DE102009003321A1

DE102009003321A1 - Vorrichtung zum Verstöpseln von Turbinenrad-Löchern

Info

Publication number: DE102009003321A1
Application number: DE102009003321A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Tisenchek; Frederick George Baily
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2009-07-16
Also published as: US8047786B2; US20090178259A1; FR2926321A1; JP2009168019A; RU2008152897A

Abstract

Vorrichtung zum Zustöpseln eines Turbinenrad-Lochs (120) in einem Turbinenrad (112), die umfasst: einen Körper (142, 162), wobei der Körper (142, 162) so bemessen ist, dass der Körper (142, 162) mit gutem Sitz in das Turbinenrad-Loch (120) passt; einen ersten Flansch (144) an einem ersten Ende des Körpers (142, 162) und einen zweiten Flansch (148) an einem zweiten Ende des Körpers (142, 162), wobei der erste (144) und der zweite Flansch (148) den Körper (142, 162) in einer bevorzugten Position in dem Turbinenrad-Loch (120) festhalten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren für die Modifizierung von Turbinenrad-Löchern. Genauer, aber nicht einschränkend gesagt, betrifft die vorliegende Anmeldung Systeme und Vorrichtungen zur Verbesserung der Turbinenleistung durch die Verkleinerung oder das Verstöpseln von Turbinenrad-Löchern.
Turbinenrad-Löcher sind in der Turbinenindustrie üblich. Diese Löcher erstrecken sich im Allgemeinen durch Turbinenräder hindurch, die die Turbinen-Laufschaufeln mit dem Rotor verbinden. Turbinenradlöcher ermöglichen das Durchströmen eines sekundären Arbeitsfluidstroms durch die Turbinenräder. Dieser Strömungsweg kann aus verschiedenen Gründen vorgesehen sein. Erstens ermöglichen Turbinenrad-Löcher beispielsweise die Leckage eines sekundären Stroms durch das Turbinenrad, um so den Wiedereintritt des Arbeitsfluids in den primären Strömungsweg (der ineffiziente Strömungsmuster bewirken kann) zu verhindern. Die Turbinenrad-Löcher können zusätzlich dazu verwendet werden, den Druckabfall über eine Turbinenstufe oder den axialen Druck auf das Turbinenrad zu reduzieren, was unter bestimmten Betriebsbedingungen bevorzugt oder erforderlich sein kann. Im Allgemeinen können Turbinenrad-Löcher einen Durchmesser von circa 0,5 bis 3,0 Zoll aufweisen, und wenn sie vorhanden sind, kann ein Turbinenrad mit circa 3 bis 15 Turbinenrad-Löchern versehen sein, die durch seine axiale Dicke hindurch verlaufen.
Oft ist es wünschenswert, Turbinenrad-Löcher abzudecken, zu versperren, sie ganz oder zum Teil zu verstopfen. In Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen kann ein vollständiges Verstopfen der Turbinenrad-Löcher vorzuziehen sein, sodass kein Durchfluss durch sie erfolgen kann, oder es kann vorzuziehen sein, die Turbinenrad-Löcher zum Teil zu verstopfen, d. h. ihren Durchmesser zu reduzieren, so dass eine geringere Durchflussmenge sie passieren kann. Für das Verstopfen oder Verkleinern von Turbinenrad-Löchern kann es verschiedene Gründe geben. Oft werden die Turbinenrad-Löcher bei der Überholung älterer Turbinentriebwerke verstopft. Das Verstopfen wird vorgenommen, um den Wirkungsgrad des Triebwerks zu verbessern. Die Verfahren, Systeme und/oder Vorrichtungen, die gegenwärtig für das Verstopfen von Turbinenrad-Löchern verwendet werden, sind jedoch überaus komplex, zeit- und kostenaufwendig. Von daher existiert ein Bedarf an verbesserten Verfahren, Systemen und/oder Vorrichtungen zum Verstopfen von Turbinenrad-Löchern auf wirksame und kostengünstige Weise.