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EP0224817A1 - Heat shield arrangement, especially for the structural components of a gas turbine plant - Google Patents

Heat shield arrangement, especially for the structural components of a gas turbine plant Download PDF

Info

Publication number
EP0224817A1
EP0224817A1 EP86116167A EP86116167A EP0224817A1 EP 0224817 A1 EP0224817 A1 EP 0224817A1 EP 86116167 A EP86116167 A EP 86116167A EP 86116167 A EP86116167 A EP 86116167A EP 0224817 A1 EP0224817 A1 EP 0224817A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat shield
hat
support structure
parts
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP86116167A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0224817B1 (en
Inventor
Bernard Dr. Becker
Helmut Dipl.-Math. Maghon
Wilhelm Dipl.-Ing. Schulten
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
Kraftwerk Union AG
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kraftwerk Union AG, Siemens AG filed Critical Kraftwerk Union AG
Publication of EP0224817A1 publication Critical patent/EP0224817A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0224817B1 publication Critical patent/EP0224817B1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a heat shield arrangement for protecting a support structure against a hot fluid according to the preamble of claim 1.
  • the heat shield elements consist of profiled stones which are attached to the combustion chamber wall at intervals with the formation of cooling air gaps by means of retaining clips made of austenitic material.
  • the holding clamps in turn are held by bolts which penetrate the combustion chamber wall.
  • the bolts are held adjustable in the combustion chamber wall by means of eccentric bushings, so that the attachment can be adapted to the dimensions of the combustion chamber bricks, which do not always match.
  • the object of the present invention is to provide an improved heat shield arrangement of the generic type which is suitable for lining complexly shaped structures.
  • the cooling air consumption should be as low as possible and distributed as evenly as possible over the area to be protected, without large thermal stresses occurring on the heat shield elements and their anchors.
  • the heat shield arrangement should preferably consist only of metallic components.
  • Such surfaces can always be broken down into segments of a suitable size, depending on the specific shape, whether triangles, polygons or segments of a surface of the rotating body are the cheapest solution. It is also fundamentally possible to use curved hat parts in the room. However, it is particularly advantageous to approximate given structural surfaces by means of flat triangles, the size of the triangles depending on the desired accuracy of the approximation.
  • the resulting triangles are generally not equilateral and not completely identical to one another, but it is desirable to use triangles that are almost equilateral if possible. This can lead to difficulties at individual points, but it is in principle desirable to use triangles with angles that are not too acute, since otherwise the long tips could have an increased tendency to vibrate.
  • the individual heat shield elements do not necessarily have to be anchored exactly in their center of gravity , but this is generally the cheapest solution.
  • the type of anchoring depends on the respective requirements, so that different complex solutions can be considered.
  • the simplest solution is anchoring with an anchor bolt which penetrates the support structure in a pressure passage bore and is braced against the support structure with at least one fastening nut screwed onto its free end.
  • a defined distance between the supporting structure and the hat part is produced by suitable means, for example a spacer ring or a ring shoulder.
  • suitable means for example a spacer ring or a ring shoulder.
  • Another type of fastening is to screw the heat shield elements tightly from the hot gas side by means of countersunk anchor bolts, which of course requires correspondingly fastened nuts on the rear of the supporting structure.
  • a cooling fluid preferably air
  • impingement cooling This effect alone cools the hat parts considerably.
  • the cooling fluid flows to the edges of the hat parts and through the gaps between the hat parts and, thus deflected by the hot fluid flowing past, additionally forms a cooling film on the top of the hat parts.
  • skirting boards on the support structure opposite these columns, which form a defined distance from the hat parts.
  • These skirting boards can also have defined depressions on their upper side, which lie transversely to the course of the skirting board, which ensure a minimum flow of cooling fluid even when there are heat shield elements. It may even be advantageous to dimension the skirting boards and heat shield elements so that they lie against one another during initial assembly, and that a gap may not form until commissioning due to the effects of heat.
  • the heat shield arrangement shown schematically in simplified form in FIGS. 1 and 2 is particularly suitable for gas turbine systems, and in particular for the turbine housing, through which the hot gases coming from the combustion chamber flow. So far, it has been difficult to cool such support structures 1 or to protect them by means of heat shield arrangements. Therefore, such tag structures were mostly used without heat shields while accepting the disadvantages.
  • the support structure 1 is now provided with cooling air passages 2, which are distributed uniformly or in accordance with the cooling requirement over the support structure 1.
  • HG is the hot gas side
  • KG is the cold gas side; the latter presses cooling air under pressure through the passages 2, as indicated by arrows.
  • Heat shield elements are anchored to the support structure 1, which have a hat part 3 and a shaft part 5 in the manner of a mushroom.
  • the shaft part consists of an anchor bolt 5, which penetrates the support structure 1 in a through hole 8. It is held at a distance a1 by means of an annular shoulder 5.2 on its reinforced head 5.1 to the hot gas side HG of the support structure 1 and is clamped against the support structure 1 by a fastening nut 5.3 screwed onto its free end, the fastening nuts being secured against rotation by a welding point (not shown) Cold gas side KG of the support structure 1 are connected.
  • the cooling air flowing through the cooling air passages 2 reaches the intermediate space 6 between the support structure and the hat part, impacts against the underside 3.1 of the hat part 3 and then flows along this underside 3.1 to the cooling air gaps 4 between the individual hat parts 3.
  • Skirting boards 1.4 in the space 6 below the cooling air gap 4 cause defined throttling points and prevent hot gas from penetrating into the space 6.
  • Those emerging from the cooling air gaps 4 Cooling air is deflected on the hot gas side HG by the gas flow prevailing there and thus forms a cooling air film on the top of the hat parts 3, as a result of which an additional cooling effect occurs.
  • the hat parts 3 of the individual heat shield elements and their anchor bolts 5 are preferably both z. B.
  • the anchor bolts 5 are each welded to the central region 7.
  • the heat shield elements have similar hat parts of the shape of equilateral triangles.
  • an irregularly curved surface must be composed of different polygons, preferably triangles.
  • Such polygons or triangles always have a precisely definable center of gravity, but the anchor bolts do not necessarily have to be fastened exactly in this center of gravity.
  • anchoring outside the center of gravity can be advantageous for reasons of the tendency of individual sections of the polygons to vibrate.
  • the baseboards 1.4 bring about defined throttling points for the cooling gas, which, as explained above, adjust themselves to uniform cross sections.
  • the exact width of the cooling air gaps 4 between the hat parts 3 is therefore not important if they are sufficiently wide. This is also an advantage because these gaps change constantly under different operating conditions.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through part of the heat shield arrangement
  • FIG. 4 shows a section through FIG. 3 along the line IV-IV
  • FIG. 5 shows a view from above of a heat shield element.
  • the support structure 31 in turn has cooling air bores 32 and firmly anchored heat shield elements with triangular hat parts 33. Between the individual hat parts 33 there are cooling air gaps of width a33. Between the support structure 31 and the underside 33.1 of the hat parts 33 there is an intermediate space 36 of width a31.
  • the hat parts 33 have in their central area a pot-like shape 33.2, 33.3, which has a through hole 33.4 in its underside 33.3.
  • a bolt 35 is passed through this bore 33.4 and a corresponding through bore 38 in the support structure 31, the bolt head 35.1 being in the pot-like configuration 33.2, 33.3, preferably in alignment with the surface of the hat part 33 on the hot gas side HG.
  • the bolt head 35.1 z. B. have a hexagon or a similar attack possibility for a tool for tightening.
  • This bolt is braced against the cold gas side KG of the support structure 31 by means of a nut, the nut 35.2 having claw-shaped brackets 35.3 which are supported against the support structure 31 and are welded to it 35.4.
  • the nut 35.2 itself does not need to touch the support structure 31, so that a suitable pretension can be achieved by the claw-shaped arms 35.3.
  • the through bore 38 in the support structure 31 and the corresponding bore 33.4 are at least in some areas significantly wider than the diameter of the bolt 35, cooling air can flow along the bolt 35 and thus cool the latter and, in particular, its head 35.1.
  • Suitable drainage channels 33.6 must be provided in the pot-like shape 33.2, 33.3.
  • Other solutions for maintaining the pretensioning force of the bolt 35 are also conceivable, such as expansion screws, spring plates and the like.
  • Additional cooling fluid passages for example in the form of holes 33.6, can be found in the pot like shape 33.2, 33.3 are provided. Additional cooling fluid passages 33.7 can also be provided at points of the heat shield elements 33 which are to be cooled, but should not be aligned with the cooling fluid bores 32. 3 also shows realistic arrangements for skirting boards 31.4, 31.6, 31.7 as throttling points 39 for the cooling gas flow. These baseboards can in the shape of the support structure 31 z. B. considered by casting from the beginning or applied later. As shown in the skirting board 31.4, they should have a surface shape 31.5 adapted to the course of the adjacent hat parts 33, but this is not absolutely necessary if only a defined throttle point is formed.
  • skirting boards in the area of the contact points of several heat shield elements can be difficult because of the large accumulations of material.
  • the skirting board which is otherwise also possible, may have special shapes, z. B. as shown with the baseboards 31.6, 31.7, an annular course with an example hemispherical recess 31.8 inside. In this way, defined throttle points 39 remain at a suitable distance a32 without too much material being piled up at one point.
  • FIG. 6 shows an example of the division of a curved surface into suitable triangles.
  • an inner casing of a gas turbine with relatively few triangles can be approximated very well without the individual heat shield elements should be curved.
  • a better approximation of the shape is possible either through a larger number of polygons, especially triangles, or through the use of curved heat shield elements.
  • a major advantage of using triangles, however, is that three points always define a plane, so that the division of a curved surface into triangles presents the fewest problems in the later manufacture of the heat shield elements.
  • the present invention is particularly suitable for hot gas ducts, combustion chambers and similar parts of gas turbines, but is not restricted to such applications.
  • This heat shield arrangement enables higher temperatures inside a support structure or simplifies its construction and reduces its loads.

