EP1191285A1 - Hitzeschildstein, Brennkammer mit einer inneren Brennkammerauskleidung sowie Gasturbine - Google Patents

Hitzeschildstein, Brennkammer mit einer inneren Brennkammerauskleidung sowie Gasturbine Download PDF

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EP1191285A1
EP1191285A1 EP00120788A EP00120788A EP1191285A1 EP 1191285 A1 EP1191285 A1 EP 1191285A1 EP 00120788 A EP00120788 A EP 00120788A EP 00120788 A EP00120788 A EP 00120788A EP 1191285 A1 EP1191285 A1 EP 1191285A1
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EP
European Patent Office
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heat shield
combustion chamber
tension element
shield brick
brick
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00120788A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Dr. Hofmann
Paul-Heinz Jeppel
Hans Maghon
Uwe Dr. Rettig
Milan Schmahl
Christine Dr. Taut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Priority to US10/380,969 priority patent/US6832484B2/en
Priority to CA002423196A priority patent/CA2423196C/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/02—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0033—Linings or walls comprising heat shields, e.g. heat shieldsd
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00012—Details of sealing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/04—Casings; Linings; Walls; Roofs characterised by the form, e.g. shape of the bricks or blocks used
    • F27D1/06—Composite bricks or blocks, e.g. panels, modules
    • F27D1/063—Individual composite bricks or blocks

Definitions

  • the invention relates to a heat shield brick, in particular for lining a combustion chamber wall, with a hot one Medium exposed hot side, one opposite the hot side Wall side and one on the hot side and the wall side adjacent perimeter side that is a perimeter face having.
  • the invention further relates to a combustion chamber with an internal combustion chamber lining and a gas turbine.
  • a thermally and / or thermomechanically highly stressed Combustion chamber such as a kiln, a hot gas duct or a combustion chamber of a gas turbine, in which a hot medium is generated and / or guided, is to protect against too high thermal stress with an appropriate lining Mistake.
  • the lining usually consists of heat-resistant material and protects a wall of the combustion chamber before direct contact with the hot medium and the associated severe thermal stress.
  • U.S. Patent No. 4,840,131 relates to an attachment of ceramic lining elements on a wall of an oven.
  • a rail system which is attached to the wall and has a plurality of ceramic rail elements, intended. Due to the rail system, the lining elements to be held on the wall.
  • Between one Lining element and the wall of the furnace can be further ceramic layers may be provided, including a layer off loose, partially compressed ceramic fibers, these Layer at least about the same thickness as the ceramic Lining elements or has a greater thickness.
  • the Lining elements have a rectangular shape planar surface and consist of a heat insulating refractory ceramic fiber material.
  • U.S. Patent 4,835,831 also deals with application a refractory lining on a wall of a Oven, especially a vertically arranged wall.
  • a refractory lining on a wall of a Oven especially a vertically arranged wall.
  • On the Metallic wall of the furnace is made of glass, ceramic or Mineral fiber existing layer applied. This layer is by metal brackets or by glue on the wall attached.
  • a wire mesh network is on this layer honeycomb mesh applied. The mesh network also serves securing the layer of ceramic fibers against a falling down.
  • the layer attached in this way is by means of a suitable closed spraying method Refractory surface applied. With the described method is largely avoided during of the refractory particles struck upon spraying as with a direct spray on the refractory particles on the metallic wall would be the case.
  • a ceramic lining of the walls of thermally highly stressed combustion chambers is described in EP 0 724 116 A2.
  • the lining consists of wall elements made of high-temperature-resistant structural ceramics, such as silicon carbide (SiC) or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
  • the wall elements are mechanically fastened by means of a central fastening bolt to a metallic support structure (wall) of the combustion chamber.
  • a thick thermal insulation layer is provided between the wall element and the wall of the combustion chamber, so that the wall element is appropriately spaced from the wall of the combustion chamber.
  • the insulation layer which is about three times thicker than the wall element, consists of ceramic fiber material that is prefabricated in blocks. The dimensions and the external shape of the wall elements can be adapted to the geometry of the room to be lined.
  • the Lining consists of heat shield elements that are mechanical are held on a metallic wall of the combustion chamber.
  • the heat shield elements directly touch the metallic wall.
  • To avoid excessive heating of the wall, e.g. due to a direct heat transfer from the heat shield element or by introducing hot medium into the through the adjacent heat shield elements are formed Column, that of the wall of the combustion chamber and the heat shield element formed space with cooling air, the so-called Sealing air applied.
  • the sealing air prevents penetration from hot medium to wall and cools at the same time the wall and the heat shield element.
  • WO 99/47874 relates to a wall segment for a combustion chamber and a combustion chamber of a gas turbine.
  • a Wall segment for a combustion chamber which with a hot Fluid, e.g. a hot gas that can be acted upon with a metallic one Support structure and one on the metallic support structure attached heat protection element specified.
  • a hot Fluid e.g. a hot gas that can be acted upon with a metallic one Support structure and one on the metallic support structure attached heat protection element specified.
  • a hot Fluid e.g. a hot gas that can be acted upon with a metallic one Support structure and one on the metallic support structure attached heat protection element specified.
  • a deformable separating layer Between the metallic support structure and the heat protection element inserted a deformable separating layer, the possible relative movements of the heat protection element and the support structure and should compensate.
  • Such relative movements can for example in the combustion chamber of a gas turbine, in particular an annular combustion chamber due to different thermal expansion behavior of the materials used or due to pulsations
  • the interface can cause production-related unevenness on the supporting structure and / or the heat protection element that is local to one compensate for unfavorable selective force input.
  • the invention is based on the observation that, in particular ceramic, heat shield stones their necessary flexibility with regard to thermal expansion is often insufficiently secured against mechanical loads, such as shocks or vibrations.
  • the invention is accordingly based on the object Heat shield stone indicate, which both with regard unlimited thermal expansion as well stability against mechanical, especially shock-like, Guarantees high operational reliability.
  • Another object of the invention is to provide a Combustion chamber with an internal combustion chamber lining as well the specification of a gas turbine with a combustion chamber.
  • the object directed at a heat shield stone is invented solved by a heat shield stone, in particular for lining a combustion chamber wall, with a hot one Medium exposed hot side, one opposite the hot side Wall side and one on the hot side and the wall side adjacent perimeter side that is a perimeter face has, characterized in that on the peripheral side a tension element biased in the circumferential direction is provided where a compressive stress is normal to the peripheral side surface is produced.
  • the invention shows a completely new concept, Heat shield stones against high accelerations as a result Securing shocks or vibrations permanently.
  • the invention is already based on the knowledge that combustion chamber stones, as usually used to line a combustion chamber wall be used by stationary and / or transient Vibrations in the combustion chamber wall to corresponding Vibrations are excited.
  • significant accelerations above one Limit acceleration occur, taking the heat shield stones lift off the combustion chamber wall and then again crack open.
  • Such a serve on the massive or too partially dampened combustion chamber wall leads to very high forces on the heat shield stones and can cause considerable damage, e.g. Lead to breakage of this.
  • the tension element holds the Heat shield stone together, so to speak, and secures it on the one hand against material cracks and, on the other hand, above all compared to a complete material breakdown. additionally the risk of loosening or falling out of smaller or larger fragments in the event of a possible Effectively countered material tear.
  • the tension element on the circumferential side of the Heat shield stones are advantageously vibrations and / or shock loads with a component normal to the peripheral side surface attenuated.
  • the tension element can be the damping constant adjusted according to the occurring loads become.
  • shock loads normal to the circumferential side surface can, for example, when arranging several heat shield stones due to the relative movement of adjacent heat shield stones occur. This damping can be used for a longer period of the heat shield stone can be guaranteed.
  • the heat shield brick with the tension element there is still the advantage of a problem-free Prefabrication and easy assembly of the heat shield brick, for example for mounting in a combustion chamber wall.
  • the tension element is simply attached to the circumferential side and preloaded in the circumferential direction depending on the requirement.
  • Separate damping and / or securing elements, such as to find them in addition with conventional heat shield stones are required over the heat shield brick of the invention a considerably larger assembly and adjustment effort.
  • the heat shield stone may only need to be revised be replaced, but not additional securing elements. This high flexibility on the one hand and the achievable Durability of the heat shield brick on the other hand are also from an economic point of view special advantage.
  • revision or maintenance intervals for the heat shield stone for example with a Use in a combustion chamber of a gas turbine are extended.
  • revision or maintenance intervals for the heat shield stone for example with a Use in a combustion chamber of a gas turbine are extended.
  • a broken heat shield brick operation for the revision of the system was not immediately discontinued be because of the increased passive safety continued operation up to the regular revision interval or beyond that.
  • the compressive stress is normal to the peripheral side surface is generated by appropriate bias of the tension element adjustable.
  • the tension element extends at least in regions in the circumferential direction.
