Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BYPASS HEAT SHIELD ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/156370
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat shield element (1), in particular for lining a combustion chamber (2), comprising a wall (3) with a hot face (4), to which a hot medium can be supplied, and a cold face (5), which lies opposite the hot face (4), and comprising a peripheral edge (6), which adjoins the wall (3) and extends outwards beyond the plane of the cold face (5) and which comprises a free end (7) positioned at a distance from the cold face (5). A partition (8) extends from the cold face (5) of the wall (3) to the height of the free end (7) between two opposing sides (9) formed by the edge (6) such that two separate first and second chambers (10, 11) are formed on the cold face (5) of the wall (3), wherein the first chamber (10) has an opening gap (12) from the cold face (5) to the hot face (4). The invention further relates to an annular combustion chamber (2) and a gas turbine system (23).

Inventors:
BÖTTCHER ANDREAS (DE)
KLUGE ANDRE (DE)
KRIEGER TOBIAS (DE)
MALECHA KASPAR MATTHIAS (DE)
MOUJANE YOUSSEF (DE)
SCHILDMACHER KAI-UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/056881
Publication Date:
October 06, 2016
Filing Date:
March 30, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F23R3/00; F23R3/06; F23R3/50; F23R3/60
Domestic Patent References:
WO2013135702A22013-09-19
WO2013135859A22013-09-19
WO2013135702A22013-09-19
Foreign References:
EP0558540B11995-06-14
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Hitzeschildelement (1), insbesondere zur Auskleidung einer Brennkammer (2), mit einer ein- oder mehrteiligen Wand (3), welche (3) eine mit einem heißen Medium beaufschlagbare Hei߬ seite (4) und eine der Heißseite (4) gegenüberliegende Kalt¬ seite (5) aufweist, und mit einem an der Wand (3) angrenzen¬ den sich von der Heißseite (4) wegweisend erstreckenden umlaufenden Rand (6), welcher (6) zumindest zwei gegenüberlie- gende erste Randabschnitte (56) und ein quer zu den ersten Randabschnitten verlaufenden zweiten Randabschnitt (57) und einen gegenüber dem zweiten Randabschnitt (57) angeordneten dritten Randabschnitt (58) umfasst,

gekennzeichnet durch

einen die Wand (3) durchdringenden Öffnungsspalt (12), wel¬ cher die Wand (3) in einen ersten Wandabschnitt (51) und ei¬ nen zweiten Wandabschnitt (52) unterteilt, und durch

eine angrenzend an den Öffnungsspalt (12) angeordnete Trenn¬ wand (8), welche (8) sich an den zweiten Wandabschnitt (52) anschließt und von der Heißseite wegweisend zwischen den bei¬ den ersten Randabschnitten (56) erstreckt.

2. Hitzeschildelement (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass sich der Öffnungsspalt (12) beidseitig bis zu den ersten Randabschnitten (56) erstreckt.

3. Hitzeschildelement (1) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass sich der umlaufende Rand (6) und die Trennwand (8) bis zu einem freien Ende (7) erstreckt.

4. Hitzeschildelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass die Trennwand (8) zumindest im Bereich des Öffnungs¬ spalts (12) geneigt ist.

5. Hitzeschildelement (12) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Trennwand (8) mehrere Bohrungen (13) aufweist, deren (13) Achsen (14) auf den ersten Wandabschnitt (52) gerichtet sind.

6. Hitzeschildelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

dass am zweiten Wandabschnitt (51) zumindest eine sich von der Kaltseite aus erstreckende Befestigungsvorrichtung (15) angeordnet ist.

7. Hitzeschildelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

dass das Hitzeschildelement (1) aus Metall hergestellt ist.

8. Ringbrennkammer (2) umfassend eine Außenschale (16), eine Anzahl von Hitzeschildelementen (1), welche (1) an der Innenseite der Außenschale (16) lösbar befestigt sind, und einen sich über den Umfang der Außenschale (16) erstreckenden Ringkanal (17), dem (17) ein Luft-Bypassstrom zugeführt werden kann und der (17) einen zum Brennkammerinneren (19) offenen Ringspalt (18) aufweist, wobei die Hitzeschildelemente (1) angrenzend an den Ringspalt (18) angeordnet sind,

gekennzeichnet durch Hitzeschildelemente (1) gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche.

