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Patent Searching and Data


Title:
WALL SEGMENT FOR A COMBUSTION CHAMBER AND COMBUSTION CHAMBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/047874
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wall segment (1) for a combustion chamber (2) which can be impinged upon by a hot fluid (A). The wall segment (1) has a metal support structure (3) and a heat protection element (9) secured thereon. The metal support structure (3) is provided, at least partially, with a thin and/or metal, heat resistant separating layer (7). The separating layer (7) is arranged between the metal support structure (3) and the heat protection element (9).

Inventors:
BECKER BERNARD (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/000542
Publication Date:
September 23, 1999
Filing Date:
March 01, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BECKER BERNARD (DE)
International Classes:
F23R3/42; F23M5/00; F23M5/04; F23R3/00; F27B7/28; F27D1/00; F27D1/04; F27D1/14; (IPC1-7): F27B7/28; F27D1/04; F27D1/14
Domestic Patent References:
WO1998054367A11998-12-03
Foreign References:
US5033959A1991-07-23
DE2321561A11974-11-14
US5431375A1995-07-11
EP0724116A21996-07-31
US4840131A1989-06-20
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 151 (M - 1576) 14 March 1994 (1994-03-14)
DATABASE WPI Week 8605, Derwent World Patents Index; AN 86-034116, XP002110292
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Wandsegment (1) für einen Brennraum (2), welcher mit einem heißen Fluid (A) beaufschlagbar ist, mit einer metallischen Tragstruktur (3) und einem auf der metallischen Tragstruktur (3) befestigten Hitzeschutzelement (9), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die metal lische Tragstruktur (3) zumindest bereichsweise mit einer dünnen, hitzebeständigen Trennschicht (7) versehen ist, wobei die Trennschicht (7) zwischen der metallischen Tragstruktur (3) und dem Hitzeschutzelement (9) angebracht ist.
2. Wandsegment (1) fur einen Brennraum (2), welcher mit einem heißen Fluid (A) beaufschlagbar ist, mit einer metallischen Tragstruktur (3) und einem auf der metallischen Tragstruktur (3) befestigten Hitzeschutzelement (9), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die metal lische Tragstruktur (3) zumindest bereichsweise mit einer me tallischen, hitzebeständigen Trennschicht (7) versehen ist, wobei die Trennschicht (7) zwischen der metallischen Tragstruktur (3) und dem Hitzeschutzelement (9) angebracht ist.
3. Wandsegment (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die hitze beständige Trennschicht (7) durch das Hitzeschutzelement (9) elastisch und/oder plastisch verformbar ist.
4. Wandsegment (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trenn schicht (3) eine Schichtdicke aufweist, die geringer als die Hoche des Hitzeschutzelements ist.
5. Wandsegment (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trenn schicht (3) eine Schichtdicke von bis zu einigen Millimetern, insbesondere unter 1 mm, aufweist.
6. Wandsegment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die hitze beständige Trennschicht (7) ein Metallgitter mit wabenförmi gen Zellen umfaßt.
7. Wandsegment (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wabenförmigen Zellen der hitzebeständigen Trennschicht (7) mit einem deformierbaren Füllmaterial gefüllt sind.
8. Wandsegment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige Trennschicht (7) ein Filz aus Metalldräh ten umfaßt.
9. Wandsegment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige Trennschicht (7) eine dünne Beschichtung auf der metallische Tragstruktur (3) ist.
10. Wandsegment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige Trennschicht (3) bei einer Temperatur von über 500°C, insbesondere bis ca. 800°C, zunderfest ist.
11. Wandsegment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschutzelement (9) mechanisch an die metallische Tragstruktur (3) angebunden ist.
12. Wandsegment (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschutzelement (9) durch eine FederNutVerbindung mit der metallischen Tragstruktur (3) verbunden ist.
13. Wandsegment (1) Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschutzelement (9) durch einen Bolzen (11) mit der metallischen Tragstruktur (3) verbunden ist.
14. Brennraum (2) mit einem Wandsegment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandsegment (1) Teil einer Brennkammer einer Gasturbine ist.
Description:
Beschreibung Wandsegment für einen Brennraum sowie Brennraum Die Erfindung betrifft ein Wandsegment für einen mit einem heißen Fluid beaufschlagbaren Brennraum, insbesondere für eine Brennkammer einer Gasturbine. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Brennraum.

