CH701149A2

CH701149A2 - System zur Abstandssteuerung zwischen Schaufeln und mittels Magneten beweglichen Mantelabschnitten eines Turbinentriebwerks.

Info

Publication number: CH701149A2
Application number: CH00810/10A
Authority: CH
Inventors: Shubhra Bhatnagar; Chakrakody Girish Shastry
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2010-11-30
Also published as: JP2010276019A; CN101899995A; DE102010016995A1; US20100303612A1; US8186945B2

Abstract

In einem Ausführungsbeispiel enthält ein System eine Turbinen-Abstandssteuereinrichtung (46). Die Turbinen-Abstandssteuereinrichtung (46) ist dazu eingerichtet, Abstände (56) einer Anzahl von Mantelsegmenten (54), die um eine Anzahl von Schaufeln (36) angeordnet sind, durch erste (70) und zweite (72) einander gegenüberliegende Magnete, die in feststehenden und beweglichen Abschnitten jedes Mantelsegments (54) angeordnet sind, voneinander unabhängig anzupassen.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die im Vorliegenden offenbarte Erfindung betrifft Abstandssteuerungstechniken und spezieller ein System zum Anpassen des Abstands zwischen einer stationären Komponente und einer rotierenden Komponente einer rotierenden Maschine.

[0002] In gewissen Anwendungen kann zwischen Komponenten, die sich in Bezug zueinander bewegen, ein Abstand vorhanden sein. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen rotierenden und stationären Komponenten in einer rotierenden Maschine, wie einem Verdichter, einer Turbine oder dergleichen, vorhanden sein. Der Abstand kann während des Betriebs der rotierenden Maschine aufgrund von Temperaturänderungen oder aufgrund sonstiger Faktoren grösser oder kleiner werden.

In Turbinentriebwerken ist es wünschenswert, während Einschwingbedingungen, z.B. während eines Hochfahrvorgangs (z.B., um das Auftreten eines Reibkontakts zwischen einer Turbinenschaufel und einem Mantel zu vermeiden) einen grösseren Abstand vorzusehen, und während Dauerbetriebsbedingungen (beispielsweise, um die Leistungsabgabe und den Betriebswirkungsgrad zu steigern) einen geringeren Abstand bereitzustellen.

Kurzbeschreibung der Erfindung

[0003] Im Folgenden sind spezielle Ausführungsbeispiele gemäss dem Gegenstand der ursprünglich vorliegenden Erfindung zusammenfassend beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen, vielmehr sollen diese Ausführungsbeispiele lediglich eine Kurzbeschreibung möglicher Ausprägungen der Erfindung unterbreiten.

[0004] In der Tat kann die Erfindung vielfältige Ausprägungen abdecken, die den nachstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ähneln oder sich von diesen unterscheiden können.

[0005] In einem Ausführungsbeispiel enthält ein System ein Turbinentriebwerk. Das Turbinentriebwerk weist eine Welle mit einer Drehachse auf. Das Turbinentriebwerk enthält ferner mehrere Laufschaufeln, die mit der Welle verbunden sind. Darüber hinaus weist das Turbinentriebwerk einen Mantel mit einer Anzahl von Segmenten auf, die rund um den Umfang um die Anzahl von Schaufeln angeordnet sind. Jedes der Segmente enthält einen feststehenden Mantelabschnitt mit einem ersten Magneten und einen beweglichen Mantelabschnitt mit einem zweiten Magneten, der dem ersten Magneten gegenüberliegt.

In jedem Segment basiert mindestens entweder der erste und/oder der zweite Magnet auf einem Elektromagneten, wobei der bewegliche Mantelabschnitt durch den ersten und zweiten Magneten magnetisch betätigt wird, so dass er sich in Bezug auf die Rotationsachse der Welle in eine radiale Richtung bewegt, um einen Abstand zwischen der Anzahl von Schaufeln und dem beweglichen Mantelabschnitt zu ändern.

[0006] In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System einen ringförmigen Mantel. Der ringförmige Mantel ist dazu eingerichtet, um sich rund um mehrere Laufschaufeln eines Verdichters oder einer Turbine zu erstrecken. Der ringförmige Mantel basiert auf einem feststehenden Mantelabschnitt, der einen ersten Elektromagneten aufweist, und auf einem beweglichen Mantelabschnitt, der einen zweiten Elektromagneten aufweist. Der bewegliche Mantelabschnitt wird durch den ersten und zweiten Elektromagneten magnetisch betätigt, so dass er sich in Bezug auf eine Rotationsachse der Laufschaufeln in eine radiale Richtung bewegt, um einen Abstand zwischen der Anzahl von Schaufeln und dem beweglichen Mantelabschnitt zu ändern.

[0007] In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält ein System eine Turbinen-Abstandssteuereinrichtung. Die Turbinen-Abstandssteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, Abstände einer Anzahl von Mantelsegmenten, die um eine Anzahl von Schaufeln angeordnet sind, durch erste und zweite, einander gegenüberliegende Magnete voneinander unabhängig anzupassen, die in feststehenden und beweglichen Abschnitten jedes Mantelsegments angeordnet sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0008] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind:
<tb>Fig. 1<sep>veranschaulicht in einem schematischen Blockschaltbild ein System, das ein Gasturbinentriebwerk mit einer Turbine enthält, die ein magnetisch betätigtes Abstandssteuerungssystem aufweist, gemäss Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

<tb>Fig. 2<sep>veranschaulicht in eine partielle axiale Querschnittsansicht der Turbine von Fig. 1ein Ausführungsbeispiel eines magnetisch betätigten Elements des Abstandssteuerungssystems von Fig. 1;

<tb>Fig. 3<sep>veranschaulicht in einem vergrösserten axialen Querschnitt das magnetisch betätigte Element, genommen innerhalb der gekrümmten Linie 3-3 von Fig. 2, in einer ersten radialen Position;

<tb>Fig. 4<sep>veranschaulicht in einem vergrösserten axialen Querschnitt das magnetisch betätigte Element, genommen innerhalb der gekrümmten Linie 3-3 von Fig. 2, jedoch in einer zweiten radialen Position;

<tb>Fig. 5<sep>zeigt in einer partiellen radialen Querschnittsansicht die Turbine von Fig. 1, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

<tb>Fig. 6<sep>veranschaulicht in einer vereinfachten partiellen radialen Querschnittsansicht der Turbine von Fig. 1die aufgrund von Wärmeausdehnung auftretende Verformung der Turbine, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

<tb>Fig. 7<sep>veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Anpassen einer Abstandseinstellung, basierend auf einer Betriebsbedingung eines Turbinensystems, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

<tb>Fig. 8<sep>veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Anpassen einer Abstandseinstellung zumindest teilweise basierend auf einer Analyse eines Ist- und eines Soll-Abstands, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0009] Ein oder mehrere spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben. In dem Bemühen, eine kurzgefasste Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele vorzulegen, sind möglicherweise nicht sämtliche Ausstattungsmerkmale einer tatsächlichen Verwirklichung in der Beschreibung aufgeführt. Es sollte aber klar sein, dass bei der Entwicklung einer jeden solchen Verwirklichung, wie in jedem technischen oder konstruktiven Projekt, zahlreiche für eine Verwirklichung spezifische Entscheidungen zu treffen sind, um spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, z.B. Konformität mit systembezogenen und wirtschaftlichen Beschränkungen, die von einer Verwirklichung zur anderen unterschiedlich sein können.

Darüber hinaus sollte es klar sein, dass eine solche Entwicklungsbemühung komplex und zeitraubend sein kann, jedoch nichtsdestoweniger für den Fachmann, der über den Vorteil dieser Offenbarung verfügt, eine Routinemassnahme der Entwicklung, Fertigung und Herstellung bedeutet.

[0010] Wenn Elemente vielfältiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die unbestimmten und bestimmten Artikel "ein" "eine", bzw. "der, die, das" etc. das Vorhandensein von mehr als einem Element einschliessen. Die Begriffe "umfassen", "enthalten" und "aufweisen" sind als einschliessend zu verstehen und bedeuten, dass möglicherweise zusätzliche Elemente vorhanden sind, die sich von den aufgelisteten Elementen unterscheiden. Beliebige Beispiele von Betriebsparametern und/oder Umgebungsbedingungen schliessen andere Parameter/Bedingungen der offenbarten Ausführungsbeispiele nicht aus. Darüber hinaus sollte es klar sein, dass Bezüge auf "ein Ausführungsbeispiel" der vorliegenden Erfindung nicht als Ausschluss der Existenz zusätzlicher, die aufgeführten Merkmale ebenfalls beinhaltender Ausführungsbeispiele interpretiert wird.

[0011] Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, betrifft die vorliegende Offenbarung allgemein magnetisch geregelte/gesteuerte Abstandtechniken, die in einem System durchgeführt werden können, beispielsweise in einem auf einem Turbinentriebwerk basierende System (z.B. einem Luftfahrzeug, einer Lokomotive, einem Stromgenerator usw.). In dem hier verwendeten Sinne soll sich der Begriff "Abstand" oder dgl. auf einen Toleranzspielraum oder Spalt beziehen, der zwischen zwei oder mehr Systemkomponenten vorhanden sein kann, die sich während des Betriebs in Bezug zueinander bewegen. Der Abstand kann, wie für den Fachmann ersichtlich, in Abhängigkeit von dem System, von der Art der Bewegung und von sonstigen vielfältigen Faktoren einem Ringspalt, einem linearen Spalt, einem rechtwinkligen Spalt oder einer beliebigen sonstigen Geometrie entsprechen.

