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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung und ein Verfahren zum Minimieren von Konzentrizitätsabweichungen zwischen Gehäusen und rotierenden Komponenten. In speziellen Ausführungsbeispielen stellt eine mehrteilige innere Schale eine Verbindung zu einer äußeren Schale her, so dass Distorsion und Exzentrizität zwischen der inneren und äußeren Schale im Verlauf von Einschwing- und Dauerbetriebsvorgängen vermindert ist.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Turbinen und andere Arten von im Handel erhältlichen Ausrüstungen enthalten häufig rotierende Komponenten, die im Inneren stationärer Komponenten oder in deren Nähe angeordnet sind. Beispielsweise gehören zu einer typischen Gasturbine ein Verdichter an der Vorderseite, eine oder mehrere Brennkammeranordnungen, die um die Mitte radial angeordnet sind, und eine Turbine an ihrem hinteren Ende. Der Verdichter weist mehrere Stufen stationärer Leitschaufeln und rotierender Laufschaufeln auf. Umgebungsluft tritt in den Verdichter ein, und die stationären Leitschaufeln und die rotierenden Laufschaufeln verleihen der Luft in fortschreitendem Maße kinetische Energie, um sie in einen hochenergetischen Zustand zu versetzen. Das Arbeitsfluid verlässt den Verdichter und strömt zu den Brennkammern, wo es sich mit Brennstoff vermischt und entzündet, um Verbrennungsgase mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Die Verbrennungsgase verlassen die Brennkammeranordnungen und strömen durch die Turbine. Ein Gehäuse umgibt allgemein die Turbine, um die Verbrennungsgase aufzunehmen, während sie durch sich abwechselnde Stufen stationärer Schaufeln oder Leitapparaten und rotierenden Laufschaufeln strömen. Die stationären Schaufeln oder Leitapparate können an dem Gehäuse angebracht sein, und die rotierenden Laufschaufeln können an einem Laufrad befestigt sein. Während die Verbrennungsgase durch die Leitapparate strömen, werden sie zu den Laufschaufeln und somit auf das Laufrad gelenkt, um eine Drehbewegung hervorzurufen und Arbeit zu leisten.
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Der Abstand zwischen dem Gehäuse und den rotierenden Schaufeln in der Turbine in der Turbine ist ein wichtiger zu beachtender Konstruktionsparameter, der zwischen Wirkungsgrad und Leistung auf der einen Seite, und Herstellungs- und Wartungskosten auf der anderen Seite, einen Ausgleich herstellt. Beispielsweise verbessert eine Verringerung des Toleranzabstands zwischen dem Gehäuse und den rotierenden Schaufeln allgemein den Wirkungsgrad und die Leistung der Turbine, indem die Menge von Verbrennungsgasen, die die rotierenden Schaufeln umgehen, verringert wird. Allerdings können reduzierte Toleranzabstände auch zu steigenden Herstellungskosten für die Erzielung der reduzierten Toleranzabstände und durch vermehrtes Scheuern, Reiben, oder Stoßen zwischen den rotierenden Schaufeln und dem Gehäuse höhere Wartungskosten verursachen. Die höheren Wartungskosten können ein besonderes Problem im Falle von Turbinen bilden, deren Laufschaufeln mit Drehzahlen über 1.000 Umdrehungen pro Minute rotieren und eine verhältnismäßig große Masse sowie empfindliche aerodynamische Oberflächen aufweisen. Im Verlauf von Einschwingvorgängen, wenn das Gehäuse sich während des Hochfahrens, Herunterfahrens oder anderer Änderungen des Betriebs mit einer anderen Rate als die rotierenden Schaufeln ausdehnt oder zusammenzieht, können reduzierte Toleranzabstände darüber hinaus übermäßiges Scheuern, Reiben oder Stoßen zwischen den rotierenden Schaufeln und dem Gehäuse hervorrufen.
