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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Turbinen und insbesondere Systeme und Verfahren zum Montieren von Ausgleichsgewichten innerhalb einer Turbine und auf Bauteilen einer Turbine.
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Einige Kraftwerke, zum Beispiel bestimmte Kernkraftwerke, Gasturbinen- oder Kombikraftwerke setzen in ihren Konstruktionen und im Betrieb Turbinen ein. Einige dieser Turbinen weisen rotierende Bauteile und Baugruppen (z. B. einen Trommelrotor, Leitrad und Laufrad, usw.) auf, die während des Betriebs mit hoher Drehzahl und engen Toleranzen innerhalb eines Gehäuses der Turbine rotieren. Ein Auswuchten dieser Bauteile oder Baugruppen (z. B. gleichmäßige Gewichtsverteilung um einen Mittelpunkt des Rotors) kann für einen effizienten und sicheren Betrieb erforderlich sein, wodurch Verschleiß und Vibrationen reduziert werden. Einige Systeme können aufgrund von Produktionsschwankungen, Materialzusammensetzungen, Gestaltungslösungen, Bauteilausrichtungen, usw. von Beginn an unausgewuchtet sein. In diesen Systemen können Ausgleichsgewichte (z. B. Rotorausgleichsgewichte, Trimmungsausgleichsgewichte, usw.) eingesetzt werden, um diese unausgewuchteten Bauteile zu wuchten, nachdem sie im Turbinengehäuse/mantel eingebaut wurden. Diese Ausgleichsgewichte können während des Zusammenbaus von einem Techniker an der Turbine (z. B. auf einem Rad, einer Welle, usw.) befestigt werden, wobei Position und Größe dieser Ausgleichsgewichte so gewählt werden, dass einer bekannten Unwucht im System entgegengewirkt wird. In einigen Systemen befinden sich diese Ausgleichsgewichte auf den äußeren Turbinenrädern (z. B. wo der Zugang einfach ist). Die Montage kann jedoch selbst auf den äußeren Turbinenrädern schwierig sein und/oder durch die Anlagengestaltung eingeschränkt werden, da der Zugang zu den äußeren Turbinenrädern das Arbeiten durch kleine Zugangsöffnungen erfordert, die durch abnehmbare Klappen abgedeckt werden. Diese kleinen Zugangsöffnungen sind ausgestaltet, um größere Demontagen für die Turbinenwartung zu vermeiden, indem nur ein eingeschränkter Zugang zu den inneren Teilen der Turbine ermöglicht wird. Die Größe der Zugangsöffnung kann jedoch Wartungsvorgänge mit herkömmlichen Werkzeugen dort erschweren und einschränken, wo eine lange Reichweite und eine genaue Handhabung für eine ordnungsgemäße Montage erforderlich ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Offenbart werden Systeme, Verfahren und Vorrichtungen, die ausgeführt sind, um die Montage von Ausgleichsgewichten an einer Turbine zu erleichtern. In einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung: ein Basisteil mit einem Hohlraum und einer Eingriffsspitze, die zur Verbindung mit einem Ausgleichsgewicht ausgebildet ist; und ein inneres, im Hohlraum des Basisteils angeordnetes Bauteil mit einer inneren Spitze an einem ersten Ende, wobei die innere Spitze zum Betätigen einer mit dem Ausgleichsgewicht verbundenen Feststellschraube ausgebildet ist.
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Ein erster Aspekt der Offenbarung sieht eine Vorrichtung vor, die umfasst: ein Basisteil mit einem Hohlraum und einer Eingriffsspitze, die zur Verbindung mit einem Ausgleichsgewicht ausgebildet ist; und ein inneres, im Hohlraum des Basisteils angeordnetes Bauteil mit einer inneren Spitze an einem ersten Ende, wobei die innere Spitze zum Betätigen einer mit dem Ausgleichsgewicht verbundenen Feststellschraube ausgebildet ist.
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Ein zweiter Aspekt sieht ein System vor, welches umfasst: ein Ausgleichsgewicht mit einer Feststellschraube; ein Basisteil mit einem Hohlraum und einer mit dem Ausgleichsgewicht verbundenen Eingriffsspitze; und ein inneres, im Hohlraum des Basisteils angeordnetes Bauteil mit einer inneren Spitze an einem ersten Ende, wobei die innere Spitze zum Betätigen der Feststellschraube ausgebildet ist.
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Ein dritter Aspekt sieht ein Verfahren vor, welches umfasst: Verbinden eines Basisteils einer Vorrichtung mit einem Ausgleichsgewicht, wobei das Ausgleichsgewicht eine Feststellschraube umfasst und die Vorrichtung ein inneres Bauteil mit einer inneren, zum Betätigen der Feststellschraube ausgebildeten Spitze umfasst; Handhaben des Ausgleichgewichts mittels der Vorrichtung; und Verbinden des Ausgleichsgewichts mit der Turbine.
