CH706826A2 - Kappe für Öffnungen in Turbinenkomponenten. - Google Patents

Abstract

Es wird eine zur Reduzierung von Störungen und Strömungswiderstandseffekten in einer Turbine während des Betriebs angepasste Kappe für Öffnungen in Turbinenkomponenten offengelegt. In einer Ausführungsform enthält eine Kappe (120): einen Körperabschnitt mit einer zu einer Öffnung (110) in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche (182) enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung (110) abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, vorzugsweise einen Ring (130) enthaltend, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

Description

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die hier beschriebene Erfindung betrifft Turbinen und insbesondere Systeme und Vorrichtungen zum Reduzieren von Störungen und Windströmungseffekten in einer Turbine.

[0002] Einige Kraftwerksysteme, beispielsweise bestimmte Kern-, Einfachzyklus- und Kombinationszyklus-Kraftwerkssysteme verwenden Turbinen in ihrem Aufbau und Betrieb. Einige von diesen Turbinen (z.B. Dampfturbinen, Gasturbinen, usw.) enthalten Komponenten, welche einem Durchfluss eines Arbeitsfluids während des Betriebs ausgesetzt sind. Während das Arbeitsfluid durch die Turbine strömt, können Einrichtungen und/oder unterbrochene Oberflächen auf einigen Komponenten (z.B. Öffnungen, Senkbohrungen, usw.) das Arbeitsfluid stören, was Luftwiderstand und Geräusch (d.h. Strömungswiderstandseffekte) erzeugt, welche den Turbinenwirkungsgrad reduzieren und die Betriebstemperatur umgebender Komponenten erhöhen. Einige Systeme verwenden Kontermuttern, zum Füllen von Senkbohrungen, welche Komponentenoberflächen glätten und somit die Auswirkung zu reduzieren, die diese Besonderheiten auf die Arbeitsfluidströmung haben können. Während der Installation werden Bolzen mit zusätzlichem Gewinde in die Senkbohrungslöcher der Turbine eingesetzt, wobei dieses zusätzliche Gewinde für eine Verbindung mit und zum Festhalten einer komplementären Kontermutter in dem Senkbohrungsloch angebracht wird. Sobald der Bolzen eingebaut ist, wird die Kontermutter auf das Ende des Bolzens mittels des Zusatzgewindes dergestalt geschraubt, dass die Kontermutter die Senkbohrungsöffnung füllt, um dadurch Störungen, Aufheizung und Kraftverluste in Verbindung mit der Senkbohrung zu reduzieren. Diese Kontermuttern können jedoch die Turbinenwartung komplizierter machen, erfordern zusätzliches Werkzeug, bringen während des Betriebs zusätzliches Gewicht und Belastung auf die Schrauben auf und müssen gegen Lösen noch mittels halbpermanenter Verfahren (Verstemmen) gesichert werden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0003] Es werden zur Reduzierung von Störungen und Strömungswiderstandseffekten in einer Turbine während des Betriebs angepasste Systeme und Vorrichtungen beschrieben. In einer Ausführungsform enthält eine Kappe: einen Körperabschnitt mit einer zu einer Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

[0004] Nach einem ersten Aspekt ist eine Kappe vorgesehen, die enthält: einen Körperabschnitt mit einer zu einer Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

[0005] Nach einem zweiten Aspekt wird eine Turbine bereitgestellt, die enthält: einen Stator; einen Arbeitsfluiddurchlass, der im Wesentlichen von dem Stator umgeben ist; eine Turbinenkomponente, die radial innerhalb des Stators ausgestaltet ist und eine von dem Arbeitsfluiddurchlass berührte Strömungsoberfläche besitzt, wobei die Strömungsoberfläche eine Öffnung definiert; und eine in der Öffnung angeordnete Kappe, wobei die Kappe enthält: einen Körperabschnitt mit einer zu der Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

[0006] Nach einem dritten Aspekt wird ein System bereitgestellt, das enthält: eine Kappe mit: einem Körperabschnitt mit einer zu der Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten; und einen im Wesentlichen um den Körperabschnitt herum angeordneten und sich in die Kappennut erstreckenden Ring.

