DE102020203326A1

DE102020203326A1 - Verfahren zur behelfsweisen Sicherung der Funktionsfähigkeit eines beschädigten Gehäuses sowie Gehäuse

Info

Publication number: DE102020203326A1
Application number: DE102020203326.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Stupariu-Cohan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-09-16
Also published as: EP4088010B1; US11959391B2; WO2021185524A1; EP4088010A1; US20230087235A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur behelfsweisen Sicherung der Funktionsfähigkeit eines Gehäuses einer Maschine im Falle einer Beschädigung des Gehäuses, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, die über Gehäuseflansche und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern gesicherte Gewindebolzen lösbar aneinander befestigt sind, und wobei es sich bei der Beschädigung des Gehäuses um zumindest einen in einem der Gehäuseteile vorhandenen Riss handelt, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils erstreckt. Erfindungsgemäß wird das Gehäuse durch Stützplatten verstärkt, die jeweils an der Außenseite der Gehäuseflansche befestigt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein mit solchen Stützplatten verstärktes Gehäuse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur behelfsweisen Sicherung der Funktionsfähigkeit eines Gehäuses einer Maschine, insbesondere einer Gasturbine, einer Dampfturbine oder eines Generators eines Kraftwerks, im Falle einer Beschädigung des Gehäuses, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, die über Gehäuseflansche und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern gesicherte Gewindebolzen lösbar aneinander befestigt sind, und wobei es sich bei der Beschädigung des Gehäuses um zumindest einen in einem der Gehäuseteile vorhandenen Riss handelt, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein Gehäuse einer Maschine, insbesondere einer Gasturbine, einer Dampfturbine oder eines Generators eines Kraftwerks, das ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, die über Gehäuseflansche und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern gesicherte Gewindebolzen lösbar aneinander befestigt sind, wobei zumindest ein Gehäuseteil einen Riss aufweist, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils erstreckt.
Maschinengehäuse mit einem Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil, die über Gehäuseflansche und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern gesicherte Gewindebolzen lösbar aneinander befestigt sind, sind im Stand der Technik grundsätzlich in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt und werden unter anderem als Gehäuse für Gasturbinen, Dampfturbinen und/oder Generatoren von Kraftwerken eingesetzt. Bei diesen Anwendungsfällen unterliegen Gehäuse während des Betriebs großen Beanspruchungen, die zu Rissbildungen am Gehäuse führen können. Weist eines der Gehäuseteile einen Riss auf, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils erstreckt, so kann dieser über kurz oder lang die Tragfähigkeit des Gehäuses und damit die Funktionsfähigkeit der gesamten Maschine gefährden. Vor diesem Hintergrund wird normalerweise rechnerisch ermittelt, wann unter Zugrundelegung eines vorbestimmten Risswachstums mit dem Versagen des Gehäuses zu rechnen ist, um einen früher gelegenen Zeitpunkt für den Austausch des beschädigten Gehäuseteils oder der beschädigten Gehäuseteile zu bestimmen. In Fällen, wo bis zu diesem Zeitpunkt ein neues Gehäuseteil nicht geliefert werden kann, muss die Maschine sicherheitshalber stillgelegt werden, was dann häufig auch zur Stilllegung des gesamten Kraftwerks führt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Stilllegung einer Maschine zu verhindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur behelfsweisen Sicherung der Funktionsfähigkeit eines Gehäuses einer Maschine, insbesondere einer Gasturbine, einer Dampfturbine oder eines Generators eines Kraftwerks, im Falle einer Beschädigung des Gehäuses, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, die über Gehäuseflansche und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern gesicherte Gewindebolzen lösbar aneinander befestigt sind, und wobei es sich bei der Beschädigung des Gehäuses um zumindest einen in einem der Gehäuseteile vorhandenen Riss handelt, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils erstreckt, umfassend die Schritte: a) Entfernen der sich durch die Gehäuseflansche erstreckenden Gewindebolzen; b) Positionieren jeweils