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Die erfinderische Vorrichtung umfasst:
- – ein Basisteil mit einem Hohlraum und einer Eingriffsspitze, die zur Verbindung mit einem Ausgleichsgewicht ausgebildet ist; und
- – ein inneres, im Hohlraum des Basisteils angeordnetes Bauteil mit einer inneren Spitze an einem ersten Ende, wobei die innere Spitze zum Betätigen einer mit dem Ausgleichsgewicht verbundenen Feststellschraube ausgebildet ist.
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Die Vorrichtung kann weiterhin eine auf einem zweiten Ende des inneren Bauteils angeordnete Festklemmspitze umfassen.
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Zusätzlich oder alternativ umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Festklemmbauteil, das zum Einsetzen in den Hohlraum und zum Kontaktieren der Feststellschraube ausgebildet ist, wobei das Festklemmbauteil eine Festklemmspitze umfasst, die sich über die Eingriffsspitze hinaus erstreckt.
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Zusätzlich oder alternativ umfasst die Vorrichtung einen ersten Griff, der mit einer äußeren Oberfläche des Basisteils verbunden ist. Das Basisteil und der erste Griff können so ausgebildet sein, dass sie eine geometrische Form bilden, deren Abmessungen größer sind als die Zugangsöffnung einer Turbine.
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Das innere Bauteil ist gegebenenfalls drehbar innerhalb des Hohlraums.
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Die Eingriffsspitze umfasst gegebenenfalls ein erstes Gewinde das so ausgebildet ist, dass es zu einem zweiten durch eine Aufsenkung im Ausgleichsgewicht definierten Gewinde passt. Zusätzlich oder alternativ ist die innere Spitze austauschbar.
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Vorzugsweise umfasst das System:
- – ein Ausgleichsgewicht mit einer Feststellschraube;
- – ein Basisteil mit:
– einem Hohlraum, und
– eine mit dem Ausgleichsgewicht verbundene Eingriffsspitze; und
- – ein inneres, innerhalb des Hohlraums des Basisteils angeordnetes Bauteil, wobei das innere Bauteil eine innere Spitze umfasst, die ausgebildet ist, die Feststellschraube zu betätigen.
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Das System kann weiterhin eine am zweiten Ende des inneren Bauteils angeordnete Festklemmspitze umfassen.
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In dem System kann das Ausgleichsgewicht eine um die Feststellschraube angeordnete Aufsenkung aufweisen, wobei die Aufsenkung zur Verbindung mit der Eingriffsspitze ausgebildet ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann das System weiterhin ein Festklemmbauteil umfassen, das zum Einfügen in den Hohlraum ausgebildet ist, wobei das Festklemmbauteil eine Festklemmspitze umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie sich über die Eingriffsspitze hinaus erstreckt.
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Zusätzlich oder alternativ umfasst das System weiterhin einen ersten Griff, der mit einer äußeren Oberfläche des Basisteils verbunden ist.
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Gegebenenfalls sind das Basisteil und der erste Griff so ausgebildet, dass sie eine geometrische Form bilden, deren Abmessungen größer sind als eine Zugangsöffnung einer Turbine.
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Im Übrigen kann das innere Bauteil innerhalb des Hohlraums drehbar sein, und die innere Spitze kann austauschbar sein.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren:
- – das Verbinden einer Vorrichtung mit einem Ausgleichsgewicht, wobei das Ausgleichsgewicht eine Feststellschraube umfasst und die Vorrichtung ein inneres Bauteil mit einer inneren Spitze zum Betätigen der Feststellschraube umfasst;
- – das Handhaben des Ausgleichsgewichts innerhalb einer Turbine mittels der Vorrichtung; und
- – das Verbinden des Ausgleichsgewichts mit der Turbine.
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Das Verbinden des Ausgleichsgewichts kann umfassen:
- – dass Betätigen der Feststellschraube zum Kontaktieren der Turbine; und
- – das Feststellen der Feststellschraube an der Turbine.
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Verbinden des Ausgleichsgewichts kann weiterhin umfassen:
- – das Entfernen des inneren Bauteils aus dem Hohlraum der Vorrichtung im Anschluss an das Betätigen der Feststellschraube; und
- – das Montieren eines Festklemmbauteils in den Hohlraum nach dem Entfernen des inneren Bauteils.
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Das Verbinden des Ausgleichsgewichts kann gegebenenfalls das Betätigen der Feststellschraube in der Turbine durch Betätigen des inneren Bauteils der Vorrichtung umfassen.