  • the heat shield brick for example in Shape of prisms with a polygonal base, can on the peripheral side that has the peripheral side surface, different areas can be formed. So that the tension element for Increase the passive safety of the combustion chamber brick Can fully unfold effect, it makes sense that the tension element at least in certain areas, in particular also across areas, extends in the circumferential direction. So can a corresponding compressive stress in an area normal to Circumferential side surface are generated.
  • a plurality of tension elements are preferably provided.
  • the order and design of the tension elements on the peripheral side can be very flexible by using several pulling elements be made.
  • By using multiple tension elements can be critical areas of the heat shield brick, for example Corners or edges in which a tear or breakthrough or would be expected to remove any fragments, be backed up in a targeted manner. The operational safety of the heat shield brick is thereby further increased.
  • Tension element the peripheral side surface completely.
  • This Configuration becomes a securing normal force on the peripheral side surface over the entire circumference of the heat shield brick guaranteed. It becomes a closed one, so to speak Ring closure reached, with the heat shield stone as a whole through the locally directed inside the heat shield stone Forces are extensively passively secured in an advantageous manner is.
  • Such a tension element, which the peripheral side surface completely encloses this can guarantee.
  • several of these are complete traction elements enclosing the peripheral side surface mountable.
  • the tension element preferably surrounds the peripheral surface several times.
  • a tensile element enclosing the peripheral surface several times increases the securing effect of the tension element accordingly many times, the normal to the circumferential side surface increase directed security forces.
  • the traction element forms a multiple, so to speak Reinforcement of the heat shield brick on the peripheral side. This multiple protection ensures particularly high operational reliability achieved with those already discussed above economic benefits.
  • the peripheral side has a peripheral groove, in which the tension element engages.
  • the circumferential groove is there advantageously over the entire circumference on the circumferential side formed, for example by appropriate material-removing Processing the heat shield brick or by shaping the circumferential groove in the manufacture of the heat shield brick from a, for example ceramic, molding compound.
  • the circumferential groove over the entire circumference of the heat shield brick.
  • the circumferential groove is not over the full circumference of the heat shield stone is formed, but only in a selectable section of the peripheral page.
  • At least one further circumferential groove is provided, which is spaced from the circumferential groove, wherein a tension element engages in the further circumferential groove.
  • the circumferential groove can, for example, on the hot side of the combustion chamber brick facing end of the circumferential side may be provided, while the further circumferential groove on the side facing the wall End of the peripheral page is provided.
  • the tension element is preferably in the form of a cord or band, in particular braided or woven, designed.
  • an adjustable tensile force by means of preload Cord or the tape optionally have a certain elasticity.
  • a wire or wire mesh can also be used as a tension element Question.
  • the traction element can be largely conventional available intermediate products can be used, which the Realization of the heat shield brick with the tension element facilitated and also in terms of cost very limited use makes it seem interesting.
  • Retrofitting is also advantageously more conventional Heat shield stones possible according to the new concept.
  • the tension element consists of a ceramic material, in particular of a ceramic fiber material.
  • Ceramic material is resistant to high temperatures and is resistant to oxidation and / or corrosion and is therefore ideally suited for use with a heat shield brick in a combustion chamber.
  • Cords and / or tapes preferably consist of ceramic fibers which are suitable for use at up to 1200 ° C.
  • the chemical composition of these fibers is, for example, 62% by weight of Al 2 O 3 , 24% by weight of SiO 2 and 14% by weight of B 2 O 3 .
  • the fibers are composed of a large number of individual filaments, the filaments having a diameter of approximately 10 to 12 ⁇ m.
  • the maximum crystallite size for these ceramic fibers is typically 500 nm.
  • the ceramic fiber material can be used to easily produce fabrics, knitted fabrics or braids of the desired size and thickness, or else cords or ribbons. With a tension element designed in this way, a permanent securing of the heat shield brick is ensured even at very high operating temperatures, such as occur, for example, in a combustion chamber of a gas turbine.
  • the traction element is preferably at least partially with the heat shield brick bonded.
  • glue an additional Securing the tension element against a possible one Removed reached and the durability accordingly elevated.
  • gluing the tension element to the heat shield brick can be a conventional adhesive as well as a high temperature resistant adhesive are used.
  • Can too Silicate-based adhesives are used, which are excellent Adhesive properties and great temperature resistance exhibit. It proves to be particularly advantageous with the Connection the use of ceramic or metallic Materials for the tension element, especially in the case of a ceramic one Cord or a ceramic tape because of this the fabric structure has a certain air permeability has (porosity), which is a good connection of the tension element transported with the heat shield stone.
  • the gluing is special effective if configured with a circumferential groove is selected, in which a tension element engages.
  • This can the adhesive can be inserted into the circumferential groove for gluing, whereby a particularly secure connection can be established is.
  • the adhesive can be locally at different Places the circumferential groove or the circumferential groove, for example in the bottom of the groove, in areas or completely wet.
  • the traction element is, so to speak, glued integral part of the heat shield stone, the Removable gluing or, if desired, for a revision case can be carried out inextricably.
  • the heat shield brick preferably consists of a ceramic Base material, in particular made of a refractory ceramic.
  • a ceramic as the base material for the heat shield brick is the use of the heat shield stone up to very high Guaranteed temperatures, while being oxidative and / or corrosive attacks, such as those applied the hot side of the heat shield brick with a hot medium, e.g. a hot gas, largely harmless to are the heat shield stone.
  • the tension element is advantageous with the ceramic base material of the heat shield brick easy to connect.
  • the fixed connection can also, as already addressed above, designed as a releasable connection his.
  • attaching is also an option the tension element by means of suitable fastening elements the circumferential side, e.g.
  • the heat shield brick is advantageous designed in a kind of composite with the tension element. This is a compact design and structure of the Heat shield stones given an extraordinarily large Durability and passive safety even with large ones has thermal and / or mechanical loads. This is of great advantage when using the heat shield brick in a combustion chamber because even after a crack or material tear through the heat shield function of the heat shield brick is still guaranteed, especially safe no fragments can get into the combustion chamber.
  • the object directed to a combustion chamber is achieved according to the invention solved by a combustion chamber with an inner combustion chamber lining, the heat shield stones according to the above Has designs.
  • the object directed to a gas turbine is achieved according to the invention solved by a gas turbine with such a combustion chamber.
  • the heat shield brick 1 shows a perspective view of a heat shield brick 1.
  • the heat shield brick 1 has a hot side 3 and a wall side 5 opposite the hot side 3.
  • a peripheral side borders on the hot side 3 and the wall side 5 7 of the heat shield stone 1.
  • the peripheral side 7 points a peripheral side surface 9.
  • the hot side 3 is in use the heat shield brick with a hot medium, for example a hot gas.
  • a circumferentially preloaded tension element 11 is provided on the circumference 7 of the heat shield brick 1 .
  • the tension element is biased such that compressive stress is normal to the peripheral side surface 9 is generated.
  • the tension element can have a certain Have elasticity.
  • With the tension element 11 is a clear one Increasing passive safety and thus durability the heat shield brick 1 when used in a combustion chamber, for example in the combustion chamber of a gas turbine.
  • FIG. 2 which is a top view of the one shown in FIG Shows heat shield stone on hot side 3, clarifies is the tension element 11 over the full circumference of the heat shield brick 1 attached to the circumferential side.
  • Compression forces S1, S2, S3, S4 are generated normal to the peripheral side surface 9.
  • the compressive forces S1 to S4 are inward into the Interior of the heat shield brick 1 directed into it.
  • the heat shield brick 1 is cuboid, here with designed a square base.
  • the circumference of the heat shield brick 1 is on each side surface of the cuboid heat shield brick 1 each resulting pressure force S1 to S4 generated.
  • the Heat shield stone 1 against the risk of cracking or Crack spread on the hot side 3, the wall side 5 or the circumferential side 7 largely protected.
  • Through the ring closure is a detachment, especially if the material is torn of material from the heat shield brick 1 prevented.
  • the durability of the heat shield brick 1 is thereby increased, so that a revision even with a material breakdown the heat shield stone 1 is not required, but the usual revision and maintenance cycles or longer ones Intervals can be achieved.
  • the tension element 11 is in The heat shield brick 1 is secured in the event of a crack or collapse, because removing fragments only takes a lot of work possible from the composite of the heat shield stone 1 is.
  • the compressive forces S1 induced by the tension element 11 to S4 hold the heat shield brick 1 together permanently.
  • the Tension element 11 is in the present example of a band-shaped Geometry.
  • the tension element 11 can in particular be braided or be woven.
  • FIG 3 shows a perspective view of a heat shield brick 1, with the heat shield stone 1 opposite 1 shows a first tension element 11A and a second tension element 11B.