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Hitzeschildanordnung ist aufgebaut aus in einer Tragstruktur (31) verankerten Hitzeschildelementen, die nach Art eines Pilzes einen Hutteil (33) und einen Schaftteil (35) aufweisen, wobei der Hutteil (33) ein ebener oder räumlicher, polygonaler Plattenkörper mit geraden oder gekrümmten Berandungslinien ist, und der Schaftteil (35) den Zentralbereich dieses Plattenkörpers mit der Tragstruktur verbindet. Bevorzugt sind die Hutteile dreieckig oder haben die Form eines Segmentes der Oberfläche eines Rotationskörpers. Mit dieser Hitzeschildanordnung lassen sich insbesondere Heißgaskanalwände bei Gasturbinenanlagen auskleiden und so gegen sehr hohe Temperaturen schützen. Die Pilzform der Hitzeschild-Elemente mit nur einer zentralen Verbindung zur Tragstruktur (31) führt nur zu geringen Wärmespannungen, da sich die Hutteile (33) nach allen Seiten frei ausdehnen können. Die Zufuhr von Kühlfluid in den Zwischenraum (36) zwischen Tragstruktur (31) und Hutteil (33), von wo es durch Kühlfluidspalten (34) zwischen den Hutteilen (33) abfließt, bewirkt eine effektive Kühlung der Hutteile (33).The heat shield arrangement is constructed from heat shield elements anchored in a supporting structure (31), which have a hat part (33) and a shaft part (35) in the manner of a mushroom, the hat part (33) being a flat or spatial, polygonal plate body with straight or curved edge lines is, and the shaft part (35) connects the central region of this plate body with the support structure. The hat parts are preferably triangular or have the shape of a segment of the surface of a rotating body. With this heat shield arrangement, in particular hot gas duct walls in gas turbine plants can be lined and thus protected against very high temperatures. The mushroom shape of the heat shield elements with only one central connection to the supporting structure (31) leads to only low thermal stresses, since the hat parts (33) can expand freely on all sides. The supply of cooling fluid into the intermediate space (36) between the support structure (31) and the hat part (33), from where it flows through cooling fluid gaps (34) between the hat parts (33), results in an effective cooling of the hat parts (33).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hitzeschildanord­nung zum Schutz einer Tragstruktur gegenüber einem heißen Fluid gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Hitzeschildanordnung ist z. B. zur Auskleidung der Brenn­kammer-Innenwand einer Gasturbinenanlage bekannt durch die DE-PS 11 73 734. Dabei bestehen die Hitzeschild-Ele­mente aus profilierten Steinen, welche mit gegenseitigem Abstand unter Bildung von Kühlluftspalten mittels Halte­klammern aus austenitischem Material an der Brennkammer­wand befestigt sind. Die Halteklammern ihrerseits werden von Bolzen, welche die Brennkammerwand durchdringen, ge­halten. Die Bolzen sind mittels Excenterbuchsen in der Brennkammerwand justierbar gehalten, damit eine Anpassung der Befestigung an die Abmessungen der Brennkammersteine, die nicht immer übereinstimmen, möglich ist.The present invention relates to a heat shield arrangement for protecting a support structure against a hot fluid according to the preamble of claim 1. B. for lining the combustion chamber inner wall of a gas turbine system known from DE-PS 11 73 734. Here, the heat shield elements consist of profiled stones which are attached to the combustion chamber wall at intervals with the formation of cooling air gaps by means of retaining clips made of austenitic material. The holding clamps in turn are held by bolts which penetrate the combustion chamber wall. The bolts are held adjustable in the combustion chamber wall by means of eccentric bushings, so that the attachment can be adapted to the dimensions of the combustion chamber bricks, which do not always match.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Hitzeschildanordnung der gattungsge­mäßen Art, welche sich zur Auskleidung von kompliziert geformten Strukturen eignet. Dabei soll der Kühlluftver­brauch möglichst gering sein und möglichst gleichmäßig über die zu schützende Fläche verteilt werden, ohne daß große Wärmespannungen an den Hitzeschild-Elementen und ihren Verankerungen auftreten können. Dabei soll die Hitze­schildanordnung möglichst nur aus metallischen Bauteilen bestehen.The object of the present invention is to provide an improved heat shield arrangement of the generic type which is suitable for lining complexly shaped structures. The cooling air consumption should be as low as possible and distributed as evenly as possible over the area to be protected, without large thermal stresses occurring on the heat shield elements and their anchors. The heat shield arrangement should preferably consist only of metallic components.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsge­mäßen Hitzeschildanordnung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 15 angegeben. Wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird, bie­tet die Erfindung verschiedene Vorteile. Durch den Aufbau eines einzelnen Hitzeschild-Elementes nach Art eines Pilzes können sich deren Hutteile frei in allen Richtungen vom Schaftteil weg ausdehnen, ohne daß es zu erheblichen Wärmespannungen kommt. Gegebenenfalls können sich die Hutteile an ihrer heißeren Oberfläche stärker ausdehnen als an ihrer Unterseite, was zwar zu einer leichten Wöl­bung der Hutteile führt, jedoch nicht zu Wärmespannungen. Weiterhin ist es problemlos möglich, beliebige räumliche Flächen von Tragstrukturen mit solchen Hitzeschild-Ele­menten zu verkleiden. Solche Flächen können immer in Segmente von geeigneter Größe zerlegt werden, wobei es von der speziellen Form abhängt, ob Dreiecke, Polygone oder Segmente einer Rotationskörperoberfläche die gün­stigste Lösung sind. Auch ist es grundsätzlich möglich, im Raum gekrümmte Hutteile zu verwenden. Besonders vor­teilhaft ist es allerdings, gegebene Strukturflächen nach Möglichkeit durch ebene Dreiecke anzunähern, wobei die Größe der Dreiecke von der gewünschten Genauigkeit der Annäherung abhängt. Die dabei entstehenden Dreiecke sind zwar im allgemeinen nicht gleichseitig und untereinander auch nicht völlig gleich, jedoch ist es wünschenswert, nach Möglichkeit nahezu gleichseitige Dreiecke zu ver­wenden. An einzelnen Stellen kann dies zu Schwierigkeiten führen, jedoch ist es prinzipiell wünschenswert, Dreiecke mit nicht zu spitzen Winkeln zu verwenden, da sonst die langen Spitzen eine erhöhte Schwingungsneigung aufweisen könnten. Zwar müssen die einzelnen Hitzeschild-Elemente nicht unbedingt genau in ihrem Schwerpunkt verankert werden, jedoch ist dies im allgemeinen die günstigste Lösung. Die Art der Verankerung hängt von den jeweiligen Anforderungen ab, so daß verschieden aufwendige Lösungen in Betracht kommen. Die einfachste Lösung ist die Veran­kerung mit einem Ankerbolzen, welcher die Tragstruktur in einer Druckgangsbohrung durchdringt und mit wenigstens einer auf sein freies Ende geschraubten Befestigungsmutter gegen die Tragstruktur verspannt ist. Durch geeignete Mittel, beispielsweise einen Distanzring oder eine Ring­schulter, wird ein definierter Abstand zwischen Trag­struktur und Hutteil hergestellt. Eine solche Anordnung läßt sich jedoch nur demontieren, wenn die Rückseite der Tragstruktur zugänglich ist, was beispielsweise bei Heiß­gaskanälen von Gasturbinen nicht immer möglich ist. Eine andere Befestigungsart besteht, wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird, darin, die Hitzeschild-Elemente mittels versenkter Ankerbolzen von der Heißgasseite her festzuschrauben, was natürlich entsprechend befestigte Muttern auf der Rückseite der Tragstruktur erfordert.According to the invention, this object is achieved in a generic heat shield arrangement by the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments are given in claims 2 to 15. As will be explained in more detail with reference to the drawing, the invention offers various advantages. The structure of a single heat shield element in the manner of a mushroom means that its hat parts can expand freely in all directions away from the shaft part without causing significant thermal stresses. If necessary, the hat parts can expand more on their hotter surface than on their underside, which leads to a slight curvature of the hat parts, but not to thermal stresses. Furthermore, it is easily possible to cover any spatial surfaces of support structures with such heat shield elements. Such surfaces can always be broken down into segments of a suitable size, depending on the specific shape, whether triangles, polygons or segments of a surface of the rotating body are the cheapest solution. It is also fundamentally possible to use curved hat parts in the room. However, it is particularly advantageous to approximate given structural surfaces by means of flat triangles, the size of the triangles depending on the desired accuracy of the approximation. The resulting triangles are generally not equilateral and not completely identical to one another, but it is desirable to use triangles that are almost equilateral if possible. This can lead to difficulties at individual points, but it is in principle desirable to use triangles with angles that are not too acute, since otherwise the long tips could have an increased tendency to vibrate. The individual heat shield elements do not necessarily have to be anchored exactly in their center of gravity , but this is generally the cheapest solution. The type of anchoring depends on the respective requirements, so that different complex solutions can be considered. The simplest solution is anchoring with an anchor bolt which penetrates the support structure in a pressure passage bore and is braced against the support structure with at least one fastening nut screwed onto its free end. A defined distance between the supporting structure and the hat part is produced by suitable means, for example a spacer ring or a ring shoulder. However, such an arrangement can only be disassembled if the rear of the support structure is accessible, which is not always possible, for example, in hot gas ducts of gas turbines. Another type of fastening, as will be explained in more detail with reference to the drawing, is to screw the heat shield elements tightly from the hot gas side by means of countersunk anchor bolts, which of course requires correspondingly fastened nuts on the rear of the supporting structure.