Ein thermisch hochbelasteter Brennraum, wie z. B. ein Brenn- ofen, ein Heißgaskanal oder eine Brennkammer einer Gastur- bine, in dem ein heißes Fluid erzeugt und/oder geführt wird, ist zum Schutz vor zu hoher thermischer Beanspruchung mit ei- ner Auskleidung versehen. Die Auskleidung besteht aus hitze- resistentem Material und schützt eine Wandung des Brennraumes vor dem direkten Kontakt mit dem heißen Fluid und der damit verbundenen starken thermischen Beanspruchung.

Die US-PS 4,840,131 betrifft eine verbesserte Befestigung von keramischen Auskleidungselementen an einer Wand eines Ofens.

Hierin ist ein Schienensystem, welches an der Wand befestigt ist und eine Mehrzahl von keramischen Schienenelementen auf- weist, vorgesehen, durch die die Auskleidungselemente gehal- tert werden. Zwischen einem Auskleidungselement und der Wand des Ofens können weitere keramische Schichten vorgesehen sein, unter anderem eine Schicht aus losen, teilweise kompri- mierten Keramikfasern, welche Schicht zumindest dieselbe Dicke wie die keramischen Auskleidungselemente oder eine grö- ßere Dicke aufweist. Die Auskleidungselemente weisen hierbei eine rechteckige Form mit planarer Oberfläche auf und beste- hen aus einem wärmeisolierenden feuerfesten keramischen Fa- sermaterial.

Die US-PS betrifft ebenfalls das Aufbringen einer feuerfesten Aufkleidung auf einer Wand eines Ofens, insbeson- dere einer vertikalen Wand. Auf die metallische Wand des Ofens wird eine aus Glas-, Keramik-oder Mineralfasern beste-

hende Schicht aufgebracht. Diese Schicht wird durch metalli- sche Klammern oder durch Kleber an der Wand befestigt. Auf dieser Schicht wird ein Drahtmaschennetz mit wabenförmigen Maschen aufgebracht. Das Maschennetz dient ebenfalls der Si- cherung der Schicht aus Keramikfasern gegen ein Herabfallen.

Auf die so befestigte Schicht wird mittels eines geeigneten Sprühverfahrens eine kontinuierliche geschlossene Oberfläche aus feuerfestem Material aufgebracht. Mit dem beschriebenen Verfahren wird weitgehend vermieden, daß während des Aufsprü- hens auftreffende feuerfeste Partikel zurückgeworfen werden, wie dies bei einem direkten Aufsprühen der feuerfesten Parti- keln auf die metallische Wand der Fall wäre.

In der EP 0 724 116 A2 ist eine Auskleidung für Wandungen von hoch beanspruchten Brennräume beschrieben. Die Auskleidung besteht aus Wandelementen aus hochtemperaturbeständiger Strukturkeramik, wie z. B. Siliciumcarbid (SiC) oder Silicium- nitrid (Si3N4), die mechanisch mittels eines Befestigungsbol- zens an einer metallischen Tragstruktur (Wandung) der Brenn- kammer befestigt sind. Zwischen dem Wandelement und der Wan- dung des Brennraumes ist eine dicke Isolationsschicht vorge- sehen, so daß das Wandelement von der Wandung der Brennkammer beabstandet ist. Die im Verhältnis zum Wandelement drei mal so dicke Isolationsschicht besteht aus keramischem Fasermate- rial, das in Blöcken vorgefertigt ist. Die Abmessungen und die äußere Form der Hitzeschutzsegmente ist an die Geometrie des auszukleidenden Raumes anpaßbar.

Eine andere Art der Auskleidung eines thermisch hoch bean- spruchten Brennraumes ist in der EP 0 419 487 Bl angegeben.

Die Auskleidung besteht aus Hitzeschutzsegmenten, die mecha- nisch an einer metallischen Wandung des Brennraumes gehaltert sind. Die Hitzeschutzsegmente berühren die metallische Wan- dung direkt. Um eine zu starke Erwärmung der Wandung zu ver- meiden, z. B. durch direkten Wärmeübergang vom Hitzeschutzseg- ment oder durch Eindringen von heißem Aktionsfluid in die von aneinandergrenzenden Hitzeschutzsegmenten gebildeten Spalte,

wird der von der Wandung des Brennraumes und dem Hitzeschutz- segment gebildete Raum mit Kühlluft, der sogenannten Sperr- luft, beaufschlagt. Die Sperrluft verhindert das Vordringen von heißem Aktionsfluid bis zur Wandung und kühlt gleichzei- tig Wandung und Hitzeschutzsegment.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Wandsegment für einen mit einem heißen Fluid beaufschlagbaren Brennraum, insbesondere eine Brennkammer einer Gasturbine, anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es einen hitzebeständigen Brennraum anzugeben.