  • the tension elements 11A, 11B are provided on the peripheral side 7 and in each case in Preloaded circumferential direction so that a compressive stress is normal to the peripheral side surface 9 is generated.
  • the first tension element 11A is at the end of the peripheral side facing the hot side 3 7 arranged.
  • the tension element 11B is on the Wall side 5 associated end of the peripheral side 7 is arranged.
  • FIGS 4 to 6 are different views of one Heat shield stone 1 shown.
  • 4 shows a first side view
  • 5 shows a second side view rotated by 90 °
  • 6 shows a plan view of the hot side 3 of the Heat shield stone 1 shows.
  • There are four tension elements 11A, 11B, 11C, 11D are provided, each under tension on the peripheral side 7 are attached.
  • Each of the tension members 11A to 11D extends over three of the four side surfaces of the cuboid Heat shield block.
  • the tension elements 11A, 11B are at the end of the peripheral side 7 facing the hot side 3 intended.
  • the tension elements 11C, 11D are on the wall side 5 facing end of the circumferential side 7 is arranged.
  • FIG 7 shows a perspective view of a heat shield brick 1 with modified compared to Figures 1 to 6 Design.
  • the heat shield brick 1 has on the peripheral side 7 a circumferential groove 13.
  • the circumferential groove 13 is over formed the entire circumference of the heat shield brick 1.
  • the tension element 11 in the circumferential groove 13 encloses the circumferential side surface 9 double. It is also possible for the tension element 11 the peripheral side surface 9 several times, in particular three or fourfold, encloses (see FIG 8 to 10).
  • the tension element 11 in the circumferential groove 13 is next to an increase the passive safety of the heat shield brick 1 the traction element 11 protected.
  • a direct application of the tension element 11 with a hot, corrosive or oxidative gas prevented by the engagement in the groove 13 become.
  • the heat shield stone 1 of FIG. 8 has a circumferential groove 13, while the heat shield brick 1 9 shows a circumferential groove 13A and a further circumferential groove 13B.
  • the tension elements 11A, 11B, 11C enclose the peripheral side surface 9 multiple.
  • the tension element 11 encloses in the circumferential groove 13 the peripheral side surface 9 triple (FIG 8), while the tension element 11A the circumferential side surface 9 fourfold and the tension element 11B encloses the peripheral side surface 9 in triplicate.
  • the heat shield brick 1 is here from a ceramic base material 19, in particular one Refractory ceramic.
  • the tension elements 11, 11A, 11B advantageously consist also made of a ceramic material 15, for example a ceramic fiber material which or is braided or woven in the form of a cord. This makes it easy to wrap the heat shield brick 1 with the tension elements 11, 11A, 11B with the application of a certain Preload possible in the circumferential direction.
  • the engagement the tension elements 11, 11A, 11B into the respective circumferential groove 13, 13A, 13B also secures the tension elements 11, 11A, 11B a detachment.
  • circumferential groove 13, 13A, 13B only partially enclose the peripheral side surface 9.
  • the number and arrangement of circumferential grooves 13, 13A, 13B with tension elements 11, 11A, 11B engaging therein depends on the respective geometry and the load case of the heat shield brick 1 can be laid out.
  • the heat shield stones 1, 1A have a respective circumferential groove 13, 13A in which a respective tension element 11, 11A engages. to additional securing of the tension elements 11, 11A is each of the Traction elements 11, 11A at least partially with the respective Heat shield brick 1.1A glued using an adhesive 45.
  • the Adhesive 45 provides a firm connection of the tension elements 11, 11A with the heat shield stones 1.1A in the respective circumferential groove 13.13A.
  • the arrangement of the heat shield brick 1 and the further heat shield brick 1A takes place here with the formation of a gap 35.
  • the gap 35 is due to the multiple arrangement of the tension elements 11, 11A closed in the circumferential grooves 13, 13A in such a way that a possible flow when the Hot side 3 with a hot medium, for example one Hot gas, from an area facing the hot side 3 the gap 35 to an area assigned to the wall side 5 is largely prevented.
  • the tension elements 11, 11A are in the arrangement with the heat shield brick 1 and another heat shield brick 1A against overflow protected from hot gas.
  • Heat shield stones 1.1A against relative movements along a horizontal shock axis 47 limited, in addition through the adjacently arranged tension elements 11, 11A of the respective heat shield stones 1, 1A in the area of the gap 35 shock absorption along the horizontal shock axis 47 is achieved is. This is of particular advantage when using the Heat shield stones 1.1A in the combustion chamber of a gas turbine, where vibrations due to combustion pulsations in the Combustion chamber can occur, and the risk of breakage consists.
  • FIG. 11 shows a support structure 21, for example a support wall, incorporated into the mounting grooves 33 are.
  • the fastening grooves 33 extend along a groove axis 43 in the support structure 21 respective fastening elements 23 is the heat shield brick 1 and the further heat shield brick 1A on the support structure 21 attached, the heat shield stones 1.1A along the groove axis 43 are arranged adjacent to each other.
  • the Top view of FIG 11 shows a view of the heat shield stones 1.1A on the hot side 3, which in operation with a hot Gas, for example a combustion gas, is applied.
  • Each of the heat shield stones 1.1A has a respective tension element 11.11A.
  • the tension elements 11, 11A engage in a respective one Circumferential groove 13.13A of the heat shield stones 1.1A, wherein generates a compressive stress normal to the peripheral side surface 9 becomes.
  • Heat shield stones 1.1A is, for example, in the combustion chamber a gas turbine used. This should be based on the following 12 are briefly discussed.
  • FIG 12 shows a highly schematic in a longitudinal section Gas turbine 27.
  • a turbine axis 37 are on top of each other arranged as follows: a compressor 39, a combustion chamber 25 and a turbine part 41.
  • the combustion chamber 25 is equipped with a Combustion chamber liner 29 lined on the inside.
  • the combustion chamber lining 29 comprises a combustion chamber wall 31 which at the same time has a support structure 21 (cf. also FIG. 11).
  • the combustor liner 29 further includes heat shield bricks 11, 11A, 11B which are fastened to the support structure 21.
  • the heat shield stones 11, 11A, 11B are in accordance with the above Designs designed. Are in operation of the gas turbine 27 the heat shield stones 11, 11A, 11B with a hot medium M, in particular a hot gas.
  • One tension element 11, 11A, 11B heat shield stones 1.1A, 1B are both for an exposure to the high temperatures of a hot Medium M, for example up to 1400 ° C in a gas turbine 29, as well as against a high mechanical energy input permanently resistant due to shocks and / or vibrations.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hitzeschildstein (1), insbesondere zur Auskleidung einer Brennkammerwand, mit einer einem heißen Medium aussetzbaren Heißseite (3), einer der Heißseite (3) gegenüberliegenden Wandseite (5) und einer an die Heißseite (3) und die Wandseite (5) angrenzenden Umfangsseite (7), die eine Umfangsseitenfläche (9) aufweist. An der Umfangsseite (7) ist ein in Umfangsrichtung vorgespanntes Zugelement (11,11A,11B) vorgesehen, wobei eine Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche erzeugt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkammer mit einer Brennkammerauskleidung, die solche Hitzeschildsteine (1) aufweist sowie eine Gasturbine mit einer Brennkammer. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Hitzeschildstein, insbesondere zur Auskleidung einer Brennkammerwand, mit einer einem heißen Medium aussetzbaren Heißseite, einer der Heißseite gegenüberliegenden Wandseite und einer an die Heißseite und die Wandseite angrenzenden Umfangsseite, die eine Umfangsseitenfläche aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkammer mit einer inneren Brennkammerauskleidung sowie eine Gasturbine.
Ein thermisch und/oder thermomechanisch hoch belasteter Brennraum, wie beispielsweise ein Brennofen, ein Heißgaskanal oder eine Brennkammer einer Gasturbine, in dem ein heißes Medium erzeugt und/oder geführt wird, ist zum Schutz vor zu hoher thermischer Beanspruchung mit einer entsprechenden Auskleidung versehen. Die Auskleidung besteht üblicherweise aus hitzeresistentem Material und schützt eine Wandung des Brennraumes vor dem direkten Kontakt mit dem heißen Medium und der damit verbundenen starken thermischen Belastung.
Die US-Patentschrift 4,840,131 betrifft eine Befestigung von keramischen Auskleidungselementen an einer Wand eines Ofens. Hierbei ist ein Schienensystem, welches an der Wand befestigt ist und eine Mehrzahl von keramischen Schienenelementen aufweist, vorgesehen. Durch das Schienensystem können die Auskleidungselemente an der Wand gehaltert werden. Zwischen einem Auskleidungselement und der Wand des Ofens können weitere keramische Schichten vorgesehen sein, u.a. eine Schicht aus losen, teilweise komprimierten Keramikfasern, wobei diese Schicht zumindest etwa die selbe Dicke wie die keramischen Auskleidungselemente oder eine größere Dicke aufweist. Die Auskleidungselemente weisen hierbei eine rechteckige Form mit planarer Oberfläche auf und bestehen aus einem Wärmeisolierenden feuerfesten keramischen Fasermaterial.
