WO2016016281A1 - Abdeckkappe für eine durchgriffsbohrung in einem hitzeschild und ein in der durchgriffsbohrung positionierbares fixierelement sowie hitzeschild mit einer abdeckkappe - Google Patents

Abdeckkappe für eine durchgriffsbohrung in einem hitzeschild und ein in der durchgriffsbohrung positionierbares fixierelement sowie hitzeschild mit einer abdeckkappe Download PDF

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cap body
heat shield
hole
fixing element
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Andreas Böttcher
Shahrzad Juhnke
Boris Ferdinand Kock
Tobias Krieger
Patrick Lapp
Andreas Mann
Kai-Uwe Schildmacher
Daniel Vogtmann
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00017—Assembling combustion chamber liners or subparts

Definitions

  • Cover cap for a penetration hole in a heat shield and a fixing element that can be positioned in the penetration hole, as well as a heat shield with a cover cap
  • the invention relates to a cap for a
  • the invention relates to a heat shield with a thermal barrier coating on its upper side and with a particular zent ⁇ ral piercing hole in which a fixing element for fixing the heat shield is positioned on a wall in the assembled state.
  • Heat shields (English: metallic heat shield - MHS) of the type mentioned ⁇ are known from the prior art. These are, for example in combustion chambers, in particular in gas turbine combustors ⁇ , for use to protect arranged in the combustion chamber components and their wall in front of the hot gas and excessive heat radiation.
  • the heat shields are provided on their upper side with a thermal barrier coating (TBC) and fastened with suitable fixing elements, for example screws, to the walls or components to be protected in such a way that their upper side provided with the thermal barrier coating penetrates into the Combustion chamber points.
  • TBC thermal barrier coating
  • suitable fixing elements for example screws
  • a heat shield when it is exposed to high temperature in a combustion chamber of more than 1000 ° C, expands ⁇ is a single, centrally provided in this Through hole advantage.
  • the shield can extend uniformly in all directions, without material loads occurring, in particular, in the case of the thermal expansion of a shield fixed to two or more suspension points.
  • the installation cost when the heat shields are attached only by means of a fixing element low.
  • the heat shields are actively cooled to withstand the extreme operating conditions in the combustion chamber. This is done by passing cooling air from the "cold" underside facing the wall of the combustion chamber to the top in the combustion chamber via openings provided in the heat shield conditions is exposed in the combustion chamber, is also actively cooled this normally. here ⁇ to channels for directing cooling air are provided in the fixing.
  • Heat shields of the aforementioned type have been proven to protect the wall in the combustion chamber and components provided therein from the high temperatures.
  • efforts are being made to operate the combustion chambers under ever more extreme conditions, above all to realize ever higher temperatures.
  • ⁇ particular can the fixing when it is formed into strong comparable, a weak spot and the heat shield may become detached from the wall.
  • Combustion chamber allows, in which heat shields of the type pre ⁇ called are used. This object is achieved by a cap for a penetration hole in a heat shield and in the
  • At least partially closed Fibonuclear and has on its upper side a thermal barrier coating
  • the basic idea of the present invention is in other words, is to protect the break-through hole, and thus the fixing member positioned in this specifically by means of a fiction, ⁇ configured according to the cap.
  • the cap according to the invention comprises a cap body, which is designed to at least partially close the penetration hole.
  • the cap body can for this purpose fundamentally ⁇ additionally have any shape that is suitable to cover the penetration hole in the above-mentioned type.
  • the cap body can be designed, for example, in such a way that it closes the through-hole completely, in particular flush. Alternatively, the cap body can only partially close the penetration hole.
  • openings are provided in the upper wall of the cap body.
  • the openings can be, for example, dimensioned such that the cap body completely closes the through hole ⁇ handle substantially. If the through-hole is not completely closed, but for example openings are provided in the cap body, then cooling air can be guided through the openings particularly well in the direction of the combustion chamber in order to actively cool the penetration hole and the fixing element by means of cooling air.
  • the openings may for example be provided in the upper wall of the cap body.
  • the openings can also serve a particularly convenient removal of the cap of the invention from the penetration hole.
  • a suitable tool can be introduced to lift the cap with the help of the penetration hole.
  • openings of the aforementioned type may be provided, but these are not required.
  • openings of the aforementioned type may be provided, but these are not required.
  • the cap according to the invention further comprises a thermal barrier coating. This is provided on the upper side of the cap body, ie on the side of the upper wall of the cap body, which points in the direction of the combustion chamber, when the cap on the through-hole
  • the thermal barrier coating may be designed to withstand temperatures of more than 1000 ° C and this may include in particular ceramic materials.
  • Thermal barrier coatings are known to be able to withstand the temperature of high-temperature applications. lying down material in a range in which the material still has sufficient strength.
  • the thermal barrier coating which can withstand, for example, temperatures of more than 1000 ° C. and more, ensures, for example, that a metal component coated with the latter is kept in the combustion chamber at a temperature of less than 800 ° C.
  • the cap according to the invention further comprises fastening means, via which the cap body can be detachably, in particular by clamping, attached to the penetration bore and / or to the fixing element.
  • fastening means via which the cap body can be detachably, in particular by clamping, attached to the penetration bore and / or to the fixing element.
  • the Cape ⁇ pen body for example, clamping, locking or sticking or other means either at the penetration hole and / or to the fixing any Fixed To ⁇ restriction means.
  • the releasable attachment ge ⁇ ensured is that the attached cap can be removed from the penetration hole again. This is for example required for maintenance, especially if the heat shield must be, for example vorü ⁇ mountains starting away for repair or replacement.
  • an invention designed according to the cap on the penetration hole or the fixing provides a surprisingly simple, inexpensive and mon ⁇ day friendly solution for the above object.
  • the fixing element positioned in the through-hole is efficiently protected from the high temperatures in the combustion chamber.
  • the fixing which for example a
  • the cap according to the invention can be easily attached to the fixing ⁇ element, the assembly or De- mounting effort of the heat shield practically not increased.
  • the cap can be retrofitted in a very simple way to exist ⁇ the heat shields. In this case, the usual standard parts can continue to be used.
  • an active cooling of the fixing element by means of cooling air can be significantly reduced or - depending on the application - completely dispensed with.
  • the cooling air mass flow entering the combustion chamber is significantly reduced compared with the prior art, which has a positive effect on the emission values.
  • Dispensing with the active cooling of the fixing pro ⁇ production costs can be reduced to a considerable extent, as usual fixing elements, such as screws, ver ⁇ applies without special cooling air ducts can be.
  • a sleeve-shaped Enriched cap body is well suited to be ge ⁇ inserted into a penetration hole of a heat shield and engage over the fixing therein protective.
  • the cap body comprises in an advantageous embodiment a plate-shaped circular top wall and an upper wall projecting from the downward annular ridge, so the shape of which is adapted in particular geeig ⁇ neter manner to the circular usually penetration bore. It can further be provided that the diameter of the annular ridge is smaller than the diameter of the upper wall, and in particular a tapered from the outer edge of the upper wall to the outside of the annular ridge portion is provided as an abutment of the cap body to an end portion the penetration hole is used.
  • a region that tapers in this way can, for example, provide a suitable, in particular precisely fitting, abutment surface for a penetration bore, which in its upper end region, that is to say the combustion chamber, has an edge which is rounded in a quarter-circle, for example.
  • the fastening means may take a circlip environmentally which surrounds the cap body at least partially on the outside and in particular at least has a portion ⁇ which projects through at least one corresponding lateral opening in the cap body inwards.
  • a locking ring is a suitable means to allow a clamping attachment of the cap on the penetration hole and / or on the fixing element.
  • the retaining ring is expediently designed to be open, so that it can be easily spread elastically in order to put it on the cap. It also consists of an elas ⁇ table resilient material, such as metal, in particular of a spring steel.
  • the circlip may have a half- or three-quarter circular section and a V-shaped inwardly bent section at each of its two ends.
  • Such an open locking ring can be obtained, for example, by bending a wire of a suitable material into a corresponding shape.
  • a circlip made of a resiliently elastic material surrounds a sleeve-shaped cap body on the outside and has portions which pass through lateral openings in the Inner space of the cap body protrude, the inwardly projecting end portions of the fixing can frictionally in An ⁇ position, so that the cap is clamped to the fixing.
  • a further embodiment of the cap according to the invention is further distinguished by the fact that it has an open towards the bottom receptacle, which is adapted to ei ⁇ NEN end portion of the fixing, in particular the head of a screw, and in particular in the receptacle down protruding projection is provided.
  • the receptacle can be configured such that it engages around the end region of the fixing element in a form-fitting manner or with play. The cover cap can then be attached particularly comfortably to the fixing element.
  • a protrusion is expedient if a fixing element for a ⁇ set comes, a recess of corresponding shape is provided in its upper end portion, so that when the Cape is pen body fixed to the penetration hole and / or on the fixing member between the projection and the Vertie ⁇ tion at least one particular annular channel for Füh ⁇ tion of cooling air is defined.
  • the projection may be, for example, conical or semi-circular in ⁇ .
  • a securing ring serves as a fastening means in the embodiment, this can protrude in particular through lateral openings in the region of the receptacle inwardly.
  • guide means are provided for guiding cooling air, which in particular comprise at least ei ⁇ nen extending through the wall of the cap body channel. This embodiment allows active cooling of the cap body of the cap according to the invention.
  • the channel or channels can be oriented arbitrarily. Closes the cap according to the invention the
  • At least one channel can extend in particular from the interior of the receptacle to the outside of the cap body.
  • cooling air can be guided from the region under the covering cap into the region above it.
  • Cooling air can also be conducted into the space extending laterally around the cap body through one or more channels in side walls of the body, in particular into the space between the inner wall of the through-hole and the lateral outer wall of the cap body.
  • the means for guiding cooling air may also comprise one or more grooves, which are provided for example on the outside of the cap body.
  • the cap body can then be formed, for example, such that itsschreibwan ⁇ tion in the groove or the grooves in abutment against the inner wall of the through-hole and so the grooves are closed by the inner wall of the penetration hole. In this way channels are used to guide
  • a further embodiment of the present invention is characterized in that the cap body of the invention To cap according to the invention made of metal and / or ceramic is made. These materials are particularly useful because they can withstand relatively ho ⁇ hen temperatures for applications in the high temperature range.
