DE102014207430A1 - Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel (COV) eines Gehäuses (CAS) einer Turbomaschine (TM), insbesondere für eine Turbomaschine (TM) in Topfbauweise, wobei die Anordnung mindestens den Deckel (COV), ein Zusatzgehäuse (CAS2) umfasst. Damit trotz der Komplexität der Anordnung Wartungs- und Inspektionsarbeiten einfach durchgeführt werden können, wird vorgeschlagen, dass der Deckel (COV) mit einer ersten durchgängigen Öffnung (OP1) versehen ist, wobei an dem Deckel (COV) das Zusatzgehäuse (CAS2) angebracht ist, wobei die erste Öffnung (OP1) in ein Inneres des Zusatzgehäuses (CAS2) mündet, wobei das Zusatzgehäuse (CAS2) eine verschließbare zweite Öffnung (OP2) aufweist, wobei das Zusatzgehäuse (CAS2) von Wänden (W) definiert ist, wobei mindestens ein Rohranschluss oder Wellendurchführung an den Wänden (W) des Zusatzgehäuses (CAS2) vorgesehen sind, wobei die Wände (W) ein Mantelteil (CW) und eine Stirnseite (FFW) ausbilden, wobei die Stirnseite (FFW) sich im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Deckeloberfläche (COP) erstreckt, wobei das Mantelteil (CW) sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene (COP) erstreckt, wobei das Mantelteil (CW) entlang einer sich senkrecht zu der Ebene (COP) erstreckenden Teilfuge (TF) geteilt ausgebildet ist, wobei das in einer Betriebslage des Deckels (COV) bezogen auf die Schwerkraft (g) oben befindliches Abdeckteil (CWC) des Mantelteils (CW) sich in der Teilfuge (TF) von dem Rest des Mantelteils (CW) lösen und entfernen lässt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel eines Gehäuses, insbesondere für eine Turbomaschine in Topfbauweise.
• Turbomaschinen in Topfbauweise sind regelmäßig von mindestens einem Deckel verschlossen, der in axialer Richtung stirnseitig an dem Topf oder Gehäusemantel angebracht wird, um das Gehäuse hermetisch zu verschließen. Häufig ist der Topf des Gehäuses weitergehend modular aufgebaut, so dass beispielsweise von beiden Stirnseiten her ein Deckel an dem Gehäuse befestigt ist. Derartige Topfgehäuse sind geeignet, besonders hohe Druckdifferenzen aufzunehmen, weil der in der Regel im Wesentlichen zylindrische Mantelteil nicht durch eine Teilung entlang einer sich in Zylinderlängsachse erstreckenden Teilfuge geschwächt ist. Die Erfahrung zeigt, dass sich in Längsachse des Gehäuses erstreckende Teilfugen häufig die Ursache für thermisch oder durch Druckdifferenzen verursachte Gehäuseverformungen sind, die auch Undichtigkeiten und sonstige Funktionsstörungen an der entsprechenden Turbomaschine verursachen können.
• Ein die Stirnseite eines Topfgehäuses in der vorbeschriebenen Art und Weise verschließender Deckel ist hierbei zweckmäßig häufig auch Träger weiterer Funktionselemente. Der Deckel trägt und umfasst beispielsweise häufig radiale Lager zur Lagerung des Rotors und auch die Wellendichtung, falls eine derartige erforderlich ist. Daneben kann der Deckel auch die Funktion des Trägers eines Übersetzungsgetriebes zur Übertragung einer Rotordrehzahl auf eine ebenfalls an den Deckel angebrachte Ölpumpe zur Versorgung der Radiallager und/oder Axiallager des Rotors haben. Ein derartiges Getriebe mit einer Kupplung und die Lagerung selbst sowie weitere an dem Deckel angebrachte Funktionsbauteile oder im Bereich des Deckels befindliche Funktionsbauteile erfordern regelmäßig Wartung und Inspektion, damit die Maschine eine hohe Verfügbarkeit und entsprechende Betriebssicherheit aufweist. Hierzu weist der Deckel in der Regel eine erste Öffnung auf, die diese Zugänglichkeit ermöglicht und verschlossen werden kann. Regelmäßig werden durch diese Öffnung gasförmige und/oder flüssige Betriebsmittel in das Innere des Gehäuses übertragen. Daneben wird häufig technische Arbeit mittels mechanischer Baugruppen durch diese Öffnung hindurch transferiert, beispielsweise mittels einer Welle werden mechanische Leistungen auf eine von dem Rotor der Turbomaschine angetriebene Ölpumpe übertragen, die als Öllager ausgebildete Radial und/oder Axiallager mit Schmieröl versorgt.