Die US-Patentschrift 4,835,831 behandelt ebenfalls das Aufbringen einer feuerfesten Auskleidung auf einer Wand eines Ofens, insbesondere einer vertikal angeordneten Wand. Auf die metallische Wand des Ofens wird eine aus Glas-, Keramik- oder Mineralfasern bestehende Schicht aufgebracht. Diese Schicht wird durch metallische Klammern oder durch Kleber an der Wand befestigt. Auf dieser Schicht wird ein Drahtmaschennetz mit wabenförmigen Maschen aufgebracht. Das Maschennetz dient ebenfalls der Sicherung der Schicht aus Keramikfasern gegen ein Herabfallen. Auf die so befestigte Schicht wird mittels eines geeigneten Sprühverfahrens eine gleichmäßige geschlossene Oberfläche aus feuerfestem Material aufgebracht. Mit dem beschriebenen Verfahren wird weitgehend vermieden, dass während des Aufsprühens auftreffende feuerfeste Partikel zurückgeworfen werden, wie dies bei einem direkten Aufsprühen der feuerfesten Partikel auf die metallische Wand der Fall wäre.
Eine keramische Auskleidung der Wandungen von thermisch hoch beanspruchten Brennräumen, beispielsweise von Gasturbinenbrennkammern, ist in der EP 0 724 116 A2 beschrieben. Die Auskleidung besteht aus Wandelementen aus hochtemperaturbeständiger Strukturkeramik, wie z.B. Siliciumcarbid (SiC) oder Siliciumnitrid (Si3N4). Die Wandelemente sind mechanisch mittels eines zentralen Befestigungsbolzens federelastisch an einer metallischen Tragstruktur (Wandung) der Brennkammer befestigt. Zwischen dem Wandelement und der Wandung des Brennraumes ist eine Dicke thermische Isolationsschicht vorgesehen, so dass das Wandelement von der Wandung der Brennkammer entsprechend beabstandet ist. Die im Verhältnis zum Wandelement etwa dreimal so dicke Isolationsschicht besteht aus keramischem Fasermaterial, dass in Blöcken vorgefertigt ist. Die Abmessungen und die äußere Form der Wandelemente sind an die Geometrie des auszukleidenden Raumes anpassbar.
Eine andere Art der Auskleidung eines thermisch hoch belasteten Brennraumes ist in der EP 0 419 487 B1 angegeben. Die Auskleidung besteht aus Hitzeschildelementen, die mechanisch an einer metallischen Wandung des Brennraumes gehaltert sind. Die Hitzeschildelemente berühren die metallische Wandung direkt. Um eine zu starke Erwärmung der Wandung zu vermeiden, z.B. infolge eines direkten Wärmeübergangs vom Hitzeschildelement oder durch Einbringen von heißem Medium in die durch die voneinander angrenzenden Hitzeschildelementen gebildeten Spalte, wird der von der Wandung des Brennraumes und dem Hitzeschildelement gebildete Raum mit Kühlluft, der sogenannten Sperrluft beaufschlagt. Die Sperrluft verhindert das Vordringen von heißem Medium bis zu Wandung und kühlt gleichzeitig die Wandung und das Hitzeschildelement.
Die WO 99/47874 betrifft ein Wandsegment für einen Brennraum sowie einen Brennraum einer Gasturbine. Hierbei wird ein Wandsegment für einen Brennraum, welcher mit einem heißen Fluid, z.B. ein Heißgas, beaufschlagbar ist, mit einer metallischen Tragstruktur und einem auf der metallischen Tragstruktur befestigten Hitzeschutzelement angegeben. Zwischen die metallische Tragstruktur und das Hitzeschutzelement wird eine verformbare Trennlage eingefügt, die mögliche Relativbewegungen des Hitzeschutzelements und der Tragstruktur aufnehmen und ausgleichen soll. Solche Relativbewegungen können beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbine, insbesondere einer Ringbrennkammer, durch unterschiedliches Wärmedehnverhalten der verwendeten Materialien oder durch Pulsationen im Brennraum, die bei einer unregelmäßigen Verbrennung zur Erzeugung des heißen Arbeitsmediums oder durch Resonanzeffekte entstehen können, hervorgerufen werden. Zugleich bewirkt die Trennschicht, dass das relativ unelastische Hitzeschutzelement insgesamt flächiger auf der Trennschicht und der metallischen Tragstruktur aufliegt, da das Hitzeschutzelement teilweise in die Trennschicht eindringt. Die Trennschicht kann so fertigungsbedingte Unebenheiten an der Tragstruktur und/oder dem Hitzeschutzelement, die lokal zu einem ungünstigen punktuellen Krafteintrag führen können, ausgleichen.
Die Erfindung geht von der Beobachtung aus, dass, insbesondere keramische, Hitzeschildsteine aufgrund
ihrer notwendigen Flexibilität hinsichtlich thermischer Ausdehnungen häufig nur unzureichend gegenüber mechanischen Belastungen, wie beispielsweise Stöße oder Vibrationen, gesichert sind.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Hitzeschildstein anzugeben, welcher sowohl hinsichtlich unbeschränkter thermischer Ausdehnung als auch hinsichtlich der Stabilität gegenüber mechanischen, insbesondere stoßartigen, Belastungen eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Brennkammer mit einer inneren Brennkammerauskleidung sowie die Angabe einer Gasturbine mit einer Brennkammer.
Die auf einen Hitzeschildstein gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hitzeschildstein, insbesondere zur Auskleidung einer Brennkammerwand, mit einer einem heißen Medium aussetzbaren Heißseite, einer der Heißseite gegenüberliegenden Wandseite und einer an die Heißseite und die Wandseite angrenzenden Umfangsseite, die eine Umfangsseitenfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umfangsseite ein in Umfangsrichtung vorgespanntes Zugelement vorgesehen ist, wobei eine Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche erzeugt wird.
Mit der Erfindung wird ein völlig neues Konzept aufgezeigt, Hitzeschildsteine gegenüber hohen Beschleunigungen infolge Stößen oder Vibrationen dauerhaft zu sichern. Die Erfindung geht dabei bereits von der Erkenntnis aus, dass Brennkammersteine, wie sie üblicherweise zur Auskleidung einer Brennkammerwand verwendet werden, durch stationäre und/oder transiente Schwingungen in der Brennkammerwand zu entsprechenden Schwingungen angeregt werden. Dabei können, insbesondere in einem Resonanzfall, erhebliche Beschleunigungen oberhalb einer Grenzbeschleunigung auftreten, wobei die Hitzeschildsteine von der Brennkammerwand abheben und in der Folge wieder aufschlagen. Ein solcher Aufschlag auf die massive oder auch teilweise gedämpfte Brennkammerwand führt zu sehr hohen Kräften auf die Hitzeschildsteine und kann zu erheblichen Beschädigungen, z.B. Bruch an diesen führen. Hinzu kommt die große thermische Belastung des Hitzeschildsteins aufgrund der Beaufschlagung des Hitzeschildsteins mit einem heißen Medium im Betrieb. Sowohl auf der Wandseite als auch auf der Heißseite des Hitzeschildsteins können somit Anrisse auftreten, wobei auch die Gefahr eines Herauslösens von Material aus dem Hitzeschildstein besteht. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Dauerhaltbarkeit eines Hitzeschildsteins, vor allem weil solche Anrisse zu einem Materialdurchriss und somit zu einem Bruch und somit Versagen des gesamten Hitzeschildsteins führen können. In der Folge besteht die Gefahr, dass Bruchstücke in den Brennraum gelangen und weitere Bauteile der Brennkammer oder, beispielsweise beim Einsatz in einer Gasturbine, den empfindlichen Beschaufelungsbereich mit Turbinenschaufeln massiv schädigen.
Mit dem vorgeschlagenen Hitzeschildstein mit einem an der Umfangsseite in Umfangsrichtung vorgespannten Zugelement, wird erstmals eine äußerst effiziente und langzeitstabile Sicherung für einen Hitzschildstein angegeben. Das Zugelement ist in Umfangsrichtung vorgespannt, wobei eine gewisse Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche erzeugt wird. Durch diese Normalkraft, die in Richtung des Inneren des Hitzeschildsteins in dessen Zentrum gerichtet ist, wird der Hitzeschildstein bereits bei sehr geringen Normalkräften gesichert. Hierdurch wird einem Materialanriss, beispielsweise infolge einer Stoßbelastung, wirkungsvoll entgegengetreten. Vorhandene Materialanrisse können sich bei entsprechender Anordnung und Ausgestaltung des Zugelements nicht oder nur eingeschränkt weiterbilden oder ausdehnen. Das Zugelement hält den Hitzeschildstein sozusagen zusammen und sichert ihn einerseits gegenüber Materialanrissen und andererseits vor allem gegenüber einem vollständigen Materialdurchriss. Zusätzlich wird der Gefahr eines Herauslösens oder Herausfallens von kleineren oder größeren Bruchstücken im Falle eines möglichen Materialdurchrisses wirkungsvoll entgegengetreten.