Die auf ein Wandsegment gerichtete Aufgabe wird erfindungs- gemäß gelöst durch ein Wandsegment für einen Brennraum, wel- cher mit einem heißen Fluid beaufschlagbar ist, mit einer me- tallische Tragstruktur und einem auf der metallischen Tragstruktur befestigten Hitzeschutzelement, wobei die metal- lische Tragstruktur zumindest bereichsweise mit einer dünnen, hitzebeständigen Trennschicht versehen ist, wobei die Trenn- schicht zwischen der metallischen Tragstruktur und dem Hitze- schutzelement angebracht ist. Alternativ oder zusätzlich wird die Aufgabe gelöst durch ein Wandsegment bei dem erfindungs- gemäß zwischen der Tragstruktur und dem Hitzeschutzelement, zumindest bereichsweise, eine metallische, hitzebeständige Trennschicht angebracht ist. Die metallische Trennschicht kann dünn sein.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das Hitze- schutzsegment und die Wandung eines Brennraumes vorwiegend aus relativ unelastischen Materialien wie z. B. Strukturkera- mik und Metall bestehen. Ein Nachteil einer so ausgestalteten Auskleidung eines Brennraumes liegt darin, daß die Hitze- schutzelemente die Wandung des Brennraumes direkt berühren.

Die Auflage des Hitzeschutzelementes auf der Wandung kann aus fertigungstechnischen Gründen und aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnung von Wandung und Hitzeschutzelement nicht immer flächig sein. Dadurch können an den Anlagepunkten lokal hohe Kräfte erzeugt werden. Wenn das Hitzeschutzelement und die

Wandung unterschiedliches Wärmedehnverhalten aufweisen, kann es bei einem Wechsel des Betriebszustandes des Brennraumes, beispielsweise bei einem Lastwechsel in einer Gasturbinenan- lage, durch den hohen Krafteintrag an den Anlagepunkten unter ungünstigen Umständen zu Beschädigungen der Hitzeschutzseg- mente und/oder der Wandung kommen. Hierdurch können Spalte zwischen dem Hitzeschutzelement und der Wandung zwischen den Anlagepunkten von Hitzeschutzelement und Wandung entstehen, wo keine Anlage stattfindet. Diese Spalte bilden Zugangska- näle für heißes Fluid. Um ein Eindringen des heißen Fluids zu verhindern wäre in diesem Fall ein erhöhter Sperrluftbedarf zwischen Wandung und Hitzeschutzelement notwendig.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Wandsegmentes hat den Vorteil, daß eine zwischen die metallische Tragstruktur und das Hitzeschutzelement eingefügte, verformbare Trenn- schicht mögliche Relativbewegungen des Hitzeschutzelementes und der Tragstruktur aufnehmen und ausgleichen kann. Solche Relativbewegungen können beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbine, insbesondere einer Ringbrennkammer, durch unterschiedliches Wärmedehnverhalten der verwendeten Materia- lien oder durch Pulsationen im Brennraum, die bei einer unre- gelmäßigen Verbrennung zur Erzeugung des heißen Aktionsfluid oder durch Resonanzeffekte entstehen können, hervorgerufen werden. Gleichzeitig bewirkt die Trennschicht, daß das rela- tiv unelastische Hitzeschutzelement insgesamt flächiger auf der Trennschicht und der metallischen Tragstruktur aufliegt, da das Hitzeschutzelement teilweise in die Trennschicht ein- dringt. Die Trennschicht kann so auch fertigungsbedingte Un- ebenheiten an der Tragstruktur und/oder dem Hitzeschutzele- ment, die lokal zu einem ungünstigen punktuellen Krafteintrag führen können, ausgleichen.

