GRENDEL SABINE (DE)
KRUSCH CLAUS (DE)
KLUGE ANDRE (DE)
DÜMLER HARTWIG (DE)
GRANDT CHRISTOPHER (DE)
| EP2538140A2 | 2012-12-26 | |||
| EP1561997A1 | 2005-08-10 | |||
| EP1884713B1 | 2010-12-29 |
| Patentansprüche 1. Hitzeschild (2) mit einer Tragstruktur (28) und einer Anzahl an Hitzeschildsteinen (20, 22), wobei die Hitzeschild- steine (20, 22) an der Tragstruktur (28) befestigt sind und eine der Tragstruktur (28) zugewandte Kaltseite (26) und eine der Kaltseite (26) gegenüberliegende Heißseite (24) aufweisen und bei mindestens einem Hitzeschildstein (22) in mindestens einer die Kaltseite (26) mit der Heißseite (24) verbindenden Umfangsseite (30) des Hitzeschildsteines (22) mindestens eine Aussparung (34) angeordnet ist, wobei senkrecht zur Kaltseite (26) eine die Aussparung (34) mit der Kaltseite (26) verbin¬ dende Ausnehmung (32) in der Umfangsseite (30) verläuft, wo¬ bei zur Befestigung des Hitzeschildsteines an der Tragstruk- tur (28) ein Befestigungsbolzen (36, 56) in die Ausnehmung (32) einsetzbar ist, so dass ein Bolzenkopf (38, 70) des Be¬ festigungsbolzens (36, 56) zumindest teilweise in die Ausspa¬ rung (34) ragt, und der Befestigungsbolzen (3, 56) hierbei ein Winkelblech (40, 58, 84, 96, 110) in einem Durchdrin- gungsbereich (82, 92, 104) durchsetzt, wobei das Winkelblech (40, 58, 84, 96, 110) einen sich im Wesentlichen parallel zur Umfangsseite (30) erstreckenden ersten Schenkel (40a, 58a, 84a, 96a, 110a) und einen sich in die Aussparung (34) hinein erstreckenden zweiten Schenkel (40b, 58b, 84b, 96b, 110b) um- fasst, wobei die beiden Schenkel an einer Winkelkante (44, 60) aneinander angrenzen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Winkelblech (40, 58, 84, 96, 110) eine über die reine Winkelform hinausgehende Verstärkungseinrichtung (74, 86, 98) umfasst, so dass ein Widerstand des Winkelblechs (58, 84, 96, 110) gegen eine durch den Befestigungsbolzen (36, 56) verursachte Verbiegung erhöht ist. 2. Hitzeschild (2) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine Fläche (80, 90) der Verstärkungseinrichtung (74, 86) seitlich am Bolzenkopf (38, 70) austretende Kühlluft (72) zumindest teilweise reflektiert. 3. Hitzeschild nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine erste von der Verstärkungseinrichtung (98) umfasste Sei- tenwand (98a), welche im Bereich der Eingangsöffnung (100) der Aussparung (34) diese zumindest teilweise verschließt. 4. Hitzeschild nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die erste Seitenwand (98a) die Eingangsöffnung (100) der Aus¬ sparung (34) im Wesentlichen vollständig verschließt. 5. Hitzeschild nach einem der Ansprüche 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die erste Seitenwand (98a) an einer zweiten Seitenwand (98b) der Verstärkungseinrichtung (98) im Wesentlichen rechtwinkelig angeordnet ist, wobei sich die zweite Seitenwand (98b) entlang des zweiten Schenkels (96b) erstreckt und die zweite Seitenwand eine mit dem Durchdringungsbereich (104) des zwei- ten Schenkels fluchtende Öffnung (106) umfasst. 6. Hitzeschild nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Befestigungsbolzen (36, 56) mindestens einen Kühlluftka- nal (64) umfasst, welcher seitlich am Bolzenkopf (70) in min¬ destens einer Ausgangsöffnung (68) mündet, wobei in der zwei¬ ten Seitenwand (98b) im Bereich mindestens einer Ausgangsöff¬ nung (68) des Kühlluftkanals (64) eine bis zum Umfang der Öffnung (106) verlaufende Ausnehmung (108) angeordnet ist. 7. Hitzeschild 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, d a s s die Verstärkungseinrichtung (74, 86, 98) zumindest teilweise und von der Winkelkante (60) aus gesehen hinter dem Durch- dringungsbereich (82, 92, 104) verläuft und diesen Bereich versteift . 8. Hitzeschild (2) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Schenkel (58b, 84b, 96b, 110b) des Winkelblechs (40, 58, 84, 96, 110) oder die zweite Seitenwand (96b) der Verstärkungseinrichtung an seiner/ihrer der Winkelkante ge- genüberliegenden Seite eine entgegengesetzt zur Winkelkante (60) abgewinkelte Seitenwand (88, 112) umfasst, die zumindest teilweise von der Winkelkante (60) aus gesehen hinter dem Durchdringungsbereich (82, 92, 104) verläuft und diesen Bereich versteift. 9. Hitzeschild nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s an der abgewinkelten Seitenwand (112) auf einer Abstandshöhe (118) eine abschirmende Seitenwand (114) angeordnet ist, wel- che sich in Richtung der Eingangsöffnung (100) der Aussparung (34) erstreckt. 10. Hitzeschild (2) 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 , d a s s die Verstärkungseinrichtung (74, 86, 98) zumindest teilweise mittels einer Profilierung des zweiten Schenkels (58b, 84b) realisiert ist. 11. Hitzeschild (2) nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Schenkel (58b, 84b, 98b, 110b) zumindest teilweise parallel zur Winkelkante (44, 60) einen wellenförmigen Verlauf aufweist. 12. Hitzeschild (2) nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Schenkel (58b, 84b, 98b, 110b) zumindest teilweise senkrecht zur Winkelkante (60) einen wellenförmigen Verlauf aufweist . 13. Hitzeschild (2) nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der wellenförmige Verlauf sinusförmig ist, wobei der wellen¬ förmige Verlauf die Sinusfunktion im Wesentlichen von 0 bis 2π durchschreitet. 14. Hitzeschild (2) 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, d a s s bei dem Hitzeschildstein (22) an zwei gegenüberliegenden Um- fangsseiten (30) je zwei derartige Aussparungen (34) angeord¬ net sind, so dass der Hitzeschildstein (20, 22) mittels vier paarweise gegenüberliegend angeordneten Befestigungsbolzen (36, 56) an der Tragstruktur (28) befestigbar ist. 15. Hitzeschild (2) 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, d a s s der Befestigungsbolzen (36, 56) mittels eines in der Trag¬ struktur (28) angeordneten Tellerfederpakets (52) an der Tragstruktur (28) lösbar befestigbar ist. 16. Hitzeschild (2) 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, d a s s ein mit dem Befestigungsbolzen (36, 56) fluchtendes Loch (102) von der Heißseite (24) bis zur Aussparung (34) durch den Hitzeschildstein (20, 22) verläuft. 17. Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung des Winkelblechs im Durchdringungsbereich einen zwischen dem ersten und zweiten Schenkel angeordneten und in die Ausnehmung hineinragenden Verstär- kungskörper umfasst, welcher mit einer Seitenfläche an dem ersten Schenkel und mit einer Oberseite an dem zweiten Schenkel angeordnet ist, wobei der Verstärkungskörper eine Durchbohrung für den Befestigungsbolzen aufweist, so dass der Befestigungsbolzen mit einem Schaft des Befestigungsbolzens den Durchdringungsbereich und den Verstärkungskörper durchsetzt. 18. Hitzeschild nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungskörper parallel zum zweiten Schenkel eine im Wesentlichen halbkreisförmige Oberseite aufweist, wobei die gerade Seite des Halbkreises an dem ersten Schenkel anliegt. 19. Hitzeschild nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die am zweiten Schenkel anliegende Oberseite des Verstär¬ kungskörpers im Wesentlichen die Form eines Dreiecks mit ab¬ gerundeter Spitze aufweist, wobei die Spitze im Wesentlichen entsprechend der Durchbohrung abgerundet ist und die Grund¬ seite des Dreiecks an den ersten Schenkel angrenzt. 20. Hitzeschild nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungskörper senkrecht zum zweiten Schenkel an der Spitze der dreieckigen Oberseite eine geringere Höhe aufweist als an der Grundseite, so dass der Verstärkungskörper im Wesentlichen die Form eines Prismas mit der Oberseite als Grundfläche aufweist, wobei das Prisma gegenüberliegend der Oberseite abgeschrägt ist. 21. Hitzeschild nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelblech mit der Verstärkungseinrichtung als ein einstückiges Gussteil ausgebildet ist. 22. Winkelblech (40, 58, 84,96,110), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s es eine Verstärkungseinrichtung umfasst und als Bestandteil des Hitzeschilds (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ver¬ wendbar ist. 23. Brennkammer (25) mit einem Hitzeschild (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Hitzeschild (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ausge¬ bildet ist. 24. Gasturbine (1) mit mindestens einer Brennkammer (25), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s mindestens eine Brennkammer (25) nach Anspruch 23 ausgebildet ist . |
Befestigung eines Hitzeschildsteines an einer Tragstruktur und Hitzeschild
Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigung eines Hitze ¬ schildsteines an einer Tragstruktur und auf ein Hitzeschild sowie eine von dem Hitzeschild ausgekleidete Brennkammer und eine Gasturbine.