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Weiterhin umfasst das Verbinden des Ausgleichsgewichts gegebenenfalls:
- – das Betätigen der Feststellschraube zum Kontaktieren der Turbine;
- – das Feststellen der Feststellschraube an der Turbine;
- – das Ablösen des Basisteils vom Ausgleichsgewicht; und
- – das Entfernen der Vorrichtung von der Turbine.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden besser verständlich durch die folgende ausführliche Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, wobei: I
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1 zeigt eine dreidimensionale, perspektivische Teilschnittsansicht eines Teils einer Turbine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt ein schematisches Blockdiagram eines Teils eines Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm, das einen Prozess gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das Teile eines Kombikraftwerks gemäß den Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
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7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das Teile eines Einzelwellen-Kombikraftwerks gemäß den Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
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Es ist anzumerken, dass die Zeichnungen der Beschreibung nicht zwangsweise maßstäblich sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Beschreibung darstellen und sind daher nicht als den Umfang der Beschreibung einschränkend zu sehen. Es versteht sich, dass Elemente mit gleichen Bezugszeichen in den FIGUREN im Wesentlichen gleich sind hinsichtlich ihrer Beschreibung. Weiterhin, in den anhand der 1–7 gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen können gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente darstellen. Auf eine überflüssige Erklärung dieser Elemente wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Schließlich versteht sich, dass die Bauteile in den 1–7 und deren zugehörige Beschreibungen auf jede hier beschriebene Ausführungsform anwendbar sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie hier angegeben stellen die Aspekte der Erfindung Systeme, Verfahren und Vorrichtungen bereit, die geeignet sind, die Reichweite zu erhöhen und die Montage/das Auswuchten einer rotierenden Unterbaugruppe (z. B. Montieren von Ausgleichsgewichten) in einer Turbine zu erleichtern, wodurch Vibrationen reduziert werden und die betriebliche Effizienz und Langlebigkeit der Turbine verbessert werden. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Vorrichtung mit einer Eingriffsspitze, die ausgebildet ist, um an einem Ausgleichsgewicht (z. B. über eine Aufsenkung) befestigt (z. B. eingeschraubt) zu werden. Die Vorrichtung ermöglicht einem Techniker das angebrachte Ausgleichsgewicht in einer Turbine mit eingeschränktem Zugang (z. B. durch eine Zugangsöffnung) handzuhaben und/oder zu bewegen. Der Techniker kann die Vorrichtung verwenden, um das Ausgleichsgewicht an einer gewünschten Position (z. B. innerhalb einer Nut oder einem Schlitz eines Turbinenrads) zu positionieren, zu justieren und festzulegen. Wenn das Ausgleichsgewicht festgelegt ist, kann der Techniker eine innere Spitze eines in einem Hohlraum des Basisteils angeordneten inneren Bauteils betätigen, um eine Position einer Feststellschraube in dem Ausgleichsgewicht zu betätigen und dabei das Ausgleichsgewicht in der Turbine zu befestigen. In einer Ausführungsform kann das innere Bauteil innerhalb des Basisteils gedreht werden, um die Feststellschraube des Ausgleichsgewichts zur Turbine hin zu bewegen. Während die Feststellschraube ausfährt, kann sie die Turbine kontaktieren (z. B. bei Erreichen einer Fläche des Nutgrunds) und kann dabei das Ausgleichsgewicht mit Nutflächen in Berührung bringen, das Ausgleichsgewicht gegen Teile der Nut drücken und dabei das Ausgleichsgewicht innerhalb der Nut befestigen. In einer anderen Ausführungsform kann die Feststellschraube in ein passendes Gewinde in einer in der Turbine definierten Öffnung eingeschraubt werden. Die Vorrichtung kann weiterhin ein Festklemmbauteil umfassen, das die Feststellschraube, das Ausgleichsgewicht und/oder das Turbinenrad festklemmen kann, um das Ausgleichsgewicht in der Nut zu befestigen, nachdem das Ausgleichsgewicht an der gewünschten Stelle festgelegt wurde. In einer Ausführungsform kann das Festklemmbauteil, nachdem das Ausgleichsgewicht positioniert und die Feststellschraube befestigt wurde, mindestens ein Teil der folgenden Teile festklemmen (z. B. durch Eintreiben in eine Oberfläche eines Bauteils, wodurch das Bauteil verformt und dadurch örtlich festklemmt wird und eine Drehung des Bauteils verhindert wird): die Feststellschraube gegen das Ausgleichsgewicht, das Ausgleichsgewicht gegen die Feststellschraube, und/oder ein Teil der Turbine gegen das Ausgleichsgewicht, um eine Drehung des Ausgleichsgewichts zu verhindern. Die Vorrichtung kann dann von der Turbine entfernt werden, indem das Basisteil aus der Aufsenkung des Ausgleichsgewichts gelöst wird (z. B. ausgeschraubt) und die Vorrichtung von der Turbine abgezogen wird, wobei das Ausgleichsgewicht in der gewünschten Position auf der Turbine verbleibt.
