TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik der Gasturbinen.
Sie betrifft ein Hitzeschild für eine Gasturbine, welches Hitzeschild die im Heissgaskanal
der Gasturbine rotierenden Laufschaufeln einer Stufe der Gasturbine ringförmig umschliesst
und aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, kreissegmentförmig
gekrümmten und von aussen gekühlten Hitzeschildsegmenten besteht, deren Längsseiten
als in Umfangsrichtung verlaufende, entsprechend gekrümmte Schienen (die entweder
durchgehend sind oder unterbrochen sein können) mit jeweils einem Paar in axialer
Richtung abstehender, parallel verlaufender und voneinander beabstandeter Arme ausgebildet
sind, wobei die Hitzeschildsegmente unter Bildung eines mit Kühlluft beaufschlagbaren
Hohlraumes an der Innenseite eines ringförmigen Trägers befestigt sind, welcher den
Hitzeschild konzentrisch umgibt, derart, dass zwischen den Längsseiten der Hitzeschildsegmente
und den angrenzenden Elementen, welche den Heissgaskanal nach aussen begrenzen, jeweils
ein radialer Spalt gebildet wird.
[0002] Ein derartiges Hitzeschild ist z.B. aus den Druckschriften US-A-4,177,004, US-A-4,551,064,
US-A-5,071,313, US-A-5,584,651 oder EP-A1-0 516 322 bekannt.
STAND DER TECHNIK
[0003] Hitzeschilde für Gasturbinen, welche die Laufschaufeln einer Turbinenstufe ringförmig
umgeben und einerseits den Heissgaskanal nach aussen begrenzen und anderseits den
Spalt zwischen der Aussenwand des Heissgaskanals und den Enden der Laufschaufeln aus
Gründen des Wirkungsgrades möglichst klein halten, ohne bei wechselnden Temperaturen
eine schleifende Berührung hervorzurufen, sind seit langem bekannt. Derartige Hitzeschilde
bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von kreissegmentförmig gekrümmten Hitzeschildsegmenten,
die in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet einen geschlossenen Ring bilden.
[0004] Die einzelnen Hitzeschildsegmente sind häufig an einem Träger lösbar befestigt, der
das Hitzeschild konzentrisch umgibt. Aus Gründen der unterschiedlichen thermischen
Ausdehnung der verschiedenen Einzelteile wird dabei darauf geachtet, das zwischen
den Hitzeschildsegmenten und den benachbarten Elementen, welche den Heissgaskanal
nach aussen begrenzen, radiale Spalte bzw. ringspaltförmige Hohlräume frei bleiben.
[0005] Das Hitzeschild bzw. die einzelnen Hitzeschildsegmente sind während des Betriebs
der Gasturbine einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt. Diese thermische Belastung
kann einerseits auf das Hitzeschild selbst negative Auswirkungen haben. Andererseits
kann die Hitze durch das Schild nach aussen geleitet werden und dort Schaden hervorrufen.
Es werden deshalb üblicherweise Vorkehrungen getroffen, um die Hitzeschildsegmente
von der Rückseite bzw. Aussenseite her durch komprimierte Kühlluft, welche meist aus
dem Kompressorteil der Gasturbine bzw. dem Plenum stammt, in geeigneter Weise zu kühlen.
Diese Kühlung soll möglichst gleichmässig und effizient sein und alle belasteten Bereiche
des Hitzeschildes einschliessen. Darüber hinaus sollte verhindert werden, dass Heissgas
in die angrenzenden Spalte in der Aussenwand des Heissgaskanals eindringt und die
dahinter liegenden Teile der Konstruktion in unerwünschter Weise erhitzt.