In vielen technischen Anwendungen werden Hitzeschilde verwendet, welche Heißgasen von 1000 bis 1600 Grad widerstehen müs ¬ sen. Insbesondere Gasturbinen, wie sie in stromerzeugenden Kraftwerken und in Flugzeugtriebwerken Verwendung finden, weisen entsprechend große durch Hitzeschilde abzuschirmende
Flächen im Innern der Brennkammern auf. Wegen der thermischen Ausdehnung und wegen großer Abmessungen muss das Hitzeschild aus einer Vielzahl einzelner, im Allgemeinen keramischer Hitzeschildsteine zusammengesetzt werden, die voneinander mit einem ausreichenden Spalt beabstandet an einer Tragstruktur befestigt sind. Dieser Spalt bietet den Hitzeschildsteinen, die auch mit Hitzeschildelementen bezeichnet werden können, ausreichenden Raum für die thermische Ausdehnung. Ein gattungsgemäßer Hitzeschild umfasst somit eine Tragstruk ¬ tur und eine Anzahl von Hitzeschildsteinen, welche an der Tragstruktur befestigt, insbesondere lösbar befestigt, sind. Jeder der Hitzeschildsteine weist eine der Tragstruktur zuge ¬ wandte Kaltseite und eine der Kaltseite gegenüberliegende, mit einem heißen Medium beaufschlagbare Heißseite auf. Bei mindestens einem Hitzeschildstein ist in mindestens einer die Kaltseite mit der Heißseite verbindenden Umfangsseite des Hitzeschildsteines mindestens eine Aussparung angeordnet, wo ¬ bei senkrecht zur Kaltseite eine die Aussparung mit der Kalt- seite verbindende Ausnehmung in der Umfangsseite verläuft. Zur Befestigung des Hitzeschildsteines an der Tragstruktur ist ein Befestigungsbolzen in die Ausnehmung einsetzbar, so dass ein Bolzenkopf des Befestigungsbolzens zumindest teil- weise in die Aussparung ragt. Hierbei durchsetzt der Befesti ¬ gungsbolzen ein Winkelblech in einem Durchdringungsbereich. Das Winkelblech umfasst einen sich im Wesentlichen parallel zur Umfangsseite erstreckenden ersten Schenkel und einen sich in die Aussparung hinein erstreckenden zweiten Schenkel. Die beiden Schenkel grenzen an einer Winkelkante aneinander an. Eine derartige Befestigung des Hitzeschildsteines, insbeson ¬ dere mit je zwei Aussparungen an zwei gegenüberliegenden Um- fangsseiten, eignet sich besonders gut zur Befestigung eines Abschlusssteins einer an der Brennkammerwand umlaufend ange ¬ ordneten Reihe von Hitzeschildsteinen. Die Abschlusssteine werden auch mit Attrappensteinen bezeichnet.
Die EP 1 884 713 Bl offenbart einen gattungsgemäßen Hitze- schild, bei welchem die Hitzeschildsteine in koaxial zu einer Brennkammer-Längsachse angeordneten Reihen an der Tragstruktur befestigt sind. Die Hitzeschildsteine einer Reihe werden hierbei durch Halteelemente gehalten, welche in eine in der Tragstruktur verlaufende Befestigungs-Nut eingeschoben wer- den, wobei die Halteelemente der nachfolgenden Hitzeschild ¬ steine nach Befestigung der Halteelemente des vorhergehenden Hitzeschildsteines in die Befestigungs-Nut eingeschoben wer ¬ den und die vorhergehenden versperren. Bei dem bekannten Hitzeschild werden die Attrappensteine mittels einer in die Tragstruktur einschraubbaren Befestigung an der Tragstruktur fixiert. Diese Attrappensteine weisen an zwei gegenüberlie ¬ genden, die Kaltseite mit der Heißseite verbindenden Umfangs- seiten des Hitzeschildsteines zwei Aussparungen auf. Zu jeder dieser Aussparungen verläuft senkrecht zur Kaltseite eine die Aussparung mit der Kaltseite verbindende Ausnehmung in der Umfangsseite. Zur Befestigung des Attrappensteines an der Tragstruktur wird in jede der vier Ausnehmungen ein Befestigungsbolzen eingesetzt, so dass ein Bolzenkopf des Befesti ¬ gungsbolzens in die Aussparung ragt. Damit der von dem
Bolzenkopf auf den Hitzeschildstein einwirkende Druck sich besser verteilt, ist unter dem Bolzenkopf ein Winkelblech angeordnet. Der Befestigungsbolzen durchsetzt das Winkelblech in einem Durchdringungsbereich, so dass das Winkelblech mit einem in die Aussparung hineinragenden Schenkel unterhalb des Bolzenkopfes verläuft und mit einem im Wesentlichen parallel zur Umfangsseite erstreckenden Schenkel die Ausnehmung ab ¬ deckt, in der der Befestigungsbolzen verläuft. Ein Herausrut- sehen des Befestigungsbolzens aus der Ausnehmung kann zu ei ¬ nem Verlust des Hitzeschildsteines führen. Dadurch können im Betrieb Schäden an der mit dem Hitzeschild ausgekleideten Brennkammer entstehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hitzeschild mit mindestens einem Hitzeschildstein der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Befestigung ein Ablösen des Hitzeschildsteines von der Tragstruktur besonders sicher vermeidet. Hierzu umfasst das Winkelblech eine über die reine Winkelform hinausgehende Verstärkungseinrichtung. Die Verstärkungseinrichtung erhöht den Widerstand des Winkelblechs gegen eine durch den Befestigungsbolzen verursachte Verbiegung. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich die gat ¬ tungsgemäße Befestigung des Hitzeschildsteines durch Ausge ¬ staltung des Winkelbleches in ihrer Ausfallsicherheit wesent ¬ lich verbessern lässt. Eine Umgestaltung des Befestigungsbol ¬ zens, der Aussparung, der Kühlluftmenge oder des gesamten Be- festigungskonzepts ist somit nicht erforderlich.