  • a heat shield with a thermal barrier coating on its upper side and with a particular central through-hole in which a fixing element for fixing the heat shield is positioned on a wall in the assembled state, and with a cap according to the invention, at the für Bachsbohrung and / or the fixing element detachably, in particular by clamping be ⁇ consolidates.
  • the cap for example, on the
  • a cap according to the invention can be dispensed with entirely, active cooling of the components, in particular the fixing element and / or the wall of the through hole ⁇ handle and / or of the cap body.
  • active cooling of one or more of these components takes place. Therefore, in a further development, as an alternative or in addition to the means for guiding cooling air provided on the covering cap according to the invention, it is also possible to provide means for admitting or guiding cooling air to the through-hole and / or the fixing element. Active cooling of penetration hole, cap body and fixing allows a particularly safe operation especially in the very high Tem ⁇ tures.
  • the mass flow of cooling air which is required to maintain predetermined temperatures of the individual components, is basically reduced compared to an operation without the cap. Accordingly, means are provided for the cooling in development of the heat shield according to the invention to admit cooling air into the through-hole, wherein the means comprise in particular channels which extend through a side wall and / or a bottom wall of the through-hole.
  • a further embodiment of the heat shield according to the invention is characterized in that a channel for guiding is in the fixing member provided at least by cooling air, wherein in particular there is provided a to mentes in the longitudinal direction of the Fixierele- extending supply channel, from which in particular at least a branch duct, in particular tan ⁇ gential or radial, branches off.
  • the feed channel can extend over the entire length of the fixing element, for example over the entire length of a screw used for use, and open into an inlet and outlet opening in the upper and lower end regions of the fixing element. In this case can
  • one or more branch channels can branch off from the supply channel which extends in the longitudinal direction. These can be provided at any point on the fixing element, in particular at its lower or upper end region, and extend tangentially or radially outward from the supply channel. Channels extending tangentially to the feed channel, which open into the lower end region of the fixing element, allow, in particular, a tangential supply of cooling air into the feed channel.
  • the tangential geometry can be as ⁇ achieved in a strudeiförmige airflow.
  • a swirl plate may be provided in a supply channel extending in the longitudinal direction through the fixing element.
  • the cap body is formed such that between the cap body and the fixing element and / or between the cap body and the penetration hole at least one channel is defined for guiding cooling air when the cap body at the penetration hole and / or attached to the fixing element.
  • the cap body is formed so that when this is fixed in the intended position on the penetration hole and / or the fixing element, between this and the ⁇ handle bore and / or between this and the fixing a gap or more spaces free stay. These spaces are used according to the embodiment specifically as channels for the guidance of cooling air. Between cap body and penetration hole and / or fixing, for example, tubular or annular channels can be out ⁇ forms.
  • a downwardly open receptacle on the Ab ⁇ over-cap may be provided which is adapted to receive at least the upper end portion of the fixing member and it may in particular between the inner wall of the receptacle and the outer wall of the fixing element at least one channel authorized to bring ⁇ tion of cooling air be defined when the cap body is attached to the penetration hole and / or on the fixing element.
  • the heat shield according to the invention may also be provided in the upper end portion of the fixing element a recess and in particular in the receptacle downwardly projecting projection be provided, which is complementary to the recess formed such that zwi ⁇ tween the projection and the Well at least one particular annular channel for guiding cooling air is defined when the cap body at the penetration hole
  • the recess may be, for example, conical. If a projection is also provided, in an advantageous embodiment this may likewise be conical, so that a conical annular channel is defined between the recess and the projection when the cap body engages the through-hole
  • the depression which is provided, for example, in the head of a screw serving as a fixing element, can be designed, for example, as a fan-shaped bore.
  • the projection and the complementarily formed recess may, for example, also be semicircular, so that a channel in the form of a hemispherical shell is defined between them.
  • Other shapes are also possible, for example, can be cylindrical or elliptical Before ⁇ jump and recess, in which case a channel corresponding shape between WAIVED is defined.
  • ⁇ hen which define a channel in which a in Longitudinal direction of the fixing element extending feed channel, so it is particularly advantageous if the cooling air is guided with swirl in the feed channel.
  • a swirl vane may be provided in the supply passage at ⁇ or is cooling air tangentially in particular ⁇ sondere introduced into the feed channel, in its lower end portion.
  • Fastening means by which the cap body in particular ⁇ sondere can be clampingly attached to the penetration hole and / or to the fixing member releasably may be provided to the cap body itself.
  • fastening means are also provided on the through-hole.
  • the fastening means provided on the through-hole may comprise a securing ring, which may then be arranged in a recess provided in the through-hole.
  • the retaining ring also in this embodiment, inwardly projecting portions on, they can be clampingly ge ⁇ into contact with the cap body when the latter is positioned in the penetration hole.
  • openings, grooves or the like can then be provided on the cap body, into which a degenerating part of a securing ring can engage.
  • a degenerating part of a securing ring can engage.
  • other fastening means may also be provided, which allow, for example, a latching or clamping attachment.
  • a further groove is provided in a further development of the invention in the upper end region of the fixing means, in the fastening means, in particular a retaining ring, can intervene.
  • the fastening means may alternatively or in addition, that they come into contact with the cap body frictionally also to the fixing member in at ⁇ position come.
  • a locking ring used as a particularly secure fit of the cap on the fixing can it be aimed ⁇ when a groove is provided on that, which is engaged by the locking ring.
  • the cap body is sleeve-shaped, wherein the retaining ring at least partially surrounds the cap body on the outside and protrudes inwardly through lateral openings in the cap body, in particular in the region of a receptacle provided on the cap body and is formed, at least the upper end portion of the fixing on ⁇ increase, such that the securing ring for fixing the cap is non-positively engageable in abutment with the fixing, in particular in the region of the groove.
  • the outer contour of the cap body is adapted to the inner contour of the through-hole in its upper end region.
  • the cover is further configured such that they supply the upper ⁇ side of the heat shield in the area of the penetration bore least essentially closes flush.
  • FIG. 1 in the sectional view of a heat shield with a central through-hole, in which a screw and a cap according to the invention are positio ⁇ ned,
  • Figures in the sectional representation furtherCSs2 to 4 forms of heat shields with through-hole
  • FIG. 10 shows a heat shield, as shown in FIGS. 3 and 4, with an alternatively designed cover cap and screw,
  • FIG 11 is detailed view of the heat shield according to the invention shown in Figure 10, the screw being ⁇ al ternatively designed
  • Figures 12-14 in FIGS. 10 and 11 show a cross section of an oblique top, bottom and top cap
  • Figure 16 is an enlarged sectional view of the recognizable in Figure 10 screw without swirl plate.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a heat shield 1 according to the invention.
  • This comprises a main body 1 a with a flat upper section and with a heat insulating Layer 2 on the top of the main body la pointing upwards in the figure.
  • a central through-hole 3 is also provided in the base body la .
  • the heat shield is attached to a not dargestell ⁇ th in the figure 1 wall of a likewise not recognizable combustion chamber.
  • the positioned in the central through-hole 3 screw 4 is screwed into a provided in the wall of the combustion chamber, also not shown threaded bore such that the screw 4 comes frictionally to a concern provided for this purpose in the central through-hole 3 stopper 5 and the Heat ⁇ shield 1 fixed in this way on the wall of the combustion chamber.
  • the heat shield 1 has, as the sectional view can not be removed, a substantially rectangular shape.
  • the combustion chamber is lined with a plurality of heat shields of the type shown.
  • FIGS. 5 to 7 In the central through-hole 3 of the heat shield 1 a cap 6 according to the invention is inserted. Covering cap 6 is shown enlarged in further views in FIGS. 5 to 7. As can be seen in particular the side view in Figure 6, the cap on a sleeve-shaped cap body 7, whose outer contour is adapted to the inner contour of the through-hole 3 in the upper region. The cap body is formed around the
  • the cap body 7 has a plate-shaped, round upper wall 8 and an annular web 9 projecting downwardly therefrom.
  • the diameter of the annular ridge 9 is smaller than the diameter of the upper wall 8.
  • a region tapering from the outer edge of the upper wall 8 to the outside of the annular ridge 9 is provided, which serves as a stop 9a of the cap body 7 at the upper End of the penetration hole 3 is used.
  • the penetration hole 3 has in this area a rounded edge 3b with an approximately quarter-circular cross-section on to which the cross-section also administrattelnikför ⁇ -shaped stopper 9a is adjusted.
  • the top of the plate-shaped top wall 8 of the Cape pen stresses 7 is further provided with a heat insulation layer 10 verse ⁇ hen.
  • This is made of a ceramic material and it is ge ⁇ suitable to keep temperatures of more than 1200 ° C to withstand.
  • top wall 8 of the cap body 7 are back about how well seen in Figure 8, which holds a view of the top ent ⁇ , a total of four openings 11 are provided.
  • a receptacle 13 for the head 4a of the screw 4 is also provided on the cap body 6, a receptacle 13 for the head 4a of the screw 4 is also provided.
  • the receptacle 13 into which the screw head 4a fits with lateral play over about three four ⁇ tel its height is specifically defined by the underside of the upper wall 8 of the cap body and the In ⁇ inner side of the annular ridge 9.
  • the overcap 6 also comprises fastening means, specifically a circlip 12, by means of which the cap body 7 is fixed by clamping to the head 4a of the screw 4.
  • the Siche ⁇ approximately ring 12 which is designed to be open, consists of a bent wire of spring steel. As can be clearly seen in FIG.
  • the open circlip 12 concretely comprises an approximately semi-circular portion 12a and a V-shaped inwardly bent portion 12b at each of its two ends.
  • the portion 12a engages around the cap body 7 on the outside in the region of the annular web 9.
  • the V-shaped inwardly bent portions 12b at the two ends of the securing ⁇ ring further protrude through two opposing openings 14 in the wall of the annular web 9 in its interior.
  • the V-shaped inwardly projecting end portions 12b of the securing ring 12 are frictionally against the screw ⁇ head 4a.
  • the cap body 7 is further formed and fixed to the screw head 4a that between see the cap body 7 and the screw head 4a an annular channel 15 for guiding cooling air is defined when the cap 6 on the screw 4th is clamped by means of the Siche ⁇ approximately ring 12th Specifically, the cap body 7 is held by means of the retaining ring 12 on the screw head 4a, that the screw head 4a in the receptacle 13, which surrounds the screw head 4a with lateral play, since ⁇ Lich is centered. Between the inner wall of the receptacle 13 and the outer wall of the screw head 4a so a ring ⁇ shaped channel 15 is defined for guiding cooling air when the cap body 7 is clamped as shown in Figure 1 on the screw head 4a.
