DE19711526C1 - Ansaugkanalverbindung einer Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einem Luftansaugkanal eines Luftansaugsystemes und einem Eingangskanal eines Gasturbinenkompressors.

In der DE 195 42 081 A1 ist eine Dichtung für einen Spalt zwischen einer ebenen Seitenwand und zwei schwenkbar miteinander verbundenen Klappen von Strahltriebwerken beschrieben.

Die für die Verbrennung eines Brennstoffes in einer Gastur­ bine benötigte Luft wird über ein Luftansaugsystem der Brenn­ kammer der Gasturbine zugeführt. Die Gasturbine wandelt die bei der Verbrennung entstehende Wärmeenergie in Verbindung mit einem Generator in elektrische Energie. Ein solches Luft­ ansaugsystem kann beispielsweise eine Länge von 12 m und ei­ nen Außenkonus von 4 m einnehmen. Es ist leicht ersichtlich, daß sich schon geringe Fertigungs- oder Montagetoleranzen er­ heblich auswirken können, beispielsweise dann, wenn die ein­ zelnen Kanäle des Luftansaugsystemes miteinander verbunden werden sollen und sich die Fertigungs- und Montagetoleranzen addieren. Besonders nachteilig kann sich dies auswirken, wenn der Luftansaugkanal mit einem Eingangskanal eines Gasturbi­ nenkompressors verbunden werden soll.

Hierbei ist es besonders wichtig, daß die Kanäle unter Zwi­ schenlage einer Dichtung, beispielsweise eines bitumenge­ tränkten PU-Schaumstoff-Bandes, so zusammengeführt werden, daß hierbei keine mechanischen Spannungen auftreten und eine dichte Verbindung geschaffen wird. Mittels am Umfang des Gasturbinenflansches des Eingangskanales angeordneten Schrau­ ben, die mit am Außenkonus des Luftansaugkanales angebrachten Winkelpratzen in axialer Richtung der Gasturbine verschraubt werden, soll die erforderliche Dichtkraft durch Verpressung der Dichtung aufgebracht werden. Ist der Luftansaugkanal nicht sehr genau an den Eingangskanal geführt und ist eine ausreichende Maßhaltigkeit der Dichtfläche des Luftansaugka­ nales zur Dichtfläche des Eingangskanales nicht gewährlei­ stet, so kann sich im Betrieb der Gasturbine die Dichtung oder Teile davon ablösen und in den Gasturbinenkompressor ge­ langen. Dies sowie gegebenenfalls ebenfalls eingesaugte Fremdkörper können die Schaufeln der Gasturbine beschädigen und zu einem Ausfall der Anlage führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verbindung zwischen einem Luftansaugkanal eines Luftansaugsystemes und einem Ein­ gangskanal eines Gasturbinenkompressors so auszuführen, daß bei guter Abdichtung der Kanäle vermieden ist, daß Teile in den Gasturbinenkompressor gelangen können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Pa­ tentanspruches 1 und ein Verfahren nach dem Patentanspruch 8 gelöst.

Vorteil der Erfindung ist, daß die Dichtfläche des Luftan­ saugkanales und die Dichtfläche des Eingangskanales über eine zumindest annähernd keilförmige Formdichtung miteinander in Verbindung stehen. Ist hierbei die Keilspitze der zumindest annähernd keilförmigen Formdichtung zum Zentrum der Kanäle gerichtet, so verkeilt sich die zumindest annähernd keilför­ mige Formdichtung mit den Dichtflächen der Kanäle, so daß auch bei geringen Maßunstimmigkeiten bei der Zuordnung von Luftansaugkanal und Eingangskanal zueinander, die Dichtung zumindest annähernd keilförmige Formdichtung oder Teile davon nicht mehr in den Gasturbinenkompressor gelangen können.

Eine Verbesserung der Keilwirkung wird erreicht, wenn der Keilwinkel β dieser Formdichtung ungefähr gleich dem Winkel α ist, den die Dichtfläche des Luftansaugkanales mit der Dichtfläche des Eingangskanales einnimmt. Es hat sich als be­ sonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Keilwinkel β um (5 +/- 4)° größer als der Winkel α ist.