Die Erfindung sichert die Befestigung des Hitzeschildsteines mittels einer Verstärkungseinrichtung am Winkelblech.
Dies verhindert eine Verlagerung des Winkelblechs, welches ein Herausrutschen des Befestigungsbolzens aus der Ausnehmung zur Folge haben kann.
Erfindungsgemäß besteht die Verstärkungseinrichtung nicht aus einer Materialänderung des Winkelbleches oder einer gleichmä- ßigen Verstärkung der Dicke des Winkelbleches, da derartige Verstärkungseinrichtungen nicht über die reine Winkelform hinausgehen würden. Der Begriff Winkelblech ist bezüglich der Materialwahl für das Winkelblech nicht einschränkend zu verstehen.
Der Begriff Hitzeschildstein ist bezüglich der Materialwahl nicht einschränkend zu verstehen. Bevorzugt besteht der Hit- zeschildstein aus einem keramischen Material.
Bei den erfindungsgemäß ausgestalteten Hitzeschildsteinen kann es sich um vereinzelte Hitzeschildsteine des Hitze ¬ schilds handeln. Beispielsweise nur um die Attrappensteine. Es könnten aber beispielsweise auch alle Hitzeschildsteine des Hitzeschildes erfindungsgemäß ausgestaltet sein. In die ¬ sem Fall wären alle Hitzeschildsteine mittels mindestens ei ¬ ner derartigen, einen Befestigungsbolzen und ein Winkelblech umfassenden Befestigung, an der Tragstruktur angeordnet. Bei der Aussparung kann es sich beispielsweise um eine in der Umfangsseite angeordnete Haltetasche handeln. Gemäß einem wei ¬ teren Beispiel könnte es sich bei der Aussparung auch um eine sich entlang der Umfangsseite erstreckende Haltenut handeln, in welche mehrere, voneinander beabstandete Ausnehmungen mün- den, so dass an dieser Seite des Hitzeschildsteines mehrere Befestigungsbolzen anordenbar sind.
Zur Erläuterung des Begriffs der erfindungsgemäßen Verstärkungseinrichtung sei nachfolgend eine nicht einschränkend zu verstehende Anzahl an Ausführungsbeispielen angegeben, welche sich auch miteinander zu einer erfindungsgemäßen Verstärkungseinrichtung kombinieren lassen. Die Verstärkungseinrichtung kann beispielsweise zumindest teilweise von der Winkel ¬ kante aus gesehen hinter dem Durchdringungsbereich verlaufen und diesen Bereich versteifen, so dass ein Widerstand des
Winkelblechs gegen eine durch den Befestigungsbolzen verursachte Verbiegung erhöht ist. Die Verstärkungseinrichtung kann in diesem Fall beispielsweise in Form eines auf den zweiten Schenkel aufgeschweißten Steges ausgebildet sein. Der Steg kann sich beispielsweise parallel zur Winkelkante über die gesamte Breite des zweiten Schenkels erstrecken. Der Steg könnte aber auch beispielsweise bogenförmig den Bereich hinter dem Durchdringungsbereich überspannen. Ein weiteres Aus- führungsbeispiel der Verstärkungseinrichtung kann eine Profilierung des Winkelblechs vorsehen, beispielsweise eine wel ¬ lenförmige Profilierung des zweiten Schenkels. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Verstärkungseinrichtung kann sich die Verstärkungseinrichtung beispielsweise auch zusätzlich unterhalb des Bolzenkopfes erstrecken.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mindestens eine Fläche der Verstärkungseinrichtung seitlich am Bolzenkopf austretende Kühlluft zumindest teilweise reflektiert.
Während der Beaufschlagung des Hitzeschildsteines mit Heißgas wird beispielsweise durch den Befestigungsbolzen Kühlluft ge ¬ leitet. Die Kühlluft strömt durch einen im Befestigungsbolzen verlaufenden Kühlluftkanal, der mindestens eine Kühlluftöff ¬ nung seitlich am Bolzenkopf umfasst, so dass seitlich am Bolzenkopf Kühlluft austritt. Gemäß einem weiteren Ausfüh ¬ rungsbeispiel kann die Kühlluft seitlich des Befestigungsbol ¬ zen-Schafts entlang der Ausnehmung geführt sein, so dass die Kühlluft im Bereich des Durchdringungsbereiches seitlich am Bolzenkopf austritt.
Die Ausgestaltung erhöht eine Verweilzeit der Kühlluft im Be ¬ reich des Winkelbleches, so dass dieses während des Betriebs besser gekühlt wird. Die Kühlluft kann dabei direkt auf die Fläche auftreffen oder bereits reflektierte Kühlluft erneut umlenken. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung erhöht aufgrund der verbesserten Kühlung des Winkelbleches dessen Formstabilität, so dass das Winkelblech einen erhöhten Widerstand gegen eine durch den Befestigungsbolzen verursachte Verbiegung aufweist.
Bei der Fläche kann es sich beispielsweise um eine zum
Bolzenkopf weisende Seitenfläche einer wellenförmigen Profi- lierung des zweiten Schenkels handeln. Dieses Ausführungsbei ¬ spiel der Verstärkungseinrichtung vereint zwei Vorteile in sich. Das Winkelblech wird aufgrund der Profilierung in mechanischer Weise gegen ein Durchbiegen verstärkt und gleich- zeitig wird in einer erfindungsgemäßen Weise für eine erhöhte Kühlung des Winkelblechs gesorgt. Bei der Fläche kann es sich auch um die dem Bolzenkopf zugewandten Seitenfläche der im Nachfolgenden näher beschriebenen ersten Seitenwand, der ab- gewinkelten Seitenwand oder der abschirmenden Seitenwand der Verstärkungseinrichtung handeln.
Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass die Verstärkungseinrichtung eine erste Seitenwand umfasst, welche im Bereich der Eingangsöffnung der Aussparung derart angeordnet ist, dass die erste Seitenwand die Eingangsöffnung der Aus ¬ sparung zumindest teilweise verschließt.
Diese Ausführung der Erfindung ermöglicht eine wesentlich verbesserte Kühlung des zweiten Schenkels, welcher hinsicht ¬ lich eines Durchbiegens des Winkelbleches besonders gefährdet ist. Die seitlich am Bolzenkopf des Befestigungsbolzens aus ¬ tretende Kühlluft verbleibt über einen längeren Zeitraum im Bereich der Aussparung. Die erste Seitenwand kann beispiels- weise entlang der Winkelkante verlaufen und an dieser steg- förmig angeschweißt sein. Gemäß einem weiteren Ausführungs ¬ beispiel der Ausgestaltung der Erfindung kann das Winkelblech mit erster Seitenwand beispielsweise auch durch zwei T-förmig aneinander geschweißte Bleche realisiert werden. Es ist aber auch möglich, die erste Seitenwand in einer anderen Art und Weise an dem Winkelblech anzuordnen. Beispielsweise indirekt mittels weiterer Seitenwände der Verstärkungseinrichtung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die erste Seitenwand der Verstärkungseinrichtung die Eingangsöffnung der Aussparung im Wesentlichen vollständig verschließt .
In diesem Fall ist die Kühlwirkung der Verstärkungseinrich- tung so gut, dass eine mechanische Stabilität der ersten Sei ¬ tenwand für die Erhöhung des Widerstandes des Winkelbleches nicht weiter betrachtet werden muss. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die erste Seitenwand an einer zweiten Seitenwand der Verstärkungseinrichtung im Wesentlichen rechtwinkelig angeordnet ist. Die zweite Seitenwand erstreckt sich ent- lang des zweiten Schenkels und umfasst eine mit dem Durch ¬ dringungsbereich des zweiten Schenkels fluchtende Öffnung.