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Herkömmliche Turbinengehäuse weisen allgemein eine äußere Turbinenschale auf, die die Mäntel und Leitapparate stützt. Die äußere Turbinenschale kann eine oder mehrere innere Turbinenschalen umgeben. In einigen Fällen weist jede Stufe rotierender Schaufeln eine gesonderte innere Turbinenschale auf. Die innere Turbinenschale ist häufig in zwei hemisphärische Schalen aufgeteilt, die durch Flansche auf einer horizontalen Ebene vereinigt oder verschraubt sind, um Wartung und Reparatur zu ermöglichen. Im Verlauf von Einschwingvorgängen erzeugen Temperaturänderungen in der Turbine axiale und radiale Temperaturgradienten in den Turbinengehäusen. Beispielsweise erwärmen sich die Innenflächen der Turbinenschale im Verlauf von Hochfahrbetriebsvorgängen, rascher als die Außenflächen der Turbinenschale, was dazu führt, dass sich das innenliegende Material rascher ausdehnt als das außenliegende Material. Während sich das innere Material ausdehnt, biegt sich das Turbinengehäuse, um sich in horizontaler Richtung weiter auszudehnen als in vertikaler Richtung, so dass eine mäßige horizontale Rundlaufabweichung in der Turbinenschale entsteht. Im Verlauf von Vorgängen des Herunterfahrens hingegen kühlt die innere Turbinenschale rascher ab als die äußere Turbinenschale, und die verbolzten/verschraubten Flansche erlauben es der inneren Turbinenschale, sich in horizontaler Richtung stärker zusammenzuziehen als in vertikaler Richtung, wobei wiederum eine leichte vertikale Rundlaufabweichung in der inneren Turbinenschale hervorgerufen wird. Folglich führen sowohl Vorgänge des Hochfahrens als auch des Herunterfahrens in der inneren Turbinenschale zu Unwuchtbedingungen, die den Toleranzabstand zwischen dem inneren Turbinengehäuse und den rotierenden Schaufeln verändern, so dass der Betrieb der Turbine beeinträchtigt ist.
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Vielfältige Systeme und Verfahren zum Steuern oder Aufrechterhalten eines konsistenten Toleranzabstands zwischen inneren Schalen und rotierenden Schaufeln sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt das
US-Patent 6 126 390 ein System, bei dem ein aus dem Verdichter oder aus der Brennkammeranordnung stammender Luftstrom dem Turbinengehäuse zugemessen wird, um das Turbinengehäuse in Abhängigkeit von der Temperatur der hereinkommenden Luft zu erwärmen oder zu kühlen. Zudem beschreibt die US-Patentanmeldung 2009/0185898, die demselben Anmelder gehört wie die vorliegende Erfindung, ein System mit einer inneren Turbinenschale, die an der Ober- und Unterseite unechte Flansche aufweist, um Exzentrizitäten zu verringern, die durch Einschwingvorgänge hervorgerufen sind. Allerdings wären zusätzliche Verbesserungen der Konstruktion von Gehäusen von Vorteil, um eine auf Einschwingvorgänge zurückzuführende Exzentrizität über einen großen Bereich von Betriebsbedingungen hinweg zu verringern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung unterbreitet, können sich offensichtlich aus der Beschreibung ergeben oder können durch die Praxis der Erfindung erfahren werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Gehäuse mit einer ersten inneren Schale, die mehrere gekrümmte Abschnitte aufweist, die Stoß an Stoß aneinandergrenzen, um im Wesentlichen eine gekrümmte Form zu bilden. Eine äußere Schale umgibt die erste innere Schale und weist mehrere Wendepunkte auf, und zwischen der ersten inneren Schale und der äußeren Schale ist ein ringförmiger Flansch angeordnet. Mehrere Verbindungsstücke weisen ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, und das erste Ende jedes der mehreren Verbindungsstücke ist an mindestens zwei der gekrümmten Abschnitte der ersten inneren Schale angebracht, und das zweite Ende jedes der mehreren Verbindungsstücke ist an dem ringförmigen Flansch angebracht. An jedem der mehreren Wendepunkte befindet sich zwischen dem ringförmigen Flansch und der äußeren Schale eine Verbindungsvorrichtung.