9. Ringbrennkammer nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Ringspalt (18) zwischen der Trennwand (8) und dem dritten Randabschnitt (57) angeordnet ist.

10. Ringbrennkammer (2) nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Außenschale (16) erste Öffnungen (20) für die Prall¬ kühlung der Hitzeschildelemente (1) aufweist.

11. Ringbrennkammer (2) nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass zweite Öffnungen (21) für die Prallkühlung des ersten Wandabschnitts (52) im der Außenschale (16) angeordnet sind und in diesen (21) Röhrchen (22) angeordnet sind, die (22) sich zur Heißseite weisend über die Außenschale (16) überste¬ hen .

12. Ringbrennkammer (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

dass das Hitzeschildelement (1) zumindest abschnittsweise, insbesondere umlaufend, mit dem freien Ende (7) auf der Au¬ ßenschale (16) aufliegt; und/oder

dass zumindest abschnittsweise, insbesondere umlaufend, zwi- sehen dem freien Ende des Hitzeschildelements und der Außen¬ schale (16) ein elastisches und/oder im Rand (6) eingebautes Dichtmittel angeordnet ist.

13. Gasturbinenanlage (23) mit einer Ringbrennkammer (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12.

Description:
Beschreibung

Umführungs-Hitzeschildelement Die Erfindung betrifft ein Hitzeschildelement, insbesondere zur Auskleidung einer Brennkammer. Die Erfindung betrifft ferner eine Ringbrennkammer sowie eine Gasturbinenanlage.

Im Teillastbetrieb einer Gasturbine fällt die Verbrennungs- temperatur in der Brennkammer ab. Gleichzeitig fällt ebenfalls die für die Kohlenmonoxid-Emissionen relevante Primär- Zonen Temperatur ab. Wenn diese einen Minimalwert unterschreitet werden verstärkt Kohlenmonoxid-Emissionen erzeugt und die Grenze des nutzbaren Kohlenmonoxid-emissionskonformen Teillastbereichs der Gasturbine ist erreicht.

Bei Vorliegen einer gesetzlichen Kohlenmonoxid-Emissions ¬ grenze kann der Betreiber der Gasturbine sich gezwungen sehen, seine Gasturbine abzuschalten, wenn es für ihn nicht möglich ist, die Leistung seiner Gasturbine weiter zu reduzieren, ohne gleichzeitig die Kohlenmonoxid-Emissionsgrenze zu überschreiten.

Abhilfe schafft die Einspeisung von Bypass-Luft in die Brenn- kammer, also von Verdichterendluft, welche vor dem Brenner abgezweigt und hinter der Verbrennungszone in die Brennkammer geführt wird. Allerdings erfordern die Wände von Hochtempera ¬ turgasreaktoren, beispielsweise von unter Druck betriebenen Gasturbinenbrennkammern, eine geeignete Abschirmung ihrer Tragstruktur gegen einen Angriff des heißen Gases. Keramische Materialien sind aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständig ¬ keit, Korrosionsbeständigkeit sowie ihrer niedrigen Wärme ¬ leitfähigkeit im Vergleich zu metallischen Werkstoffen besonders geeignet, um einen die Tragstruktur abschirmenden Hitze- schild aufzubauen. Ein derartiger Hitzeschild ist beispiels ¬ weise in EP 0 558 540 Bl beschrieben und müsste bei der Im ¬ plementierung einer Umführung (Bypass) der Verdichterendluft entsprechend modifiziert werden. Das einfache Einbringen von Öffnungen löst das Problem nicht, da der Heißgasstrom innerhalb der Brennkammer die Oberfläche der keramischen Hitzeschilde erhitzt, und die Bypass-Luft an deren Seitenflächen für eine starke Abkühlung sorgt. So entstehen innerhalb der Schilde hohe Temperaturgradienten und damit verbundene Span ¬ nungen, die im Betrieb für Risse und Brüche und zum Verlust der Hitzeschilde führen.