Durch das Vorsehen des Zugelements an der Umfangsseite des Hitzeschildsteins werden vorteilhafterweise Vibrationen und/oder Stoßbelastungen mit einer Komponente normal zur Umfangsseitenfläche gedämpft. Bei entsprechender Ausgestaltung und Materialwahl für das Zugelement kann die Dämpfungskonstante entsprechend den auftretenden Belastungen eingestellt werden. Solche Stoßbelastungen normal zur Umfangsseitenfläche können beispielsweise bei der Anordnung mehrerer Hitzeschildsteine infolge der Relativbewegung benachbarter Hitzeschildsteine auftreten. Durch diese Dämpfung kann ein längerer Einsatz des Hitzeschildstein gewährleistet werden.
Von besonderem Vorteil ist die Erhöhung der passiven Sicherheit des Brennkammersteins gegenüber den herkömmlichen Ausgestaltungen. Einem Materialanriss oder -urchriss wird entgegengetreten, wobei im Durchrissfall ein Herauslösen von Bruchstücken des Brennkammerstein weitgehend verhindert wird.
Durch die Ausgestaltung des Hitzeschildstein mit dem Zugelement ergibt sich weiterhin der Vorteil einer problemlosen Vorfertigbarkeit und einfachen Montierbarkeit des Hitzeschildsteins, beispielsweise zur Montage in einer Brennkammerwand. Das Zugelement wird einfach an der Umfangsseite angebracht und in Umfangsrichtung je nach Anforderung vorgespannt. Separate Dämpfungs- und/oder Sicherungselemente, wie sie bei herkömmlichen Hitzeschildsteinen zusätzlich zu finden sind, erfordern gegenüber dem Hitzeschildstein der Erfindung einen erheblich größeren Montage- und Justieraufwand. Bei einer Revision muss gegebenenfalls lediglich der Hitzeschildstein ausgetauscht werden, nicht aber zusätzliche Sicherungselemente. Diese hohe Flexibilität einerseits sowie die erreichbare Dauerhaltbarkeit des Hitzeschildsteins andererseits sind auch im Hinblick auf wirtschaftliche Gesichtspunkte von besonderem Vorteil. Insbesondere Revisions- oder Wartungsintervalle für den Hitzeschildstein, beispielsweise bei einer Anwendung in einer Brennkammer einer Gasturbine, werden verlängert. Im Falle eines Bruchs eines Hitzeschildsteins muss nicht unmittelbar der Betrieb zur Revision der Anlage eingestellt werden, weil aufgrund der erhöhten passiven Sicherheit ein Weiterbetrieb bis zum turnusgemäßen Revisionsintervall oder darüber hinaus möglich ist.
Vorteilhafterweise ist die Druckspannung, die normal zur Umfangsseitenfläche erzeugt wird durch entsprechende Vorspannung des Zugelements einstellbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich das Zugelement zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung. Infolge der jeweiligen Geometrie des Hitzeschildsteins, beispielsweise in Form von Prismen mit einer vieleckigen Grundfläche, können auf der Umfangsseite, die die Umfangsseitenfläche aufweist, verschiedene Bereiche gebildet sein. Damit das Zugelement zur Erhöhung der passiven Sicherheit des Brennkammersteins seine Wirkung voll entfalten kann, ist es sinnvoll, dass das Zugelement sich zumindest bereichsweise, insbesondere auch bereichsübergreifend, in Umfangsrichtung erstreckt. Somit kann in einem Bereich eine entsprechende Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche erzeugt werden.
Vorzugsweise sind mehrere Zugelemente vorgesehen. Die Anordnung und Ausgestaltung der Zugelemente an der Umfangsseite kann durch die Verwendung mehrerer Zugelemente sehr flexibel vorgenommen werden. Durch die Verwendung mehrerer Zugelemente können kritische Bereiche des Hitzeschildsteins, beispielsweise Ecken oder Kanten, in denen ein Anriss oder Durchbruch oder ein Herauslösen eventueller Bruchstücke zu erwarten wäre, gezielt gesichert werden. Die Betriebssicherheit des Hitzeschildsteins wird hierdurch weiter erhöht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umschließt ein Zugelement die Umfangsseitenfläche vollständig. Durch diese Konfiguration wird eine sichernde Normalkraft auf die Umfangsseitenfläche über den gesamten Umfang des Hitzeschildsteins gewährleistet. Es wird sozusagen ein geschlossener Ringschluss erreicht, wobei der Hitzeschildstein insgesamt durch die lokal in das Innere des Hitzeschildsteins gerichteten Kräfte in vorteilhafter Weise umfassend passiv gesichert ist. Bereits ein solches Zugelement, welches die Umfangsseitenfläche vollständig umschließt, kann dieses gewährleisten. Je nach Belastungsfall sind aber auch mehrere solche vollständig die Umfangsseitenfläche umschließende Zugelemente anbringbar.
Bevorzugt umschließt das Zugelement die Umfangsfläche mehrfach. Ein mehrfach die Umfangsfläche umschließendes Zugelement verstärkt die Sicherungswirkung des Zugelements entsprechend vielfach, wobei sich die normal zur Umfangsseitenfläche gerichteten Sicherungskräfte vergrößern. Durch dieses mehrfach Umschließen bildet das Zugelement sozusagen eine mehrfache Armierung des Hitzeschildsteins an der Umfangsseite. Durch diese Mehrfachsicherung wird eine besonders hohe Betriebssicherheit erreicht mit den bereits weiter oben diskutierten wirtschaftlichen Vorteilen.
Weiter bevorzugt weist die Umfangsseite eine Umfangsnut auf, in die das Zugelement eingreift. Die Umfangsnut ist dabei vorteilhafterweise über den gesamten Umfang auf der Umfangsseite gebildet, beispielsweise durch entsprechende materialabtragende Bearbeitung des Hitzeschildsteins oder durch Ausformen der Umfangsnut beim Herstellen des Hitzeschildsteins aus einer, beispielsweise keramischen, Formmasse. Durch den Eingriff des Zugelements in die Umfangsnut ist eine sehr wirkungsvolle Hitzeschildsteinsicherung erreicht, wobei zusätzlich das Zugelement in der Umfangsnut vor einer direkten Beaufschlagung mit einem Heißgas, wie es im Betriebsfall vorgesehen ist, geschützt ist. Weiterhin bildet die Umfangsnut eine Herausfallsicherung für das Zugelement oder, sofern mehrere Zugelemente zum Einsatz kommen, für die in die Umfangsnut eingreifenden Zugelemente. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Umfangsnut über den gesamten Umfang des Hitzeschildsteins. In einer alternativen Ausgestaltung ist es jedoch auch möglich, dass die Umfangsnut nicht über den vollen Umfang des Hitzeschildsteins ausgebildet ist, sondern nur in einem jeweils wählbaren Teilbereich der Umfangsseite.
Weiter bevorzugt ist mindestens eine weitere Umfangsnut vorgesehen, die zur Umfangsnut beabstandet ist, wobei ein Zugelement in die weitere Umfangsnut eingreift. Die Umfangsnut kann dabei beispielsweise an dem der Heißseite des Brennkammersteins zugewandten Ende der Umfangsseite vorgesehen sein, während die weitere Umfangsnut an dem der Wandseite zugewandten Ende der Umfangsseite vorgesehen ist. Eine Vielfachsicherung mit Umfangsnuten, in die jeweils zumindest ein Zugelement eingreift, wird hierdurch gewährleistet, wobei die für eine Umfangsnut angesprochenen Vorteile sich entsprechend in verstärkter Weise ergeben.
Vorzugsweise ist das Zugelement als Schnur oder Band, insbesondere geflochten oder gewebt, ausgestaltet. Zur Aufbringung einer einstellbaren Zugkraft mittels Vorspannung weist die Schnur oder das Band wahlweise eine gewisse Elastizität auf. Als Zugelement kommt auch ein Draht oder ein Drahtgeflecht in Frage. Somit kann für das Zugelement auf weitgehend konventionell erhältliche Vorprodukte zurückgegriffen werden, was die Realisierung des Hitzeschildsteins mit dem Zugelement erleichtert und auch kostenmäßig den Einsatz in Grenzen sehr interessant erscheinen lasst.
