CH697962A2 - Vorrichtung und Verfahren zur Spaltregelung an der Turbinenschaufelspitze. - Google Patents

Abstract

Ein Innengehäuse (10) für eine Rotationsmaschine, umfassend mindestens ein Segment und mindestens ein Komplementärsegment in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Segment, wobei die Segmente (24) eine Tragstruktur für einen Mantelring formen; wobei das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment einzeln bewegt werden, um einen Satz von Massen zu ändern, die durch das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment definiert werden. Auch ein Verfahren (80) zur Regelung eines Masses des Mantelrings in einer Rotationsmaschine wird offenbart.

Description

  Hintergrund der Erfindung

[0001] Die hierin offenbarte Erfindung betrifft das Gebiet der Gasturbinen. Insbesondere wird die Erfindung zur Spaltregelung an der Turbinenschaufelspitze verwendet.

Beschreibung des Stands der Technik

[0002] Eine Gasturbine umfasst viele Teile, von denen sich jedes dehnen oder schrumpfen kann, wenn die Betriebsbedingungen sich ändern. Eine Turbine wirkt mit Heissgasen zusammen, die aus einer Brennkammer strömen, um eine Welle zu drehen. Die Welle ist allgemein mit einem Verdichter und in einigen Ausführungsformen mit einer Vorrichtung zur Energieaufnahme wie z.B. einem Stromgenerator gekoppelt. Die Turbine ist allgemein benachbart zur Brennkammer. Die Turbine verwendet Schaufelblätter, manchmal als "Schaufeln" bezeichnet, um die Energie der Heissgase zur Dehnung der Welle zu nutzen.

[0003] Die Schaufeln rotieren im Inneren eines Mantelrings.

   Wenn die Heissgase auf die Turbinenschaufeln auftreffen, wird die Welle gedreht. Der Mantelring wird verwendet, um zu verhindern, dass die Heissgase um die Turbinenschaufeln herum entweichen und dadurch die Welle nicht drehen.

[0004] Der Abstand zwischen dem Ende einer Turbinenschaufel und dem Mantelring wird als "Spalt" bezeichnet. Mit zunehmendem Spalt nimmt der Wirkungsgrad der. Turbine ab, da Heissgase durch den Spalt entweichen. Deshalb kann eine Spaltgrösse den Gesamtwirkungsgrad der Gasturbine beeinflussen.

[0005] Wenn die Spaltgrösse zu klein ist, dann kann das Wärmeverhalten der Turbinenschaufeln, des Mantelrings und anderer Komponenten die Reibung der Turbinenschaufeln am Mantelring verursachen. Wenn die Turbinenschaufeln sich gegen den Mantelring reiben, können an den Turbinenschaufeln, am Mantelring und an der Turbine Schäden auftreten.

   Daher ist es wichtig, bei verschiedenen Betriebsbedingungen einen Minimalspalt beizuerhalten.

[0006] Deshalb besteht ein Bedarf an Techniken, um den Spalt zwischen Turbinenschaufeln und einem Mantelring in einer Gasturbine zu reduzieren. Die Techniken sollten in verschiedenen Betriebsbedingungen nutzbar sein.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0007] Es wird eine Ausführungsform eines Innengehäuses für eine Rotationsmaschine offenbart, umfassend mindestens ein Segment und mindestens ein Komplementärsegment in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Segment, wobei die Segmente eine Tragstruktur für einen Mantelring formen;

   wobei das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment einzeln bewegt werden, um einen Satz von Massen zu ändern, die durch das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment definiert werden.

[0008] Es wird auch eine Ausführungsform einer Rotationsmaschine offenbart, umfassend ein Gehäuse; eine rotierende Komponente, die im Gehäuse angeordnet ist; einen Mantelring, der benachbart zur rotierenden Komponente angeordnet ist; ein Innengehäuse, umfassend Segmente, mindestens ein Segment, das mit dem Mantelring in Wirkverbindung steht, wobei mindestens ein Mass des Mantelrings durch das Innengehäuse einstellbar ist.

[0009] Ferner wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Regelung eines Masses eines Mantelrings in einer Rotationsmaschine offenbart, wobei das Verfahren umfasst das Empfangen von Information von einem Regelungssystem;

   das Bewegen eines oder mehrerer Segmente(s) eines segmentierten Innengehäuses unter Verwendung der Information, wobei das Innengehäuse mit dem Mantelring in Wirkverbindung steht; und das Verformen des Mantelrings durch ein oder mehrere Segment (e).