  • the means for guiding cooling air further comprise four channels 15a, which extend from the upper region of the annular channel 15 radially to the outside of the cap body 7 and four grooves which are provided on the outside of the cap body 7 in the region of the stop 9a.
  • the grooves which are not visible in the figure, extending in the region of the quarter-circle of the stopper 9a each of one of the radial channels 15a to the top of the cap body 7.
  • the outwardly open grooves are closed by the inner wall of the through-hole 3, when the Cap body 7, as shown in the figure 1, positively in the
  • Through hole 3 is seated, so that channels for guiding cooling air are formed.
  • the grooves each open into one of four openings 11, which, as is clearly visible in Figure 8, are provided in the outer edge region of the upper wall 8.
  • the openings 11 allow a particularly uniform leakage of cooling air into the combustion chamber.
  • the openings 11 also allow a particularly comfortable lifting of the cap 6 of the penetration hole 3, since a suitable tool, such as a screw ⁇ puller can be inserted into this, to raise the cap comfortably.
  • the heat shield 1 is acted upon by cooling air via its openings, not shown in the drawing, which extend from its lower to its upper side through its wall.
  • the cooling air flow is represented by corresponding arrows in the figures Darge ⁇ .
  • the cooling air flows through the annular channel 15, which is defined between the screw head 4a and the inner wall of the cap body 7 in the region of the receptacle 13, on the head 4a of the screw 4 on the outside over.
  • the cooling air is guided in the four grooves, which are provided on the outside in the region of the stopper 9a.
  • the cooling air flows to the openings 11 in the upper wall 8 of the cap body 7 enters into the combustion chamber.
  • FIG. 2 shows a further heat shield 1 according to the invention, which is almost identical to that shown in FIG.
  • the same components are provided with the same reference numerals.
  • the only difference of this heat shield 1 to that shown in Figure 1 is that not in the bottom wall 3a of the through-hole 3 channels for the admission of cooling air into the interior of the
  • FIG. 3 shows a further heat shield 1 according to the invention, which is almost identical to the heat shields 1 shown in FIGS. Identical components are again provided with the same reference numerals. The only difference here is that in the heat shield 1 no channels for guiding cooling air in the wall of the through-hole 3 are provided.
  • the supply of cooling air into the interior of the through-hole 3 takes place here by means provided in the screw 4 feed channel.
  • the feed channel 18 extends centrally in the longitudinal direction through the screw 4.
  • FIG. 4 shows the heat shield 1 shown in FIG.
  • the screw 4 is different from the Darge in Figure 3 ⁇ set characterized in that it comprises in the upper end of its head 4a has a conical recess 20, through which cooling air flowing through the central supply channel 18 in the
  • Screw 4 is inserted, can be performed evenly in the upper side ⁇ union end portion of the screw head 4a. From here, the cooling air, since the screw 4 is not fluid-tight against the underside of the upper wall 8 of the cap body 7, enters the annular channel 15 a. Magnified views obliquely from above and a sectional view of the screw 4 are included in the figures 14 to 16.
  • FIG. 10 to 13 An alternative embodiment of a cap according to the invention can also be seen in Figures 10 to 13. This has a projecting from the underside of the upper wall 8 of the cap body 7 downwardly conical projection
  • FIG. 13 shows an enlarged view of the covering cap from FIGS. 10 and 11 obliquely from below.
  • the cap 6 is seen obliquely from above.
  • the conical projection 21 engages - when the cover cap is positioned in the through-hole 3 of the heat shield 19 - in the likewise conical recess 20 of the screw 4, which are identical in construction to that shown in Figure 4
  • a conical annular channel 22 is defined between the conical recess 20 and the conical projection 21, a conical annular channel 22 is defined.
  • the central supply duct 18 opens into the lower tip end portion of the conical annular channel 22, so that cooling air flowing through the supply passage 18 upward in the screw 4, can flow into the conical Ringka ⁇ nal.
  • central supply channel 18 is here also a
  • Swirl plate 24 is provided. By means of the swirl plate 24 is achieved that the cooling air is guided with a twist along the wall of the conical annular channel.
  • cooling air can also-as shown in FIG. 11 -continuously extend via channels 25, which extend horizontally through the screw wall in the lower end region of the screw 4 and open tangentially into the central feed channel 18 be routed to the feed channel.
  • FIG. 10 Another difference of this embodiment of the cap according to the invention is that it has no four openings in the outer edge region in its upper wall 8, but two openings 26 which are provided somewhat centrally in the upper wall 8.
  • the openings 26 are clearly visible in FIG.
  • the openings 26 serve - as the openings 11 - the discharge of cooling air into the combustion chamber and a comfortable lifting the cap 6 of the penetration hole 3 by means of a suitable tool.
  • the vertical channels 23 open out into the openings 26.
  • the channels 23 connect the obe ⁇ ren end portion of the conical annular channel with the openings 26, cooling air may consist of the upper end portion of the conical annular channel 22 in the enter both vertical channels 23 and flow through the openings 26 into the combustion chamber.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abdeckkappe (6) für eine Durchgriffsbohrung (3) in einem Hitzeschild (1) und ein in der Durchgriffsbohrung (3) positionierbares Fixierelement (4) zur Fixierung des Hitzeschildes (1) an einer Wandung, umfassend einen Kappenkörper (7), der ausgebildet ist, um die Durchgriffsbohrung (3) zumindest teilweise zu verschließen und an seiner Oberseite eine Wärmedämmschicht (10) aufweist, und Befestigungsmittel, die ausgebildet sind, um den Kappenkörper (7) lösbar, insbesondere klemmend an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) zu befestigen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Hitzeschild (1) mit einer Wärmedämmschicht (2) an seiner Oberseite und mit einer insbesondere zentralen Durchgriffsbohrung (3), in der im montierten Zustand ein Fixierelement (4) zur Fixierung des Hitzeschilds (1) an einer Wandung positioniert ist, und mit einer Abdeckkappe (6) der vorgenannten Art, die an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder dem Fixierelement (4) lösbar, insbesondere klemmend befestigt ist.

Description

Beschreibung
Abdeckkappe für eine Durchgriffsbohrung in einem Hitzeschild und ein in der Durchgriffsbohrung positionierbares Fixierele- ment sowie Hitzeschild mit einer Abdeckkappe
Die Erfindung betrifft eine Abdeckkappe für eine
Durchgriffsbohrung in einem Hitzeschild und ein in der
Durchgriffsbohrung positionierbares Fixierelement zur Fixie¬ rung des Hitzeschildes an einer Wandung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Hitzeschild mit einer Wärmedämmschicht an seiner Oberseite und mit einer insbesondere zent¬ ralen Durchgriffsbohrung, in der im montierten Zustand ein Fixierelement zur Fixierung des Hitzeschilds an einer Wandung positioniert ist.
Hitzeschilde (Englisch: metallic heat shield - MHS) der vor¬ genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese kommen beispielsweise in Brennkammern, insbesondere in Gas¬ turbinen-Brennkammern, zum Einsatz, um in der Brennkammer angeordnete Komponenten sowie deren Wandung vor dem Heißgas und übermäßiger Hitzestrahlung zu schützen. Die Hitzeschilde sind dafür an ihrer Oberseite mit einer Wärmedämmschicht (Eng- lisch: thermal barrier coating - TBC) versehen und mit geeigneten Fixierelementen, beispielsweise Schrauben, an den zu schützenden Wandungen bzw. Komponenten derart befestigt, dass ihre mit der Wärmedämmschicht versehene Oberseite in die Brennkammer weist. Für die Befestigung ist an den Hitzeschil- den in der Regel eine insbesondere zentrale
Durchgriffsbohrung für das Fixierelement vorgesehen. Dieses wird dann in an sich bekannter Weise durch die
Durchgriffsöffnung an der zu schützenden Komponente bzw. Wandung festgeschraubt.
Da sich ein Hitzeschild, wenn er den hohen Temperaturen in einer Brennkammer von mehr als 1000°C ausgesetzt ist, aus¬ dehnt, ist eine einzelne, zentral in diesem vorgesehen Durchgriffsbohrung von Vorteil. Der Schild kann sich in diesem Falle gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnen, ohne dass es zu Materialbelastungen kommt, wie sie insbesondere bei der wärmebedingten Ausdehnung eines an zwei oder mehr Aufhänge- punkten fixierten Schildes auftreten können. Darüber hinaus ist der Montageaufwand, wenn die Hitzeschilde jeweils nur mittels eines Fixierelements befestigt werden, gering.
Im Betrieb der Brennkammer werden die Hitzeschilde, um den extremen Betriebsbedingungen in der Brennkammer standzuhalten, aktiv gekühlt. Dies erfolgt, indem über Öffnungen, die in dem Hitzeschild vorgesehen sind, Kühlluft von der „kalten" Unterseite, die der Wandung der Brennkammer zugewandt ist, zu der in die Brennkammer gerichteten Oberseite geführt wird. Da das in der Durchgriffsbohrung positionierte Fixierelement ebenfalls den extremen Bedingungen in der Brennkammer ausgesetzt ist, wird auch dieses in der Regel aktiv gekühlt. Hier¬ zu sind in dem Fixierelement Kanäle zur Führung von Kühlluft vorgesehen .
Hitzeschilde der vorgenannten Art haben sich bewährt, um die Wandung in der Brennkammer sowie darin vorgesehene Komponenten vor den hohen Temperaturen zu schützen. Die Bestrebungen gehen jedoch dahin, die Brennkammern unter immer extremeren Bedingungen zu betreiben, vor allem immer höhere Temperaturen zu realisieren. Hält der Hitzeschild, insbesondere das Fi¬ xierelement, diesen Bedingungen nicht stand, so ist ein si¬ cherer Betrieb der Brennkammer nicht mehr gewährleistet. Ins¬ besondere kann das Fixierelement, wenn es sich zu stark ver- formt, eine Schwachstelle darstellen und der Hitzeschild kann sich von der Wandung lösen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die einen sicheren Betrieb einer Anlage, insbesondere einer
Brennkammer, ermöglicht, in welcher Hitzeschilde der vorge¬ nannten Art zum Einsatz kommen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abdeckkappe für eine Durchgriffsbohrung in einem Hitzeschild und ein in der
Durchgriffsbohrung positionierbares Fixierelement zur Fixie¬ rung des Hitzeschildes an einer Wandung, umfassend
- einen Kappenkörper, der ausgebildet ist, um die
Durchgriffsbohrung zumindest teilweise zu verschließen und an seiner Oberseite eine Wärmedämmschicht aufweist, und
- Befestigungsmittel, die ausgebildet sind, um den Kappen¬ körper lösbar, insbesondere klemmend an der
Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement zu befestigen .