einer metallischen Stützplatte an der Außenseite jedes Gehäuseflansches derart, dass Löcher eines Lochmusters der jeweiligen Stützplatte mit den zur Aufnahme der Gewindebolzen vorgesehenen Löchern eines Lochmusters des zugeordneten Gehäuseflansches in Deckung gebracht werden; und c) Befestigen des Gehäuseoberteils an dem Gehäuseunterteil unter Verwendung von Gewindebolzen und Muttern derart, dass sich die Gewindebolzen jeweils durch einen Gehäuseflansch des Gehäuseoberteils, einen Gehäuseflansch des Gehäuseunterteils sowie durch die an deren Außenseiten angeordneten Stützplatten erstrecken. Die Stützplatten, die erfindungsgemäß an den Außenseiten der Gehäuseflansche vorgesehen werden, sorgen dafür, dass das Gehäuse auch dann eine gewisse Reststabilität behält, wenn der zumindest eine Riss eines der Gehäuseteile durchtrennt, da die Stützplatten die Gehäuseteile in sich selbst sowie die Verbindung zwischen den Gehäuseteilen stabilisieren. Auf diese Weise kann nach dem Feststellen eines Risses die Zeitdauer überbrückt werden, die zur Fertigung und/oder Anlieferung eines neuen Gehäuseteils benötigt wird, ohne Gefahr zu laufen, die Maschine aufgrund mangelnder Stabilität des Gehäuses außer Betrieb nehmen zu müssen. Ist ein Gehäuse aus besonders sprödem Material gefertigt, so können erfindungsgemäße Stützplatten auch bereits vor der Entstehung eines Risses montiert werden, um eine Reststabilität des Gehäuses im Falle eines Sprödbruchs zu gewährleisten.
Bevorzugt erstreckt sich jede Stützplatte über zumindest 50% der gesamten Länge des zugeordneten Gehäuseflansches, wodurch eine besonders gute Stabilität erzielt wird.
Die Stärke der Stützplatten beträgt vorteilhaft wenigstens 6mm. Eine solche Mindeststärke hat sich als sehr zuverlässig erwiesen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden zwischen jeder Stützplatte und dem zugehörigen Gehäuseflansch Abstandshalter positioniert. Mit solchen Abstandshaltern lassen sich Unebenheiten der Außenfläche der Gehäuseflansche gut ausgleichen.
Bevorzugt sind die Abstandshalter ringförmig ausgebildet und werden derart angeordnet, dass sich die Gewindebolzen durch diese hindurch erstrecken. Entsprechend lassen sich die Anstandshalter einfach montieren. Die Anzahl der Abstandshalter ist dabei bevorzugt doppelt so groß wie die Anzahl der die Gehäuseflansche miteinander verbindenden Gewindebolzen. Mit anderen Worten werden pro Gewindebolzen je zwei Abstandshalter vorgesehen, die einander gegenüberliegend jeweils zwischen einer Stützplatte und einem Gehäuseflansch positioniert werden.
Ferner schafft die vorliegende ein Gehäuses einer Maschine, insbesondere einer Gasturbine, einer Dampfturbine oder eines Generators eines Kraftwerks, das ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, die über Gehäuseflansche und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern gesicherte Gewindebolzen lösbar aneinander befestigt sind, wobei zumindest ein Gehäuseteil einen Riss aufweist, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass an den Außenseiten jedes Gehäuseflansches jeweils eine metallische Stützplatte derart angeordnet ist, dass sich Löcher eines Lochmusters der jeweiligen Stützplatte mit Löchern des zur Aufnahme der Befestigungsmittel vorgesehenen Lochmusters des zugeordneten Gehäuseflansches decken, und dass sich die Gewindebolzen jeweils durch einen Gehäuseflansch des Gehäuseoberteils, einen Gehäuseflansch des Gehäuseunterteils sowie durch die an deren Außenseiten angeordneten Stützplatten erstrecken.
Jede Stützplatte erstreckt sich bevorzugt über zumindest 50% der gesamten Länge des zugeordneten Gehäuseflansches.
Die Stärke der Stützplatten beträgt vorteilhaft wenigstens 6mm.
Bevorzugt sind zwischen jeder Stützplatte und dem zugehörigen Gehäuseflansch Abstandshalter positioniert.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalter ringförmig ausgebildet und derart angeordnet, dass sich die Gewindebolzen durch diese hindurch erstrecken, wobei die Anzahl der Abstandshalter bevorzugt doppelt so groß wie die Anzahl der die Gehäuseflansche miteinander verbindenden Gewindebolzen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

1 eine schematische Seitenansicht eines Gehäuses einer Maschine;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Seitenansicht des in 1 dargestellten Gehäuses nach Durchführung des in 2 dargestellten Verfahrens;
4 eine perspektivische Teilansicht des in 3 gezeigten Gehäuses und
5 eine vergrößerte geschnittene Ansicht des Ausschnitts V in 4.