Die zweite Seitenwand kann beispielsweise Stoffschlüssig an dem zweiten Schenkel angeordnet sein und hält die erste Sei- tenwand in der Eingangsöffnung der Aussparung. Mit anderen
Worten ist das Winkelblech zur Ausbildung der ersten Seitenwand mit einem zweiten Winkelblech zusammengefügt. Hierbei verläuft ein Schenkel des zweiten Winkelbleches parallel zum zweiten Schenkel des ersten Winkelblechs und ist an diesem angeordnet. Die erste Seitenwand wird in diesem Fall von dem anderen Schenkel des zweiten Winkelblechs ausgebildet. Dieses Ausführungsbeispiel erhöht die Formstabilität des Winkel ¬ blechs zusätzlich durch die doppelte Blechlage am zweiten Schenkel .
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass
der Befestigungsbolzen mindestens einen Kühlluftkanal umfasst, welcher seitlich am Bolzenkopf in mindestens einer Ausgangsöffnung mündet, wobei in der zweiten Seitenwand im Bereich mindestens einer Ausgangsöffnung des Kühlluftkanals eine bis zum Umfang der Öffnung verlaufende Ausnehmung angeordnet ist.
Die mindestens eine Ausnehmung kann in Form einer Nut ausge- bildet sein, welche in einem Auslauf endet. Die Ausnehmung erhöht aufgrund einer Prallkühlung ihrer Seitenwände und ins ¬ besondere einer Prallkühlung ihres Auslaufs die Kühlwirkung der in die Ausnehmung geleiteten Kühlluft. Dies führt bei ei ¬ ner Beaufschlagung des Hitzeschildsteines mit Heißgas zu ei- ner verbesserten Kühlung, insbesondere der zweiten Seitenwand und des zweiten Schenkels des Winkelblechs. Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Verstärkungseinrichtung zumindest teilweise und von der Winkelkante aus gesehen hinter dem Durchdringungsbereich verläuft und diesen Bereich versteift.
Diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung verstärkt ei ¬ nen Bereich des Winkelbleches, welcher aufgrund des Durch ¬ dringungsbereiches besonders schmal ausgebildet ist. Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass der zwei ¬ te Schenkel des Winkelblechs oder die zweite Seitenwand der Verstärkungseinrichtung an seiner/ihrer der Winkelkante gegenüberliegenden Seite eine entgegengesetzt zur Winkelkante abgewinkelte Seitenwand umfasst, die zumindest teilweise und von der Winkelkante aus gesehen hinter dem Durchdringungsbe ¬ reich verläuft und diesen Bereich versteift.
Die abgewinkelte Seitenwand erhöht den Verbleib von Kühlluft im Bereich des Winkelbleches und dient gleichzeitig der me- chanischen Verstärkung des besonders schmal ausgebildeten Bereiches des Winkelbleches hinter dem Durchdringungsbereich. Die Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise in Kombination mit einer wellenförmigen Profilierung des Winkelbleches realisiert sein oder beispielsweise alleine die Verstär- kungseinrichtung ausbilden. Die entgegengesetzt zur Winkelkante abgewinkelte Seitenwand kann beispielsweise durch Um ¬ biegen eines entsprechenden Teilstücks des zweiten Schenkels hergestellt sein. Die Seitenwand kann aber auch in einer anderen Art und Weise an dem zweiten Schenkel angeordnet sein. Der Winkel zwischen Schenkel und abgewinkelter Seitenwand ist vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinkelig.
Zur weiteren Erhöhung des Kühleffektes und damit der Formsta ¬ bilität des Winkelbleches, kann es vorteilhafter Weise vorge- sehen sein, dass an der abgewinkelten Seitenwand auf einer Abstandshöhe eine abschirmende Seitenwand angeordnet ist, welche sich in Richtung der Eingangsöffnung der Aussparung erstreckt . Die abschirmende Seitenwand verläuft vorzugsweise im Wesent ¬ lichen parallel zum zweiten Schenkel. Die abschirmende Seitenwand kann sich beispielsweise bis zum Eingangsbereich der Aussparung erstrecken. Je nach Abstandshöhe kann die abschirmende Seitenwand eine Ausnehmung für den Bolzenkopf umfassen oder zumindest eine Öffnung für ein Montagewerkzeug. Die Ausgestaltung der Erfindung weist mehrere Vorteile auf. Die abschirmende Seitenwand schirmt den zweiten Schenkel gegen Heißgaseinzug ab. Auch ist ein durch die abge ¬ winkelte Seitenwand und die abschirmende Seitenwand begrenz ¬ ter Kühlluftraum realisiert, in welchen seitlich am
Bolzenkopf des Befestigungsbolzens austretende Kühlluft zu- rück auf das Winkelblech geleitet wird, so dass sich die Auf ¬ enthaltszeit der Kühlluft in der Aussparung erhöht. Die
Kühlluft zieht nach einiger Zeit aus der Aussparung ab und tritt durch die Dehnungsspalten zwischen den Hitzeschildsteinen in die Brennkammer ein. Je länger die Kühlluft dabei in der Aussparung verbleibt, desto besser ist die Kühlung des Winkelbleches. Durch die beiden Seitenwände wird zudem eine Prallkühlung des Hitzeschildsteines vermieden. Die Hitze ¬ schildsteine sind im Allgemeinen aus einem keramischen Material, welches bei direkter Anströmung mit Kühlluft zur Riss- bildung neigt. Auch verhindert die Form der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein Aufbiegen des Winkelbleches durch Überhitzung oder Kriechen. Das Winkelblech gemäß der Ausgestaltung lässt sich zudem aus einem einzigen Stück fertigen, indem am Ende des zweiten Schenkels eine weitere U-förmige Biegung in den Blechstreifen eingebracht wird. Gemäß einem Ausführungs ¬ beispiel der Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich an die abschirmende Seitenwand noch die erste Seitenwand ange ¬ ordnet werden, beispielsweise indem im Eingangsbereich der Aussparung die abschirmende Seitenwand in Richtung Winkelkan- te abgewinkelt wird. Dieses Ausführungsbeispiel lässt sich aber auch beispielsweise durch ein Winkelblech mit erstem und zweitem Schenkel realisieren, auf welchem ein Rohrstück ange- ordnet ist, dessen viereckiger Querschnitt senkrecht zur Win ¬ kelkante verläuft.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die Ver- Stärkungseinrichtung zumindest teilweise mittels einer Profi ¬ lierung des zweiten Schenkels realisiert ist.
Unter Profilierung des zweiten Schenkels sind hier von der im Wesentlichen planen Erstreckung des Schenkels abweichende Ausformungen des Schenkels zu verstehen, wie beispielsweise ein wellenförmiger Verlauf des Schenkelmaterials oder ein auf dem Schenkel fixierter Vierkant.
Vorteilhafterweise kann der zweite Schenkel zumindest teil- weise parallel zur Winkelkante einen wellenförmigen Verlauf aufweisen .