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt mit anderen Worten darin, die Durchgriffsbohrung und somit das in dieser positionierte Fixierelement gezielt mittels einer erfindungs¬ gemäß ausgestalteten Abdeckkappe zu schützen.
Die erfindungsgemäße Abdeckkappe umfasst einen Kappenkörper, der ausgebildet ist, um die Durchgriffsbohrung zumindest teilweise zu verschließen. Dies bedeutet, dass der Kappenkör¬ per geeignet ist, die Durchgriffsbohrung teilweise oder voll- ständig abzudecken, so dass das in dieser angeordnete Fixier¬ element vor dem Heißgas und der Wärmestrahlung in der Brennkammer geschützt wird. Der Kappenkörper kann hierzu grund¬ sätzlich jede Form aufweisen, die geeignet ist, die Durchgriffsbohrung in der vorgenannten Art zu überdecken. Der Kap- penkörper kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass er die Durchgriffsbohrung vollständig, insbesondere bündig verschließt. Alternativ kann der Kappenkörper die Durchgriffsbohrung nur teilweise verschließen. So sind gemäß einer Ausführungsform in der oberen Wandung des Kappenkörpers Öff- nungen vorgesehen. Die Öffnungen können beispielsweise derart dimensioniert sein, dass der Kappenkörper die Durchgriffs¬ bohrung im Wesentlichen vollständig verschließt. Wird die Durchgriffsbohrung nicht vollständig verschlossen, sondern sind zum Beispiel Öffnungen in dem Kappenkörper vorgesehen, so kann Kühlluft durch die Öffnungen besonders gut in Richtung der Brennkammer geführt werden, um die Durchgriffsbohrung und das Fixierelement aktiv mittels Kühlluft zu kühlen .
Die Öffnungen können beispielsweise in der oberen Wandung des Kappenkörpers vorgesehen sein. Auf diese Weise können die Öffnungen auch einer besonders komfortablen Entfernung der erfindungsgemäßen Abdeckkappe von der Durchgriffsbohrung dienen. In die Öffnungen kann auch ein geeignetes Werkzeug eingebracht werden, um die Abdeckkappe mit dessen Hilfe von der Durchgriffsbohrung abzuheben.
Damit Kühlluft durch eine mit einer erfindungsgemäßen Abdeckkappe verschlossene Durchgriffsbohrung strömen und in die Brennkammer eintreten kann, können Öffnungen der vorgenannten Art vorgesehen sein, diese sind jedoch nicht erforderlich. In der Regel existieren auch bei einem vollständigen Verschließen der Durchgriffsbohrung mittels des Kappenkörpers - be¬ reits aufgrund von Fertigungstoleranzen - Spaltbereiche zwischen dem Kappenkörper und der Wandung der
Durchgriffsbohrung, durch welche Kühlluft strömen kann.
Zum Schutz des Fixierelementes vor den hohen Temperaturen in der Brennkammer weist die erfindungsgemäße Abdeckkappe ferner eine Wärmedämmschicht auf. Diese ist an der Oberseite des Kappenkörpers vorgesehen, also auf der Seite der oberen Wandung des Kappenkörpers, die in Richtung der Brennkammer weist, wenn die Abdeckkappe an der Durchgriffsbohrung
und/oder dem Fixierelement befestigt ist. In Weiterbildung der Erfindung kann die Wärmedämmschicht ausgebildet sein, um Temperaturen von mehr als 1000°C Stand zu halten und diese kann insbesondere keramische Materialien umfassen.
Wärmedämmschichten (TBC) sind bekanntermaßen geeignet, um im Rahmen von Hochtemperaturanwendungen die Temperatur des da- runterliegenden Werkstoffes in einem Bereich zu halten, in dem der Werkstoff noch ausreichende Festigkeit aufweist. Die Wärmedämmschicht, die beispielsweise Temperaturen von mehr als 1000°C und mehr standhalten kann, sorgt beispielsweise dafür, dass ein mit dieser beschichtetes Metallbauteil in der Brennkammer auf einer Temperatur von weniger als 800 °C gehalten wird.
Die erfindungsgemäße Abdeckkappe umfasst ferner Befestigungs- mittel, über welche der Kappenkörper lösbar, insbesondere klemmend an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement befestigt werden kann. Dabei können beliebige Befesti¬ gungsmittel zum Einsatz kommen, die geeignet sind, den Kap¬ penkörper zum Beispiel klemmend, rastend oder steckend oder auf andere Weise entweder an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement zu befestigen. Die lösbare Fixierung ge¬ währleistet dabei, dass die befestigte Abdeckkappe von der Durchgriffsbohrung wieder entfernt werden kann. Dies ist beispielsweise für Wartungsarbeiten erforderlich, vor allem, wenn der Hitzeschild beispielsweise zu Reparaturzwecken vorü¬ bergehend entfernt oder ausgetauscht werden muss.
Die Idee, eine erfindungsgemäß ausgestaltete Abdeckkappe an der Durchgriffsbohrung bzw. dem Fixierelement zu befestigen, bietet eine überraschend einfache, kostengünstige sowie mon¬ tagefreundliche Lösung für die vorstehend genannte Aufgabe. Infolge der Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckkappe wird das in der Durchgriffsbohrung positionierte Fixierelement vor den hohen Temperaturen in der Brennkammer effizient ge- schützt. Das Fixierelement, welches beispielsweise eine
Schraube aus Metall ist, kann so mit vergleichsweise einfa¬ chen Mitteln auf einer Temperatur gehalten werden, bei der es noch ausreichende Festigkeit aufweist. Im Ergebnis ist der Hitzeschild besonders sicher fixiert, wodurch auch ein siche- rer Betrieb der Brennkammer gewährleistet wird.
Da die erfindungsgemäße Abdeckkappe einfach auf das Fixier¬ element aufgesteckt werden kann, wird der Montage- bzw. De- montageaufwand des Hitzeschildes praktisch nicht erhöht. Die Abdeckkappe kann so auch auf sehr einfache Weise an bestehen¬ den Hitzeschilden nachgerüstet werden. Dabei können weiterhin die üblichen Standartteile verwendet werden.
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckkappe kann insbesondere eine aktive Kühlung des Fixierelementes mittels Kühlluft deutlich reduziert oder aber - je nach Anwendung - vollständig auf diese verzichtet werden. So ist der in die Brennkammer eintretende Kühlluft-Massenstrom gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert, was sich positiv auf die Emissionswerte auswirkt. Wird auf die aktive Kühlung des Fixierelementes verzichtet, können in erheblichem Maße Pro¬ duktionskosten gesenkt werden, da gängige Fixierelemente, beispielsweise Schrauben, ohne spezielle Kühlluftkanäle ver¬ wendet werden können.
Auch können bei Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckkappe hohe Temperaturen in der Brennkammer realisiert werden, ohne dass dabei das Risiko von Beschädigungen des Fixierelementes steigt. Insbesondere können auch höhere Massenströme in der Brennkammer realisiert werden.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckkappe zeich net sich dadurch aus, dass der Kappenkörper hülsenförmig aus gebildet ist und insbesondere eine plattenförmige runde ober Wandung und einen von der oberen Wandung nach unten
abragenden ringförmigen Steg aufweist.
Ein hülsenförmig ausgestalteter Kappenkörper ist gut geeignet, um in eine Durchgriffsbohrung eines Hitzeschildes ge¬ steckt zu werden und das darin befindliche Fixierelement schützend zu übergreifen. Weist der Kappenkörper in vorteilhafter Ausgestaltung eine plattenförmige runde obere Wandung sowie einen von der oberen Wandung nach unten abragenden ringförmigen Steg auf, so ist dessen Form in besonders geeig¬ neter Weise an die in der Regel kreisrunde Durchgriffsbohrung angepasst . Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass der Durchmesser des ringförmigen Steges kleiner als der Durchmesser der oberen Wandung ist, und insbesondere ein sich von der Außenkante der oberen Wandung zu der Außenseite des ringförmigen Steges verjüngender Bereich vorgesehen ist, der als Anschlag des Kappenkörpers an einen Endbereich der Durchgriffsbohrung dient. Ein sich auf diese Weise verjüngender Bereich kann beispielsweise eine geeignete, insbesondere passgenaue Anschlagfläche für eine Durchgriffsbohrung bieten, die in ihrem oberen, also der Brennkammer zugewandten Endbereich, eine beispielsweise viertelkreisförmig abgerundete Kante aufweist.
Ferner können die Befestigungsmittel einen Sicherungsring um- fassen, der den Kappenkörper zumindest teilweise außenseitig umgreift und insbesondere wenigstens einen Abschnitt auf¬ weist, der durch wenigstens eine korrespondierende seitliche Öffnung in dem Kappenkörper nach innen ragt. Ein Sicherungsring ist ein geeignetes Mittel, um eine klemmende Befestigung der Abdeckkappe an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement zu ermöglichen.
Der Sicherungsring ist zweckmäßiger weise offen ausgebildet, so dass er leicht elastisch gespreizt werden kann, um ihn auf die Abdeckkappe zu stecken. Er besteht ferner aus einem elas¬ tisch federnden Material, wie etwa Metall, insbesondere aus einem Federstahl.
Der Sicherungsring kann einen halb- bzw. dreiviertelkreisför- migen Abschnitt sowie an jedem seiner beiden Enden einen V- förmig nach innen gebogenen Abschnitt aufweisen. Ein derartiger offen ausgebildeter Sicherungsring kann beispielsweise erhalten werden, indem ein Draht aus einem geeigneten Material in eine entsprechende Form gebogen wird.
Umgreift ein Sicherungsring aus einem federnd elastischen Material einen hülsenförmigen Kappenkörper außenseitig und weist er Abschnitte auf, die durch seitliche Öffnungen in den Innenraum des Kappenkörpers ragen, können die nach innen ragenden Endbereiche an dem Fixierelement kraftschlüssig in An¬ lage kommen, so dass die Abdeckkappe an dem Fixierelement festgeklemmt ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckkappe zeichnet sich ferner dadurch aus, dass sie eine zur Unterseite hin offene Aufnahme aufweist, die ausgebildet ist, ei¬ nen Endbereich des Fixierelements, insbesondere den Kopf ei- ner Schraube, aufzunehmen und insbesondere in der Aufnahme ein nach unten abragender Vorsprung vorgesehen ist. Die Aufnahme kann derart ausgestaltet sein, dass sie den Endbereich des Fixierelementes formschlüssig oder mit Spiel umgreift. Die Abdeckkappe kann dann besonders komfortabel auf das Fi- xierelement aufgesteckt werden.