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung beschreibt daher eine Vorrichtung zum Verstopfen von Turbinenrad-Löchern in einem Turbinenrad. Die Vorrichtung kann umfassen: 1) einen Körper, wobei der Körper so bemessen ist, dass er mit gutem Sitz in ein Turbinenrad-Loch passt; 2) einen ersten Flansch an einem ersten Ende des Körpers und 3) einen zweiten Flansch an einem zweiten Ende des Körpers. Der erste und der zweite Flansch können den Körper in einer bevorzugten Stellung in dem Turbinenrad-Loch festhalten.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt ferner einen Turbinenrad-Loch-Stöpsel. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel kann umfassen: 1) einen annähernd zylinderförmigen Körper, wobei der zylinderförmige Körper so bemessen ist, dass er gut in ein Turbinenrad-Loch passt; 2) einen ersten Flansch an einem ersten Ende des zylinderförmigen Körpers, wobei der erste Flansch annähernd zylinderförmig geformt ist und einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des Turbinenrad-Lochs ist, und 3) einen zweiten Flansch an einem zweiten Ende des zylinderförmigen Körpers, wobei der zweite Flansch einen Bördelflansch umfasst. Der erste und der zweite Flansch können den zylinderförmigen Körper in einer bevorzugten Stellung in dem Turbinenrad-Loch festhalten.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den angefügten Ansprüchen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Strichzeichnung und zeigt einen Querschnitt durch mehrere Stufen einer beispielhaften Turbine, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
2 ist ein Querschnitt eines Turbinenrad-Loch-Stöpsels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Querschnitt eines Turbinenrad-Loch-Stöpsels gemäß einer alternativen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Querschnitt, der eine beispielhafte Befestigungsweise gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird jetzt auf die Figuren Bezug genommen, in denen die verwendeten Zahlen in den verschiedenen Darstellungen jeweils die gleichen Teile bezeichnen. 1 zeigt einen Querschnitt durch mehrere Stufen einer beispielhaften Turbine 100, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Turbine 100 kann eine Dampfturbine sein, obwohl die hier offenbarte Erfindung nicht auf Dampfturbinenanwendungen beschränkt ist und bei anderen Turbinen, wie beispielsweise Gasturbinen, verwendet werden kann. Wie gezeigt, können die verschiedenen Stufen der Turbine 100 abwechselnd stationäre und rotierende Komponenten umfassen. Die stationären Komponenten sind allgemein als Zwischenboden oder Leitapparat 104 bekannt. Die rotierenden Komponenten sind als Laufschaufeln 108 bekannt. Ein Strom des Arbeitsfluids wird durch die Leitschaufeln 104 auf die Laufschaufeln 108 gelenkt und bewirkt eine Rotation der Laufschaufeln 108. Die Laufschaufeln 108 können durch Turbinenräder 112 mit einem Rotor 116 verbunden sein. Die rotierenden Laufschaufeln 108 wandeln so die Energie des sich ausdehnenden Arbeitsfluids in die mechanische Energie des rotierenden Rotors 116 um, der dann mit einer externen Last gekoppelt werden kann, beispielsweise einem Generator, um Strom zu erzeugen. Durch die Turbinenräder 112 hindurch können Turbinenrad-Löcher 120 verlaufen. Im Allgemeinen kann der Durchmesser der Turbinenrad-Löcher circa 0,5 bis 3,0 Zoll betragen, und wenn Turbinenrad-Löcher vorhanden sind, kann ein Turbinenrad circa 3 bis 15 durch seine axiale Dicke hindurchgehende Turbinenrad-Löcher aufweisen.