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Gehäuse, das eine erste innere Schale aufweist. Die erste innere Schale weist mehrere gekrümmte Abschnitte auf, die Stoß an Stoß aneinandergrenzen, um allgemein eine gekrümmte Gestalt zu bilden. Eine äußere Schale umgibt die erste innere Schale. Zwischen der ersten inneren Schale und der äußeren Schale ist ein ringförmiger Flansch angeordnet. Mehrere Verbindungsstücke weisen ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende jedes der mehreren Verbindungsstücke ist an mindestens einem der gekrümmten Abschnitte der ersten inneren Schale angebracht, und das zweite Ende jedes der mehreren Verbindungsstücke ist an dem ringförmigen Flansch angebracht. Mehrere Mittel zum Verbinden des ringförmigen Flansches mit der äußeren Schale sind von jedem der mehreren Verbindungsstücke im Wesentlichen gleich beabstandet.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beinhalten ferner ein Verfahren zum Zusammenbau eines Gehäuses. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Verbinden mehrerer gekrümmter Abschnitte miteinander, um allgemein eine erste gekrümmte innere Schale zu bilden; und Ummanteln der ersten gekrümmten inneren Schale mit einer äußeren Schale. Das Verfahren beinhaltet außerdem die Schritte: Anbringen der ersten gekrümmten inneren Schale an einem ringförmigen Flansch bei mehreren ersten Befestigungspunkten; und Verbinden des ringförmigen Flansches mit der äußeren Schale bei mehreren zweiten Befestigungspunkten, wobei die mehreren zweiten Befestigungspunkte von den mehreren ersten Befestigungspunkten im Wesentlichen gleich beabstandet sind.
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Dem Fachmann werden die Merkmale und Aspekte solcher und weiterer Ausführungsbeispiele nach dem Lesen der Beschreibung verständlicher.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine vollständige und in die Praxis umsetzbare Beschreibung der vorliegenden Erfindung, die den für den Fachmann besten Modus der Erfindung beinhaltet, ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren spezieller beschrieben:
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1 zeigt eine geschnittene perspektivische Ansicht eines Turbinengehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des in 1 dargestellten Turbinengehäuses.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird nun im Einzelnen auf vorliegende Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen, wobei ein oder mehrere der Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet alphanumerische Bezeichnungen, um auf Merkmale in den Figuren Bezug zu nehmen. In den Figuren und in der Beschreibung wurden übereinstimmende oder ähnliche Bezeichnungen verwendet, um auf übereinstimmende oder ähnliche Elemente der Erfindung Bezug zu nehmen.
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Sämtliche Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken. Der Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom dem Schutzumfang oder Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht oder beschrieben sind, auf ein anderes Ausführungsbeispiel angewendet werden, um noch ein weiteres Ausführungsbeispiel hervorzubringen. Die vorliegende Erfindung soll daher solche Modifikationen und Abweichungen abdecken, soweit diese in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren äquivalenten Formen fallen.
