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WO2019115129A1 - Rohrbrennkammer mit keramischer auskleidung - Google Patents

Rohrbrennkammer mit keramischer auskleidung Download PDF

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Publication number
WO2019115129A1
WO2019115129A1 PCT/EP2018/081305 EP2018081305W WO2019115129A1 WO 2019115129 A1 WO2019115129 A1 WO 2019115129A1 EP 2018081305 W EP2018081305 W EP 2018081305W WO 2019115129 A1 WO2019115129 A1 WO 2019115129A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
jacket
ceramic tube
ceramic
heat shield
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/EP2018/081305
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Gralki
Marvin Hümbs
Claus Krusch
Daniel Schmidt
Holger Grote
Marc Tertilt
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 US16/771,060 priority Critical patent/US20210190319A1/en
Priority to KR1020207019703A priority patent/KR102364131B1/ko
Priority to EP18810907.8A priority patent/EP3707435B1/de
Publication of WO2019115129A1 publication Critical patent/WO2019115129A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
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    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
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    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
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    • F23D—BURNERS
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    • F23D2212/10—Burner material specifications ceramic
    • F23D2212/103—Fibres
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D2900/00018—Means for protecting parts of the burner, e.g. ceramic lining outside of the flame tube
    • 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 tube combustion chamber with a ceramic lining.
  • the object of the invention is to carefully install such a ceramic A set in the metallic shell a combustion chamber and, if necessary, an interface geometry of ceramic segments of such a combustion chamber with one another to ge so that thermal expansions are not hindered.
  • the interface geometry must fulfill various additional functions, such as the transmission of axial and radial elastic composite loads, the unambiguous definition of the position and rotation of the individual elements, the seal between Hot and cold gas side and the avoidance of tensile stresses in the interface area.
  • the invention solves the task directed to a combustion chamber by providing that in such a Brennkam mer, comprising a arranged around a main axis of the combustion chamber jacket and a disposed within the shell ceramic tube, an intermediate layer is disposed between the shell and ceramic tube, the jacket is at least partially co nical and the ceramic tube is axially braced along the main axis in the shell, wherein the ceramic tube is a composite of several heat shield segments and wherein individual hit zeschildsegmente a segment row, each of which can be acted upon by a hot medium hot side, one of
  • Thermal expansion differences occur in particular between hot and cold side of the ceramic segments. It is particularly advantageous if the column are sickle-shaped.
  • the cold-side contact surfaces of the individual segments serve to transmit power in the tangential and axial directions.
  • the open to the hot side crescent-shaped column similar to a tongue and groove connection, ensure for a unbehinder te thermal expansions and on the other a positive connection and thus a position definition in the radial direction.
  • the side and end face geometry must be designed in such a way that their gap geometry is stretch-adapted and thus minimizes tion of the column realized during operation to avoid the penetration of hot gas as far as possible.
  • the jacket is metallic.
  • the ceramic tube made of refractory material.
  • the intermediate layer is a ceramic swelling mat.
  • Swelling mats are mineral fiber mats containing expandable particles. Due to their elastic restoring forces they exert a holding force on the ceramic tube. About the axial distortion of the heat shield segments who generates the radial forces that are reliably transmitted to the ceramic outer surface via these resilient elements.
  • the intermediate layer comprises Fe and / or damping elements. These can be kera mixed or metallic.
  • the jacket at the opening with the largest opening diameter attachment means can be pulled against the opening.
  • the axial Verspan nen by a force and / or form-fitting joined Me tallring done.
  • the adhesion is made from the metal ring on the ceramic column and springs on the metallic conical counter surface.
  • the ceramic tube itself may conveniently be a Vollzylin or a full cone.
  • the end faces are not flat, but to be designed so that a positive connection between the Kerami rule individual segments is formed in the circumferential direction.
  • the interface geometry is preferably carried out in a wellenför shaped geometry or any other form gleichge devisrologyn the geometry. Again, preferably stump fe angles and comparatively large radii are used.
  • a ceramic composite of several refractory heat shield segments is therefore provided according to the invention.
  • the resulting ring or cone made of refractory ceramics is supported by means of a resilient inter mediate layer in a metallic housing.
  • the fastening of the ceramic segments is realized via the external pressure, so that a construction without gaps is created.