Eine Zuführung eines Bypass-Luftstrom soll mit einem Hitze- schildelement gemäß der WO 2013/135702 A2 ermöglicht werden. Hierzu weist das Hitzeschildelement eine Wand mit einer zum Brennkammerinnen weisenden Heißseite und eine gegenüberlie ¬ gende Kaltseite auf. Ein umlaufender Rand erstreckt sich rückseitig über die Kaltseite hinaus. Hierbei ist vorgesehen, dass im umlaufenden Rand eine Mehrzahl Bohrungen eingebracht werden, über die Kühlluft in die Brennkammer strömen kann. Weiterhin ist vorgesehen, dass beabstandet zur Wand eine zweite Teilwand vorhanden ist, die sich zwischen zwei gegenüberliegenden Randabschnitten erstreckt. Ein stromab gelege- ner Randabschnitt des umlaufenden Randes erstreckt sich je ¬ doch nur bis zur Teilwand und nicht darüber hinaus. Am strom ¬ auf gelegenen Ende der Teilwand ungefähr Mittig im Hitze ¬ schildelement ist eine Trennwand angeordnet, welche sich von der Teilwand bis zur rückseitigen Höhe der beiden angrenzen- den Randabschnitte erstreckt. Hierdurch wird es weiterhin er ¬ möglicht, einen Bypass-Luftstrom auf die Teilwand zu führen, welcher dann stromab zwischen den gegenüberliegenden Randabschnitten austreten kann. Nachteilig bei vorheriger Lösung ist es jedoch, dass zur vorteilhaften Einströmung der Bypassluft ein Versatz in den Hitzeschildelementen notwendig ist oder ein höher Druckverlust durch eine Umlenkung in einem sich anschließenden Spalt in Kauf genommen werden muss.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hitzeschildele ¬ ment bereitzustellen, welches die Zufuhr von Bypassluft erlaubt, bei gleichzeitig hoher Lebensdauer und das möglichst einfach und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Ring ¬ brennkammer mit einem entsprechenden Hitzeschild. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Gasturbinenanlage für den Teillastbetrieb bereitzustellen.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch das Hitze ¬ schildelement gemäß Anspruch 1, die Ringbrennkammer gemäß Anspruch 8 und die Gasturbinenanlage gemäß Anspruch 13. Vor- teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.

Das gattungsgemäße Hitzeschildelement dient insbesondere zur Verwendung als Auskleidung einer Brennkammer. Hierbei umfasst das Hitzeschildelement zunächst einmal eine Wand, welche eine mit einem heißen Medium beaufschlagbare Heißseite und eine der Heißseite gegenüberliegende Kaltseite aufweist. Weiterhin umfasst das Hitzeschildelement einen an der Wand angrenzenden und die Wand umlaufend umgebenden Rand. Hierbei erstreckt sich der Rand von der Heißseite wegweisend erhaben über die Kaltseite hinaus. Unabhängig von der konkreten Formgebung der Wand betrachtet in einer Draufsicht auf die Heißseite lässt sich der Rand aufteilen in zwei einander gegenüberliegende erste Randabschnitte. An einem Ende der Wand befindet sich ein zweiter Randabschnitt, welcher die beiden ersten Randabschnitte miteinander verbindet und im Wesentlichen quer zu den ersten Randabschnitten verläuft. Gegenüberliegend zum zweiten Randabschnitt befindet sich ein dritter Randab ¬ schnitt, welcher ebenso die beiden ersten Randabschnitte mit ¬ einander verbindet und im Wesentlichen quer zu den ersten Randabschnitten verläuft.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass innerhalb des Hitzeschildelements ein Durchbruch geschaffen wird, durch den die Zufuhr von Bypassluft in das Brennkammerinnere ermöglicht wird. Hierzu weist die Wand zumindest einen Öffnungsspalt auf, wodurch die Wand in einen ersten Wandabschnitt auf einer Seite des Öffnungsspaltes und einen zweiten Wandabschnitt auf der anderen Seite des Öffnungsspaltes aufgeteilt wird. Wei ¬ terhin ist vorgesehen, dass sich am zweiten Wandabschnitt angrenzend an den Öffnungsspalt eine von der Heißseite wegwei ¬ sende Trennwand anschließt. Insofern wird der zweite Wandab- schnitt auf der Kaltseite umgeben von abschnittsweise den beiden ersten Randabschnitten, dem zweiten Randabschnitt und der gegenüberliegend zum zweiten Randabschnitt angeordneten Trennwand. Der erste Wandabschnitt hingegen ist umgeben von ebenso abschnittsweise den beiden ersten Randabschnitten, dem dritten Randabschnitt und dem gegenüberliegend zum dritten Randabschnitt angrenzend an die Trennwand angeordneten Öff ¬ nungsspalt .