Die entscheidende Wirkung der Hitzeschildanordnung wird durch die Art der Kühlung der Hitzeschild-Elemente er­reicht. Ein Kühlfluid, vozugsweise Luft, wird durch eine Vielzahl von Bohrungen in der Tragstruktur gegen die Un­terseite der Hutteile geleitet. Diese Luft trifft nahezu senkrecht auf die zu kühlende Fläche auf und strömt an ihr entlang zu den Seiten ab (sogenannte Prallkühlung). Schon dieser Effekt kühlt die Hutteile ganz erheblich. Außerdem strömt das Kühlfluid zu den Rändern der Hutteile und durch die Spalten zwischen den Hutteilen hindurch und bildet so umgelenkt durch das vorbeiströmende heiße Fluid zusätzlich einen Kühlfilm auf der Oberseite der Hutteile.The decisive effect of the heat shield arrangement is achieved by the type of cooling of the heat shield elements. A cooling fluid, preferably air, is directed through a plurality of holes in the support structure against the underside of the hat parts. This air strikes the surface to be cooled almost vertically and flows along it to the sides (so-called impingement cooling). This effect alone cools the hat parts considerably. In addition, the cooling fluid flows to the edges of the hat parts and through the gaps between the hat parts and, thus deflected by the hot fluid flowing past, additionally forms a cooling film on the top of the hat parts.