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0010] Der Gegenstand der Erfindung wird in den Ansprüchen am Ende der Patentschrift besonders herausgestellt und separat beansprucht. Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei:
<tb>Fig. 1<sep>eine beispielhafte Ausführungsform einer Gasturbine zeigt;


  <tb>Fig. 2A und 2B<sep>zusammengefasst als Fig. 2 bezeichnet, eine beispielhafte Ausführungsform einer Turbinenstufe und eines Turbineninnengehäuses zeigen;


  <tb>Fig. 3A, 3B und 3C<sep>zusammengefasst als Fig. 3 bezeichnet, eine beispielhafte Ausführungsform eines Schlitzes zwischen benachbarten Segmenten und eine Zwischensegmentdichtung zeigt;


  <tb>Fig. 4A und 4B<sep>zusammengefasst als Fig. 4 bezeichnet, eine beispielhafte Ausführungsform eines Segments eines Turbineninnengehäuses zeigen;


  <tb>Fig. 5<sep>eine beispielhafte Ausführungsform des Turbineninnengehäuses mit Stellantrieben zeigt, die mit mehreren Segmenten gekoppelt sind;


  <tb>Fig. 6<sep>eine beispielhafte Ausführungsform des Turbineninnengehäuses mit Stellantrieben mit einer Hülse zeigt;


  <tb>Fig. 7<sep>eine beispielhafte Ausführungsform des Segments mit einer Düse zeigt;


  <tb>Fig. 8<sep>ein beispielhaftes Verfahren zur Regelung eines Masses des Mantelrings zeigt.

 Ausführliche Beschreibung der Erfindung

[0011] Verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen und Verfahren zur Regelung eines Spalts zwischen mehreren Schaufeln und einem Mantelring in einer Rotationsmaschine werden hierin offenbart. Auch wenn die dargestellten Ausführungsformen dazu bestimmt sind, den Spalt zwischen mehreren Turbinenschaufeln und dem Mantelring in einer Gasturbine zu regeln, versteht es sich, dass die allgemeinen Lehren auch auf andere Typen von Maschinen wie z.B. Kompressoren und Pumpen anwendbar sind.

[0012] Das heisst, vorliegend werden Vorrichtungen und Verfahren zur Regelung eines Masses eines Mantelrings wie z.B, des Durchmessers gelehrt, um eine gewünschte Spaltgrösse zwischen dem Mantelring und einem Satz Turbinenschaufeln beizubehalten.

   In einer Ausführungsform ist die gewünschte Spaltgrösse eine minimale Spaltgrösse, die die Reibung der Schaufelblätter am Mantelring verhindert.

[0013] Zum leichteren Verständnis werden bestimmte Definitionen gegeben. Der Begriff "Rotationsmaschine" bezieht sich auf Maschinenausrüstungen mit Schaufelblättern, die in der Umfangsrichtung um eine Welle herum angeordnet sind. Die Welle und die Schaufelblätter rotieren zusammen, um mindestens ein Gas zu verdichten, ein Fluid zu pumpen oder einen Gasstrom in Rotationsarbeit umzuwandeln. Der Begriff "Gasturbine" bezieht sich auf eine Maschine mit kontinuierlicher Verbrennung. Die Gasturbine umfasst allgemein einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Die Brennkammer gibt heisse Gase aus, die zur Turbine geleitet werden. Der Begriff "Turbinenschaufel" bezieht sich auf eine Laufschaufel in der Turbine.

   Jede Turbinenschaufel weist allgemein eine aerodynamische Form auf, um die auf die Schaufel auf treffenden Heissgase in Rotationsarbeit umzuwandeln. Der Begriff "Turbinenstufe" bezieht sich auf mehrere Turbinenschaufeln, die in der Umfangsrichtung um einen Abschnitt einer Turbinenwelle herum angeordnet sind. Die Turbinenschaufeln der Turbinenstufe sind in einer kreisförmigen Anordnung um die Welle herum angeordnet. Der Begriff "Mantelring" bezieht sich auf eine Struktur, um das ungehinderte Entweichen der Heissgase um die Turbinenschaufeln der Turbinenstufe herum zu verhindern. Die Struktur ist radial ausserhalb der Turbinenstufe angeordnet und kann mindestens zylindrisch und/oder kegelförmig sein. Allgemein ist ein Mantelring pro Turbinenstufe vorgesehen. Der Begriff "Spalt" bezieht sich auf eine Entfernung zwischen einer Spitze der Turbinenschaufel und dem Mantelring.