  • FIG. 1 shows a detail of a composite solution for a combustion chamber of the elements sheath, ceramic tube and inter mediate layer
  • Figure 2 is a representation of the forces acting on the composite solution of Figure 1 in the side view and
  • FIG. 3 a representation of the acting forces of the composite solution of FIG. 1 in the longitudinal direction
  • FIG. 5 axial clamping on the example of a metal ring in the closed state
  • Figure 6 shows the principle of two conical components with central
  • Figure 8 is a tongue and groove-like compound of heat
  • Figure 9 is a tongue and groove-like compound of heat
  • FIG. 10 shows a wave-shaped geometry between different ones
  • Figure 1 shows schematically and by way of example a composite solution of three elements for a combustion chamber 1 with jacket 3, a arranged in the jacket 3 ceramic tube 4 made of refractory material and a high temperature resistant intermediate layer 5, which is disposed between the shell 3 and ceramic tube 4.
  • Figure 2 illustrates here to the inventive axial bracing 18 of the ceramic tube 4 in the shell 3.
  • axial clamping 18 of the ceramic tube in the direction of the main axis 2 of a conical metalli's mating surface, ie the shell, radial forces are 19th generated, which are transmitted via resilient elements, ie the intermediate layer 5, on the ceramic outer surface.
  • resilient elements ie the intermediate layer 5
  • Figures 4 and 5 show an example of how the axial Ver span 18 can be done by a force and / or form-fitting geglag th metal ring as a fastener 7 in the region of size ren opening 6 of the cone.
  • the frictional connection he follows from the metal ring on the ceramic column and springs on the metallic conical mating surface of the shell.
  • the metallic component can be separated into two conical components (for example with a dividing plane 20 shifted in the middle, as shown in FIG. 6).
  • the other part of the jacket 9 with the ent speaking ceramic tube 4 acts here as a counterpart 8 for the axial tension 18th
  • Figure 7 shows a longitudinally cut tube combustion chamber 1 with transition piece 21, in which a clothing, as shown in Figure 6, offers.
  • FIGS. 8 to 10 show details of the geometry between individual ceramic heat shield segments 10 in a ceramic-metal composite under external pressure.
  • FIG. 8 shows two adjacent heat shield segments 10 in the installed state.
  • the heat shield segments 10 each have a hot side 11 which can be acted upon by a hot medium, one of the hot side 11 opposite the jacket 3 facing Cold side 12 and a between hot side 11 and cold side 12 encircling edge 13.
  • the heat shield segments 10 have on the edge 13 to the cold side 12 subsequent izoflä surfaces 15, which serve for transmitting power in the tangential and axial direction, and the hot gas side 11 toward opening column 16.
  • the opening to the hot gas side column 16 are sickle-shaped, similar to the function of a groove and Fe derharm.
  • the gap 16 itself ensures an unhindered thermal expansion, the shape of the gap 16 allows ei nen positive locking and thus a position definition in the radial direction.
  • Figure 9 shows the same two heat shield segments 10, as Figure 8. The difference is that the heat shield segments 10 of Figure 8 in cold, he 9 are in a hot state and the gap 16 due to the heat expansion 22 is closed.
  • the end faces 17 of the heat shield segments 10 are not flat but to be designed so that a positive connection between the individual ceramic heat shield segments 10 is formed in the circumferential direction.
  • the interface geometry is preferably carried out in a wave-shaped geometry, as shown in Figure 10, or any other form gleichge Techrleistenden geometry.
  • Figure 10 shows a section through a combustion chamber 1 with two Seg ment rows 14. The flow direction 23 of the hot gases in loading operation is also indicated.
  • the side and end face geometry is of course designed to be stretch adapted, so that a minimization of the column 16 and also between the rows of segments 14 is realized during operation in order to avoid the ingress of hot gas whatsoever.
  • preferably obtuse angles and large radii are to be used in order to avoid zugêtsbean sprayed zones.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer (1) umfassend einen um eine Hauptachse (2) der Brennkammer (1) angeordneten Mantel (3) und ein innerhalb des Mantels (3) angeordnetes Keramikrohr (4), wobei zwischen Mantel (3) und Keramikrohr (4) eine Zwischenschicht (5) angeordnet ist und der Mantel (3) zumindest teilweise konisch ist und das Keramikrohr (4) entlang der Hauptachse (2) in den Mantel (3) axial verspannt ist, wobei das Keramikrohr (4) ein Verbund aus mehreren Hitzeschildsegmenten (10) ist, wobei die Hitzeschildsegmente (10) jeweils eine mit einem heißen Medium beaufschlagbare Heißseite (11), eine der Heißseite (11) gegenüberliegende, dem Mantel (3) zugewandte Kaltseite (12) und einen zwischen Heißseite (11) und Kaltseite (12) umlaufenden Rand (13) aufweisen, und im kalten Zustand einzelne Hitzeschildsegmente (10) einer Segmentreihe (14) auf dem Rand (13) an die Kaltseite (12) anschließende Anlageflächen (15) und sich zur Heißgasseite (11) öffnende Spalte (16) aufweisen.