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1 zeigt eine geschnittene perspektivische Ansicht eines Gehäuses 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 2 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Gehäuses 10. Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit einem generischen Gehäuse beschrieben sind, das eine rotierende Komponente umgibt, wird es dem Fachmann ohne weiteres einleuchten, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Gehäuse für Verdichter, Turbinen oder beliebige Einrichtungen genutzt werden können, die im Inneren rotierende Komponenten enthalten, und dass die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendeine spezielle rotierende Komponente beschränkt sind, es sei denn, dies ist in den Ansprüchen speziell erwähnt. Zu dem Gehäuse 10 gehören allgemein eine oder mehrere innere Schalen 12, eine äußere Schale 14 und ein ringförmiger Flansch 16. Die eine oder die mehreren inneren Schalen 12, die äußere Schale 14 und der ringförmige Flansch 16 sind gewöhnlich auf der Grundlage von Legierungen, Superlegierungen, beschichteten Keramikwerkstoffen oder sonstigen Werkstoffen hergestellt, die in der Lage sind, Temperaturen zu widerstehen, die in Zusammenhang mit der speziellen rotierenden Komponente auftreten. Beispielsweise ist ein Gehäuse für eine Turbine in einem Gasturbinensystem in der Regel aus Materialien hergestellt, die gegen Temperaturen von Verbrennungsgasen beständig sind, die das Gasturbinensystem durchströmen.
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Die eine oder die mehreren inneren Schalen 12 weisen eine im Wesentlichen gekrümmte oder kreisförmige Gestalt auf, um zu der speziellen rotierenden Komponente zu passen und diese zu umgeben. Beispielsweise kann eine einzelne innere Turbinenschale genutzt werden, um sämtliche Stufen rotierender Schaufeln zu ummanteln, oder es kann eine erste innere Turbinenschale 18 genutzt werden, um eine erste Stufe rotierender Schaufeln zu umgeben, wobei eine zweite innere Turbinenschale 20 eine zweite Stufe rotierender Schaufeln umgibt, und so fort. Die inneren Schale 12 weisen gewöhnlich mehrere gekrümmte Abschnitte 22 auf, die Stoß an Stoß aneinandergrenzen, um allgemein eine gekrümmte oder kreisförmige Gestalt zu bilden. In dem hier verwendeten Sinne bedeutet der Begriff ”Stoß an Stoß angrenzen”, dass die gekrümmten Abschnitte 22 Stirn an Stirn angeordnet oder zusammengebaut sind. Die gekrümmten Abschnitte 22 der inneren Schalen 12 können unterschiedliche Längen aufweisen, die aneinandergefügt die sequentiellen Stufen rotierender Schaufeln allgemein umgeben; die gekrümmten Abschnitte 22 der inneren Schalen 12 können aber auch im Wesentlichen übereinstimmende Längen aufweisen. Beispielsweise weist jeder der vier gekrümmten Abschnitte 22 der inneren Schalen 12, wie in 1 gezeigt, in etwa dieselbe Länge auf und erstreckt sich über einen Winkel von etwa 90 Grad um die gekrümmte Gestalt. In den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallende abgewandelte Ausführungsbeispiele können in jeder inneren Schale 12 mehr oder weniger als vier gekrümmte Abschnitte 22 aufweisen. Beispielsweise kann die innere Schale 12 in einem speziellen Ausführungsbeispiel zwei gekrümmte Abschnitte 22 aufweisen, wobei sich jeder gekrümmte Abschnitt 22 über einen Winkel von etwa 180° um die gekrümmte Gestalt erstreckt. In ähnlicher Weise kann die innere Schale 12 in einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel sechs gekrümmte Abschnitte 22 enthalten, wobei jeder gekrümmte Abschnitt 22 sich über einen Winkel von etwa 60 Grad um die gekrümmte Gestalt erstreckt. Einem Fachmann wird ohne weiteres einleuchten, dass viele Kombinationen der Anzahl und der Länge jedes gekrümmten Abschnitts 22 ausgewählt werden können, und dass die Anzahl oder Länge der gekrümmten Abschnitte 22 keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung bedeutet, es sei denn, dies ist in den Ansprüchen speziell erwähnt.