[0007] Erfindungsgemäss ist eine Kappe vorgesehen, die aufweist: einen Körperabschnitt mit einer zu einer Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

[0008] Bei der Kappe kann sich die Kappennut in Umfangsrichtung um einen Umfang des Körperabschnittes erstrecken. Die Kappe kann im Wesentlichen rund sein. Ferner kann die Kappennut dafür eingerichtet sein, die Aussenoberfläche im Wesentlichen bündig in Bezug auf eine Strömungsoberfläche der Turbinenkomponente zu positionieren. Die Aussenoberfläche kann im Wesentlichen eben sein. Die Kappe kann ferner eine in dem Körperabschnitt definierte Auskerbung in einem Abschnitt der Aussenoberfläche aufweisen, wobei sich die Auskerbung axial nach innen erstreckt. Ausserdem kann die Kappe zusätzlich oder alternativ eine Zunge aufweisen, die sich axial von dem Körperabschnitt nach aussen erstreckt, wobei die Zunge dafür eingerichtet ist, ein Merkmal der Turbinenkomponente zu ergänzen.

[0009] Die Turbine weist folgendes auf: einen Stator; einen Arbeitsfluiddurchlass, der im Wesentlichen von dem Stator umgeben ist; eine Turbinenkomponente, die radial innerhalb des Stators ausgestaltet ist und eine von dem Arbeitsfluiddurchlass berührte Strömungsoberfläche besitzt, wobei die Strömungsoberfläche eine Öffnung definiert; und eine in der Öffnung angeordnete Kappe, wobei die Kappe enthält: einen Körperabschnitt mit einer zu der Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

[0010] Bei der Turbine kann sich die Kappennut in Umfangsrichtung um einen Umfang des Körperabschnittes erstrecken. Unabhängig davon kann die Kappennut bei der Turbine dafür eingerichtet sein, die Aussenoberfläche im Wesentlichen bündig in Bezug auf eine Strömungsoberfläche der Turbinenkomponente zu positionieren. Zusätzlich oder alternativ kann bei der Turbine eine in dem Körperabschnitt definierte Auskerbung durch einen

[0011] Abschnitt der Aussenoberfläche vorgesehen sein, wobei sich die Auskerbung axial erstreckt. Bei der Turbine kann der Körperabschnitt zusätzlich oder alternativ eine Zunge aufweisen, die sich axial von dem Körperabschnitt nach aussen erstreckt, wobei die Zunge dafür eingerichtet ist, ein Merkmal der Turbinenkomponente zu ergänzen. Zusätzlich oder alternativ kann die Turbine eine in der Öffnung ausgebildete Komponentennut und einen Ring aufweisen, der im Wesentlichen um den Körperabschnitt herum angeordnet ist und sich in die Kappennut und Komponentennut erstreckt. Der Ring kann dafür eingerichtet sein, die Aussenoberfläche im Wesentlichen bündig in Bezug auf die Strömungsoberfläche der Turbinenkomponente zu positionieren.

[0012] Erfindungsgemäss ist ausserdem ein System vorgesehen, das aufweist: eine Kappe mit einem Körperabschnitt mit einer zu der Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und mit einer in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten; und einen im Wesentlichen um den Körperabschnitt herum angeordneten und sich in die Kappennut erstreckenden Ring.

[0013] Bei dem System kann der Ring dafür gestaltet sein, die Aussenoberfläche im Wesentlichen bündig in Bezug auf die Strömungsoberfläche der Turbinenkomponente zu positionieren. Die Kappennut kann sich in Umfangsrichtung um einen Umfang des Körperabschnittes erstrecken. Zusätzlich oder alternativ kann die Kappennut bei dem System ferner dafür eingerichtet sein, die Aussenoberfläche im Wesentlichen bündig in Bezug auf die Strömungsoberfläche der Turbinenkomponente zu positionieren. Ferner kann eine in dem Körperabschnitt definierte Auskerbung sich durch einen Abschnitt der Aussenoberfläche erstrecken, wobei die Auskerbung axial angeordnet ist. Die Aussenoberfläche kann im Wesentlichen eben sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0014] Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in welchen: <tb>Fig. 1<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 2<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines Kappensystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 3<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 4<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 5<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 6<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 7<SEP>eine perspektivische Querschnittsansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 8<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 9<SEP>eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. <tb>Fig. 10<SEP>eine schematische Blockdarstellung zeigt, die Abschnitte eines Kombinationszyklus-Kraftwerksystems gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. <tb>Fig. 11<SEP>eine schematische Blockdarstellung zeigt, die Abschnitte eines Ein-Wellen-Kombinationszyklus-Kraftwerksystems gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.