1 zeigt ein Gehäuse 1 einer Maschine, bei der es sich grundsätzlich um eine Gasturbine, eine Dampfturbine oder einen Generator eines Kraftwerks handeln kann, um ein paar Beispiele zu nennen. Das Gehäuse 1 umfasst ein Gehäuseoberteil 2 und ein Gehäuseunterteil 3, die über einteilig mit den Gehäuseteilen 2, 3 ausgebildete Gehäuseflansche 4 und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern 5 gesicherte Gewindebolzen 6 lösbar aneinander befestigt sind. Beide Gehäuseteile 2, 3 weisen einen Riss 7 auf, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils 3, 2 erstreckt. Aufgrund dieser Risse 7 ist die Tragfähigkeit des Gehäuses 1 über kurz oder lang gefährdet.
2 zeigt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das dazu eingesetzt wird, die Tragfähigkeit bzw. Stabilität des Gehäuses 1 temporär und damit behelfsweise zu sichern, um insbesondere einen Zeitraum zu überbrücken, bis ein neues Gehäuseoberteil 2 und ein neues Gehäuseunterteil gefertigt und/oder geliefert werden können, welche die alten Gehäuseteile 2, 3 ersetzen.
In einem ersten Verfahrensschritt a) werden die sich durch die Gehäuseflansche 4 erstreckenden Gewindebolzen 6 entfernt und damit die Verbindung zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 gelöst.
In einem sich anschließenden Schritt b) wird, wie es in den 3 bis 5 gezeigt ist, jeweils eine metallische Stützplatte 8 an der Außenseite jedes Gehäuseflansches 4 derart positioniert, dass die Löcher 9 eines Lochmusters der jeweiligen Stützplatte 8 mit den zur Aufnahme der Gewindebolzen 6 vorgesehenen Löchern 10 eines Lochmusters des zugeordneten Gehäuseflansches 4 in Deckung gebracht werden. Die vier Stützplatten 8 weisen vorliegend eine Stärke von wenigstens 6mm auf. Die Länge und Form der jeweiligen Stützplatten 8 ist derart gewählt, dass diese zumindest den Bereich der jeweiligen Risse 7 bedecken. Sicherheitshalber kann sich jede Stützplatte 8, wie es vorliegend der Fall ist über zumindest 50% der gesamten Länge des zugeordneten Gehäuseflansches 4 erstrecken.
In einem weiteren Schritt c) wird das Gehäuseoberteil 2 an dem Gehäuseunterteil 3 unter Verwendung von Gewindebolzen 6 und Muttern 5 derart befestigt, dass sich die Gewindebolzen 6 jeweils durch einen Gehäuseflansch 4 des Gehäuseoberteils 2, einen Gehäuseflansch 4 des Gehäuseunterteils 3 sowie durch die an deren Außenseiten angeordneten Stützplatten 8 erstrecken. Bevorzugt werden dabei zusätzliche Abstandshalter 11 zwischen den Stützplatten 8 und den Gehäuseflanschen 4 positioniert. Die Abstandshalter 11 sind vorliegend ringförmig ausgebildet und werden derart angeordnet, dass sich die Gewindebolzen 6 durch diese hindurch erstrecken. Die Anzahl der Abstandshalter 11 ist dabei doppelt so groß wie die Anzahl der die Gehäuseflansche miteinander verbindenden Gewindebolzen. Damit werden pro Gewindebolzen 6 je zwei Abstandshalter 11 vorgesehen, die einander gegenüberliegend jeweils zwischen einer Stützplatte 8 und einem Gehäuseflansch 4 positioniert werden.