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Die äußere Schale 14 umgibt allgemein die eine oder die mehreren inneren Schalen 12 und bildet gemeinsam mit letzteren das Gehäuse 10. Demgemäß passen die inneren Schalen 12 allgemein zu dem Außenumfang der rotierenden Komponente, und die äußere Schale 14 erzeugt eine Kapsel um die rotierende Komponente.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der ringförmige Flansch 16 allgemeinen zwischen den inneren Schalen 12 und der äußeren Schale 14 angeordnet und erstreckt sich um die rotierende Komponente. Als solcher stellt der ringförmige Flansch 16 eine zum Anbringen der inneren Schalen 12 an der äußeren Schale 14 geeignete Konstruktion bereit, die in der Lage ist, die Konzentrität der inneren Schalen 12 gegenüber der äußeren Schale 14 aufrecht zu erhalten. Spezielle Ausführungsbeispiele können für jede innere Schale 12 einen gesonderten ringförmigen Flansch 16 enthalten, während in anderen speziellen Ausführungsbeispielen ein einzelnen ringförmiger Flansch 16 genutzt werden kann, um mehrere innere Schalen 12 an der äußeren Schale 14 anzubringen.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, können mehrere Verbindungsstücke 24 genutzt werden, um die innere Schale 12 an dem ringförmigen Flansch 16 anzubringen. Jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 weist allgemein ein erstes Ende 26 und ein zweites Ende 28 auf. Das erste Ende 26 jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 ist an einem oder mehreren der gekrümmten Abschnitte 22 der inneren Schale 12 angebracht. Beispielsweise kann das erste Ende 26 jedes der mehreren Verbindungsstücke 24, wie in 1 und 2 gezeigt, an benachbarten Enden von zwei der gekrümmten Abschnitte 22 der ersten inneren Schale 12 befestigt sein. In dieser Weise erfüllt jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 außerdem die Aufgabe, die gekrümmten Abschnitte 22 aneinander anzubringen oder miteinander zu verbinden. In abgewandelten Ausführungsbeispielen kann das erste Ende 26 jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 an einem einzelnen gekrümmten Abschnitt 22 der inneren Schale 12 befestigt sein, und es können zusätzliche oder gesonderte Klammern, Flansche, Schrauben, Stifte, Schweißnähte oder ähnliche Strukturen genutzt werden, um die gekrümmten Abschnitte 22 aneinander anzubringen oder miteinander zu verbinden.
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Das zweite Ende 28 jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 ist an dem ringförmigen Flansch 16 angebracht, wobei auf diese Weise zwischen den gekrümmten Abschnitten 22 der inneren Schale 12 und dem ringförmigen Flansch 16 eine Verbindung gebildet wird. Schrauben 30, Stifte, Klammern, Schweißnähte, oder ähnliche dem Fachmann bekannte mechanische Einrichtungen können genutzt werden, um das erste und zweite Ende 26, 28 jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 an den gekrümmten Abschnitten 22 der inneren Schale 12 bzw. des ringförmigen Flansches 16 anzubringen. Wie in 1 und 2 gezeigt, kann jedes der mehreren Verbindungsstücke 24 voneinander im Wesentlichen gleich beabstandet sein. Beispielsweise enthält das in 1 und 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel vier Verbindungsstücke, die die innere Schale 12 mit dem ringförmigen Flansch 16 verbinden, wobei jedes Verbindungsstück 24 jeweils über einen Winkel von etwa 90° um die innere Schale 12 und den ringförmigen Flansch 24 angeordnet ist. In dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallende abgewandelte Ausführungsbeispiele können mehr oder weniger als vier Verbindungsstücke 24 aufweisen. Beispielsweise können in einem speziellen Ausführungsbeispiel zwei Verbindungsstücke 24 genutzt werden, um die innere Schale 12 mit dem ringförmigen Flansch zu verbinden, wobei jedes Verbindungsstück 24 über jeweils einen Winkel von etwa 180° um die innere Schale 12 und den ringförmigen Flansch 16 angeordnet ist. In ähnlicher Weise können in einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel sechs Verbindungsstücke 24 genutzt werden, um die innere Schale 12 mit dem ringförmigen Flansch 16 zu verbinden, wobei jedes Verbindungsstück 24 jeweils über einen Winkel von etwa 60 Grad um die innere Schale 12 und den ringförmigen Flansch 16 angeordnet ist. Einem Fachmann wird ohne weiteres einleuchten, das viele Kombinationen der Anzahl und Position von Verbindungsstücken 24 ausgewählt werden können, und dass die Anzahl oder Position der Verbindungsstücke 24 keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung bedeutet, es sei denn, dies ist in den Ansprüchen speziell erwähnt.