Zur Positionierung dieser Formdichtung können Stützlaschen und/oder ein Spannband vorgesehen sein, die an der dem Keil­ winkel β fernen, weiteren Fläche dieser Formdichtung angrei­ fen. Diese Formdichtung wird somit beim Zusammenfügen der Ka­ näle in der vorgegebenen Position gehalten, in der sie eine gute Abdichtung gewährleistet.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Stützlaschen in Verbindung mit dem Spannband. Beim Zusammenfügen der Dicht­ flächen der Kanäle wird das Spannband um die dem Keilwinkel β ferne Fläche dieser Formdichtung gelegt. Beim Spannen des Spannbandes wird dann diese Formdichtung zwischen die Dicht­ flächen gedrückt, wobei die Stützlaschen ein Verkippen des Spannbandes vorteilhaft verhindern.

Besonders vorteilhaft können der Luftansaugkanal und der Ein­ gangskanal über Spannmittel miteinander in Verbindung ge­ bracht werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese als Klammerschraubverbindung ausgeführt sind. Eine solche Klam­ merschraubverbindung kann beispielsweise eine feste Verbin­ dung zum Luftansaugkanal haben und mit einer Klammer in eine am Eingangsflansch des Eingangskanales vorgesehene Nut ein­ greifen. Es entfallen somit Schraubendurchgangslöcher am Ein­ gangsflansch der Gasturbine. Zudem ist eine schnelle Montage möglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispie­ les anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprü­ chen. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer Verbin­ dung zwischen einem Luftansaugkanal eines Luftan­ saugsystemes und einem Eingangskanal eines Gastur­ binenkompressors nach der Erfindung, und

Fig. 2 einen Querschnitt der Verbindung nach Fig. 1.

In den Figuren ist eine Verbindung zwischen einem Luftansaug­ kanal 1 eines Luftansaugsystemes und einem Eingangskanal 2 eines Gasturbinenkompressors gezeigt. Hierbei wird oder ist eine Dichtfläche 3 des Luftansaugkanales 1 über eine zumin­ dest annähernd keilförmige Formdichtung 5 mit einer Dichtflä­ che 4 des Eingangskanales 2 in Verbindung gebracht. Eine sol­ che zumindest annähernd keilförmige Formdichtung 5 kann sich mit oder an den Dichtflächen 3, 4 verkeilen und somit nicht mehr in den Eingangskanal 2 des Gasturbinenkompressors gelan­ gen. Im Ausführungsbeispiel nehmen die Dichtflächen 3, 4 einen Winkel α zueinander ein. Es hat sich als vorteilhaft erwie­ sen, wenn der Keilwinkel β dieser Formdichtung 5 ungefähr gleich dem Winkel α ist. Besonders bevorzugt ist der Winkel β um (5 +/-4)° größer als der Winkel α. Hierdurch wird eine be­ sonders große Kontaktfläche zwischen den Dichtflächen 3, 4 und dieser Formdichtung 5 bei guter Keilwirkung erhalten.

Im Rahmen der Erfindung können die Dichtflächen 3, 4 aber auch zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtet sein, wobei unter Verwendung einer zumindest annähernd keilförmigen Formdichtung 5 zwar verhindert wird, daß diese in den Ein­ gangskanal 2 gelangen kann, jedoch ist hierbei die Kontakt­ fläche zwischen den Dichtflächen 3, 4 und dieser Formdichtung 5 reduziert.

Aus der Fig. 1 ergibt sich, daß die zumindest annähernd keilförmige Formdichtung 5 den Querschnitt eines diagonal ge­ schnittenen Rechteckes hat. Sie ist damit besonders gut an die Dichtflächen 3, 4 angepaßt, insbesondere dann, wenn die Dichtfläche 4 des Eingangskanales 2 in etwa senkrecht zur zentralen Achse des Eingangskanales 2 und die Dichtfläche 3 des Luftansaugkanales 1 einen Winkel zu dieser zentralen Achse einnimmt. Bei entsprechender Ausgestaltung der Dicht­ flächen 3, 4 kann beispielsweise aber auch eine keilförmige Formdichtung 5 eingesetzt werden, die zumindest annähernd symmetrisch zu deren Mittelachse ausgebildet ist.