Ein Haupt- oder Primärströmungsweg, gekennzeichnet durch die Pfeile 124, ist der Strömungsweg des Arbeitsfluids, das durch die stationären Leitschaufeln 104 und die rotierenden Laufschaufeln 108 hindurchgeleitet wird. Ein sekundärer Strömungsweg, gekennzeichnet durch die Pfeile 128, kann ebenfalls definiert sein. Der sekundäre Strömungsweg 128 weist im Allgemeinen ein viel geringeres Volumen auf als der Hauptströmungsweg 124. Der sekundäre Strömungsweg 128 verläuft radial nach innen zu einer Wellendichtung 132. Die Wellendichtung 132 bildet eine Dichtung, die die Menge des Arbeitsfluids begrenzt, das den sekundären Strömungsweg 128 entlang strömt. Fachleute werden erkennen, dass Arbeitsfluid, das den Hauptströmungsweg 124 umgeht (und so die Laufschaufeln 108 umgeht) den Wirkungsgrad der Turbine 100 verringert, da ihm keine Arbeit entzogen wird. Das Arbeitsfluid, das tatsächlich die Wellendichtung 132 passiert, strömt dann im Allgemeinen in Radialrichtung auswärts, bis es eines der Turbinenrad-Löcher 120 erreicht. Die Sekundärströmung passiert dann das Turbinenrad 112 durch die Turbinenrad-Löcher 120 und strömt weiter zur nächsten Wellendichtung 132. Der sekundäre Strömungsweg 128 durchquert dann auf die gleiche Weise die nächste Stufe der Turbine 100, wie dargestellt.
Wie oben beschrieben, kann eine Leckage durch die Turbinenrad-Löcher 120 unter bestimmten Betriebsbedingungen vorteilhaft sein. Beispielsweise können die Turbinenrad-Löcher 120 die Leckage eines sekundären Stroms durch das Turbinenrad ermöglichen, um so den Wiedereintritt des sekundären Stroms in den primären Strömungsweg zu verhindern, der ineffiziente Strömungsmuster in dem primären Strom bewirken könnte. Die Turbinenrad-Löcher 120 können zusätzlich dazu vorgesehen werden, den Druckabfall über das Turbinenrad 112 zu reduzieren, was unter bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich sein kann. Das Versperren, Verstopfen oder Verkleinern von Turbinenrad-Löchern 120 kann jedoch wünschenswert werden, wenn beispielsweise eine ältere Turbine auf den neuesten Stand ge bracht oder überholt wird und eine Erhöhung des Betriebswirkungsgrades gewünscht wird.
2 ist ein Querschnitt eines Turbinenrad-Loch-Stöpsels 140 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 kann so geformt und bemessen sein, dass er der Form und Größe des Turbinenrad-Lochs 120 entspricht, das er verstopfen soll. „Ein Loch verstopfen" soll in diesem Zusammenhang so verstanden werden, dass entweder das gesamte Loch oder ein Teil des Lochs verstopft wird. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 kann einen Körper 142 aufweisen. In den meisten Fällen wird der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 einen zylinderförmigen Körper 142 haben, wie dargestellt, da Turbinenrad-Löcher 120 im Allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Hat das Turbinenrad-Loch 120 eine andere Form, sind selbstverständlich andere Formen und Gestaltungen des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 140 möglich. Der zylinderförmige Körper 142 des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 140 kann so bemessen sein, dass er mit gutem Sitz in das Turbinenrad-Loch 120 passt, d. h. der Durchmesser des zylinderförmigen Körpers 142 ist nur geringfügig kleiner als der Durchmesser des Turbinenrad-Lochs 120.
An einem Ende des zylinderförmigen Körpers 142 des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 140, kann ein erster Flansch bzw. stromauf liegender Flansch 144 ausgebildet sein, wie in 2 gezeigt. Der stromauf liegende Flansch 144 kann viele Formen annehmen, aber im Fall eines zylinderförmigen Körpers 142 kann er ebenfalls eine Zylinderform annehmen, wie dargestellt. Der stromauf liegende Flansch 144 kann einen größeren Durchmesser als der zylinderförmige Körper 142 und das Turbinenrad-Loch 120 aufweisen, sodass der stromauf liegende Flansch 144 als „Anschlag" fungiert, wenn der Körper 142 vollständig in das Loch 120 eingeführt ist.