Ein Vorsprung ist zweckmäßig, wenn ein Fixierelement zum Ein¬ satz kommt, in dessen oberem Endbereich eine Vertiefung korrespondierender Form vorgesehen ist, so dass, wenn der Kap- penkörper an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement befestigt ist, zwischen dem Vorsprung und der Vertie¬ fung wenigstens ein insbesondere ringförmiger Kanal zur Füh¬ rung von Kühlluft definiert wird. Der Vorsprung kann bei¬ spielsweise kegel- oder halbkreisförmig sein.
Wenn bei der Ausgestaltung ein Sicherungsring als Befestigungsmittel dient, kann dieser insbesondere durch seitliche Öffnungen im Bereich der Aufnahme nach innen ragen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Führungsmittel zur Führung von Kühlluft vorgesehen sind, die insbesondere wenigstens ei¬ nen sich durch die Wandung des Kappenkörpers erstreckenden Kanal umfassen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine aktive Kühlung des Kappenkörpers der erfindungsgemäßen Abdeckkappe. Der Kanal bzw. die Kanäle können dabei beliebig orientiert sein. Verschließt die erfindungsgemäße Abdeckkappe die
Durchgriffsöffnung in dem Hitzeschild vollständig, so verbin- den die Kanäle zur Führung von Kühlluft insbesondere ver¬ schlossenen Innenraum der Durchgriffsbohrung unterhalb der Abdeckkappe mit dem vor der Oberseite der Abdeckkammer lie¬ genden Bereich, also mit dem Innenraum der Brennkammer.
Sind Führungsmittel zur Führung von Kühlluft vorgesehen und weist die erfindungsgemäße Abdeckkappe eine nach unten offene Aufnahme für den Endbereich des Fixierelements auf, so kann sich wenigstens ein Kanal insbesondere von dem Innenraum der Aufnahme bis zur Außenseite des Kappenkörpers erstrecken.
Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass sich wenigstens ein Kanal zumindest im Wesentlichen vertikal durch die obere Wan¬ dung des Kappenkörpers und/oder sich wenigstens ein Kanal zu¬ mindest im Wesentlichen horizontal durch eine Seitenwandung des Kappenkörpers erstreckt. Über einen oder mehrere Kanäle in der oberen Wandung des Kappenkörpers kann beispielsweise Kühlluft von dem Bereich unter der Abdeckkappe in den Bereich oberhalb dieser geführt werden.
Durch einen oder mehrere Kanäle in Seitenwandungen des Körpers kann ferner Kühlluft in den sich seitlich um den Kappenkörper erstreckenden Raum geleitet werden, insbesondere in den Raum zwischen der Innenwandung der Durchgriffsbohrung und der seitlichen Außenwandung des Kappenkörpers.
Die Mittel zur Führung von Kühlluft können auch eine oder mehrere Nuten umfassen, die beispielsweise an der Außenseite des Kappenkörpers vorgesehen sind. Der Kappenkörper kann dann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass dessen Außenwan¬ dung im Bereich der Nut bzw. der Nuten in Anlage an die Innenwandung der Durchgriffsbohrung kommt und so die Nuten durch die Innenwandung der Durchgriffsbohrung verschlossen werden. Auf diese Weise werden Kanäle zur Führung von
Kühlluft erhalten.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kappenkörper der erfin- dungsgemäßen Abdeckkappe aus Metall und/oder Keramik gefertigt ist. Diese Materialien sind für Anwendungen im Hochtemperaturbereich besonders geeignet, da sie vergleichsweise ho¬ hen Temperaturen standhalten.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Hitzeschild mit einer Wärmedämmschicht an seiner Oberseite und mit einer insbesondere zentralen Durchgriffsbohrung, in der im montierten Zustand ein Fixierelement zur Fixierung des Hitzeschilds an einer Wandung positioniert ist, und mit einer erfindungsgemäßen Abdeckkappe, die an der Durchgriffsbohrung und/oder dem Fixierelement lösbar, insbesondere klemmend be¬ festigt ist. Dabei kann die Abdeckkappe beispielsweise derart an der
Durchgriffsbohrung und/oder dem Fixierelement befestigt sin, dass die Oberseite des Kappenkörpers in einer Ebene mit der Oberseite des Hitzeschildes liegt. So wird die Öffnung in dem Hitzeschild, welche in Form der Durchgriffsbohrung für das Fixierelement vorhanden sein muss, derart durch die Abdeck¬ kappe verschlossen, dass ein Hitzeschild mit einer planen, geschlossenen Oberseite erhalten wird.
Kommt eine erfindungsgemäße Abdeckkappe zum Einsatz, so kann gänzlich auf eine aktive Kühlung der Komponenten, insbesondere des Fixierelementes und/oder der Wandung der Durchgriffs¬ bohrung und/oder des Kappenkörpers verzichtet werden. Es kann jedoch - je nach Anwendung, vor allem je nach zu erzielender Betriebstemperatur in der Brennkammer - vorteilhaft sein, wenn zusätzlich eine aktive Kühlung einer oder mehrerer dieser Komponenten erfolgt. Daher können in Weiterbildung alternativ oder zusätzlich zu den an der erfindungsgemäßen Abdeckkappe vorgesehenen Mitteln zur Führung von Kühlluft, auch Mittel zum Einlassen bzw. zur Führung von Kühlluft an der Durchgriffsbohrung und/oder dem Fixierelement vorgesehen sein . Eine aktive Kühlung von Durchgriffsbohrung, Kappenkörper und Fixierelement ermöglicht besonders im Bereich sehr hoher Tem¬ peraturen einen besonders sicheren Betrieb. Dabei ist durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckkappe gewährleis- tet, dass der Massenstrom an Kühlluft, der zum Einhalten von vorgegebenen Temperaturen der einzelnen Komponenten erforderlich ist, grundsätzlich gegenüber einem Betrieb ohne die Abdeckkappe reduziert ist. Demgemäß sind für die Kühlung in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hitzeschildes Mittel vorgesehen, um Kühlluft in die Durchgriffsbohrung einzulassen, wobei die Mittel insbesondere Kanäle umfassen, die sich durch eine Seitenwandung und/oder eine Bodenwandung der Durchgriffsbohrung erstrecken.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hitzeschilds zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Fixierelement wenigstens ein Kanal zur Führung von Kühlluft vorgesehen ist, wobei insbesondere ein sich in Längsrichtung des Fixierele- mentes erstreckender Zuführkanal vorgesehen ist, von dem insbesondere wenigstens ein Abzweigungskanal, insbesondere tan¬ gential oder radial, abzweigt.
Der Zuführkanal kann sich dabei über die gesamte Länge des Fixierelementes, beispielsweise über die gesamte Länge einer zum Einsatz kommenden Schraube erstrecken, und im oberen und im unteren Endbereiche des Fixierelementes jeweils in eine Ein- bzw. Austrittsöffnung münden. In diesem Falle kann
Kühlluft von unten in das Fixierelement eingeführt werden, dieses in Längsrichtung durchströmen und an der Oberseite wieder austreten. Von dem sich in Längsrichtung ersteckenden Zuführkanal können ferner ein oder mehrere Abzweigungskanäle abzweigen. Diese können an beliebiger Stelle an dem Fixierelement, insbesondere an dessen unterem oder oberem Endbe- reich vorgesehen sein und sich von dem Zuführkanal tangential oder radial nach außen erstrecken. Sich tangential zu dem Zuführkanal erstreckende Kanäle, die im unteren Endbereich des Fixierelementes in diesen münden, ermöglichen insbesondere eine tangentiale Zufuhr von Kühlluft in den Zuführkanal. Durch die tangentiale Geometrie kann da¬ bei eine strudeiförmige Luftführung erzielt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einer tangentialen Luftzufuhr kann z.B. ein Drallblech in einem sich in Längsrichtung durch das Fixierelement erstreckenden Zuführkanal vorgesehen sein.
Für die Kühlung kann ferner in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Kappenkörper derart ausgebildet ist, dass zwischen dem Kappenkörper und dem Fixierelement und/oder zwischen dem Kappenkörper und der Durchgriffsbohrung wenigstens ein Kanal zur Führung von Kühlluft definiert wird, wenn der Kappenkörper an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement befestigt ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Kappenkörper so ausgebildet, dass, wenn dieser in der vorgesehenen Position an der Durchgriffsbohrung und/oder dem Fixierelement befestigt ist, zwischen diesem und der Durch¬ griffsbohrung und/oder zwischen diesem und dem Fixierelement ein Zwischenraum bzw. mehrere Zwischenräume frei bleiben. Diese Zwischenräume werden gemäß der Ausführungsform gezielt als Kanäle für die Führung von Kühlluft genutzt. Zwischen Kappenkörper und Durchgriffsbohrung und/oder Fixierelement können beispielsweise röhren- oder ringförmige Kanäle ausge¬ bildet werden.
Dabei kann ferner eine nach unten offene Aufnahme an der Ab¬ deckkappe vorgesehen sein, die ausgebildet ist, zumindest den oberen Endbereich des Fixierelements aufzunehmen und es kann insbesondere zwischen der Innenwandung der Aufnahme und der Außenwandung des Fixierelements wenigstens ein Kanal zur Füh¬ rung von Kühlluft definiert werden, wenn der Kappenkörper an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement befestigt ist. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hitzeschildes kann ferner in dem oberen Endbereich des Fixierelements eine Vertiefung vorgesehen sein und insbesondere in der Aufnahme ein nach unten abragender Vorsprung vorgesehen sein, der komple- mentär zu der Vertiefung ausgebildet ist, derart, dass zwi¬ schen dem Vorsprung und der Vertiefung wenigstens ein insbesondere ringförmiger Kanal zur Führung von Kühlluft definiert wird, wenn der Kappenkörper an der Durchgriffsbohrung
und/oder an dem Fixierelement befestigt ist.