[0015] Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen der Offenlegung nicht notwendigerweise massstäblich sind. Die Zeichnungen sollen nur einige typische Aspekte der Offenlegung darstellen und sollten daher nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Offenlegung betrachtet werden. Es versteht sich, dass Elemente, die zwischen den Figuren ähnlich nummeriert sind, im Wesentlichen ähnlich wie in Bezug auf eine andere beschrieben sein können. Ferner kann in unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform eine gleiche Nummerierung gleiche Elemente darstellen. Eine redundante Erläuterung dieser Elemente wurde zur Verdeutlichung unterlassen. Schliesslich dürfte es sich verstehen, dass die Komponenten der Fig. 1 bis 11 und deren zugehörigen Beschreibungen auf jede hierin beschriebene Ausführungsform angewendet werden können.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0016] Wie hierin angegeben, stellen Aspekte der Erfindung Systeme und Vorrichtungen bereit, die zur Reduzierung von Störungen und Strömungswiderstandseffekten in einer Turbine während des Betriebs angepasst sind. Die Kappen dieser Systeme werden in Öffnungen in der Turbine an einer Position eingebaut, welche im Wesentlichen in Bezug zu einer Strömungsoberfläche von Turbinenkomponenten eben ist, um dadurch die Öffnung abzudecken und eine im Wesentlichen regelmässige Strömungsoberfläche auszubilden.

[0017] Auf dem Gebiet von Energieerzeugungssystemen (z.B. einschliesslich Kernreaktoren, Dampfturbinen, Gasturbinen, usw.) werden durch Hochtemperaturfluide (z.B. Gas, Dampf, usw.) angetriebene Turbinen oft als Teil des Systems verwendet. Einige Turbinen enthalten Komponenten mit unterbrochenen Oberflächen, wie z.B. Öffnungen und Senkbohrungen, welche der Arbeitsfluidströmung ausgesetzt sind und Störungen, Energieverlust, Fluiderwärmung oder andere unerwünschte Strömungsverlusteffekte in der Turbine bewirken können. Diese Störungen und Strömungsverlusteffekte können den Turbinenwirkungsgrad reduzieren und Wärmegradienten innerhalb der Turbine ausbilden, welche Turbinenkomponenten beschädigen können.

[0018] Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Systeme und Vorrichtungen bereit, die dafür angepasst sind, Störungen und Strömungswiderstandseffekte in Turbinen durch Verwenden einer Kappe zu reduzieren, um im Wesentlichen Öffnungen in Turbinenkomponenten abzudecken und/oder zu verschliessen. Die Kappe deckt die Öffnung ab, indem sie eine ebene Oberfläche in Bezug auf eine Strömungsoberfläche der Komponente ausbildet und schirmt die Arbeitsfluidströmung vor einem Kontakt mit unregelmässigen Oberflächen der und/oder in der Öffnung ab. Die Kappe wird in der Öffnung mittels eines Rings festgehalten, welcher sich in eine Kappennut in der Kappe erstreckt, und eine in einer Oberfläche der Turbinenkomponente ausgebildete Komponentennut erstreckt, welche die Öffnung definiert, um dadurch eine regelmässigere Strömungspfadoberfläche für das Arbeitsfluid auszubilden. Während des Betriebs verringert die Kappe Strömungswiderstandsverluste in der Arbeitsfluidströmung, was die Ausbildung einer unnötigen Aufheizung des Arbeitsfluids und von Turbinenkomponenten in Kontakt mit dem Arbeitsfluid verhindert.