[0006] In der US-A-4,177,004 wird ein Hitzeschild für eine Gasturbine offenbart (dortige
Fig.1, 2 und 4), bei dem nur auf der stromabwärts gelegenen Längsseite der Hitzeschildsegmente
Kühlluft aus dem dahinterliegenden Hohlraum (52) durch Kühlbohrungen (66) in den angrenzenden
Zwischenraum (48) geschickt wird und von dort durch Kühlnuten (67) im Klammerteil
(43) in den Heissgaskanal geleitet wird (Fig. 4, Fig. 5). Die stromaufwärts gelegene
Längsseite des Hitzeschildsegmentes (Fig. 3) wird dagegen nur äusserlich von Kühlluft
umspült, die auf anderen Wegen in den dahinterliegenden Hohlraum (62) einströmt. Diese
Anordnung hat den Nachteil, dass das Hitzeschildsegment insgesamt ungleichmässig gekühlt
wird, weil auf der stromaufwärts orientierten Längsseite des Hitzeschildsegmentes
eine Kühlung von der Rückseite her praktisch nicht stattfindet. Nachteilig ist weiterhin,
dass die Kühl nuten (67) in das Klammerelement (43) eingebracht worden sind, was herstellungstechnisch
zu einem erheblichen Mehraufwand führt.
[0007] Auch bei der in der US-A-4,551,064 beschriebenen Lösung sind (schräge) Kühlbohrungen
(55) nur im Bereich der stromabwärts gelegenen Längskante des Hitzeschildsegmentes
angeordnet. Beide an die Hitzeschildsegmente angrenzenden Spalte (64, 68) werden durch
Kühlluftströme (59 bzw. 65 in Fig. 1) geflutet, die durch separate Bohrungen (63,
67) von ausserhalb des Hitzeschildes herangeführt werden.
[0008] In der US-A-5,584,651 ist ein Hitzeschild offenbart, bei dessen Segmenten in der
stromaufwärts gelegenen Kante ein innerer Hohlraum (38) ausgebildet ist (Fig. 2),
durch den Kühlluft strömt und durch direkt an der Kante angeordnete Auslassbohrungen
(44) in den Heissgaskanal austritt. Im stromabwärts befindlichen Randbereich bzw.
im Bereich der dortigen ist demgegenüber keine spezielle Kühlung vorgesehen, so dass
auch in diesem Fall eine sehr ungleichmässige Kühlung der Hitzeschildsegmente zu erwarten
ist. Besonders betroffen davon sind die stromabwärts gelegenen inneren Arme der Hitzeschildsegmente
mit den Kanten (28b in Fig. 1).
[0009] Eine etwas weitergehende Kühlung wird durch die sich weiter stromabwärts erstreckenden
Kühlbohrungen (80) beim Hitzeschild aus der EP-A1-0 516 322 erreicht. Jedoch ist auch
hier die stromabwärts liegende Längskante der Hitzeschilde mit den inneren Armen (44)
praktisch ungekühlt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0010] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hitzeschild für eine Gasturbine zu schaffen,
das die Nachteile bekannter Hitzeschilde vermeidet und sich bei gleichzeitig einfachem
Aufbau durch eine effiziente und gleichmässige Kühlung über die gesamte thermisch
belastete Fläche der Hitzeschildsegmente und insbesondere der an den Längskanten axial
abstehenden inneren Arme auszeichnet.
[0011] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern
der Erfindung besteht darin, an beiden Längsseiten der Hitzeschilde, also sowohl stromaufwärts
als auch stromabwärts, aus dem hinter den Segmenten liegenden Hohlraum Kühlluft durch
entsprechende Kühlbohrungen in die angrenzenden Spalte zu führen und so gleichzeitig
und gleichmässig auch die beiden Längskantenbereiche der Hitzeschildsegmente zu kühlen
und die Spalte gegen ein Eindringen von Heissgasen zu fluten. Die gesamten Kühl- und
Flutungsvorrichtungen sind dabei (in Form von Kühlbohrungen bzw. Kühlnuten) am Hitzeschildsegment
selbst angeordnet, was die Herstellung wesentlich erleichtert und eine Anpassung der
übrigen Teile des Heissgaskanals überflüssig macht. Der Abfluss der Kühlluft an beiden
Längsseiten der Hitzeschildsegmente hat auch zur Folge, dass die Kühlluft gleichmässiger
über die den Hohlraum begrenzenden Aussenseiten der Segmente streicht und so die gesamte
Segmentfläche gleichmässig kühlt. Hierdurch wird die thermische Belastung über die
gesamte Fläche gleichmässig verringert und die Lebensdauer der Hitzeschildsegmente
deutlich verlängert.