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Mit Bezug auf die FIGUREN werden Ausführungsformen von Systemen, Verfahren und Vorrichtungen gezeigt, die ausgeführt sind, um die Reichweite von Technikern zu erhöhen und die Montage von Ausgleichsgewichten an Turbinen zu erleichtern. Die Bauteile in den FIGUREN können jeweils durch herkömmliche Mittel verbunden werden, z. B. durch einen Bolzen, eine Schraube, eine Schweißung oder andere bekannte Mittel, wie in den 1–7 angedeutet. Hinsichtlich der Zeichnungen zeigt 1 eine perspektivische Teilschnittansicht einer Gas- oder Dampfturbine 10. Die Turbine 10 umfasst einen Rotor 12 mit einer rotierenden Welle 14 und mehreren beabstandeten Rotorräder 18. Mehrere rotierende Schaufeln 20 sind jeweils mechanisch mit den Rotorrädern 18 gekoppelt. Insbesondere sind die Schaufeln 20 in Reihen angeordnet, die sich jeweils um den Umfang der Rotorräder 18 erstrecken. Mehrere feststehende Leitschaufeln 22 erstrecken sich umlaufend um die Welle 14, und die Leitschaufeln befinden sich axial zwischen benachbarten Reihen von Leitschaufeln 20. Die feststehenden Leitschaufeln 22 wirken mit den Schaufeln 20 zusammen, um eine Stufe zu bilden und einen Teil eines Gasstrompfads und/oder Dampfstrompfads durch die Turbine 10 zu definieren.
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Im Betrieb tritt Gas oder Dampf 24 durch einen Einlass 26 der Turbine 10 ein und wird durch die feststehenden Leitschaufeln 22 geleitet. Die Leitschaufeln 22 leiten das Gas oder den Dampf 24 stromabwärts gegen die Schaufeln 20. Gas oder Dampf 24 strömt durch die übrigen Stufen und übt eine Kraft auf die Schaufeln 20 aus, die die Welle 14 rotieren lässt. Mindestens ein Ende der Turbine 10 kann sich axial von der rotierenden Welle 14 weg erstrecken und kann mit einem Verbraucher oder einer Maschine (nicht gezeigt) verbunden sein, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Generator und/oder einer anderen Turbine.
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In einer Ausführungsform kann die Turbine 10 fünf Stufen umfassen. Die fünf Stufen werden als L0, L1, L2, L3 und L4 bezeichnet. Die Stufe L4 ist die erste Stufe und ist die kleinste (in radialer Richtung) der fünf Stufen. Die Stufe L3 ist die zweite Stufe und ist die nächste Stufe in axialer Richtung. Die Stufe L2 ist die dritte Stufe und ist in der Mitte der fünf Stufen dargestellt. Die Stufe L1 ist die vierte und vorletzte Stufe. Die Stufe L0 ist die letzte und (in radialer Richtung) größte Stufe. Es versteht sich, dass die fünf Stufen lediglich beispielhaft gezeigt werden und jede Turbine mehr oder weniger als fünf Stufen haben kann. Wie außerdem hierin beschrieben wird, erfordern die Lehren der Erfindung keine mehrstufige Turbine.
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Bezugnehmend auf 2 wird eine Teilschnittansicht eines Teils einer Turbine 50 (z. B. einer Gasturbine) gemäß den Ausführungsformen gezeigt. Die Turbine 50 umfasst ein rotierendes Bauteil 60 (z. B. ein äußeres Turbinenrad), das mit einem Rotor 56 einer Turbine 50 verbunden ist. Während des Betriebs kann sich der Rotor 56 innerhalb der Turbine 50 über eine Verbindung mit einem Lager 54 drehen. Wie hier angesprochen können unausgewuchtete Drehungen des Rotors 56 und/oder Bauteils 60 um eine Mittellinie 52 der Turbine 50 Vibrationen erzeugen. In einer Ausführungsform kann ein Zugangsraum 70 für einen Techniker zwischen dem Lager 54 und einem Mantel 72 der Turbine 50 definiert werden, der teilweise einen Strompfad 64 der Turbine 50 definiert. Der Zugangsraum 70 für einen Techniker kann einem Techniker ermöglichen, innerhalb eines Teils der Turbine 50 zu einer inneren Turbinenwand 58 zu kriechen. Der Techniker kann innere Teile der Turbine 50 durch eine in der inneren Turbinenwand 58 ausgebildeten Zugangsöffnung 62 betreten. In einer Ausführungsform kann der Techniker ein Ausgleichsgewicht 80 (gestrichelt dargestellt) durch die Zugangsöffnung 62 verstellen und/oder mit einem Bauteil 60 (z. B. mittels einer in 3 gezeigten Vorrichtung 120) verbinden.