Vorteilhafterweise ist hierbei auch ein Umrüsten herkömmlicher Hitzeschildsteine gemäß dem neuen Konzept möglich. Die Zugelemente in Form einer Schnur oder eines Bandes, welche beispielsweise geflochten oder gewebt sind, können auf einfache Weise auf vorhandene herkömmliche Hitzeschildsteine aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Zugelement aus einem keramischen Material, insbesondere aus einem keramischen Fasermaterial. Keramisches Material ist hochtemperaturfest sowie oxidations- und/oder korrosionsbeständig und eignet sich daher hervorragend für den Einsatz für einen Hitzeschildstein in einer Brennkammer. Schnüre und/oder Bänder bestehen dabei vorzugsweise aus keramischen Fasern, welche für einen Einsatz von bis zu 1200 °C geeignet sind. Die chemische Zusammensetzung dieser Fasern ist beispielsweise 62 Gew.-% Al2O3, 24 Gew.-% SiO2 und 14 Gew.-% B2O3. Die Fasern sind dabei aus einer Vielzahl einzelner Filamente zusammengesetzt, wobei die Filamente einen Durchmesser von etwa 10 bis 12 µm aufweisen. Die maximale Kristallitgröße beträgt bei diesen Keramikfasern typischerweise 500 nm. Aus dem keramischen Fasermaterial lassen sich auf einfache Weise Gewebe, Gewirke oder Geflechte der gewünschten Größe und Dicke oder auch Schnüre oder Bänder herstellen. Mit einem derart ausgestalteten Zugelement ist eine dauerhafte Sicherung des Hitzeschildsteins auch bei sehr großen Betriebstemperaturen, wie sie beispielsweise in einer Brennkammer einer Gasturbine auftreten, gewährleistet.
Bevorzugt ist das Zugelement zumindest teilweise mit dem Hitzeschildstein verklebt. Durch die Verklebung wird eine zusätzliche Sicherung des Zugelements gegenüber einem möglichen Herauslösen erreicht und die Dauerhaltbarkeit entsprechend erhöht. Beim Verkleben des Zugelements mit dem Hitzeschildstein, kann sowohl ein konventioneller Klebstoff als auch ein hochtemperaturfester Kleber zum Einsatz kommen. Auch können Kleber auf Silicatbasis zum Einsatz kommen, die hervorragende Klebereigenschaften und eine große Temperaturbeständigkeit aufweisen. Als besonders vorteilhaft erweist sich bei der Verbindung die Verwendung von keramischen oder metallischen Materialien für das Zugelement, insbesondere bei einer keramischen Schnur oder einem keramischen Band, weil dieses aufgrund der Gewebestruktur eine gewisse Luftdurchlässigkeit aufweist (Porösität), was ein gutes Verbinden des Zugelements mit dem Hitzeschildstein befördert. Die Verklebung ist besonders effektiv, falls die Konfiguration mit einer Umfangsnut gewählt wird, in die ein Zugelement eingreift. Dadurch kann der Kleber zum Verkleben in die Umfangsnut eingelassen werden, wodurch eine besonders sichere Verbindung herstellbar ist. Der Kleber kann dabei sowohl lokal an verschiedenen Stellen der Umfangsnut eingebracht werden oder die Umfangsnut, beispielsweise im Nutgrund, bereichsweise oder vollständig benetzen. Das Zugelement wird durch die Verklebung sozusagen integraler Bestandteil des Hitzeschildsteins, wobei die Verklebung lösbar oder, sofern gewünscht, für einen Revisionsfall unlösbar ausgeführt sein kann.
Bevorzugt besteht der Hitzeschildstein aus einem keramischen Grundmaterial, insbesondere aus einer Feuerfestkeramik. Durch die Wahl einer Keramik als Grundmaterial für den Hitzeschildstein ist der Einsatz des Hitzeschildsteins bis zu sehr hohen Temperaturen sicher gewährleistet, wobei zugleich oxidative und/oder korrosive Angriffe, wie sie bei einer Beaufschlagung der Heißseite des Hitzeschildsteins mit einem heißen Medium, z.B. einem Heißgas, auftreten, weitestgehend unschädlich für den Hitzeschildstein sind. Vorteilhafterweise ist das Zugelement mit dem keramischen Grundmaterial des Hitzeschildsteins gut verbindbar. Die feste Verbindung kann dabei auch, wie bereits oben angesprochen, als lösbare Verbindung ausgestaltet sein. In Frage kommen neben der Verklebung auch das Anbringen des Zugelements mittels geeigneten Befestigungselementen an der Umfangsseite, z.B. durch eine Verklammerung oder durch eine Verschraubung. Durch die Wahl eines Zugelements, welches zumindest teilweise aus einem keramischen Material besteht, ist auch eine gute Anpassung an das keramische Grundmaterial des Hitzeschildsteins hinsichtlich der thermomechanischen Eigenschaften erreicht. Durch die feste Verbindung des Zugelements mit dem Grundmaterial ist der Hitzeschildstein vorteilhafterweise in einer Art Verbund mit dem Zugelement ausgestaltet. Dadurch ist eine kompakte Bauweise und Struktur des Hitzeschildsteins gegeben, die eine außerordentlich große Dauerhaltbarkeit und passive Sicherheit selbst bei großen thermischen und/oder mechanischen Belastungen aufweist. Dies ist von besonders großem Vorteil beim Einsatz des Hitzeschildsteins in einer Brennkammer, weil selbst nach einem Anriss oder Materialdurchriss die Hitzeschildfunktion des Hitzeschildsteins weiterhin gewährleistet ist, insbesondere sicher keine Bruchstücke in den Brennraum gelangen können.
Wirtschaftlich ergibt sich hieraus einerseits der Vorteil, dass im normalen Betriebsfall keine außerordentliche Wartung und/oder Revision einer den Hitzeschildstein aufweisenden Brennkammer erforderlich ist. Andererseits verfügt der Hitzeschildstein im Fall besonderer Vorkommnisse über Notlaufeigenschaften, so dass Folgeschäden für eine Turbine, beispielsweise die Beschaufelung, vermieden werden können. Die Brennkammer kann zumindest mit den üblichen Wartungszyklen betrieben werden, wobei aber zudem eine Verlängerung der Standzeiten aufgrund der mit dem Zugelement erhöhten passiven Sicherheit erzielbar ist.
Die auf eine Brennkammer gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Brennkammer mit einer inneren Brennkammerauskleidung, die Hitzeschildsteine gemäß den obigen Ausführungen aufweist.
Die auf eine Gasturbine gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gasturbine mit einer solchen Brennkammer.
Die Vorteile einer solchen Brennkammer oder einer solchen Gasturbine ergeben sich entsprechend den Ausführungen zu dem Hitzeschildstein.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen hierbei schematisch und teilweise vereinfacht:
FIG 1
eine perspektivische Ansicht eines Hitzeschildsteins mit Zugelement,
FIG 2
eine Draufsicht auf die Heißseite des Hitzeschildsteins der FIG 1,
FIG 3
in einer perspektivischen Darstellung einen gegenüber FIG 1 modifizierten Hitzeschildstein,
FIG 4 bis FIG 6
jeweils eine Ansicht eines Hitzeschildsteins mit gegenüber den Figuren 1 bis 3 modifizierten Anordnung des Zugelements,
FIG 7
eine perspektivische Ansicht eines Hitzeschildsteins mit Umfangsnut,
FIG 8 und FIG 9
jeweils eine Schnittansicht eines Hitzeschildsteins mit Varianten bezüglich der Umfangsnut,
FIG 10
eine Anordnung mit zwei Hitzeschildsteinen,
FIG 11
eine Draufsicht auf eine Anordnung von Hitzeschildsteinen an einer Tragwand, und
FIG 12
einen stark vereinfachten Längsschnitt durch eine Gasturbine.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
FIG 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Hitzeschildstein 1. Der Hitzeschildstein 1 weist eine Heißseite 3 und eine der Heißseite 3 gegenüberliegende Wandseite 5 auf. An die Heißseite 3 und die Wandseite 5 grenzt eine Umfangsseite 7 des Hitzeschildsteins 1 an. Die Umfangsseite 7 weist eine Umfangsseitenfläche 9 auf. Die Heißseite 3 ist beim Einsatz des Hitzeschildsteins mit einem heißen Medium, beispielsweise einem heißen Gas, beaufschlagt. An der Umfangsseite 7 des Hitzeschildsteins 1 ist ein in Umfangsrichtung vorgespanntes Zugelement 11 vorgesehen. Das Zugelement ist derart vorgespannt, dass eine Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche 9 erzeugt wird. Zur Erzeugung einer Vorspannung in Umfangsrichtung kann das Zugelement eine gewisse Elastizität aufweisen. Mit dem Zugelement 11 ist eine deutliche Erhöhung der passiven Sicherheit und damit Dauerhaltbarkeit des Hitzeschildsteins 1 beim Einsatz in einem Brennraum, beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbine, erreicht.