   Der Begriff "Turbineninnengehäuse" bezieht sich auf eine Struktur, die mit dem Mantelring gekoppelt ist. Das Turbineninnengehäuse umgibt den Mantelring und hält den Mantelring in Position. Das Turbineninnengehäuse kann auch mit mehreren Mantelringen sowie mit Düsen zwischen Turbinenstufen gekoppelt sein. Der Begriff "Gehäuse" bezieht sich auf eine Struktur, die das Turbineninnengehäuse umgibt. Das Gehäuse kann auch eine Druckgrenze zwischen dem Aussendruck und dem Innendruck der Gasturbine darstellen. Der Begriff "Rundheit" bezieht sich auf den Rundheitsgrad der Struktur. Zum Beispiel hat eine Struktur mit einem hohen Rundheitsgrad mehr Rundheit als eine Struktur mit geringer Rundheit. Der Begriff "umfangsmässig" bezieht sich auf den Umfang.

[0014] Fig. 1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform einer Gasturbine 1.

   Die Gasturbine 1 umfasst einen Verdichter 2, eine Brennkammer 3 und eine Turbine 4. Der Verdichter 2 ist durch eine Turbinenwelle 5 mit der Turbine 4 verbunden. In der nicht einschränkenden Ausführungsform von Fig. 1 ist die Turbinenwelle 5 auch mit einem Stromgenerator 6 verbunden. (In anderen Ausführungsformen kann die Turbinenwelle 5 mit anderen Typen von Maschinenausrüstungen wie z.B. einem Kompressor oder einer Pumpe verbunden sein). Die Turbine 4 weist Turbinenstufen 7, jeweilige Mantelringe 8, ein Turbineninnengehäuse 10 und ein Gehäuse 9 auf. Das Turbineninnengehäuse 10 umgibt die Mantelringe 8. Allgemein weist das Turbineninnengehäuse 10 eine zulaufende oder konische Form auf, um an die Grössen der Turbinenstufen 7 angepasst zu sein.

   In Fig. 1 wird auch eine Längsachse 11 gezeigt, die mit der Welle 5 ausgerichtet ist, und eine Radialrichtung 12, die für Radialrichtungen normal zur Welle 5 steht. Die Turbine 4 wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.

[0015] Fig. 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform der Turbine 4 dar. Fig. 2A zeigt eine Endansicht der Turbine 4. In Fig. 2A wird ein Spalt 20 gezeigt. Der Mantelring 8, der in Fig. 2A gezeigt wird, umschliesst mehrere Turbinenschaufeln 27 um etwa 360 Grad. In einigen Ausführungsformen ist der Mantelring 8 aus mehreren Mantelringsegmenten aufgebaut, die mehrere Bogensegmente umfassen, wobei jedes Bogensegment kleiner als 360 Grad ist. Der Mantelring 8 kann aus einem Material bestehen, das die Dehnung und Schrumpfung des Mantelrings 8 zulässt.

   Die Bogensegmente des Mantelrings 8 sind so am Turbineninnengehäuse 10 befestigt, dass der Mantelring 8 sich ebenfalls dehnt und schrumpft, wenn das Turbineninnengehäuse 10 sich dehnt und schrumpft. Das "freie" Ende des (am Mantelring 8 befestigten) Turbineninnengehäuses 10 wird einer auf das freie Ende radial anliegenden Kraft entsprechend radial zusammengezogen. Durch Regelung des Durchmessers des Turbineninnengehäuses 10 und daher des Mantelrings 8 kann der Spalt 20 minimiert werden, ohne die Reibungsgefahr zu erhöhen.

[0016] Fig. 2B zeigt eine Seitenansicht der Turbine 4. In Fig. 2B umfasst das Turbineninnengehäuse 10 eine Struktur aus Abschnitten 21. Die Abschnitte 21 werden durch einen Ring 22 zusammengehalten. Das Turbineninnengehäuse 10 weist auch mehrere Segmente 24 auf. Jedes Segment 24 kann im Wesentlichen in der radialen Richtung 12 bewegt werden.