[0012] Eine erste bevorzugte Ausführungsform des Hitzeschildes nach der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Hitzeschildsegmente mittels Klammern am Träger befestigt
sind, welche Klammern mit L-förmig nach innen abgebogenen Enden von beiden Seiten
unter dem Träger in die zwischen den Armpaaren gebildeten Zwischenräume eingreifen,
dass die aus den Kühlbohrungen ausströmende Kühlluft in den Zwischenräumen zwischen
den L-förmig nach innen abgebogenen Enden der Klammern und den innenliegenden Armen
der Hitzeschildsegmente zu den Spalten geführt wird, und dass zur Führung der aus
den Kühlbohrungen austretenden Kühlluft in die Aussenseiten der innenliegenden Arme
zu den Kühlbohrungen fluchtende Kühlnuten eingelassen sind. Durch die Kühl nuten in
den inneren Armen wird die Wärmeübergangsfläche an den Armen erhöht und die Kühlung
der (vom kühlluftgefüllten Hohlraum am weitesten entfernten) Arme wesentlich vergleichmässigt
und verbessert.
[0013] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hitzeschildes zeichnet
sich dadurch aus, dass zur Verringerung des Durchbiegens des Hitzeschildes bei Temperaturwechseln
auf der Aussenseite der Hitzeschildsegmente im Bereich des Hohlraumes axial verlaufende
Versteifungsrippen angeordnet bzw. angeformt sind, dass innerhalb des Hohlraumes und
von der Aussenseite der Hitzeschildsegmente beabstandet ein in Umfangsrichtung verlaufendes,
mit Oeffnungen versehenes Prallkühlblech angeordnet ist, und dass innerhalb der Versteifungsrippen
einzelne, radial nach aussen abstehende Nasen bzw. Pins angeordnet sind, auf welchen
das Prallkühlblech aufliegt. Die Versteifungsrippen mit den ausgeformten Nasen versteifen
die Hitzeschildsegmente in axialer Richtung und verringern dadurch die Gefahr eines
Anstreifens der Laufschaufeln am Hitzeschild. Sie verbessern darüber hinaus den Wärmeübergang
zwischen dem Segment und der durch den Hohlraum strömenden Kühlluft. Die Nasen, die
zur Auflage des Prallkühlbleches dienen, können dabei zusammen mit den Versteifungsrippen
auf einfache Art und Weise beim Giessen der Segmente mit ausgeformt werden.
[0014] Ein unerwünschtes Abfliessen der Kühlluft aus den Spalten nach aussen wird effektiv
verhindert, wenn gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oberhalb
der Kühlbohrungen zwischen den Klammern und den Längsseiten der Hitzeschildsegmente
erste axiale elastische Dichtungen angeordnet sind.