Die zwischen dem Hitzeschutzelement und der metallischen Tragstruktur eingefügte, hitzebeständige Trennschicht ist vorteilhafterweise durch das Hitzeschutzelement elastisch und/oder plastisch verformbar. Das Hitzeschutzelement kann so

teilweise in die hitzebeständige Trennschicht eindringen und diese deformieren und fertigungsbedingte und/oder durch den Betrieb der Anlage entstandene Unebenheiten der Auflageflä- chen des Hitzeschutzelementes und/oder der Tragstruktur aus- gleichen. Dadurch kann der Krafteintrag auf das weitgehend unelastische Hitzeschutzelement insgesamt flächiger erfolgen und die Gefahr von Beschädigungen des Hitzeschutzelementes und/oder der metallischen Tragstruktur ist geringer als bei beim Krafteintrag über den direkten, zumindest teilweise punktuellen, Kontakt von Hitzeschutzelement und Tragstruktur.

Die teilweise Deformation der Trennschicht durch das Hitze- schutzelement führt außerdem zu einer Verringerung der Spaltöffnungen zwischen Hitzeschutzelement und Trennschicht, was die Hinterströmung durch das heiße Fluid verringert. Um die Hinterströmung der Hitzeschutzelemente zu vermeiden oder zumindest zu verringern, kann ein vom Hitzeschutzelement und der metallischen Tragstruktur gebildeter Hohlraum mit Sperr- luft beaufschlagt werden. Durch die Verringerung der Spaltöffnungen und eine Verkleinerung des Hohlraumvolumens durch die Trennschicht wird der Sperrluftbedarf vermindert.

Vorzugsweise weist die Trennschicht eine Dicke auf, die ge- ringer als die Höhe des Hitzeschutzelements ist. Unter Höhe des Hitzeschutzelements wird hierbei die Ausdehnung des Hit- zeschutzelements in Richtung senkrecht zur Oberfläche der me- tallischen Tragstruktur verstanden. Die Höhe kann hierbei un- mittelbar der Schichtdicke des Hitzeschutzelements entspre- chen. Bei einem gewölbten oder gebogenen oder hutförmigen Hitzeschutzelement ist die Höhe hingegen größer als die Wand- stärke des Hitzeschutzelements. Die Trennschicht kann eine Schichtdicke bis zu einigen Millimetern aufweisen. Vorzugs- weise beträgt die Schichtdicke unter einem Millimeter, insbe- sondere bis zu einigen zehntel Millimetern.

Bevorzugt umfaßt die hitzebeständige Trennschicht ein Metall- gitter mit wabenförmigen Zellen, das durch das Hitzeschutz- element verformbar ist. Vorteilhafterweise sind die wabenför-

migen Zellen des Metallgitters mit einem deformierbaren Füllmaterial gefüllt. Die wabenförmigen Zellen können aus dünnen, nur wenige Zehntel Millimeter dicken Blechen, bei- spielsweise aus einer Nickelbasis-Legierung, hergestellt sein. Das Füllmaterial ist vorzugsweise pulverförmig und weist ein Metall und/oder eine Keramik auf. Die Keramikpulver können in einem Plasmastrahl erhitzt und transportiert werden (atmosphärisches Plasmaspritzen). Je nach Pulverart und Spritzbedingung kann eine durch das Pulver hergestellte Schicht mit mehr oder weniger Poren ausgeführt werden. Die wabenförmigen Zellen werden bevorzugt mit einer porösen und somit leicht verformbaren und gut isolierenden Schicht ausge- füllt. Ein metallisches Füllmaterial weist vorzugsweise eine hitzebeständige Legierung auf, wie sie beispielsweise auch bei der Beschichtung von Gasturbinenschaufeln Verwendung fin- det. Ein metallisches Füllmaterial weist insbesondere eine Basislegierung der Art MCrAlY auf, wobei M für Nickel, Kobalt oder Eisen, Cr für Chrom, A1 für Aluminium und Y für Ytrium oder ein anderes reaktives Element der seltenen Erden stehen kann. Das deformierbare Füllmaterial verschließt beim Verfor- men und Eindringen des Hitzeschutzelementes in die Trenn- schicht, die zwischen den Auflageflächen bestehenden Spaltöffnungen, bzw. verkleinert diese, was zur Verringerung des Sperrluftbedarfs führt. Weiterhin verkleinert die Trenn- schicht das Volumen des vom Hitzeschutzelement und der Tragstruktur gebildeten Hohlraumes, wodurch der Sperrluftbe- darf weiter vermindert wird. Bei einer Gasturbine kann das Aktionsfluid außerdem beim Eintritt von Sperrluft in den Brennraum von der kühleren Sperrluft entsprechend abgekühlt werden, was zu einem Gesamtwirkungsgradabfall einer mit dem heißen Aktionsfluid betriebenen Gasturbinenanlage führen kann. Der verminderte Sperrluftbedarf führt in diesem Fall auch zu einem geringeren Gesamtwirkungsgradabfall, als das bei einer Gasturbinenanlage mit Hitzeschutzelementen ohne Trennschicht der Fall wäre.

