DE102014204472A1

DE102014204472A1 - Combustor shingle of a gas turbine

Info

Publication number: DE102014204472A1
Application number: DE102014204472.3A
Authority: DE
Inventors: Carsten Clemen
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-09-17
Also published as: EP2918915A1; US20150260400A1; EP2918915B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammerschindel einer Gasturbine mit einem Bolzen 38 zur Lagerung der Brennkammerschindel 34 an einer Brennkammerwand 32, wobei die Brennkammerschindel 34 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und an einer Seite zumindest ein Lagerelement 40 aufweist, an welchem der als separates Bauteil ausgebildete Bolzen 38 formschlüssig verankert ist, wobei der Bolzen 38 an seinem Endbereich mit einem rechtwinklig zur Bolzenachse 46 angeordneten Lagerbereich 47 versehen ist, welcher in einer Ausnehmung 44 des Lagerelements 40 angeordnet ist, wobei der Bolzen 38 eine zentrische Durchgangsausnehmung 48 aufweist und wobei die Ausnehmung 44 des Lagerelements 40 zur Ausbildung eines Hohlraums 49 zwischen der Fläche der Brennkammerschindel 34 und dem Lagerbereich 37 des Bolzens 38 größer dimensioniert ist, als der Lagerbereich 47 des Bolzens 38.The invention relates to a combustion chamber shingle of a gas turbine with a bolt 38 for supporting the combustion chamber shingle 34 on a combustion chamber wall 32, wherein the combustion chamber shingle 34 is substantially plate-shaped and has on one side at least one bearing element 40, on which formed as a separate component bolt 38 is anchored positively, wherein the bolt 38 is provided at its end with a right angle to the bolt axis 46 bearing portion 47 which is disposed in a recess 44 of the bearing member 40, wherein the bolt 38 has a central through-hole 48 and wherein the recess 44 of the Bearing member 40 for forming a cavity 49 between the surface of the combustion chamber shingle 34 and the bearing portion 37 of the bolt 38 is dimensioned larger than the bearing portion 47 of the bolt 38th

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinenbrennkammern mit Brennkammerschindeln, wobei die Brennkammerschindeln an einer tragenden Struktur der Brennkammeraußenwände befestigt sind.The invention relates to gas turbine combustors with combustor shingles, wherein the combustor shingles are attached to a supporting structure of the combustion chamber outer walls.

Die Brennkammerschindeln weisen eine beliebige (sehr hohe, oftmals mehrere Tausend) Anzahl von Effusionskühllöchern auf der zur Brennkammer gerichteten Seite auf. Diese Effusionskühllöcher dienen dazu, die Schindel gegenüber den hohen Temperaturen in der Brennkammer zu kühlen. Darüber hinaus befindet sich auf der Brennkammerschindel mindestens ein Mischluftloch, das dazu dient, Luft aus dem die Brennkammer außen umgebenden Raum (Ringkanal/Annulus) in die Brennkammer zum Zwecke des Abkühlens und Abmagerns der Verbrennung und damit der Reduktion der NOx Entstehung in die Brennkammer zu leiten. Neben der Kühlung durch die Effusionskühllöcher sind die Schindeln häufig noch mit einer keramischen Beschichtung versehen, die als Dämmschicht gegen die hohen Temperaturen in der Brennkammer wirkt.The combustion chamber shingles have any (very high, often several thousand) number of Effusionskühllöchern on the side facing the combustion chamber side. These effusion cooling holes serve to cool the shingle from the high temperatures in the combustion chamber. In addition, located on the combustion chamber shingle at least one mixing air hole, which serves to air from the outer chamber surrounding the combustion chamber (annulus) in the combustion chamber for the purpose of cooling and Abmagerns combustion and thus the reduction of NOx formation in the combustion chamber conduct. In addition to cooling by the Effusionskühllöcher the shingles are often still provided with a ceramic coating, which acts as an insulating layer against the high temperatures in the combustion chamber.