• Daneben ist es eine bevorzugte Ausgestaltung, einen Ölrücklauf ebenfalls durch diese erste Öffnung zu führen. Diese erste Öffnung kann außerdem vorteilhaft dazu dienen, messtechnische Vorrichtungen mit Auswerte- und Steuerungseinheiten zu verbinden.
• Aus der technischen Komplexität im Bereich der ersten Öffnung des Deckels ergibt sich für den Fachmann die Aufgabe, die eingangs definierte Anordnung mit einem stirnseitiger Deckel derart weiterzubilden, dass sämtliche technischen Anforderungen wie oben beschrieben erfüllt werden können und gleichzeitig Wartungs- und Inspektionsarbeiten zeitsparend und effizient ausgeführt werden können.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die rückbezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
• Das mittels der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel zu verschließende Gehäuse ist in der Regel in Topfbauweise gestaltet, so dass sich in der Regel ein zylindrischer Mantel entlang einer Längsachse erstreckt und der erfindungsgemäße Deckel stirnseitig an dem zylindrischen Mantel des Gehäuses angebracht ist, so dass eine offene Stirnseite des zylindrischen Mantels mittels des Deckels verschlossen ist.
• Bevorzugt ist das Zusatzgehäuse derart an dem Deckel angebracht, dass dadurch die erste Öffnung hermetisch verschlossen ist bis auf etwaige planmäßige Zuführungen und Rückläufe von Betriebsfluiden.
• Ein Rotor der Turbomaschine, dessen Gehäuse mittels der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des Deckels verschlossen ist, kann sich zweckmäßig bis in den Axialbereich des Zusatzgehäuses durch die erste Öffnung hindurch erstrecken. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausbildung der ersten Öffnung, durch die eine zumindest visuelle Zugänglichkeit zu einem Radiallager zur Lagerung dieses Rotors gegeben ist. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn für das Radiallager Inspektionspunkte und/oder Endoskopöffnungen vorgesehen sind, dass diese durch die erste Öffnung seitens des zusätzlichen Gehäuses zugänglich sind.
• Weiterhin ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn an dem zusätzlichen Gehäuse oder in dem zusätzlichen Gehäuse eine Ölpumpe angeordnet ist, die Schmieröl für eine Lagerung des Rotors fördert. Besonders zweckmäßig ist eine kinematische Kopplung zwischen der Ölpumpe und dem Rotor der Turbomaschine, für dessen Gehäuse der erfindungsgemäße Deckel gestaltet ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn zu dem Deckel ein Getriebe in dem Zusatzgehäuse zugeordnet ist, welches geeignet ist, kinematisch an diesen Rotor angekoppelt zu werden und die Ölpumpe anzutreiben. Zum Zwecke der Ankopplung kann der Deckel in dem Zusatzgehäuse vorteilhaft eine Kupplung aufweisen, die eine Übertragung eines Drehmoments von dem Turbomaschinenrotor auf das Getriebe bzw. die Ölpumpe ermöglicht und bevorzugt Versätze ausgleichen kann.
• Zusätzlich kann das Zusatzgehäuse mit Anschlüssen für Rohrleitungen versehen sein, die einen Rücklauf von Schmieröl oder die Ver- oder Entsorgung von anderen Betriebsflüssigkeiten ermöglichen.