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Mit Bezug auf 3 ist insbesondere ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines Systems 100 mit einem Ausgleichsgewicht 110 und einer Vorrichtung 120 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform definiert das Ausgleichsgewicht 110 eine Aufsenkung 114, die zur Aufnahme einer Eingriffsspitze 124 an einem Basisteil 122 der Vorrichtung 120 ausgebildet ist. Während des Betriebs kann sich die Eingriffsspitze 124 mit der Aufsenkung 114 verbinden (z. B. Gewinde, Haftverbindung, Einsatzstück, usw.) und dabei das Ausgleichsgewicht 110 an der Vorrichtung 120 zur Einstellung, Handhabung und Verstellung innerhalb der Turbine 50 (in 2 gezeigt) zu befestigen. In einer Ausführungsform kann die Aufsenkung 114 ein Gewinde definieren, das zu einem passenden Gegengewinde an der Eingriffsspitze 124 passt. Die Gewinde an der Eingriffsspitze 124 und der Aufsenkung 114 können als herkömmliche Gewinde (z. B. Gewinde, das zwei Bauteile durch Drehung im Uhrzeigersinn verbindet) oder als gegenläufiges Gewinde (z. B. Gewinde, das zwei Bauteile durch Drehung gegen den Uhrzeigersinn verbindet) ausgeführt werden. Das Basisteil 122 kann einen ersten Griff 126 zum Verstellen der Vorrichtung 120 und des Ausgleichsgewichts 110 umfassen, sowie ein Haltegurt 170, der vorgesehen ist, um an einem Gegenstand (z. B. einem Techniker, einem Instrument, usw.) angebracht zu werden und zu verhindern, dass die Vorrichtung 120 in die Turbine 50 fallen kann. In einer Ausführungsform können der erste Griff 126 und das Basisteil 122 ausgeführt sein, um eine geometrische Form zu bilden, deren Abmessungen größer sind als die Zugangsöffnung 62 (in 2 gezeigt) in der Turbine 50 (z. B. zwischen einem Turbinenmantel und einem Rotor), wobei die Form verhindert (es z. B. geometrisch unmöglich macht), dass die Vorrichtung 120 in Teile und/oder Hohlräume der Turbine 50 (in 2 gezeigt) passt und/oder unabsichtlich hineinfallen kann.
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In einer Ausführungsform kann das Basisteil 122 einen Hohlraum 128 (z. B. zylindrisches Rohr/Hohlraum) umfassen/festlegen, der zur Aufnahme eines inneren Bauteils 130 (gestrichelt dargestellt) ausgebildet ist. Das innere Bauteil 130 kann sich innerhalb des Basisteils 122 drehen und eine innere Spitze 132 aufweisen, die ausgebildet ist, um in einen Teil einer in einer Aufsenkung 114 des Ausgleichsgewichts 110 angeordneten Feststellschraube 112 einzugreifen/zu passen. Die innere Spitze 132 kann eine strukturierte Spitze, eine magnetische Spitze, eine Sechskantkontur, eine Sichelkontur, eine Kreuzschlitzkontur oder eine beliebige bekannte Gewindebefestigungskontur aufweisen. In einer Ausführungsform kann das innere Bauteil 130 in dem Hohlraum 128 über ein Linearlager und einem Sicherungsring gehalten werden. Das innere Bauteil 130 kann einen geschraubten Griff 138 umfassen, der sich an einem Ende des inneren Bauteils 130 im Wesentlichen gegenüber der inneren Spitze 132 befindet. In einer Ausführungsform kann das Einfügen des inneren Bauteils 130 in das Basisteil 122 die Verwendung einer Passfedernut, Nut oder eines ähnlichen Ausrichtungssystems zur Ausrichtung des inneren Bauteils 130 relativ zum Ausgleichsgewicht 110 und/oder der Aufsenkung 114 umfassen. In einer anderen Ausführungsform kann die innere Spitze 132 einen Magnet und/oder Epoxid aufweisen, um sich mit der Feststellschraube 112 zu verbinden und/oder sie zu betätigen. In einer Ausführungsform kann das Basisteil 122 einen Schlitz 134 (gestrichelt gezeichnet) definieren, der zum Aufnehmen eines Festklemmbauteils (z. B. Festklemmbauteil 200 in 4) ausgebildet ist. In einer Ausführungsform kann der Schlitz 134 einen Keilschlitz aufweisen.