Die Vertiefung kann beispielsweise kegelförmig sein. Ist auch ein Vorsprung vorgesehen, kann dieser in vorteilhafter Ausgestaltung ebenfalls kegelförmig sein, so dass zwischen Vertiefung und Vorsprung ein konischer ringförmiger Kanal definiert wird, wenn der Kappenkörper an der Durchgriffsbohrung
und/oder an dem Fixierelement befestigt ist. Durch den koni¬ schen Ringkanal kann Kühlluft auf besonders einfache Weise zum Beispiel vom Zentrum des Fixierelements nach schräg oben in Richtung der Oberseite des Kappenkörpers geführt werden. Im Zentrum des Fixierelements kann dann ein Zuführkanal vor¬ gesehen sein, der in den spitzen Endbereich des konischen Ringkanals mündet.
Die Vertiefung, die zum Beispiel im Kopf einer als Fixierele- ment dienenden Schraube vorgesehen ist, kann beispielsweise als Fächerbohrung ausgebildet sein.
Alternativ zu der Kegelform können der Vorsprung und die komplementär ausgebildete Vertiefung zum Beispiel auch halb- kreisförmig ausgebildet sein, so dass zwischen diesen ein Kanal in Form einer Halbkugelschale definiert wird. Weitere Formen sind ebenfalls möglich, beispielsweise können Vor¬ sprung und Vertiefung auch zylinder- oder ellipsenförmig sein, wobei dann ein Kanal entsprechender Form zwischen die- sen definiert wird.
Sind ein Vorsprung und eine komplementäre Vertiefung vorgese¬ hen, die einen Kanal definieren, in welchen ein sich in Längsrichtung des Fixierelementes erstreckender Zuführkanal mündet, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kühlluft mit Drall in dem Zuführkanal geführt wird. Hierfür kann bei¬ spielsweise ein Drallblech in dem Zuführkanal vorgesehen sein oder es wird Kühlluft tangential in den Zuführkanal, insbe¬ sondere in dessen unterem Endbereich, eingeführt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hitzeschildes ist ferner vorgesehen, dass an der
Durchgriffsbohrung und/oder an dem Kappenkörper Befestigungsmittel vorgesehen sind, über welche die Abdeckkappe lösbar, insbesondere klemmend, an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement befestigt werden kann, wobei die Befesti¬ gungsmittel insbesondere einen Sicherungsring umfassen.
Befestigungsmittel, mit denen der Kappenkörper lösbar, insbe¬ sondere klemmend an der Durchgriffsbohrung und/oder an dem Fixierelement befestigt werden kann, können an dem Kappenkörper selber vorgesehen sein. Gemäß der vorgenannten Ausfüh- rungsform ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass Befestigungsmittel auch an der Durchgriffsbohrung vorgesehen sind. Beispielsweise können die an der Durchgriffsbohrung vorgesehenen Befestigungsmittel einen Sicherungsring umfassen, der dann in einer in der Durchgriffsbohrung vorgesehenen Vertiefung angeordnet sein kann. Weist der Sicherungsring auch bei dieser Ausgestaltung nach innen abragende Bereiche auf, können diese klemmend in Anlage an den Kappenkörper ge¬ bracht werden, wenn dieser in der Durchgriffsbohrung positioniert wird. An dem Kappenkörper können dann beispielsweise Öffnungen, Nuten oder dergleichen vorgesehen sein, in die ein abgragender Teil eines Sicherungsrings eingreifen kann. Alternativ oder zusätzlich zu einem Sicherungsring können auch andere Befestigungsmittel vorgesehen sein, die beispielsweise eine rastende oder klemmende Befestigung ermöglichen.
In analoger Weise ist in Weiterbildung der Erfindung ferner im oberen Endbereich des Fixiermittels eine Nut vorgesehen, in die Befestigungsmittel, insbesondere ein Sicherungsring, eingreifen können. Die Befestigungsmittel können alternativ oder zusätzlich dazu, dass sie an dem Kappenkörper kraftschlüssig in Anlage kommen, auch an das Fixierelement in An¬ lage kommen. Wird ein Sicherungsring verwendet, so kann ein besonders sicherer Sitz der Kappe an dem Fixierelement er¬ zielt werden, wenn an diesem eine Nut vorgesehen ist, in welche der Sicherungsring eingreift.
In konkreter konstruktiver Ausgestaltung kann dabei vorgese- hen sein, dass der Kappenkörper hülsenförmig ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring den Kappenkörper zumindest teilweise außenseitig umgreift und durch seitliche Öffnungen in dem Kappenkörper nach innen ragt, insbesondere im Bereich einer Aufnahme, die an dem Kappenkörper vorgesehen und ausgebildet ist, zumindest den oberen Endbereich des Fixierelements auf¬ zunehmen, derart, dass der Sicherungsring zur Befestigung der Abdeckkappe kraftschlüssig in Anlage an das Fixierelement bringbar ist, insbesondere im Bereich der Nut. Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Außenkontur des Kappenkörpers an die Innenkontur der Durchgriffsbohrung in ihrem oberseitigen Endbereich angepasst ist. So passt der Kappenkörper genau in den Endbereich der Durchgriffsöffnung, sitzt gut in dieser und kann das Fixierelement besonders ef- fizient schützen.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hitzeschildes ist ferner die Abdeckkappe derart ausgestaltet, dass sie die Ober¬ seite des Hitzeschildes im Bereich der Durchgriffsbohrung zu- mindest im Wesentlichen bündig verschließt.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 in der Schnittdarstellung ein Hitzeschild mit einer zentralen Durchgriffsbohrung, in der eine Schraube sowie eine erfindungsgemäße Abdeckkappe positio¬ niert sind,
Figuren in der Schnittdarstellung weitere Ausführungs2 bis 4 formen von Hitzeschilden mit Durchgriffsbohrung,
Schraube und Abdeckkappe,
Figuren vergrößerte Ansichten der in den Figuren 1 bis 5 bis 7 4 dargestellten Abdeckkappe von schräg unten, von der Seite und von unten,
Figur 8 in der Aufsicht die Oberseite des Kappenkörpers der in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Abdeckkappe, Figur 9 den in den Figuren 5 und 6 erkennbare Sicherungs¬ ring,
Figur 10 einen Hitzeschild, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, mit alternativ ausgestalteter Abdeckkappe und Schraube,
Figur 11 Detailansicht des in Figur 10 dargestellten erfindungsgemäßen Hitzeschildes, wobei die Schraube al¬ ternativ gestaltet ist,
Figuren die in den Figuren 10 und 11 im Schnitt darge- 12 bis 14 stellte Abdeckkappe von schräg oben, unten und
schräg oben, Figur 15 die Schraube aus Figur 14 mit anliegendem Siche¬ rungsring, und
Figur 16 eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Figur 10 zu erkennenden Schraube ohne Drallblech.
Die Figur 1 zeigt in der Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Hitzeschild 1. Dieser umfasst einen Grundkörper la mit einem flächigen oberen Abschnitt und mit einer Wärmedämm- Schicht 2 auf der in der Figur nach oben weisenden Oberseite des Grundkörpers la. In dem Grundkörper la ist ferner eine zentrale Durchgriffsbohrung 3 vorgesehen. Der Hitzeschild ist an einer in der Figur 1 nicht dargestell¬ ten Wandung einer ebenfalls nicht erkennbaren Brennkammer befestigt. Hierzu ist die in der zentralen Durchgriffsbohrung 3 positionierte Schraube 4 in eine in der Wandung der Brennkammer vorgesehene, ebenfalls nicht dargestellte Gewindebohrung eingeschraubt derart, dass die Schraube 4 an einem zu diesem Zweck in der zentralen Durchgriffsbohrung 3 vorgesehenen Anschlag 5 kraftschlüssig zum Anliegen kommt und den Hitze¬ schild 1 auf diese Weise an der Wandung der Brennkammer fixiert. Der Hitzeschild 1 weist, wie der Schnittdarstellung nicht entnehmbar ist, eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Die Brennkammer ist mit einer Vielzahl von Hitzeschilden der dargestellten Art ausgekleidet.
In die zentrale Durchgriffsbohrung 3 des Hitzeschildes 1 ist eine erfindungsgemäße Abdeckkappe 6 eingesteckt. Die Abdeck¬ kappe 6 ist in den Figuren 5 bis 7 in weiteren Ansichten vergrößert dargestellt. Wie insbesondere der Seitendarstellung in Figur 6 entnommen werden kann, weist die Abdeckkappe einen hülsenförmigen Kappenkörper 7 auf, dessen Außenkontur an die Innenkontur der Durchgriffsbohrung 3 in deren oberem Bereich angepasst ist. Der Kappenkörper ist ausgebildet, um die
Durchgriffsbohrung 3 nahezu vollständig zu verschließen.
Konkret weist der Kappenkörper 7 eine plattenförmige, runde obere Wandung 8 und einen von dieser nach unten abragenden ringförmigen Steg 9 auf. Der Durchmesser des ringförmigen Steges 9 ist kleiner als der Durchmesser der oberen Wandung 8. Dabei ist ein sich von der Außenkante der oberen Wandung 8 zu der Außenseite des ringförmigen Steges 9 verjüngender Be- reich vorgesehen, der als Anschlag 9a des Kappenkörpers 7 an dem oberen Endbereich der Durchgriffsbohrung 3 dient. Die Durchgriffsbohrung 3 weist in diesem Bereich eine abgerundete Kante 3b mit einem in etwa viertelkreisförmigen Querschnitt auf, an welche der im Querschnitt ebenfalls viertelkreisför¬ mige Anschlag 9a angepasst ist.
Die Oberseite der plattenförmigen oberen Wandung 8 des Kap- penkörpers 7 ist ferner mit einer Wärmedämmschicht 10 verse¬ hen. Diese ist aus einem keramischen Material und sie ist ge¬ eignet, Temperaturen von mehr als 1200°C Stand zu halten.
In der oberen Wandung 8 des Kappenkörpers 7 sind darüber hin- aus, wie in Figur 8, die eine Aufsicht auf die Oberseite ent¬ hält, gut erkennbar, insgesamt vier Öffnungen 11 vorgesehen.