Hierdurch werden auf der Kaltseite der Wand zwei voneinander getrennte erste und zweite Kammern gebildet, wobei die erste Kammer einen Öffnungsspalt von der Kaltseite zur Heißseite aufweist. Durch ein solches Doppelkammerkonzept wird das In ¬ nere des Hitzeschildelementes zweigeteilt. Die erste Kammer fungiert als Erweiterung des Bypass-Kanals . Das Hitzeschild- element fügt sich homogen in den Bypass ein. Dadurch, dass der Öffnungsspalt direkt an der Trennwand angrenzt bei insbe ¬ sondere einer geringen Distanz zwischen einem Bypass-Kanal und dem Öffungsspalt wird ein homogener Strömungsverlauf mit geringem Druckverlust über dem Öffnungsspalt begünstigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Öffnungsspalt entlang der ganzen Trennwand zwischen den beiden gegenüberliegenden ersten Randabschnit- ten, so dass eine gleichmäßige Bypass-Strömung mit ausrei ¬ chendem Massenstrom erzielt werden kann.

Die Form bzw. der Verlauf des umlaufenden Randes sowie der Trennwand auf der Kaltseite ist zunächst unerheblich. Inso- fern können die Randabschnitte und die Trennwand zueinander und/oder innerhalb der Abschnitte Knicke oder Sprünge und folglich eine unterschiedliche Höhe über die Kaltseite auf ¬ weisen. Vorteilhaft ist es jedoch wenn sich der umlaufende Rand und die Trennwand bis zu einem von der Kaltseite ent ¬ fernt gelegenen freien Ende erstreckt. Das freie Ende ent ¬ spricht hierbei einer von der Heißseite bzw. von der Kaltsei ¬ te beabstandeten Fläche (ohne Knicke oder Sprünge) .

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das freie Ende planar ausgeführt ist. Die ebene Gestalt des Hitzeschildele ¬ ments auf der von der Heißseite wegweisenden Rückseite be ¬ günstigt sowohl die Montage als auch die Herstellung.

In noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Trennwand zum Öffnungsspalt hin geneigt. Somit liegt die Trennwand bei Betrachtung des Hitzeschildelements von der Heißseite abschnittsweise über dem Öffnungsspalt. Somit lässt sich ein neutraler Ausströmwinkel des Bypass-Stroms beim

Eintritt in die Brennkammer realisieren, da die Bypass-Luft ansonsten gegen das Verbrennungsgas anströmen muss. Außerdem wäre der Spalt sonst zur Flamme hin geöffnet und würde den Einzug von Heißgas provozieren.

Es ist vorteilhaft, wenn die Trennwand mehrere Bohrungen auf ¬ weist, deren Achsen auf die Oberfläche der Kaltseite des ers ¬ ten Wandabschnitts gerichtet sind. Wenn die zweite Kammer vergleichsweise flach gestaltet ist, kann dort eine konventi- onelle, großflächige Prall-Kühlung erfolgen. Die dafür ge ¬ nutzte Kühlluft bewirkt bei fehlendem Bypass-Strom zusätzlich zur Sperrung des Öffnungsspalts. Hierzu kann die Kühlluft von der zweiten Kammer durch die Bohrungen in der Trennwand in die erste Kammer strömen.

