Beschreibung

Brennkammerwand

Die Erfindung betrifft eine Brennkammerwand in einer Brenn ^¬ kammer umfassend einer Tragstruktur mit einer Anzahl von Hitzeschilden, welche mit einem Befestigungsmittel an der Trag ^¬ struktur befestigt sind, wobei das Befestigungsmittel eine Federvorrichtung umfasst.

Die Brennkammer einer Gasturbine ist besonderen Belastungen zum Beispiel Heißgasen oder Vibrationen ausgesetzt. Hierfür werden an die Tragstruktur so genannte Hitzeschilde montiert, die die Tragstruktur vor den Heißgasen und anderen Belastun- gen schützt.

Hitzeschilde in einer Brennkammer insbesondere metallische Hitzeschilde werden mit einer Schraube an der Tragstruktur angebracht. Zur Anbringung werden dafür so genannte Tellerfe- derpackete verwendet. Metallische Hitzeschildplatten werden mit den Tellerfederpacketen zentral befestigt. Das Tellerfe ^¬ derpaket besteht aus einer Hülse sowie in der Hülse angeord ^¬ neten Tellerfedern. Diese weisen innenseitig ein durchgängiges Axial-Loch auf. Die Tellerfederpackete weisen an dem Axi- al-Loch teilweise ein Gewinde auf. Die Schraube wird in die ^¬ ses Axial-Loch eingeschraubt. An der Außenseite der Tellerfe- derpackete also an der Hülse ist ein Außengewinde angebracht. Mit diesem wird das Tellerfederpacket in die Tragstruktur eingeschraubt. Dafür ist in der Tragstruktur eine Aussparung mit einem passenden Innengewinde vorgesehen. Der Schraubenkopf ist nun im oder am Hitzeschild angeordnet. Durch Ein ^¬ schraubung der Schraube in die Aussparung wird der Hitzeschild an der Tragstruktur befestigt. Dabei kann die Schraube dergestalt sein, dass sie durch das in der Tragstruktur ein-

geschraubte Tellerfederpacket hinausragt und so noch weiter in die Aussparung der Tragstruktur hineinreicht.

In Richtung Brennkammer weist die Hülse einen fest aufge- brachten Deckel auf, welcher ebenfalls ein Axial-Loch zur

Aufnahme der Schraube aufweisen kann. Der Deckel ist sozusa ^¬ gen ein Teil der Hülse. Damit fallen die Tellerfedern nicht in die Brennkammer. Die Tellerfedern des Tellerfederpacketes sind auf der Seite in Richtung Tragstruktur mit einem Siche- rungsring gegen Herausfallen gesichert. Zwischen Sicherheitsring und Feder ist des Weiteren noch eine Druckplatte ange ^¬ ordnet. Der Sicherheitsring hat sich jedoch in der Vergangenheit des öfteren gelöst und oder ist gebrochen. Muss nun ein Hitzeschild zum Beispiel aufgrund von Rissen oder Brüchen de- montiert/montiert werden, so können bei gebrochenen Sicherheitsring die Federn sowie die Druckplatte selber in die Brennkammer fallen. Diese müssen anschließend wieder aufwändig gesucht und entfernt werden. Auch ist die Montage neuer Tellerfederpacket schwierig, da die Rückseite der Tragstruk- tur an einigen Stellen z.B. an der Nabe nicht von außen zugänglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Brennkammerwand mit einer Tragstruktur und mit Hitzeschilden, die an der Tragstruktur befestigt sind, wobei die Befestigung dieser

Hitzeschilder an der Tragstruktur besonderes servicefreundlich und leicht zu montieren/demontieren ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Brennkam- merwand mit einer Brennkammer umfassend einer Tragstruktur mit einer Anzahl von Hitzeschilden, welche mit einem Befestigungsmittel an der Tragstruktur befestigt sind, und wobei das Befestigungsmittel eine Federvorrichtung umfasst, und wobei die Federvorrichtung fest mit der Tragstruktur verbunden ist,

wobei die Federvorrichtung zumindest aus einer in einer Hülle angebrachten Feder besteht, wobei die Feder gegen herausfallen an der der Brennkammer abgewandeten Seite durch eine erste Verliersicherung gesichert ist, und wobei die Federvor- richtung innenseitig ein Axial-Loch für die Aufnahme des Be ^¬ festigungsmittels aufweist, und wobei die Feder durch eine zweite Verliersicherung an der der Brennkammer zugewandeten Seite gegen herausfallen gesichert ist, und wobei die Feder ^¬ vorrichtung an der der Brennkammer zugewandeten Seite ausbau- bar ist.