Diese Anordnung ist aus dem Stand der Technik bekannt, siehe EP 972 992 B1 oder DE 102 14 570 A1 .This arrangement is known from the prior art, see EP 972 992 B1 or DE 102 14 570 A1 ,

Die 2 zeigt schematisch eine Brennkammer 15. Die Brennkammer 15 umfasst eine Treibstoffdüse 29, welche in üblicher Weise an einem Brennkammerkopf gehaltert ist. Weiterhin sind ein Brennkammeraußengehäuse 30 sowie ein Brennkammerinnengehäuse 31 vorgesehen. Eine Brennkammerwand 32 umschließt die eigentliche Brennkammer 15 und trägt Brennkammerschindeln 34. Das Bezugszeichen 33 zeigt schematisch eine Turbinenvorleitreihe. Durch Zumischlöcher 35 wird in üblicher Weise Luft zugeführt. Die Zuströmrichtung ist mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet.The 2 schematically shows a combustion chamber 15 , The combustion chamber 15 includes a fuel nozzle 29 , which is supported in a conventional manner on a combustion chamber head. Furthermore, a combustion chamber outer housing 30 and a combustion chamber inner housing 31 intended. A combustion chamber wall 32 encloses the actual combustion chamber 15 and carries combustion chamber shingles 34 , The reference number 33 schematically shows a Vorleitreihe turbine. Through Zumischlöcher 35 is supplied in a conventional manner air. The inflow direction is denoted by the reference numeral 36 designated.

Die 3 zeigt eine Schindel 34 mit Effusionskühllöchern 37 gemäß dem Stand der Technik. Die Geometrie (Durchmesser, Form) des Zumischlochs 35 kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in geeigneter Weise ausgebildet werden. Gleiches trifft für die Größe und Anordnung der Effusionskühllöcher 37 zu. Die Ausbildung der Zumischlöcher 35 erfolgt häufig so, dass diese konstruktiv wie ein Trichter oder ein Rohr, das in die Brennkammer 15 hineinragt, ausgebildet sind.The 3 shows a shingle 34 with effusion cooling holes 37 according to the prior art. The geometry (diameter, shape) of the mixing hole 35 can be suitably formed as known in the art. The same applies to the size and arrangement of the effusion cooling holes 37 to. The formation of the Zumischlöcher 35 Often, these are done in such a way that they are constructive like a funnel or a tube that enters the combustion chamber 15 protrudes, are formed.

Die Herstellung der Schindeln 34 erfolgt üblicherweise entweder durch Gießen, Beschichten mit einer keramischen Schicht und Bohren der Effusionskühllöcher 37 (z. B. mit Laser) oder durch Gießen, Bohren und Beschichten oder durch ein additives Fertigungsverfahren, wie z. B. Selective Laser Sintering, Direct Laser Depositioning oder mittels Elektronenstrahlauftragsschweißen. Bei den additiven Verfahren werden dabei die Effusionskühllöcher 37 direkt in die Schindel 34 eingebracht und das aufwändige Bohren entfällt.The production of shingles 34 is usually done either by casting, coating with a ceramic layer and drilling the Effusionskühllöcher 37 (eg with laser) or by casting, drilling and coating or by an additive manufacturing process such. B. Selective Laser Sintering, Direct Laser Depositioning or by electron beam welding. In the case of additive processes, the effusion cooling holes are used 37 directly into the shingle 34 introduced and eliminates the costly drilling.

Während des Betriebs treten immer wieder Probleme mit sogenanntem Kriechen des Materials auf, welches zum Versagen des Gewindestiftes führen kann und damit zu einem Verlust der Schindel.During operation, problems occur repeatedly with so-called creep of the material, which can lead to failure of the set screw and thus to a loss of shingles.

Darüber hinaus ist die Konstruktion der Schindel mit integriertem Gewindestift nur bedingt für eine additive Fertigung, z. B. Selective Laser Sintering, Direct Laser Depositioning oder Elektronenstrahlauftragsschweißen, geeignet, da entweder die kostenintensive horizontale Fertigung gewählt werden muss oder eine aufwändige Unterkonstruktion zur Abstützung des Gewindestiftes vorgesehen werden muss. Eine solche Unterkonstruktion hat wesentliche Nachteile. Sie ist a) materialintensiv, b) sie verlängert den Fertigungsprozess und c) sie muss nach der Fertigung von der Schindel entfernt werden. Dies ist sehr kostenintensiv.In addition, the construction of the shingle with integrated threaded pin only limited for an additive manufacturing, eg. As selective laser sintering, direct laser deposition or electron beam deposition welding, suitable because either the costly horizontal production must be selected or a complex substructure must be provided to support the grub screw. Such a substructure has significant disadvantages. It is a) material-intensive, b) it extends the manufacturing process and c) it has to be removed from the shingle after production. This is very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammerschindel einer Gasturbine und eine Befestigungsmöglichkeit einer derartigen Brennkammer zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und eine gute Befestigbarkeit gewährleisten.The invention has for its object to provide a combustion chamber shingle gas turbine and a mounting option such a combustion chamber, which avoid the disadvantages of the prior art with a simple structure and simple, cost-effective manufacturability and ensure good fastenability.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the feature combination of claim 1, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Schindel im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und an einer Seite (nämlich an der der Brennkammerwand zugewandten Seite) zumindest ein Lagerelement aufweist, welches einstückig an der Schindel ausgebildet ist. Das Lagerelement ist so ausgebildet, dass an diesem ein Bolzen, welcher als separates Bauteil gefertigt ist, formschlüssig verankerbar oder befestigbar ist.According to the invention it is thus provided that the shingle is substantially plate-shaped and has on one side (namely on the combustion chamber wall side facing) at least one bearing element which is integrally formed on the shingle. The bearing element is designed so that a bolt, which is made as a separate component, can be anchored or fastened in a form-fitting manner.

