DE102006012361A1

DE102006012361A1 - Strömungsmaschine

Info

Publication number: DE102006012361A1
Application number: DE102006012361A
Authority: DE
Inventors: Marc Rauch; Darran-Lee Norman; Andreas Pirscher
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2006-10-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende Strömungsmaschine (1), z. B. Turbine oder Verdichter, insbesondere für eine Kraftwerksanlage, umfassend einen Rotor, ein Innengehäuse (3), das den Rotor umhüllt, ein Außengehäuse (2), das das Innengehäuse (3) umhüllt und an dem das Innengehäuse (3) abgestützt ist, und wenigstens eine Einstelleinrichtung (4) zum Einstellen einer Relativlage zwischen Innengehäuse (3) und Außengehäuse (2). DOLLAR A Die Einstelleinrichtung (4) weist ein Abtriebselement (5) auf, das um eine erste Drehachse (6) drehbar am Außengehäuse (2) gelagert ist, und das mit dem Innengehäuse (3) antriebsgekoppelt ist, derart, dass eine Drehbetätigung des Abtriebselement (5) eine Hubverstellung des Innengehäuses (3) relativ zum Außengehäuse (2) bewirkt. DOLLAR A Die Einstelleinrichtung (4) weist außerdem ein Antriebselement (14) auf das aus dem Außengehäuse (2) herausgeführt und von außen mit einem Werkzeug drehend betätigbar ist, das um eine zur ersten Drehachse (6) geneigte zweite Drehachse (15) drehbar am Außengehäuse (2) gelagert ist und das mit dem Abtriebselement (5) antriebsgekoppelt ist, derart, dass eine Drehbetätigung des Antriebselements (14) eine Drehbetätigung des Abtriebselements (5) bewirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende Strömungsmaschine, wie beispielsweise eine Turbine oder einen Verdichter, insbesondere für eine Kraftwerksanlage.

Üblicherweise umfasst eine derartige Strömungsmaschine einen Rotor, der Laufschaufeln trägt. Der Rotor ist umfasst von einem Innengehäuse der Strömungsmaschine, das Leitschaufeln aufweist. Das Innengehäuse ist dabei innerhalb eines Außengehäuses der Strömungsmaschine angeordnet und an diesem abgestützt.

Aufgrund thermischer Ausdehnungseffekte kann sich die Relativlage zwischen Innengehäuse und Außengehäuse verändern, während gleichzeitig die Rotationsachse des Rotors im wesentlichen invariant ist, da sich thermische Ausdehnungseffekte nicht oder nur geringfügig auf die Position der Rotationsachse auswirken. Folglich geht die Änderung der Relativlage zwischen Innengehäuse und Außengehäuse gleichzeitig mit einer Veränderung der Relativlage zwischen Innengehäuse und Rotor einher. Eine Veränderung dieser Relativlage führt jedoch zu einer Exzentrizität zwischen der Rotationsachse und einer Längsmittelachse des Innengehäuses. Dies hat zur Folge, dass in Umfangsrichtung an den Schaufeln ein variierendes Radialspiel auftritt. Hieraus resultieren erhöhte Spaltverluste und damit eine Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der Strömungsmaschine.

Um eine derartige Änderung der Relativlage des Innengehäuses ausgleichen zu können, ist es grundsätzlich möglich, die Strömungsmaschine mit wenigstens einer Einstelleinrichtung auszustatten, mit deren Hilfe die Relativlage zwischen Innengehäuse und Außengehäuse einstellbar ist.