[0019] In den Figuren sind Ausführungsformen von Systemen und Vorrichtungen mit einer Kappe dargestellt, wobei die Kappe den Wirkungsgrad beeinflussen und die Lebensdauererwartung der Turbine und des gesamten Energieerzeugungssystems durch Verringerung von Strömungswiderstandseffekten erhöhen kann. Jede von den Komponenten in den Figuren kann mittels herkömmlicher Mittel (z.B. mittels einer gemeinsamen Leitung) oder anderer bekannter Mittel, wie es in den Fig. 1 bis 11 dargestellt ist, verbunden sein. Insbesondere ist in Fig. 1 eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine 100 mit einer Öffnung 110 gemäss Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Die Öffnung 110 kann in einer Strömungsoberfläche 102 der Turbine 100 ausgebildet sein und kann eine Senkbohrung 106 beinhalten, die zur Aufnahme eines Bolzens, einer Mutter oder gleichartigen Halterung ausgebildet ist. Die Senkbohrung 106 der Öffnung 110 kann eine Komponentennut 112 definieren, die zur Verbindung mit einem (in Fig. 2 dargestellten) Kappensystem 118 ausgelegt ist. Die Turbine 100 kann ein Versatzmerkmal 98 (z.B. einen Ausschnitt, einen runden Ausschnitt, eine Abteilung, eine (in Strichlinien dargestellte) Einkerbung, usw.) enthalten, das in einer Strömungsoberfläche 102 ausgebildet und dafür gestaltet ist, ein Merkmal eines Kappensystems 118 (z.B. eine Zunge 198) aufzunehmen.

[0020] In Fig. 2 ist eine dreidimensionale perspektivische Explosionsansicht eines Kappensystems 118 mit einer Kappe 120 und einem Ring 130 gemäss Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Die Kappe 120 kann einen Körperabschnitt 122 mit einer Aussenoberfläche 182 und einer Umfangsoberfläche 180 enthalten, welche eine komplementär zu dem Ring 130 ausgebildete Kappennut 124 definiert. Die Kappennut 124 kann in der Umfangsoberfläche 180 ausgebildet und gegenüber der Aussenoberfläche 182 versetzt sein, und sich in Umfangsrichtung um einen Umfang des Körperabschnittes 122 erstrecken. In einer Ausführungsform kann die Kappennut 124 so ausgestaltet sein, dass sie im Wesentlichen zu der (in Fig. 1 dargestellten) Komponentennut 112 der Turbine 100 ausgerichtet ist, um dadurch die Aussenoberfläche 182 im Wesentlichen bündig zu der (in Fig. 1 dargestellten) Strömungsoberfläche 102 der Turbine 100 zu positionieren. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kappennut 124 einen Satz von Gewindegängen in Bezug auf die Komponentennut 112 definieren, um dadurch ein Einschrauben der Kappe 120 in die Turbine 100 zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann die Kappe 120 eine Zunge 198 enthalten, die komplementär zu dem (in Strichlinien in Fig. 1 dargestellten) Versatzmerkmal 98 in der Turbine 100 ausgebildet ist, um dadurch eine Drehbewegung der Kappe 120 und/oder des Kappensystems 118 zu verhindern. Die Zunge 198 kann sich mit dem Versatzmerkmal 198 verbinden, um ein Drehverhinderungsmerkmal auszubilden. Die Kappe 120 kann im Wesentlichen rund sein und kann eine Auskerbung 184 in der Aussenoberfläche 182 definieren, welche einen Satz von Flanschen 132 auf einem Sprengring 130 aufnimmt. Der Satz der Flansche 132 kann sich mit einem Satz von Oberflächen 190 der Auskerbung 124 verbinden und dadurch den Sprengring 130 mit der Kappe 120 verbinden und im Wesentlichen eine Drehung des Sprengringes 130 um die Kappe 120 herum reduzieren.