Die erfindungsgemäße Brennkammerschindel ist somit so ausgebildet, dass ein separater Bolzen, der erfindungsgemäß ein Gewindebolzen oder ein mit einem Sicherungselement zu befestigender Bolzen sein kann, formschlüssig an der Schindel verankert wird. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, den Bolzen aus einem anderen Material zu fertigen, als die Schindel. Weiterhin ist es möglich, für die Schindel ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren zu wählen, da der Bolzen als separates Bauteil hergestellt werden kann. Insbesondere durch die Möglichkeit, für die Schindel und den Bolzen unterschiedliche Materialien zu verwenden, ist es möglich, die beim Stand der Technik bekannten Befestigungsprobleme zu lösen und ein Kriechen des Bolzen-Werkstoffs zu unterbinden oder zu minimieren.The combustion chamber shingle according to the invention is thus designed so that a separate bolt, which according to the invention may be a threaded bolt or a bolt to be fastened with a securing element, is anchored in a form-fitting manner to the shingle. Thus, it is possible according to the invention to produce the bolt of a different material than the shingle. Furthermore, it is possible to choose a simple and cost-effective production method for the shingle, since the bolt can be manufactured as a separate component. In particular, by the possibility for the shingle and the Bolt different materials to use, it is possible to solve the known prior art fastening problems and to prevent creep of the bolt material or minimize.

Erfindungsgemäß ist bevorzugterweise vorgesehen, dass der Bolzen an seinem Endbereich mit einem rechtwinklig zur Bolzenachse angeordneten Lagerbereich versehen ist, welcher in einer Ausnehmung des Lagerelements angeordnet ist. Der Bolzen ist somit ähnlich eines Hakens ausgebildet, und wird in die Ausnehmung des Lagerelements eingesteckt. Dabei kann der Lagerbereich des Bolzens in geeigneter Weise dimensioniert werden, beispielsweise plattenförmig oder mit beliebigen sonstigen Querschnitten, beispielsweise rund, oval, viereckig oder rechteckig. Die Brennkammerschindel hat somit durch das Lagerelement und die darin vorgesehene Ausnehmung eine Aufnahme für den Bolzen, so dass dieser formschlüssig in die Schindel eingehängt werden kann. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, den Lagerbereich mit Spiel oder ohne Spiel in der Ausnehmung aufzunehmen, insbesondere, um unterschiedliche Wärmeausdehnungen oder ähnliches zu berücksichtigen.According to the invention, provision is preferably made for the bolt to be provided at its end region with a bearing area arranged at right angles to the bolt axis, which bearing area is arranged in a recess of the bearing element. The bolt is thus similar to a hook, and is inserted into the recess of the bearing element. In this case, the storage area of the bolt can be dimensioned in a suitable manner, for example plate-shaped or with any other cross-sections, for example round, oval, square or rectangular. The combustion chamber shingle thus has by the bearing element and the recess provided therein a receptacle for the bolt, so that it can be hooked in a form-fitting manner in the shingle. It is inventively possible to include the storage area with play or without play in the recess, in particular to take into account different thermal expansions or the like.

Die Ausnehmung des Lagerelements ist so ausgebildet, dass der Lagerbereich des Bolzens seitlich eingesteckt werden kann. Um beim Betrieb ein Herausrutschen des Lagerbereichs des Bolzens aus der Ausnehmung des Lagerelements zu vermeiden, kann es in Weiterbildung der Erfindung günstig sein, an einer Schindel mehrere derartige Lagerelemente vorzusehen, deren Ausnehmungen sich zu unterschiedlichen Richtungen hin öffnen. Hierdurch wird ein Lösen des Bolzens verhindert.The recess of the bearing element is designed so that the storage area of the bolt can be inserted laterally. In order to avoid slipping out of the storage area of the bolt from the recess of the bearing element during operation, it may be advantageous in a further development of the invention to provide a plurality of such bearing elements on a shingle whose recesses open to different directions. As a result, a release of the bolt is prevented.