Die hitzebeständige Trennschicht kann vorteilhafterweise auch einen Filz aus dünnen Metalldrähten umfassen. Ein solcher Me- tallfilz kann auch auf Konturen mit sehr kleinen Krümmungs- radien verlegt werden und eignet sich daher besonders als Trennschicht für einen unregelmäßig ausgeformte Tragstruktur in einem Brennraum, wie z. B. einer metallischen Tragstruktur zur Aufnahme von sperrluftbeaufschlagten Hitzeschutzelementen in der Brennkammer einer Gasturbine. Die Dicke des Metallfil- zes ist so gewählt, daß auch größere Spaltöffnungen zwischen zwei Auflageflächen eines Hitzeschutzelementes und der Tragstruktur vom Metallfilz verschlossen oder zumindest stark verkleinert werden. Dadurch wird der Einsatz eines solcher- maßen ausgestalteten Wandsegmentes auch in Anlagen möglich, bei denen die zur Verfügung stehende Sperrluftmenge begrenzt ist.

Sind die zwischen der metallischen Tragstruktur und den zuge- hörigen Hitzeschutzelementen entstehenden Spaltöffnungen re- lativ klein und gleichförmig, so ist die hitzebeständige Trennschicht vorzugsweise als dünne Beschichtung auf der me- tallischen Tragstruktur aufgebracht.

Um den Belastungen durch eindringendes heißes Fluid widerste- hen zu können und die metallischen Tragstruktur wirksam zu schützen ist die zwischen der Tragstruktur und dem Hitze- schutzelement installierte hitzebeständige Trennschicht bei einer Temperatur von über 500°C, insbesondere bis ca. 800°C zunderfest ausgebildet.

Das Hitzeschutzelement ist vorteilhafterweise mechanisch an die metallische Tragstruktur des Brennraumes angebunden. Mit Hilfe einer mechanischen Verbindung kann die Anpreßkraft, welche die mechanische Halterung auf das Hitzeschutzelement in Richtung Tragstruktur ausübt und damit die Eindringtiefe des Hitzeschutzelementes und die Deformation der hitzebestan- digen Trennschicht, eingestellt werden. So können die ver- bleibenden Spaltöffnungen und der daraus resultierende Sperr-

luftbedarf an die Betriebsbedingungen und die zur Verfügung stehende Sperrluftmenge des jeweiligen Einsatzortes angepaßt werden.

Vorteilhaft ist das Hitzeschutzelement durch einen Bolzen an der Tragstruktur gehaltert. Der Bolzen greift etwa in der Mitte des Hitzeschutzelementes an, um die Anpreßkraft mög- lichst zentrisch in das Hitzeschutzelement einzuleiten. Die hitzebeständige Trennschicht weist in dem Bereich, in dem der Bolzen des zugehörigen Hitzeschutzelementes an der metalli- schen Tragstruktur befestigt wird, eine Ausnehmung auf. Wei- tere Ausnehmungen und Öffnungen in der Trennschicht, insbe- sondere bei einer Gasturbine, sind ebenfalls dort vorgesehen, wo die Tragstruktur Kanäle für eine Sperrluftzufuhr in den vom Hitzeschutzelement und der Tragstruktur gebildeten Hohl- raum aufweist. So kann Sperrluft in den Hohlraum strömen und die Hinterströmung der Hitzeschutzelemente und/oder der Trennschicht durch heißes Aktionsfluid verhindert werden.

Bevorzugt kann das Hitzeschutzelement auch mit Hilfe einer Feder-Nut-Verbindung mechanisch an der metallischen Tragstruktur gehaltert sein.