Da die meisten Spalte nicht in Strömungsrichtung ver­laufen, kann sich ein sehr gleichmäßiger, effektiver Kühl­film ausbilden.Since most of the gaps do not run in the direction of flow, a very even, effective cooling film can form.

Da die Kühlfluidspalte zwischen den Hitzeschild-Elementen in Abhängigkeit von der Temperatur und anderen Parametern unterschiedliche und wechselnde Breiten haben, eignen sich diese Spalte nur begrenzt als definierte Drossel­stelle für den Kühlfluidstrom. Es ist daher günstig, gegenüber diesen Spalten auf der Tragstruktur Sockel­leisten anzuordnen, welche einen definierten Abstand zu den Hutteilen bilden. Diese Sockelleisten können an ihrer Oberseite auch definierte, quer zum Verlauf der Sockel­leiste liegende Vertiefungen aufweisen, die einen Mindest­kühlfluidstrom auch bei aufliegenden Hitzeschild-Elementen sicherstellen. Es kann sogar vorteilhaft sein, die Sockel­leisten und Hitzeschild-Elemente so zu bemessen, daß diese bei der Erstmontage aneinanderliegen, und daß sich erst bei In­betriebnahme, bedingt durch Wärmeeinflüsse, evtl. ein Spalt ausbildet.Since the cooling fluid gaps between the heat shield elements have different and changing widths depending on the temperature and other parameters, these gaps are only of limited use as a defined throttle point for the cooling fluid flow. It is therefore advantageous to arrange skirting boards on the support structure opposite these columns, which form a defined distance from the hat parts. These skirting boards can also have defined depressions on their upper side, which lie transversely to the course of the skirting board, which ensure a minimum flow of cooling fluid even when there are heat shield elements. It may even be advantageous to dimension the skirting boards and heat shield elements so that they lie against one another during initial assembly, and that a gap may not form until commissioning due to the effects of heat.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand einzelner Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen

  • Figur 1 in schematischer Darstellung eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Hitzeschildanordnung,
  • Figur 2 einen Schnitt durch diese Anordnung, ebenfalls in vereinfachter Darstellung, entlang der Linie II-II,
  • Figur 3 einen Schnitt durch ein spezielles Ausführungs­beispiel der Erfindung mit versenkten Ankerbolzen,
  • Figur 4 einen schematischen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch Fig. 3,
  • Figur 5 eine Ansicht von oben auf ein Hitzeschild-Element gemäß Figur 4 und
  • Figur 6 ein Beispiel für eine in Dreiecke unterteilte Tragstruktur, nämlich einen Teil eines Heißgaskanals einer Gasturbine.
Further details of the invention are explained in more detail in the drawing using individual exemplary embodiments. Show it
  • FIG. 1 shows a schematic view from above of a heat shield arrangement according to the invention,
  • FIG. 2 shows a section through this arrangement, likewise in a simplified representation, along the line II-II,
  • FIG. 3 shows a section through a special exemplary embodiment of the invention with countersunk anchor bolts,
  • FIG. 4 shows a schematic section along the line IV-IV through FIG. 3,
  • Figure 5 is a top view of a heat shield element according to Figure 4 and
  • Figure 6 shows an example of a support structure divided into triangles, namely part of a hot gas duct of a gas turbine.

Die in Figur 1 und 2 schematisch vereinfacht dargestellte Hitzeschildanordnung ist insbesondere für Gasturbinenan­lagen geeignet, und dabei vor allem für die Turbinenin­nengehäuse, welche von den heißen, von der Brennkammer kommenden Gasen durchströmt werden. Bisher war es schwierig, solche Trag­strukturen 1 zu kühlen bzw. durch Hitzeschildanordnungen zu schützen. Daher wurden solche Tagstrukturen unter In­kaufnahme der Nachteile meist ohne Hitzeschilde verwendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nunmehr die Trag­struktur 1 mit Kühlluftdurchlässen 2 versehen, welche gleichmäßig oder entsprechend dem Kühlbedarf über die Tragstruktur 1 verteilt sind. Zur Veranschaulichung der Anordnung der Kühlluftdurchlässe 2 ist in Figur 1 ein Hitzeschild-Element entfernt, so daß die darunterliegen­den Einzelheiten erkennbar sind. Mit HG ist die Heißgas­seite, mit KG die Kaltgasseite bezeichnet; von letzterer wird Kühlluft unter Überdruck durch die Durchlässe 2 ge­drückt, wie mit Pfeilen angedeutet ist. An der Tragstruk­tur 1 sind Hitzeschild-Elemente verankert, welche nach Art eines Pilzes einen Hutteil 3 und einen Schaftteil 5 besitzen. Der Schaftteil besteht im vorliegenden Ausfüh­rungsbeispiel aus einem Ankerbolzen 5, welcher die Trag­struktur 1 in einer Durchgangsbohrung 8 durchdringt. Er ist mittels einer Ringschulter 5.2 an ihrem verstärkten Kopf 5.1 zur Heißgasseite HG der Tragstruktur 1 auf Ab­stand a1 gehalten und jeweils von einer auf ihr freies Ende aufgeschraubten Befestigungsmutter 5.3 gegen die Tragstruktur 1 verspannt, wobei die Befestigungsmuttern durch einen nicht dargestellten Schweißpunkt noch ver­drehsicher mit der Kaltgasseite KG der Tragstruktur 1 verbunden sind. Die durch die Kühlluftdurchlässe 2 strö­mende Kühlluft gelangt in den Zwischenraum 6 zwischen Tragstruktur und Hutteil, prallt gegen die Unterseite 3.1 des Hutteiles 3 und strömt dann an dieser Unterseite 3.1 entlang zu den Kühlluftspalten 4 zwischen den einzelnen Hutteilen 3. Sockelleisten 1.4 im Zwischenraum 6 unterhalb der Kühlluftspalte 4 bewirken definierte Drosselstellen und verhindern das Eindringen von Heißgas in den Zwischen­raum 6. Die aus den Kühlluftspalten 4 austretende Kühlluft wird auf der Heißgasseite HG von der dort herrschenden Gasströmung umgelenkt und bildet so einen Kühlluftfilm auf der Oberseite der Hutteile 3, wodurch ein zusätzlicher Kühleffekt auftritt. Die Hutteile 3 der einzelnen Hitze­schild-Elemente und ihre Ankerbolzen 5 bestehen bevor­zugt beide z. B. aus hochwarmfestem Stahl, so daß sie problemlos miteinander verschweißt werden können. Dem­entsprechend sind die Ankerbolzen 5 jeweils mit dem Zen­tralbereich verschweißt 7. Im vorliegenden Ausführungs­beispiel ist zunächst zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung vereinfachend angenommen, daß die Hitze­schild-Elemente gleichartige Hutteile von der Form gleich­seitiger Dreiecke haben. Im allgemeinen Fall, wie in Fig. 6 dargestellt, muß eine unregelmäßig gekrümmte Oberfläche aus unterschiedlichen Polygonen, vorzugsweise Dreiecken, zusammengesetzt werden. Zwar besitzen solche Polygone bzw. Dreiecke immer einen genau definierbaren Schwerpunkt, jedoch müssen die Ankerbolzen nicht unbedingt genau in diesem Schwerpunkt befestigt sein. Dies wird zwar im all­gemeinen von Vorteil sein, jedoch kann aus Gründen der Schwingungsneigung einzelner Abschnitte der Polygone eine Verankerung außerhalb des Schwerpunktes von Vorteil sein.The heat shield arrangement shown schematically in simplified form in FIGS. 1 and 2 is particularly suitable for gas turbine systems, and in particular for the turbine housing, through which the hot gases coming from the combustion chamber flow. So far, it has been difficult to cool such support structures 1 or to protect them by means of heat shield arrangements. Therefore, such tag structures were mostly used without heat shields while accepting the disadvantages. According to the present invention, the support structure 1 is now provided with cooling air passages 2, which are distributed uniformly or in accordance with the cooling requirement over the support structure 1. To illustrate the arrangement of the cooling air passages 2, a heat shield element has been removed in FIG. 1, so that the details below can be seen. HG is the hot gas side, KG is the cold gas side; the latter presses cooling air under pressure through the passages 2, as indicated by arrows. Heat shield elements are anchored to the support structure 1, which have a hat part 3 and a shaft part 5 in the manner of a mushroom. In the present exemplary embodiment, the shaft part consists of an anchor bolt 5, which penetrates the support structure 1 in a through hole 8. It is held at a distance a1 by means of an annular shoulder 5.2 on its reinforced head 5.1 to the hot gas side HG of the support structure 1 and is clamped against the support structure 1 by a fastening nut 5.3 screwed onto its free end, the fastening nuts being secured against rotation by a welding point (not shown) Cold gas side KG of the support structure 1 are connected. The cooling air flowing through the cooling air passages 2 reaches the intermediate space 6 between the support structure and the hat part, impacts against the underside 3.1 of the hat part 3 and then flows along this underside 3.1 to the cooling air gaps 4 between the individual hat parts 3. Skirting boards 1.4 in the space 6 below the cooling air gap 4 cause defined throttling points and prevent hot gas from penetrating into the space 6. Those emerging from the cooling air gaps 4 Cooling air is deflected on the hot gas side HG by the gas flow prevailing there and thus forms a cooling air film on the top of the hat parts 3, as a result of which an additional cooling effect occurs. The hat parts 3 of the individual heat shield elements and their anchor bolts 5 are preferably both z. B. made of high-temperature steel, so that they can be easily welded together. Accordingly, the anchor bolts 5 are each welded to the central region 7. In the present exemplary embodiment, to simplify the principle of the invention, it is initially assumed in a simplified manner that the heat shield elements have similar hat parts of the shape of equilateral triangles. In the general case, as shown in Fig. 6, an irregularly curved surface must be composed of different polygons, preferably triangles. Such polygons or triangles always have a precisely definable center of gravity, but the anchor bolts do not necessarily have to be fastened exactly in this center of gravity. Although this will generally be advantageous, anchoring outside the center of gravity can be advantageous for reasons of the tendency of individual sections of the polygons to vibrate.