[0021] In Fig. 3 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes der Turbine 100 mit einem in der Öffnung 110 angeordneten Kappensystem 118 gemäss Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform kann das Kappensystem 118 eine Kappe 120 und einen Ring 130 enthalten, welcher sich in Umfangsrichtung um die Kappe 120 erstreckt. Wenigstens eine von einer (in Fig. 2 dargestellten) Kappennut 124 und einer (in Fig. 1 dargestellten) Komponentennut 112 können verschiebbar den Ring 130 aufnehmen und dadurch eine Position einer Kappe 120 in der Öffnung 110 sichern. In einer Ausführungsform kann sich der Ring 130 in die (in Fig. 2 dargestellte) Kappennut 124 und in die in Fig. 1 dargestellte Komponentennut 112 erstrecken, und dadurch die Kappe 120 in der Öffnung 110 festhalten und die Aussenoberfläche 182 im Wesentlichen eben in Bezug auf die Strömungsoberfläche 102 positionieren. Die Kappe 120 kann an einer Umfangsdrehung in der Öffnung 110 gehindert werden. In einer Ausführungsform kann die Komponentennut 112 eine variierende Dicke haben, um die Drehbewegung des Kappensystems 118 zu reduzieren. Die Auskerbung 184 kann einen Satz von Flanschen 132 auf dem Ring 130 offenlegen und dadurch den Einbau und die Entfernung der Kappe 120 und des Rings 130 über eine Manipulation einer Position des Satzes der Flansche 132 und/oder der Form des Rings 130 ermöglichen. Der Satz der Flansche 132 kann einen Satz von Oberflächen 190 in der Auskerbung 184 berühren und dadurch die Drehbewegung des Kappensystems 118 begrenzen. In einer Ausführungsform kann der Satz der Flansche 132 ausserhalb der Ebene zur Kappennut 124 ausgerichtet sein, die Kappe 120 auf einem Satz von Oberflächen 190 berühren und eine Umfangsbewegung des Ringes 130 um die Kappe 120 verhindern.

[0022] In Fig. 4 ist eine schematische dreidimensionale perspektivische Schnittansicht eines Abschnittes der Turbine 100 mit einem in der Öffnung 110 über einem Bolzen 140 angeordneten Kappensystem 168 gemäss Ausführungsformen dargestellt. In dieser Ausführungsform enthält eine Kappe 182 einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung zusammenhängenden Steg 186, welcher sich um den (in Fig. 2 dargestellten) Körperabschnitt 122 erstreckt. Der Umfangssteg 186 kann teilweise eine (in Fig. 2 dargestellte) Kappennut (124) definieren und den Bolzen 140 umfassen.

[0023] In Fig. 5 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes der Turbine 100 mit dem in der Kappennut 124 und der Komponentennut 112 gemäss Ausführungsformen der Erfindung angeordneten Ring 130 dargestellt. In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Ring 130 in die Komponentennut 112 und in einen Abschnitt der Kappennut 124, was die Kappe 120 um den Bolzen 140 herum sichert und die Aussenoberfläche 182 im Wesentlichen eben in Bezug auf die Strömungsoberfläche 102 ausrichtet. In einer Ausführungsform kann der Ring 130 teilweise einen Hohlraum 188 in der Kappennut 124 definieren. Der Hohlraum 188 kann das Zusammendrücken des Ringes 130 zu der Kappe 120 hin und in die Kappennut 124 hinein ermöglichen, um dadurch den Ring 130 aus der Komponentennut 112 zu entfernen und das Entfernen des Kappensystems 118 und/oder des Ringes 130 aus der Turbine 100 ermöglichen. Der Hohlraum 188 kann eine Abmessung «d » im Wesentlichen gleich einer Tiefe «c» der Komponentennut 112 haben. In einer Ausführungsform können der Bolzen 140 und die Kappe 120 in Bezug zueinander physisch getrennt (d.h., nicht in Kontakt) sein. In einer Ausführungsform kann sich ein äusserer Abschnitt der Kappe 120 über einen inneren Abschnitt der Öffnung 110 (dargestellt in Fig. 4 ) über eine Abmessung «o» hinaus erstrecken, was einen runden Versatz zwischen der Kappe 120 und der Öffnung 110 erzeugt.