Die auf diese Weise erzeugte Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass zum einen die Gehäuseteile 2 und 3 jeweils in sich durch die Stützplatten 8 stabilisiert werden. Zum anderen stabilisieren die Stützplatten 8 auch die Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen 2 und 3. Insgesamt wird damit die Tragfähigkeit des Gehäuses 1 zumindest temporär sichergestellt, selbst wenn einer der Risse 7 oder beide Risse 7 das zugehörige Gehäuseteil 2, 3 vollständig durchtrennen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch dann durchgeführt werden kann, wenn noch keine Rissbildung stattgefunden hat. Stellt sich beispielsweise nachträglich heraus, dass ein Gehäuse 1 aus zu sprödem Material gefertigt wurde, so können die Stützplatten 8 rein vorsorglich für den Fall eines Sprödbruchs montiert werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur behelfsweisen Sicherung der Funktionsfähigkeit eines Gehäuses (1) einer Maschine, insbesondere einer Gasturbine, einer Dampfturbine oder eines Generators eines Kraftwerks, im Falle einer Beschädigung des Gehäuses (1), wobei das Gehäuse (1) ein Gehäuseoberteil (2) und ein Gehäuseunterteil (3) aufweist, die über Gehäuseflansche (4) und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern (5) gesicherte Gewindebolzen (6) lösbar aneinander befestigt sind, und wobei es sich bei der Beschädigung des Gehäuses (1) um zumindest einen in einem der Gehäuseteile (2, 3) vorhandenen Riss (7) handelt, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils (2, 3) erstreckt, umfassend die Schritte: a) Entfernen der sich durch die Gehäuseflansche (4) erstreckenden Gewindebolzen (6); b) Positionieren jeweils einer metallischen Stützplatte (8) an der Außenseite jedes Gehäuseflansches (4) derart, dass Löcher (9) eines Lochmusters der jeweiligen Stützplatte (8) mit den zur Aufnahme der Gewindebolzen (6) vorgesehenen Löchern (10) eines Lochmusters des zugeordneten Gehäuseflansches (4) in Deckung gebracht werden; und c) Befestigen des Gehäuseoberteils (2) an dem Gehäuseunterteil (3) unter Verwendung von Gewindebolzen (6) und Muttern (5) derart, dass sich die Gewindebolzen (6) jeweils durch einen Gehäuseflansch (4) des Gehäuseoberteils (2), einen Gehäuseflansch (4) des Gehäuseunterteils (3) sowie durch die an deren Außenseiten angeordneten Stützplatten (8) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Stützplatte (8) über zumindest 50% der gesamten Länge des zugeordneten Gehäuseflansches (4) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Stützplatten wenigstens 6mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Stützplatte (8) und dem zugehörigen Gehäuseflansch (4) Abstandshalter (11) positioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (11) ringförmig ausgebildet sind und derart angeordnet werden, dass sich die Gewindebolzen (6) durch diese hindurch erstrecken, wobei die Anzahl der Abstandshalter (11) bevorzugt doppelt so groß wie die Anzahl der die Gehäuseflansche (4) miteinander verbindenden Gewindebolzen (6) ist.
Gehäuses (1) einer Maschine, insbesondere einer Gasturbine, einer Dampfturbine oder eines Generators eines Kraftwerks, das ein Gehäuseoberteil (2) und ein Gehäuseunterteil (3) aufweist, die über Gehäuseflansche (4) und sich durch diese hindurch erstreckende, mit Muttern (5) gesicherte Gewindebolzen (6) lösbar aneinander befestigt sind, wobei zumindest ein Gehäuseteil (2, 3) einen Riss (7) aufweist, der sich in Richtung des anderen Gehäuseteils (3, 2) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass an den Außenseiten jedes Gehäuseflansches (4) jeweils eine metallische Stützplatte (8) derart angeordnet ist, dass sich Löcher (9) eines Lochmusters der jeweiligen Stützplatte (8) mit den zur Aufnahme der Befestigungsmittel vorgesehenen Löchern (10) eines Lochmusters des zugeordneten Gehäuseflansches (4) decken, und dass sich die Gewindebolzen (6) jeweils durch einen Gehäuseflansch (4) des Gehäuseoberteils (2), einen Gehäuseflansch (4) des Gehäuseunterteils (3) sowie durch die an deren Außenseiten angeordneten Stützplatten (8) erstrecken.
Gehäuse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Stützplatte (8) über zumindest 50% der gesamten Länge des zugeordneten Gehäuseflansches (4) erstreckt.
Gehäuse (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Stützplatten (8) wenigstens 6mm beträgt.
Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Stützplatte (8) und dem zugehörigen Gehäuseflansch (4) Abstandshalter (11) positioniert sind.
Gehäuse (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (11) ringförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass sich die Gewindebolzen (6) durch diese hindurch erstrecken, wobei die Anzahl der Abstandshalter (11) bevorzugt doppelt so groß wie die Anzahl der die Gehäuseflansche (4) miteinander verbindenden Gewindebolzen (6) ist.