Das andere Ende des zylinderförmigen Körpers 142 kann Gewinde-Anschlussstück 152 sein, wie in 2 gezeigt. Die Länge des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 140 kann so bemessen sein, dass das Gewinde-Anschlussstück 152 aus dem anderen Ende des Turbinenrad-Lochs 120 herausragt, wie dargestellt, wenn der Stöpsel in das Turbinenrad-Loch 120 eingesetzt ist. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 kann auch einen zweiten bzw. stromab liegenden Flansch 148 umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann der stromab liegende Flansch 148 abnehmbar an dem zylinderförmigen Körper 142 befestigt sein. Wie die Ausführungsform aus 2 zeigt, kann der stromab liegende Flansch 148 auf das Gewinde-Anschlussstück 152 geschraubt werden. Das heißt, der stromab liegende Flansch 148 kann ein zylinderförmiger Ring sein, der entlang einer Innenoberfläche mit einem Gewinde versehen ist, sodass er auf das Gewinde-Anschlussstück 152 des zylinderförmigen Körpers 142 geschraubt werden kann. Selbstverständlich können auch andere Befestigungsverfahren angewendet werden.
Wie bereits beschrieben, kann in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen ein vollständiges Versperren des Turbinenrad-Lochs 120 vorzuziehen sein, sodass im Wesentlichen kein Durchfluss mehr durch das Loch erfolgen kann, oder es kann vorzuziehen sein, das Turbinenrad-Loch 120 zum Teil zu versperren, d. h. seinen Durchmesser zu reduzieren, sodass eine geringere Durchflussmenge das Loch passieren kann. Wird ein vollständiges Versperren des Turbinenrad-Lochs 120 gewünscht, kann der zylinderförmige Körper 142 so geformt sein, dass er massiv ist oder eine massive Oberfläche in dem Turbinenrad-Loch 120 bildet, die im Wesentlichen den gesamten sekundären Strom daran hindert, das Turbinenrad-Loch 120 zu passieren. (Zu beachten ist, dass unwesentliche Mengen des sekundären Stroms selbst dann das Turbinenrad-Loch 120 durch die kleinen Bereiche, die eventuell zwischen dem Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 und dem Turbinenrad-Loch 120 frei bleiben, passieren können, wenn dieses „vollständig verschlossen" ist.)
Will man andererseits die Menge des sekundären Stroms reduzieren, der sich durch das Turbinenrad-Loch 120 bewegt, ohne dieses vollständig zu verschließen, kann der zylinderförmige Körper 142 eine Bohrung 156 aufweisen, deren Durchmesser durch die gestrichelten Linien in 2 angegeben wird. Die Bohrung 156 kann eine beliebige Gestaltung aufweisen, die die gewünschte Durchflussmenge des sekundären Stroms durch das Turbinenrad-Loch 120 ermöglicht. Wie in 2 gezeigt und so in vielen bevorzugten Ausführungsformen angewendet, kann die Bohrung 156 zylinderförmig sein. Der Durchmesser der Bohrung 156 kann kleiner oder größer sein, was von der Menge des sekundären Stroms abhängt, die das Loch passieren soll. Zu beachten ist, dass der erste Flansch 144 als feststehend und stromauf (bezogen auf die Richtung des Dampfstroms) des zweiten Flansches 148 liegend beschrieben wird. Dies ist lediglich beispielhaft für eine bevorzugte Ausführungsform. Der erste Flansch 144 und der zweite Flansch 148 könnten in Bezug auf die „Stromauf"- und die „Stromab"-Richtung vertauscht sein, und würden dennoch wirkungsvoll funktionieren. Ferner können in einigen Ausführungsformen sowohl der erste Flansch 144 als auch der zweite Flansch 148 abnehmbar an dem Körper 142 befestigt sein. Die Komponenten des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 140 können aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, das in der Lage ist, der Turbinenumgebung standzuhalten, wie beispielsweise rostfreiem Stahl.