In einer Anwendung kann der Abstand sich auf den radialen Spalt oder Raum zwischen Gehäusekomponenten beziehen, die eine oder mehrere rotierende Schaufeln eines Verdichters, einer Turbine, oder dergleichen umgeben. Durch ein Steuern/Regeln des Ab-stands mittels der im Vorliegenden offenbarten Techniken kann die Leckstrommenge zwischen den rotierenden Schaufeln und dem Gehäuse reduziert werden, so dass der Betriebswirkungsgrad gesteigert wird, während die Wahrscheinlichkeit eines Reibkontakts (d.h. einer Berührung zwischen Gehäusekomponenten und den rotierenden Schaufeln) gleichzeitig auf ein Minimum reduziert wird. Es ist klar, dass der Leckstrom einem beliebigen Fluid entsprechen kann, z.B. Luft, Dampf, Verbrennungsgasen und so fort.

[0012] Gemäss Ausführungsbeispielen der Erfindung kann ein Turbinentriebwerk, das die hier offenbarten magnetischen Abstandssteuerungstechniken verwendet, eine Gehäusekomponente mit einem feststehenden Mantelabschnitt und mit einem oder mehreren beweglichen Mantelabschnitten enthalten, die rund um den Umfang um eine Rotationsachse des Turbinentriebwerks positioniert sind, um eine Innenfläche des Gehäuses zu definieren. Jedes der magnetischen Betätigungselemente kann in Reaktion auf Steuersignale, die durch eine Abstandssteuereinrichtung bereitgestellt sind, eine radiale Bewegung eines entsprechenden der beweglichen Mantelabschnitte hervorbringen.

In einem Ausführungsbeispiel kann jeder bewegliche Mantelabschnitt (mittels seines entsprechenden magnetischen Betätigungselements) unabhängig betätigt werden, um für jeden beweglichen Mantelabschnitt unterschiedliche radiale Verschiebungen hervorzubringen. Auf diese Weise kann in Bezug auf die rotierenden Turbinenschaufeln (oder Verdichterlaufschaufeln) ein im Wesentlichen konsistenter Abstand um die Innenfläche des Gehäuses sogar dann aufrecht erhalten werden, falls das Turbinengehäuse selbst unrund ist oder während des Betriebs (beispielsweise aufgrund einer Verformung, die auf eine ungleich-massige Wärmeausdehnung und dergleichen zurückzuführen ist) unrund wird.

Darüber hinaus können die radialen Positionen der beweglichen Mantelabschnitte in einigen Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit von einer oder mehreren Betriebsbedingungen des Turbinentriebwerks in Echtzeit angepasst werden. Solche Betriebsbedingungen können durch Sensoren, z.B. Temperatursensoren, Schwingungssensoren, Positionssensoren usw., gemessen werden. Durch die Bereitstellung einer Echtzeitanpassung der verschiebbaren Mantelabschnitte kann der Abstand zwischen dem Turbinengehäuse und den Turbinenschaufeln (oder Verdichterlaufschaufeln) feinangepasst werden, um eine Abwägung zwischen dem Turbinenwirkungsgrad und der Wahrscheinlichkeit einer Berührung (z.B. eines Reibens) zwischen den Turbinenschaufeln und dem Turbinengehäuse zu treffen.

In einigen Ausführungsbeispielen kann die Anpassung der verschiebbaren Mantelabschnitte wenigstens teilweise in Abhängigkeit von einer aktuellen Betriebsbedingung der Turbine, d.h. eines Hochfahrvorgangs, eines Dauerbetriebs, einer Maximaldrehzahl, einer Volllast, einer Drosselung usw. bestimmt werden.

[0013] Unter Beachtung des Vorausgehenden zeigt Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein exemplarisches System 10, das ein Gasturbinentriebwerk 12 umfasst, das Merkmale einer magnetischen Abstandssteuerung aufweist, gemäss Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. In speziellen Ausführungsbeispielen kann das System 10 auf einem Luftfahrzeug, einem Wasserfahrzeug, einer Lokomotive, einem Stromerzeugungssystem oder einer gewissen Kombination von diesen basieren. Dementsprechend kann das Turbinentriebwerk 12 unterschiedliche Lasten antreiben, beispielsweise einen Generator, einen Propeller, ein Getriebe, ein Antriebssystem oder eine Kombination davon. Das Turbinensystem 10 kann zum Betrieb des Turbinensystems 10 flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, z.B. Erdgas und/oder ein wasserstoffreiches Synthesegas, verwenden.

Das Turbinentriebwerk 12 weist einen Luftansaugabschnitt 14, einen Verdichter 16, einen Brennkammerabschnitt 18, eine Turbine 20 und einen Auslassabschnitt 22 auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Turbine 20 antriebsmässig über eine Welle 24 mit dem Verdichter verbunden 16 sein.

[0014] Im Betrieb tritt durch den Luftansaugabschnitt 14 Luft (wie durch die Pfeile angezeigt) in das Turbinensystem 10 ein und kann in dem Verdichter 16 unter Druck gesetzt werden. Der Verdichter 16 kann Verdichterlaufschaufeln 26 aufweisen, die mit der Welle 24 verbunden sind. Die Verdichterlaufschaufeln 26 können den radialen Spalt zwischen der Welle 24 und einer inneren Wand oder Fläche 28 eines Verdichtergehäuses 30 überspannen, in dem die Verdichterlaufschaufeln 26 angeordnet sind. Beispielsweise kann die innere Wand 28 im Wesentlichen ringförmig oder konisch gestaltet sein. Die Rotation der Welle 24 bewirkt eine Rotation der Verdichterlaufschaufeln 26, so dass Luft in den Verdichter 16 gesaugt und vor dem Eintritt in den Brennkammerabschnitt 18 verdichtet wird.

Es ist daher im Allgemeinen erwünscht, zwischen den Verdichterlaufschaufeln 26 und der inneren Wand 28 des Verdichtergehäuses 30 einen kleinen radialen Spalt aufrecht zu erhalten, um eine Berührung zwischen den Verdichterlaufschaufeln 26 und der Innenfläche 28 des Verdichtergehäuses 30 zu vermeiden. Beispielsweise kann eine Berührung zwischen der Verdichterlaufschaufel 26 und dem Verdichtergehäuse 30 eine unerwünschte, im Allgemeinen mit "Reiben" bezeichnete Bedingung zur Folge haben und kann an einer oder mehreren Komponenten des Turbinentriebwerks 12 Schäden hervorrufen.

[0015] Der Brennkammerabschnitt 18 weist ein Brennkammergehäuse 32 auf, das konzentrisch oder ringförmig um die Welle 24 und axial zwischen dem Verdichterabschnitt 16 und der Turbine 20 angeordnet ist. In dem Brennkammergehäuse 32 kann der Brennkammerabschnitt 20 mehrere Brennkammern 34 aufweisen, die an mehreren Umfangspositionen in einer im Wesentlichen runden oder ringförmigen Anordnung um die Welle 24 angeordnet sind. Während verdichtete Luft den Verdichter 16 verlässt und in jede der Brennkammern 34 eintritt, kann die verdichtete Luft in jeder entsprechenden Brennkammer 34 zur Verbrennung mit Brennstoff vermischt werden.

Beispielsweise kann jede Brennkammer 34 eine oder mehrere Brennstoffdüsen aufweisen, die in die Brennkammer 34 ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einem Verhältnis injizieren können, das geeignet ist, die Verbrennung, die Emissionen, den Brennstoffverbrauch und die Leistungsabgabe zu optimieren. Die Verbrennung der Luft und des Brennstoffs kann heisse, unter Druck gesetzte Abgase erzeugen, die anschliessend genutzt werden können, um eine oder mehrere Turbinenschaufeln 36 in der Turbine 20 anzutreiben.

[0016] Die Turbine 20 kann die oben erwähnten Turbinenschaufeln 36 und ein Turbinengehäuse 40 enthalten. Die Turbinenschaufeln 36 können mit der Welle 24 verbunden sein und den radialen Spalt zwischen der Welle 24 und der innenliegenden oder inneren Wand 38 des Turbinengehäuses 40 überspannen. Beispielsweise kann die innere Wand 38 im Wesentlichen ringförmig oder konisch gestaltet sein. Die Turbinenschaufeln 36 sind im Allgemeinen durch einen kleinen radialen Spalt von der inneren Wand 38 des Turbinengehäuses 40 getrennt, um das Auftreten einer Berührung (Reibung) zwischen den Turbinenschaufeln 36 und der inneren Wand 38 des Turbinengehäuses 40 zu vermeiden.

Es ist klar, dass eine Berührung zwischen den Turbinenschaufeln 36 und dem Turbinengehäuse 40, wie oben erörtert, Reibung hervorrufen kann, die möglicherweise Schäden an einer oder mehreren Komponenten des Turbinentriebwerks 12 hervorruft.