Der erfindungsgemäße Bolzen wird in üblicher Weise durch ein Loch der Brennkammeraußenwand gesteckt, so dass sich die eigentliche Befestigung des Bolzens nicht wesentlich vom Stand der Technik unterscheidet. So ist es möglich, bei einem Gewindebolzen in üblicher Weise eine Mutter aufzuschrauben.The bolt according to the invention is inserted in a conventional manner through a hole of the combustion chamber outer wall, so that the actual attachment of the bolt does not differ significantly from the prior art. Thus, it is possible to unscrew a nut in a conventional manner in a threaded bolt.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es auch, die Schindel gegenüber der Brennkammerwand abzustützen oder in alternativer Ausgestaltung die Schindel direkt an die Brennkammerwand anzulegen. Somit können unterschiedliche Kühlkonzepte ausgebildet werden, so wie dies auch aus dem Stand der Technik bekannt ist.The embodiment of the invention also makes it possible to support the shingle relative to the combustion chamber wall or, in an alternative embodiment, to apply the shingle directly to the combustion chamber wall. Thus, different cooling concepts can be formed, as is known from the prior art.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Außenkontur des Lagerelements, welches an der Brennkammerschindel befestigt ist, strömungsgünstig auszubilden, beispielsweise mit abgeschrägten Flanken zu versehen. In dem Lagerelement können erfindungsgemäß auch Effusionskühllöcher ausgebildet sein, um die Kühlung der Brennkammerschindel zu gewährleisten.Furthermore, it is possible according to the invention, the outer contour of the bearing element, which is attached to the combustion chamber shingle aerodynamic form, for example, to provide with bevelled edges. In the bearing element according to the invention also effusion cooling holes may be formed to ensure the cooling of the combustion chamber shingles.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Bolzen eine zentrische Durchgangsöffnung aufweist, durch welche Kühlluft einleitbar ist. Hierdurch erfolgt eine zuverlässige und effektive Kühlung des Bolzens, so dass die aus dem Stand der Technik bekannten thermischen Probleme (Kriechen des Werkstoffs) vermieden werden. Weiterhin ist die Ausnehmung des Lagerelements so ausgebildet und dimensioniert, dass sich bei montiertem Bolzen bzw. montierter Brennkammerschindel ein Hohlraum zwischen dem Lagerbereich des Bolzens und der Oberfläche der Brennkammerschindel ergibt, welcher mit Kühlluft durchströmt wird. Auch dies führt zu einer besonders guten Kühlung.According to the invention it is thus provided that the bolt has a central passage opening through which cooling air can be introduced. This results in a reliable and effective cooling of the bolt, so that the known from the prior art thermal problems (creep of the material) can be avoided. Furthermore, the recess of the bearing element is designed and dimensioned so that when mounted bolt or mounted combustion chamber shingles, a cavity between the bearing portion of the bolt and the surface of the combustion chamber shingle results, which is traversed by cooling air. This also leads to a particularly good cooling.

In Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass das Lagerelement mit zusätzlichen Kühllöchern versehen ist. Diese können als Prallkühllöcher ausgebildet sein, um den unteren Bereich des Bolzens und dessen Lagerbereich zusätzlich zu kühlen.In a further development of the invention is further provided that the bearing element is provided with additional cooling holes. These may be formed as impact cooling holes to additionally cool the lower portion of the bolt and its storage area.

Der erfindungsgemäße Bolzen mit dem an ihm ausgebildeten Lagerbereich kann gegossen, gefräst oder durch ein additives Verfahren hergestellt werden. Erfindungsgemäß ist die Brennkammerschindel so ausgebildet, dass diese mittels eines additiven Verfahrens herstellbar ist. Derartige additive Verfahren sind beispielsweise das Selective Laser Sintering, das Direct Laser Depositioning (DLD) oder das Elektronenstrahlauftragsschweißen. Dabei ist die Schindel so herstellbar, dass weder eine kostenintensive horizontale Fertigung, noch eine aufwendige Unterkonstruktion erforderlich sind. Somit kann die Schindel kostengünstig und einfach hergestellt werden.The inventive bolt with the storage area formed on it can be cast, milled or produced by an additive process. According to the invention, the combustion chamber shingle is designed such that it can be produced by means of an additive method. Such additive methods are, for example, selective laser sintering, direct laser depositioning (DLD) or electron beam deposition welding. The shingle is so manufacturable that neither a costly horizontal production, nor a complex substructure are required. Thus, the shingle can be inexpensively and easily manufactured.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:In the following the invention will be described by means of embodiments in conjunction with the drawing. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 a schematic representation of a gas turbine engine according to the present invention,