An dem Kappenkörper 6 ist ferner eine Aufnahme 13 für den Kopf 4a der Schraube 4 vorgesehen. Die Aufnahme 13, in welche der Schraubenkopf 4a mit seitlichem Spiel über etwa dreivier¬ tel seiner Höhe hineinpasst, ist konkret definiert durch die Unterseite der oberen Wandung 8 des Kappenkörpers und die In¬ nenseite des ringförmigen Steges 9. Die Abdeckkappe 6 umfasst ferner Befestigungsmittel, konkret einen Sicherungsring 12, mittels dem der Kappenkörper 7 klemmend an dem Kopf 4a der Schraube 4 befestigt ist. Der Siche¬ rungsring 12, der offen ausgebildet ist, besteht aus einem gebogenen Draht aus Federstahl. Wie in Figur 9 gut erkennbar, umfasst der offene Sicherungsring 12 konkret einen in etwa halbkreisförmigen Abschnitt 12a sowie an jedem seiner beiden Enden einen V-förmig nach innen gebogenen Abschnitt 12b. Wenn der Sicherungsring 12 an dem Kappenkörper 7 positioniert ist, umgreift der Abschnitt 12a den Kappenkörper 7 außenseitig im Bereich des ringförmigen Steges 9. Die V-förmig nach innen gebogenen Abschnitte 12b an den beiden Ende des Sicherungs¬ ringes ragen ferner durch zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 14 in der Wandung des ringförmigen Steges 9 in dessen Innenraum. Zur Befestigung des Kappenkörpers 7 an der Schraube 4 liegen die V-förmig nach innen ragenden Endbereiche 12b des Sicherungsrings 12 kraftschlüssig an dem Schrau¬ benkopf 4a an. Für einen besonders sicheren Sitz des Kappenkörpers 7 an dem Schraubenkopf 4a ist in dessen oberem Be- reich ferner eine umlaufende Nut 4b vorgesehen, in welche die Abschnitte 12b des Sicherungsringes 12 eingreifen. In Figur 15, in welcher eine andere Ausführungsform einer Schraube dargestellt ist, können die umlaufende Nut und die an dieser anliegenden V-förmigen Bereiche des Sicherungsrings gut er¬ kannt werden.
Wie in Figur 1 erkennbar, ist der Kappenköper 7 ferner derart ausgebildet und an dem Schraubenkopf 4a befestigt, dass zwi- sehen dem Kappenkörper 7 und dem Schraubenkopf 4a ein ringförmiger Kanal 15 zur Führung von Kühlluft definiert wird, wenn die Abdeckkappe 6 an der Schraube 4 mittels des Siche¬ rungsringes 12 festgeklemmt ist. Konkret ist der Kappenkörper 7 mittels des Sicherungsringes 12 derart an dem Schraubenkopf 4a gehalten, dass der Schraubenkopf 4a in der Aufnahme 13, die den Schraubenkopf 4a mit seitlichem Spiel umgreift, seit¬ lich zentriert ist. Zwischen der Innenwandung der Aufnahme 13 und der Außenwandung des Schraubenkopfes 4a wird so ein ring¬ förmiger Kanal 15 zur Führung von Kühlluft definiert, wenn der Kappenkörper 7 wie in Figur 1 dargestellt auf den Schraubenkopf 4a geklemmt ist.
Die Mittel zum Führen von Kühlluft umfassen ferner vier Kanäle 15a, die sich vom oberen Bereich des ringförmigen Kanals 15 radial zur Außenseite des Kappenkörpers 7 erstrecken sowie vier Nuten, die im Bereich des Anschlags 9a außenseitig an dem Kappenkörper 7 vorgesehen sind. Die Nuten, die in der Figur nicht erkennbar sind, erstrecken sich im Bereich des viertelkreisförmigen des Anschlags 9a jeweils von einem der radialen Kanälen 15a bis zur Oberseite des Kappenkörpers 7. Die nach außen offenen Nuten sind durch die Innenwandung der Durchgriffsbohrung 3 verschlossen, wenn der Kappenkörper 7, wie in der Figur 1 dargestellt, formschlüssig in der
Durchgriffsbohrung 3 sitzt, so dass Kanäle zur Führung von Kühlluft gebildet sind.
Alternativ zu der hier dargestellten Ausführungsform kann auch eine Abdeckkappe zum Einsatz kommen, die keine Nuten an ihrer Außenseite aufweist. Die Kühlluft kann auch durch einen Ringspaltraum strömen, der - bereits aufgrund von Fertigungstoleranzen - immer zwischen der Durchgriffsbohrung 3 und dem in dieser positionierten Kappenkörper 7 gebildet wird
Bei der dargestellten Ausführungsform, münden die Nuten jeweils in eine von vier Öffnungen 11, die, wie in Figur 8 gut erkennbar ist, im äußeren Randbereich der oberen Wandung 8 vorgesehen sind. Die Öffnungen 11 ermöglichen ein besonders gleichmäßiges Austreten von Kühlluft in die Brennkammer. Die Öffnungen 11 ermöglichen darüber hinaus ein besonders komfortables Abheben der Abdeckkappe 6 von der Durchgriffsbohrung 3, da ein geeignetes Werkzeug, beispielsweise ein Schrauben¬ zieher in diese gesteckt werden kann, um die Abdeckkappe kom- fortabel anzuheben.
Zum Zuführen von Kühlluft in den Innenraum der
Durchgriffsbohrung 3 sind ferner in der Bodenwandung 3a der Durchgriffsbohrung 3 Kanäle 17 vorgesehen, die sich vertikal durch die Wandung erstrecken.
Im Betrieb der nicht dargestellten Brennkammer herrschen in dieser hohe Temperaturen im Bereich von 1200 °C und mehr vor. Der Hitzeschild 1 wird zu dessen Kühlung über in der Zeich- nung nicht dargestellte Öffnungen, die sich von seiner Unter- zu seiner Oberseite durch dessen Wandung erstrecken, mit Kühlluft beaufschlagt.
Es wird ferner durch die in der Bodenwandung 3a der
Durchgriffsbohrung 3 vorgesehenen Kanäle 16 Kühlluft in den
Innenraum der Durchgriffsbohrung 3 eingelassen. Der Kühlluftstrom ist durch entsprechende Pfeile in den Figuren darge¬ stellt . Die Kühlluft strömt durch den ringförmigen Kanal 15, welcher zwischen dem Schraubenkopf 4a und der Innenwandung des Kappenkörpers 7 im Bereich der Aufnahme 13 definiert wird, an dem Kopf 4a der Schraube 4 außenseitig vorbei. Durch die vier Kanäle 15a wird die Kühlluft in die vier Nuten geführt, die im Bereich des Anschlags 9a außenseitig vorgesehen sind.
Durch die Nuten strömt die Kühlluft zu den Öffnungen 11 in der oberen Wandung 8 des Kappenkörpers 7 in tritt in die Brennkammer ein.
In Figur 2 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Hitzeschild 1 dargestellt, welcher nahezu baugleich zu dem in Figur 1 dargestellten ist. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugs- Ziffern versehen. Der einzige Unterschied dieses Hitzeschildes 1 zu dem in Figur 1 dargestellten besteht darin, dass nicht in der Bodenwandung 3a der Durchgriffsbohrung 3 Kanäle zum Einlassen von Kühlluft in den Innenraum der
Durchgriffsbohrung 3 vorgesehen sind, sondern dass sich hier durch die Seitenwandung 3b der Durchgriffsbohrung 3 Kanäle 17 von schräg unten erstrecken. Die Kühlluftführung im Innenraum der Durchgriffsbohrung 3 entspricht - bis auf den anderen Einlasspunkt - der Kühlluftführung von Figur 1. In Figur 3 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Hitzeschild 1 dargestellt, welcher nahezu baugleich zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Hitzeschilden 1 ist. Identische Komponenten sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der einzige Unterschied besteht hier darin, dass in dem Hitze- schild 1 keine Kanäle zur Führung von Kühlluft in der Wandung der Durchgriffsbohrung 3 vorgesehen sind. Die Zufuhr von Kühlluft in den Innenraum der Durchgriffsbohrung 3 erfolgt hier durch einen in der Schraube 4 vorgesehenen Zuführkanal. Der Zuführkanal 18 erstreckt sich zentral in Längsrichtung durch die Schraube 4. Von diesem zweigen auf etwa mittlerer Höhe des Schraubenkopfes 4a Abzweigkanäle 19 radial nach au¬ ßen ab, die in den ringförmigen Kanal 15 münden, der zwischen der Außenwandung des Schraubenkopfes 4a und der Innenwandung des ringförmigen Steges 9 definiert wird. Die Kühlluft strömt in diesem ringförmigen Kanal 15 in Richtung der Oberseite des Kappenkörpers 7 und strömt, wie bei den Ausführungsformen ge¬ mäß den Figuren 1 und 2, durch die radial abzweigenden Kanäle 15a in die vier Nuten und durch Öffnungen 11 in die nicht dargestellte Brennkammer.
In Figur 4 ist der in Figur 3 dargestellte Hitzeschild 1 ge- zeigt. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform unterscheidet sich die Schraube 4 von der in Figur 3 darge¬ stellten dadurch, dass diese im oberen Endbereich ihres Kopfes 4a eine kegelförmige Vertiefung 20 aufweist, durch welche Kühlluft, die durch den zentralen Zufuhrkanal 18 in die
Schraube 4 eingelassen wird, gleichmäßig in den oberen seit¬ lichen Endbereich des Schraubenkopfes 4a geführt werden kann. Von hier tritt die Kühlluft, da die Schraube 4 nicht fluid- dicht an der Unterseite von der oberen Wandung 8 des Kappenkörpers 7 anliegt, in den ringförmigen Kanal 15 ein. Vergrö- ßerte Ansichten von schräg oben sowie eine Schnittdarstellung der Schraube 4 sind in den Figuren 14 bis 16 enthalten.
Eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abdeckkappe ist ferner in den Figuren 10 bis 13 zu erkennen. Diese weist einen von der Unterseite der oberen Wandung 8 des Kappenkörpers 7 nach unten abragenden kegelförmigen Vorsprung
21 auf. Der kegelförmige Vorsprung 21 ist auch gut in der Figur 13 zu erkennen, welche eine vergrößerte Darstellung der Abdeckkappe aus den Figuren 10 und 11 von schräg unten zeigt. In Figur 13 ist die Abdeckkappe 6 von schräg oben zu sehen.