[0017] Die Turbine 20 kann ein Laufradelement enthalten, das jede der Turbinenschaufeln 36 mit der Welle 24 verbindet. Darüber hinaus weist die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Turbine 20 drei Stufen auf, wobei jede Stufe durch eine entsprechende der veranschaulichten Turbinenschaufeln 36 repräsentiert ist. Es sollte jedoch klar sein, dass andere Konstruktionen eine grössere oder geringere Anzahl von Turbinenstufen aufweisen können. Im Betrieb strömen die in und durch die Turbine 20 strömenden Verbrennungsgase gegen die Turbinenschaufeln 36 und zwischen diese und versetzen dadurch die Turbinenschaufeln 36 und damit die Welle 24 in Drehung, um eine Last anzutreiben. Die Rotation der Welle 24 bewirkt darüber hinaus, dass die in dem Verdichter 16 angeordneten Schaufeln 26 die durch die Ansaugöffnung 14 aufgenommene Luft ansaugen und verdichten.

Darüber hinaus können die den Auslassabschnitt 22 verlassenden Abgase in einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise als eine Schubenergiequelle für ein Fahrzeug, z.B. für ein Düsenflugzeug, genutzt werden.

[0018] Wie weiter in Fig. 1gezeigt, kann das Turbinensystem 10 ein Abstandssteuerungssystem enthalten. Das Abstandssteuerungssystem kann mehrere magnetische Betätigungselemente 44, eine Abstandssteuereinrichtung 46 und vielfältige Sensoren 48 enthalten, die an vielfältigen Stellen in dem Turbinensystem 10 angeordnet sind. Die magnetischen Aktuatoren 44 können genutzt werden, um einen radial beweglichen Abschnitt des Verdichtergehäuses 30 oder des Turbinengehäuses 40 in Abhängigkeit von Signalen 52 zu positionieren, die von der Abstandssteuereinrichtung 46 her aufgenommen werden.

Die Abstandssteuereinrichtung 46 kann unterschiedliche Hardware und/oder Softwarekomponenten enthalten, die dafür programmiert sind, Programmroutinen und Algorithmen auszuführen, die dazu dienen, den Abstand (z.B. einen radialen Spalt) zwischen den Turbinenschaufeln 36 und dem Turbinengehäuse 40 und/oder zwischen den Verdichterlaufschaufeln 26 und dem Verdichtergehäuse 30 anzupassen. Die Sensoren 48 können genutzt werden, um vielfältige Daten 50, die Betriebsbedingungen des Turbinentriebwerks 12 kennzeichnen, zu der Abstandssteuereinrichtung 46 zu übertragen, so dass die Abstandssteuereinrichtung 46 die magnetischen Aktuatoren 44 entsprechend anpassen kann.

Lediglich als Beispiel erwähnt, können die Sensoren 48 auf Temperatursensoren zum Erfassen einer Temperatur, auf Schwingungssensoren, um Schwingungen zu erfassen, auf Strömungssensoren, um eine Strömungsrate zu erfassen, auf Positionssensoren oder auf beliebigen sonstigen Sensoren basieren, die zum Detektieren vielfältiger Betriebsbedingungen der Turbine 12, beispielsweise einer Rotationsgeschwindigkeit der Welle 24, einer Leistungsabgabe, usw., geeignet sind. Die Sensoren 48 können bei/in einer beliebigen Komponente des Turbinensystems 10, beispielsweise ist dies die Ansaugöffnung 14, der Verdichters 16, die Brennkammer 18, die Turbine 20 und/oder der Auslassabschnitts 20 usw., angeordnet sein.

Es ist klar, dass sich durch eine in dieser Weise während des Betriebes des Turbinentriebwerks 12 durchgeführten Minimierung des Laufschaufelabstands ein grösserer Teil der mittels der Verbrennung von Brennstoff in dem Brennkammerabschnitt 18 durch die Turbine erzeugten Leistung 20 auffangen lässt.

[0019] Die im Vorliegenden beschriebenen Abstandssteuerungstechniken sind besser zu verstehen mit Bezug auf Fig. 2, in der ein partieller axialer Querschnitt des Turbinenabschnitts 20 von Fig. 1 gezeigt ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann das Turbinengehäuse 40 einen beweglichen Mantelabschnitt 54 aufweisen, der die oben erwähnte Innenfläche oder innere Wand 38 des Turbinengehäuses 40 definiert. Wie oben erwähnt, kann der Abstand zwischen der Turbinenschaufel 36 und der inneren Wand 38 des beweglichen Mantelabschnitts 54 durch einen radialen Spalt 56 gebildet sein, der den Abstand zwischen der inneren Fläche oder Wand 38 des beweglichen Mantelabschnitts 54 und der Spitze 58 der Schaufel 36 überspannt.

Dieser Abstand oder radiale Spalt 56 verhindert eine Berührung zwischen den Turbinenschaufeln 36 und dem Turbinengehäuse 40 und bildet einen Pfad für Verbrennungsgase, so dass diese die Turbinenschaufeln 36 umgehen, während sie entlang der Axialrichtung, d.h. in Richtung des Auslassabschnitts 22, stromabwärts strömen. Es ist klar, dass ein Gasleckstrom allgemein unerwünscht ist, da von dem vorbei geleiteten Gas ausgehende Energie nicht durch die Turbinenlaufschaufeln 36 aufgefangen wird und nicht in Rotationsenergie umgewandelt wird, was den Wirkungsgrad und die Leistungsabgabe des Turbinentriebwerks 12 mindert. D.h., der Wirkungsgrad des Turbinensystems hängt wenigstens teilweise von der Quantität der durch die Turbinenlaufschaufeln 36 aufgefangenen Verbrennungsgasen ab. Eine Reduzierung des radialen Spalts 56 kann daher die Leistungsabgabe der Turbine 20 steigern.

Falls der radiale Spalt 56, wie oben erwähnt, zu klein ist, kann zwischen den Turbinenschaufeln 36 und dem Turbinengehäuse 40 allerdings Reibung auftreten, mit der möglichen Folge von Schäden an Komponenten des Turbinentriebwerks 12.

[0020] Um eine angemessene Abwägung zwischen einer Steigerung des Wirkungsgrads der Turbine 20 und einer Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Berührung oder einer Reibung zwischen den Turbinenschaufeln 36 und dem Turbinengehäuse 40 zu treffen, können die magnetischen Betätigungselemente 44 genutzt werden, um den beweglichen Mantelabschnitt 54 in radialer Richtung gegen die Rotationsachse (z.B. der Achse längs der Welle 24) der Turbine 20 zu bewegen oder davon zu entfernen, um die Abmessung des radialen Spalts 56 zu steigern oder zu verringern. In dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der bewegliche Mantelabschnitt 54 unmittelbar mit dem Turbinengehäuse 40 verbunden dargestellt. In weiteren Ausführungsbeispielen kann ein intermediäres Mantelsegment intermediär zwischen dem Gehäuse 40 und dem beweglichen Mantelabschnitt 54 angebracht sein.

D.h., der bewegliche Mantelabschnitt 54 kann mit einem intermediären Mantelsegment verbunden sein, und das intermediäre Mantelsegment kann mit dem Turbinengehäuse 40 verbunden sein. Somit kann eine im Wesentlichen ringförmigen Mantelkonstruktion, die die Turbinenschaufein 36 umgibt, in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion des Turbinenabschnitts 20 die beweglichen Mantelabschnitte 54 und das Turbinengehäuse 40 aufweisen, oder sie kann die beweglichen Mantelabschnitte 54, intermediären Mantelabschnitte und das Turbinengehäuse 40 aufweisen.

[0021] Wie ohne weiteres aus Fig. 3zu entnehmen, kann der magnetische Aktuator 44 in einem Ausführungsbeispiel zwischen dem Turbinengehäuse 40 und dem beweglichen Mantelabschnitt 54 angeordnet sein. Ausserdem versteht es sich, dass die in Fig. 2gezeigten Mantelanpassungstechniken in Verbindung mit einer oder mehreren beliebigen der veranschaulichten Turbinenschaufeln 36 genutzt werden können. Beispielsweise können die Mantelanpassungstechniken in einer mehrstufigen Turbine in jeder Stufe bewegliche Mantelabschnitte 54 bereitstellen. Darüber hinaus sollte es klar sein, dass die hier erörterten Mantelanpassungstechniken auch in ähnlicher Weise genutzt werden können, um den Abstand in Zusammenhang mit den Verdichterschaufeln 26 in dem Verdichtergehäuse 30 zu steuern.

[0022] Mit Bezugnahme auf Fig. 3ist eine Detailansicht der beweglichen Mantelelemente gezeigt, die in dem Bereich veranschaulicht sind, der durch die gekrümmte Linie 3-3 von Fig. 2definiert ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Rotationsachse der Turbine 20 durch den Pfeil 62 dargestellt, die Drehrichtung der Turbinenschaufeln 36 ist durch den Pfeil 64 gezeigt, und die Radialrichtung ist durch den Pfeil 66 gezeigt. Wie deutlicher in Fig. 3 zu sehen, ist das magnetische Betätigungselement 44 im Inneren eines Hohlraums 68 zwischen dem Turbinengehäuse 40 und dem beweglichen Mantelabschnitt 54 angeordnet. Insbesondere kann der magnetische Aktuator 44 einen ersten Magneten 70 und einen zweiten Magneten 72 aufweisen.