[0015] Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
[0016] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit
der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
- Fig. 1
- in einer teilweise längsgeschnittenen Darstellung in einem Ausschnitt die Anordnung
eines Hitzeschildes in einer Gasturbine gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
- Fig. 2
- den Querschnitt durch ein Segment des Hitzeschildes nach Fig. 1 (ohne Darstellung
der Kühlbohrungen und -nuten);
- Fig. 3
- den Längsschnitt durch das Hitzeschildsegment nach Fig. 2 in der Schnittebene A -
A;
- Fig. 4
- den Schnitt durch die Längskanten des Segmentes aus Fig. 3 in der Schnittebene B -
B;
- Fig. 5
- den Schnitt durch die Längskanten des Segmentes aus Fig. 3 in der Schnittebene C -
C;
- Fig. 6
- den zu Fig. 2 vergleichbaren Querschnitt durch eine Hitzeschildsegment gemäss einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angeformter, rückseitiger,
axialer Versteifungsrippe und Auflagepins für eine Prallkühlblech;
- Fig. 7
- den Schnitt durch das Hitzeschildsegment aus Fig. 6 in der Schnittebene B - B;
- Fig. 8
- den Schnitt durch das Hitzeschildsegment aus Fig. 6 in der Schnittebene A - A;
- Fig. 9
- das Hitzeschildsegment aus Fig. 6 mit aufliegendem Prallkühlblech;
- Fig. 10
- den Schnitt durch das Hitzeschildsegment aus Fig. 9 in der Schnittebene B - B; und
- Fig. 11
- ein anderes Ausführungsbeispiel eines Hitzeschildes nach der Erfindung mit mehrfachen
axialen Dichtungen zur Verhinderung eines Kühlluftverlustes in den Spalten.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0017] In Fig. 1 ist in einem Ausschnitt die teilweise längsgeschnittene Anordnung eines
Hitzeschildes in einer Gasturbine 10 gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus dem (rotationssymmetrischen)
Heissgaskanal 11 der Gasturbine, welcher von den heissen Verbrennungsgasen aus der
(nicht dargestellten) Brennkammer der Gasturbine in Richtung der eingezeichneten vier
parallelen Pfeile durchströmt wird. Im Heissgaskanal 11 sind Leitschaufeln 13 angeordnet,
die sich in radialer Richtung erstrecken und an ihrem äusseren Ende in einen Aussenring
14 übergehen, der den Heissgaskanal 11 im Bereich der Leitschaufeln 13 nach aussen
hin begrenzt. Auf die Leitschaufeln 13 folgen stromabwärts Laufschaufeln 12, die auf
einem (nicht dargestellten) Rotor der Gasturbine befestigt sind und zusammen mit diesem
um die Turbinenachse rotieren, wenn sie mit dem im Heissgaskanal 11 strömenden Heissgas
beaufschlagt werden. Hinter dem Kranz von Laufschaufeln 12 können stromabwärts weitere
Leitschaufel- und Laufschaufelkränze folgen, auf die hier nicht weiter Bezug genommen
werden muss. In jedem Fall ist der Heissgaskanal 11 hinter den Laufschaufeln 12 nach
aussen hin durch einen Zwischenring 15 oder durch eine dahinterfolgende Leitschaufel
begrenzt.
[0018] Der Kranz der Laufschaufeln 12 ist von einem Hitzeschild konzentrisch umgeben, das
sich aus einer Vielzahl von kreissegmentförmig gekrümmten einzelnen, in Umfangsrichtung
hintereinander angeordneten, Hitzeschildsegmenten 17 zusammensetzt. Ein solches Hitzeschildsegment
17 ist in Fig. 1 innerhalb der Gesamtanordnung und in Fig. 2 für sich genommen im
Querschnitt wiedergegeben. Das Hitzeschild insgesamt begrenzt den Heissgaskanal 11
im Bereich der Laufschaufeln 12 und bestimmt gleichzeitig den Spalt zwischen der Kanalwand
und dem äusseren Ende der Laufschaufeln 12.
[0019] Die einzelnen Hitzeschildsegmente 17 sind gekrümmte Platten, die an ihren Längsseiten,
d.h., den quer zur Strömungsrichtung bzw. zur Turbinenachse orientierten Seiten, in
Umfangsrichtung verlaufende, möglicherweise mit Einschnitten versehene, Schienen aufweisen,
die jeweils ein Paar in axialer Richtung abstehender, parallel verlaufender und voneinander
beabstandeter Arme 21, 22 bzw. 23, 24 umfassen (siehe dazu auch die vergleichbare
Fig. 3 der US-A-5,071,313). Die Hitzeschildsegmente 17 sind unter Bildung eines Hohlraumes
20 auf der Innenseite eines konzentrisch umlaufenden, ringförmigen Trägers 16 befestigt.
Die Befestigung erfolgt jeweils über zwei Klammern 18 und 19, die mit L-förmig nach
innen abgebogenen Enden von beiden Seiten unter dem Träger 16 in die zwischen den
Armpaaren 21, 22 bzw. 23, 24 gebildeten Zwischenräume 25 bzw. 26 eingreifen. Um ausreichend
Spiel für unterschiedliche thermische Ausdehnung zu haben, sind zwischen den Klammern
18 und 19 und den jeweils angrenzenden Wandelementen 15 und 14 radiale Spalte 29 und
30 freigelassen.