Das Vorhandensein nur eines Verankerungspunktes für jedes Hitzeschild-Element hat jedenfalls den Vorteil, daß Wärme­dehnungen der Hitzeschild-Elemente nicht behindert werden und größte Wärmespannungen somit nicht auftreten können.The presence of only one anchoring point for each heat shield element has the advantage that thermal expansions of the heat shield elements are not impeded and the greatest thermal stresses cannot occur.

Da auf der Kaltgasseite KG eine Durchschnittstemperatur von beispielsweise etwa 400° C im Betrieb besteht und an der Unterseite 3.1 der Hutteile 3 eine Durchschnitts­temperatur von beispielsweise 750° C herrscht, so er­geben sich Differenzdehnungen zwischen der Tragstruktur und den Hitzeschild-Elementen, die aber nicht behindert sind, da sich die Hutteile 3 nach allen Seiten frei aus­dehnen können, ebenso wie die Bolzenköpfe 5.1. Die Anker­bolzen 5 werden unter Vorspannung festgeschraubt, so daß auch bei Erwärmung auf Betriebstemperatur ein Locker­werden nicht zu befürchten ist. Auch die Hutteile selbst, welche an der Heißgasseite HG eine höhere Temperatur als an ihrer Unterseite 3.1 haben können, sind in ihrer Wärme­dehnung nicht behindert. Sie nehmen ggf. eine von der Heißgasseite HG gesehen konvexe Wölbung an, was jedoch ungehindert möglich ist. Die Sockelleisten 1.4 bewirken dabei definierte Drosselstellen für das Kühlgas, welche sich, wie oben erläutert, von selbst auf gleichmäßige Querschnitte einstellen. Auf die genaue Breite der Kühl­luftspalte 4 zwischen den Hutteilen 3 kommt es daher nicht an, sofern diese genügend breit sind. Dies ist auch von Vorteil, da diese Spalte sich bei unterschiedlichen Be­triebszuständen ständig verändern.Since on the cold gas side KG there is an average temperature of, for example, approximately 400 ° C. during operation and on the underside 3.1 of the hat parts 3 there is an average temperature of, for example, 750 ° C., there are differential expansions between the support structure and the heat shield elements, but this does not hinder are, since the hat parts 3 can expand freely on all sides, as well as the bolt heads 5.1. The anchor bolts 5 are screwed under pretension so that loosening is not to be feared even when heated to the operating temperature. The hat parts themselves, which can have a higher temperature on the hot gas side HG than on their underside 3.1, are not hampered in their thermal expansion. If necessary, they assume a convex curvature seen from the hot gas side HG, but this is possible without hindrance. The baseboards 1.4 bring about defined throttling points for the cooling gas, which, as explained above, adjust themselves to uniform cross sections. The exact width of the cooling air gaps 4 between the hat parts 3 is therefore not important if they are sufficiently wide. This is also an advantage because these gaps change constantly under different operating conditions.