Der erste Magnet 70 (im Folgenden der "stationäre Magnet") kann mit dem Turbinengehäuse 40 verbunden sein und bleibt während des Betriebs des magnetischen Aktuators 44 in Bezug auf das Gehäuse 40 stationär. Der zweite Magnet 72 (im Folgenden der "bewegliche Magnet") kann mit dem beweglichen Mantelabschnitt 54 verbunden sein und kann sich während des Betriebs in Bezug auf das Gehäuse 40 bewegen.

[0023] In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann die Polarität der Magneten 70 und 72 fluchtend ausgerichtet sein, um zwischen dem stationären Magneten 70 und dem beweglichen Magneten 72 eine abstossende Kraft vorzusehen. In einigen Ausführungsbeispielen können der stationäre Magnet 70 und/oder der bewegliche Magnet 72 Elektromagnete sein. Beispielsweise kann jeder der Magneten 70 und 72, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Drahtspule 74 aufweisen, die gewickelt um einen Magnetkern 76 ist und mit der Abstandssteuereinrichtung 46 elektrisch verbunden ist. Beispielsweise kann die Spule 74 einen beliebigen geeigneten Leiter, z.B. aus Kupfer, enthalten, und der Kern 76 kann auf einem beliebigen geeigneten Magnetkernmaterial, z.B. Eisen, basieren. Darüber hinaus können die Magnete 70 und 72 in anderen Ausführungsbeispielen Hufeisenmagnete oder Magnetspulen beinhalten.

Selbstverständlich wird die Ausrichtung der Magneten 70 und 72 von der Art der verwendeten magnetischen Elemente abhängen.

[0024] In einigen Ausführungsbeispielen kann die Wärme, die von den Verbrennungsgasen ausgeht, die die Turbine 20 durchströmen, eine hohe Temperatur in dem Hohlraum 68 hervorrufen. Beispielsweise kann die Temperatur in dem Hohlraum 68 während des Betriebes des Turbinentriebwerks 12 etwa 800 bis 1700 Grad Fahrenheit oder darüber erreichen. Dementsprechend können die Spule 74 und der Kern 76, die jeweils dem stationären Magneten 70 und dem beweglichen Magneten 72 entsprechen, auf Materialien basieren, die bei hohen Temperaturen stabil sind und geeignete elektrische Eigenschaften aufweisen. Lediglich als Beispiel kann die Spule 74 in einigen Ausführungsbeispielen auf Nickel basieren, und der Kern 76 kann auf einer Eisen/Kobalt/Vanadium-Legierung basieren, z.B.

Vacoflux50(R) (etwa 49,0 % Kobalt, 1,9 % Vanadium und 49,1 % Eisen), das von Vacuumschmelze GmbH, Hanau, Hessen, Deutschland beziehbar ist, oder Hiperco50(R) (etwa 48,75 % Kobalt, 1,9 % Vanadium, 0,01 % Kohlenstoff, 0,05 % Silizium, 0,05 % Columbium/Niob, 0,05 % Mangan und 49,19 % Eisen), das von Carpenter Technology Corporation of Wyomissing, Pennsylvania, USA bezogen werden kann. Darüber hinaus kann das Gehäuse 40, um die Temperaturen in dem Hohlraum 68 zu verringern, Entlüftungskanäle 80 und 82 aufweisen, die einen Strömungspfad für ein Kühlfluid vorsehen, das, wie durch die Strömungspfeile 84 und 86 gezeigt, durch den Hohlraum 68 zirkuliert. In einem Ausführungsbeispiel kann das Kühlfluid ein Teil der Luft sein, die aus dem Verdichter 16 ausgestossen wird.

[0025] Wie weiter in Fig. 3gezeigt, kann der bewegliche Mantelabschnitt 54 betriebsmässig durch eine oder mehrere Nuten 88 mit dem Gehäuse 40 verbunden sein. Beispielsweise können die Nuten 88 in dem Gehäuse 40 einen Flansch 90 aufweisen, der mit einem entsprechenden Flansch 92 in Eingriff kommt, der mit einer Führung oder Leiste 89 auf dem beweglichen Mantelabschnitt 54 verbunden ist. Die Nuten 88 und die Leisten 89 können in Bezug auf die Achse 62 in Umfangsrichtung ausgerichtet sein. Beispielsweise kann sich die Nut 88 entlang des Umfangs durch das Gehäuse 40 erstrecken und kann der (den Flansch 92 aufweisenden) Leiste 89 des beweglichen Mantelabschnitts 54 erlauben, während des Zusammenbaus in die Nut 88 zu gleiten.

Somit erlaubt ein Hohlraum 94 innerhalb der Nut 88, nachdem die Leiste 89 des beweglichen Mantelabschnitts 54 in die Nut 88 eingeführt ist, dem beweglichen Mantelabschnitt 54, sich radial (längs der radialen Achse 66) in Richtung der Rotationsachse 62 (Pfeil 96) zu bewegen, um die Spaltweite 56 (d.h. den Abstand) zu verringern, oder sich radial (längs der radialen Achse 66) von der Rotationsachse 62 (Pfeil 98) zu entfernen, um die Spaltweite 56 (d.h. den Abstand) zu vergrössern. Beispielsweise kann der bewegliche Mantelabschnitt 54 in einigen Ausführungsbeispielen einen Bewegungsbereich von höchstens etwa 25, 50, 75, 100, 125 oder 150 Millimeter aufweisen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der bewegliche Mantelabschnitt 54 einen Bewegungsbereich von weniger als 25 Millimeter oder mehr als 150 Millimeter aufweisen.

Darüber hinaus können gesonderte Nuten 88, wie in Fig. 3veranschaulicht, an jedem gegenüberliegenden axialen Ende des Hohlraums 68 angeordnet sein, um Flansche 92 aufzunehmen, die sich von Leisten 89 aus erstrecken, die mit gegenüberliegenden axialen Enden des beweglichen Mantelabschnitts 54 verbunden sind. D.h., jeder bewegliche Mantelabschnitt 54 kann mit einem Paar Leisten 89 verbunden sein, die in Bezug auf die Achse 62 in Umfangs-richtung ausgerichtet sind, und die dazu eingerichtet sind, den beweglichen Mantelabschnitt 54 mit den Nuten 88 an dem Gehäuse 40 zu verbinden.

[0026] In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann der bewegliche Mantelabschnitt 54 ferner über ein oder mehrere Vorspannelemente, die hier als Federn dargestellt und durch Bezugszeichen 100 bezeichnet sind, mit dem Gehäuse 40 verbunden sein. Die Federn 100 können den beweglichen Mantelabschnitt 54 im Ruhezustand in Radialrichtung weg von der Rotationsachse 62 der Turbine 20, d.h. in Richtung 98, vorspannen. Auf diese Weise ist eine störungssichere Vorrichtung geschaffen, bei der der bewegliche Mantelabschnitt 54 radial von der Rotationsachse 62 weg bewegt wird, so dass der Abstand 56 (d.h. die Spaltweite) zwischen der inneren Wand 38 des Turbinengehäuses 40 und den Turbinenschaufeln 36 vergrössert wird, falls die Magnete 70 und 72 (beispielsweise aufgrund einer elektrischen oder mechanischen Störung oder einer Fehlfunktion) ausfallen sollten.

Es ist klar, dass die Feder(n)/Vorspannelemente 100 an einer beliebigen geeigneten Stelle zwischen dem Turbinengehäuse 40 und dem beweglichen Mantelabschnitt 54 angeordnet sein können.

[0027] Der bewegliche Mantelabschnitt 54 kann mit einem Abstand oder Abstandssensor 102 verbunden sein, der dazu eingerichtet ist, einen Abstand 56, d.h. die Spaltweite, durch Messen eines Abstands zwischen der Bodenfläche 38 des beweglichen Mantelabschnitts 54 und der Spitze 58 der Schaufel 36 zu erfassen. Es ist klar, dass der Sensor 102 ein beliebiger geeigneter Typ eines Abstandssensors sein kann, beispielsweise ein kapazitiver, induktiver oder fotoelektrischer Abstandssensor. Ein von dem Abstandssensor 102 stammendes Ausgabesignal 104 kann als ein Rückführungssignal an die Abstandssteuereinrichtung 46 übermittelt werden. Die Abstandssteuereinrichtung 46 ist somit in der Lage, durch die Nutzung der durch die Abstandssensoren 102 gelieferten Abstandsdaten 104, und/oder der durch sonstige Turbinensensoren 48 erzeugten Rückmeldungsdaten 50 (z.B.

Temperatur, Schwingung, Strömung usw.), den radialen Spalt 56 zwischen der inneren Wand 38 des Turbinengehäuses 40 und der Spitze 58 der Turbinenschaufeln 36, wie oben erörtert, entsprechend anzupassen.

[0028] Vor dem Weiterlesen sollte beachtet werden, dass die oben beschriebenen Ausstattungsmerkmale von Fig. 3auch in Ausführungsbeispielen vorgesehen sein können, die, wie oben mit Bezug auf Fig. 2 erörtert, ein (beispielsweise intermediär zwischen dem beweglichen Mantelabschnitt 54 und dem Turbinengehäuse 40 angebrachtes) intermediäres Mantelsegment bzw. einen Mantelabschnitt aufweisen. Beispielsweise ist der stationäre Magnet 70 in derartigen Ausführungsbeispielen mit dem intermediären Mantelabschnitt verbunden, und die Nuten 88 sind ebenfalls an dem intermediären Mantelabschnitt (d.h. nicht an dem Turbinengehäuses 40) ausgebildet. Die auf dem beweglichen Mantelabschnitt 54 angeordneten Leisten 89 können mit an den intermediären Mantelabschnitten ausgebildeten Nuten 88 verbunden sein.