Die auf einen Brennraum gerichtete Aufgabe wird erfindungsge- mäß gelöst durch eine einen Brennraum bildende Brennkammer, insbesondere eine Brennkammer einer Gasturbine, die aus oben beschriebenen Wandsegmenten gebildet ist. Um eine, hitzebe- ständige Auskleidung des Brennraumes zu erreichen sind Hitze- schutzelemente auf einer metallischen Tragstruktur des Wand- segmentes angebracht. Die Hitzeschutzelemente haben z. B. die Form ebener oder gekrümmter Vielecke mit geraden oder geboge- nen Kanten oder von ebenen, regelmäßigen Vielecken. Sie über- decken die metallische Tragstruktur, die die Außenwandung des Brennraumes bildet, bis auf zwischen den Hitzeschutzelementen vorgesehene Dehnungsspalte vollständig. Heißes Fluid kann in den Dehnungsspalten nur bis zur einer hitzebeständigen Trenn- schicht des Wandsegmentes vordringen und die Hitzeschutzele-

mente nicht hinterströmen. Dadurch werden mechanische Halte- rungen der Hitzeschutzelemente und die metallische Tragstruk- tur vor der Beschädigung durch heißes Fluid weitgehend ge- schützt.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spiele werden das Wandsegment und ein Brennraum näher erläu- tert. Es zeigen die Figuren in schematischer Darstellung : Figur 1 Wandsegment mit einer Trennschicht aus einem Me- tallgitter mit gefüllten, wabenförmigen Zellen auf einer gekrümmten Tragstruktur, Figur 2 Vergrößerter Ausschnitt aus Figur 1, Figur 3 Wandsegment mit einer Trennschicht aus einem Me- tallfilz auf einer mit Stegen versehenen Tragstruk- tur, Figur 4 Wandsegment mit einer auf einer Tragstruktur aufge- brachten, dünnen Beschichtung als Trennschicht.

In Figur 1 ist ein Wandsegment 1 einer einen Brennraum 2 bil- denden, nicht näher dargestellten Brennkammer einer Gastur- bine gezeigt. Das Wandsegment 1 umfaßt eine metallische Tragstruktur 3, auf deren dem Brennraum 2 zugewandten Innen- wandung 5 eine hitzebeständige Trennschicht 7 aufgebracht ist. Die hitzebeständige Trennschicht 7 besteht aus einem nicht näher dargestellten Metallgitter mit wabenförmigen Zel- len. Die die wabenförmigen Zellen bildenden Metallbänder des Metallgitters weisen eine Höhe auf, die der Dicke der Trenn- schicht 7 entspricht. Die wabenförmigen Zellen des Metallgit- ters sind mit einem deformierbaren Füllmaterial ausgefüllt.

Auf der Brennraumseite der Trennschicht 7, ist ein kerami- sches Hitzeschutzelement 9 angebracht. Das keramische Hitze- schutzelement 9 ist mit Hilfe eines Bolzens 11 an der metal-

lischen Tragstruktur 3 gehaltert. Der Bolzen 11 ist in einer Bohrung 10 des keramischen Hitzeschutzelementes 9 geführt, die im wesentlichen parallel zu einer Normalen einer Heiß- gasseite 21 des Hitzeschutzelementes 9, durch den Bereich des Zentrums des Hitzeschutzelementes 9 verläuft. Hierdurch ist eine vom Bolzen 11 erzeugte Anpreßkraft F im wesentlichen zentrisch in das Hitzeschutzelement 9 eingeleitet. Ein Ende des Bolzens 11 ragt durch eine Bohrung 12 der Tragstruktur 3 hindurch. Dieses Ende des Bolzens 11 wird von einer Mutter 13 abgeschlossen, der eine Feder 15 zugeordnet ist. Über die Mutter 13 kann die Anpreßkraft F mit der das Hitzeschutzele- ment 9 über den Bolzen 11 beaufschlagt wird eingestellt wer- den. Damit kann gleichzeitig auch die Eindringtiefe des Hit- zeschutzelementes 9 in die Trennschicht 7 und damit deren De- formation eingestellt werden. Je größer die Anpreßkraft F ist mit der das Hitzeschutzelement 9 auf die hitzebeständige Trennschicht 7 gepreßt wird, desto tiefer dringt das Hitze- schutzelement 9 in die Trennschicht 7 ein. In Figur 2 ist ge- zeigt, wie das Hitzeschutzelement 9 durch die Anpreßkraft F die Trennschicht 7 deformiert und teilweise in diese ein- dringt.