Wie in FIG 2, die eine Draufsicht auf den in FIG 1 dargestellten Hitzeschildstein auf die Heißseite 3 zeigt, verdeutlicht, ist das Zugelement 11 über den vollen Umfang des Hitzeschildsteins 1 an der Umfangsseite angebracht. Durch die Vorspannung des Zugelements 11 in Umfangsrichtung werden Druckkräfte S1,S2,S3,S4 normal zur Umfangsseitenfläche 9 erzeugt. Die Druckkräfte S1 bis S4 sind dabei einwärts in das Innere des Hitzeschildsteins 1 hinein gerichtet. Im vorliegenden Fall ist der Hitzeschildstein 1 quaderförmig, hier mit einer quadratischen Grundfläche ausgestaltet. Durch den Ringschluss infolge der Anordnung des Zugelements 11 über den gesamten Umfang des Hitzeschildsteins 1 wird auf jede Seitenfläche des quaderförmigen Hitzeschildsteins 1 eine jeweilige resultierende Druckkraft S1 bis S4 erzeugt. Hierdurch ist der Hitzeschildstein 1 gegenüber der Gefahr einer Rissbildung oder Rissausbreitung auf der Heißseite 3, der Wandseite 5 oder der Umfangsseite 7 weitgehend geschützt. Durch den Ringschluss ist vor allem bei einem Materialdurchriss ein Herauslösen von Material aus dem Hitzeschildstein 1 unterbunden. Die Dauerhaltbarkeit des Hitzeschildsteins 1 ist hierdurch erhöht, so dass auch bei einem Materialdurchriss eine Revision des Hitzeschildsteins 1 nicht erforderlich ist, sondern die üblichen Revisions- und Wartungszyklen oder auch längere Intervalle erreicht werden. Durch das Zugelement 11 ist im Riss- oder Stoßbruchfall der Hitzeschildstein 1 gesichert, weil ein Herauslösen möglicher Bruchstücke nur unter Arbeitsaufwand aus dem Verbund des Hitzschildsteins 1 möglich ist. Die durch das Zugelement 11 induzierten Druckkräfte S1 bis S4 halten den Hitzeschildstein 1 dauerhaft zusammen. Das Zugelement 11 ist in vorliegendem Beispiel von bandförmiger Geometrie. Das Zugelement 11 kann insbesondere geflochten oder gewebt sein.
In FIG 3 ist in einer perspektivischen Darstellung ein Hitzeschildstein 1 dargestellt, wobei der Hitzeschildstein 1 gegenüber der Darstellung aus FIG 1 ein erstes Zugelement 11A sowie ein zweites Zugelement 11B aufweist. Die Zugelemente 11A, 11B sind an der Umfangsseite 7 vorgesehen und jeweils in Umfangsrichtung vorgespannt, so dass eine Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche 9 erzeugt wird. Das erste Zugelement 11A ist an dem der Heißseite 3 zugewandten Ende der Umfangsseite 7 angeordnet. Das Zugelement 11B ist an dem der Wandseite 5 zugeordneten Ende der Umfangsseite 7 angeordnet. Durch diese Doppelsicherung mit zwei über den vollen Umfang des Hitzeschildsteins 1 vorgespannten Zugelementen 11A, 11B kann sowohl im Bereich der Heißseite 3 als auch im Bereich der Wandseite 5 infolge der Druckkräfte normal zur Umfangsseitenfläche 9 ein Herauslösen möglicher Bruchstücke infolge Stoßbruchs thermisch induzierten Rissbildung auf der Wandseite 5 bzw. der Heißseite 3 sicher vermieden werden.
In den Figuren 4 bis 6 sind verschiedene Ansichten auf einen Hitzeschildstein 1 dargestellt. FIG 4 zeigt eine ersten Seitenansicht, FIG 5 eine zweite, um 90 ° gedrehte, Seitenansicht, während FIG 6 eine Draufsicht auf die Heißseite 3 des Hitzeschildstein 1 zeigt. Es sind vier Zugelemente 11A, 11B, 11C, 11D vorgesehen, die jeweils unter Vorspannung an der Umfangsseite 7 angebracht sind. Jedes der Zugelemente 11A bis 11D erstreckt sich über drei der vier Seitenflächen des quaderförmigen Hitzeschildsteins. Die Zugelemente 11A, 11B sind an dem der Heißseite 3 zugewandten Ende der Umfangsseite 7 vorgesehen. Die Zugelemente 11C, 11D sind an dem der Wandseite 5 zugewandten Ende der Umfangsseite 7 angeordnet. In ihrer Gesamtwirkung ergibt sich durch die Anordnung durch die Zugelemente 11A bis 11D ein Ringschluss über die gesamte Umfangsseitenfläche 9 des Hitzeschildsteins 1 (siehe FIG 6), so dass jede der vier die Umfangsseite 7 des quaderförmigen Hitzeschildsteins 1 bildenden Seitenflächen eine Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche 9 erfahren. Durch diese Konfiguration ist eine gewisse Materialersparnis bei den Zugelementen 11A bis 11D erzielbar, bei nahezu gleicher Sicherungswirkung gegenüber Bruchgefahr wie etwa bei der in FIG 3 gezeigten Konfiguration.
FIG 7 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Hitzeschildstein 1 mit gegenüber den Figuren 1 bis 6 modifizierter Ausgestaltung. Der Hitzeschildstein 1 weist an der Umfangsseite 7 eine Umfangsnut 13 auf. Die Umfangsnut 13 ist über den gesamten Umfang des Hitzeschildsteins 1 ausgebildet. In die Umfangsnut 13 greift ein Zugelement 11 ein. Das Zugelement 11 in der Umfangsnut 13 umschließt die Umfangsseitenfläche 9 zweifach. Es ist auch möglich, dass das Zugelement 11 die Umfangsseitenfläche 9 mehrfach, insbesondere drei- oder vierfach, umschließt (siehe FIG 8 bis 10). Durch den Eingriff des Zugelements 11 in die Umfangsnut 13 ist neben einer Erhöhung der passiven Sicherheit des Hitzeschildsteins 1 das Zugelement 11 geschützt. Beispielsweise kann beim Einsatz des Hitzeschildsteins 1 in einem Brennraum eine direkte Beaufschlagung des Zugelements 11 mit einem heißen, korrosiven oder oxidativen Gas, durch den Eingriff in die Nut 13 verhindert werden.
In FIG 8 und 9 ist jeweils eine Schnittansicht eines Hitzschildsteins 1 dargestellt. Der Hitzeschildstein 1 der FIG 8 weist eine Umfangsnut 13 auf, während der Hitzeschildstein 1 der FIG 9 eine Umfangsnut 13A sowie eine weitere Umfangsnut 13B aufweist. In die Umfangsnuten 13, 13A, 13B greift jeweils ein jeweiliges Zugelement 11, 11A, 11B ein. Die Zugelemente 11A, 11B, 11C umschließen die Umfangsseitenfläche 9 dabei mehrfach. Das Zugelement 11 in der Umfangsnut 13 umschließt die Umfangsseitenfläche 9 dreifach (FIG 8), während das Zugelement 11A die Umfangsseitenfläche 9 vierfach und das Zugelement 11B die Umfangsseitenfläche 9 dreifach umschließt. Durch diese Mehrfachsicherung durch Zugelemente 11, 11A, 11B ist ein besonders wirkungsvoller Schutz des Hitzeschildsteins im Betrieb bei Stoßbruchgefahr, Rissbildung oder Materialdurchriss gewährleistet. Der Hitzeschildstein 1 besteht hierbei aus einem keramischen Grundmaterial 19, insbesondere eine Feuerfestkeramik. Die Zugelemente 11, 11A, 11B bestehen vorteilhafterweise ebenfalls aus einem keramischen Material 15, beispielsweise einem keramischen Fasermaterial, welches band- oder schnurförmig geflochten oder gewebt ausgestaltet ist. Dadurch ist ein einfaches Umwickeln des Hitzeschildsteins 1 mit den Zugelementen 11, 11A, 11B unter Aufbringung einer gewissen Vorspannung in Umfangsrichtung möglich. Der Eingriff der Zugelemente 11, 11A, 11B in die jeweilige Umfangsnut 13, 13A, 13B sichert zugleich die Zugelemente 11, 11A, 11B vor einem Herauslösen.
Neben der quaderförmigen Geometrie der gezeigten Hitzeschildsteine 1 sind auch andere prismenförmige Geometrien, mit einer Vieleckgrundfläche, denkbar. Auch kann die Umfangsnut 13, 13A,13B die Umfangsseitenfläche 9 lediglich teilweise umschließen. Die Anzahl und Anordnung von Umfangsnuten 13,13A,13B mit darin eingreifenden Zugelementen 11,11A,11B ist abhängig von der jeweiligen Geometrie und dem Belastungsfall des Hitzeschildsteins 1 auslegbar.