[0020] Die Kühlung der Hitzeschildsegmente 17 erfolgt von aussen über den Hohlraum 20. In
diesen Hohlraum wird an einer (nicht gezeigten) Stelle komprimierte Kühlluft aus dem
Plenum der Gasturbine eingelassen, die dann durch an beiden Längsseiten des Hitzeschildsegmentes
17 angeordnete Kühlbohrungen 27, 28 in die Zwischenräume 25 und 26 zwischen den Armpaaren
21, 22 und 23, 24 ausströmt (siehe die gekrümmten Pfeile im Hohlraum 20 der Fig. 1).
Die Kühlbohrungen 27, 28 sind so angeordnet, dass die Kühlluft zwischen den Innenseiten
(Unterseiten) der L-förmig abgebogenen Enden der Klammern 18, 19 und den Aussenseiten
(Oberseiten) der innenliegenden Arme 21, 23 hindurch nach aussen in die Spalte 29
und 30 strömt und von dort in den Heissgaskanal 11 austritt. Damit die Kühlluftströmung
weitgehend ungehindert stattfinden kann, sind auf den Aussenseiten der innenliegenden
Arme 21, 23 zu den Kühlbohrungen 27, 28 fluchtend Kühlnuten 31, 32 eingelassen. Fig.
3 zeigt diese Kühl nuten 31, 32 in der Draufsicht, die Fig. 4 und 5 zeigen die Kühl
nuten bzw. Kühlbohrungen im Querschnitt.
[0021] Durch die beschriebene Art der Kühlluftführung werden mehrere Anforderungen sicher
und auf einfache Weise erfüllt: Da die Kühlluft gleichmässig an beiden Längsseiten
aus dem Hohlraum 20 austritt, ist der Boden des Hohlraumes 20 bzw. die Aussenseite
des Hitzeschildsegmentes gleichmässig und ganzflächig mit Kühlluft beaufschlagt, so
dass lokale Ueberhitzungen sicher vermieden werden. Gleichzeitig wird verhindert,
dass zu viel Hitze durch Wärmeleitung in die äusseren Arme 22, 24 und von dort weiter
in den Träger gelangt. Weiterhin werden die Klammern 18, 19 an ihrem abgewinkelten
Ende effektiv gekühlt, so dass auch sie nur wenig Wärme nach aussen leiten. Darüber
hinaus sind auch die innenliegenden Arme 21, 23 effektiv gegen Ueberhitzung geschützt.
Schliesslich werden durch die austretende Kühlluft die Spalte 29, 30 mit Kühlluft
geflutet, wodurch eine unerwünschtes Eindringen von Heissgas in die Spalte sicher
vermieden wird. In diesem Zusammenhang ist es strömungstechnisch besonders günstig,
wenn die Kühlbohrungen 27, 28 und die damit fluchtenden Kühlnuten 31, 32 - wie aus
der Darstellung in Fig. 3 ersichtlich ist - in der Ebene des Hitzeschildsegmentes
17 aus der axialen Richtung heraus zur Drehrichtung 42 der Laufschaufel 12 bzw. Gasturbine
hin verkippt angeordnet sind.
[0022] Wie bereits weiter oben erwähnt, bestimmt die Lage der Hitzeschildsegmente 17 massgeblich
den Spalt zwischen Hitzeschild und dem äusseren Ende der Laufschaufeln 12. Dieser
Spalt soll einerseits möglichst klein sein, Wirkungsgradverluste zu minimieren. Andererseits
muss der Spalt ausreichend gross sein, um bei verschiedenen Temperaturen und den damit
verbundenen unterschiedlichen Ausdehnungen der Elemente eine schleifendes Berühren
zwischen Laufschaufeln und Hitzeschild nach Möglichkeit zu vermeiden. Um die Toleranzen
eng halten zu können, ist es von Vorteil, das temperaturbedingte Verbiegen der Hitzeschildsegmente
dadurch zu verringern, dass gemäss Fig. 6 bis 10 auf der Aussenseite der Hitzeschildsegmente
17' von einer zur anderen Längsseite verlaufende axiale Versteifungsrippen 33 angeordnet
werden. Diese Versteifungsrippen 33 können beim Giessen der Hitzeschildsegmente 17'
vorteilhafterweise mit angeformt werden.