Es ist zweckmäßig, wenn in der zweiten Kammer ausgehend vom zweiten Wandabschnitt eine Befestigungsvorrichtung angeordnet ist, welche sich vorteilhaft senkrecht von der Wand von der Heißseite wegweisend erstreckt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Hitzeschildelement aus Metall hergestellt ist. Typischerweise wird ein solches Hit ¬ zeschildelement als Gußbauteil realisiert. Eine gattungsgemäße Ringbrennkammer umfassend eine Außenscha ¬ le und eine Anzahl von Hitzeschildelementen, welche an der zum Brennkammerinneren weisenden Innenseite der Außenschale lösbar befestigt sind. Weiterhin umfasst die Ringbrennkammer einen auch als Bypassplenum bezeichneten, sich über den Umfang der Außenschale erstreckenden Ringkanal, durch den im Bypass-Betrieb ein Luft-Bypassstrom geleitet wird. Dem Ring ¬ kanal kann über Öffnungen der Bypass-Luftstrom zugeführt wer- den, wobei der Ringkanal einen zum Brennkammerinneren weisenden Ringspalt aufweist, durch den der Bypass-Luftstrom zum Brennkammerinneren geführt werden kann. Hierbei können der Ringkanal sowie der Ringspalt umlaufend ausgeführt sein. So ¬ fern eine einigermaßen gleichmäßige Verteilung des Bypass- Luftstrom über den Umfang gewährleistet wird, kann der Ringkanal und/oder der Ringspalt auch mehrfach unterbrochen sein und insofern aus einzelnen Segmentabschnitten bestehen.

Eine neuartige Ringbrennkammer wird geschaffen durch die Ver- wendung einer Mehrzahl der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen und/oder hierzu vorteilhaften Hitzeschildelemente.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hitzeschild ¬ elemente derartig angeordnet sind, dass die ersten Kammern am Ringspalt zu liegen kommen. Insofern befinden sich auf einer Seite des Ringspalts die Trennwand und auf der anderen Seite des Ringspalts der dritte Randabschnitt. Dieses ermöglicht eine besonders vorteilhafte Strömung des Bypass-Luftstroms aus dem Ringspalt durch die erste Kammer und durch den Öff- nungsspalt in den einzelnen Hitzeschildelementen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Außenschale Öffnungen für die Prallkühlung der Hitzeschildelemente auf.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn Öffnungen für die Prallkühlung des ersten Wandabschnitts bei der erste Kammer im Ringkanal der Außenschale angeordnet sind und in diesen Öffnungen Röhr- chen angeordnet sind, die sich zur Heißseite weisend über die Außenschale hinaus bis in die ersten Kammern erstrecken. Da ¬ durch kann Kühlluft gezielt an den ersten Wandabschnitt der ersten Kammer geleitet werden. Somit wird dieses Areal sowohl konvektiv, als auch über Prall-Kühlung gekühlt.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Querströ ¬ mung vom Bypass-Luftstrom und/oder der Kühlluft vermieden wird. Hierzu ist in einer ersten Variante vorgesehen, dass das Hitzeschildelement zumindest abschnittsweise mit dem freien Ende auf der Außenschale aufliegt. Durch die Auflage wird eine Querströmung zwischen dem freien Ende und der Außenschale weitgehend verhindert. Naheliegend ist es besonders vorteilhaft, wenn die Auflage am umlaufenden Rand sowie ent- lang der Trennwand auf der Außenschale gegeben ist.

In einer zweiten Variante wird ein Dichtmittel zwischen dem freien Ende des Hitzeschildelements und der Außenschale vor ¬ gesehen. Gleichfalls ist es vorteilhaft, wenn das Dichtmittel nicht zur abschnittsweise, sondern umlaufend vorhanden ist. Hierbei kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Dichtmittel aus einem elastischen Material hergestellt ist, so dass trotz geringfügiger Abweichung in der Formgebung des freien Endes und/oder der Außenschale sowie bei Vibrationen eine zuverlässige Dichtigkeit erzielt wird. Zur sicheren Fi ¬ xierung des Dichtmittels ist dieses im umlaufenden Rand bzw. in der Trennwand eingebaut und steht über das freie Ende hin ¬ aus . Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die erste Variante und die zweite Variante zur Abdichtung kombiniert wird, indem abschnittsweise eine unmittelbare Auflage des freien Endes auf der Außenschale vorgesehen ist und abschnittsweise, ins ¬ besondere in Bereichen mit höherem Druckunterschied, ein Dichtmittel zwischen dem freien Ende und der Außenschale vor ¬ handen ist. Die auf eine Gasturbinenanlage gerichtete Aufgabe wird gelöst durch eine Gasturbinenanlage mit einer erfindungsgemäßen Ringbrennkammer . Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

