätzlich im Nutboden oder im heißseitigen Materialriegel vorhanden sein. Das Anordnen der Aussparung im kaltseitigen Ma- terialriegel bietet sich jedoch an, da die Eingriffslaschen der Halteelemente mit Klemmsitz am kaltseitigen Materialrie¬ gel angreifen, wodurch eine enges Anliegen des Halteabschnit¬ tes am Materialriegel realisiert werden kann. Die Ausführungsbeispiele wurden mit Bezug auf eine Gasturbi¬ nenkammer erläutert. Es sei daher angemerkt, dass die Erfin¬ dung auch zum Aufbau von Hitzeschilden in Flammrohren Verwendung finden kann, insbesondere in axialsymmetrischen Flamm- röhren .
Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Hitzeschildelemente, die insbesondere als keramische Hitzeschildelemente ausgeführt sein können, lassen sich aus bisher Verwendung findenden Hitzeschildelementen herstellen, indem die Materialaussparungen nachträglich eingebracht werden. Es können daher bestehende Hitzeschilde durch Einbringen der Aussparungen in die Hitzeschildelemente und durch den Einsatz erfindungs¬ gemäßer Halteelemente in einen erfindungsgemäßen Hitzeschild umgerüstet werden. Diese Umrüstung kann beispielsweise bei der turnusmäßigen Wartung erfolgen. Es ist auch möglich, einzelne Hitzeschildelemente erst nach und nach durch erfin¬ dungsgemäße Hitzeschildelemente zu ersetzen.
Die erfindungsgemäße Lösung für ein axiales Fixieren der Hit¬ zeschildelemente kann auch dann eingesetzt werden, wenn an der Kaltseite der Hitzeschildelemente eine keramische Matte angeordnet ist.
Gegenüber alternativen Lösungsvorschlägen, die das Vorsehen einer die Hitzeschildelemente gegen axiales Verschieben si¬ chernden Klammer beinhalten, bietet die erfindungsgemäße Lö¬ sung den Vorteil, dass kein zusätzliches Bauteil nötig ist.
Aufgrund der axialen Fixierung der Hitzeschildelemente treten weniger große Variationen in den Spaltbreiten auf. Insbesondere lassen sich besonders große Spalte zwischen benachbarten Hitzeschildelementen vermeiden. Der Sperrluftbedarf zum Sperren der Spalte kann so verringert werden, was auch zu einer Verringerung der Temperaturgradienten in den keramischen Hitzeschildelementen führt. Im Ergebnis lassen sich so die Wärmespannungen im keramischen Hitzeschildelement verringern, was zu weniger bzw. zu kürzeren Rissen im Vergleich zu kon- ventionellen Hitzeschilden führt. Geringere Austauschraten und längere Lebensdauer des Hitzeschildelementes sind die Folge .
Das axiale Sichern der Hitzeschildelemente ermöglicht außer¬ dem eine Optimierung des Toleranzkonzeptes wodurch ein Verkürzen der Monatgezeit im Neubau und im Service möglich ist, da ein nachträgliches Anpassen der Spalttoleranzen durch Schleifen entfallen kann oder zumindest weniger häufig not- wendig ist.

Claims

Patentansprüche
1. Halteelement (150, 150', 250, 350, 450) zum Halten eines Hitzeschildelementes (100, 200, 300, 400) an einer Tragstruk- tur (39) mit wenigstens einem zum Fixieren des Haltelementes (150, 150', 250, 350, 450) an der Tragstruktur (3) ausgebil¬ deten Fixierabschnitt (154) und wenigstens einem Halteab¬ schnitt (152, 152', 252, 352, 452), der zum Eingriff in eine in einer Umfangsseite (106, 206, 306, 406) eines Hitzeschild- elementes (100, 200, 300, 400) vorhandene Eingriffsnut (110, 210, 310, 410) ausgebildet ist, ge kenn z e i chnet du r ch einen Vorsprung (162, 164, 262, 362, 462), der derart angeordnet ist, dass er beim Halten eines Hitzeschildele¬ mentes (100, 200, 300, 400) in Richtung auf das Hitzeschild- element (100, 200, 300, 400) vorsteht.
2. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (262, 362, 462) im Halteabschnitt (152, 352, 452) angeordnet ist.
3. Halteelement (250) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorsprung (262) ein zylind¬ rischer, am Halteabschnitt (252) angeordneter Ansatz ausgebildet ist.
4. Halteelement (350) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorsprung (362) ein am Hal¬ teabschnitt (352) angeordneter Haken ausgebildet ist.