D.h., der bewegliche Mantelabschnitt 54 kann ebenfalls an dem intermediären Mantelabschnitt angefügt sein. Unabhängig von der verwendeten Konstruktion ist der Betrieb der magnetischen Betätigungselemente (z.B. des stationären Magneten 70 und des beweglichen Magneten 72), wie im Folgenden erörtert, im Wesentlichen identisch.

[0029] Mit Bezugnahme auf Fig. 4wird der Betrieb des magnetischen Aktuators 44 näher erläutert. Im Betrieb kann die Abstandssteuereinrichtung 46 den radialen Spalt 56 durch Ausgabe geeigneter Steuersignale 52 in Form eines Stroms zu den Spulen 74 verkleinern. Es ist klar, dass, während ein Strom durch die Spulen 74 fliesst, ein Magnetfeld entsteht. Abhängig von der Konstruktion der Magneten 70 und 72 können die den Magneten 70 und 72 zugeführten Ströme übereinstimmen oder unterschiedlich sein. Das Magnetfeld erzeugt zwischen dem stationären Magneten 70 und dem beweglichen Magneten 72 eine abstossende Kraft, die der Vorspannkraft der Feder(n) 100 entgegenwirkt und veranlasst, dass sich der bewegliche Mantel 54, radial in Richtung der Rotationsachse 62 (z.B. in Richtung von Pfeil 96) bewegt.

Die Abstandssteuereinrichtung 46 kann die Weite des radialen Spalts 56 durch ein Reduzieren oder Abschalten des den Spulen 74 zugeführten Stroms vergrössern, so dass die Vorspannkraft der Feder(n) 100 bewirkt, dass sich der bewegliche Mantelabschnitt 54 nach aussen und weg von der Rotationsachse 62 (d.h. in Richtung von Pfeil 98) bewegt. Beispielsweise kann sich der bewegliche Mantelabschnitt 54 solange in Richtung von Pfeil 98 bewegen, bis er in die in Fig. 3gezeigte Position zurückgekehrt ist. Auf diese Weise kann die Abstandssteuereinrichtung 46 die Position des beweglichen Mantelabschnitts 54 und somit den Abstand zwischen den Turbinenschaufeln 36 und dem Turbinengehäuse 40 durch Anpassen der Stärke des erzeugten Magnetfelds (bzw. der erzeugten Magnetfelder) mittels der oben beschriebenen Anordnung feinanpassen.

Ausserdem ist es mittels der oben beschriebenen Anordnung möglich, den radialen Spalt 56 in Abhängigkeit von den abgetasteten Abstandsdaten 104 und/oder basierend auf einer oder mehrerer Betriebsbedingungen des Turbinentriebwerks 12 in Echtzeit aktiv anzupassen. Solche Techniken zum Anpassen des radialen Spalts 56 werden nachfolgend mit Bezug auf Fig. 7 und 8 erörtert.

[0030] Mit Bezug auf Fig. 5ist eine Schnittansicht der Turbine 20 von Fig. 1 längs der Schnittlinie 5-5 von Fig. 1 veranschaulicht. Wie gezeigt, können mehrere Turbinenschaufeln 36 mit einem Laufrad 108 verbunden sein, das wiederum um die Welle 24 angebracht sein kann. Während Verbrennungsgase durch die Turbine 20 strömen, versetzen die Schaufeln 36 den Rotor 108 in Drehung und bewirken dadurch ausserdem die Rotation der Welle 24. Wie deutlicher in Fig. 5zu sehen, kann das Turbinengehäuse 40 mehrere Segmente aufweisen, zu denen jeweils ein beweglicher Mantelabschnitt 54 gehört, der in Umfangsrichtung um das Turbinengehäuse 40 angeordnet ist und die Turbinenschaufeln 36 im Wesentlichen umgibt.

Jeder bewegliche Mantelabschnitt 54 kann einen magnetischen Aktuator 44 aufweisen, der durch ein entsprechendes von mehreren Steuersignalen 52 unabhängig geregelt/gesteuert werden kann, das durch die Abstandssteuereinrichtung 46 bereitgestellt wird. Beispielsweise kann das Turbinengehäuse 40 die beweglichen Mantelabschnitte 54a-54e aufweisen, von denen jeder entsprechende magnetische Aktuatorkomponenten 44a-44e enthalten kann. In Antwort auf entsprechende Steuersignale 52a-52e kann jeder der beweglichen Mantelabschnitte 54a-54e durch die Abstandssteuereinrichtung 46 geeignet positioniert werden, um einen Soll-Abstand und eine Rundheit in dem Strömungspfad zwischen dem beweglichen Mantelabschnitt 54 und den Turbinenschaufeln 36 aufrecht zu erhalten.

[0031] Während für Zwecke der Veranschaulichung in Fig. 5 speziell lediglich auf die beweglichen Mantelabschnitte 54a-54e Bezug genommen ist, sollte es aber klar sein, dass die Abstandssteuereinrichtung 46 dazu eingerichtet sein kann, an jeden beweglichen Mantelabschnitt 54 in dem Gehäuse ein unabhängiges entsprechendes Steuersignal 52 auszugeben, das dazu dient, einen entsprechenden magnetischen Aktuator 44 zu betätigen. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel jeder bewegliche Mantelabschnitt 54 einen gesonderten Sensor 102 aufweisen, der dazu dient, den Abstands, wie oben erörtert, zu messen.

Somit kann jeder magnetische Aktuator 44 und jeder Sensor 102 in Datenaustausch mit der Abstandssteuereinrichtung 46 verbunden sein, und jeder bewegliche Mantelabschnitt kann wenigsten teilweise auf der Grundlage der Abstandsdaten angepasst werden, die von den Sensoren 102 an die Abstandssteuereinrichtung 46 ausgegeben sind. D.h., die Abstandssteuereinrichtung 46 kann die unabhängige Steuerung jedes beweglichen Mantelabschnitts 54 bewirken, indem sie einen entsprechenden (die Magnete 70 und 72 aufweisenden) magnetischen Aktuator 44, der jeweils einem der beweglichen Mantelabschnitte 54 entspricht, wenigsten teilweise auf der Grundlage der Abstandrückmeldungsdaten (Ausgabesignal 104), die von einem entsprechenden Abstandssensor 102 stammen, der auf jedem beweglichen Mantelabschnitt 54 (wie beispielsweise in Fig. 3und 4 gezeigt) angeordnet ist, betätigt (oder deaktiviert).

Darüber hinaus sollte es klar sein, dass die beweglichen Mantelabschnitte 54 in Fig. 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit (in Bezug auf die Achse 62) in Umfangsrichtung geringfügig voneinander beabstandet veranschaulicht sind. In einigen Ausführungsbeispielen kann diese Beabstandung deutlich verringert oder eliminiert werden, um die Turbinenleistung weiter zu verbessern.

[0032] Wie in Fig. 5 gezeigt, kann das Turbinengehäuse 4024 bewegliche Mantelabschnitte 54 enthalten. Es ist jedoch klar, dass eine beliebige geeignete Anzahl von beweglichen Mantelabschnitten 54 vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann das Turbinengehäuse 4010, 20, 30, 40, 50 oder mehr bewegliche Mantelabschnitte 54 aufweisen. Die beweglichen Mantelabschnitte 54 können insgesamt geeignet betätigt werden, so dass die Gesamtheit der Innenflächen 38 eine im Wesentlichen kreisförmige Fläche um die Turbinenschaufeln 36 bereitstellt. In einigen Ausführungsbeispielen können die Innenflächen 38 der beweglichen Mantelabschnitte 54 in Umfangsrichtung gekrümmt sein, um die allgemeine Rundheit des Mantels zu verbessern.

Darüber hinaus kann durch eine Bereitstellung einer individuellen Steuerung jedes beweglichen Mantelabschnitts 54, wie oben erörtert, die Rundheit des Mantels in Bedingungen verbessert werden, in denen das Turbinengehäuse 40, beispielsweise aufgrund einer während des Betriebs auftretenden ungleichmässigen Wärmeausdehnung des Turbinengehäuses 40, unrund wird. Diese Bedingung einer Rundlaufabweichung wird in Fig. 6näher erläutert.

[0033] Mit Bezug auf Fig. 6ist anhand einer vereinfachten Schnittansicht der Turbine 20 längs der Schnittlinie 5-5 von Fig. 1die verbesserte Rundheit des Mantels (der beispielsweise durch die innere Wand 38 der beweglichen Mantelabschnitte 54 definiert ist) veranschaulicht, wenn das Turbinengehäuse 40 unrund ist. Es ist einsichtig, dass die Gestalt des Turbinengehäuses 40 in Fig. 6übertrieben dargestellt ist, um die Verformung des Turbinengehäuses 40 hervorzuheben. Die Verformung des Turbinengehäuses 40 kann darauf zurückzuführen sein, dass das Turbinengehäuse 40 in einigen Ausführungsbeispielen in einer Ebene, die durch die Mittellinie der Welle 24 (z.B. durch die Rotationsachse 62) verläuft, geteilt sein kann, um einen erleichterten Zugang zu den inneren Komponenten der Turbine 20, beispielsweise für eine Wartung und Instandhaltung, zu schaffen.