Figur 1 die Kaltseite eines Hitzeschildelements nach der

Erfindung mit einer zweiten Kammer im Vordergrund,

Figur 2 die Kaltseite eines Hitzeschildelements nach der

Erfindung mit einer zweiten Kammer im Hintergrund,

Figur 3 ein Hitzeschildelement im Schnitt,

Figur 4 die Heißseite eines Hitzeschildelements nach der Erfindung,

Figur 5 das Bypass-Konzept ,

Figur 6 das Kühlluftmanagement,

Figur 7 ein Ausschnitt aus der Ringbrennkammer mit Hitzeschildelementen nach der Erfindung und

Figur 8 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Gasturbine in einem Längsschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematisch und beispielhaft ein metallisches Hitzeschildelement 1 nach der Erfindung, mit ei ¬ ner Wand 3, welche eine mit einem heißen Medium

beaufschlagbare Heißseite 4 und eine der Heißseite 4 gegen ¬ überliegende Kaltseite 5 aufweist. Die Figuren 1 bis 3 zeigen die Kaltseite 5 und die Figur 4 zeigt die Heißseite 4.

An die Wand 3 grenzt ein umlaufender, sich über die Ebene der Kaltseite 5 hinaus erstreckender Rand 6 mit einem von der Kaltseite 5 entfernt gelegenen freien Ende 7. Der Rand um- fasst hierbei die beiden ersten gegenüberliegenden Randabschnitt 56 sowie einen sich quer zu den ersten Randabschnit ¬ ten 56 erstreckenden zweiten Randabschnitt 57 und einen hierzu 57 gegenüberliegenden dritten Randabschnitt 58. Eine

Trennwand 8 erstreckt sich von der Kaltseite 5 der Wand 3 bis zur Höhe des freien Endes 7 zwischen zwei gegenüberliegenden, durch den Rand 6 gebildeten Seiten 9, so dass auf der Kaltseite 5 der Wand 3 zwei voneinander getrennte erste und zwei ¬ te Kammern 10, 11 gebildet werden und die erste Kammer 10 ei- nen Öffnungsspalt 12 von der Kaltseite 5 zur Heißseite 4 auf ¬ weist, der sich direkt an die Trennwand 8 anschließt und sich entlang der ganzen Trennwand 8 erstreckt. Hierdurch wird die Wand 3 in zwei Abschnitte und zwar einmal in einen ersten Wandabschnitt 51 und einen zweiten Wandabschnitt 52 unter- teilt. Die Trennwand 8 ist zum Öffnungsspalt 12 hin geneigt und weist mehrere Bohrungen 13 auf, deren Achsen 14 auf die Oberfläche der Kaltseite 5 in der ersten Kammer 10 gerichtet sind . In den Figuren 1 bis 3 ist ferner gezeigt, dass in der zwei ¬ ten Kammer 11 eine Befestigungsvorrichtung 15 angeordnet ist, welche sich im Wesentlichen senkrecht von der Wand 3 weg erstreckt. Eine Montage des Hitzeschildelements 1 erfolgt bei ¬ spielsweise über ein mit der Befestigungsvorrichtung 15 ver- bundenes Tellerfederpaket.

Die Figuren 5 und 6 zeigen einen Schnitt durch eine Ringbrennkammer 2 mit einer Anzahl von Hitzeschildelementen 1 gemäß der Erfindung. Anhand von Figur 5 soll das Bypass-Konzept erläutert werden. Die Ringbrennkammer 2 der Figur 5 umfasst eine Außenschale 16, eine Anzahl von Hitzeschildelementen 1 gemäß der Erfindung, welche an der Innenseite der Außenschale 16 lösbar befestigt sind, und einen als Bypassplenum bezeichneten, sich über den Umfang der Außenschale 16 erstreckenden Ringkanal 17, durch den im Bypass-Betrieb ein Luft-Bypass- strom geleitet wird, mit einem Ringspalt 18 zum Brennkammer ¬ inneren 19 hin. Die Hitzeschildelemente 1 sind nun derart an ¬ geordnet, dass ihre ersten Kammern 10 am Ringspalt 18 zu lie- gen kommen. Neben den metallischen Hitzeschildelementen 1 nach der Erfindung umfasst die Brennkammer 2 stromauf der metallischen Hitzeschildelemente 1 mehrere Reihen von kerami ¬ schen Hitzeschildelementen 24, von denen in der Figur 5 nur eine angedeutet ist, sowie stromab der metallischen Hitze ¬ schildelemente 1 gemäß der Erfindung eine Reihe von weiteren metallischen Hitzeschildelementen 25, aber ohne Öffnungsspalte 12. Figur 6 erklärt das Kühlluftmanagement. Bypassluft 26 tritt vom Ringkanal 17 in die erste Kammer 10 der Hitzeschildele ¬ mente 1 ein und gelangt über Öffnungsspalte 12 in das Brenn ¬ kammerinnere 19. Die Außenschale 16 weist erste Öffnungen 20 für die Prallkühlung 27 der Hitzeschildelemente 1 auf, insbe- sondere für deren zweite Kammern 11. Durch die Bohrungen 13 in der Trennwand 8 kann die zur Prallkühlung 27 der zweiten Kammer 11 genutzte Luft weiterhin dazu verwendet werden, den Öffnungsspalt 12 gegen Heißgaseinzug aus dem Brennkammerinne ¬ ren 19 zu sperren (s. Sperrluft 28) .