Durch den wellenförmigen Verlauf wird eine Verstärkung des Winkelbleches ermöglicht. Die Verstärkungseinrichtung kann beispielsweise ausschließlich mittels des wellenförmigen Verlaufs des zweiten Schenkels realisiert sein. Der wellenförmi ¬ ge Verlauf kann hierbei derart ausgebildet sein, dass mindes ¬ tens eine Welle eine Seitenfläche umfasst, welche seitlich aus dem Bolzenkopf strömende Kühlluft zumindest teilweise re- flektiert. Dies erzeugt zusätzlich zu der mittels der wellen ¬ förmigen Profilierung hervorgerufenen mechanischen Verstärkung des Winkelblechs einen Kühleffekt auf das Winkelblech und damit eine weitere Erhöhung der Formstabilität des Bau ¬ teils. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung lässt sich aus einem Standardbauteil herstellen, welchem ein wellenförmiger Verlauf aufgeprägt wird. Dies reduziert die Her ¬ stellungskosten .
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass der zweite Schenkel zumindest teilweise senkrecht zur Winkelkante einen wellenförmigen Verlauf aufweist. Dies ermöglicht ebenfalls die Realisierung der Erfindung mit geringen Herstellungskosten. Der wellenförmige Verlauf kann sich beispielsweise über die gesamte Breite des zweiten
Schenkels erstrecken. Somit verläuft die Profilierung teil- weise von der Winkelkante aus gesehen hinter dem Durchdringungsbereich und versteift diesen Bereich.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass der wellenförmige Verlauf sinusförmig ist, wobei der wellenförmige Verlauf die Sinusfunktion im Wesentlichen von 0 bis 2π durchschreitet .
Die Ausbildung eines Wellenberges und eines Wellentales rei ¬ chen bereits, um eine ausreichende Verstärkung des Winkelble- ches zu ermöglichen. Dies vereinfacht die Herstellung des Winkelbleches .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass an dem Hitzeschildstein an zwei gegenüberlie- genden Umfangseiten je zwei derartige Aussparungen angeordnet sind, so dass der Hitzeschildstein mittels vier paarweise ge ¬ genüberliegend angeordneten Befestigungsbolzen an der Tragstruktur befestigbar ist. Diese Befestigung ermöglicht eine besonders stabile Anordnung des Hitzeschildsteines an der Tragstruktur.
Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass der Befestigungsbolzen mittels eines in der Tragstruktur angeordne- ten Tellerfederpakets an der Tragstruktur lösbar befestigbar ist .
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass ein mit dem Befestigungsbolzen fluchtendes Loch von der Heißseite bis zur Aussparung durch den Hitzeschildstein verläuft.
Dies ermöglicht einen einfachen Zugang für ein Montagewerkzeug zum Bolzenkopf. Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass
die Verstärkungseinrichtung des Winkelblechs im Durchdringungsbereich einen zwischen dem ersten und zweiten Schenkel angeordneten und in die Ausnehmung hineinragenden Verstärkungskörper umfasst, welcher mit einer Seitenfläche an dem ersten Schenkel und mit einer Oberseite an dem zweiten Schenkel angeordnet ist, wobei der Verstärkungskörper eine Durchbohrung für den Befestigungsbolzen aufweist, so dass der Be- festigungsbolzen mit einem Schaft des Befestigungsbolzens den Durchdringungsbereich und den Verstärkungskörper durchsetzt.
Der Befestigungsbolzen ist somit mit seinem Bolzenschaft durch den Durchdringungsbereich des zweiten Schenkels und den Verstärkungskörper hindurch in das Winkelblech einsteckbar, so dass der Bolzenkopf auf dem zweiten Schenkel aufliegt und der Schaft durch den zweiten Schenkel hindurch und durch den Verstärkungskörper ragt. Das Winkelblech wird zusammen mit dem Bolzen an der Umfangsfläche des Hitzeschildsteines posi- tioniert mit dem zweiten Schenkel und dem Bolzenkopf in der Aussparung und dem Verstärkungskörper und dem durch den Verstärkungskörper sich erstreckenden Bolzenschaft in der Ausnehmung . Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass
der Verstärkungskörper parallel zum zweiten Schenkel eine im Wesentlichen halbkreisförmige Oberseite aufweist, wobei die gerade Seite des Halbkreises an dem ersten Schenkel anliegt. Der Verstärkungskörper kann somit parallel zum zweiten Schenkel einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass
die am zweiten Schenkel anliegende Oberseite des Verstär- kungskörpers im Wesentlichen die Form eines Dreiecks mit ab ¬ gerundeter Spitze aufweist, wobei die Spitze im Wesentlichen entsprechend der Durchbohrung abgerundet ist und die Grund ¬ seite des Dreiecks an den ersten Schenkel angrenzt. Der Verstärkungskörper kann über seine gesamte Höhe (senkrecht zum zweiten Schenkel) einen Querschnitt entsprechend der dreieckförmigen Oberseite aufweisen.
Der Verstärkungskörper kann aber auch an der Spitze eine geringere Höhe aufweisen als an der Grundseite, so dass die Form des Verstärkungskörpers im Wesentlichen einem geraden Prisma mit der abgerundeten Dreieckform als Grundfläche ent- spricht, wobei die der Oberseite gegenüberliegende Seite nicht parallel zur Oberseite angeordnet ist. Das Prisma ist also gegenüberliegend der Oberseite abgeschrägt ausgebildet. Dadurch wirken die senkrecht zum zweiten Schenkel verlaufenden Seitenbereiche des Verstärkungskörpers als Verstärkungs- rippen.
Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, wenn
das Winkelblech mit der Verstärkungseinrichtung als ein einstückiges Gussteil ausgebildet ist.
Insbesondere lässt sich damit das Winkelblech zusammen mit dem Verstärkungskörper als ein einstückiges Gussteil herstel ¬ len . Das Material des Gussteils kann beispielsweise aus Nimonic 90 bestehen .
Es lassen sich mittels Gussverfahren, insbesondere im soge ¬ nannten Baumguss, eine Anzahl derartiger Winkelbleche mit Verstärkungseinrichtung gleichzeitig herstellen. Dies reduziert die Herstellungskosten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Winkelblech, eine mit einem eingangs genannten Hitzeschild ausgekleidete Brennkammer und eine Gasturbine mit einer derartigen Brennkammer anzugeben, welches bzw. welche eine Befestigung eines Hitzeschildsteines ermöglicht, die ein Ablösen des Hitze- schildsteines von der Tragstruktur besonders sicher vermei ¬ det .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Winkelblech der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass es Bestandteil des Hitzeschilds nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Brennkammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das
Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist .
Die Aufgabe wird bei einer Gasturbine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens eine Brennkammer nach An- spruch 18 ausgebildet ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin ¬ dung sind Gegenstand der Beschreibung von Ausführungsbeispie ¬ len der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile ver ¬ weisen .
Dabei zeigen : Figur 1 eine erfindungsgemäße Gasturbine mit einer von einem
Hitzeschild ausgekleideten Brennkammer in einer schematischen Schnittansicht,
Figur2 schematisch einen Ausschnitt eines Hitzeschildes im
Querschnitt nach dem Stand der Technik,
Figur 3 eine Einzeldarstellung eines Befestigungsbolzens mit einem Winkelblech gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht und schematischer Darstellung,
Figur 4 den in Figur 3 dargestellten Befestigungsbolzen mit
Winkelblech in einer Draufsicht, Figur 5 eine Einzeldarstellung eines Befestigungsbolzens mit einem Winkelblech gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht und schematischer Darstellung, und
Figur 6 den in Figur 5 dargestellten Befestigungsbolzen mit
Winkelblech in einer Draufsicht. Figur 7 schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Hitzeschilds im Befestigungsbereich eines Hitze ¬ schildsteines mit einem Winkelblech gemäß einem drit ¬ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung in geschnitte ¬ ner Ansicht,
Figur 8 schematisch eine Einzeldarstellung des in Figur 7
dargestellten Winkelblechs in perspektivischer Ansicht,
Figur 9 das Winkelblech der Figur 8 in einer perspektivischen
Draufsicht,
Figur 10 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Hitzeschilds im Bereich einer Hitzeschildstein- Umfangsseite mit einer Aussparung und einem Winkel ¬ blech gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Er ¬ findung, und
Figur 11 eine Einzeldarstellung des in FigurlO gezeigten
Winkelblechs mit angeordnetem Befestigungsbolzen.