   Durch Bewegen in der radialen Richtung 12 kann jedes Segment 24 den Mantelring 8 dehnen oder zusammenziehen. Eine Kraft, die in der Radialrichtung 12 an ein Segment angelegt wird, bewirkt die Dehnung oder Schrumpfung eines Teils des Mantelrings 8 im Wesentlichen in der Radialrichtung 12. Eine radiale Kraft, die gemeinsam (oder kollektiv) auf alle Segmente angelegt wird, bewirkt die Dehnung oder Schrumpfung des Mantelrings 8 und behält einen Rundheitsgrad bei. Allgemein nimmt mit zunehmender Zahl der Segmente 24 auch der Rundheitsgrad des Mantelrings 8 zu. Jedes Segment 24 ist durch einen Schlitz 23 von einem benachbarten Segment 24 getrennt. Der Schlitz 23 gewährleistet die freie Bewegung zwischen benachbarten Segmenten 24 ohne Kontakt.

   Ein Loch 25 ist an einem Ende des Schlitzes 23 vorgesehen, um die Beanspruchung des Turbineninnengehäuse 10 zu begrenzen, die durch die einzelne oder gemeinsame Bewegung der Segmente 24 mindestens radial nach innen oder radial nach aussen angelegt wird.

[0017] In Fig. 2A ist eine als "Schlitzdichtung 26" bezeichnete Zwischensegmentdichtung vorgesehen, um die Öffnung abzudichten, die durch jeden Schlitz 23 im Turbineninnengehäuse 10 entsteht. Die Schlitzdichtung 26 ist zwischen zwei benachbarten Segmenten 24 angeordnet. Fig. 3A zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Schlitzes 23 und des Lochs 25. Fig. 3B und 3C zeigen eine Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Schlitzdichtung 26, die den in Fig. 3A gezeigten Schlitz 23 abdichtet.

   Die Schlitzdichtung 26 weist eine Streifendichtung 30 auf, die an eine innere Druckdichtung 31 und an eine äussere Druckdichtung 32 geschweisst ist. Allgemein weisen die innere Druckdichtung 31 und die äussere Druckdichtung 32 Falten auf, um die Dichtung zu gewährleisten. Aufgrund der Falten hat eine Zunahme im Druck an den Dichtungen 31 und 32 eine Erhöhung der Dichtwirkung zur Folge. Die innere Druckdichtung 31 dichtet gegen heisse Turbinengase 33 in der Turbine 4 ab. Die äussere Druckdichtung 32 dichtet gegen Leckagen 34 durch die innere Druckdichtung 31 ab. Die Schlitzdichtung 26 wird in einen Dichtungsschlitz 29 in jedem der benachbarten Segmente 24 eingeführt, die in Fig. 2A und Fig. 3A gezeigt werden. In den Ausführungsformen von Fig. 2A und 3A ist der Dichtungsschlitz 29 allgemein rechwinklig zu jedem Schlitz 23.

   Der Dichtungsschlitz 29 kann aber jeden Winkel und jede Form aufweisen, die zur Optimierung der Dichtung erforderlich sind.

[0018] Fig. 4 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Segments 24. In der Ausführungsform von Fig. 4 ist jedes Segment 24 auch ein Abschnitt 21. Der Zusammenbau der Abschnitte 21 zu einer kreisförmigen Struktur ergibt das Turbineninnengehäuse 10. In Fig. 4A weist jedes Segment 24 um die Längsachse 11 eine allgemein gekrümmte Form auf. Das in Fig. 4 gezeigte Segment 24 weist zwei flache Seiten auf, um einen flachen Balken 41 zu formen. Der flache Balken 41 sorgt für die Biegung eines Abschnitts des Segments 24. Der Abschnitt, der sich bewegt, ist mit den Mantelringen 8 gekoppelt, die mit zwei Turbinenstufen 7 verbunden ist (in Fig. 4B bei 42 und 43 angezeigt).

   Wie in Fig. 4 dargestellt, weist der flache Balken 41 eine reduzierte Dicke auf, um die Flexibilität des freien Endes des am Mantelring 8 befestigten Segments 24 zu erhöhen.