Darstellung der Erfindung

Hier setzt auch die Erfindung an. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine vereinfachte Justierung der Relativlage des Innengehäuses ermöglicht und/oder die sich durch eine vereinfachte Handhabung der Einstelleinrichtung auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Einstelleinrichtung mit einem aus dem Außengehäuse herausgeführten Antriebselement auszustatten, das mit einem Abtriebselement antriebsgekoppelt ist, mit dessen Hilfe die eigentliche Verstellung des Innengehäuses relativ zum Außengehäuse realisierbar ist. Durch eine Neigung der Drehachse des Antriebselements gegenüber der Drehachse des Abtriebselements kann für den aus dem Außengehäu se herausgeführten Abschnitt des Antriebselements eine besonders günstige Zugänglichkeit erzielt werden. Das Antriebselement kann auf diese Weise zum Beispiel einfach mit einem geeigneten Werkzeug drehend betätigt werden, um die gewünschte Justierung des Innengehäuses vorzunehmen. Da die Drehachse des Antriebselements in einem vergleichsweise großen Bereich frei wählbar ist, lässt sich die Einstelleinrichtung besonders einfach an individuelle Konfigurationen unterschiedlicher Konstruktionen von Strömungsmaschinen anpassen. Durch eine entsprechende Positionierung des mit dem Werkzeug betätigbaren Abschnitts an der Außenseite des Außengehäuses lässt sich die Handhabung der Einstelleinrichtung verbessern.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können das Antriebselement und das Abtriebselement über ein Schneckengetriebe miteinander antriebsgekoppelt sein. Ein derartiges Schneckengetriebe ermöglicht die Übertragung großer Kräfte bzw. Drehmomente und kann außerdem besonders einfach selbsthemmend ausgestaltet werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte Schnittansicht in wenigstens zwei Schnittebenen einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine im Bereich einer Einstelleinrichtung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend 1 besitzt eine Strömungsmaschine 1 nach der Erfindung ein Außengehäuse 2 und ein Innengehäuse 3. Desweiteren besitzt eine solche Strömungsmaschine 1 einen hier nicht gezeigten Rotor, der sich im Inneren des Innengehäuses 3 befindet. Der Rotor trägt üblicherweise zumindest eine Laufschaufelreihe, bestehend aus mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Laufschaufeln (nicht gezeigt). Im Unterschied dazu trägt das Innengehäuse 3 üblicherweise zumindest eine Leitschaufelreihe, bestehend aus mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Leitschaufeln (nicht gezeigt).
Die Strömungsmaschine 1 kann beispielsweise als Turbine, insbesondere als Dampfturbine oder als Gasturbine, ausgestaltet sein. Ebenso kann die Strömungsmaschine 1 ein Verdichter sein. Vorzugsweise kommt die Strömungsmaschine 1 in einer Kraftwerksanlage zur Anwendung, die ihrerseits vorzugsweise zur Stromerzeugung dient.
Während das Innengehäuse 3 den Rotor umhüllt, ist es selbst vom Außengehäuse 2 umhüllt. Des weiteren ist das Innengehäuse 3 am Außengehäuse 2 abgestützt. Diese Abstützung erfolgt dabei über eine Einstelleinrichtung 4, die so ausgestaltet ist, dass damit eine Relativlage zwischen dem Innengehäuse 3 und dem Außengehäuse 2 einstellbar ist.
Die Einstelleinrichtung 4 ist mit einem Abtriebselement 5 ausgestattet, das um eine erste Drehachse 6 am Außengehäuse 2 drehbar gelagert ist. Für die Lagerung trägt das Abtriebselement 5 hier beispielsweise einen Konusring 7, der sich auf einem komplementär geformten Lagerring 8 abstützt. Dieser Lagerring 8 stützt sich außerdem auf einer Lagerscheibe 9 axial ab, die am Außengehäuse 2 festgelegt ist.