Fig.12 schematisch eine perspektivische Ansicht eines er ¬ findungsgemäßen Winkelblechs mit Verstärkungskörper gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels,
Fig.13 schematisch eine perspektivische Ansicht eines er ¬ findungsgemäßen Winkelblechs mit Verstärkungskörper gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, Fig.14 schematisch das in Fig.13 dargestellte Winkelblech in einer Seitenansicht.
Die Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Gasturbi- ne 1 in einem Längsschnitt. Diese umfasst einen
Verdichterabschnitt 3, einen Brennkammerabschnitt 5 und einen Turbinenabschnitt 7. Eine Welle 9 erstreckt sich durch alle Abschnitte der Gasturbine 1. Im Verdichterabschnitt 3 ist die Welle 9 mit Kränzen von Verdichterlaufschaufeln 11 und im Turbinenabschnitt 7 mit Kränzen von Turbinenlaufschaufeln 13 ausgestattet. Zwischen den Laufschaufelkränzen befinden sich im Verdichterabschnitt 3 Kränze von Verdichterleitschaufeln 15 und im Turbinenabschnitt 7 Kränze von Turbinenleitschau- feln 17. Die Leitschaufeln erstrecken sich vom Gehäuse 19 der Gasturbinenanlage 1 im Wesentlichen in Radialrichtung zur Welle 9.
Im Betrieb der Gasturbine 1 wird Luft 23 durch einen Luftein- lass 21 des Verdichterabschnittes 3 eingesaugt und von den Verdichterlaufschaufeln 11 komprimiert. Die komprimierte Luft wird einer im Brennkammerabschnitt 5 angeordneten Brennkammer 25, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine mit ei ¬ nem Hitzeschild 2 ausgekleidete Ringbrennkammer ausgestaltet ist, zugeleitet, in die auch ein gasförmiger oder flüssiger Brennstoff über wenigstens einen Brenner 27 eingedüst wird.
Das dadurch entstehende Luft-Brennstoff-Gemisch wird gezündet und in der Brennkammer 25 verbrannt. Entlang des Strömungs ¬ pfades 29 strömen die heißen Verbrennungsabgase von der
Brennkammer 25 in den Turbinenabschnitt 7, wo sie expandieren und abkühlen und dabei Impuls auf die Turbinenlaufschaufeln 13 übertragen. Die Turbinenleitschaufein 17 dienen dabei als Düsen zum Optimieren des Impulsübertrages auf die Laufschau ¬ feln 13. Die durch den Impulsübertrag herbeigeführte Rotation der Welle 9 wird dazu genutzt, einen Verbraucher, beispiels- weise einen elektrischen Generator, anzutreiben. Die entspannten und abgekühlten Verbrennungsgase werden schließlich durch einen Auslass 31 aus der Gasturbine 1 abgeleitet. Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines Hitzeschilds 2 nach dem Stand der Technik im Querschnitt. Zwei aneinander angrenzende Hitzeschildsteine 20, 22 sind an einer Tragstruktur 28 befestigt. Der eine Hitzeschildstein 20 ist mit einem Halte- element 48 an der Tragstruktur befestigt. Der andere Hitze ¬ schildstein 22 ist als Attrappenstein ausgebildet. Zur Befestigung des Attrappensteines weist eine eine Heißseite 24 mit einer der Tragstruktur 28 zugewandten Kaltseite 26 verbindende Umfangsseite 30 des Hitzeschildsteines 22 eine Aussparung 34 auf, welche bei dem dargestellten Beispiel als in der Um ¬ fangsseite 30 verlaufende Nut ausgebildet ist. Senkrecht zur Kaltseite 26 verläuft eine die Aussparung 34 mit der Kaltsei ¬ te 26 verbindende Ausnehmung 32 in der Umfangsseite 30. Zur Befestigung des Hitzeschildsteines 22 an der Tragstruktur 28 ist ein Befestigungsbolzen 36 in die Ausnehmung 32 eingesetzt, so dass ein Bolzenkopf 38 des Befestigungsbolzens 36 in die Aussparung ragt. Der Befestigungsbolzen 36 durchsetzt hierbei ein Winkelblech 40 in einem Durchdringungsbereich, wobei das Winkelblech einen sich im Wesentlichen parallel zur Umfangsseite 30 erstreckenden ersten Schenkel 40a und einen sich in die Aussparung hinein erstreckenden zweiten Schenkel 40b umfasst, wobei die beiden Schenkel 40a, 40b an einer Win ¬ kelkante 44 aneinander angrenzen. Der Befestigungsbolzen 36 ist mittels einer Befestigungseinrichtung 42 in der Trag- struktur gehalten. Die dargestellte Befestigungseinrichtung 42 umfasst ein Tellerfederpaket 52. Aufgrund des Winkelble ¬ ches 40 verteilt sich der durch den Bolzenkopf 38 auf den Hitzeschildstein 22 einwirkende Druck gleichmäßiger. Zudem wird mittels der Befestigung mit Winkelblech 40, Halteelement 48 und einem Abstandshalter 50 die thermische Ausdehnung der Hitzeschildsteine 20, 22 nicht behindert.
Die Figur 3 zeigt eine Einzeldarstellung eines Befestigungs ¬ bolzens 56 mit einem Winkelblech 58 gemäß einem ersten Aus- führungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht und schematischer Darstellung. Das Winkelblech 58 weist einen im Wesentlichen parallel zu einer Umfangsseite eines Hitzeschildsteines anordenbaren ersten Schenkel 58a und einen an den ersten Schenkel 58a an einer Winkelkante 60 angrenzenden zweiten Schenkel 58b auf. Der zweite Schenkel 58b kann in eine Aussparung eines Hitzeschildsteines (nicht dargestellt) hineinragen. Der Verlauf der Winkelkante 60 ist mittels des Pfeils 62 verdeutlicht.
Der Befestigungsbolzen 56 ist von innen gekühlt. Hierzu weist der Befestigungsbolzen gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kühlluftkanal 64 auf, dessen Verlauf im Schaft des Befestigungsbolzens 56 parallel zu einer Längsachse 66 des Befestigungsbolzens verläuft. Der gezeigte Kühlluftkanal 64 mündet in vier Kühlluftöffnungen 68, die seitlich am
Bolzenkopf 70 angeordnet sind. Aus diesen Kühlluftöffnungen 68 strömende Kühlluft ist anhand der Pfeile 72 verdeutlicht. Der zweite Schenkel 58b weist eine Verstärkungseinrichtung 74 auf, welche die Biegesteifigkeit des Winkelblechs 58 erhöht. Die Verstärkungseinrichtung 74 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines wellenförmigen Verlaufs des Bereichs 58b ausgebildet. Hierzu weist die Verstärkungsein- richtung 74 parallel zur Winkelkante 60 eine sich über die gesamte Breite 78 des Winkelblechs ausdehnende Längserstre ¬ ckung auf. Somit umfasst der zweite Schenkel eine Profilie ¬ rung, die zumindest teilweise von der Winkelkante aus gesehen hinter dem Durchdringungsbereich verläuft und diesen Bereich versteift, so dass ein Widerstand des Winkelblechs gegen eine durch den Befestigungsbolzen verursachte Verbiegung erhöht ist. Auch weist die Verstärkungseinrichtung 74 eine Fläche 80 auf, welche seitlich am Bolzenkopf 70 ausströmende Kühlluft 72 teilweise reflektiert. Ein von dem Befestigungsbolzen 56 durchsetzter Durchdringungsbereich ist mit dem Bezugszeichen 82 gekennzeichnet.