Bei der Montage zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Luftansaugkanal 1 und dem Eingangskanal 3 werden, in einem ersten Montageschritt, Distanzteile 6 aus Kunststoff oder Blech zwischen den äußeren Einlaufkegel 7 des Luftansaugkana­ les 1 und den äußeren Verdichterflansch 8 des Eingangskanales 2 eingelegt. Die Distanzteile 6, die den Abstand zwischen dem Luftansaugkanal 1 und dem Eingangskanal 2 definieren, werden hierbei am Umfang des Einlaufkegels 7 von außen und an den Stirnseiten des Einlaufkegels 7 von innen eingelegt. Über Spannmittel 9, die bevorzugt als Klammerschraubverbindung ausgeführt sind, werden der Luftansaugkanal 1 und der Ein­ gangskanal 2 in einem zweiten Montageschritt zueinander posi­ tioniert, so daß der sogenannte Einlaufkegel mit dem Gehäuse des Luftansaugkanal 1 verbunden ist. Das Spannmittel 9 kann hierzu beispielsweise mit einem Ende 10 über ein Drehgelenk am Luftansaugkanal 1 befestigt sein und über ein Klammerele­ ment 11, das mit einer Bohrung 12 für ein mit dem Ende 10 in Verbindung stehendes Gewindeteil 13 ausgeführt ist, an einer Ausnehmung 14 am Eingangskanal 2 bzw. am Flansch des Verdich­ ters angreifen. Durch das Betätigen beispielsweise einer am zweiten Ende 15 des Gewindeteiles 13 angreifenden Mutter 16 werden der Luftansaugkanal 1 und der Eingangskanal 2 aufein­ ander zu und gegen die Distanzteile 6 in eine Endposition verstellt und zueinander positioniert. Hiernach werden vor­ zugsweise die jeweiligen Positionen der Muttern 16 am jewei­ ligen Gewindeteil 13, oder der Abstand zwischen dem Drehge­ lenk und dem Klammerteil 11, sowie die Position jedes Spann­ mittels 9 am Eingangskanal 2 und jedes Spannmittels 9 gekenn­ zeichnet. Somit wird sichergestellt, daß der Luftansaugkanal 1 und der Eingangskanal 2 nach dem Lösen der Verbindung wie­ der in die Endposition verstellt werden können.

Im weiteren Montageschritt werden dann die Spannelemente 9 gelöst, die Distanzteile 6 entfernt und die keilförmige Formdichtung 5 den Dichtflächen 3, 4 zugeordnet. Die keilför­ mige Formdichtung 5 kann hierbei als einstückiges Teil oder aber auch als Band ausgeführt sein. Ist die keilförmige Formdichtung 5 als Band ausgeführt, so ist sie auf die erfor­ derliche Länge zu schneiden und die Schnittkanten sind mit­ einander zu verkleben. Hiernach können zum Abschluß der Mon­ tage der Luftansaugkanal 1 und der Eingangskanal 2 unter Ver­ wendung der Spannmittel 9, bei entsprechender Zuordnung am Eingangskanal 2, und Betätigen der Muttern 16, in die Endpo­ sition verbracht werden.

Besonders vorteilhaft wird aber in einem weiteren Montage­ schritt ein Spannband 17 der den Dichtflächen 18,19 der zu­ mindest annähernd keilförmigen Formdichtung 5 benachbarten, d. h. der weiteren, dem Keilwinkel β gegenüberliegenden, äuße­ ren Fläche 20 dieser Formdichtung 5 entlang ihres Umfanges zugeordnet. Insbesondere aus der Fig. 2 ergibt sich, daß das Spannband 17 zumindest eine, im Ausführungsbeispiel zwei, Spannstellen 21, 22 aufweist, durch deren Betätigung das Spannband 17 verkürzt und somit diese keilförmige Formdich­ tung 5 zwischen die Dichtflächen 3, 4 gedrückt werden kann. Hierbei sollte aber durch das Spannband 17 vorerst nur si­ chergestellt werden, daß diese keilförmige Formdichtung 5 beim Verspannen des Luftansaugkanales 1 mit dem Eingangskanal 2 durch die Spannmittel 9 ihre Position beibehält und nicht aus der von den Dichtflächen 3, 4 gebildeten Nut herausge­ drückt wird. Um zu verhindern, daß das Spannband 17 selbst beim Verspannen verkippt, können Stützlaschen 23 vorgesehen werden, die sich beispielsweise am Luftansaugkanal 1 abstüt­ zen und auf der weiteren Fläche 20 dieser keilförmigen Formdichtung 5 aufliegen. Das Spannband 17 wird dann außen auf die Stützlaschen 23 aufgelegt.