[0019] Die Lehren sehen vor, dass die Segmente 24 gemeinsam oder einzeln bewegt werden. Wenn die Segmente 24 einzeln bewegt werden, ist jedes Segment 24 mit einem Stellantrieb verbunden. Fig. 5 stellt eine beispielhafte Ausführungsform des Turbineninnengehäuses 10 dar, in welcher jedes Segment 24 mit einem Stellantrieb 50 gekoppelt ist. Der Stellantrieb 50 kann eines von einem Elektroantrieb wie z. B. ein Solenoid, einem elektromechanischen Antrieb wie z. B. eine elektrisch betriebene Spindel, und einem mechanischen Antrieb wie z.B. ein Hydraulikkolben sein. Der mechanische Antrieb kann jeder Antrieb sein, der keine elektrische Betätigung erfordert.

   In einer Ausführungsform kann der Stellantrieb 50 durch den Druck betätigt werden, der an einen Kolben anliegt. In einer anderen Ausführungsform kann der Stellantrieb 50 thermisch durch die Temperatur eines Gases betätigt werden, um die Bewegung des Stellantriebs 50 zu bewirken, wie dies dem Fachmann auf dem Gebiet der Stellantriebe bekannt ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Stellantrieb 50 chemisch betätigt werden. Der Stellantrieb 50 kann sich mindestens entlang der Längsachse 11 oder der Radialrichtung 12 bewegen. Wenn der Stellantrieb 50 sich entlang der Längsachse 11 bewegt, wird eine mechanische Vorrichtung verwendet, um die Bewegung in die Radialrichtung 12 umzuwandeln. Wenn der Stellantrieb 50 sich entlang der Radialrichtung 12 bewegt, ist keine Bewegungsumwandlung notwendig.

   Der Stellantrieb 50 kann ein einfachwirkender Antrieb oder ein zweifachwirkenden Antrieb sein. Ein einfachwirkender Stellantrieb 50 übt Kraft in eine Richtung aus. Der einfachwirkende Stellantrieb 50 beruht auf einer Gegenkraft, die von den Turbinengasen 33 oder der Steifigkeit der Segments 24 ausgeübt wird, um sich in die andere Richtung zu bewegen. Ein zweifachwirkender Stellantrieb 50 übt Kraft in zwei Richtungen aus.

[0020] Die gemeinsame Bewegung der Segments 24 wird verwendet, um die Rundheit des Mantelrings 8 aufrechtzuerhalten. Wenn die Segmente 24 gemeinsam bewegt werden, wird mindestens ein Stellantrieb 50 verwendet, um eine Vorrichtung zu bewegen, welche die Segmente 24 gemeinsam bewegt. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung ein Ring oder eine Hülse, die die Segmente 24 des Turbineninnengehäuses 10 umgibt.

   Fig. 6 veranschaulicht eine Hülse 60, die die Segmente 24 umgibt. Durch Bewegen der Hülse 60 entlang einer Richtung der Längsachse 11 wird die konische Form des Turbineninnengehäuses 10 die Segmente 24 zwingen, sich gemeinsam zu bewegen und den Mantelring 8 zusammenzuziehen. Durch Bewegen der Hülse 60 in die Gegenrichtung wird der Druck von den Turbinengasen 33 oder die Steifigkeit jedes Segments 24 bewirken, dass die Segmente 24 sich gemeinsam bewegen, um den Mantelring 8 zu dehnen. In einer Ausführungsform kann die Hülse 60 direkt mit den Segmenten 24 in Kontakt sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Hülse 60 mindestens eines von Rollen, Nocken, Linearlagern und mechanischen Gestängen verwenden, um mit den Segmenten 24 in Kontakt zu sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Hülse 60 in Umfangsgewinde des Turbineninnengehäuses 10 eingreifen.

   Wenn in dieser Ausführungsform die Hülse 60 gedreht wird, bewegt sich die Hülse entlang der Längsachse 1, um den Mantelring 8 zu dehnen oder zusammenzuziehen. Überdies kann die Längsbetätigung auch zweifachwirkend sein, wobei die Bewegung des Rings oder der Hülse 60 in jeder Richtung den Mantelring 8 entsprechend dehnt oder zusammenzieht.