2 eine schematische Seitenansicht (im Schnitt) einer Brennkammer gemäß dem Stand der Technik, 2 a schematic side view (in section) of a combustion chamber according to the prior art,

3 eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Brennkammerschindel, 3 a top view and a side view of a known from the prior art combustion chamber shingles,

4 eine Seiten-Schnittansicht einer Befestigungsmöglichkeit einer Brennkammerschindel an der Brennkammeraußenwand gemäß dem Stand der Technik, 4 1 is a side sectional view of a possibility of attachment of a combustion chamber shingle to the combustion chamber outer wall according to the prior art,

5 eine vereinfachte schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schindel mit Lagerelementen für einen Lagerbereich eines Bolzens, 5 a simplified schematic plan view of a shingle according to the invention with bearing elements for a storage area of a bolt,

6 eine schematische Seitenansicht einer Schindel, welche in erfindungsgemäßer Weise an einer Brennkammerwand montiert ist, 6 a schematic side view of a shingle, which is mounted according to the invention on a combustion chamber wall,

7 Seitenansichten und Draufsichten unterschiedlicher Ausgestaltungsvarianten von Bolzen mit Lagerbereichen, 7 Side views and top views of different design variants of bolts with bearing areas,

8 unterschiedlichste Ausgestaltungsvarianten von Bolzen mit Lagerbereichen sowie von Lagerelementen mit taschenartigen Ausnehmungen, 8th various design variants of bolts with bearing areas as well as bearing elements with pocket-like recesses,

9 unterschiedliche Ausgestaltungsvarianten in Seitenansicht und Draufsicht, 9 different design variants in side view and top view,

10 eine vereinfachte Seitenansicht, analog 6, im montierten Zustand, 10 a simplified side view, analog 6 , when assembled,

11 perspektivische Teil-Ansichten von Lagerelementen mit Kühllöchern, und 11 partial perspective views of bearing elements with cooling holes, and

12 unterschiedlichste Ausgestaltungsvarianten von erfindungsgemäßen Lagerelementen in perspektivischer Teilansicht. 12 Various design variants of bearing elements according to the invention in a perspective partial view.

Das Gasturbinentriebwerk 10 gemäß 1 ist ein Beispiel einer Turbomaschine, bei der die Erfindung Anwendung finden kann. Aus dem Folgenden wird jedoch klar, dass die Erfindung auch bei anderen Turbomaschinen verwendet werden kann. Das Triebwerk 10 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und umfasst in Strömungsrichtung hintereinander einen Lufteinlass 11, einen in einem Gehäuse umlaufenden Fan 12, einen Mitteldruckkompressor 13, einen Hochdruckkompressor 14, Brennkammern 15, eine Hochdruckturbine 16, eine Mitteldruckturbine 17 und eine Niederdruckturbine 18 sowie eine Abgasdüse 19, die sämtlich um eine zentrale Triebwerksachse 1 angeordnet sind.The gas turbine engine 10 according to 1 is an example of a turbomachine to which the invention may find application. However, it will be understood from the following that the invention can be used with other turbomachinery as well. The engine 10 is formed in a conventional manner and comprises one air inlet in succession in the flow direction 11 , a circulating in a housing fan 12 , a medium pressure compressor 13 , a high pressure compressor 14 , Combustion chambers 15 , a high-pressure turbine 16 , a medium pressure turbine 17 and a low-pressure turbine 18 and an exhaust nozzle 19 all around a central engine axis 1 are arranged.

Der Mitteldruckkompressor 13 und der Hochdruckkompressor 14 umfassen jeweils mehrere Stufen, von denen jede eine in Umfangsrichtung verlaufende Anordnung fester stationärer Leitschaufeln 20 aufweist, die allgemein als Statorschaufeln bezeichnet werden und die radial nach innen vom Triebwerksgehäuse 21 in einem ringförmigen Strömungskanal durch die Kompressoren 13, 14 vorstehen. Die Kompressoren weisen weiter eine Anordnung von Kompressorlaufschaufeln 22 auf, die radial nach außen von einer drehbaren Trommel oder Scheibe 26 vorstehen, die mit Naben 27 der Hochdruckturbine 16 bzw. der Mitteldruckturbine 17 gekoppelt sind.The medium-pressure compressor 13 and the high pressure compressor 14 each comprise a plurality of stages, each of which comprises a circumferentially extending array of fixed stationary vanes 20 commonly referred to as stator blades and radially inward of the engine casing 21 in an annular flow channel through the compressors 13 . 14 protrude. The compressors further include an array of compressor blades 22 on, which is radially outward from a rotatable drum or disc 26 project with hubs 27 the high-pressure turbine 16 or the medium-pressure turbine 17 are coupled.