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Mit Blick auf 4 wird ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines Festklemmbauteils 200 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. In einer Ausführungsform kann das Festklemmbauteil 200 eine Festklemmspitze 240 aufweisen, die sich an einem ersten Ende 242 des Festklemmbauteils 200 gegenüber einem dritten Griff 248 befindet. Das Festklemmteil 200 kann eine Welle 244 aufweisen, die ausgebildet ist, in den Hohlraum 128 des Basisteils 120 (in 3 gezeigt) eingesetzt zu werden. Während des Betriebs kann das Festklemmbauteil 200 in einer Ausführungsform in die Feststellschraube 112 eingetrieben werden (z. B. durch ein Moment), wodurch die Feststellschraube 112 am Ausgleichsgewicht 110 und/oder dem Turbinenrad festgeklemmt wird. In einer anderen Ausführungsform kann das Festklemmbauteil 200 in das Gegengewicht 110 nächst zur Feststellschraube 112 getrieben werden, wodurch die Feststellschraube 112 gegen Drehen (z. B. Herauslösen) gesichert wird. In einer anderen Ausführungsform kann das Festklemmbauteil 200 in einen Teil des Turbinenrads nächst zum Ausgleichsgewicht 110 getrieben werden, um das Ausgleichsgewicht 110 am Drehen zu hindern. In einer Ausführungsform kann sich die Festklemmspitze 240 im Mittelpunkt des Festklemmbauteils 200 befinden. In einer anderen Ausführungsform kann sich die Festklemmspitze 240 radial des Mittelpunkts des Festklemmbauteils 200 befinden. Während des Betriebs kann das Festklemmbauteil 200 in das Basisteil 120 eingesetzt werden und die Feststellschraube 112 kontaktieren. In einer Ausführungsform kann die Festklemmspitze 240 in einem inneren Bauteil 130 (z. B. an einem der inneren Spitze 132 gegenüberliegenden Ende) integriert werden. In einer anderen Ausführungsform können die Festklemmspitze 240 und die innere Spitze 132 austauschbare Köpfe/Spitzen (z. B. Steckschlüsselsatz, Werkzeugsatz, usw.) sein, wodurch ermöglicht wird, dass das System 100 für eine Vielfalt von Turbinen für verschiedene Funktionen eingesetzt werden kann. In einer Ausführungsform kann das Einführen des Festklemmbauteils 200 in das Basisteil 122 den Einsatz einer Passfedernut, Nut oder einem ähnlichen Ausrichtsystem umfassen, das ausgebildet ist, um das Festklemmbauteil 200 relativ zur Feststellschraube 112, dem Ausgleichsgewicht 110 und/oder der Aufsenkung 114 auszurichten. Es versteht sich, dass die Betätigung sowohl des inneren Bauteils 130 als auch des Festklemmbauteils 200 manuell, energiebetrieben, pneumatisch, elektrisch, magnetisch, hydraulisch oder in jeder beliebigen derzeit bekannten oder später noch zu entwickelten Betätigungsform erfolgen kann.
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Mit Blick auf 5 wird ein erläuterndes Verfahrensablaufdiagramm gemäß den Ausführungsformen der Erfindung gezeigt: Im Prozess P1 wird das Ausgleichsgewicht 110 mit der Vorrichtung 120 verbunden und zum Handhaben und Montieren in der Turbine 50 vorbereitet. Dies kann durch Techniker oder Maschinen auf der Grundlage eines geplanten oder durch den Benutzer ausgelösten Montageprozess erfolgen und kann das Entfernen und/oder Ablösen eines äußeren Mantels der Turbine 50 umfassen. Das Verbinden der Vorrichtung 120 und des Ausgleichsgewichts 110 kann das Einführen und/oder Einschrauben einer Eingriffsspitze 124 des Basisteils 122 in die Aufsenkung 114 umfassen. Die Aufsenkung 114 kann ein Gewinde aufweisen, das zu einem Gewinde auf der Eingriffsspitze 124 passt, wodurch eine sichere und lösbare Verbindung zwischen der Vorrichtung 120 und dem Ausgleichsgewicht 110 ermöglicht wird. Im Anschluss an den Prozess P1 wird das Ausgleichsgewicht 110 im Prozess P2 in einen Teil der Turbine 50 eingeführt und wird um einen Hohlraum innerhalb der Turbine 50 herum mittels der Vorrichtung 120 gehandhabt und/oder eingestellt. Insbesondere wird das Ausgleichsgewicht 110 mittels der Vorrichtung 120 in eine Montageposition gebracht (z. B. eine Nut, ein Schlitz oberhalb einer Turbinenöffnung zur Aufnahme der Feststellschraube 112, usw.). In einer Ausführungsform kann das Ausgleichsgewicht 110 innerhalb einer Nut in der Turbine 50 derart positioniert werden, dass das Ausgleichsgewicht vor dem Festziehen der Feststellschraube 112 Freiraum hat sich umfänglich um die Nut zu bewegen, jedoch geometrisch gegen ein direktes Abziehen zurückgehalten wird. Anschließend an den Prozess P2 wird im Prozess P3 die Feststellschraube 112 durch das innere Bauteil 130 betätigt, wodurch die Feststellschraube 112 und das Ausgleichsgewicht 110 mit einem Bauteil (z. B. Rad, Welle, usw.) der Turbine 110 verbunden wird und das Ausgleichsgewicht 110 an der Turbine 50 (z. B. vorrübergehend oder dauerhaft) befestigt wird. In einer Ausführungsform kann die innere Spitze 132 in einen Teil der Feststellschraube 112 derart eingeführt werden, dass durch Drehung des inneren Bauteils 130 die Feststellschraube 112 zur Turbine 50 hin eingeschraubt wird, wodurch die Feststellschraube 112 die Turbine 50 kontaktiert und das Ausgleichsgewicht 110 in die/der Nut der Turbine 50 drückt/sichert. In einer anderen Ausführungsform kann die innere Spitze 132 in einen Teil der Feststellschraube 112 derart eingesetzt werden, dass durch die Drehung des inneren Bauteils 130 die Feststellschraube 112 in ein passendes Gewinde in einer entsprechenden Öffnung der Turbine 50 einschraubt wird.