• Besonders einfach für die Montage ist eine Ausbildung der Stirnseite des Zusatzgehäuses in der Art, dass die Stirnseite in der flächigen Erstreckung parallel zu der Ebene der Deckeloberfläche von dem Abdeckteil derart begrenzt ist, dass ein Teil der Außenkontur dieser Erstreckung der Stirnseite an einer Innenkontur des Abdeckteils anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, das Abdeckteil senkrecht zu einer Erstreckungsebene des Deckels bzw. der Stirnseite gegebenenfalls auch gleitend in der Teilfugenebene von dem Zusatzgehäuse abzunehmen. Bei einer üblichen Ausbildung einer Turbomaschine entspricht diese senkrecht zur Erstreckungsebene des Deckels gerichtete Demontage einer axialen Montage- und Demontage-Richtung bezogen auf eine Drehachse des Rotors der Turbomaschine. Diese Ausbildung der Abdeckung ermöglicht eine Montage der Abdeckung unter Zwischenanordnung einer Dichtung zwischen der Abdeckung und dem Rest des zusätzlichen Gehäuses im Bereich der Teilfuge und des Kontaktes zwischen der Stirnseite des zusätzlichen Gehäuses und der Abdeckung sowie im Bereich des Kontaktes zwischen der Abdeckung und einer Dichtfläche des Deckels in einer Weise, die statische Dichtelemente in diesen Kontaktbereichen bei Montagevorgängen schont. Außerdem ist es auf diese Weise nicht notwendig, die Abdeckung genau senkrecht oder parallel zu einer Dichtfläche bei einer Demontage von dem Zusatzgehäuse fortzunehmen. Auf diese Weise wird die statische Dichtung geschont und es werden zusätzliche Freiheitsgrade geschaffen, das Abdeckteil von den Zusatzgehäuse zu demontieren bzw. an dem Zusatzgehäuse zu montieren, so dass umliegende Komponenten, wie zum Beispiel sogenannte Hilfsverrohrungen zu Hilfsssystemen (auxiliary connections), wegen einer etwaigen Kollision nicht entfernt werden müssen.
• Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
• 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Deckel,
• 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.
• 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung einer Turbomaschine TM mit einen Deckel COV der Turbomaschine TM in schematischer Darstellung. 2 zeigt die Anordnung in perspektivischer Darstellung, wobei ein Abdeckteil CWC eines Zusatzgehäuses CAS2 transparent dargestellt ist. Die Anordnung ist hierbei nicht bezeichnet, weil diese jeweils die Gesamtheit der Darstellung umfasst. Während beide Figuren die Erfindung nur schematisch wiedergeben ist in beiden Figuren die Turbomaschine TM umfassend ein Gehäuse CAS und einen Rotor R entlang einer Achse X jeweils nur angedeutet, da die genaue Ausführung dieser Komponenten für die Erfindung keine Bedeutung hat.
• Stirnseitig an dem Gehäuse CAS ist ein erfindungsgemäßer Deckel COV dichtend angebracht. Das Gehäuse CAS ist in nicht dargestellter Weise in Topfbauweise ausgebildet. Der Fachmann versteht unter eine Topfbauweise, dass es zumindest einen im Wesentlichen sich entlang der Längsachse bzw. Achse X erstreckenden zylindrischen Mantel des Gehäuses CAS gibt, der bevorzugt ohne eine Teilfuge in einer Ebene ausgebildet ist, die parallel zu der Achse X sich erstreckt, wobei mindestens eine Stirnseite des sich ergebenden Topfs mittels eines Deckels verschlossen ist. In der Regel ist die Turbomaschine TM in einer Betriebslage derart ausgerichtet, dass eine Rotordrehachse bzw. Achse X mit Bezug auf die Richtung der Schwerkraft g horizontal verläuft und der verschließende Deckel COV in einer im Wesentlichen horizontalen Bewegung in eine den Mantel des Gehäuses topfartig verschließenden Position stirnseitig an den Mantel des Gehäuses herangeführt wird.