Wenn er in Gebrauch ist, kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 in einem Turbinenrad-Loch 120 so angebracht sein, dass eine bevorzugte Menge des Arbeitsfluids das Turbinenrad-Loch 120 passieren kann. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 kann auf be queme Weise angebracht werden, indem der Körper 142 durch das Turbinenrad-Loch 120 eingeführt wird, bis der erste Flansch 144 an das Turbinenrad 112 anstößt. Wie bereits beschrieben, kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 bevorzugt so ausgerichtet sein, dass der erste Flansch 144 sich stromauf des zweiten Flansches 148 befindet. Wie beschrieben, kann diese Ausrichtung auf Wunsch umgekehrt werden. Sobald der Körper 142 in dem Turbinenrad-Loch 120 montiert ist, kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 an seinem Platz befestigt werden, indem der zweite Flansch 148 sicher befestigt wird, was wie beschrieben durch Schrauben des zweiten Flansches 148 auf das Gewinde-Anschlussstuck 152 erfolgen kann. Ist eine Bohrung 156 vorhanden, kann diese einen vorgegebenen Durchmesser aufweisen, sodass, wenn die Bohrung in Gebrauch ist, eine gewünschte Menge Arbeitsfluid das Turbinenrad-Loch 120 passieren kann.
3 ist ein Querschnitt eines Turbinenrad-Loch-Stöpsels 160 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnlich dem oben beschriebenen Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140, kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 so geformt und bemessen sein, dass er der Größe und Form des Turbinenrad-Lochs 120 entspricht, das er verschließen soll. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 kann einen Körper 162 aufweisen. In den meisten Fällen wird der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 einen zylinderförmigen Körper 162 haben, wie dargestellt, da Turbinenrad-Löcher 120 im Allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Hat das Turbinenrad-Loch 120 eine andere Form, sind selbstverständlich andere Formen und Gestaltungen des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 160 möglich. Der zylinderförmige Körper 162 des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 160 kann so bemessen sein, dass er mit gutem Sitz in das Turbinenrad-Loch 120 passt.
In einigen Ausführungsformen und wie in 3 gezeigt, kann der zylinderförmige Körper 162 des Turbinenrad-Loch- Stöpsels 160 aufweisen: 1) einen den Durchfluss bestimmenden Teil 163, der die durch das Turbinenrad-Loch 120 gestattete Durchflussmenge bestimmt, sobald der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 montiert ist, und 2) einen hohlen Teil 164, wie in 3 gezeigt. Das Verhältnis des durchflussbestimmenden Teils 163 zu dem hohlen Teil 164 kann ungefähr gleich sein, wie gezeigt. Zu beachten ist, dass andere Gestaltungen möglich sein können, wie beispielsweise ein Körper 162, der nur aus dem durchflussbestimmenden Teil 163 besteht, oder Körper 162 mit abweichenden Verhältnissen der durchflussbestimmenden Teile 163 zu den hohlen Teilen 164. Wie Fachleute anerkennen werden, kann es die Materialkosten reduzieren, wenn ein Teil des Körpers 162 hohl ist. Zu beachten ist, dass die Option, einen Teil des Körpers hohl auszubilden, auch mit der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gewählt werden kann.
Wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann der erste Flansch bzw. der stromauf liegende Flansch 144 an einem Ende des zylinderförmigen Körpers 162 definiert sein wie in 3 gezeigt. Der stromauf liegende Flansch 144 kann auch zylinderförmig sein, obwohl andere Gestaltungen möglich sind. Der stromauf liegende Flansch 144 kann einen größeren Durchmesser als der zylinderförmige Körper 162 und als das Turbinenrad-Loch 120 aufweisen, sodass der stromauf liegende Flansch 144 als „Anschlag" fungiert, wenn der Körper 142 vollständig in das Loch 120 eingeführt ist.
An dem anderen Ende des zylinderförmigen Körpers 162 kann ein Bördelflansch 166 ausgebildet sein. Wie in 3 gezeigt, kann der Bördelflansch 166 sich von dem Turbinenrad-Loch 120 aus in eine Auswärtsrichtung erweitern, sodass er konisch geformt sein kann. Genauer gesagt, kann der Bördelflansch 166 wie der Abschnitt eines Konus oder einer Glocke geformt sein. Der Durchmesser des Bördelflansches 166 kann an dessen End- Punkt größer als der Durchmesser des Turbinenrad-Lochs 120 sein. So kann die Aufweitung des Bördelflansches 166 den Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 sicher an seinem Platz befestigen, d. h. so, dass eine axiale Bewegung des Körpers 162 verhindert wird.