In der Erfindung wurde erkannt, dass die Probleme im Stand der Technik darauf zurückzuführen sind, dass das Federpacket im Stand der Technik nicht zum Inneren der Brennkammer hin ausbaubar ist. Bei einem Bruch des Sicherheitsrings des Fe- derpacketes im Stand der Technik (z.B. bei Demontage/ Montage eines Hitzeschilds) können daher die Tellerfedern in die Brennkammer hineinfallen, da das Tellerfederpacket nicht ohne weiteres ausgetauscht werden kann. Somit ist bei einer Monta- ge/Demontage eines Hitzeschilds und einem damit verbundenen Bruch des Sicherheitsrings des Federpacketes immer eine auf ^¬ wändige Suche der einzelnen Teile des Paketes erforderlich.

Die erfindungsgemäße Federvorrichtung besteht daher nun aus einer Feder z.B. Tellerfeder welche in einer Hülle angebracht ist. Die Federvorrichtung weist innenseitig ein Axial-Loch auf. Dieses ist aufgrund gleichmäßiger Belastungsverteilung zumeist mittig angeordnet und ist für die Aufnahme des Befes ^¬ tigungsmittels, beispielsweise einer Schraube, gedacht. Mit dem Befestigungsmittel, beispielsweise der Schraube wird das Hitzeschild an der Tragstruktur befestigt, beispielsweise in dem der Schaubenkopf in oder auf dem Hitzeschild angebracht ist. Die Federvorrichtung ist fest mit der Tragstruktur verbunden. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun eine

erste Verliersicherung angebracht, welche die Feder in der Hülle gegen herausfallen in Richtung der Tragstruktur sichert. Dies kann beispielsweise eine Art Deckel sein. Eine zweite Verliersicherung sichert die Feder gegen Herausfallen in Richtung Brennkammer. Diese ist nun derart ausgestaltet, dass sie in Richtung Brennkammer ausgebaut werden kann. Bei der Demontage bzw. Montage der Hitzeschilde können damit schadhafte Federvorrichtungen gleich ohne wesentlich weiteren Aufwand mit ausgetauscht werden. Damit reduziert sich zum ei- nen die Gefahr, dass bei Schäden an der Federvorrichtung die Feder oder Teile der Federvorrichtung selber in die Brennkammer fallen und aufwendig entfernt werden müssen. Auch für die Brennkammer selber reduziert sich die Gefahr vor unbefestigten Teilen in der Kammer.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die zumindest eine Feder eine Tellerfeder. Dies ist vorteilhaft, da Tellerfedern im Vergleich zu anderen Federn bei einem kleinen Einbauraum sehr große Kräfte aufnehmen können. Weiterhin können diese durch den Zusammenbau mehrerer Tellerfedern eine beliebig variierbare Säulenlänge erzielen. Bei richtiger Dimensionierung erzielen Tellerfedern bei dynamischer Belastung zudem eine hohe Lebensdauer .

Vorteilhafterweise ist die erste Verliersicherung eine Druck ^¬ platte oder/und eine an der Innenseite der Hülle angebrachte Kante. Hier können die Federn insbesondere die Tellerfedern aufliegen. Somit können diese nicht in die Brennkammer hineinfallen. Auch ist- im Gegensatz zu dem Sicherheitsring im Stand der Technik, die Gefahr bei einem Bruch z.B. bei Demontage/Montage eines Hitzeschilds erheblich verringert.

Die Druckplatte ist daher vorteilhafterweise zwischen Kante und Feder in der Hülle angebracht. Dies erhöht zudem die Auf-

lagefläche der Federn. Dadurch können die Federn die Belastung weitgehend konstant aufnehmen. Dadurch kann sich die Lebensdauer der Federn erhöhen.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Druckplatte ein Innengewinde zur Befestigung des Befestigungsmittels auf. Diese kann vorteilhafterweise als tragendes Innengewinde ausgestal ^¬ tet sein, in welchem das Befestigungsmittel angebracht wird.