• Der Deckel COV ist mit einer ersten Öffnung OP1 versehen, wobei das axiale Ende einer sich entlang der Achse X erstreckenden Welle SH sich axial bis durch die erste Öffnung OP1 hindurch erstreckt. Die erste Öffnung OP1 ist nach außen hin verschlossen mittels eines an dem Deckel COV angebrachten Zusatzgehäuses CAS2, wobei nicht näher dargestellte Dichtungen zwischen dem Deckel COV und dem Zusatzgehäuse CAS2 vorgesehen sind, die für eine hermetische Abdichtung der ersten Öffnung OP1 zur Umgebung hin sorgen.
• Das Ende der Welle SH steht mittels einer Kupplung CUP mit einem Getriebe GEA in Verbindung, das mittels zweier Zahnräder TH1, TH2 mechanische Leistung auf eine an dem Zusatzgehäuse CAS2 angebrachte Ölpumpe OLP überträgt. Die Welle der Turbomaschine SH treibt somit auch die Ölpumpe OLP an, die nicht dargestellte Radiallager und/oder Axiallager der Turbomaschine TM mit Schmieröl versorgt. Die Darstellung der 1 gibt die Richtung der Schwerkraft g wieder, so dass bezogen auf die Schwerkraft g eine Rohrleitung PI am untersten Punkt des Zusatzgehäuses CAS2 angebracht ist, damit ein Rücklauf des nicht näher dargestellten zugeführten Schmieröls gewährleistet ist. Der Deckel COV erstreckt sich mit einer Deckeloberfläche entlang einer Ebene COP. Diese Ebene COP entspricht der flächigen Ausbreitung des Deckels hinsichtlich der Funktion des Deckels, die Stirnseite eines Gehäuses der Turbomaschine TM zu verschließen. Die Ebene COP ist senkrecht orientiert zur Achse X.
• Das zusätzliche Gehäuse CAS2 ist von Wänden W definiert, wobei die Wände W ein Mantelteil CW und eine Stirnseite FFW des Zusatzgehäuses CAS2 ausbilden. Die Stirnseite FFW ist im Wesentlichen als ein axial das Zusatzgehäuse verschließender Deckel aufzufassen und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Ebene COP des Deckels COV. Axial bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Achse X des Rotors R. Im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene COP erstrecken sich die Wände W, die das Mantelteil CW bilden. An der Stirnseite FFW ist die Ölpumpe OLP angebracht und eine dritte Öffnung OP3 ermöglicht die mechanische Übertragung der Antriebsleistung von dem Getriebe GEA auf die Ölpumpe OLP.
• Das Mantelteil CW ist entlang einer sich senkrecht zu der Ebene COP erstreckenden Teilfuge TF geteilt ausgebildet. In einer Betriebslage des Deckels COV bzw. der Turbomaschine TM bezogen auf die Schwerkraft g befindet sich ein Abdeckteil CWC des Mantelteils CW oberhalb der Teilfuge TF. Das Abdeckteil CWC lässt sich von dem Rest des Mantelteils CW lösen und von dem Zusatzgehäuse CAS2 entfernen. Das Abdeckteil CWC ist dichtend zu dem Deckel COV, in der Teilfuge TF und zu einer Kontaktfläche der Stirnseite FFW des Zusatzgehäuses CAS2 angebracht. Das Abdeckteil CWC lässt sich bevorzugt axial montieren und demontieren.