Die Turbinenabschnitte 16, 17, 18 weisen ähnliche Stufen auf, umfassend eine Anordnung von festen Leitschaufeln 23, die radial nach innen vom Gehäuse 21 in den ringförmigen Strömungskanal durch die Turbinen 16, 17, 18 vorstehen, und eine nachfolgende Anordnung von Turbinenschaufeln 24, die nach außen von einer drehbaren Nabe 27 vorstehen. Die Kompressortrommel oder Kompressorscheibe 26 und die darauf angeordneten Schaufeln 22 sowie die Turbinenrotornabe 27 und die darauf angeordneten Turbinenlaufschaufeln 24 drehen sich im Betrieb um die Triebwerksachse 1.The turbine sections 16 . 17 . 18 have similar steps, comprising an array of fixed vanes 23 extending radially inward from the housing 21 into the annular flow channel through the turbines 16 . 17 . 18 project, and a subsequent arrangement of turbine blades 24 facing outward from a rotatable hub 27 protrude. The compressor drum or compressor disk 26 and the blades arranged thereon 22 as well as the turbine rotor hub 27 and the turbine blades disposed thereon 24 rotate around the engine axis during operation 1 ,

Die 4 zeigt unterschiedliche Seitenansichten gemäß dem Stand der Technik, in denen eine Abstützung 41 der Brennkammerschindel 34 gegen die Brennkammerwand 32 dargestellt ist.The 4 shows different side views according to the prior art, in which a support 41 the combustion chamber shingle 34 against the combustion chamber wall 32 is shown.

Die 5 zeigt eine vereinfache Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Brennkammerschindel 34. An dieser sind am Rand Randborde 51 vorgesehen, welche, wie auch aus 6 ersichtlich ist, in Form eines stegartigen Randes ausgebildet sind. In den vier Ecken der Brennkammerschindel 34 ist jeweils ein Lagerelement 40 vorgesehen, welches mit einer schlitzartigen oder taschenartigen Ausnehmung 44 versehen ist. Es ist ersichtlich, dass die Öffnungsrichtungen der Ausnehmungen 44 unterschiedlich orientiert sind, so dass eingeschobene Bolzen 38 im montierten Zustand nicht herausrutschen können, auch wenn sich die Muttern 39 lösen, da die Bolzen 38 sich in Ausnehmungen oder Bohrungen der zugeordneten Brennkammerwand 32 befinden. Im mittigen Bereich der 5 ist nochmals ein Lagerelement 40 angeordnet.The 5 shows a simplified plan view of a combustion chamber shingle according to the invention 34 , At this edge borders are on the edge 51 provided, which, as well as out 6 can be seen, are formed in the form of a web-like edge. In the four corners of the combustion chamber shingle 34 is each a bearing element 40 provided, which with a slot-like or pocket-like recess 44 is provided. It can be seen that the opening directions of the recesses 44 are oriented differently, so that inserted bolts 38 in the assembled state can not slip out, even if the nuts 39 solve, because the bolts 38 in recesses or holes of the associated combustion chamber wall 32 are located. In the central area of the 5 is again a bearing element 40 arranged.

Die 6 zeigt in stark vereinfachter Form eine montierte Seitenansicht, analog der Darstellung der 5.The 6 shows in a greatly simplified form a mounted side view, analogous to the representation of 5 ,

Die 7 zeigt in der oberen und unteren Reihe jeweils mit einem Gewinde versehene Bolzen 38. Diese weisen jeweils eine zentrische Durchgangsausnehmung 48 in Form eines Loches auf, durch welche die Durchgangsausnehmung Kühlluft durchleiten kann. Aus den Abbildungen der 7 ist ersichtlich, dass jeder Bolzen 38 mit einem senkrecht zu seiner Mittelachse ausgerichteten Lagerbereich 47 versehen ist, welcher in eine geeignete Ausnehmung 44 des Lagerelements 40 einsteckbar ist, so wie dies in 10 gezeigt ist. Aus der 7 ergibt sich, dass unterschiedlichste Formen von Lagerbereichen 47 vorgesehen sein können, nämlich runde, quadratische, rechteckige, abgerundete oder trapezförmige. Weitere Formen sind ebenfalls möglich. Die 7 zeigt weiterhin, dass der Lagerbereich 47 mit zumindest einem Kühlluftloch 50 versehen sein kann, um den Lagerbereich 47 und damit den unteren Bereich des Bolzens 38 zu kühlen.The 7 shows in the upper and lower rows respectively threaded bolts 38 , These each have a central through-hole 48 in the form of a hole, through which the through-passage can pass cooling air. From the pictures of 7 it can be seen that every bolt 38 with a bearing area aligned perpendicular to its central axis 47 is provided, which in a suitable recess 44 of the bearing element 40 is pluggable, as in 10 is shown. From the 7 This results in the most diverse forms of storage areas 47 may be provided, namely round, square, rectangular, rounded or trapezoidal. Other shapes are also possible. The 7 further shows that the storage area 47 with at least one cooling air hole 50 may be provided to the storage area 47 and thus the lower part of the bolt 38 to cool.