[0024] In Fig. 6 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes der Turbine 100 dargestellt, die einen in einer (in Strichlinien dargestelltem) Kappennut 124 angeordneten Ring 130 gemäss Ausführungsformen der Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Ring 130 in eine Auskerbung 184 und in einen Abschnitt der Kappennut 124, was die Kappe 120 um den (in Fig. 5 dargestellten) Bolzen 140 sichert und die Aussenoberfläche 182 im Wesentlichen eben in Bezug auf die Strömungsoberfläche 102 ausrichtet. Ein Flansch 132 erstreckt sich in die Nut 184, und der Flansch 132 kann eine Anpassung und/oder ein Zusammenziehen des Ringes 130 ermöglichen. Eine Bedienungsperson oder eine Vorrichtung können eine Kraft auf den Flansch 132 ausüben, indem die Enden zusammengedrückt werden, bis sich der Ring 130 für Einbau- und Entnahmevorgänge in der Kappennut 124 befindet. In einer Ausführungsform, wie in Fig. 7 dargestellt, kann der Flansch 132 in einem Winkel a aus der Ebene zu der Kappennut 124 ausgerichtet sein, und dadurch eine Drehung des Rings 130 um die Kappennut 124 einschränken. In einer Ausführungsform schränkt eine Verschiebung des Flansches 132 um den Winkel a die Umfangsbewegung durch die Berührung eines Satzes von Oberflächen 190 ein. Der Flansch 132 kann an die oder über eine Höhe der Kappennut 124 gebogen sein.

[0025] In Fig. 8 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine 800 mit einem Abschnitt einer Reifenabdeckung 880 dargestellt, welche eine Öffnung 810 und eine Strömungsoberfläche 802 der Turbine 800 abdeckt. In einer Ausführungsform deckt die Reifenabdeckung 880 eine gesamte Strömungsoberfläche 802 und/oder Kappe 120 ab. Die Reifenabdeckung 880 kann achssymmetrisch sein und kann eine vollständige Reifenplatte (d.h., eine Platte um einen Umfang der Turbine 800) um einen Abschnitt der Turbine 800 herum ausbilden. In einer Ausführungsform kann die Reifenabdeckung 880 einen Satz von versenkten Bolzen 830 (z.B. Schrauben, Passbolzen, Stifte usw.) enthalten, die unmittelbar an der Öffnung 810 zur Verbindung mit der Turbine 800 angeordnet sind, um die Reifenabdeckung 880 von einer axialen und/oder Umfangsbewegung abzuhalten. Die Turbine 800 kann einen Anschlag 820 enthalten, der dafür gestaltet ist, verschiebbar einen Flansch 882 der Reifenabdeckung 880 aufzunehmen, um dadurch eine radiale Bewegung der Reifenabdeckung 880 einzuschränken. In einer Ausführungsform kann die Reifenabdeckung 880 in der Turbine 800 über einen Satz von Passbolzen befestigt sein. Die Reifenabdeckung 880 kann eine im Wesentlichen zusammenhängende Oberfläche über der Strömungsoberfläche 802 und/oder der Öffnung 810 ausbilden.

[0026] In Fig. 9 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbine 700 dargestellt, die eine in einer Öffnung 710 der Turbine 700 angeordnete Schraubkappe 890 enthält. In einer Ausführungsform kann die Schraubkappe 890 im Wesentlichen eben in Bezug auf eine Strömungsoberfläche 702 der Turbine 700 ausgestaltet sein. In einer Ausführungsform kann die Schraubkappe 890 auf das (in den Fig. 4 bis 5 dargestellte) Bolzensystem 140 mittels eines ersten Satzes von Gewindegängen in der Schraubkappe 890 geschraubt werden, die dafür eingerichtet ist, einen zweiten Satz von auf dem Bolzensystem 140 ausgebildeten Gewindegängen zu ergänzen/verbindend aufzunehmen. In einer Ausführungsform kann anschliessend an das Aufschrauben der Schraubkappe 890 auf das Bolzensystem 140 ein Satz von Verstemmungsabschnitten 892 in der Schraubkappe 890 an der Öffnung 710 und/oder dem Bolzensystem 140 verstemmt werden, um die Schraubkappe 890 an einer Drehung um das Bolzensystem 140 abzuhalten. In einer Ausführungsform kann die Schraubkappe 890 einen ausgesparten Abschnitt 898 enthalten, der dafür eingerichtet ist, einen Abschnitt der Turbine 700 aufzunehmen, welcher sich in die Öffnung 710 als Folge einer Verstemmungsoperation erstreckt.