Description

Beschreibung
Rohrbrennkammer mit keramischer Auskleidung
Die Erfindung betrifft eine Rohrbrennkammer mit keramischer Auskleidung .
Zur Herstellung einer keramisch ausgekleideten Rohrbrennkam mer ist eine Werkstoff- und montagegerechte Konstruktion not wendig .
Die sorgfältige Integration der bruchempfindlichen kerami schen Monolithe in die Metallumgebung ist besonders wichtig, da die Rohrbrennkammer starken Verbrennungsschwingungen bzw. Vibrationen ausgesetzt ist. Die vibrationsdämpfende, dauer hafte Lagerung der Keramik stellt daher eine konstruktive Hauptaufgabe dar. Bei der Lagerung ist insbesondere darauf zu achten, dass die Keramik durch den Einbau in das Gehäuse kei ner kritischen Zug- oder Schubbeanspruchung ausgesetzt ist. Beim Betrieb erfährt der keramische Einsatz neben den durch die Lagerung verursachten Verbundspannungen die durch die Verbrennung entstehenden Lastspannungen . Diese Beanspruchun gen ergeben zusammen mit den herstellungsbedingten Eigenspan nungen die Gesamtspannungsverteilung, bei der Druckspannungen für das Bauteil kritische Zugspannungen unschädlich überla gern können. Eine Brennkammer mit Auskleidung ist beispiels weise in der WO 2015/038293 offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen keramischen Ein satz sorgfältig in den metallischen Mantel eine Brennkammer einzubauen und ggf. eine Schnittstellengeometrie keramischer Segmente einer solchen Brennkammer untereinander so zu ge stalten, dass Wärmedehnungen nicht behindert werden. Ferner muss die Schnittstellengeometrie verschiedene zusätzliche Funktionen erfüllen, wie die Übertragung von axialen und ra dialen Verbundlasten, die eindeutige Definition der Lage und Verdrehsicherung der Einzelelemente, die Abdichtung zwischen Heiß- und Kaltgasseite sowie die Vermeidung von Zugspannungen im Schnittstellenbereich.
Die Erfindung löst die auf eine Brennkammer gerichtete Aufga be, indem sie vorsieht, dass bei einer derartigen Brennkam mer, umfassend einen um eine Hauptachse der Brennkammer ange ordneten Mantel und ein innerhalb des Mantels angeordnetes Keramikrohr, zwischen Mantel und Keramikrohr eine Zwischen schicht angeordnet ist, der Mantel zumindest teilweise ko nisch ist und das Keramikrohr entlang der Hauptachse in den Mantel axial verspannt ist, wobei das Keramikrohr ein Verbund aus mehreren Hitzeschildsegmenten ist und wobei einzelne Hit zeschildsegmente einer Segmentreihe, welche jeweils eine mit einem heißen Medium beaufschlagbare Heißseite, eine der
Heißseite gegenüberliegende, dem Mantel zugewandte Kaltseite und einen zwischen Heißseite und Kaltseite umlaufenden Rand aufweisen, im kalten Zustand auf dem Rand an die Kaltseite anschließende Anlageflächen und sich zur Heißgasseite öffnen de Spalte aufweisen.
Bei der Ausführung mit einzelnen Segmenten werden diese form- und kraftschlüssig in Position gehalten (Torbogenprinzip) und bilden so einen druckvorgespannten Keramikring. Die Realisie rung einer Druckvorspannung wird durch axiales Spannen der Hitzeschildsegmente in einer konischen Gegenfläche erreicht.
Wärmedehnungsunterschiede treten insbesondere zwischen Heiß- und Kaltseite der keramischen Segmente auf. Dabei ist es be sonders vorteilhaft, wenn die Spalte sichelförmig sind. Die kaltseitigen Anlageflächen der Einzelsegmente dienen zur Kraftübertragung in Tangential- und Axialrichtung. Die sich zur Heißseite öffnenden sichelförmigen Spalte, ähnlich einer Nut- und Federverbindung, gewährleisten zum einen unbehinder te Wärmedehnungen und zum anderen einen Formschluss und somit eine Lagedefinition in radialer Richtung. Die Seiten- und Stirnflächengeometrie ist derart auszuführen, dass deren Spaltgeometrie dehnungsangepasst ist und damit eine Minimie- rung der Spalte während des Betriebs realisiert um das Ein dringen von Heißgas weitestgehend zu vermeiden.