Die Figur 4 zeigt den in Figur 3 dargestellten Befestigungsbolzen 56 mit Winkelblech 58 in einer Draufsicht. Der Befes- tigungsbolzen 56 durchsetzt das Winkelblech 58 im Bereich eines in dem Schenkel 58b angeordneten Durchdringungsbereichs 82. Die Längserstreckung der Verstärkungseinrichtung 74 verläuft über die gesamte Breite 78 des Winkelblechs 58. Die aus den Kühlluftöffnungen 68 austretende Kühlluft 72 wird von der Fläche 80 der Verstärkungseinrichtung 74 zumindest teilweise reflektiert. Die Figur 5 zeigt eine Einzeldarstellung eines Befestigungs ¬ bolzens 56 mit einem Winkelblech 84 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht und in schematischer Darstellung. Die Ausgestaltung des Befestigungsbolzens entspricht der Ausgestaltung des in Figur 3 dargestellten Befestigungsbolzens 56. Aus diesem Grund sind die in Bezug auf den Befestigungsbolzen 56 angegebenen Bezugszeichen die gleichen wie in der Figur 3. Das Winkelblech 84 unterscheidet sich von dem Winkelblech 58 der Figur 3 dadurch, dass die Verstärkungseinrichtung 86 in einer anderen Art und Weise realisiert ist. Hierzu umfasst das Winkelblech 84 an der der Winkelkante gegenüberliegenden Seite seines zweiten Schenkels 84b eine entgegengesetzt zur Winkelkante 60 abgewinkelte Seitenwand 88. Die Seitenwand 88 verläuft von der Winkelkante aus gesehen teilweise hinter dem Durchdrin- gungsbereich 92 und versteift diesen Bereich hinter dem
Durchdringungsbereich 92. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Verstärkungseinrichtung 86 mittels der Seitenwand 88 realisiert, wobei die Seitenwand 88 eine Fläche 90 umfasst, welche seitlich aus dem Bolzenkopf 70 strömende Kühlluft 72 zumindest teilweise reflektiert.
Die Figur 6 zeigt den in Figur 5 dargestellten Befestigungsbolzen 56 mit Winkelblech 84 in einer Draufsicht. Der Befestigungsbolzen 56 durchsetzt den zweiten Schenkel 84b des Win- kelblechs 84 in einem Durchdringungsbereich 92. Die Längserstreckung der Verstärkungseinrichtung 88 verläuft über die gesamte Breite des zweiten Schenkels 84b. Die aus den Kühl- luftöffnungen 68 austretende Kühlluft 72 wird von der Fläche 90 der Verstärkungseinrichtung 88 zumindest teilweise reflek- tiert.
Die Figur 7 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Hitzeschilds im Bereich eines Hitzeschildsteines 22. Der Hit- zeschildstein 22 weist eine Heißseite (nicht dargestellt) und eine der Tragstruktur 28 zugewandte Kaltseite 26 sowie eine die Heißseite mit der Kaltseite 26 verbindende Umfangsseite 30 mit einer Aussparung 34. In der Umfangsseite 30 verläuft senkrecht zur Kaltseite 26 eine die Aussparung mit der Kalt ¬ seite verbindenden Ausnehmung 32. Zur Befestigung des Hitzeschildsteines 22 ist in die Ausnehmung 32 ein Befestigungs ¬ bolzen 56 eingesetzt, so dass ein Bolzenkopf 70 des Befesti ¬ gungsbolzens 56 in die Aussparung 34 ragt. Der Befestigungs- bolzen 56 durchsetzt ein Winkelblech 96 mit einem ersten Schenkel 96a und einem in die Aussparung ragenden zweiten Schenkel 96b, wobei die beiden Schenkel an einer Winkelkante 60 aneinander angrenzen. Die Winkelkante 60 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein abgerundeter Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel. Das Winkelblech 96 umfasst eine Verstärkungseinrichtung 98 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer ersten Sei ¬ tenwand 98a, welche im Bereich der Eingangsöffnung 100 der Aussparung 34 angeordnet ist und diese im Wesentlichen ver- schließt. Die erste Seitenwand 98a ist im Wesentlichen recht ¬ winkelig an einer zweiten Seitenwand 98b der Verstärkungseinrichtung 98 angeordnet. Hierbei erstreckt sich die zweite Seitenwand 98b entlang des zweiten Schenkels 96b und weist eine mit dem Durchdringungsbereich des zweiten Schenkels 96b fluchtende Öffnung auf. Die Öffnung kann so ausgebildet sein, dass der Bolzenkopf 70 auf der zweiten Seitenwand 98b auf ¬ liegt. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Öffnung derart ausgebildet, dass der Bolzenkopf 70 sich durch die Öffnung erstreckt und auf dem zweiten Schenkel 96b aufliegt. Dadurch ist der Befestigungsbolzenkopf 70 in der zweiten Seitenwand 98b abgesenkt angeordnet.
Der Befestigungsbolzen 56 umfasst in seinem Inneren einen Kühlluftkanal 64, welcher in seitlich am Bolzenkopf 70 ange- ordneten Austrittsöffnungen mündet. Die seitlich am
Bolzenkopf 70 ausströmende Kühlluft wird aufgrund der ersten Seitenwand 98a in der Aussparung 34 gehalten und zieht zeit ¬ verzögert beispielsweise durch die Montageöffnung 102 ab. Die Verstärkungseinrichtung 98 führt zu einer wesentlich verbesserten Kühlung des Winkelblechs 96, so dass eine Formstabili ¬ tät des die Verstärkungseinrichtung 98 umfassenden Winkelblechs 96 erhöht ist. Das die Verstärkungseinrichtung 98 um- fassende Winkelblech 96 weist gegenüber einer in Richtung Tragstruktur 28 weisenden Kraft, die der Befestigungsbolzen 56 auf das Winkelblech ausübt, einen erhöhten Widerstand auf.
Die Figur 8 zeigt das in Figur 7 dargestellte Winkelblech 96 mit der von dem Winkelblech 96 umfassten Verstärkungseinrichtung 98 in einer perspektivischen Einzeldarstellung. Das Winkelblech 96 umfasst einen ersten Schenkel 96a und einen zwei ¬ ten Schenkel 96b, die an einer Winkelkante 60 aneinander an ¬ grenzen. Die Verstärkungseinrichtung 98 umfasst eine erste Seitenwand 98a und eine zweite Seitenwand 98b, die ebenfalls im Bereich einer Winkelkante aneinander angrenzen, wobei diese Winkelkante parallel zu der Winkelkante 60 verläuft. Die zweite Seitenwand 98b ist an dem zweiten Schenkel 96b ange ¬ ordnet und weist eine mit dem Durchdringungsbereich 104 des zweiten Schenkels fluchtende Öffnung 106 auf, deren Durchmes ¬ ser in etwa dem Durchmesser des Bolzenkopfes (nicht darge ¬ stellt) entspricht. Am Umfang der Öffnung 106 sind Ausnehmungen 108 angeordnet. Die Ausnehmungen 108 haben gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form von Nuten mit halb- kreisförmiger Stirnseite im Endbereich. Die Höhe der Nuten kann sich beispielsweise über die gesamte Dicke der zweiten Seitenwand 98b erstrecken.