Des weiteren ist das Abtriebselement 5 mit dem Innengehäuse 3 antriebsgekoppelt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist das Innengehäuse 3 eine seitlich nach außen vorstehende Abstützungstatze 10 auf, mit der das Abtriebselement 5 zusammenwirkt. Die Antriebskopplung zwischen Abtriebselement 5 und Innengehäuse 3 bzw. Abstützungstatze 10 wird vorzugsweise mit Hilfe eines Spindeltriebs 11 realisiert. Hierzu weist das Innengehäuse 3 bzw. der Abstützungstatze 10 eine Gewindeöffnung 12 auf, in welche das Abtriebselement 5 mit einem Gewindeabschnitt 13 eingeführt ist, der ein zum Innengewinde der Gewindeöffnung 12 komplementäres Außengewinde aufweist. Eine Drehbetätigung des Abtriebselements 5 um die erste Drehachse 6 erzwingt somit eine Hubverstellung des Innengehäuses 3 in einer Hubrichtung, die parallel zur ersten Drehachse 6 verläuft. Die Hubrichtung bzw. die erste Drehachse 6 erstreckt sich bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform senkrecht zur Rotationsachse des Rotors. Desweiteren erstreckt sich die erste Drehachse 6 bei der hier gezeigten Ausführungsform parallel zu einer Abstützrichtung, in welcher sich das Innengehäuse 3 am Außengehäuse 2 abstützt.
Die Einstelleinrichtung 4 umfasst außerdem ein Antriebselement 14, das im Außengehäuse 2 um eine zweite Drehachse 15 drehverstellbar gelagert ist. Das Antriebselement 14 ist dabei im Außengehäuse 2 so angeordnet und gelagert, dass sich die zweite Drehachse 15 gegenüber der ersten Drehachse 6 geneigt erstreckt. Vorzugsweise verläuft die zweite Drehachse 15 – wie hier – im wesentlichen senkrecht zur ersten Drehachse 6. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, das Antriebselement 14 so zu orientieren, dass die zweite Drehachse 15 – wie hier – senkrecht zur Rotationsachse des Rotors verläuft.
Ein Betätigungsende 16 des Antriebselements 14 ist aus dem Außengehäuse 2 herausgeführt. Dieses Betätigungsende 16 weist eine Formschlusskontur auf, zum Beispiel einen Außenmehrkant, insbesondere ein Außenvierkant. Grundsätzlich sind auch andere Formschlusskonturen möglich. Der Betätigungsabschnitt 16 ist so ausgestaltet, dass er mit einem Werkzeug drehend betätigt werden kann. Das heisst, mit einem entsprechenden Werkzeug kann am Betätigungsabschnitt 16 ein Drehmoment zur drehenden Betätigung des Antriebselements 14 in eben dieses eingeleitet werden.
Das Antriebselement 14 ist außerdem mit dem Abtriebselement 5 antriebsgekoppelt. Dabei ist diese Antriebskoppelung so ausgestaltet, dass eine Drehbetätigung des Antriebselements 14 eine Drehbetätigung des Abtriebselements 5 erzwingt. Zur Realisierung einer derartigen Antriebskopplung gibt es grundsätzlich mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann ein kardanisches Gelenk vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch die in der Figur dargestellte Ausführungsform, bei der die Antriebskopplung zwischen Antriebselement 14 und Abtriebselement 5 durch ein Schneckengetriebe 17 realisiert ist. Dieses Schneckengetriebe 17 umfasst ein am Antriebselement 14 ausgebildetes Schneckenrad 18 sowie eine dazu komplementäre am Antriebselement 5 ausgestaltete Verzahnung 19. Das Schneckenrad 18 kämmt die Verzahnung 19, so dass eine Drehbetätigung des Antriebselement 14 eine entsprechende Drehbetätigung des Abtriebselements 5 bewirkt.
Das Antriebselement 14 ist im Außengehäuse 2 beispielsweise mittels Radiallagern 20 gelagert. Es ist klar, dass die Lagerung und Anordnung sowie die Ausgestaltung des Antriebselements 14 und/oder des Abtriebselements 5 nicht auf das hier exemplarisch gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern grundsätzlich beliebig gestaltet sein kann, sofern die erfindungsgemäße Antriebskopplung gegeben ist, und die beiden Drehachsen 6, 15 zueinander geneigt verlaufen.
Obwohl hier nur eine einzige Verstelleinrichtung 4 gezeigt ist, versteht es sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Strömungsmaschine 1 auch mehr als eine solche Einstelleinrichtung 4 aufweisen kann. Insbesondere kann das Innengehäuse 3 an jeder Längsseite wenigstens eine solche Einstelleinrichtung 4 aufweisen, die sich insbesondere diametral gegenüberliegen können. In der Längsrichtung des Innengehäuses 3 können ebenfalls mehrere derartige Einstelleinrichtungen 4 oder mehrere derartige, diametral gegenüberliegende Paare von Einstelleinrichtungen 4 vorgesehen sein.