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Die mehreren Verbindungsstücke 24 können außerdem einen Zweig 32 aufweisen, der sich in etwa von dem Mittelpunkt zwischen dem ersten Ende 26 und dem zweite Ende 28 ausgehend erstreckt. Beispielsweise ist der von den mehreren Verbindungsstücken 24 ausgehende Zweig 32 im Falle des speziellen Ausführungsbeispiels des in 1 und 2 gezeigten Gehäuses 10 an der zweiten inneren Schale 20 angebracht. Auf diese Weise können die mehreren Verbindungsstücke 24 genutzt werden, um mehrere innere Schalen 12 an einem einzelnen Flansch 16 anzubringen.
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Weiter weist das Gehäuse 10 mehrere Mittel zum Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14 auf. Die Konstruktion für jedes der Mittel zum Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14 kann eine Verbindungsvorrichtung 34 sein, beispielsweise eine Schraube, ein Stift, eine Klemme, ein Klebstoff oder eine dem Fachmann bekannte gleichwertige mechanische oder chemische Konstruktion. Jedes der mehreren Mittel zum Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14 kann im Wesentlichen in Übereinstimmung mit Wendepunkten auf der äußeren Schale 14 angeordnet sein. In dem hier verwendeten Sinne sind die Wendepunkte auf der äußeren Schale 14 als diejenigen Punkte auf der äußeren Schale 14 definiert, die während einer Ausdehnung oder Kontraktion der äußeren Schale 14 den kürzesten Weg zurücklegen. Ein Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, die Orte der Wendepunkte auf jeder äußeren Schale durch mathematische Modelle und/oder Tests im Betrieb zu bestimmen. Beispielsweise weist eine äußere Schale, die aus zwei Hälften besteht, die auf einer horizontalen Achse verbunden sind, auf jeder Hälfte zwei Wendepunkte auf, die bei einem Winkel von etwa 45° oberhalb und unterhalb der horizontalen Achse angeordnet sind. Im Falle einer äußeren Schale mit zwei Hälften, die auf einer horizontalen Achse verbunden sind, und einer inneren Schale, die 4 gekrümmte Abschnitte aufweist, die bei 0º, 90°, 180° und 270° miteinander verbunden sind, sind die Wendepunkte, und somit die Position der Mittel zum Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14, von jedem der mehreren Verbindungsstücke 24 gleich beabstandet angeordnet.
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Beispielsweise ist das Mittel zum Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14 in dem in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel einfach ein Passstift 34, der sich durch eine Bohrung 36 in dem ringförmigen Flansch 16 erstreckt. Wie weiter in 1 und 2 gezeigt, ist jeder Stift 34 im Wesentlichen in der Mitte zwischen benachbarten Verbindungsstücken 24 bei Winkeln von etwa 45°, 135°, 225° und 315° um den ringförmigen Flansch 16 angeordnet. Daraus ergibt sich, dass jeder Stift 34 von jedem der Verbindungsstücke 24 im Wesentlichen gleich beabstandet ist.