Hiernach erfolgt dann - wie bereits erläutert - die Endmon­ tage, indem durch Positionieren und Spannen der Spannmittel 9 die Zuordnung von Luftansaugkanal 1 und Eingangskanal 2 in die Endposition erfolgt. Nach erfolgter Endmontage kann es gegebenenfalls erforderlich sein, die Spannstellen 21, 22 nachzuziehen, damit sich das Spannband 17 in einer engen Ver­ bindung um diese keilförmige Formdichtung 5 legt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Stützlaschen 23 um jeweils 30° zueinander versetzt am Umfang der Kanäle 1, 2 angeordnet sind und wenigstens vier gleichmä­ ßig ebenfalls am Umfang versetzt angeordnete Spannmittel 9 Verwendung finden. Um ein unbeabsichtigtes Lösen der verwen­ deten Schraubverbindungen zu vermeiden können entweder selbstsichernde Schraubelemente oder Sicherungsbleche Anwen­ dung finden.

Es ist selbstverständlich, daß die Spannelemente 9 auch eine feste Verbindung am Eingangskanal 2 haben können und die Klammerteile 11 dann am Luftansaugkanal 1 angreifen können.

Claims (10)

1. Verbindung zwischen einem Luftansaugkanal (1) eines Luft­ ansaugsystemes und einem Eingangskanal (2) eines Gasturbinen­ kompressors, wobei die Dichtfläche (3) des Luftansaugkanales (1) und die Dichtfläche (4) des Eingangskanales (2) über eine zumindest annähernd keilförmige Formdichtung (5) miteinander in Verbindung stehen.

2. Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Dichtfläche (3) des Luftansaugkanales (1) und die Dichtfläche (4) des Eingangska­ nales (2) einen Winkel α zueinander einnehmen, wobei zwei Flächen (18,19) der zumindest annähernd keilförmigen Form­ dichtung (5) einen Keilwinkel β zueinander einnehmen, und wobei der Winkel α ungefähr gleich dem Keilwinkel β ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, wobei der Keilwinkel β um (5 +/-4)° größer als der Winkel α ist.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an ei­ ner weiteren Fläche (20) der zumindest annähernd keilförmigen Formdichtung (5) ein Spannband (17) angreift.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an der weiteren Fläche (20) der zumindest annähernd keilförmigen Formdichtung (5) Stützlaschen (23) angreifen.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Luftansaugkanal (1) und der Eingangskanal (2) über Spannmit­ tel (9) miteinander in Verbindung bringbar sind.

7. Verbindung nach Anspruch 6, wobei die Spannmittel (9) als Klammerschraubverbindung ausgeführt sind.

8. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Luftansaugkanal (1) eines Luftansaugsystemes und einem Ein­ gangskanal (2) eines Gasturbinenkompressors, wobei eine zu­ mindest annähernd keilförmige Formdichtung (5) zwischen die Dichtfläche (3) des Luftansaugkanales (1) und die Dichtfläche (4) des Eingangskanales (2) gebracht wird, und wobei die Dichtflächen (3, 4) über ein Spannmittel (9) an die zumindest annähernd keilförmige Formdichtung (5) gedrückt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Spannband (17) um die zumindest annähernd keilförmige Formdichtung (5) gelegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei an der zumindest annähernd keilförmigen Formdichtung (5) Stützlaschen (23) an­ greifen.