Wie bereits beschrieben, kann in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen eine vollständige Absperrung des Turbinenrad-Lochs 120 vorzuziehen sein, sodass im Wesentlichen kein Durchfluss mehr durch das Loch erfolgen kann, oder es kann vorzuziehen sein, das Turbinenrad-Loch 120 zum Teil zu versperren, d. h. seinen Durchmesser zu reduzieren, sodass eine geringere Durchflussmenge es passieren kann. Wird eine vollständige Absperrung des Turbinenrad-Lochs 120 gewünscht, kann der durchflussbestimmende Teil des zylinderförmigen Körpers 163 massiv sein (d. h. eine massive Oberfläche aufweisen), sodass er im Wesentlichen den gesamten sekundären Strom daran hindert, das Turbinenrad-Loch 120 zu passieren. (Zu beachten ist, dass unwesentliche Mengen des sekundären Stroms selbst dann das Turbinenrad-Loch 120 durch die kleinen Bereiche, die eventuell zwischen dem Turbinenrad-Loch-Stöpsel 140 und dem Turbinenrad-Loch 120 frei bleiben, passieren können, wenn dieses „vollständig verschlossen" ist.)
Will man andererseits die Menge des sekundären Stroms reduzieren, der sich durch das Turbinenrad-Loch 120 bewegt, ohne dieses vollständig zu verschließen, kann der durchflussbestimmende Teil 163 des Körpers 162 eine Bohrung aufweisen, deren Durchmesser durch die gestrichelten Linien in 3 angegeben wird. Die Bohrung 156 kann eine beliebige Gestaltung aufweisen, die die gewünschte Menge an sekundärem Strom durch das Turbinenrad-Loch 120 zulässt. Wie in 3 gezeigt, und so in vielen bevorzugten Ausführungsformen angewendet, kann die Bohrung 156 zylinderförmig sein. Der Durchmesser der Bohrung 156 kann kleiner oder größer sein, was von der Menge des sekundären Stroms abhängt, die das Loch passieren soll. Zu beachten ist, dass der erste Flansch 144 als stromauf (bezogen auf die Richtung des Dampfstroms) des Bördelflansches 166 liegend beschrieben wird. Dies ist lediglich beispielhaft für eine bevorzugte Ausführungsform. Der erste Flansch 144 und der Bördelflansch 148 können in Bezug auf die „Stromauf"- und die „Stromab"-Richtung vertauscht sein, und dennoch wirkungsvoll funktionieren. Die Komponenten des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 160 können aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, das in der Lage ist, der Turbinenumgebung standzuhalten, wie beispielsweise rostfreiem Stahl.
Wenn er in Gebrauch ist, kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 in einem Turbinenrad-Loch 120 praktischerweise so angebracht sein, dass eine bevorzugte Menge des Arbeitsfluids das Turbinenrad-Loch 120 passieren kann. 4 zeigt ein wirkungsvolles Verfahren für die Montage des Turbinenrad-Loch-Stöpsels 160, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt, kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 in das Turbinenrad-Loch 120 eingesetzt werden. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 kann so ausgerichtet sein, dass sein erster bzw. der stromauf liegende Flansch 144 sich in der Stromaufposition befindet, obwohl, wie angegeben, der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 auch mit der umgekehrten Ausrichtung funktionieren kann. Vor der Montage kann der Bördelflansch 166 eine ungebördelte Form 172, aufweisen, wie in 4 gezeigt. In der ungebördelten Form 172 ist der Bördelflansch 166 eventuell nicht nach außen aufgeweitet, d. h. in der ungebördelten Form 172 bildet der Bördelflansch 166 einen Zylinder, der mit dem durch den Körper 162 definierten Zylinder fluchtet. In seiner ungebördelten Form kann der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 162 so in das Turbinenrad-Loch 120 eingesetzt werden, dass der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 richtig positioniert ist. In der richtigen Position ist der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 so weit in das Turbinenrad-Loch 120 hineingeschoben, bis der erste bzw. der stromauf liegende Flansch 144 an das Turbinenrad 112 stößt.
