Die Erfindung betrifft ein Rohrstück mit einem Innenbereich zur Führung eines heißen Gases in einer Strömungsrichtung und mit einem Hitzeschild aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Steine, der dem Innenbereich zugewandt ist.

Derartige Rohrstücke finden vielfältige Verwendung als Flamm- röhre in Verbrennungsanlagen, insbesondere in Gasturbinenan¬ lagen. In der DE-B-1 173 734 und der DE-C 25 23 449 sind solche Rohrstücke mit Hitzeschilden beschrieben, wobei ein Hitzeschild jeweils aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Steine besteht und die Steine jeweils an zwei gegenüberliegenden Sei- ten mit Haltern verklammert werden. Befestigungen der Steine in der Richtung senkrecht zur Verklammerungsrichtung sind nicht explizit beschrieben. Für den Fall, daß das Rohrstück senkrecht oder zumindest schräg steht, ist eine Abstützung der Steine auf einem geeigneten Stützrahmen erforderlich. Für ein im wesent- liehen waagerecht liegendes Rohrstück muß der Hitzeschild an jedem Ende mit einem geeigneten Rahmen abgeschlossen und ge¬ stützt werden. Ein entsprechender Stützrahmen wird in der Regel aus Metall gefertigt. Damit er den betrieblichen thermischen Beanspruchungen in demselben Maß wie der Hitzeschild standhalten kann, muß er ausreichend gekühlt werden.

Zur Kühlung eines Stützrahmens kann dieser mit Kanälen in Form von Bohrungen oder dergleichen versehen werden, durch die ein Kühlgas (das im Falle des Flammrohres in der Regel ein Teil der dem Flammrohr zugestellten Verbrennungsluft ist) strömen soll. Entsprechende Vorschläge sind z. B. der DE-C 25 23 449 entnehm¬ bar. Problematisch ist hierbei vielfach die Tatsache, daß die Kühlluft in Form einzelner Strahlen in den Innenbereich des Rohrstücks einströmt. Dies hat zur Folge, daß in der Heißgas- Strömung Turbulenzen entstehen, wodurch heißes Gas auf die dem Innenbereich zugewandte Oberfläche des Stützrahmens gewirbelt werden kann und diese beschädigt. Auch wird unter Umständen

die heiße Strömung selbst durch querströmendes Kühlgas beeinträchtigt. Eine gewisse Abhilfe kann dadurch geschaffen werden, daß die Kanäle nicht senkrecht zur Oberfläche des Stützrahmens gerichtet werden, sondern in einem gewissen Winkel dazu. Diese Lösung ist allerdings nur sehr aufwendig zu fertigen und auch in ihrer Wirkung zumindest dann unbefriedigend, wenn Winkel gewählt werden, die noch mit vertretbarem Aufwand reali¬ sierbar sind.

Dementsprechend ist es ist die Aufgabe der Erfindung, ein hitzeschildbewehrtes Rohrstück mit mindestens einem Stützrahmen für den Hitzeschild zu schaffen, der effizient und möglichst sparsam gekühlt werden kann, wobei eine Beeinträchtigung der Heißgasströmung in dem Rohrstück und damit verbunden die Gefahr durch auf den Stützrahmen auftreffende Stromfäden heißen Gases vermieden wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Rohrstück angegeben, das einen Innenbereich zur Führung eines heißen Gases in einer vertikalen Strömungsrichtung aufweist, bewehrt mit einem Hitzeschild aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Steine, der dem Innenbereich zugewandt und mit mindestens einem Stützrahmen abgestützt ist, wobei der Stützrahmen aus einem Metall besteht, eine Vielzahl von Kanälen zur Zustellung eines Kühlgases sowie eine das Rohrstück unter Belassung eines Schlitzes umfangende Lippe aufweist, mit der die Kanäle zum Innenbereich hin im wesentlichen abgedeckt sind.

Erfindungsgemäß weist das Rohrstück einen Stützrahmen mit einem umfangenden Schlitz auf, in dem die durch die Kanäle strömenden Kühlgasmengen gesammelt werden, wobei eine gleichmäßige, lang¬ same Strömung entsteht, die schließlich in den das heiße Gas führenden Innenbereich eintritt. Eine solche langsame Strömung vermag einen regelrechten Kühlgasfilm über dem Stützrahmen zu bilden, der den Stützrahmen sicher abschirmt, jedoch dabei die heiße Gasströmung nicht beeinträchtigt und keine Turbulenzen verursacht. Dadurch, daß die durch die Kanäle geführten Kühl- fluidströme vor dem Eintritt in den Innenbereich auf die Lippe

auftreffen, werden sie abgebremst und können unter Bildung eines gleichmäßigen Kühlfluidfilms zusammenfließen. Auch wird eine wirksame Prallkühlung der thermisch hoch belasteten Bereiche des Stützrahmens erzielt.