In der metallischen Tragstruktur 3 sind Kanäle 17 vorgesehen, durch die ein vom Hitzeschutzelement 9 und der Tragstruktur 3 mit Trennschicht 7 gebildeter Hohlraum 19 mit Sperrluft S be- aufschlagt werden kann. Die Trennschicht 7 ist dazu an den Stellen der Tragstruktur 3 wo Kanäle 17 vorgesehen sind mit entsprechenden, nicht dargestellten Öffnungen versehen, durch die die Sperrluft S in den Hohlraum 19 eintreten kann. In dem Bereich, in dem der Bolzen 11 an der metallischen Tragstruk- tur 3 gehaltert ist, weist die Trennschicht 7 eine nicht nä- her gezeigte Öffnung auf, in der der Bolzen 11 geführt ist.

Bei Betrieb der Gasturbine wird im Brennraum 2 der Brennkam- mer heißes Aktionsfluid A erzeugt. Das Aktionsfluid A wird von dem Wandsegment 1 auf der dem Brennraum zugewandten Heiß- gasseite 21, die von den Hitzeschutzelementen 9 gebildet

wird, geführt. Die Hitzeschutzelemente 9 verhindern den di- rekten Kontakt von dem heißen Aktionsfluid A mit der metalli- schen Tragstruktur 3. Zwischen benachbarten Hitzeschutzele- menten 9 eines Wandsegmentes 3 sind Dehnspalte 22 zum Aus- gleich von Längenänderungen der Hitzeschutzelemente 9 auf- grund von Wärmedehnung vorgesehen. Heißes Aktionsfluid A kann in diese Dehnspalte 22 bis zur Trennschicht 7 vordringen. Das deformierbare Füllmaterial der hitzebeständigen Trennschicht 7 verhindert den direkten Kontakt von Aktionsfluid A mit der metallischen Tragstruktur 3, dichtet den Hohlraum 19 gegen eindringendes heißes Aktionsfluid A und verhindert so eine Hinterströmung der Hitzeschutzelemente 9. Die Trennschicht 7 wird im Bereich des Dehnspaltes 21 durch die Längendehnung der Hitzeschutzelemente 9 leicht aufgewölbt und dichtet den Hohlraum 19 so zusätzlich gegen eindringendes Aktionsfluid A ab. Um die Sperrwirkung der Trennschicht 7 und der Hitze- schutzelemente 9 zu verstärken wird der Hohlraum 19 durch die Kanäle 17 mit Sperrluft S beaufschlagt. Die Sperrluft S tritt in den Dehnspalten 22 an den Stellen aus, die nicht vollstän- dig durch die Trennschicht 7 vor dem heißen Aktionsfluid A abgedichtet sind, wie in Figur 2 schematisch gezeigt. Durch das von der Sperrluft S erzeugte Druckgefälle vom Hohlraum 19 hin zum Brennraum wird ein Eindringen von Aktionsfluid A in den Hohlraum 19 verhindert.

Die unterschiedlichen Wärmedehnung des Hitzeschutzelementes 9 und der metallischen Tragstruktur 3 können bei Lastwechseln der Gasturbine zu Relativbewegungen zwischen Hitzeschutzele- ment 9 und der Tragstruktur 3 führen. Relativbewegungen kön- nen aber auch durch Pulsationen im Brennraum, verursacht durch unregelmäßige Verbrennungen oder Resonanzen, entstehen.

Solche während des Betriebes auftretenden Relativbewegungen können von der teilweise elastisch verformbaren Trennschicht 7 ebenfalls ausgeglichen werden. Ein erhöhter Krafteintrag in das Hitzeschutzelement 9 an den Auflageflächen, z. B. verur- sacht durch einem plötzlichen Druckanstieg, kann durch das

Zusammenpressen der Trennschicht 7 und die damit entstehende, vergrößerte Auflagefläche vermindert werden.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wandsegmen- tes 1 für eine einen Brennraum 2 bildenden nicht näher darge- stellte Brennkammer einer Gasturbine. Das Wandsegment 1 um- faßt eine metallischen Tragstruktur 23, eine hitzebeständige Trennschicht 25 und ein metallisches Hitzeschutzelement 27.