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Anschließend an den Prozess P3 wird in einer Ausführungsform im Prozess P4 die Vorrichtung 120 vom Ausgleichsgewicht 110 gelöst und von der Turbine 50 entfernt. Alternativ wird im Prozess P4 im Anschluss an die Verbindung der Feststellschraube 112 mit der Turbine 50 das innere Bauteil 130 vom Basisteil 122 der Vorrichtung 120 entfernt. In einer Ausführungsform bleibt das Basisteil 122 mit dem Ausgleichsgewicht 110 verbunden. Im Anschluss an den Prozess P4 wird im Prozess P5 das Festklemmbauteil 200 in das Basisteil 122 eingeführt. Durch Einführen des Festklemmbauteils 200 in das Basisteil 122 kann die Festklemmspitze 240 mit der Feststellschraube 112 gefluchtet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Festklemmspitze 240 radial relativ zum Mittelpunkt der Feststellschraube 112 gefluchtet werden. Anschließend an den Prozess P5 kontaktiert im Prozess P6 das Festklemmbauteil 200 das Ausgleichsgewicht 110 (z. B. Feststellschraube 112) und setzt die Feststellschraube 112 fest, wodurch das Ausgleichsgewicht 110 innerhalb der Nut in Position gehalten wird, und dient als Halterungselement für das Ausgleichsgewicht 110. In einer Ausführungsform kann dies das Ausüben einer Kraft auf das Festklemmbauteil 200 umfassen, wodurch die Festklemmspitze 240 die Feststellschraube 112 in einem Teil der Turbine 50 festklemmt und/oder darin einschraubt, wodurch eine Drehung der Feststellschraube 112 und/oder die Ablösung des Ausgleichsgewichts 110 verhindert wird. In einer anderen Ausführungsform kann das Festklemmbauteil 200 das Ausgleichsgewicht 110 und/oder das Turbinenrad festklemmen. Anschließend an den Prozess P6 wird im Prozess P7 die Vorrichtung 120 vom Ausgleichsgewicht 110 abgelöst und von der Turbine 50 entfernt. Das Ablösen der Vorrichtung 120 kann das Ausschrauben der Eingriffsspitze 124 des Basisteils 122 aus der Aufsenkung 114 umfassen.
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Das Datenflussdiagramm und die Blockdiagramme in den FIGUREN erläutern die Architektur, Funktionsweise, sowie den Arbeitsablauf möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Diesbezüglich kann jeder Block in dem Flussdiagramm oder Blockdiagramm ein Modul, Segment oder Teil eines Codes darstellen, der eine oder mehrere durchführbare Anweisungen zum Ausführen der vorgegebenen logischen Funktion(en) umfasst. Es sei ebenfalls angemerkt, dass in einigen alternativen Ausführungen die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in der in den FIGUREN angegeben Reihenfolge stattfinden können. Beispielsweise können zwei aufeinander folgend gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der damit verbundenen Funktionsweise. Es wird ebenfalls angemerkt, dass jeder Block des Blockdiagramms und/oder der Flussdiagramm-Darstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagramm-Darstellung durch spezielle Hardware-basierte Systeme realisiert werden können, die die vorgegebenen Funktionen oder Tätigkeiten oder Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen durchführen.
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Mit Blick auf die 6 wird eine schematische Ansicht von Teilen eines Mehrwellen-Kombikraftwerks 900 gezeigt. Ein Kombikraftwerk 900 kann beispielsweise eine Gasturbine 902 aufweisen, die mit einem Generator 908 wirkverbunden ist. Der Generator 908 und die Gasturbine 902 können mechanisch verkoppelt durch eine Welle 907 werden, die Energie zwischen einer Antriebswelle (nicht gezeigt) der Gasturbine 902 und dem Generator 908 übertragen kann. Ebenfalls gezeigt in 6 ist ein Wärmetauscher 904, der mit einer Gasturbine 902 und einer Dampfturbine 906 wirkverbunden ist. Der Wärmetauscher 904 kann fluidtechnisch sowohl mit der Gasturbine 902 als auch einer Dampfturbine 906 über herkömmliche Leitungen (ohne Referenzzeichen) verbunden sein. Wartung und/oder Montage der Gasturbine 902 und/oder der Dampfturbine 906 kann den Einsatz des Systems 100 und/oder der Vorrichtung 120 von 3 oder anderer hier beschriebener Ausführungsformen umfassen. Der Wärmetauscher 904 kann ein herkömmlicher Abhitzedampferzeuger (AHDE) sein, wie er in herkömmlichen Kombikraftwerken eingesetzt wird. Wie aus dem Gebiet der Energieerzeugung bekannt ist, kann der AHDE 904 heiße Abgase aus der Gasturbine 902 kombiniert mit Wasserzufuhr nutzen, um Dampf zu erzeugen, der der Dampfturbine 906 zugeführt wird. Die Dampfturbine 906 kann gegebenenfalls mit einem zweiten Generatorsystem 908 (über eine zweite Welle 907) verkoppelt werden. Es versteht sich, dass die Generatoren 908 und die Wellen 907 eine beliebige Größe haben können oder von beliebiger im Stand der Technik bekannten Bauart sein können, und abhängig von deren Anwendungsfällen oder den Systemen, mit denen sie verbunden sind, unterschiedlich sein können. Die gemeinsame Nummerierung der Generatoren und Wellen dient der Übersichtlichkeit und deuten nicht notwendigerweise darauf hin, dass diese Generatoren oder Wellen identisch sind. In einer anderen in 7 gezeigten Ausführungsform kann ein Einwellen-Kombikraftwerk 990 einen einzigen Generator 908 umfassen, der über eine einzelne Welle 907 sowohl mit der Gasturbine 902 als auch der Dampfturbine 906 verkoppelt ist. Wartung und/oder Montage der Gasturbine 902 und/oder der Dampfturbine 906 kann den Einsatz des Systems 100 und/oder der Vorrichtung 120 von 3 oder anderer hier beschriebener Ausführungsformen umfassen.