Um eine besonders gute Zusammenführung der den Kanälen ent¬ strömenden Kühlgasstrahlen zu erreichen, wird der Stützrahmen mit einer das Rohrstück umfangenden Sammelkammer oder Anord¬ nung mehrerer Sammelkammern versehen, in die die Kanäle ein- münden, und aus der das Kühlgas durch den Schlitz in den Innen¬ bereich geleitet wird. In einer Sammelkammer können die Kühlgas¬ ströme abgebremst werden, so daß sich über den gesamten Umfang des Rohrstücks ein besonders gleichmäßiger Film bilden kann.

Unbeschadet anderweitiger Ausbildungen ist es besonders vor¬ teilhaft, den Schlitz etwa parallel zur Strömungsrichtung auszurichten. So entsteht eine Kühlgasströmung, die weitgehend parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung liegt und möglichst wenig Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Strömungsrichtung aufweist. Außerdem wird der thermisch am höchsten belastete Bereich des Stützrahmens, nämlich der dem Iπnenbereich unmittelbar zugewandte Bereich, effizient gekühlt. Durch die Ausbildung des thermisch am höchsten belasteten Bereiches als dünne Lippe erzielt man eine wirksame Prall- kühlung durch die Kühlgasströme aus den Kanälen.

Neben möglichen anderweitigen Ausbildungen der Erfindung wird der Schlitz in dem Stützrahmen günstigerweise so gelegt, daß er in der Nähe des Anströmendes des Stützrahmens in den Innenbereich mündet. Auf diese Weise kann ein Kühlgasfilm erzielt werden, der im wesentlichen den gesamten Stützrahmen bedeckt und somit von dem heißen Gas abschirmt.

Im Rahmen einer besonders günstigen Realisierung der Erfindung ist das Rohrstück bezüglich einer zur Strömungsrichtung parallelen Achse etwa gerade. In Weiterbildung dessen ist das Rohrstück bezüglich der Achse axialsymmetrisch, insbesondere

zylindrisch; so wird eine besonders einfach und kostengünstig herstellbare Ausführung der Erfindung erzielt.

Bevorzugte Anwendung findet ein erfindungsgemäßes Rohrstück als Flammrohr für eine Gasturbinenanlage. Das Rohrstück ist thermisch sehr hoch belastbar und erfordert zusätzlich eine nur geringe Kühlung, so daß zur Auslegung der Gasturbinen¬ anlage eine große gestalterische Freiheit geboten wird.

Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Rohrstück mit Hitzeschild und Stützrahmen gemäß der Erfindung; Fig. 2 und Fig. 3 eine Ausführungsform für den Stützrahmen gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen Rohrstücks mit Hitzeschild und Stützrahmen.

Fig. 1 zeigt ein gerades Rohrstück 1 mit einem im Bereich 2, durch den der durch Pfeile dargestellten Strömungsrichtung 3 ein Heißgas geführt werden soll. Das Rohrstück 1 ist ausgeklei¬ det mit einem Hitzeschild 4, der aus neben- und übereinander angeordneten Steinen 5 besteht. Diese Steine sind mit entspre- chenden Befestigungsmitteln in dem Rohrstück 1 befestigt.

Auf die Darstellung der Befestigungsmittel, deren Art und Hand¬ habung auch aus dem Stand der Technik hervorgeht, wurde der Übersicht halber verzichtet. An seinem unteren Ende weist das Rohrstück 1 einen Stützrahmen 6 auf, auf den die Steine 5 ab- gestützt sind. Dieser Stützrahmen 6 ist im vorliegenden Bei¬ spiel direkt an das Rohrstück 1 angeformt. Er kann natürlich auch, je nach Anforderung, gesondert hergestellt und später in geeignet erscheinender Weise mit dem übrigen Rohrstück 1 ver¬ bunden werden.

Der Stützrahmen 6 besteht aus Metall, wie das übrige Rohr¬ stück, und ist daher thermisch weniger belastbar als der eigent¬ liche Hitzeschild 4. Entsprechend erhält der Stützrahmen 6 eine besondere Kühlung. In den Außenumfang des Stützrahmens 6 sind

Kanäle 7 eingebracht, durch die ein Kühlfluid, namentlich

Kühlluft, in den Innenbereich 2 des Rohrstücks 1 geführt werden kann. Entsprechend der Erfindung münden die Kanäle 7 jedoch nicht unmittelbar in den Innenbereich 2, sondern sie münden im Inneren des Stützrahmens 6 in einen das Rohrstück 1 umfangenden Schlitz 8, der sich schließlich zum Innenbereich 2 des Rohr¬ stücks 1 hin öffnet und von einer das Rohrstück 1 umfangenden Lippe 9 gebildet ist. In diesem Schlitz 8 können die aus den Kanälen 7 austretenden Kühlluftströme zusammenfließen zur Bildung eines langsamen und gleichmäßigen Kühlluftfilms, der sich, aus dem Schlitz 8 austretend, schützend über den Stütz¬ rahmen 6 legt und für eine zuverlässige thermische Abschirmung sorgt. Zum Innenbereich 2 des Rohrstücks 1 hin sind die Kanäle

7 im wesentlichen abgedeckt von einer Lippe 9 des Stützrahmens 6, Die durch die Kanäle 7 geführten Kühlluftströme treffen auf diese Lippe 9 auf und bewirken so eine zusätzliche Prallkühlung desjenigen Bereiches des Stützrahmens 6, der dem heißen Gas im Innenbereich 2 unmittelbar jgewandt ist.