In den Fig. 3, 4 und 5 wird ein weiteres Ausführungsbei­spiel der Erfindung beschrieben. Das Kühlprinzip bleibt gleich, lediglich die Befestigung der einzelnen Hitze­schild-Elemente ist verändert. Außerdem zeigt dieses Ausführungsbeispiel die Anordnung von Hitzeschild-Elementen auf einer unebenen Tragstruktur. Fig. 3 zeigt einen Längs­schnitt durch einen Teil der Hitzeschildanordnung, Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 entlang der Linie IV-IV und Fig. 5 eine Ansicht von oben auf ein Hitzeschild-­Element. Die Tragstruktur 31 weist wiederum Kühlluft­ bohrungen 32 auf sowie fest verankerte Hitzeschild-Ele­mente mit dreieckigen Hutteilen 33. Zwischen den einzel­nen Hutteilen 33 bestehen Kühlluftspalte der Breite a33. Zwischen der Tragstruktur 31 und der Unterseite 33.1 der Hutteile 33 befindet sich ein Zwischenraum 36 der Breite a31. Die Hutteile 33 weisen in ihrem Zentralbereich eine topfartige Ausformung 33.2, 33.3 auf, welche in ihrer Unterseite 33.3 eine Durchgangsbohrung 33.4 aufweist. Durch diese Bohrung 33.4 sowie eine entsprechende Durch­gangsbohrung 38 in der Tragstruktur 31 ist ein Bolzen 35 hindurchgeführt, wobei sich der Bolzenkopf 35.1 in der topfartigen Ausformung 33.2, 33.3 befindet, vorzugsweise fluchtend mit der Oberfläche des Hutteils 33 an der Heiß­gasseite HG. Dabei kann der Bolzenkopf 35.1 z. B. einen Innensechskant oder eine ähnliche Angriffsmöglichkeit für ein Werkzeug zum Festziehen aufweisen. Dieser Bolzen ist mittels einer Mutter gegen die Kaltgasseite KG der Tragstruktur 31 verspannt, wobei die Mutter 35.2 klauen­förmige Ausleger 35.3 aufweist, welche sich gegen die Tragstruktur 31 abstützen und mit dieser verschweißt 35.4 sind. Die Mutter 35.2 selbst braucht dabei die Trag­struktur 31 nicht zu berühren, so daß sich durch die klauenförmigen Arme 35.3 eine geeignete Vorspannung er­zielen läßt. Außerdem kann, sofern die Durchgangsbohrung 38 in der Tragstruktur 31 und die entsprechende Bohrung 33.4 zumindest in Teilbereichen deutlich breiter sind als der Durchmesser des Bolzens 35, Kühlluft an dem Bolzen 35 entlangströmen und somit diesen und vor allem dessen Kopf 35.1 kühlen. Geeignete Abflußkanäle 33.6 müssen in der topfartigen Ausformung 33.2, 33.3 vorgesehen werden. Es sind auch andere Lösungen für die Aufrechterhaltung der Vorspannkraft des Bolzens 35 denkbar, wie Dehnschrauben, Federteller u. ä. Zur genauen Positionierung der Hitzeschild-Elemente ist es vorteilhaft, wenn sich die topfartige Ausformung 33.2, 33.3 in einer formschlüssigen Nut 31.3 gegen die Tragstruktur 31 abstützt. Zusätzliche Kühlfluiddurchlässe, z.B. in Form von Bohrun­gen 33.6, können in der topf­ artigen Ausformung 33.2, 33.3 vorgesehen werden. Auch an besonders zu kühlenden Stellen der Hitzeschild-Elemente 33 können zusätzliche Kühlfluiddurchlässe 33.7 vorgesehen werden, die jedoch nicht mit den Kühlfluidbohrungen 32 fluchten sollten. Fig. 3 zeigt ferner realistische An­ordnungen für Sockelleisten 31.4, 31.6, 31.7 als Drossel­stellen 39 für den Kühlgasstrom. Diese Sockelleisten kön­nen bei der Formgebung der Tragstruktur 31 z. B. durch Gießen von Anfang an berücksichtigt oder aber später aufgebracht werden. Sie sollten, wie bei der Sockelleiste 31.4 dargestellt, eine dem Verlauf der angrenzenden Hut­teile 33 angepaßte Oberflächenform 31.5 aufweisen, was jedoch nicht zwingend nötig ist, sofern nur eine definier­te Drosselstelle gebildet wird. Schwierigkeiten kann wegen zu großer Materialansammlungen die Anordnung von Sockelleisten im Bereich der Berührungspunkte mehrerer Hitzeschild-Elemente darstellen. Hier muß die Sockelleiste, was im übrigen auch ansonsten möglich ist, ggf. spezielle Formen aufweisen, z. B. wie anhand der Sockelleisten 31.6, 31.7 dargestellt, einen ringförmigen Verlauf mit einer beispielsweise halbkugelförmigen Aussparung 31.8 im Innern. So bleiben definierte Drosselstellen 39 mit einem geeigneten Abstand a32 bestehen, ohne daß zu viel Material an einer Stelle angehäuft wird.3, 4 and 5, a further embodiment of the invention is described. The cooling principle remains the same, only the fastening of the individual heat shield elements has been changed. In addition, this embodiment shows the arrangement of heat shield elements on an uneven support structure. FIG. 3 shows a longitudinal section through part of the heat shield arrangement, FIG. 4 shows a section through FIG. 3 along the line IV-IV and FIG. 5 shows a view from above of a heat shield element. The support structure 31 in turn has cooling air bores 32 and firmly anchored heat shield elements with triangular hat parts 33. Between the individual hat parts 33 there are cooling air gaps of width a33. Between the support structure 31 and the underside 33.1 of the hat parts 33 there is an intermediate space 36 of width a31. The hat parts 33 have in their central area a pot-like shape 33.2, 33.3, which has a through hole 33.4 in its underside 33.3. A bolt 35 is passed through this bore 33.4 and a corresponding through bore 38 in the support structure 31, the bolt head 35.1 being in the pot-like configuration 33.2, 33.3, preferably in alignment with the surface of the hat part 33 on the hot gas side HG. The bolt head 35.1 z. B. have a hexagon or a similar attack possibility for a tool for tightening. This bolt is braced against the cold gas side KG of the support structure 31 by means of a nut, the nut 35.2 having claw-shaped brackets 35.3 which are supported against the support structure 31 and are welded to it 35.4. The nut 35.2 itself does not need to touch the support structure 31, so that a suitable pretension can be achieved by the claw-shaped arms 35.3. In addition, provided that the through bore 38 in the support structure 31 and the corresponding bore 33.4 are at least in some areas significantly wider than the diameter of the bolt 35, cooling air can flow along the bolt 35 and thus cool the latter and, in particular, its head 35.1. Suitable drainage channels 33.6 must be provided in the pot-like shape 33.2, 33.3. Other solutions for maintaining the pretensioning force of the bolt 35 are also conceivable, such as expansion screws, spring plates and the like. For precise positioning of the heat shield elements, it is advantageous if the pot-like shape 33.2, 33.3 is supported in a form-fitting groove 31.3 against the support structure 31. Additional cooling fluid passages, for example in the form of holes 33.6, can be found in the pot like shape 33.2, 33.3 are provided. Additional cooling fluid passages 33.7 can also be provided at points of the heat shield elements 33 which are to be cooled, but should not be aligned with the cooling fluid bores 32. 3 also shows realistic arrangements for skirting boards 31.4, 31.6, 31.7 as throttling points 39 for the cooling gas flow. These baseboards can in the shape of the support structure 31 z. B. considered by casting from the beginning or applied later. As shown in the skirting board 31.4, they should have a surface shape 31.5 adapted to the course of the adjacent hat parts 33, but this is not absolutely necessary if only a defined throttle point is formed. The arrangement of skirting boards in the area of the contact points of several heat shield elements can be difficult because of the large accumulations of material. Here, the skirting board, which is otherwise also possible, may have special shapes, z. B. as shown with the baseboards 31.6, 31.7, an annular course with an example hemispherical recess 31.8 inside. In this way, defined throttle points 39 remain at a suitable distance a32 without too much material being piled up at one point.