• Die Stirnseite FFW ist in der flächigen Erstreckung parallel zu der Ebene COP von dem Abdeckteil CWC derart begrenzt, dass ein Teil der Außenkontur OC dieser Erstreckung an einer Innenkontur IC des Abdeckteils anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Abdeckteil CWC nicht nur einem Bewegungsvektor, der der Ebene COP parallel ist, folgend von dem Zusatzgehäuse CAS2 demontiert werden kann, sondern auch einem Bewegungsvektor folgend, der senkrecht zu der Ebene COP ist oder schräg zu der Ebene COP angeordnet ist. Dieser hohe Freiheitsgrad der Demontagebewegung des Abdeckteils ermöglicht eine freie konstruktive Gestaltung der umliegenden Bauteile ohne, dass die Entfernung des Abdeckteils zum Zwecke der Wartung oder Inspektion die Demontage anderer Komponenten in der Umgebung erforderlich macht. Die Stirnseite FFW ist ansonsten an dem Mantelteil CW mit einer sich parallel zu der Ebene COP erstreckenden Kontaktfläche CS3 angebracht.
• Das abnehmbare Abdeckteil CWC ermöglicht eine Inspektion des Inneren des Zusatzgehäuses CAS2, in dem sich zum Beispiel Lager befinden, ohne dass das untere Teil des Gehäusemantels des Zusatzgehäuses CAS2 demontiert werden muss. Daneben kann die Stirnseite FFW, mit der dort angebrachten Ölpumpe in der Betriebsposition verbleiben. Messsonden, zum Beispiel zur Messung von Schwingungen, können aufgrund der besseren Flexibilität der Anordnung an dem Deckel fixiert werden, da der Deckel bei Montagevorgängen flexibel mit Rücksichtnahem auf Kabellängen bewegt werden kann.

Claims (4)

1. Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel (COV) eines Gehäuses (CAS) einer Turbomaschine (TM), insbesondere für eine Turbomaschine (TM) in Topfbauweise, wobei die Anordnung mindestens den Deckel (COV) und ein Zusatzgehäuse (CAS2) umfasst, wobei der Deckel (COV) mit einer ersten durchgängigen Öffnung (OP1) versehen ist, wobei an dem Deckel (COV) das Zusatzgehäuse (CAS2) angebracht ist, wobei die erste Öffnung (OP1) in ein Inneres des Zusatzgehäuses (CAS2) mündet, wobei das Zusatzgehäuse (CAS2) eine verschließbare zweite Öffnung (OP2) aufweist, wobei das Zusatzgehäuse (CAS2) von Wänden (W) definiert ist, wobei mindestens ein Rohranschluss oder eine Wellendurchführung an den Wänden (W) des Zusatzgehäuses (CAS2) vorgesehen ist/sind, wobei die Wände (W) ein Mantelteil (CW) und eine Stirnseite (FFW) ausbilden, wobei die Stirnseite (FFW) sich im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Deckeloberfläche (COP) erstreckt, wobei das Mantelteil (CW) sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene (COP) erstreckt, wobei das Mantelteil (CW) entlang einer sich senkrecht zu der Ebene (COP) erstreckenden Teilfuge (TF) geteilt ausgebildet ist, wobei das in einer Betriebslage des Deckels (COV) bezogen auf die Schwerkraft (g) oben befindliches Abdeckteil (CWC) des Mantelteils (CW) sich in der Teilfuge (TF) von dem Rest des Mantelteils (CW) lösen und entfernen lässt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung eine Ölpumpe (OLP) aufweist und die Ölpumpe (OLP) von außen an dem Zusatzgehäuse (CAS2) an der Stirnseite (FFW) angebracht ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Deckel (COV) ein an die Ölpumpe (OLP) kinematisch angeschlossenes Getriebes (GEA) aufweist, das mindestens eine Übersetzung aufweist und mindestens eine Kupplung (CUP) zur Anbindung des Getriebes (GEA) durch die erste Öffnung (OP1) an eine Antriebswelle.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseite (FFW) in der flächigen Erstreckung parallel zu der Ebene (COP) von dem Abdeckteil (CWC) derart begrenzt ist, dass ein Teil der Außenkontur (OC) dieser Erstreckung an einer Innenkontur (IC) des Abdeckteils (CWC) anliegt.

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