Sobald dies erreicht ist, kann ein Keilblock 176 in der in 4 gezeigten Position platziert werden. Das heißt, der Keilblock 176 ist so positioniert, dass er den Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 fest montiert in Position hält, sodass der erste bzw. der stromauf liegende Flansch 144 weiterhin an das Turbinenrad 112 anstößt. Der Keilblock 176 kann dies dadurch bewirken, dass er zwischen dem ersten oder stromauf liegenden Flansch 144 und dem Turbinenrad 112 einer benachbarten Turbinenstufe verkeilt ist. Der Keilblock 176 kann ein Block oder ein anderer Gegenstand sein (wie beispielsweise eine verstellbare Distanzhülse), der in der Lage ist, den Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 starr an seinem Platz zu halten.
Sobald der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 durch den Keilblock 176 sicher an seinem Platz gehalten wird, kann der Bördelflansch 166 durch eine Verformung der ungebördelten Form 172 hergestellt werden. Dies kann erreicht werden, indem man einen Konus 178 in die ungebördelte Form 172 hineinzwingt. Wenn der Konus 178 gegen die ungebördelte Form 172 gedrückt wird, zwingt er die ungebördelte Form 172 dazu, sich aufzuweiten. Auf diese Weise wird der Bördelflansch 166 hergestellt. Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 wird durch den stromauf liegenden Flansch 144 und den Bördelflansch 166 axial an seiner Position festgehalten. Wie gezeigt, kann der Konus 178 unter Verwendung eines hydraulischen Druckapparats 180 in die ungebördelte Form 172 gedrückt werden. Andere Verfahren können ebenfalls angewendet werden. Während der hydraulische Druckapparat 180 dazu verwendet wird, den Konus 178 in die ungebördelte Form 172 zu drücken, kann der hydraulische Druckapparat 180 sicher in seiner Position gehalten werden, in dem man ihn an einem benachbarten Turbinenrad 112 abstützt, wie in 4 gezeigt.
Abhängig davon, ob der gesamte Durchfluss oder nur. ein Teil davon verhindert werden soll, kann die Bohrung 156 in dem Turbinenrad-Loch-Stöpsel 160 vorhanden sein oder nicht. Ist sie vorhanden, kann die Bohrung 156 einen vorgegebenen Durchmesser aufweisen, sodass, wenn die Bohrung in Gebrauch ist, eine gewünschte Menge Arbeitsfluid das Turbinenrad-Loch 120 passieren kann.
Aufgrund der obigen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen im Rahmen fachmännischen Könnens sollen von den angefügten Patentansprüchen abgedeckt sein. Es sollte ferner ersichtlich sein, dass das Vorangehende sich nur auf die beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezieht, und dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen hieran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Anwendungsbereich der Anmeldung abzuweichen, wie er durch die folgenden Patentansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
Vorrichtung zum Zustöpseln eines Turbinenrad-Lochs 120 in einem Turbinenrad 112, die umfasst: einen Körper 142, 162, wobei der Körper 142, 162 so bemessen ist, dass der Körper 142, 162 mit gutem Sitz in das Turbinenrad-Loch 120 passt; einen ersten Flansch 144 an einem ersten Ende des Körpers 142, 162 und einen zweiten Flansch 148 an einem zweiten Ende des Körpers 142, 162, wobei der erste 144 und der zweite Flansch 148 den Körper 142, 162 in einer bevorzugten Position in dem Turbinenrad-Loch 120 festhalten.