[0027] In Fig. 10 ist eine schematische Ansicht von Abschnitten eines Mehrwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerkes 900 dargestellt. Das Kombinationszyklus-Kraftwerk 900 kann beispielsweise eine Gasturbine 902 enthalten, die funktionell mit einem Generator 908 verbunden ist. Der Generator 908 und die Gasturbine 902 können mechanisch über eine Welle 907 gekoppelt sein, welche Energie zwischen einer (nicht dargestellten) Antriebswelle der Gasturbine 902 und dem Generator 908 übertragen kann. Ebenfalls in Fig. 10 ist ein Wärmetauscher 904 dargestellt, der funktionell mit der Gasturbine 902 und einer Dampfturbine 906 verbunden ist. Der Wärmetauscher 904 kann fluidmässig sowohl mit der Gasturbine 902 als auch der Dampfturbine 906 über herkömmliche Leitungen (Nummerierung weggelassen) verbunden sein. Die Gasturbine 902 und/oder die Dampfturbine 906 können ein Kappensystem 118 von Fig. 2 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen enthalten. Der Wärmetauscher 904 kann ein herkömmlicher Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) sein, wie solche, welche in herkömmlichen Kombinationszyklus-Kraftwerkssystemen eingesetzt werden. Wie es auf dem Gebiet der Energieerzeugung bekannt ist, kann der HRSG 904 Abgas aus der Gasturbine 902 in Verbindung mit einer Wasserzufuhr nutzen, um Dampf zu erzeugen, welcher der Dampfturbine 906 zugeführt wird. Die Dampfturbine 906 kann optional mit einem zweiten Generatorsystem 908 (mittels einer zweiten Welle 907) gekoppelt sein. Es dürfte sich verstehen, dass die Generatoren 908 und Wellen 907 jede beliebige im Fachgebiet bekannte Grösse oder Art haben können und sich abhängig von ihrer Anwendung oder dem System, mit welchem sie verbunden sind, unterscheiden zu können. Eine gemeinsame Nummerierung der Generatoren und Wellen dient zur Vereinfachung, und legt nicht notwendigerweise nahe, dass diese Generatoren oder Wellen identisch sind. In einer weiteren Ausführungsform gemäss Darstellung in Fig. 11 kann ein Einwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerk 990 nur einen Generator 908 enthalten, der sowohl mit der Gasturbine 902 als auch der Dampfturbine 906 mittels nur einer Welle 907 verbunden ist. Die Dampfturbine 906 und/oder Gasturbine 902 können ein Kappensystem 118 von Fig. 2 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen enthalten.

[0028] Die Kappen und Systeme der vorliegenden Offenlegung sind auf keine spezielle Turbine, Energieerzeugungssystem oder ein anderes System beschränkt und können bei anderen Energieerzeugungssystem und/oder Systemen (z.B. Kombinationszyklus-, Einfachzyklus- und Kernreaktorsystemen usw.) verwendet werden. Zusätzlich können die Kappen und Systeme der vorliegenden Erfindung bei anderen hierin nicht beschriebenen Systemen verwendet werden, die von der Abschirmung, der Wirkung, dem leichten Einbau und der hierin beschriebenen Widerstandsströmungsreduzierungseffekte profitieren können.

[0029] Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll nicht die Erfindung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen «einer, eine, eines» und «der, die, das» auch die Pluralformen mit einschliessen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes angibt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe «weist auf» und/oder «aufweisend», wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen festgestellter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschliessen.

[0030] [0034] Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.

[0031] Es werden zur Reduzierung von Störungen und Strömungswiderstandseffekten in einer Turbine während des Betriebs angepasste Systeme und Vorrichtungen offengelegt. In einer Ausführungsform enthält eine Kappe: einen Körperabschnitt mit einer zu einer Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