Die 8 zeigt unterschiedlichste Ausgestaltungsvarianten von Bolzen 38 mit Lagerbereichen 47, analog den Darstellungen der 7. Zusätzlich sind zugeordnete Lagerelemente 40 mit geeigneten Ausnehmungen 44 dargestellt. Die Lagerelemente 40 können ebenfalls mit Kühllöchern 52 versehen sein. Es ergibt sich, dass die Ausnehmungen 44 der Lagerelemente 40 jeweils so dimensioniert sind, dass die Bolzen 38 mit den Lagerbereichen 47 seitlich eingeschoben werden können.The 8th shows a wide variety of design variants of bolts 38 with storage areas 47 . analogous to the representations of 7 , In addition, there are assigned bearing elements 40 with suitable recesses 44 shown. The bearing elements 40 can also with cooling holes 52 be provided. It turns out that the recesses 44 the bearing elements 40 each dimensioned so that the bolts 38 with the storage areas 47 can be inserted laterally.

Aus der 9 ergeben sich unterschiedlichste Ausgestaltungsvarianten in montiertem Zustand, wobei insbesondere ersichtlich ist, wie die Lagerbereiche 47 jeweils in die schlitzartigen oder taschenartigen Ausnehmungen 44 der Lagerelemente 40 eingeschoben sind. Dabei liegen die Lagerbereiche 47 gegen die oberen Schenkel oder Flächen der Lagerelemente 40 an, so dass sich unterhalb der Lagerbereiche 47 jeweils ein Hohlraum 49 bildet, in welchen Kühlluft einerseits durch die Durchgangsausnehmung 48 des Bolzens 38 und andererseits durch zusätzliche Kühllöcher 52 eingeführt wird. Zur Kühlluftdurchströmung dienen auch seitliche Aussparungen 53, welche auf den beiden rechts unten in 9 gezeigten Ausgestaltungsvarianten dargestellt sind.From the 9 arise a variety of design variants in the assembled state, in particular it is clear how the storage areas 47 each in the slot-like or pocket-like recesses 44 the bearing elements 40 are inserted. Here are the storage areas 47 against the upper legs or surfaces of the bearing elements 40 so that is below the storage areas 47 one cavity each 49 forms, in which cooling air on the one hand through the passage recess 48 of the bolt 38 and on the other hand through additional cooling holes 52 is introduced. For cooling air flow and lateral recesses are used 53 which is on the two right below in 9 shown embodiment variants are shown.

Die 10 zeigt in vereinfachter Schnittansicht einen montierten Zustand des erfindungsgemäßen Bolzens 38 mit seinem Lagerbereich 47 in einer Ausnehmung 44 eines Lagerelements 40. Auch hierbei ist nochmals der Hohlraum 49 verdeutlicht, welcher mit Kühlluft gefüllt wird. Weiterhin kann Kühlluft durch Effusionskühllöcher 37 strömen.The 10 shows a simplified sectional view of an assembled state of the bolt according to the invention 38 with his storage area 47 in a recess 44 a bearing element 40 , Again, this is the cavity 49 clarifies which is filled with cooling air. Furthermore, cooling air through effusion cooling holes 37 stream.

Die 11 zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante, bei welcher die Lagerbereiche 40 jeweils mit seitlichen Kühllöchern 52 versehen sind, die in Reihen oder in regelmäßen Anordnungen vorgesehen sind, um Kühlluft zum unteren Bereich des Bolzens 38 einzuführen.The 11 shows a further embodiment variant in which the storage areas 40 each with side cooling holes 52 provided in rows or in regular arrangements to provide cooling air to the lower portion of the bolt 38 introduce.