Die metallische Tragstruktur 3 weist Stege 29 auf, die eine jeweilige Auflagefläche für das Hitzeschutzelement 27 bilden.

Die Stege 29 sind so angeordnet, daß das zugeordnete Hitze- schutzelement 27 im Bereich des Randes seiner tragstruktur- seitigen Oberfläche auf den Stegen 29 aufliegt. Das Hitze- schutzelement 27 verschließt so die von den Stegen 29 und von Teilen der Tragstruktur 23 gebildete Vertiefung deckelartig.

Zwischen zwei Stegen 29 ist mindestens je ein Kanal 31 zur Zufuhr von Sperrluft S vorgesehen. Das metallische Hitze- schutzelement 27 ist mittels eines Bolzens 29 (analog zu dem in Figur 1 beschriebenen Bolzen) federnd an der metallischen Tragstruktur 23 gehaltert.

Die Trennschicht 25 ist als ein Filz aus dünnen, nicht näher gezeigten, hitzeresistenten Metalldrähten ausgeführt, welcher die dem Brennraum 2 zugewandte Innenseite der Tragstruktur 23 auskleidet. Die Trennschicht 25 weist im Bereich einer Durch- trittsöffnung 26 des Bolzens 29 durch die Tragstruktur 23 so- wie im Bereich der Mündung 32 des Kanals 31 Öffnungen auf. In der Durchtrittsöffnung 26 ist der Bolzen 29 geführt während durch die andere Öffnung Sperrluft S aus dem Kanal 31 in den von dem Hitzeschutzelement 27 und der Tragstruktur 23 gebil- deten Hohlraum 33 strömen kann. Im Bereich der Stege 29 de- formiert das Hitzeschutzelement 27 die Trennschicht 25. Zwi- schen den Anlageflächen von Hitzeschutzelement 27 und Steg 29 entstehende, nicht näher dargestellte Spaltöffnungen werden von der Trennschicht 25 verschlossen, bzw. in ihrer Quer- schnittsfläche verringert. Dadurch wird der Austritt von Sperrluft S aus dem Hohlraum 33 in die zwischen zwei Hitze-

schutzelementen 27 entstehenden Dehnspalte 35 verhindert, bzw. verringert. Heißes Aktionsfluid A kann damit nicht bis zur metallischen Tragstruktur 23 vordringen oder die Hitze- schutzelemente 27 hinterströmen.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wandsegmen- tes 1. Das Wandsegment 1 umfaßt eine metallische Tragstruktur 41 mit einem Hitzeschutzelement 47. Das Hitzeschutzelement 47 ist analog zu dem in Figur 1 beschriebenen Bolzen auf der In- nenseite 43 der Tragstruktur 41 mittels eines Bolzens 49 fe- dernd an dieser angebunden. Zwischen der dem Brennraum 2 zu- gewandten Seite der Tragstruktur 41 und brennraumabgewandten Seite 51 des Hitzeschutzelementes 47 ist eine hitzebeständige Trennschicht 45 auf die Tragstruktur 41 aufgebracht. Die hit- zebeständige Trennschicht ist als eine dünne, hitzebeständige Beschichtung 45 auf der metallischen Tragstruktur 41 ausge- führt. Die dünne, verformbare Beschichtung 45 füllt den ge- samten Raum zwischen Hitzeschutzelement 47 und Tragstruktur 41 aus, so daß fertigungsbedingte oder während des Betriebs der Anlage entstandene Unebenheiten der Tragstruktur 41 und/oder des Hitzeschutzelementes 47 ausgeglichen werden. Au- ßerdem kann das Hitzeschutzelement 47 so nicht vom heißen Ak- tionsfluid A hinterströmt werden kann. Das Aktionsfluid A kann durch die von benachbarten Hitzeschutzelementen 47 ge- bildeten Dehnspalte 22 bis zur hitzebeständigen Beschichtung 45 vordringen. Die Beschichtung 45 verhindert den direkten Kontakt des Aktionsfluids A mit der metallischen Tragstruktur 41. Relativbewegungen des Hitzeschutzelementes 47 und der Tragstruktur 41 können durch die elastische und/oder plasti- sche Verformung der Beschichtung 45 ausgeglichen werden. Be- schädigungen des Hitzeschutzelementes und/oder der Tragstruk- tur 41 werden somit vermieden.