Bezugszeichenliste

[0032] <tb>98<SEP>Versatzmerkmal <tb>100<SEP>Turbine <tb>102<SEP>Strömungsoberfläche <tb>106<SEP>Senkbohrung <tb>110<SEP>Öffnung <tb>112<SEP>Komponentennut <tb>118<SEP>Kappensystem <tb>120<SEP>Kappe <tb>122<SEP>Körperabschnitt <tb>124<SEP>Kappennut/Einkerbung <tb>130<SEP>Ring <tb>132<SEP>Flanschsatz <tb>140<SEP>Schraube <tb>168<SEP>Kappensystem <tb>180<SEP>Umfangsoberfläche <tb>182<SEP>Aussenoberfläche/Kappe <tb>184<SEP>Einkerbung <tb>186<SEP>Umfangssteg <tb>188<SEP>Hohlraum <tb>190<SEP>Oberflächensatz <tb>198<SEP>Zunge <tb>700<SEP>Turbine <tb>702<SEP>Strömungsoberfläche <tb>710<SEP>Öffnung <tb>800<SEP>Turbine <tb>802<SEP>Strömungsoberfläche <tb>810<SEP>Öffnung <tb>820<SEP>Anschlag <tb>830<SEP>Satz von Senkbohrungsbolzen (z.B. Schrauben, Passbolzen, Stifte, usw.) <tb>880<SEP>Reifenabdeckung <tb>882<SEP>Flansch <tb>890<SEP>Gewindekappe <tb>892<SEP>Satz von Verstemmungsabschnitten <tb>898<SEP>ausgesparter Abschnitt <tb>900<SEP>Mehrwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerk <tb>902<SEP>Gasturbine <tb>904<SEP>Wärmetauscher (HRSG) <tb>906<SEP>Dampfturbine <tb>907<SEP>Welle <tb>908<SEP>Generator <tb>990<SEP>Einwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerk <tb>«d»<SEP>Abmessung <tb>«c»<SEP>Tiefe <tb>«o»<SEP>Abmessung

Claims (10)

1. Kappe, aufweisend: einen Körperabschnitt mit einer zu einer Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

2. Kappe nach Anspruch 1, wobei sich die Kappennut in Umfangsrichtung um einen Umfang des Körperabschnittes erstreckt.

3. Kappe nach Anspruch 1, wobei die Kappe im Wesentlichen rund ist.

4. Kappe nach Anspruch 1, wobei die Kappennut ferner dafür eingerichtet ist, die Aussenoberfläche im Wesentlichen bündig in Bezug auf eine Strömungsoberfläche der Turbinenkomponente zu positionieren.

5. Kappe nach Anspruch 1, wobei die Aussenoberfläche im Wesentlichen eben ist.

6. Kappe nach Anspruch 1, die ferner eine in dem Körperabschnitt definierte Auskerbung durch einen Abschnitt der Aussenoberfläche aufweist, wobei sich die Auskerbung axial nach innen erstreckt.

7. Kappe nach Anspruch 1, die ferner eine Zunge aufweist, die sich axial von dem Körperabschnitt nach aussen erstreckt, wobei die Zunge passend zu einer Struktur der Turbinenkomponente ausgebildet ist.

8. Turbine, aufweisend: einen Stator; einen Arbeitsfluiddurchlass, der im Wesentlichen von dem Stator umgeben ist; eine Turbinenkomponente, die radial innerhalb des Stators ausgestaltet ist und eine von dem Arbeitsfluiddurchlass berührte Strömungsoberfläche besitzt, wobei die Strömungsoberfläche eine Öffnung definiert; und eine in der Öffnung angeordnete Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kappe enthält: einen Körperabschnitt mit einer zu der Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und eine in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten.

9. System, das: eine Kappe mit: einem Körperabschnitt mit einer zu der Öffnung in einer Turbinenkomponente komplementären Form, wobei der Körperabschnitt eine Aussenoberfläche enthält, welche im Wesentlichen die Öffnung abdeckt; und mit einer in einer Umfangsoberfläche des Körperabschnittes ausgebildete Kappennut, wobei die Kappennut dafür gestaltet ist, sich im Wesentlichen zu einer in der Öffnung ausgebildeten Komponentennut auszurichten; und einen im Wesentlichen um den Körperabschnitt herum angeordneten und sich in die Kappennut erstreckenden Ring aufweist.

10. System nach Anspruch 9, wobei der Ring dazu eingerichtet ist, die äussere Oberfläche mit der Strömungskomponente des Turbinenbauteils im Wesentlichen glatt abzuschliessen.