Vorteilhafterweise weist die Hülle ein Außengewinde auf. Da ^¬ durch wird eine einfache Befestigung der Hülle mit der Trag ^¬ struktur erzielt.

Bevorzugt weist die Hülle an der der Brennkammer zugewandeten Seite Aussparungen auf. In diese Aussparungen wird vorteil ^¬ hafterweise der Vorsprung der Druckplatte angeordnet. Dies erzielt eine bessere Verbindung der beiden Elemente und si ^¬ chert die Druckplatte außerdem vor Dejustage.

Vorteilhafterweise ist die Hülle eine Hülse. Diese ist bevor ^¬ zugt aus Metall oder aus metallischem Grundmaterial oder an ^¬ derem hitzebeständigem Material. Weiterhin ist die Hülse bevorzugt dergestalt, dass sie geringe Dehnungen aufgrund von Hitzeeinwirkung zulässt. Dies ist beispielsweise bei Metall/ metallischem Grundmaterial der Fall.

Bevorzugt ist an der der Brennkammer zugewandeten Seite auf der Feder ein Sicherungsblech angebracht. Dabei kann das Sicherheitsblech sowohl in der Hülle auf der Feder oder aber auch außerhalb auf der Feder angeordnet sein. Auch kann bei entsprechender Dicke das Sicherheitsblech derart ausgestaltet sein, dass ein Teil des Sicherheitsblechs in und ein Teil des Sicherheitsblechs außerhalb der Hülle angeordnet ist.

Vorteilhafterweise ist das Sicherungsblech mit der Hülle fest verbunden, indem das Sicherungsblech außenseitig zumindest einen Aufsatz aufweist. Dieser Aufsatz wird beispielsweise in die Aussparungen der Hülle angeordnet. So kann einerseits er- reicht werden, dass das Sicherheitsblech mit der Hülle fest verbunden ist. Andererseits ist damit das Sicherheitsblech dejustiersicher angeordnet. Zudem wird dadurch die Feder vor Dejustage geschützt. Dies erhöht wiederum die Lebensdauer der Feder .

In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Sicherungsblech innenseitig zumindest einen Aufbau auf. Dieses dient zur weite ^¬ ren Befestigung des Sicherungsblechs.

Bevorzugt ist auf dem Sicherungsblech am Außenrand an der der Brennkammer zugewandeten Seite zumindest ein Zahn aufgebracht. Sind mehrere Zähne vorhanden, so werden diese gleich ^¬ mäßig über den gesamten Außenrand angebracht. In bevorzugter Ausgestaltung ist auf dem Sicherungsblech am Außenrand an der der Brennkammer zugewandeten Seite zumindest eine Sicke ge ^¬ prägt. Durch den zumindest einen Zahn bzw. die Zähne und die zumindest eine geprägte Sicke wird ein Klappern der Federvor ^¬ richtung bzw. der Feder verhindert, um Verschleiß durch Relativbewegungen zu verhindern. Dadurch wird die Lebensdauer der Federvorrichtung erhöht.

Vorteilhafterweise ist an der der Brennkammer zugewandeten Seite auf dem Sicherungsblech eine Scheibe angebracht.

Vorteilhafterweise weist die Scheibe zumindest eine innensei ^¬ tige Aussparung auf. In diese Aussparung wird beispielsweise der Aufbau des Sicherheitsblechs angeordnet. Damit wird ein besserer Zusammenhalt dieser beiden Elemente erreicht. Zudem wird so zusätzlich die Scheibe gegen Dejustage gesichert.

Bevorzugt weist die Scheibe ein Außengewinde auf. Dabei kann das Außengewinde als tragendes Außengewinde ausgestaltet sein. Die einschraubbare Scheibe bietet zudem den Vorteil die Nacharbeit am so genannten Plattenzapfen zur Anpassung der Platte an der Tragstruktur einzusparen, indem die Federvorrichtung individuell in der Höhe verstellt werden kann.

Bevorzugt ist das Befestigungsmittel eine Schraube. Diese bietet den Vorteil dass der Schraubenkopf sehr einfach am o- der im Hitzeschild angeordnet werden kann. Durch die Verbindung der Schraube mit dem Hitzeschild sowie der Federvorrich ^¬ tung welche beispielsweise in der Tragstruktur angebracht ist, ist eine einfache Befestigung des Hitzeschilds an der Tragstruktur möglich.