[0021] Die Segmente 24 können auch gemeinsam bewegt werden, indem auf eine Aussenseite aller Segmente 24 der gleiche Druck eines Gases angelegt wird. Wenn Gasdruck zum Bewegen der Segmente 24 benutzt wird, wird der Druck der Turbinengase 33 oder die Steifigkeit jedes Segments 24 genutzt, um die Segmente 24 in eine Richtung entgegengesetzt zum Gasdruck zu bewegen. Die Bewegung der Segmente 24 kann auch durch Ausnutzen des Druckdifferenzials zwischen dem Äusseren und dem Inneren des Turbineninnengehäuses 10 erreicht werden.

   Wenn der Aussendruck des Turbineninnengehäuses 10 grösser ist als der Innendruck, ist das Nettoergebnis, dass die Segmente 24 radial nach innen bewegt werden. Wenn der Aussendruck des Turbineninnengehäuses 10 demgegenüber kleiner ist als der Innendruck, ist das Nettoergebnis, dass die Segmente 24 radial nach aussen bewegt werden.

[0022] Eine andere Ausführungsform des Turbineninnengehäuses 10 verwendet die passive Betätigung, um die Segmente 24 zu bewegen. Bei passiver Betätigung übt ein relativer Druckabfall durch Komponenten im Inneren des Turbineninnengehäuses 10 eine Kraft zur Bewegung der Segmente 24 aus. Ein Beispiel für eine Komponente, die einen Druckabfall bewirkt, ist eine Düse 70, die in Fig. 7 gezeigt wird. In Fig. 7 ist die Düse 70 am Turbineninnengehäuse 10 angebracht. Die Düse 70 ist zwischen zwei Turbinenstufen 7 angeordnet.

   Diese Düse 70 leitet den Gasstrom aus einer Turbinenstufe 7 um, bevor der Gasstrom auf die nächste Turbinenstufe 7 auftrifft. Durch die Düse 70 hindurch tritt ein Druckabfall auf, der proportional zum Massendurchsatz der Gasturbine 1 ist. Während des Betriebs der Gasturbine 1 variiert der Massendurchsatz mit der Drehzahl und Leistung der Gasturbine 1. Der maximale Druckabfall tritt bei Höchstdrehzahl und Volllast auf. In dieser Ausführungsform übt der maximale Druckabfall durch die Düse 70 ein maximales Biegemoment 71 auf jedes Segment 24 aus, wie in Fig. 7 gezeigt. Das maximale Biegemoment 71 bewirkt die Bewegung oder Biegung des Segments 24 nach innen, wodurch der Durchmesser des Mantelrings 8 verringert wird.

   Die Steifigkeit jedes Segments 24 und eine Abnahme des Druckabfalls werden genutzt, um die Segmente 24 nach aussen zu bewegen, wodurch der Durchmesser des Mantelrings 8 vergrössert wird. Der Stellantrieb 50 kann bei passiver Betätigung nicht erforderlich sein. In anderen Ausführungsformen kann eine Kombination aus passiver und aktiver Betätigung benutzt werden.

[0023] Ein Regelungssystem, das dem Fachmann auf dem Gebiet der Regelungen bekannt ist, kann zur Betätigung des Stellantriebs 50 verwendet werden. Das Regelungssystem kann auf den Spalt 20 bezogene Information empfangen, um den Stellantrieb 50 zu steuern. Die Information kann von einem Sensor bereitgestellt werden und in einem Rückkopplungsregelkreis (hierin als "sensorbasierte Rückkopplungsregelung" bezeichnet) verwendet werden.

   Der Sensor kann mindestens eines vom Spalt 20 und auf den Spalt 20 bezogenen Parametern messen. Der Rückkopplungsregelkreis regelt die vom Sensor gemessene Variable, um einen Sollwert beizubehalten. Alternativ dazu kann die Information aus einem Modell der Gasturbine 1 (hierin als "modellbasierte Regelung" bezeichnet) abgeleitet werden. Allgemein werden eine detaillierte Analyse und Versuche durchgeführt, um die Information in Bezug auf die Grösse des Spalts 20 zu bestimmen, die für verschiedene Betriebsmodi erforderlich ist. Bei modellbasierter Regelung werden keine Sensoren verwendet, um als Teil eines Rückkopplungsregelkreises den Spalt 20 zu messen.

[0024] Fig. 8 stellt ein beispielhaftes Verfahren 80 zur Regelung eines Masses des Mantelrings 8 dar. Der Spalt 20 kann geregelt werden, indem ein Mass wie z.B. der Durchmesser des Mantelrings 8 geregelt wird.