1: Strömungsmaschine
2: Außengehäuse
3: Innengehäuse
4: Einstelleinrichtung
5: Abtriebselement
6: erste Drehachse
7: Konusring
8: Lagerring
9: Ringscheibe
10: Abstützungstatze
11: Spindeltrieb
12: Gewindeöffnung
13: Gewindeabschnitt
14: Antriebselement
15: zweite Drehachse
16: Betätigungsabschnitt
17: Schneckengetriebe
18: Schneckenrad
19: Verzahnung
20: Lager

Claims

Rotierende Strömungsmaschine, beispielsweise Turbine oder Verdichter, insbesondere für eine Kraftwerksanlage, wenigstens umfassend – einen Rotor, – ein Innengehäuse (3), das den Rotor umhüllt, – ein Außengehäuse (2), das das Innengehäuse (3) umhüllt und an dem das Innengehäuse (3) abgestützt ist, – wenigstens eine Einstelleinrichtung (4) zum Einstellen einer Relativlage zwischen Innengehäuse (3) und Außengehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass – die Einstelleinrichtung (4) ein Abtriebselement (5) aufweist, das um eine erste Drehachse (6) drehbar am Außengehäuse (2) gelagert ist und das mit dem Innengehäuse (3) antriebsgekoppelt ist, derart, dass eine Drehbetätigung des Abtriebeselements (5) eine Hubverstellung des Innengehäuses (3) relativ zum Außengehäuse (2) bewirkt, und – die Einstelleinrichtung (4) ein Antriebselement (14) aufweist, das aus dem Außengehäuse (2) herausgeführt und von außen mit einem Werkzeug drehend betätigbar ist, das um eine zur ersten Drehachse (6) geneigte zweite Drehachse (15) drehbar im Außengehäuse (2) gelagert ist und das mit dem Abtriebselement (5) antriebsgekoppelt ist, derart, dass eine Drehbetätigung des Antriebselements (14) eine Drehbetätigung des Abtriebselements (5) bewirkt.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (14) und das Abtriebselement (5) über ein Schneckengetriebe (17) miteinander antriebsgekoppelt sind.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehachse (15) im wesentlichen senkrecht zur ersten Drehachse (6) verläuft.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehachse (15) im wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors verläuft.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (5) und das Innengehäuse (3) über einen Spindeltrieb (11) miteinander antriebsgekoppelt sind.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (6) im wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors verläuft.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubverstellung eine Hubrichtung aufweist, die parallel zur ersten Drehachse (6) verläuft.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (5) mit einer nach außen abstehenden Abstützungstatze (10) des Innengehäuses (3) zusammenwirkt.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Innengehäuse (3) über die wenigstens eine Einstelleinrichtung (4) am Außengehäuse (2) abstützt.
Rotierende Strömungsmaschine, beispielsweise Turbine oder Verdichter, insbesondere für eine Kraftwerksanlage, wenigstens umfassend – einen Rotor, – ein Innengehäuse (3), das den Rotor umhüllt, – ein Außengehäuse (2), das das Innengehäuse (3) umhüllt und an dem das Innengehäuse (3) abgestützt ist, – wenigstens eine Einstelleinrichtung (4) zum Einstellen einer Relativlage zwischen Innengehäuse (3) und Außengehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Längsseite des Innengehäuses (3) wenigstens eine Einstelleinrichtung (4) gemäss einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.