Es ist zweckmäßig, wenn zwischen Segmentreihen unebene Stirn flächen vorgesehen sind, so dass im heißen Zustand ein Form schluss zwischen einzelnen Hitzeschildsegmenten in Umfangs richtung entsteht. Für die Schnittstellengeometrie sind vor zugsweise stumpfe Winkel und vergleichsweise große Radien zu verwenden, um zugspannungsbeanspruchte Zonen zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Mantel metallisch.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das Keramikrohr aus feuerfestem Werkstoff.
Es ist vorteilhaft, wenn die Zwischenschicht eine keramische Quellmatte ist. Quellmatten sind Mineralfasermatten, die ex pandierbare Partikel enthalten. Aufgrund ihrer elastischen Rückstellkräfte üben sie eine Haltekraft auf das Keramikrohr aus. Über das axiale Verspannen der Hitzeschildsegmente wer den Radialkräfte erzeugt, die über diese federnden Elemente zuverlässig auf die keramische Außenfläche übertragen werden.
Alternativ ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenschicht Fe der- und/oder Dämpfungselemente umfasst. Diese können kera misch oder metallisch sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Mantel an der Öffnung mit dem größten Öffnungsdurchmesser Befestigungs mittel auf, mit deren Hilfe ein Gegenstück gegen die Öffnung gezogen werden kann. Beispielsweise kann das axiale Verspan nen durch einen kraft- und/oder formschlüssig gefügten Me tallring erfolgen. Der Kraftschluss erfolgt vom Metallring über die Keramiksäule und Federn auf die metallische konische Gegenfläche . Mit dem Ziel die Fügekräfte zu begrenzen und variable Geomet rien auszukleiden, kann es vorteilhaft sein, wenn der Mantel zwei konische Teilmäntel umfasst, d.h. der Mantel ist dann in zwei konische Bauteile getrennt (z.B. mit einer in die Mitte verschobenen Trennebene) .
Das Keramikrohr selbst kann zweckmäßigerweise ein Vollzylin der oder ein Vollkonus sein.
Um zwischen den Segmentreihen eine Verdrehung in Umfangsrich tung zu verhindern, sind die Stirnflächen nicht eben, sondern derart auszuführen, dass ein Formschluss zwischen den kerami schen Einzelsegmenten in Umfangsrichtung entsteht. Dazu ist die Schnittstellengeometrie vorzugsweise in einer wellenför migen Geometrie oder jeder anderen formschlussgewährleisten den Geometrie auszuführen. Auch hier sind vorzugsweise stump fe Winkel und vergleichsweise große Radien zu verwenden.
Für die Auskleidung einer Rohrbrennkammer wird also nach der Erfindung ein Keramikverbund aus mehreren Feuerfest-Hitze- schildsegmenten vorgesehen. Der so entstehende Ring oder Ko nus aus Feuerfestkeramik wird mithilfe einer federnden Zwi schenschicht in einem metallischen Gehäuse gelagert. Die Be festigung der keramischen Segmente wird über den Außendruck realisiert, sodass eine Konstruktion ohne Spalte entsteht.
Mit der Erfindung lassen sich grundlegende Konstruktionsprin zipien eines Keramik-Metall-Verbunds in Kombination mit einer bauteil- und kostenreduzierten Konstruktion realisieren. Mit der Erzeugung von Druckvorspannungen in der Keramikaus kleidung wird eine Erhöhung der Beanspruchbarkeit der Keramik ermöglicht. Die Verwendung von Feuerfestkeramik in einer Rohrbrennkammer führt zu einer Reduzierung der Neuteil- und Lebenszykluskosten (durch Erhöhung der Lebensdauer gegenüber der metallischen Lösung) . Zusätzlich sind eine Erhöhung der Temperaturbeanspruchbarkeit sowie eine Reduzierung des Kühl- luftverbrauchs möglich. Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:
Figur 1 einen Ausschnitt einer Verbundlösung für eine Brenn kammer aus den Elementen Mantel, Keramikrohr und Zwi schenschicht,
Figur 2 eine Darstellung der wirkenden Kräfte der Verbundlö sung der Figur 1 in der Seitensicht und
Figur 3 eine Darstellung der wirkenden Kräfte der Verbundlö sung der Figur 1 in der Längssicht,
Figur 4 axiales Spannen am Beispiel eines Metallrings in ge öffnetem Zustand und
Figur 5 axiales Spannen am Beispiel eines Metallrings in ge schlossenem Zustand,
Figur 6 das Prinzip zweier konischer Komponenten mit mittiger
Trennebene,
Figur 7 eine aufgeschnittene Rohrbrennkammer mit Übergangs stück,
Figur 8 eine Nut-Feder-ähnliche Verbindung von Hitze
schildsegmenten mit Anlagefläche im kalten Zustand,
Figur 9 eine Nut-Feder-ähnliche Verbindung von Hitze
schildsegmenten mit Anlagefläche und geschlossenem Spalt im heißen Zustand und
Figur 10 eine wellenförmige Geometrie zwischen verschiedenen
Segmentreihen als Verdrehsicherung.
Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Verbundlösung aus drei Elementen für eine Brennkammer 1 mit Mantel 3, einem im Mantel 3 angeordneten Keramikrohr 4 aus feuerfestem Werk stoff und einer hochtemperaturfesten Zwischenschicht 5, die zwischen Mantel 3 und Keramikrohr 4 angeordnet ist.
Die sorgfältige Integration des Keramikrohrs 4 in die Metall umgebung ist besonders wichtig. Figur 2 veranschaulicht hier zu das erfindungsgemäße axiale Verspannen 18 des Keramikrohrs 4 im Mantel 3. Durch das axiale Verspannen 18 des Keramik rohrs in Richtung der Hauptachse 2 einer konischen metalli schen Gegenfläche, d.h. des Mantels, werden Radialkräfte 19 erzeugt, die über federnde Elemente, d.h. die Zwischenschicht 5, auf die keramische Außenfläche übertragen werden. Auf die se Weise wird ein unter Außendruck stehender Keramikverbund erzeugt .
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit einzelnen Hitze schildsegmenten 10 werden diese form- und kraftschlüssig in Position gehalten (Torbogenprinzip) und bilden so einen druckvorgespannten Ring aus keramischen Hitzeschildsegmenten 10, wie er in der Figur 3 als Segmentreihe 14 gezeigt ist.
Die Figuren 4 und 5 zeigen beispielhaft, wie das axiale Ver spannen 18 durch einen kraft- und / oder formschlüssig gefüg ten Metallring als Befestigungsmittel 7 im Bereich der größe ren Öffnung 6 des Konus erfolgen kann. Der Kraftschluss er folgt vom Metallring über die Keramiksäule und Federn auf die metallische konische Gegenfläche des Mantels 3.
Mit dem Ziel, die Fügekräfte zu begrenzen und variable Geo metrien auszukleiden, kann die metallische Komponente in zwei konische Bauteile getrennt werden (beispielsweise mit einer in die Mitte verschobenen Trennebene 20, wie sie in der Figur 6 gezeigt ist) . Der jeweils andere Teilmantel 9 mit dem ent sprechenden Keramikrohr 4 wirkt hier als Gegenstück 8 für die axiale Verspannung 18.
Figur 7 zeigt eine in Längsrichtung aufgeschnittene Rohr brennkammer 1 mit Übergangsstück 21, bei der sich eine Aus kleidung, wie in Figur 6 dargestellt, anbietet.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen Details der Geometrie zwischen einzelnen keramischen Hitzeschildsegmenten 10 in einem unter Außendruck stehenden Keramik-Metall-Verbund .
Die Figur 8 zeigt zwei benachbarte Hitzeschildsegmente 10 im Einbauzustand. Die Hitzeschildsegmente 10 weisen jeweils eine mit einem heißen Medium beaufschlagbare Heißseite 11, eine der Heißseite 11 gegenüberliegende, dem Mantel 3 zugewandte Kaltseite 12 und einen zwischen Heißseite 11 und Kaltseite 12 umlaufenden Rand 13 auf. Die Hitzeschildsegmente 10 weisen auf dem Rand 13 an die Kaltseite 12 anschließende Anlageflä chen 15, die zur Kraftübertragung in Tangential- und Axial richtung dienen, und sich zur Heißgasseite 11 hin öffnende Spalte 16 auf. Die sich zur Heißgasseite hin öffnenden Spalte 16 sind sichelförmig, ähnlich der Funktion einer Nut- und Fe derverbindung. Der Spalt 16 an sich gewährleistet eine unbe hinderte Wärmedehnung, die Form des Spalts 16 ermöglicht ei nen Formschluss und somit eine Lagedefinition in radialer Richtung .