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Die Systeme, Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf eine bestimmte Turbine, ein bestimmtes Energieerzeugungssystem oder ein anderes System beschränkt und können mit anderen Energieerzeugungssystemen und/oder Systemen (z. B. Kombikraftwerke, Gasturbinenkraftwerke, Kernkraftwerke, usw.) eingesetzt werden. Die Systeme, Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können außerdem zusammen mit anderen Systemen eingesetzt werden, die hier nicht beschrieben sind und die von der hier beschrieben Stabilität, Montagefreundlichkeit und den Befestigungsmöglichkeiten profitieren können.
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Die hierin verwendeten Begriffsbestimmungen dienen lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und beabsichtigen nicht, die Offenbarung einzuschränken. Die hier verwendeten Singularformen „ein”, „eine” und „der/die/das” sollen ebenfalls die Pluralformen umfassen, soweit durch den Zusammenhang nicht eindeutig anderes angegeben wird. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfassen” und/oder „umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Betriebsabläufen, Elementen und/oder Bauteilen beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Betriebsabläufen, Elementen und/oder Bauteilen und/oder Gruppen daraus ausschließen.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsform zu offenbaren, und ebenfalls um einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, auch zu dem Zwecke, beliebige Vorrichtungen oder Systeme herzustellen und beliebige darin aufgenommene Verfahren auszuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die für den Fachmann offensichtlich sind. Derartige andere Beispiele sollen in den Schutzumfang der Erfindung fallen sofern sie bauliche Elemente aufweisen, die sich nicht vom Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder sofern sie gleichwertige bauliche Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zum Wortlaut der Ansprüche umfassen.
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Offenbart werden Systeme, Verfahren und Vorrichtungen die ausgebildet sind, um die Montage von Ausgleichsgewichten an einer Turbine zu erleichtern. In einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung: ein Basisteil mit einem Hohlraum und einer Eingriffsspitze, die zum Verbinden mit einem Ausgleichsgewicht ausgebildet ist; und ein inneres, innerhalb des Hohlraums des Basisteils angeordnetes Bauteil, wobei das innere Bauteil eine innere Spitze an einem ersten Ende aufweist, und die innere Spitze zum Betätigen einer mit dem Ausgleichsgewicht verbundenen Feststellschraube ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gas- oder Dampfturbine 10
- 12
- Rotor 12
- 14
- Rotierende Welle 14
- 18
- Rotorräder 18
- 20
- Rotierende Schaufeln 20
- 22
- Feststehende Leitschaufeln 22
- 24
- Gas oder Dampf 24
- 26
- Einlass 26
- 100
- System 100
- 110
- Turbine/Ausgleichsgewicht 110
- 112
- Feststellschraube 112
- 114
- Aufsenkung 114
- 120
- Basisteil/Vorrichtung 120
- 122
- Basisteil 122
- 124
- Eingriffsspitze 124
- 126
- Erster Griff 126
- 128
- Hohlraum 128
- 130
- Inneres Bauteil 130
- 132
- Strukturierte Spitze 132
- 138
- Geschraubter Griff 138
- 170
- Haltegurt 170
- 200
- Festklemmbauteil 200
- 240
- Feststellspitze 240
- 242
- Distales Ende 242
- 244
- Welle 244
- 248
- Dritter Griff 248
- 900
- Mehrwellen-Kombikraftwerk 900
- 902
- Gasturbine 902
- 904
- Wärmetauscher (AHDE) 904
- 906
- Dampfturbine 906
- 907
- Welle 907
- 908
- Generator 908
- 990
- Einwellen-Kombikraftwerk 990
- L0, L1, L2, L3 und L4
- Fünf Stufen
- P1
- Prozess
- P2
- Prozess
- P3
- Prozess
- P4
- Prozess
- P5
- Prozess
- P6
- Prozess
- P7
- Prozess
- 63
- Prozess