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Einem Fachmann wird ohne weiteres einleuchten, dass die zuvor gemäß 1 und 2 beschriebene Konstruktion ein Verfahren zum Zusammenbau eines Gehäuses 10 bereitstellt. Zu dem Verfahren gehören allgemein die Schritte: Verbinden der mehreren gekrümmten Abschnitte 22 miteinander, um allgemein die erste gekrümmte innere Schale 18 zu bilden; und Ummanteln der ersten gekrümmten inneren Schale 18 mit der äußeren Schale 14. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Anbringens der ersten gekrümmten inneren Schale 18 an dem ringförmigen Flansch 16 bei mehreren ersten Befestigungspunkten 24. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren den Schritt: Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14 bei mehreren zweiten Befestigungspunkten 34, wobei die zweiten Befestigungspunkte 34 von den ersten Befestigungspunkten 24 im Wesentlichen gleich beabstandet sind. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die erste gekrümmte innere Schale 18 mit dem ringförmigen Flansch 16 bei ersten Befestigungspunkten 24 verbunden sein, die voneinander im Wesentlichen gleich beabstandet sind. Außerdem kann das Verfahren den Schritt beinhalten, die zweite gekrümmte innere Schale 22 an dem ringförmigen Flansch 16 bei mehreren dritten Befestigungspunkten 32 anzubringen.
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Empirisches Testen und computergestützt erzeugte Modelle zeigen, dass vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gegenüber bestehenden Gehäusen einen oder mehrere Vorteile aufweisen können. Beispielsweise kann der Austausch unechter Flansche gegen die mehreren Verbindungsstücke 24, die um die innere Schale 12 im Wesentlichen gleich beabstandet angeordnet sind, Rundlaufabweichung in den inneren Schalen 12 während Einschwing- und Dauerbetriebsvorgängen verringern. Außerdem kann das Anbringen des ringförmigen Flansches 16 an der äußeren Schale 14 mittels Verbindungsvorrichtungen 34, die von den mehreren Verbindungsstücken 24 gleich beabstandet angeordnet sind, die Übertragung jeder Rundlaufabweichung von der inneren Schale 12 auf die äußere Schale 14 weiter vermindern. Schließlich stellen der ringförmige Flansch 16 und die Verbindungsvorrichtungen 34 eine zweckmäßige und zuverlässige Konstruktion bereit, um sicherzustellen, dass die inneren Schalen 12 während des Zusammenbaus an der äußeren Schale 14 konzentrisch angebracht werden.
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Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus zu beschreiben, 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 und sonstige Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente enthalten, 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.
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Ein Gehäuse 10 basiert auf einer inneren Schale 12 und einer äußeren Schale 14, die die innere Schale 12 umgibt und mehrere Wendepunkte aufweist. Zwischen der inneren Schale 12 und der äußeren Schale 14 ist ein ringförmiger Flansch 16 angeordnet, und mehrere Verbindungsstücke 24 befestigen die innere Schale 12 an dem ringförmigen Flansch 16. Zwischen dem ringförmigen Flansch 16 und der äußeren Schale 14 befindet sich an jedem der mehreren Wendepunkte eine Verbindungsvorrichtung 34. Ein Verfahren zum Zusammenbau eines Gehäuses 10 beinhaltet die Schritte: Verbinden mehrerer gekrümmter Abschnitte 22 miteinander, um allgemein eine gekrümmte innere Schale 12 zu bilden; und Ummanteln der gekrümmten inneren Schale 12 mit einer äußeren Schale 14. Das Verfahren beinhaltet außerdem die Schritte: Anbringen der gekrümmten inneren Schale 12 an einem ringförmigen Flansch 16 bei ersten Befestigungspunkten; und Verbinden des ringförmigen Flansches 16 mit der äußeren Schale 14 bei zweiten Befestigungspunkten, die von den ersten Befestigungspunkten gleich beabstandet angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 12
- Innere Schale
- 14
- Äußere Schale
- 16
- Ringförmiger Flansch
- 18
- Erste innere Turbinenschale
- 20
- Zweite innere Turbinenschale
- 22
- Gekrümmte Abschnitte der inneren Schalen
- 24
- Verbindungsstück
- 26
- Erstes Ende
- 28
- Zweites Ende
- 30
- Schrauben/Bolzen
- 32
- Zweig
- 34
- Verbindungsvorrichtung
- 36
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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