Wie in Fig. 4 angedeutet, kann es günstig sein, in den Sockelleisten 31.7 an der Oberseite 31.8 quer zum Verlauf der Sockelleiste verlaufende Vertiefungen 31.9 vorzusehen, die auch beim Aufliegen der Hitzeschild-Elemente 33 einen Mindeststrom an Kühlfluid gewährleisten. Solche Vertiefungen können auch in die Unterseite der Hutteile 33 eingebracht werden.
Schließlich zeigt Fig. 6 ein Beispiel für die Aufteilung einer gekrümmten Fläche in geeignete Dreiecke. So läßt sich beispielsweise ein Innengehäuse einer Gasturbine mit relativ wenigen Dreiecken recht gut annähern, ohne daß die einzelnen Hitzeschild-Elemente gekrümmt sein müßten. Eine bessere Annäherung der Form ist grundsätzlich ent­weder durch eine größere Zahl von Polygonen, insb. Drei­ecken, möglich oder durch Verwendung gekrümmter Hitzeschild-­Elemente. Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung von Dreiecken ist jedoch, daß drei Punkte immer eine Ebene definieren, so daß die Unterteilung einer ge­krümmten Fläche in Dreiecke die wenigsten Probleme bei der späteren Fertigung der Hitzeschild-Elemente mit sich bringt.As indicated in FIG. 4, it can be favorable to provide in the skirting boards 31.7 on the top 31.8 recesses 31.9 running transversely to the course of the skirting board, which also ensure a minimum flow of cooling fluid when the heat shield elements 33 are in contact. Such depressions can also be made in the underside of the hat parts 33.
Finally, FIG. 6 shows an example of the division of a curved surface into suitable triangles. For example, an inner casing of a gas turbine with relatively few triangles can be approximated very well without the individual heat shield elements should be curved. A better approximation of the shape is possible either through a larger number of polygons, especially triangles, or through the use of curved heat shield elements. A major advantage of using triangles, however, is that three points always define a plane, so that the division of a curved surface into triangles presents the fewest problems in the later manufacture of the heat shield elements.

Die Vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Heißgaskanäle, Brennräume und ähnliche Teile von Gas­turbinen, ist jedoch nicht auf solche Anwendungsfälle be­schränkt. Diese Hitzeschildanordnung ermöglicht höhere Temperaturen im Innern einer Tragstruktur bzw. verein­facht deren Aufbau und verringert deren Belastungen.The present invention is particularly suitable for hot gas ducts, combustion chambers and similar parts of gas turbines, but is not restricted to such applications. This heat shield arrangement enables higher temperatures inside a support structure or simplifies its construction and reduces its loads.

Claims (15)