100: Turbine
104: Leitschaufeln
108: Laufschaufeln
112: Turbinenräder
116: Rotor
120: Turbinenrad-Löcher
124: Hauptströmungsweg
128: sekundärer Strömungsweg
132: Wellendichtung
140: Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel
142: Körper
144: stromauf liegender Flansch
152: Gewindeansatzstück
148: stromab liegender Flansch
156: Bohrung
160: Turbinenrad-Loch-Stöpsel
162: Körper
163: durchflussbestimmender Teil
164: hohler Teil
166: Bördelflansch
172: ungebördelte Form vor der Montage
176: Keilblock
178: Konus
180: hydraulischer Druckapparat

Claims

Vorrichtung zum Verstöpseln eines Turbinenrad-Lochs (120) in einem Turbinenrad (112), wobei die Vorrichtung umfasst: einen Körper (142, 162), wobei der Körper (142, 162) so bemessen ist, dass der Körper (142, 162) mit gutem Sitz in das Turbinenrad-Loch (120) passt; einen ersten Flansch (144) an einem ersten Ende des Körpers (142, 162) und einen zweiten Flansch (148) an einem zweiten Ende des Körpers (142, 162), wobei der erste (144) und der zweite Flansch (148) den Körper (142, 162) in einer bevorzugten Position in dem Turbinenrad-Loch (120) festhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Flansch (144) in den Körper (142, 162) integriert ist, und wobei der zweite Flansch (148) abnehmbar an dem Körper (142, 162) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Körper (142, 162) zylinderförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei: das zweite Ende des Körpers (142, 162) ein Gewindeansatzstück (152) umfasst, der zweite Flansch (148) einen hohlen Zylinder mit einem Innengewinde umfasst und das Innengewinde des zweiten Flansches (148) für den Eingriff in das Gewinde-Ansatzstück des zweiten Endes des Körpers (142, 162) gestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Flansch (144) aus einem stromauf liegenden Flansch (144) und der zweite Flansch (148) aus einem stromab liegenden Flansch (148) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei: der erste Flansch (144) zylinderförmig ist und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Turbinenrad-Lochs (120) für dessen Zustöpselung der Körper (142, 162) gestaltet ist und die Länge des Körpers (142, 162) so bemessen ist, dass, wenn der Körper (142, 162) in dem Turbinenrad-Loch (120) so positioniert ist, dass der erste Flansch (144) an das Turbinenrad (112) stößt, das Gewindeansatzstück (152) aus dem anderen Ende des Turbinenrad-Lochs (120) herausragt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Körper (142, 162) so bemessen ist, dass der Körper (142, 162) im Wesentlichen das gesamte Turbinenrad-Loch (120) absperrt, sodass im Wesentlichen kein Durchfluss des Arbeitsfluids durch das Turbinenrad-Loch (120) möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Körper (142, 162) ferner eine Bohrung (156) umfasst und die Bohrung aus einem Loch durch den Körper (142, 162) besteht, das während des Betriebs einen Teil des Arbeitsfluids das Turbinenrad-Loch (120) passieren lässt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bohrung (156) zylinderförmig ist und wobei die Bohrung (156) einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, der eine bevorzugte Menge des Arbeitsfluids das Turbinenrad-Loch (120) passieren lässt.
Der Turbinenrad-Loch-Stöpsel nach Anspruch 1, wobei: der Körper (142, 162) sowohl einen durchflussbestimmenden Teil (163) als auch einen hohlen Teil (164) umfasst, der durchflussbestimmende Teil (163) die Durchflussmenge bestimmt, die das Turbinenrad-Loch (120) passieren kann, indem er einen massiven Körper umfasst, der im Wesentlichen das gesamte Turbinenrad-Loch (120) blockiert, und eine Bohrung (156), die so bemessen ist, dass während des Betriebs eine bevorzugte Menge des Arbeitsfluids das Turbinenrad-Loch (120) passieren kann und der zweite Flansch (148) einen Bördelflansch (166) umfasst, wobei der Bördelflansch (166) eine konische oder Glockenform aufweist, die sich von dem Turbinenrad-Loch (120) aus nach außen aufweitet.