Die Figur 9 zeigt das in Figur 8 dargestellte Winkelblech 96 in einer perspektivischen Draufsicht und mit einem sich durch die Öffnung 106 und den Durchdringungsbereich 104 erstreckenden Befestigungsbolzen 56. Der Befestigungsbolzen 56 umfasst gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kühlluftka ¬ nal (nicht dargestellt) , welcher seitlich am Bolzenkopf 70 in mindestens einer Ausgangsöffnung 68 mündet, wobei in der zweiten Seitenwand 98b im Bereich mindestens einer Ausgangs ¬ öffnung 68 des Kühlluftkanals 56 eine bis zum Umfang der Öff ¬ nung 106 verlaufende Ausnehmung 108 angeordnet ist. Die aus den Ausgangsöffnungen 68 austretende Kühlluft ist mittels Pfeilen 72 schematisch dargestellt. Die Ausnehmung 108 erhöht aufgrund einer Prallkühlung ihrer Seitenwände und insbesonde ¬ re einer Prallkühlung ihres Auslaufs die Kühlwirkung der in die Ausnehmung geleiteten Kühlluft 72. Dies führt bei einer Beaufschlagung des Hitzeschildsteines mit Heißgas zu einer weiteren Verbesserung der Kühlung, insbesondere der zweiten Seitenwand 98b und des zweiten Schenkels 96a des Winkelblechs 96.
Die Figur 10 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Hitzeschilds in perspektivischer Darstellung einer Hitze- schildstein-Umfangsseite 30 im Aussparungsbereich 34 mit ei ¬ nem Winkelblech 110 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Winkelblech 110 umfasst eine Verstärkungs ¬ einrichtung, die sich über die gesamte Breite des zweiten Schenkels 110b erstreckt und von der Winkelkante 60 aus gese ¬ hen teilweise hinter dem Durchdringungsbereich 92 verläuft und diesen Bereich versteift. Ähnlich dem in Figur 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der zweite Schenkel
110b des Winkelblechs 110 an seiner der Winkelkante 60 gegen ¬ überliegenden Seite eine entgegengesetzt zur Winkelkante 60 abgewinkelte Seitenwand 112 auf, die von der Winkelkante 60 aus gesehen hinter dem Durchdringungsbereich 92 verläuft und diesen Bereich versteift. In Abweichung zu dem in Figur 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der abgewinkelten Seitenwand 112 auf einer Abstandshöhe eine abschirmende Sei ¬ tenwand 114 angeordnet, welche sich bis zur Eingangsöffnung 100 der Aussparung 34 erstreckt. Die abschirmende Seitenwand 114 umfasst eine Ausnehmung für den Bolzenkopf 70.
Die abschirmende Seitenwand 114 schirmt den zweiten Schenkel 110b gegen Heißgaseinzug ab. Aufgrund der reduzierten Umge ¬ bungstemperatur erhöht dies eine Formstabilität des Winkel- blechs 110. Zudem weist das Winkelblech 110 aufgrund seiner
Form einen erhöhten Widerstand des Winkelblechs 110 gegen ei ¬ ne durch den Befestigungsbolzen 56 verursachte Verbiegung auf. Zusätzlich ist ein durch die abgewinkelte Seitenwand 112 und die abschirmende Seitenwand 114 begrenzter Kühlluftraum 116 realisiert, in welchen seitlich am Bolzenkopf 70 des Be ¬ festigungsbolzens 56 austretende Kühlluft zurück auf das Win ¬ kelblech 110 geleitet wird, so dass sich die Aufenthaltszeit der Kühlluft in der Aussparung 34 erhöht.
Die Figur 11 ist eine Einzeldarstellung des in Figur 10 gezeigten Winkelblechs 110 mit angeordnetem Befestigungsbolzen 56.
An der abgewinkelten Seitenwand 112 ist in der Abstandshöhe
118 die abschirmende Seitenwand 114 angeordnet. Diese schirmt den zweiten Schenkel 110b gegen Heißgas ab, wobei das Heißgas schematisch stark vereinfacht mittels der Pfeile 120 gekenn ¬ zeichnet ist. Der mittels der abgewinkelten Seitenwand 112 und der abschirmenden Seitenwand 114 sowie mittels des zwei ¬ ten Schenkels 110b begrenzte Kühlluft-Raum 116 dient einer Erhöhung der Aufenthaltszeit von Kühlluft 72. Die seitlich am Bolzenkopf 70 austretende Kühlluft 72 wird durch die Seiten ¬ wände des Kühlluftraumes 116 umgeleitet und strömt zurück auf das Winkelblech 110. Aufgrund der dadurch hervorgerufenen
Temperaturabsenkung wird eine Formstabilität des Winkelblechs 110 erhöht.
Die Figur 12 zeigt ein Winkelblech 124 mit einem Verstär- kungskörper 126. Das Winkelblech umfasst einen ersten Schenkel 124a und einen zweiten Schenkel 124b und einen Durchdringungsbereich für einen Befestigungsbolzen. Im Bereich des Durchdringungsbereiches ist ein Verstärkungskörper 126 ange ¬ ordnet, der mit einer halbkreisförmigen Oberseite 130 an den zweiten Schenkel 124b angrenzt und mit einer Seitenfläche 128 an den ersten Schenkel 124a angrenzt. Durch den Verstärkungs ¬ körper 126 verläuft eine Bohrung 134 zum einstecken eines Befestigungsbolzens. Der Querschnitt 132 des Verstärkungskör ¬ pers und der Durchmesser der Bohrung 134 ist derart gewählt, dass ein Befestigungsbolzen in das Winkelblech einsteckbar ist, mit einem Bolzenkopf auf der Oberseite 136 des zweiten Schenkels aufliegt und mit dem Bolzenschaft durch den Durch ¬ dringungsbereich und den Verstärkungskörper 126 hindurch sich erstreckt. Der Querschnitt des Verstärkungskörpers ist derart gewählt, dass der Verstärkungskörper in eine Ausnehmung an einer Seitenfläche eines Hitzeschildsteines einlegbar ist, wobei der zweite Schenkel in eine Aussparung der Seitenfläche hineinragt.
Fig. 13 zeigt ein Winkelblech 140 mit einem alternativen Ausführungsbeispiel des Verstärkungskörpers 142. Die am zweiten Schenkel 140b anliegende Oberseite 150 des Verstärkungskör- pers 142 weist im Wesentlichen die Form eines Dreiecks mit abgerundeter Spitze auf, wobei die Spitze im Wesentlichen entsprechend der Durchbohrung 134 abgerundet ist und die Grundseite des Dreiecks (Rand der Seitenfläche 148) an den ersten Schenkel angrenzt.
Der Verstärkungskörper 142 weist senkrecht zum zweiten Schenkel 140b an der Spitze der dreieckigen Oberseite 150 eine ge ¬ ringere Höhe auf als an der Grundseite, so dass der Verstär ¬ kungskörper 142 im Wesentlichen die Form eines Prismas mit der Oberseite 150 als Grundfläche aufweist, wobei das Prisma gegenüberliegend der Oberseite abgeschrägt ist.
Die Fig. 14 zeigt das Winkelblech der Fig. 13 in einer Seitenansicht. In dieser Ansicht ist die Seitenfläche 144 des Verstärkungskörpers 142 zu erkennen. Der Bereich der Seitenflächen 144 bildet beidseitig jeweils eine Verstärkungsrippe aus. Die Oberseite 136 des Winkelblechs umfasst zur verbes ¬ serten Auflage eines Bolzenkopfes im Durchdringungsbereich einen erhabenen Auflagebereich für den Bolzenkopf. Dies er- höht den Widerstand des Winkelblechs gegen eine durch den Be ¬ festigungsbolzen verursachte Verbiegung weiter.
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