1. Hitzeschildanordnung zum Schutz einer Tragstruktur (1; 31) gegenüber einem heißen Fluid, insbesondere zum Schutz einer Heißgaskanalwand bei Gasturbinenanlagen und dergleichen, mit Kühlfluiddurchlässen (2; 32) in der Trag­struktur (1; 31) und mit aus hitzebeständigem Material beste­hender Innenauskleidung, welche zusammengesetzt ist aus flächendeckend unter Belassung von Kühlfluidspalten (4; 34) nebeneinander angeordneten und wärmebeweglich an der Tragstruktur (1; 31) verankerten Hitzeschild-Elemen­ten, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Hitzeschild-Element nach Art eines Pilzes einen Hutteil (3; 33) und einen Schaftteil (5; 35) aufweist, wobei der Hutteil (3; 33) ein ebener oder räumlicher, polygonaler Plattenkörper mit geraden oder gekrümmten Berandungslinien ist, und der Schaftteil (5; 35) den Zentralbereich dieses Plattenkörpers mit der Tragstruktur (1; 31) verbindet.1. heat shield arrangement for protecting a support structure (1; 31) against a hot fluid, in particular for protecting a hot gas duct wall in gas turbine systems and the like, with cooling fluid passages (2; 32) in the support structure (1; 31) and with an inner lining consisting of heat-resistant material, which is composed of area-wide heat shield elements arranged next to one another and anchored by heat to the support structure (1; 31), leaving cooling fluid gaps (4; 34), characterized in that each heat shield element in the manner of a mushroom has a hat part (3; 33) and a shaft part (5; 35), the hat part (3; 33) being a flat or spatial, polygonal plate body with straight or curved edge lines, and the shaft part (5; 35) the central region of this plate body with the supporting structure (1; 31) connects. 2. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundriß der Hutteile (3; 33) ein Dreieck bildet, vorzugsweise ein Dreieck, in welchem alle Winkel größer als 40°, möglichst größer als 50° sind.2. Heat shield arrangement according to claim 1, characterized in that the outline of the hat parts (3; 33) forms a triangle, preferably a triangle in which all angles are greater than 40 °, preferably greater than 50 °. 3. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutteile (3; 33) an­nähernd die Form eines Segmentes der Oberfläche eines Ro­tationskörpers besitzen.3. Heat shield arrangement according to claim 1, characterized in that the hat parts (3; 33) have approximately the shape of a segment of the surface of a rotating body. 4. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftteile (5) mit den jeweiligen Hutteilen verwachsene Ankerbolzen sind, welche die Tragstruktur (1) in Durch­gangsbohrungen (8) durchdringen und von wenigstens einer auf ihr freies Ende geschraubten Befestigungsmutter (5.3) gegen die Tragstruktur (1) verspannt sind, wobei je eine Ringschulter (5.2) oder ein Distanzring oder dergleichen die Breite (a1) des Zwischenraumes (6) zwischen Hutteilen (3) und der Tragstruktur (1) bestimmt.4. Heat shield arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the shaft parts (5) with the respective hat parts are overgrown anchor bolts which penetrate the support structure (1) in through bores (8) and by at least one fastening nut screwed onto its free end (5.3) are braced against the support structure (1), an annular shoulder (5.2) or a spacer ring or the like determining the width (a1) of the intermediate space (6) between the hat parts (3) and the support structure (1). 5. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgende Merk­male: a) Jedes Hutteil (33) weist im Zentralbereich eine topf­artige Ausformung (33.2, 33.3) zur Tragstruktur (31) hin auf mit einer Bohrung (33.4) in der Unterseite (33.3). b) Die topfartige Verformung (33.2, 33.3) stützt sich gegen die Tragstruktur (31) ab, gegebenenfalls geführt in einer formschlüssigen Nut (33.3) oder dergleichen, und bestimmt so den Abstand (a31) zwischen Hutteil (33) und Tragstruktur (31). c) Eine Schraubverbindung (35), bestehend aus einem Bol­zen (35.1), der durch die Bohrung (33.4) in der Unter­seite (33.3) der topfartigen Ausformung (33.2, 33.3) und eine Durchgangsbohrung (38) in der Tragstruktur (31) hindurchgeführt ist, sowie einer sich gegen die Tragstruktur (31) abstützenden Mutter (35.2) oder der­gleichen, verspannt das Hutteil (33) an der Tragstruk­tur (31), wobei der Kopf des Bolzens (35.1) in der topf­artigen Ausformung (33.2, 33.3) versenkt ist, vor­zugsweise annähernd mit der Hutteiloberfläche fluch­tend. 5. Heat shield arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized by the following features: a) Each hat part (33) has a pot-like shape (33.2, 33.3) towards the supporting structure (31) in the central area with a bore (33.4) in the underside (33.3). b) The cup-like deformation (33.2, 33.3) is supported against the supporting structure (31), optionally guided in a form-fitting groove (33.3) or the like, and thus determines the distance (a31) between the hat part (33) and the supporting structure (31) . c) A screw connection (35), consisting of a bolt (35.1) which passes through the bore (33.4) in the underside (33.3) of the cup-shaped formation (33.2, 33.3) and a through bore (38) in the support structure (31) and a nut (35.2) or the like supported against the support structure (31), the hat part (33) braces the support structure (31), the head of the bolt (35.1) being sunk in the pot-like shape (33.2, 33.3) is, preferably approximately aligned with the hat part surface. 6. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (35.2) sich mittels klauenförmiger Arme (35.3) oder eines Kragens an der Tragstruktur (31) abstützt, wobei die Arme (33.3) vorzugsweise mit der Tragstruktur (31) fest verbunden sind, insbesondere angeschweißt.6. Heat shield arrangement according to claim 5, characterized in that the nut (35.2) is supported by means of claw-shaped arms (35.3) or a collar on the support structure (31), the arms (33.3) preferably being firmly connected to the support structure (31) , especially welded. 7. Hitzeschildanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutteile (3; 33), Ankerbolzen (5; 35) und gege­benenfalls sonstige Teile der Hitzeschildelemente aus hochwarmfesten Werkstoffen, insbesondere Stahl bestehen.7. Heat shield arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the hat parts (3; 33), anchor bolts (5; 35) and optionally other parts of the heat shield elements consist of high-temperature-resistant materials, in particular steel. 8. Hitzeschildanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur (1; 31) Bohrungen (2; 32) aufweist, durch welche ein Kühlfluid, insbesondere Luft, in den Zwischenraum (6; 36) einströmen kann, wobei die Bohrungen (2; 32) vorzugsweise senkrecht zur Lage der Hutteile (3; 33) angeordnet sind.8. Heat shield arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting structure (1; 31) has bores (2; 32) through which a cooling fluid, in particular air, can flow into the intermediate space (6; 36), the bores (2; 32) are preferably arranged perpendicular to the position of the hat parts (3; 33). 9. Hitzeschildanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils gegenüber jedem zwischen den Hitzeschildele­menten vorhandenem Kühlfluidspalt (4; 34), in dessen Richtung und etwa über dessen ganze Länge verlaufend, eine Sockelleiste (1.5; 31.5, 31.6, 31.7) auf der Trag­struktur (1; 31) angeordnet ist, wobei der Abstand (a32) zwischen Sockelleiste (1.5; 31.5, 31.6, 31.7) und Hut­teilen (3; 33) so bemessen ist, daß eine definierte Dros­selstelle (39) für den Kühlfluidstrom entsteht.9. Heat shield arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a skirting board (1.5; 31.5, 31.6, 31.7) on each existing between the heat shield elements existing cooling fluid gap (4; 34), in its direction and extending approximately over its entire length the support structure (1; 31) is arranged, the distance (a32) between the skirting board (1.5; 31.5, 31.6, 31.7) and hat parts (3; 33) being dimensioned such that a defined throttle point (39) is created for the cooling fluid flow. 10. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (31.8) der Sockelleiste (31.7) und/oder die Unterseite der Hutteile (33) so strukturiert (31.9) sind, daß auch beim Aufliegen der Hutteile (33) ein Mindestkühlfluidstrom gewährleistet ist.10. Heat shield arrangement according to claim 9, characterized in that the upper side (31.8) of the skirting (31.7) and / or the underside of the hat parts (33) are structured (31.9) in such a way that a minimum cooling fluid flow is ensured even when the hat parts (33) rest on them is. 11. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 9 oder 10, da­durch gekennzeichnet, daß die Sockel­leisten (1.5; 31.5, 31.6, 31.7) in der Gestalt ihrer Oberseite dem Verlauf der angrenzenden Hutteile (3; 33) angepaßt sind, wobei zur Vermeidung von übermäßigen Materialanhäufungen, z. B. an Eckpunkten mehreren anein­andergrenzender Hitzeschild-Elemente, Sonderformen, wie z. B. ringförmige Sockelleisten (31.6, 31.7) oder Doppel­leisten mit einer Mittelnut an der Oberseite vorgesehen sind.11. Heat shield arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that the baseboards (1.5; 31.5, 31.6, 31.7) are adapted in the shape of their top to the course of the adjacent hat parts (3; 33), with the avoidance of excessive material accumulations, for . B. at the corner points of several adjacent heat shield elements, special shapes such. B. annular skirting boards (31.6, 31.7) or double strips with a central groove on the top are provided. 12. Hitzeschildanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (33.5) der Hutteile (33) auf der Heißgas­seite (HG) abgeschrägt sind.12. Heat shield arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the edges (33.5) of the hat parts (33) on the hot gas side (HG) are chamfered. 13. Hitzeschildanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verankerung (5; 35) zusätzliche Aus­laßwege (33.5) für Kühlfluid vorgesehen sind, welche eine Kühlung der Verankerungsteile (5; 35), insb. von deren Kopf (35.1) bewirken.13. Heat shield arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the anchoring (5; 35) additional outlet paths (33.5) are provided for cooling fluid, which cooling the anchoring parts (5; 35), esp. From their head (35.1 ) cause. 14. Hitzeschildanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (8; 33.8), 38) zusätzliche Aussparungen (33.5) in ihrer Seitenwand aufweisen, welche einen Kühlfluidstrom entlang der Ver­ankerungsteile (35) ermöglichen.14. Heat shield arrangement according to claim 13, characterized in that the bores (8; 33.8), 38) have additional recesses (33.5) in their side wall, which allow a cooling fluid flow along the anchoring parts (35). 15. Hitzeschildanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutteile (33) zusätzliche Kühlfluidauslässe (33.7) aufweisen.15. Heat shield arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the hat parts (33) have additional cooling fluid outlets (33.7).
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