Bevorzugt ist die Federvorrichtung zur Befestigung eines Hitzeschilds in der Tragstruktur angeordnet. Dafür ist in der Tragstruktur eine entsprechende Aussparung mit einem korres ^¬ pondierenden Innengewinde anzubringen. Diese Art der Befesti- gung bietet den Vorteil, dass diese in Bezug auf die Ferti ^¬ gung einfach und kostengünstig zu realisieren ist.

Bevorzugt weist die Druckplatte zumindest einen Vorsprung auf. Mit diesem ist eine bessere Befestigung der Druckplatte in der Hülle möglich.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus den weiteren abhängigen Ansprüchen.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Darin zeigt in vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung:

F I G 1 ein Tellerfederpacket nach dem Stand der Technik,

F I G 2 eine in der Tragstruktur eingebaute Federvorrichtung gemäß der Erfindung,

F I G 3 eine Federvorrichtung gemäß der Erfindung,

F I G 4 zwei Sicherheitsbleche gemäß der Erfindung.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei ^¬ chen versehen.

FIG 1 zeigt ein Tellerfederpacket 5 nach dem Stand der Tech ^¬ nik. Dieses weist innenseitig in der Mitte ein Axial-Loch 11 auf, welches eine Schraube 10 aufnehmen kann. Am Schrauben ^¬ kopf ist der anzubringenden Hitzeschild (nicht gezeigt) ange ^¬ ordnet. Das Tellerfederpacket 5 weist eine Hülse 2 mit einem Außengewinde 14 auf. Diese Hülse ist in die Tragstruktur 18 mit dem entsprechenden Innengewinde geschraubt. In der Hülse 2 sind eine Druckplatte 6 sowie ein oder mehrere Tellerfedern 4 angebracht. Die Druckplatte 6 weist ein Innengewinde 16 auf, in welches das Gewinde 12 der Schraube 10 eingeschraubt werden kann. Damit diese nicht in die Tragstruktur 18 fallen, ist an der der Brennkammer 15 abgewandte Seite ein lösbarer Sicherheitsring 8 angebracht. Damit die Tellerfedern 4 bei

De/Montage des Hitzeschilds nicht in die Brennkammer fallen, ist auf der Hülse 2 ein Verschlussdeckel 9 ebenfalls mit dem Axial-Loch 11 fest angebracht. Dabei ist der Verschlussdeckel 9 ein Bestandteil der Hülse 2 selber. Somit lässt sich das Tellerfederpacket 5 nicht zur Brennkammer 15 hin öffnen. Bei einem Bruch des Sicherheitsrings 8 bei beispielsweise der De/Montage eines auszutauschenden Hitzeschilds muss daher von der Tragstrukturseite 18 das Tellerfederpacket 5 demontiert werden, was jedoch viel Zeit erfordert. Anderenfalls können

Sicherheitsring 8, Tellerfeder 4 oder Teile der Hülse 2 in die Brennkammer fallen. Da diese großen Schaden in der Brennkammer 15 anrichten müssen sie aufwändig gesucht und entfernt werden .

FIG 3 und 4 zeigt eine Federvorrichtung gemäß der Erfindung. Die hier im Wesentlichen runde Federvorrichtung, hier mit Tellerfeder 24 als Feder ausgeführt, ist zum Inneren der Brennkammer 15 ausbaubar. Die Federvorrichtung weist innen- seitig bevorzugt mittig ein Axial-Loch 34 auf.