Der kegelförmige Vorsprung 21 greift - wenn die Abdeckkappe in der Durchgriffsbohrung 3 des Hitzeschildes 19 positioniert ist - in die ebenfalls kegelförmige Vertiefung 20 der Schrau- be 4 ein, die baugleich zu der in Figur 4 dargestellten
Schraube ist. Zwischen der kegelförmigen Vertiefung 20 und dem kegelförmigen Vorsprung 21 wird ein konischer ringförmiger Kanal 22 definiert. Der zentrale Zuführkanal 18 mündet in den unteren, spitzen Endbereich des konischen ringförmigen Kanals 22, so dass Kühlluft, die durch den Zuführkanal 18 nach oben in die Schraube 4 strömt, in den konischen Ringka¬ nal einströmen kann. Durch den konischen ringförmigen Kanal
22 wird die Kühlluft in den oberen Außenbereich der Aufnahme 14 geführt, von dem sich vertikale Kanäle 23 durch die obere Wandung 8 des Kappenkörpers 7 bis zur Brennkammer erstrecken.
In dem zentralen Zuführkanal 18 ist hier ferner ein
Drallblech 24 vorgesehen. Mittels des Drallbleches 24 wird erreicht, dass die Kühlluft mit Drall entlang der Wandung des konischen ringförmigen Kanals geführt wird.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Drallblech 24 kann die Kühlluft auch - wie in Figur 11 dargestellt - über Abweig- kanäle 25, die sich im unteren Endbereich der Schraube 4 von außen horizontal durch die Schraubenwandung erstrecken und tangential in den zentralen Zuführkanal 18 münden, tangential in den Zuführkanal geleitet werden.
Ein weiterer Unterschied dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abdeckkappe besteht darin, dass diese in ihrer oberen Wandung 8 keine vier Öffnungen im äußeren Randbereich aufweist, sondern zwei Öffnungen 26, die etwas mittiger in der oberen Wandung 8 vorgesehene sind. Die Öffnungen 26 sind in Figur 12 gut erkennbar. Die Öffnungen 26 dienen - wie die Öffnungen 11 - dem Auslassen von Kühlluft in die Brennkammer sowie einem komfortablen abheben der Abdeckkappe 6 von der Durchgriffsbohrung 3 mittels eines geeigneten Werkzeugs. Wie in den Figuren 10 und 11 erkennbar, münden die vertikalen Kanäle 23 in die Öffnungen 26. Die Kanäle 23 verbinden den obe¬ ren Endbereich des konischen ringförmigen Kanals mit den Öffnungen 26. Kühlluft kann aus dem oberen Endbereich des konischen ringförmigen Kanals 22 in die beiden vertikalen Kanäle 23 eintreten und durch die Öffnungen 26 in die Brennkammer strömen .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Abdeckkappe (6) für eine Durchgriffsbohrung (3) in einem Hitzeschild (1) und ein in der Durchgriffsbohrung (3)
positionierbares Fixierelement (4) zur Fixierung des Hitze¬ schildes (1) an einer Wandung, umfassend
- einen Kappenkörper (7), der ausgebildet ist, um die
Durchgriffsbohrung (3) zumindest teilweise zu verschlie- ßen und an seiner Oberseite eine Wärmedämmschicht (10) aufweist, und
- Befestigungsmittel (12), die ausgebildet sind, um den Kappenkörper (7) lösbar, insbesondere klemmend an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) zu befestigen.
2. Abdeckkappe (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenkörper (7) hülsenförmig ausgebildet ist, und insbesondere eine plattenförmige runde obere Wandung (8) und einen von der oberen Wandung (8) nach unten abragenden ringförmigen Steg (9) aufweist.
3. Abdeckkappe (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ringförmigen Steges (9) kleiner als der Durchmesser des Deckelelements (8) ist, und insbesondere ein sich von der Außenkante des Deckelelements (8) zu der Au¬ ßenseite des ringförmigen Steges (9) verjüngender Bereich vorgesehen ist, der als Anschlag (9a) des Kappenkörpers (7) an einen Endbereich der Durchgriffsbohrung (3) dient.
4. Abdeckkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der oberen Wandung (8) des Kap¬ penkörpers (7) Öffnungen (11) vorgesehen sind.
5. Abdeckkappe (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel einen Si¬ cherungsring (12) umfassen, der den Kappenkörper (7) zumin- dest teilweise außenseitig umgreift und insbesondere wenigs¬ tens einen Abschnitt aufweist, der durch wenigstens eine kor¬ respondierende seitliche Öffnung (14) in dem Kappenkörper (7) nach innen ragt.
6. Abdeckkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass eine nach unten offene Aufnahme (13) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, zumindest einen Endbereich des Fixierelements, insbesondere den Kopf (4a) ei- ner Schraube (4), aufzunehmen, wobei insbesondere in der Auf¬ nahme (13) ein nach unten abragender Vorsprung (21) vorgesehen ist.
7. Abdeckkappe (6) nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Sicherungsring (12) durch die seitlichen
Öffnungen (14) im Bereich der Aufnahme (13) nach innen ragt.
8. Abdeckkappe (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsmittel zur Führung von Kühlluft vorgesehen sind, die insbesondere wenigstens einen sich durch eine Wandung des Kappenkörpers erstreckenden Kanal (15a, 23) umfassen.
9. Abdeckkappe (6) nach Anspruch 6 oder 7 und 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich wenigstens ein Kanal (15a, 23) von dem Innenraum der Aufnahme (13) bis zur Außenseite des Kap¬ penkörpers (7) erstreckt, insbesondere sich wenigstens ein Kanal (15a, 23) zumindest im Wesentlichen vertikal durch die obere Wandung (8) des Kappenkörpers (7) und/oder sich wenigs- tens ein Kanal (15a, 23) zumindest im Wesentlichen horizontal durch eine Seitenwandung des Kappenkörpers (7) .
10. Abdeckkappe (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenkörper (7) aus Metall und/oder Keramik gefertigt ist
11. Abdeckkappe (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht (10) ausge- bildet ist, um Temperaturen von mehr als 1000°C Stand zu hal¬ ten und insbesondere keramische Materialien umfasst.
12. Hitzeschild (1) mit einer Wärmedämmschicht (2) an seiner Oberseite und mit einer insbesondere zentralen Durchgriffs¬ bohrung (3) , in der im montierten Zustand ein Fixierelement (4) zur Fixierung des Hitzeschilds (1) an einer Wandung positioniert ist, und mit einer Abdeckkappe (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die an der Durchgriffsbohrung (3)
und/oder dem Fixierelement (4) lösbar, insbesondere klemmend befestigt ist.
13. Hitzeschild (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um Kühlluft in die
Durchgriffsbohrung einzulassen, wobei die Mittel insbesondere Kanäle (16, 17) umfassen, die sich durch eine Seitenwandung (3b) und/oder eine Bodenwandung (3a) der Durchgriffsbohrung (3) erstrecken.
14. Hitzeschild (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fixierelement (4) wenigstens ein Kanal zur Führung von Kühlluft vorgesehen ist, wobei insbesondere ein sich in Längsrichtung des Fixierelementes erstreckender Zuführkanal (18) vorgesehen ist, von dem insbesondere wenigs- tens ein Abzweigungskanal (19), insbesondere tangential oder radial, abzweigt.
15. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Kappenkörper (7) derart ausge- bildet ist, dass zwischen dem Kappenkörper (7) und dem Fixierelement (4) und/oder zwischen dem Kappenkörper (7) und der Durchgriffsbohrung (3) wenigstens ein Kanal (15) zur Führung von Kühlluft definiert wird, wenn der Kappenkörper (7) an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) befestigt ist.
16. Hitzeschild (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach unten offene Aufnahme (13) an der Abdeckkappe (6) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, den oberen Endbe¬ reich des Fixierelements (4a) aufzunehmen und dass insbeson¬ dere zwischen der Innenwandung der Aufnahme (13) und der Außenwandung des Fixierelements (4) wenigstens ein Kanal (22) zur Führung von Kühlluft definiert wird, wenn der Kappenkörper (7) an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) befestigt ist.
17. Hitzeschild (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem oberen Endbereich des Fixierelements (4) eine
Vertiefung (20) vorgesehen ist und insbesondere in der Auf¬ nahme (13) ein nach unten abragender Vorsprung (21) vorgesehen ist, der komplementär zu der Vertiefung (20) ausgebildet ist, derart, dass zwischen dem Vorsprung (21) und der Vertie- fung (20) wenigstens ein insbesondere ringförmiger Kanal (22) zur Führung von Kühlluft definiert wird, wenn der Kappenkörper (7) an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) befestigt ist.
18. Hitzeschild (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (21) und die Vertiefung (20) kegelförmig sind, so dass ein konischer ringförmiger Kanal (22) definiert wird, wenn der Kappenkörper (7) an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) befestigt ist.
19. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, da¬ durch gekennzeichnet, dass an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Kappenkörper (7) Befestigungsmittel vorgesehen sind, über welche die Abdeckkappe (7) lösbar, insbesonde- re klemmend, an der Durchgriffsbohrung (3) und/oder an dem Fixierelement (4) befestigt werden kann, wobei die Befesti¬ gungsmittel insbesondere einen Sicherungsring (12) umfassen.
20. Hitzeschild (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Endbereich des Fixiermittels (4) eine Nut (4b) vorgesehen ist, in die die Befestigungsmittel, insbesondere der Sicherungsring (12), eingreifen können.
21. Hitzeschild (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenkörper (7) hülsenförmig ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring (12) den Kappenkörper (7) zumindest teilweise außenseitig umgreift und durch seitliche Öffnungen (14) in dem Kappenkörper (7) nach innen ragt, insbesondere im Bereich einer Aufnahme (13), die an der Abdeckkappe (6) vorge¬ sehen und ausgebildet ist, zumindest den oberen Endbereich des Fixierelements (4) aufzunehmen, derart, dass der Siche¬ rungsring (12) zur Befestigung der Abdeckkappe (6) kraft- schlüssig in Anlage an das Fixierelement (4) bringbar ist, insbesondere im Bereich der Nut (4b) .
22. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 21, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Kappenkörpers (7) an die Innenkontur der Durchgriffsbohrung (3) in ihrem oberseitigen Endbereich angepasst ist.
23. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 22, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Abdeckkappe (6) derart ausge- staltet ist, dass sie die Oberseite des Hitzeschildes (1) im Bereich der Durchgriffsbohrung (3) zumindest im Wesentlichen bündig verschließt.
PCT/EP2015/067331 2014-07-31 2015-07-29 Abdeckkappe für eine durchgriffsbohrung in einem hitzeschild und ein in der durchgriffsbohrung positionierbares fixierelement sowie hitzeschild mit einer abdeckkappe Ceased WO2016016281A1 (de)

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