In einer derartigen Konstruktion kann eine horizontale Verbindung genutzt werden, um die beiden Teile des Turbinengehäuses 40 zusammenzufügen. Beispielsweise kann die Verbindung auf zwei zusammenpassenden Flanschen basieren, die Durchgangsschrauben aufweisen, die zwischen den Flanschen einen Anpressdruck ausüben und die Teile des Turbinengehäuses 40 auf diese Weise miteinander verbinden. Allerdings kann die auf die Anwesenheit der Flansche zurückzuführende zusätzliche radiale Dicke in der allgemeinen Nähe der Flansche eine thermische Reaktion, die sich von dem übrigen Turbinengehäuse 40 unterscheidet, sowie eine Diskontinuität der in Umfangsrichtung verlaufenden Spannungen zur Folge haben, die während des Betriebes der Turbine 20 entstehen können.

Das Zusammenwirken der thermischen Reaktion und der Spannungsdiskontinuität an den Flanschverbindungen können dazu führen, dass das Turbinengehäuse 40 während des Betriebs der Turbine 20 unrund wird.

[0034] Wenn die Turbine 20, nachdem sie eine ausreichende Zeitspanne betrieben wurde, eine Rundlaufabweichung aufweist, kann es beispielsweise dazu kommen, dass die Höhe 110 des Turbinengehäuses 40, wie in Fig. 6gezeigt, grösser wird als die Breite 112 des Turbinengehäuses 40. Ausserdem kann die übertrieben dargestellte Abweichung des Turbinengehäuses 40 von der Kreisform in manchen Fällen einem amerikanischen Fussball oder einer Erdnuss ähneln. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Abweichung des Turbinengehäuses 40 von der Kreisform hinsichtlich der Differenz zwischen der Höhe 110 und der Breite 112 bis zu etwa 100 Millimeter oder mehr betragen.

Allerdings können die inneren Wände oder Flächen 38 der beweglichen Mantelabschnitte 54 trotz der Abweichung des Turbinengehäuses 40 von der Kreisform einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt beibehalten, indem die beweglichen Mantelabschnitte 54 in einer geeigneten Weise unterschiedlich betätigt werden, so dass die Abweichung des Turbinengehäuses 40 von der Kreisform ausgeglichen ist. Beispielsweise können einige der beweglichen Mantelabschnitte 54 (z.B. jene, die mit Blick auf den Abstand 114 betätigt sind), wie in Fig. 6gezeigt, in einem höheren Masse betätigt sein als andere bewegliche Mantelabschnitte 54 (z.B. jene, die mit Blick auf den Abstand 116 betätigt sind).

D.h., einige der beweglichen Mantelabschnitte 54 können in Abhängigkeit von der Rundlaufabweichungsbedingung des Turbinengehäuses 40 eine grössere Verschiebung erfahren, um einen Soll-Abstand oder radialen Spalt 56 zwischen den Turbinenschaufeln 36 und der inneren Wand 38 der beweglichen Mantelabschnitte 54 aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise kann ein geeigneter Abstand um den gesamten Umfang der Turbine 20 trotz einer möglichen Abweichung des Turbinengehäuses 40 von der Kreisform aufrechterhalten werden.

[0035] Indem nun Bezug auf Fig. 7und 8 genommen wird, sind er-findungsgemässe Beispiele von Verfahren veranschaulicht, die genutzt werden können, um einen Abstand in dem System 10 anzupassen. Indem zunächst auf Fig. 7 eingegangen wird, ist ein Verfahren 120 zum Anpassen eines Abstands auf der Grundlage gemessener Parameter des Turbinentriebwerks 12 gezeigt. Das Verfahren 120 kann, wie in Block 122 gezeigt, mit dem Schritt der Überwachung eines oder mehrerer Parameter des Turbinentriebwerks 12 beginnen. Die Parameter können durch die oben erörterten Turbinensensoren 48 gemessen werden und können mit einem beliebigen geeigneten Parameter des Turbinentriebwerks 12 in Beziehung stehen, der genutzt werden kann, um einen angemessenen Abstand zu ermitteln.

Beispielsweise können sich einige Parameter auf die Temperatur im Inneren der Turbine 20 oder gewisser Komponenten der Turbine 20 (z.B. der Schaufeln 36, des Laufrads 108 usw.), auf die Schwingungspegel in der Turbine 20, auf die Rotationsgeschwindigkeit der Welle 24, auf die Leistungsabgabe der Turbine 12, auf eine Strömungsrate des Verbrennungsgases, auf Druckdaten oder auf eine gewisse Kombination von diesen beziehen. Darüber hinaus können sich einige Parameter auf eine Steuereingabe des Turbinentriebwerks 12 beziehen. Beispielsweise können sich einige Parameter auf einen spezifizierten Leistungspegel oder Betriebszustand des Turbinentriebwerks 12, auf eine seit einem Hochfahrvorgang des Turbinentriebwerks 12 verstrichene Zeitspanne, oder auf ein Eingabesignal für ein Hochfahren und/oder Herunterfahren beziehen.

[0036] Der eine oder die mehreren in Block 122 überwachten Parameter des Turbinentriebwerks 12 können anschliessend genutzt werden, um in den Entscheidungsblöcken 124, 128 und 132 eine Soll-Abstandseinstellung zu ermitteln. Beispielsweise wird in Entscheidungsblock 124, eine Entscheidung gefällt, ob die Parameter einen Einschwingbetriebszustand des Turbinentriebwerks 12 anzeigen, d.h. einen Zustand, in dem ein sich verändernder Parameter des Turbinentriebwerks 12 möglicherweise dazu neigt, rasche Änderungen des Abstands hervorzurufen. Beispielsweise können ein oder mehrere Parameter sich auf eine Temperatur des Turbinengehäuses 40, der Schaufeln 36 oder einiger andere Komponente des Turbinentriebwerks 12 beziehen.

Falls erfasst wird, dass sich die Temperatur rasch ändert, kann dies anzeigen, dass das Turbinentriebwerk 12 sich in einem Einschwingzustand, beispielsweise in einem Zustand des Hochfahrens oder Herunterfahrens, befindet.

[0037] Falls ein derartiger Einschwingbetriebszustand erfasst wird, kann das Verfahren 120 mit Block 126 fortfahren, in dem der Mantel magnetisch betätigt wird, um einen Soll-Abstandseinstellung aufrecht zu erhalten, die einem Einschwingbetriebszustand entspricht. In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren 120 den beweglichen Mantelabschnitte 54 hinsichtlich einer maximalen Abstandseinstellung magnetisch betätigen. Durch Einstellen des Abstands auf einen maximalen Pegel, kann die Wahrscheinlichkeit einer Berührung zwischen der inneren Wand 38 des Mantels und den Turbinenschaufeln 36 auf ein Minimum reduziert werden. Beispielsweise kann die Abstandssteuereinrichtung 46, um den maximalen Abstandsvorgabewert zu erreichen, einen elektrischen Strom zu den Spulen 74 eines oder mehrerer Magneten 70 und 72 reduzieren oder eliminieren.

Auf diese Weise können die Federn 100, während die abstossende Kraft der Magneten verringert wird, die beweglichen Mantelabschnitte 54 nach aussen und weg von der Rotationsachse 62 (z.B. in Richtung des Pfeils 98 in Fig. 3) zurückziehen. Danach kann das Verfahren 120 zu Block 122 zurückkehren und mit der Überwachung des (bzw. der) Betriebsparameter des Turbinentriebwerks 12 fortfahren.

[0038] In einem Ausführungsbeispiel kann die Entscheidung darüber, ob das Turbinentriebwerk 12 in einem Einschwingzustand oder in einer Dauerbetriebsbedingung arbeitet, auch auf empirischen Messwerten oder theoretischen Schätzungen basieren, die die Zeitdauer betreffen, die das Turbinentriebwerk 12 benötigt, um nach einem Hochfahrvorgang oder nach einer sonstigen Änderung des Leistungsvorgabewerts des Turbinentriebwerks 12 einen Dauerbetriebszustand zu erreichen. Die empirischen Daten können genutzt werden, um in die Abstandssteuereinrichtung 46 spezifizierten Zeitkonstanten einzuprogrammieren, die die Zeitdauer kennzeichnen, die benötigt wird, um Dauerbetriebsbedingungen zu erreichen, nachdem gewisse Änderungen des Leistungsvorgabewerts des Turbinentriebwerks 12 initiiert wurden.

Beispielsweise kann die Abstandssteuereinrichtung 46, nachdem eine spezielle Änderung des Leistungsvorgabewerts des Turbinentriebwerks 12 stattgefunden hat, die Zeitdauer verfolgen, die seit der Änderung des Leistungsvorgabewerts verstrichen ist, um zu ermitteln, ob sich das Turbinentriebwerk 12 in einem Einschwingzustand oder in einem Dauerbetriebszustand befindet. Falls die verstrichene Zeit die spezifizierte Zeitkonstante überschreitet, kann dies anzeigen, dass das Turbinentriebwerk 12 den Dauerbetriebszustand erreicht hat. Falls die verstrichene Zeitspanne hingegen kleiner ist als die spezifizierte Zeitkonstante, kann dies anzeigen, dass sich das Turbinentriebwerk 12 noch in einem Einschwingbetriebszustand befindet.