Die Federvorrichtung besteht aus einer als Hülle ausgebildete Hülse 20. Diese hat ein Außengewinde 32 welches in das kor ^¬ respondierende Innengewinde der Tragstruktur 18 eingeschraubt wird. Weiterhin hat die Hülse 20 an der der Brennkammer 15 zugewandeten Seite Aussparungen 40 sowie an der der Brennkammer 15 abgewandeten Seite eine Kante 33. In diese Hülse wird nun eine runde Druckplatte 22 eingelegt, und zwar so, dass sie auf der Kante 33 der Hülse 20 aufliegt. Die Druckplatte 22 weist nach außen zwei mindestens jedoch einen Vorsprung 42 auf. Diese Vorsprünge 42 werden in die Aussparung 40 der Hül ^¬ se 20 eingesteckt. Dies erzielt zum einen eine bessere Halt ^¬ barkeit der Druckplatte 22 zum anderen eine Sicherheit gegen verdrehen der Druckplatte 22. In die Druckplatte ist ein Innengewinde 27 eingebaut, welches hier als tragendes Innen ^¬ gewinde 27 ausgestaltet ist. Damit wird das Befestigungsmit ^¬ tel an der Tragstruktur 18 befestig. Am anderen Ende des Befestigungsmittels ist der Hitzeschild montiert (nicht ge ^¬ zeigt) . Auf die Druckplatte 22 in der Hülse 20 ist nun die Feder, hier die Tellerfeder 24 oder Tellerfedern 24 angeordnet. Auf den Tellerfedern 24 wird nun ein Sicherheitsblech 26 angeordnet. Dabei kann das Sicherheitsblech 26 noch in der Hülse 20 oder aber bereits außerhalb der Hülse 20 angeordnet sein. Dieses weist am äußeren Rand einen Aufsatz 44 auf. Die-

ser Aufsatz 44 wird in die Aussparung 40 der Hülse 20 gesteckt. Somit wird zum einen der Gefahr vor Verdrehungen vorgesorgt, zum anderen bietet dieser Aufsatz 44 einen besseren Zusammenhalt der beiden Komponenten Sicherheitsblech 26 und Tellerfedern 24. Zudem weist das Sicherheitsblech 26 auf der Innenseite noch einen Aufbau 46 auf. Auf dem Sicherheitsblech 26 ist eine Scheibe 28 angeordnet. Diese weist auf der Innen ^¬ seite Aussparungen 48 auf, in welche der Aufbau 46 des Si ^¬ cherheitsblechs 26 eingeführt wird. Dies dient ebenfalls als Verdrehsicherheit bzw. Dejustagesicherheit und fordert zudem den besseren Zusammenhalt der Komponenten Scheibe 28 und Si ^¬ cherheitsblech 26. Die Scheibe 28 weist ein tragendes Außen ^¬ gewinde 30 auf. Das Außengewinde wird, wie schon die Hülse 20 in das korrespondierende Innengewinde der Tragstruktur 18 eingeschraubt. Zum besseren Auf- und Einschrauben kann die Scheibe mit einem Schlitz 50 versehen sein.

Es wird damit eine Art Deckel bestehend aus einer Scheibe 28 mit einem Sicherheitsblech 26 generiert, wobei die Scheibe 28 zum Inneren der Brennkammer ausschraubbar ist. Die ausschraubbare Scheibe 28 bietet den Vorteil die Nachbearbeitung am so genannten Plattenzapfen zur Anpassung des Hitzeschilds an der Tragstruktur 18 einzusparen, indem die Federvorrichtung individuell in der Höhe verstellt werden kann. Die Aus- baubarkeit wird erreicht, indem die Hülle, welche hier als Hülse 20 ausgebildet ist, nun brennkammerseitig ausbaubar ist .

FIG 4 zeigt verschiedene Ausführungsformen des Sicherheits- blechs 26. Zur Sicherung der Schreibe 28 sind hier unter ^¬ schiedliche Varianten denkbar. So kann dies zum Beispiel ein Sicherungsblech 26 mit Zähnen 72 sein oder aber ein Sicherungsblech 26 mit geprägte Sicke 70. Durch die Zähne 72 im Sicherungsblech 26 bzw. die geprägte Sicke 70 wird ein Klap-

pern der Tellerfedern 24 sowie der Federvorrichtung im Gewinde verhindert. Dadurch wird Verschleiß im Gewinde durch Rela ^¬ tivbewegungen verhindert.

Die erforderliche Servicefreundlichkeit wird im Wesentlichen erfindungsgemäß durch die Austauschbarkeit zur Brennkammer ^¬ seite erreicht. Es wird somit der Nachteil kompensiert, dass das im Stand der Technik dargestellte Tellerfederpacket an der der Brennkammer zugewandeten Seite nicht demontierbar bzw. montierbar ist. Somit wird vermieden, dass bei Bruch eines Hitzeschilds und bei dessen De/Montage Tellerfedern und/oder die Druckplatte in die Brennkammer fallen. Die Federvorrichtung kann nun direkt mit dem Austausch des Hitzeschilds ausgetauscht werden.