Die 12 zeigt in unterschiedlichen perspektivischen Teil-Ansichten nochmals mögliche Ausgestaltungsformen der Lagerelemente 40. Dabei ergibt sich, dass diese glockenartig oder bügelartig ausgebildet sein können und jeweils einen seitlichen Schlitz oder eine seitliche Öffnung aufweisen, um den Bolzen 38 einzuführen.The 12 shows in different perspective partial views again possible embodiments of the bearing elements 40 , It follows that these may be bell-shaped or bow-shaped and each have a lateral slot or a lateral opening to the bolt 38 introduce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: TriebwerksachseThe engine axis
1010: GasturbinentriebwerkGas turbine engine
1111: Lufteinlassair intake
1212: im Gehäuse umlaufender Fanin the housing revolving fan
1313: MitteldruckkompressorMedium pressure compressor
1414: HochdruckkompressorHigh pressure compressor
1515: Brennkammercombustion chamber
1616: HochdruckturbineHigh-pressure turbine
1717: MitteldruckturbineIntermediate pressure turbine
1818: NiederdruckturbineLow-pressure turbine
1919: Abgasdüseexhaust nozzle
2020: Leitschaufelnvanes
2121: TriebwerksgehäuseEngine casing
2222: KompressorlaufschaufelnCompressor blades
2323: Leitschaufelnvanes
2424: Turbinenschaufelnturbine blades
2626: Kompressortrommel oder -scheibeCompressor drum or disc
2727: TurbinenrotornabeTurbinenrotornabe
2828: Auslasskonusoutlet cone
2929: Treibstoffdüsefuel nozzle
3030: BrennkammeraußengehäuseCombustion chamber outer housing
3131: BrennkammerinnengehäuseCombustion chamber inner housing
3232: Brennkammerwandcombustion chamber wall
3333: TurbinenvorleitreiheTurbinenvorleitreihe
3434: Brennkammerschindelcombustion chamber tile
3535: ZumischlochZumischloch
3636: Zuströmrichtunginflow
3737: EffusionskühllochEffusionskühlloch
3838: Bolzenbolt
3939: Muttermother
4040: Lagerelementbearing element
4141: Abstützungsupport
4343: Gewindethread
4444: Ausnehmungrecess
4545: Schlitzslot
4646: Bolzenachsepin axis
4747: Lagerelementbearing element
4848: Durchgangsausnehmungthrough recess
4949: Hohlraumcavity
5050: Kühllochcooling hole
5151: Randbord/SchindelseitenbordEdge board / shingle side board
5252: Kühllochcooling hole
5353: Aussparungrecess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 972992 B1 [0003]
DE 10214570 A1 [0003]

Claims

Combustor shingle of a gas turbine with a bolt ( 38 ) for storing the combustion chamber shingle ( 34 ) on a combustion chamber wall ( 32 ), wherein the combustion chamber shingle ( 34 ) is substantially plate-shaped and on one side at least one bearing element ( 40 ), on which the bolt formed as a separate component ( 38 ) is positively anchored, wherein the bolt ( 38 ) at its end region at a right angle to the bolt axis ( 46 ) arranged storage area ( 47 ), which in a recess ( 44 ) of the bearing element ( 40 ) is arranged, wherein the bolt ( 38 ) a centric passage recess ( 48 ) and wherein the recess ( 44 ) of the bearing element ( 40 ) for forming a cavity ( 49 ) between the surface of the combustion chamber shingle ( 34 ) and the storage area ( 37 ) of the bolt ( 38 ) is larger than the storage area ( 47 ) of the bolt ( 38 ).

Combustion chamber shingle according to claim 1, characterized in that the bearing element ( 40 ) with cooling holes ( 52 ) is provided.

A combustion chamber shingle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the recess ( 44 ) of the bearing element ( 40 ) is opened laterally.

Combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing element ( 40 ) is bow-shaped or bell-shaped.

A combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bolt ( 38 ) with the storage area ( 47 ) in the direction perpendicular to the pin axis ( 46 ) of the bolt ( 38 ) in the recess ( 44 ) can be inserted.

A combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the combustion chamber shingle ( 34 ) several bearing elements ( 40 ) are formed whose recesses ( 44 ) are designed to be open to different directions.

A combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bearing element ( 40 ) and / or the combustion chamber shingle ( 34 ) in the region of the bearing element ( 40 ) with effusion cooling holes ( 37 ) is provided.

Combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the storage area ( 47 ) is plate-shaped or rod-shaped.

Combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bearing element ( 40 ) in a margin ( 51 ) of the combustion chamber shingle ( 34 ) is integrated.

A combustion chamber shingle according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bolt ( 38 ) is designed as a threaded bolt.