   Das Verfahren 80 erfordert das Empfangen 81 von Information von einem Regelungssystem. Ferner erfordert das Verfahren 80 das Bewegen 82 eines oder mehrerer Segmente 24 des Turbineninnengehäuses 10 unter Verwendung der Information. Ferner erfordert das Verfahren 80 das Verformen 83 des Mantelrings 8 durch ein oder mehrere Segment(e) 24.

[0025] Das Verfahren 80 kann durch ein Computerprogramm-Produkt implementiert werden, das zum Regelungssystem gehört. Das Computerprogramm-Produkt ist allgemein auf maschinenlesbaren Medien gespeichert und umfasst maschinenlesbare Anweisungen zur Regelung eines Masses des Mantelrings 8 in der Gasturbine 1.

   Die technische Wirkung des Computerprogramm-Produkts ist die Erhöhung des Wirkungsgrads und die Vermeidung von Schäden an der Gasturbine 1 durch Regelung des Spalts 20.

[0026] Die Verwendung einer Struktur aus den Abschnitten 21 bietet Vorteile für die Wartung der Gasturbine 1. Die Wartung und Instandhaltung der Gasturbine 1 kann die Demontage des Reifens 22 und das Drehen des Turbineninnengehäuses 10 um die Längsachse 11 beinhalten, um Zugang zu jedem Abschnitt 21 zu erhalten. Wenn die obere Hälfte des Gehäuses 9 abgenommen ist, kann ein gewählter Abschnitt 21 ohne Ausbau der Welle 5 einzeln entnommen und ausgetauscht werden. Ferner kann die Wartung und Instandhaltung den Ausbau und den Austausch des gesamten Turbineninnengehäuses 10 ohne Ausbau der Welle 5 beinhalten, indem die Abschnitte 21 einzeln entnommen und ausgetauscht werden.

   Beim Ausbau des Turbineninnengehäuses 10 können auch Düsen wie z.B. die Düse 70 und der Mantelring 8 ausgebaut werden. Da die Welle 5 nicht ausgebaut wird, kann die Neuausrichtung der Welle 5 und der zugehörigen Lager und Lagergehäuse entfallen.

[0027] Gasturbinen 1 sind oft aufgebaut, um mit einem Schraubflansch in der horizontalen Mittelebene demontiert zu werden. Der Einschluss des Flanschs zusammen mit der zum Flansch gehörigen Unterbrechung in der Kreisform können dazu führen, dass das Gehäuse während des Betriebs aufgrund von Temperaturgradienten unrund wird. In Fourierkoeffizienten ausgedrückt weist das Gehäuse 9 mit zwei Hälften eine Unrundheit von N = 2 auf. Durch Aufteilen des Turbineninnengehäuse 10 in die Abschnitte 21 und Zusammenhalten der Abschnitte 21 durch mindestens einen Ring 22 wird die Rundheit gegenüber der Verwendung von Flanschen verbessert.

   Beim gleichen Temperaturgradienten wird die Unrundheit des Turbineninnengehäuses 10 mit zunehmender Zahl der Abschnitte 21, aus denen das Turbineninnengehäuse 10 aufgebaut ist, reduziert. Zum Beispiel weist das Turbineninnengehäuse 10 mit vier Abschnitten 21 (N = 4) weniger Unrundheit auf als das Turbineninnengehäuse 10 mit zwei Abschnitten 21 (N = 2). Zahlreiche Abschnitte 21, die von mindestens einem Ring 22 zusammengehalten werden, stellen eine Methode dar, um die Unrundheit des Turbineninnengehäuses 10 zu reduzieren.

[0028] Verschiedene Komponenten können eingeschlossen und erforderlich sein, um Aspekte der Lehren hierin zu gewährleisten. Zum Beispiel kann das Regelungssystem mindestens eines von einem analogen System und einem digitalen System umfassen.

   Das digitale System kann mindestens eines von einem Prozessor, Arbeitsspeicher, Datenspeicher, einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, Eingabe/Ausgabe-Geräten und einer Kommunikationsschnittstelle umfassen. Im Allgemeinen kann das auf maschinenlesbaren Medien gespeicherte Computerprogramm-Produkt in das digitale System eingegeben werden. Das Computerprogramm-Produkt enthält Anweisungen, die vom Prozessor zur Regelung des Spalts 20 ausgeführt werden können. Die verschiedenen Komponenten können zur Unterstützung der verschiedenen Aspekte vorgesehen sein, die hierin erläutert wurden, oder zur Unterstützung anderer Funktionen, die über diese Offenbarung hinaus gehen.