Eine weitere Ausgestaltung des Stützrahmens 6 im Sinne der Er¬ findung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Einfachheit halber wird nunmehr auf beide Figuren gleichzeitig Bezug ge¬ nommen. Wiederum ist zur Abstützung der Steine 5 ein Stütz¬ rahmen 6 vorgesehen, der kühlbar ist, indem Kühlluft durch Kanäle 7 in einen das Rohrstück 1 umfangenden Schlitz 8 und von dort in den Innenbereich 2 geführt wird. Um das Auftreten von Turbulenzen in der durch den Innenbereich 2 geführten heißen Gasströmung weitestgehend zu vermeiden, öffnet sich der Schlitz

8 nicht in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung 3, sondern parallel dazu. Damit kann eine weitere Verlangsamung des Kühlluftfilms erzielt werden, und auch sein Anlegen an die zu kühlende Struktur, namentlich an die Lippe 9 wird begünstigt. Im Beispiel gemäß Fig. 2 würde die heiße Gasströmung zunächst an den Stützrahmen 6, und dann erst an den Steinen 5 entlang, geführt. Entsprechend öffnet sich der Schlitz 8 in den Iππen- bereich 2 in der Nähe des Anströmendes 11 des Stützrahmens 6, so daß sich der aus dem Schlitz 8 austretende Kühlluftfilm möglichst vollständig zwischen den Stützrahmen 6 und die heiße Gasströmung legen kann.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dargestellt in Fig. 4. Dort ist der Stützrahmen 6 als eigenes Bauteil darge¬ stellt, das an die übrigen Teile des Rohrstücks 1 angeflanscht wird. Die Kühlung des Stützrahmens 6 erfolgt durch Kühlluft, die durch Kanäle 7 und einen Schlitz 8 in den Innenbereich 2 geführt wird; günstigerweise öffnet sich wiederum der Schlitz 8 in der Nähe des Anströmendes 11 des Stützrahmens 6 in den In¬ nenbereich 2, so daß ein nach Möglichkeit den gesamten Stütz¬ rahmen 6 bedeckender, in Strömungsrichtung 3 fließender, Kühl- luftfilm erzielt wird. Als Besonderheit weist der Stützrahmen 6 zwischen den Kanälen 7 und dem Schlitz 8 eine das Rohrstück 1 umfangende Sammelkammer 10 auf, in die die Kühlluft aus den Kanälen 7 einströmt, bevor sie durch den Schlitz 8 in den Innenbereich 2 entlassen wird. Die Sammelkammer 10 dient der weiteren Vergleichmäßigung der den Schlitz 8 verlassenden Kühl- fluidströmung. Sie kann durchaus mehrteilig ausgebildet sein. Der Schlitz 8 ist gebildet zwischen dem Anströmende 11 und einer Lippe 9. Diese erhält eine wirksame Prallkühlung durch das Kühlfluid, das den Kanälen 7 entströmt. Die Lippe 9 kann im dargestellten Fall allerdings nicht einteilig mit dem

Stützrahmen zusammen hergestellt werden, sondern muß als eigenes Bauteil mit dem Stützrahmen 6 verbunden werden. Dies stellt zwar fertigungstechnisch einen gewissen Nachteil dar, ermöglicht jedoch für den Stützrahmen 6 eine differenzierte Materialwahl. Der die Kanäle 7 enthaltende Teil des Stützrahmens 6 kann aus einem preiswerten und leicht bearbeitbaren Werkstoff, beispiels¬ weise ferritischem Stahl, hergestellt werden, wohingegen für die Lippe 9 ein besonders hoch belastbarer Werkstoff, z. B. eine hochwarmfeste Nickellegierung, eingesetzt werden kann. Der zunächst zu befürchtende Kostennachteil kann auf diese Weise u. U. wieder aufgehoben werden.

Das erfindungsgemäße hitzeschildbewehrte Rohrstück ist thermisch besonders hoch belastbar und gestattet die weit- gehend störungsfreie Führung einer Strömung heißen Gases. Es ist zum Einsatz in Verbrennungsanlagen, beispielsweise in Gasturbinen-Brennkammern, besonders geeignet.