Figur 9 zeigt dieselben beiden Hitzeschildsegmente 10, wie Figur 8. Der Unterschied besteht darin, dass sich die Hitze schildsegmente 10 der Figur 8 in kaltem, die er Figur 9 in heißem Zustand befinden und der Spalt 16 aufgrund der Wärme dehnung 22 geschlossen ist.
Um zwischen den Segmentreihen 14 aus in Umfangsrichtung ange ordneten Hitzeschildsegmenten 10 eine Verdrehung in Umfangs richtung zu verhindern, sind die Stirnflächen 17 der Hitze schildsegmente 10 nicht eben sondern derart auszuführen, dass ein Formschluss zwischen den einzelnen keramischen Hitze schildsegmenten 10 in Umfangsrichtung entsteht. Dazu ist die Schnittstellengeometrie vorzugsweise in einer wellenförmigen Geometrie, wie in Figur 10 dargestellt, oder jeder anderen formschlussgewährleistenden Geometrie auszuführen. Figur 10 zeigt einen Schnitt durch eine Brennkammer 1 mit zwei Seg mentreihen 14. Die Strömungsrichtung 23 der Heißgase im Be trieb ist ebenfalls angedeutet.
Die Seiten- und Stirnflächengeometrie ist selbstverständlich dehnungsangepasst auszuführen, damit eine Minimierung der Spalte 16 und auch zwischen den Segmentreihen 14 während des Betriebs realisiert wird, um das Eindringen von Heißgas wei testgehend zu vermeiden. Dabei sind vorzugsweise stumpfe Winkel und große Radien zu verwenden, um zugspannungsbean spruchte Zonen zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkammer (1) umfassend einen um eine Hauptachse (2) der Brennkammer (1) angeordneten Mantel (3) und ein in nerhalb des Mantels (3) angeordnetes Keramikrohr (4), wo bei zwischen Mantel (3) und Keramikrohr (4) eine Zwi schenschicht (5) angeordnet ist und der Mantel (3) zumin dest teilweise konisch ist und das Keramikrohr (4) ent lang der Hauptachse (2) in den Mantel (3) axial verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikrohr (4) ein Verbund aus mehreren Hitzeschildsegmenten (10) ist, wobei die Hitzeschildsegmente (10) jeweils eine mit einem hei ßen Medium beaufschlagbare Heißseite (11), eine der
Heißseite (11) gegenüberliegende, dem Mantel (3) zuge wandte Kaltseite (12) und einen zwischen Heißseite (11) und Kaltseite (12) umlaufenden Rand (13) aufweisen, und im kalten Zustand einzelne Hitzeschildsegmente (10) einer Segmentreihe (14) auf dem Rand (13) an die Kaltseite (12) anschließende Anlageflächen (15) und sich zur Heißgassei te (11) öffnende Spalte (16) aufweisen.
2. Brennkammer (1) nach Anspruch 1, wobei die Spalte (16) sichelförmig sind.
3. Brennkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zwischen Segmentreihen (14) unebene Stirnflächen (17) vorgesehen sind, so dass im heißen Zustand ein Form schluss zwischen einzelnen Hitzeschildsegmenten (10) in Umfangsrichtung entsteht.
4. Brennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mantel (3) metallisch ist.
5. Brennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Keramikrohr (4) aus feuerfestem Werkstoff be steht .
6. Brennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (5) eine keramische Quellmatte ist .
7. Brennkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zwischenschicht (5) Feder- und/oder Dämpfungselemente umfasst .
8. Brennkammer (1) nach Anspruch 7, wobei die Feder- und/oder Dämpfungselemente keramisch sind.
9. Brennkammer (1) nach Anspruch 7, wobei die Feder- und/oder Dämpfungselemente metallisch sind.
10. Brennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mantel (3) an der Öffnung (6) mit dem größten Öffnungsdurchmesser Befestigungsmittel (7) aufweist, mit deren Hilfe ein Gegenstück (8) gegen die Öffnung (6) ge zogen werden kann.
11. Brennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mantel (3) zwei konische Teilmäntel (9) um fasst.
12. Brennkammer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Keramikrohr (4) ein Vollzylinder ist.
13. Brennkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Keramikrohr (4) ein Vollkonus ist.
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