[0023] Besonders günstig ist es, wenn mit den und innerhalb der Versteifungsrippen 33 gleichzeitig
auch noch verteilt radial nach aussen abstehende Nasen bzw. Pins 34, 35 angeformt
werden, auf denen sich dann ein innerhalb der Hohlräume 20 um das Hitzeschild umlaufendes
Prallkühlblech 36 (Fig. 9, 10) abstützen kann. Das Prallkühlblech 36 kann so ohne
spezielle Formgebung nahe an der Aussenseite der Hitzeschildsegmente 17' plaziert
werden, wodurch die Kühlwirkung der durch die Oeffnungen 37 im Prallkühlblech 36 strömenden
Kühlluft deutlich erhöht wird. Gleichzeitig erhöhen die Nasen bzw. Pins 34 die Wärmeübergangsfläche
und sorgen für eine zusätzliche Verwirbelung der Kühlluft.
[0024] Eine weitere Verbesserung der Kühlung lässt sich erreichen bzw. eine örtliche Ueberhitzung
durch einen unerwünschten Kühlluftaustritt verhindern, wenn unerwünschte Kühlluftverluste
wirksam begrenzt oder ganz vermieden werden. Hierzu können gemäss Fig. 11 zwischen
den L-förmig gebogenen Enden der Klammern 18, 19 und den gegenüberliegenden Längsseiten
der Hitzeschildsegmente 17 axiale elastische Dichtungen 39, 41 vorgesehen werden,
die ein Abfliessen der aus den Kühlbohrungen 27, 28 ausströmenden Kühlluft in die
Spalte zwischen den Klammern 18, 19 und dem Träger 16 verhindert. Da die Kühlluft
an den Dichtungen 39 direkt vorbeistreicht, sind die Dichtungen gleichzeitig wirksam
gekühlt. Zusätzliche axiale elastische Dichtungen 38, 40, die zwischen den Klammern
18, 19 und dem Träger 16 angeordnet sind, verbessern die Abdichtung weiter. Der Vorteil
dieser abgedichteten Anordnung besteht einerseits darin, dass verhindert wird, dass
Heissgas einbrechen kann und zu örtlicher Ueberhitzung führt. Andererseits wird die
Kühlluftleckage minimiert und die Kühlluft an den Stellen zum Kühlen verwendet, an
denen sie tatsächlich erforderlich ist. Die reduzierte Leckage und die gezielte Verwendung
von Kühlluft führen zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Turbinenstufe bzw.