In FIG 10 ist eine Anordnung mit einem Hitzeschildstein 1 und einem weiteren Hitzeschildstein 1A dargestellt. Die Hitzeschildsteine 1, 1A weisen eine jeweilige Umfangsnut 13,13A auf, in die ein jeweiliges Zugelement 11, 11A eingreift. Zur zusätzlichen Sicherung der Zugelemente 11, 11A ist jedes der Zugelemente 11, 11A zumindest teilweise mit dem jeweiligen Hitzeschildstein 1,1A mittels eines Klebers 45 verklebt. Der Kleber 45 stellt eine feste Verbindung der Zugelemente 11,11A mit den Hitzeschildsteinen 1,1A in der jeweiligen Umfangsnut 13,13A her.
Die Anordnung des Hitzeschildsteins 1 und des weiteren Hitzeschildsteins 1A erfolgt hierbei unter Bildung eines Spalts 35. Der Spalt 35 wird durch die Mehrfachanordnung der Zugelemente 11, 11A in den Umfangsnuten 13,13A derart geschlossen, dass eine mögliche Durchströmung bei einer Beaufschlagung der Heißseite 3 mit einem heißen Medium, beispielsweise einem Heißgas, von einem der Heißseite 3 zugewandten Bereich durch den Spalt 35 zu einem der Wandseite 5 zugeordneten Bereich weitgehend unterbunden ist. Durch die Zugelemente 11, 11A werden in der Anordnung mit dem Hitzeschildstein 1 und dem weiteren Hitzeschildstein 1A diese gegenüber einem Überströmen von Heißgas geschützt. Neben dieser Dichtwirkung sind die Hitzeschildsteine 1,1A gegenüber Relativbewegungen entlang einer horizontalen Stoßachse 47 eingeschränkt, wobei zusätzlich durch die benachbart angeordneten Zugelemente 11,11A der jeweiligen Hitzeschildsteine 1, 1A im Bereich des Spalts 35 eine Stoßdämpfung entlang der horizontalen Stoßachse 47 erreicht ist. Dies ist von besonderem Vorteil beim Einsatz der Hitzeschildsteine 1,1A in der Brennkammer einer Gasturbine, wo Vibrationen infolge von Pulsationen der Verbrennung in der Brennkammer auftreten können, und die Gefahr eines Stoßbruchs besteht.
Die Draufsicht auf eine Anordnung eines Hitzeschildsteins 1 und eines weiteren Hitzeschildsteins 1A ist in FIG 11 dargestellt. FIG 11 zeigt dabei eine Tragstruktur 21, beispielsweise eine Tragwand, in die Befestigungsnuten 33 eingearbeitet sind. Die Befestigungsnuten 33 erstrecken sich dabei entlang einer Nutverlaufsachse 43 in der Tragstruktur 21. Über jeweilige Befestigungselemente 23 ist der Hitzeschildstein 1 und der weitere Hitzeschildstein 1A an der Tragstruktur 21 befestigt, wobei die Hitzeschildsteine 1,1A entlang der Nutverlaufsachse 43 benachbart zueinander angeordnet sind. Die Draufsicht der FIG 11 zeigt eine Ansicht der Hitzeschildsteine 1,1A auf die Heißseite 3, die im Betrieb mit einem heißen Gas, beispielsweise einem Verbrennungsgas, beaufschlagt ist. Jeder der Hitzeschildsteine 1,1A weist ein jeweiliges Zugelement 11,11A auf. Die Zugelemente 11,11A greifen in eine jeweilige Umfangsnut 13,13A der Hitzeschildsteine 1,1A, wobei eine Druckspannung normal zur Umfangsseitenfläche 9 erzeugt wird. Eine derartige Tragstruktur 21 mit daran befestigten Hitzeschildsteinen 1,1A ist beispielsweise in der Brennkammer einer Gasturbine eingesetzt. Dies soll im Folgenden anhand der FIG 12 kurz diskutiert werden.
FIG 12 zeigt stark schematisiert in einem Längsschnitt eine Gasturbine 27. Entlang einer Turbinenachse 37 sind aufeinander folgend angeordnet: ein Verdichter 39, eine Brennkammer 25 sowie ein Turbinenteil 41. Die Brennkammer 25 ist mit einer Brennkammerauskleidung 29 innen ausgekleidet. Die Brennkammerauskleidung 29 umfasst eine Brennkammerwand 31, die zugleich eine Tragstruktur 21 aufweist (vgl. auch FIG 11). Die Brennkammerauskleidung 29 umfasst weiterhin Hitzeschildsteine 11,11A,11B die an der Tragstruktur 21 befestigt sind. Die Hitzeschildsteine 11,11A,11B sind dabei gemäß den obigen Ausführungen ausgestaltet. Im Betrieb der Gasturbine 27 sind die Hitzeschildsteine 11,11A,11B mit einem heißen Medium M, insbesondere einem Heißgas, beaufschlagt. Dies führt zu erheblichen thermischen Belastungen der Heißseite 3 der Hitzeschildsteine 11,11A,11B. Gerade bei einer Gasturbine 27 kann es darüber hinaus zu erheblichen Vibrationen etwa durch Brennkammerbrummen kommen. Im Resonanzfall können sogar stoßartige akustische Brennkammerschwingungen mit großen Schwingungsamplituden auftreten. Diese Vibrationen führen zu einer erheblichen Beanspruchung der Brennkammerauskleidung 29 und der davon umfassten Komponenten, wie beispielsweise der Tragstruktur 21 und der Hitzeschildsteine 1,1A,1B. Durch die Ausgestaltung der Hitzeschildsteine 1,1A,1B mit einem jeweiligen Zugelement 11,11A,11B wird der Bruchgefahr einerseits vorgebeugt und andererseits im Bruchfall oder bei einer Rissbildung ein Notlaufbetrieb sichergestellt, so dass die passive Sicherheit gegenüber herkömmlichen Hitzeschildsteinen 1, 1A,1B deutlich erhöht ist. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Unempfindlichkeit der Brennkammerauskleidung 29 gegenüber Stößen oder Vibrationen. Die ein Zugelement 11,11A,11B aufweisenden Hitzeschildsteine 1,1A,1B sind dabei sowohl für eine Beaufschlagung mit den hohen Temperaturen eines heißen Mediums M, beispielsweise bis zu 1400 °C in einer Gasturbine 29, als auch gegenüber einem hohen mechanischen Energieeintrag infolge von Stößen und/oder Vibrationen dauerhaft beständig.

Claims (13)

  1. Hitzeschildstein (1,1A), insbesondere zur Auskleidung einer Brennkammerwand (31), mit einer einem heißen Medium (M) aussetzbaren Heißseite (3), einer der Heißseite (3) gegenüberliegende Wandseite (5) und einer an die Heißseite (3) und die Wandseite (5) angrenzenden Umfangsseite (7), die eine Umfangsseitenfläche (9) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass an der Umfangsseite (7) ein in Umfangsrichtung vorgespanntes Zugelement (11,11A,11B) vorgesehen ist, wobei eine Druckspannung (S1,S2,S3,S4) normal zur Umfangsseitenfläche erzeugt wird.
  2. Hitzeschildstein (1,1A) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (11,11A,11B) sich zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung erstreckt.
  3. Hitzeschildstein nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zugelemente (11,11A,11B) vorgesehen sind.
  4. Hitzeschildstein (1,1A) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zugelement (11,11A) die Umfangsseitenfläche (9) vollständig umschließt.
  5. Hitzeschildstein (1,1A) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (11,11A,11B) die Umfangsseitenfläche mehrfach umschließt.
  6. Hitzeschildstein (1,1A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsseite (7) eine Umfangsnut (13,13A) aufweist, in die ein Zugelement (11,11A) eingreift.
  7. Hitzeschildstein (1,1A) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Umfangsnut (13B) vorgesehen ist, die zur Umfangsnut (13A) beabstandet ist, wobei ein Zugelement (11A) in die weitere Umfangsnut (13B) eingreift.
  8. Hitzeschildstein (1,1A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (11,11A,11B) als Schnur oder Band, insbesondere geflochten oder gewebt, ausgestaltet ist.
  9. Hitzeschildstein (1,1A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (11,11A,11B) aus einem keramischen Material (15), insbesondere aus einem keramischen Fasermaterial, besteht.
  10. Hitzeschildstein (1,1A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement zumindest teilweise mit dem Hitzeschildstein (1,1A) verklebt ist.
  11. Hitzeschildstein (1,1A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem keramischen Grundmaterial (18), insbesondere aus einer Feuerfestkeramik, besteht.
  12. Brennkammer (25) mit einer inneren Brennkammerauskleidung (29), die Hitzeschildsteine (1,1A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  13. Gasturbine (27) mit einer Brennkammer (25) nach Anspruch 12.
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