5. Halteelement (450) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (462) als Spitze eines V-förmig ausgebildeten Bereiches des Halteabschnittes (452) ausgebildet ist.
6. Halteelement (150, 150') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es einen zwischen dem Fixierab¬ schnitt (154) und dem Halteabschnitt (152, 152') angeordneten Übergangsabschnitt (156, 156' ) aufweist und der Vorsprung (162, 164) im Übergangsabschnitt (156, 156') angeordnet ist.
7. Halteelement (150') nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorsprung (164) ein klotz- förmiger, am Übergangsabschnitt (156') angeordneter Ansatz ausgebildet ist.
8. Halteelement (150) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass als Vorsprung (162) ein gebogener Bereich im Übergangsabschnitt (156' ) vorhanden ist, welcher derart gebogen ist, dass er beim Halten eines Hitzeschildelementes (100) in Richtung auf das Hitzeschildelement (100) vorsteht.
9. Hitzeschildelement (100, 200, 300, 400) mit einer einer
Tragstruktur (3) zuzuwendende Kaltseite (102, 202, 302, 402), einer der Tragstruktur (3) abzuwendende Heißseite (104, 204, 304, 404) und die Kaltseite (102, 202, 302, 402) mit der Heißseite (104, 204, 304, 404) verbindenden Umfangsseiten (106, 108, 206, 208, 306, 308, 406, 408), wobei wenigstens eine der Umfangsseiten (106, 206, 306, 406) eine Eingriffsnut (110, 210, 310, 410) aufwiest, die zur Kaltseite (102, 202, 302, 402) hin von einem kaltseitigen Materialriegel (122, 222, 322, 422), zur Heißseite hin von einem heißseitigen Ma- terialriegel (124, 224, 324, 424) und zum Inneren des Hitzeschildelementes (100, 200, 300, 400) hin von einem Nutboden (126, 226, 326, 426) begrenzt ist, dadu r ch ge kenn¬ z e i chnet , dass in einem Abschnitt eines Materialriegels (122, 222, 322, 422) oder des Nutbodens (126, 226, 326, 426), welcher sich in einem zum Eingriff des Halteabschnittes (152, 152', 252, 352, 452) eines Halteelementes (150, 150', 250, 350, 450) vorgesehenen Bereich der Eingriffsnut (110, 210, 310, 410) befindet, mindestens eine Materialaussparung (120, 220, 320, 420) vorhanden ist.
10. Hitzeschildelement (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Materialausspa- rung (120, 220, 320, 420) im kaltseitigen Materialriegel (122, 222, 322, 422) angeordnet ist.
11. Hitzeschildelement (400) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparung (420) als V-förmige Einformung ausgebildet ist.
12. Hitzeschildelement (100, 200, 300) nach einem der Ansprü¬ che 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Materialaussparung (120, 220, 320) in der Kaltseite (102, 202, 302) angeordnet ist.
13. Hitzeschildelement (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein kera- misches Material umfasst.
14. Brennkammer, insbesondere Gasturbinenbrennkammer, mit einer Tragstruktur (3) und einem an der Tragstruktur (3) befestigten und eine Anzahl von Hitzeschildelementen (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 sowie eine Anzahl von Haltelementen ( 150, 150', 250, 350, 450) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassenden Hitzeschild, wobei die Hitze¬ schildelemente (100, 200, 300, 400) mittels der Halteelemente (150, 150', 250, 350, 450) unter Spaltbelassung (101, 103) flächendeckend an der Tragstruktur (3) angeordnet sind und die Vorsprünge (162, 164, 262, 362, 462) der Halteelemente mit den Materialaussparungen (120, 220, 320, 420) der Hitze¬ schildelemente (100, 200, 300, 400) in Eingriff stehen.
15. Brennkammer nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine axialsymmetrische Ausgestaltung.
16. Flammrohr mit einer Tragstruktur (3) und einem an der Tragstruktur befestigten und eine Anzahl von Hitzeschildele- menten (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 sowie eine Anzahl von Halteelementen (150, 150', 250, 350, 450) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassenden Hitze¬ schild, wobei die Hitzeschildelemente (100, 200, 300, 400) mittels der Halteelemente (150, 150', 250, 350, 450) unter Spaltbelassung flächendeckend an der Tragstruktur (3) angeordnet sind und die Vorsprünge (162, 164, 262, 362, 462) der Halteelemente (150, 150', 250, 350, 450) mit den Materialaus- sparungen (120, 220 320, 420) der Hitzeschildelemente (100, 200, 300, 400) in Eingriff stehen.
17. Flammrohr nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine axialsymmetrische Ausgestaltung.
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