Ferner sind zweite Öffnungen 21 für die Prallkühlung 29 der ersten Kammern 10 im Ringkanal 17 der Außenschale 16 vorgese ¬ hen. In diesen zweiten Öffnungen 21 sind Röhrchen 22 angeordnet, die sich bis in die ersten Kammern 10 erstrecken. Diese Anordnung dient der Prallkühlung 29 der ersten Kammern 10.

Figur 7 zeigt einen Ausschnitt aus der Ringbrennkammer 2 mit Hitzeschildelementen 1 nach der Erfindung, keramischen Hitzeschildelementen 24 und weiteren metallischen Hitzeschildele- menten 25 in der Draufsicht.

Die Figur 8 zeigt schematisch und beispielhaft eine erfin ¬ dungsgemäße Gasturbinenanlage 23 in einem Längsschnitt. Diese umfasst einen Verdichterabschnitt 30, einen Brennkammerab- schnitt 31 und einen Turbinenabschnitt 32. Eine Welle 33 er ¬ streckt sich durch alle Abschnitte der Gasturbinenanlage 23. Im Verdichterabschnitt 30 ist die Welle 33 mit Kränzen von Verdichterlaufschaufeln 34 und im Turbinenabschnitt 32 mit Kränzen von Turbinenlaufschaufeln 35 ausgestattet. Zwischen den Laufschaufelkränzen befinden sich im Verdichterabschnitt 30 Kränze von Verdichterleitschaufeln 36 und im Turbinenabschnitt 32 Kränze von Turbinenleitschaufein 37. Die Leit- schaufeln erstrecken sich vom Gehäuse 38 der Gasturbinenanlage 23 im Wesentlichen in Radialrichtung zur Welle 33.

Im Betrieb der Gasturbinenanlage 23 wird Luft 39 durch einen Lufteinlass 40 des Verdichterabschnittes 30 eingesaugt und von den Verdichterlaufschaufeln 34 komprimiert. Die komprimierte Luft wird einer im Brennkammerabschnitt 31 angeordne ¬ ten Brennkammer 2 zugeleitet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Ringbrennkammer 2 ausgestaltet ist. Eine Anzahl von Hitzeschildelementen 1, 24, 25, welche an der Innenseite der Außenschale 16 lösbar befestigt sind, bildet einen Hitzeschild 41. In die Ringbrennkammer 2 wird auch ein gasförmiger oder flüssiger Brennstoff über wenigstens einen Brenner 42 eingedüst. Das dadurch entstehende Luft-Brennstoff-Gemisch wird gezündet und in der Brennkammer 2 ver- brannt . Entlang des Strömungspfades 43 strömen die heißen

Verbrennungsabgase von der Brennkammer 2 in den Turbinenab ¬ schnitt 32, wo sie expandieren und abkühlen und dabei Impuls auf die Turbinenlaufschaufeln 35 übertragen. Die Turbinenleitschaufein 37 dienen dabei als Düsen zum Optimieren des Impulsübertrages auf die Laufschaufeln 35. Die durch den Im ¬ pulsübertrag herbeigeführte Rotation der Welle 33 wird dazu genutzt, einen Verbraucher, beispielsweise einen elektrischen Generator, anzutreiben. Die entspannten und abgekühlten Verbrennungsgase werden schließlich durch einen Auslass 44 aus der Gasturbinenanlage 23 abgeleitet.