[0029] Es versteht sich, dass die verschiedenen Komponenten oder Technologien bestimmte notwendige oder vorteilhafte Funktionalitäten oder Merkmale gewährleisten können.

   Folglich sind diese Funktionen und Merkmale, die zur Unterstützung der beiliegenden Ansprüche und Varianten davon erforderlich sind, als Bestandteil der Lehren hierin und als Teil der offenbarten Erfindung zu verstehen.

[0030] Auch wenn die Erfindung Bezug nehmend auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente für Elemente davon eingesetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich werden dem Fachmann viele Modifikationen einfallen, um ein bestimmtes Instrument, eine Situation oder ein Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Umfang abzuweichen.

   Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung sich nicht auf die spezifische Ausführungsform beschränkt, die als die beste Art der Ausführung dieser Erfindung betrachtet wird, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschliesst, die im Umfang der beiliegenden Ansprüche liegen.

Claims (10)

1. Innengehäuse (10) für eine Rotationsmaschine, um fassend: mindestens ein Segment; und mindestens ein Komplementärsegment in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Segment, wobei die Segmente (24) eine Tragstruktur für einen Mantelring formen; wobei das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment einzeln bewegt werden, um einen Satz von Massen zu ändern, die durch das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment definiert werden.

2. Innengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment zusammen bewegt werden, um einen Satz von Massen zu ändern, die durch das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment definiert werden.

3. Innengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei das Innengehäuse (10) ausserdem einen in der Umfangsrichtung geschlossenen Abschnitt aufweist, der das mindestens eine Segment und das mindestens eine Komplementärsegment trägt.

4. Innengehäuse (10) nach Anspruch 1, ausserdem umfassend eine Dichtung (26), die zwischen dem mindestens einen Segment und dem mindestens einen Komplementärsegment angeordnet ist.

5. Innengehäuse (10) nach Anspruch 4, wobei die Dichtung (26) ein flaches Element aufweist, das geformt ist, um mit einem Dichtungsschlitz (29) im mindestens einen Segment und mindestens einen Komplementärsegment zusammenzupassen, wobei das flache Element mit einer gefalteten Dichtungsstruktur gekoppelt ist.

6. Innengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei jedes vom mindestens einen Segment und mindestens einen Komplementärsegment einen flachen Balken (41) in einem gekrümmten Abschnitt jedes der Segmente (24) aufweist.

7. Rotationsmaschine, umfassend: ein Gehäuse; eine rotierende Komponente, die im Gehäuse angeordnet ist; einen Mantelring, der benachbart zur rotierenden Komponente angeordnet ist; ein Innengehäuse (10), umfassend Segmente (24) mit mindestens einem Segment in Wirkverbindung mit dem Mantelring, wobei mindestens ein Mass des Mantelrings durch das Innengehäuse (10) einstellbar ist.

8. Rotationsmaschine nach Anspruch 7, wobei das Innengehäuse Abschnitte aufweist.

9. Verfahren (80) zur Regelung eines Masses eines Mantelrings in einer Rotationsmaschine, wobei das Verfahren (80) umfasst: das Empfangen von Information von einem Regelungssystem; das Bewegen eines oder mehrerer Segmente(s) (24) unter Verwendung der Information, wobei das Innengehäuse (10) in Wirkverbindung mit dem Mantelring ist; und das Verformen des Mantelrings mit einem oder mehreren Segment(en) (24).

10. Verfahren (80) nach Anspruch 9, wobei das Verfahren (80) durch ein Computerprogramm-Produkt implementiert wird, das auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert ist und maschinenausführbare Anweisungen enthält, um ein Mass eines Mantelrings in einer Rotationsmaschine zu regeln, wobei das Produkt Anweisungen umfasst, um: Information von einem Regelungssystem zu empfangen; ein oder mehrere Segment(e) (24) unter Verwendung der Information zu bewegen, wobei das Innengehäuse (10) in Wirkverbindung mit dem Mantelring steht; und den Mantelring durch ein oder mehrere Segment(en) (24) zu verformen.