[0039] Indem wieder auf Entscheidungsblock 124 eingegangen wird, kann das Verfahren 120, falls die überwachten Parameter keinen Einschwingbetriebszustand anzeigen, mit einem der Dauerbetriebsentscheidungsblöcke 128 oder 132 fortfahren. Falls beispielsweise bestimmt wird, dass der gemessene Parameter (z.B. die Temperatur) über eine gewisse Zeitspanne verhältnismässig konstant ist, kann dies anzeigen, dass das Turbinentriebwerk 12 eine Dauerbetriebsbedingung erreicht hat. Somit kann das Verfahren 120 zu der durch die Blöcke 128 und 130 dargestellten Entscheidungslogik übergehen, um zu ermitteln, ob die Turbine 20 in einer Dauerbetriebsbedingung mit voller Leistung oder in einer gedrosselten Dauerbetriebsbedingung arbeitet.

Dementsprechend kann die magnetische Betätigung der beweglichen Mantelabschnitte 54, wie nachfolgend erörtert, auf der Grundlage des Leistungsvorgabewerts des Turbinentriebwerks 12 ermittelt werden.

[0040] Indem nun mit Entscheidungsblock 128 fortgefahren wird, wird eine Entscheidung getroffen, ob die Parameter anzeigen, dass das Turbinentriebwerk 12 unter Dauerbetriebsbedingungen voller Leistung arbeitet. Falls die überwachten Parameter eine Dauerbetriebsbedingung voller Leistung anzeigen, kann das Verfahren 120 die beweglichen Mantelabschnitte 54 in Block 130 mit Blick auf eine vorbestimmte Verschiebung magnetisch betätigen, um einen radialen Spalt 56 zu schaffen, der für die Dauerbetriebsbedingungen voller Leistung einen minimalen Abstand bereitstellen soll.

In einigen Ausführungsbeispielen kann die vorbestimmte Verschiebung jedes beweglichen Mantelabschnitts 54 auf empirischen Messwerten oder theoretischen Schätzungen basieren, die das unter Dauerbetriebsbedingung voller Leistung möglicherweise erwartete Mass und/oder die Rate der Ausdehnung und/oder der Verformung des Turbinengehäuses 40, der Turbinenschaufeln 36 usw., betreffen. Danach kann das Verfahren 120 zu Block 122 zurückkehren und mit der Überwachung des Betriebsparameters (bzw. der mehreren Betriebsparameter) des Turbinentriebwerks 12 fortfahren. Lediglich als Beispiel erwähnt, kann der Abstandsvorgabewert für eine Dauerbetriebsbedingung voller Leistung kleiner als der Abstandsvorgabewert für die oben erörterte Einschwingbetriebsbedingung sein.

[0041] Falls in Entscheidungsblock 128 bestimmt wird, dass die überwachten Parameter keine Dauerbetriebsbedingung voller Leistung anzeigen, fährt das Verfahren 120 mit Entscheidungsblock 132 fort, in dem eine Entscheidung getroffen wird, ob die überwachten Parameter anzeigen, dass das Turbinentriebwerk 12 bei gedrosselten Dauerbetriebsbedingungen (z.B. 50 % des Vorgabewerts voller Leistung oder darunter) arbeitet. Falls dies zutrifft, kann das Verfahren 120 die beweglichen Mantelabschnitte 54 in Block 134 hinsichtlich einer vorbestimmten Verschiebung magnetisch betätigen, um einen radialen Spalt 56 zu schaffen, der geeignet ist, um einen minimalen Abstand für die gedrosselten Dauerbetriebsbedingungen bereitzustellen.

Wie oben erwähnt, kann die vorbestimmte Verschiebung jedes beweglichen Mantelabschnitts 54 auf empirischen Messwerten oder theoretischen Schätzungen basieren, die das bei gedrosselten Dauerbetriebsbedingungen möglicherweise erwartete Mass und/oder die Rate der Ausdehnung und/oder der Verformung des Turbinengehäuses 40, der Turbinenschaufeln 36, usw., betreffen. Ausserdem können in einigen Ausführungsbeispielen mehrere Drosselungsvorgabewerte in die Abstandssteuereinrichtung 46 einprogrammiert sein, um vielfältigen Leistungsvorgabewerten des Turbinentriebwerks 12 zu entsprechen. Wenn die beweglichen Mantelabschnitte 54 entsprechend angepasst sind, kann das Verfahren 120 ausgehend von Block 134 zu Block 122 zurückkehren und mit der Überwachung von Betriebsparameter (n) des Turbinentriebwerks 12 fortfahren.

Darüber hinaus kann das Verfahren 120, falls in Entscheidungsblock 132 keine gedrosselte Dauerbetriebsbedingung erfasst ist, auch ausgehend von Entscheidungsblock 132 zu Block 122 zurückkehren und mit der Überwachung der Turbinenparameter fortfahren.

[0042] Wie oben beschrieben, kann die Abstandssteuereinrichtung 46 dafür programmiert sein, zwei oder mehr gesonderte Abstandsvorgabewerte bereitzustellen, die wenigstens teilweise in Abhängigkeit davon ausgewählt werden können, ob das Turbinentriebwerk 12 unter einer Dauerbetriebsbedingung arbeitet (z.B. mit voller oder gedrosselter Leistung). Mit Bezug auf Fig. 8 ist ein Verfahren 140 gezeigt, das dazu dient, einen Abstand in Echtzeit graduell einzustellen, gemäss Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Unter Verwendung des Verfahrens 140 kann ein Soll-Abstand unabhängig davon aufrechterhalten werden, ob das Turbinentriebwerk 12 in einem Dauerbetriebs- oder in einem Einschwingzustand arbeitet.

[0043] Wie in Fig. 8 gezeigt, beginnt das Verfahren 140 in Block 142, in dem ein Soll-Abstand bestimmt wird. Der Soll-Abstand kann, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf Fig. 7erörtert, wenigsten teilweise auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Turbinentriebwerks 12 bestimmt werden. Beispielsweise können während des Hochfahrens des Turbinentriebwerks 12 Schwingungen in der Turbine 20 eine rasche Änderung des radialen Spalts 56 hervorrufen. Daher kann der Soll-Abstand, um die Wahrscheinlichkeit eines Reibkontakts während des Hochfahrens zu verringern, während der Phasen erhöhter Schwingungspegel, wie sie durch einen oder mehrere Turbinensensoren 48 erfasst sind, auf einen verhältnismässig grossen Wert eingestellt werden. Beispielsweise können Signale, die die Schwingungspegel (z.B.

Abtastdaten 50) kennzeichnen, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf Fig. 1beschrieben, an die Abstandssteuereinrichtung 46 übermittelt werden, um den Soll-Abstand zu bestimmen. In einigen Ausführungsbeispielen kann Block 142 auf einer periodischen Grundlage wiederholt werden, oder er kann in Reaktion auf eine Änderung einer Betriebsbedingung des Turbinentriebwerks 12, z.B. bei einer Initialisierung eines Herunterfahrvorgangs, bei einer Drosselung oder bei einer sonstigen Änderung des Betriebszustands des Turbinentriebwerks 12, wiederholt werden. Ausserdem kann der Soll-Abstand (z.B. durch eine Modulation der Ströme, die den Spulen 74 der Magnete 70 und 72 zugeführt sind) über einen kontinuierlichen Bereich von Abstandwerten graduell angepasst werden.

[0044] Das Verfahren 140 kann ferner den Schritt beinhalten, den Ist-Abstand zu messen, wie durch Block 144 gezeigt. Beispielsweise kann der Ist-Abstand durch jeden der Abstands- oder Abstandssensoren 102 gemessen werden, die mit jeden der beweglichen Mantelabschnitte 54 um den Umfang des Turbinengehäuses 40 verbunden sind, und (als Rückführungsdatensignale 104, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt) an die Abstandssteuereinrichtung 46 übermittelt werden. Als Nächstes wird in Entscheidungsblock 146 eine Entscheidung getroffen, ob der in Block 144 gemessene Ist-Abstand gleich dem in Block 142 ermittelten Soll-Abstand ist. Falls der Ist-Abstand ungleich dem Soll-Abstand ist, fährt das Verfahren 140 mit Block 148 fort, in dem der Abstand nach Vorgabe des Soll-Abstands angepasst wird.

Beispielsweise kann der Vorgang der Abstandseinjustierung ein Bereitstellen eines unabhängigen Abstandseinjustierungssteuerungsvorgangs für jedes der beweglichen Mantelabschnitte 54 in dem Turbinengehäuse 40 beinhalten. D.h., in diesem Fall kann die Position jedes der beweglichen Mantelabschnitte 54, wie oben mit Bezug auf Fig. 3 und 4erörtert, magnetisch betätigt werden, um den Ist-Abstand in grössere Übereinstimmung mit dem Soll-Abstand zu bringen. Wie in Fig. 8gezeigt, kann das Verfahren 140 nach Ausführung von Block 148 zu Entscheidungsblock 146 zurückkehren. In einigen Ausführungsbeispielen können die Blöcke 146 und 148 periodisch wiederholt werden, um den Soll-Abstand aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus kann das Verfahren, falls ermittelt wird, dass die Ist- und Soll-Abstände übereinstimmen, wie durch Block 150 gezeigt, den Anpassungsvorgang beenden.