der Maschine insgesamt.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0025]
- 10
- Gasturbine
- 11
- Heissgaskanal
- 12
- Laufschaufel
- 13
- Leitschaufel
- 14
- Aussenring
- 15
- Zwischenring
- 16
- Träger
- 17,17'
- Hitzeschildsegment
- 18,19
- Klammer
- 20
- Hohlraum (für Kühlluft)
- 21,22
- Arm
- 23,24
- Arm
- 25,26
- Zwischenraum
- 27,28
- Kühlbohrung
- 29,30
- Spalt
- 31,32
- Kühlnut
- 33
- Versteifungsrippe (axial)
- 34,35
- Nase (Pin)
- 36
- Prallkühlblech
- 37
- Oeffnung
- 38-41
- axiale Dichtung (elastisch)
- 42
- Drehrichtung (Laufschaufel 12)
1. Hitzeschild für eine Gasturbine (10), welches Hitzeschild die im Heissgaskanal (11)
der Gasturbine (10) rotierenden Laufschaufeln (12) einer Stufe der Gasturbine (10)
ringförmig umschliesst und aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung hintereinander
angeordneten, kreissegmentförmig gekrümmten und von aussen gekühlten Hitzeschildsegmenten
(17, 17') besteht, deren Längsseiten als in Umfangsrichtung verlaufende, entsprechend
gekrümmte Schienen mit jeweils einem Paar in axialer Richtung abstehender, parallel
verlaufender und voneinander beabstandeter Arme (21, 22 bzw. 23, 24) ausgebildet sind,
wobei die Hitzeschildsegmente (17, 17') unter Bildung eines mit Kühlluft beaufschlagbaren
Hohlraumes (20) an der Innenseite eines ringförmigen Trägers (16) befestigt sind,
welcher den Hitzeschild konzentrisch umgibt, derart, dass zwischen den Längsseiten
der Hitzeschildsegmente (17, 17') und den angrenzenden Elementen (14, 15), welche
den Heissgaskanal (11) nach aussen begrenzen, jeweils ein radialer Spalt (29, 30)
gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Längsseiten der Hitzeschildsegmente
Kühlbohrungen (27, 28) vorgesehen sind, durch welche Kühlluft aus dem Hohlraum (20)
in die zwischen den Armpaaren (21, 22 bzw. 23, 24) gebildeten Zwischenräume (25, 26)
und von dort in die Spalte (29, 30) einströmen und dem Eindringen von Heissgasen aus
dem Heissgaskanal (11) in die Spalte (29, 30) entgegenwirken kann.
2. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeschildsegmente
(17, 17') mittels Klammern (18, 19) am Träger (16) befestigt sind, welche Klammern
(18, 19) mit L-förmig nach innen abgebogenen Enden von beiden Seiten unter dem Träger
(16) in die zwischen den Armpaaren (21, 22 bzw. 23, 24) gebildeten Zwischenräume (25,
26) eingreifen, und dass die aus den Kühlbohrungen (17, 28) ausströmende Kühlluft
in den Zwischenräumen (25, 26) zwischen den L-förmig nach innen abgebogenen Enden
der Klammern (18, 19) und den innenliegenden Armen (21, 23) der Hitzeschildsegmente
(17, 17') zu den Spalten (29, 30) geführt wird.
3. Hitzeschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der aus den
Kühlbohrungen (27, 28) austretenden Kühlluft in die Aussenseiten der innenliegenden
Arme (21, 23) zu den Kühlbohrungen (27, 28) fluchtende Kühlnuten (31, 32) eingelassen
sind.
4. Hitzeschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbohrungen (27, 28)
und Kühl nuten (31, 32) in der Ebene des Hitzeschildsegmentes (17, 17') aus der axialen
Richtung heraus zur Drehrichtung der Gasturbine (10) hin verkippt angeordnet sind.
5. Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung
des Durchbiegens des Hitzeschildes bei Temperaturwechseln auf der Aussenseite der
Hitzeschildsegmente (17, 17') im Bereich des Hohlraumes (20) axial verlaufende Versteifungsrippen
(33) angeordnet bzw. angeformt sind.
6. Hitzeschild nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hohlraumes
(20) und von der Aussenseite der Hitzeschildsegmente (17, 17') beabstandet ein in
Umfangsrichtung verlaufendes, mit Oeffnungen (37) versehenes Prallkühlblech (36) angeordnet
ist, und dass innerhalb der Versteifungsrippen (33) einzelne, radial nach aussen abstehende
Nasen bzw. Pins (34, 35) angeordnet sind, auf welchen das Prallkühlblech (36) aufliegt.
7. Hitzeschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung des Abfliessens
von Kühlluft nach aussen oberhalb der Kühlbohrungen (27, 28) zwischen den Klammern
(18, 19) und den Längsseiten der Hitzeschildsegmente (17, 17') erste axiale elastische
Dichtungen (39, 41) angeordnet sind.
8. Hitzeschild nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Klammern (18,
19) und dem Träger (16) zusätzlich zweite axiale, elastische Dichtungen (38, 40) angeordnet
sind.