[0045] Während aus dem dargestellten Verfahren 140 hervorgeht, dass das Anpassungsverfahren enden kann (Block 150), wenn ein Soll-Abstand erreicht ist, kann das Verfahren 140 in weiteren Ausführungsbeispielen in gesonderten kurzen Intervallen wiederholt werden, um eine nahezu fortlaufende Überwachung und Anpassung des Toleranzabstands in Echtzeit bereitzustellen. Durch ein ständiges Anpassen des Abstands in Echtzeit kann ein im Wesentlichen konstanter Abstand aufrecht erhalten werden, während das thermische Ansprechen der Turbine 20 während des Betriebs ein Schrumpfen und Ausdehnen der Schaufeln 36 und/oder des Turbinengehäuses 40 hervorruft. Beispielsweise können die Turbinenschaufeln 36 dazu neigen, sich radial auszudehnen, während sich die Turbine 20 aufgrund der Verbrennungsgase, die den Brennkammerabschnitt 18 verlassen, erwärmt.

Während sich die Turbinenschaufeln 36 radial ausdehnen, können die beweglichen Mantelabschnitte 54 nach aussen (in Richtung des Pfeils 98 in Fig. 3) angepasst werden, um eine Soll-Lauf Schaufeltoleranz aufrecht zu erhalten.

[0046] Es sollte ferner klar sein, dass, während die vorliegenden Beispiele allgemein die Anwendung der im Vorliegenden beschriebenen Abstandssteuerungstechniken in Zusammenhang mit einer Turbine eines Turbinentriebwerkssystems veranschaulichen, die im Vorausgehenden beschriebenen Techniken auch auf einen Verdichter des Turbinentriebwerkssystems sowie auf ein beliebiges System angewendet werden können, das eine stationäre Komponente und eine rotierende Komponente aufweist, und bei dem ein Abstand zwischen den stationären und rotierenden Komponenten aufrecht zu erhalten ist.

[0047] Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich des besten Modus zu offenbaren, und um ausserdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.

[0048] In einem Ausführungsbeispiel enthält ein System 10 eine Turbinen-Abstandssteuereinrichtung 46. Die Turbinen-Abstandssteuereinrichtung 46 ist dazu eingerichtet, Abstände 56 einer Anzahl von Mantelsegmenten 44, die um eine Anzahl von Schaufeln 26, 36 angeordnet sind, durch erste 70 und zweite 72 einander gegenüberliegende Magnete, die in feststehenden und beweglichen Abschnitten 54 jedes Mantelsegments 44 angeordnet sind, voneinander unabhängig anzupassen.

Bezugszeichenliste

[0049]
<tb>10<sep>Turbinensystem

<tb>12<sep>Turbinentriebwerk

<tb>14<sep>Ansaugöffnung

<tb>16<sep>Verdichter

<tb>18<sep>Brennkammerabschnitt

<tb>20<sep>Turbine

<tb>22<sep>Auslass

<tb>24<sep>Welle

<tb>26<sep>Verdichterlaufschaufel

<tb>28<sep>innere Wand

<tb>30<sep>Verdichtergehäuse

<tb>32<sep>Brennkammergehäuse

<tb>34<sep>Brennkammer

<tb>36<sep>Turbinenschaufel

<tb>38<sep>innere Wand

<tb>40<sep>Turbinengehäuse

<tb>44<sep>Aktuator

<tb>46<sep>Abstandssteuereinrichtung

<tb>48<sep>Sensoren

<tb>50<sep>Daten

<tb>52<sep>Signale

<tb>54<sep>beweglicher Mantel

<tb>56<sep>radialer Spalt

<tb>58<sep>Spitze

<tb>62<sep>Rotationsachse

<tb>64<sep>Drehrichtung

<tb>66<sep>Radialrichtung

<tb>68<sep>Hohlraum

<tb>70<sep>erster Magnet

<tb>72<sep>zweiter Magnet

<tb>74<sep>Draht

<tb>76<sep>Kern

<tb>80<sep>Entlüftungskanal

<tb>82<sep>Entlüftungskanal

<tb>84<sep>Strom

<tb>86<sep>Strom

<tb>88<sep>Nut

<tb>89<sep>Leiste

<tb>90<sep>Flansch

<tb>92<sep>Flansch

<tb>94<sep>Hohlraum

<tb>96<sep>radiale Richtung auf die Rotationsachse zu

<tb>98<sep>radiale Richtung von der Rotationsachse weg

<tb>100<sep>Feder

<tb>102<sep>Abstandssensor

<tb>104<sep>Ausgabesignal

<tb>108<sep>Laufrad

<tb>110<sep>Höhe

<tb>112<sep>Breite

<tb>114<sep>betätigter Abstand

<tb>116<sep>betätigter Abstand

<tb>120<sep>Verfahren

<tb>122<sep>Schritt

<tb>124<sep>Schritt

<tb>126<sep>Schritt

<tb>128<sep>Schritt

<tb>130<sep>Schritt

<tb>132<sep>Schritt

<tb>134<sep>Schritt

<tb>140<sep>Verfahren

<tb>142<sep>Schritt

<tb>144<sep>Schritt

<tb>146<sep>Schritt

<tb>148<sep>Schritt

<tb>150<sep>Schritt

Claims

1. System (10), zu dem gehören: ein Turbinentriebwerk (12), mit:

einer Welle (24), die eine Drehachse (62) aufweist;

mehrere Laufschaufeln (26, 36), die mit der Welle (24) verbunden sind;

einem Mantel (30, 40), der mehrere Segmente (44) aufweist, die rund um den Umfang der mehreren Schaufeln (26, 36) angeordnet sind, wobei jedes Segment (44) folgendes umfasst:

einen feststehenden Mantelabschnitt, der einen ersten Magneten (70) aufweist; und

einen beweglichen Mantelabschnitt (54), der einen zweiten Magneten (72) aufweist, der dem ersten Magneten (70) gegenüberliegt, wobei wenigstens entweder der erste (70) und/oder der zweite (72) Magnet einen Elektromagneten umfasst und wobei der Abschnitt des beweglichen Mantels (54) durch den ersten (70) und zweiten (72) Magneten magnetisch betätigt wird, um sich in Bezug auf die Achse (62) in radialer Richtung (96, 98) zu bewegen, um einen Abstand (56) zwischen den Schaufeln (26, 36) und dem beweglichen Mantelabschnitt (54) anzupassen.

2. System nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schaufeln (36) und der Mantel (40) in einem Turbinenabschnitt (20) des Turbinentriebwerks (12) angeordnet sind.

3. System nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schaufeln (26) und der Mantel (30) in einem Verdichterabschnitt (16) des Turbinentriebwerks (12) angeordnet sind.

4. System nach Anspruch 1, mit einer Abstandssteuereinrichtung (46), die mit einem Abstandssensor (48) verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, den Abstand (56) zwischen den Schaufeln (26, 36) und dem Mantel (30, 40) zu messen.

5. System nach Anspruch 1, mit einer Abstandssteuereinrichtung (46), die mit mehreren Abstandssensoren (102) verbunden ist, die dazu eingerichtet sind, Abstände (56) zwischen der Anzahl von Schaufeln (26, 36) und jedem beweglichen Mantelabschnitt (54) der Segmente (44) zu messen.

6. System nach Anspruch 5, wobei die Abstandssteuereinrichtung (46) dazu eingerichtet ist, die Abstände (56) mittels magnetischer Kräfte zwischen dem ersten (70) und zweiten (72) Magneten unabhängig zu steuern, die in den feststehenden und beweglichen Mantelabschnitten (54) jedes Segments (44) angeordnet sind.

7. System nach Anspruch 1, wobei der bewegliche Mantelabschnitt (54) ein Paar Leisten (89) aufweist, die in Bezug auf die Achse (62) in Umfangsrichtung (64) ausgerichtet sind, wobei der feststehende Mantelabschnitt ein Paar Nuten (88) aufweist, die in Bezug auf die Achse (62) in Umfangsrichtung (64) ausgerichtet sind, wobei die Leisten (89) und Nuten (88) in Umfangsrichtung (64) miteinander verbunden sind, und wobei die Leisten (89) und Nuten (88) einen begrenzten Bereich einer radialen Bewegung (96, 98) in der Radialrichtung (66) zulassen.

8. System (10), zu dem gehört:

eine Turbinen-Abstandssteuereinrichtung (46), die dazu eingerichtet ist, Abstände (56) einer Anzahl von Mantelsegmenten (44), die um eine Anzahl von Schaufeln (26, 36) angeordnet sind, durch erste (70) und zweite (72) einander gegenüberliegende Magnete, die in feststehenden und beweglichen (54) Abschnitten jedes Mantelsegments (44) angeordnet sind, voneinander unabhängig anzupassen.

9. System (10) nach Anspruch 8, wobei die Abstandseinjustierung jedes der Anzahl von Mantelsegmenten (44) wenigstens zum Teil auf einzelnen Abstandsmesswerten für jedes Mantelsegment (44) begründet ist.

10. System (10) nach Anspruch 8, wobei die Abstandseinjustierung jedes der Anzahl von Mantelsegmenten (44) wenigstens teilweise darauf begründet ist, ob das System (10) sich in einem Einschwingzustand oder in einer Dauerbetriebsbedingung befindet.