EP2129877A1

EP2129877A1 - Gehäuse für eine strömungsmaschine

Info

Publication number: EP2129877A1
Application number: EP08717896A
Authority: EP
Inventors: Ferenc Bajay; Martin Reigl
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-12-09
Also published as: CN101680309A; JP2010523872A; US20100098538A1; WO2008119654A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse (1 ) einer Strömungsmaschine, umfassend zwei Gehäusehälften (2, 3), die an einer axialen Trennebene (4) aneinander anliegen, und eine Befestigungseinrichtung (5) zum aneinander Festlegen und gegeneinander Vorspannen der beiden Gehäusehälften (2, 3). Um die Fixierung der Gehäusehälften (2, 3) zu verbessern, umfasst die Befestigungseinrichtung (5) zumindest eine die Gehäusehälften (2, 3) umschlingende Wicklung (6) aus wenigstens einem Spannseil (7), das aus wenigstens einem Draht besteht.

Description

Gehäuse für eine Strömungsmaschine

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine Turbomaschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine Montagevorrichtung zum Anbringen einer Wicklung an einem derartigen Gehäuse.

Stand der Technik

Strömungsmaschinen, insbesondere Turbomaschinen, wie zum Beispiel Dampfturbinen, Gasturbinen, Verdichter, Hydroturbinen oder Hydropumpen, sind im Betrieb sehr hohen Druckbelastungen ausgesetzt. Bei Dampfturbinen, Gasturbinen und Verdichtern beziehungsweise Kompressoren kommen zusätzliche Belastungen durch hohe Temperaturen hinzu. Diese Belastungen müssen von entsprechenden Gehäusen der Strömungsmaschinen aufgenommen werden können. Derartige Gehäuse werden in der Regel aus zwei Halbschalen zusammengebaut, die im Bereich einer axialen Trennebene des Gehäuses aneinander anliegen. Die axiale Orientierung des Gehäuses ergibt sich dabei durch die Ausrichtung eines Rotors einer derartigen Strömungsmaschine, dessen Rotationsachse die Axialrichtung definiert. Die beiden Gehäusehalbschalen oder Gehäusehälften müssen mit einer vergleichsweise großen Kraft aneinander befestigt werden, um den im Betrieb vorliegenden Anforderungen bestehen zu können. Bekannt sind eine Bauweise mit Einfachgehäuse und eine Bauweise mit Doppelgehäuse, welche ein Innengehäuse und ein Außengehäuse umfasst. Zum Befestigen der beiden Gehäusehälften aneinander sind verschiedene Techniken bekannt. Beispielsweise können außen am Gehäuse Schrumpfringe aufgebracht werden. Nachteilig ist hierbei, dass das Gehäuse hierzu eine relativ große Wandstärke aufweisen muss. Außerdem besitzen die Schrumpfringe in radialer Richtung eine relativ große Abmessung, wodurch das Gehäuse insgesamt relativ groß baut. Kriechende Verformungen, die im Verlaufe des Betriebs der Strömungsmaschine auftreten, sind hier vergleichsweise groß, da der Temperaturgradient über die relativ große Wandstärke entsprechend groß ist. Dies gilt insbesondere für ein Innengehäuse, da dieses von innen großer Hitze ausgesetzt ist und gleichzeitig von außen gekühlt wird. Beim Hochfahren und Abfahren der Strömungsmaschine kann es aufgrund der in radialer Richtung großen Abmessungen zu entsprechend großen Verformungen kommen. Beim Entfernen der Schrumpfringe, beispielsweise zu Wartungszwecken, können vergleichsweise starke, bleibende Deformationen des Gehäuses zum Vorschein kommen. Hierdurch kann auch eine kostenintensive Überarbeitung der Kontaktflächen im Bereich der Trennebene erforderlich werden. Das Aufschrumpfen beim Zusammenbau und das Abschrumpfen beim Demontieren des Gehäuses ist ein zeitraubender Vorgang. Ferner sind die Herstellungskosten vergleichsweise hoch.

Alternativ ist es bekannt, die Gehäusehälften in der Trenneben mit Verbindungsflanschen auszustatten. Derartige Flansche müssen vergleichsweise dick ausgeführt werden, um die erforderlichen Kräfte übertragen zu können. Hierdurch erhält das Gehäuse ein vergleichsweise großes Gewicht, was gleichzeitig die Herstellungskosten erhöht. Zum Verschrauben der Flansche werden Schrauben verwendet, die hochbelastbar sein müssen und dementsprechend teuer sind. Des weiteren ist es erforderlich, die Verschraubungen regelmäßig nachzuspannen beziehungsweise zu überprüfen. Sofern ein Innengehäuse mit derartigen Befestigungsflanschen ausgestattet ist, muss auch das Außengehäuse entsprechend größer dimensioniert werden. Entlang der Trennebene kann sich eine ungleichmäßige Druckverteilung ausbilden, da die Verschraubungen nur singuläre Kraftübertragung ermöglichen. Hierdurch sind die Belastungen des Gehäuses mit Temperatur und Druck begrenzt. Im Bereich derartiger Befestigungsflansche herrscht eine sehr große Materialdicke, wodurch der Temperaturgradient vergleichsweise große plastische Verformungen auslösen kann. Die Fixierung der Gehäusehälften entlang der Befestigungsflansche kann bei hohen Drücken und/oder bei hohen thermischen Belastungen eine Verformung des Gehäuses bewirken. So wird das an sich kreisförmige Innere des Gehäuses durch diese Belastungen leicht elliptisch. Bei Strömungsmaschinen, die einen Rotor mit Laufschaufeln aufweisen, ergeben sich dadurch Probleme im Radialspiel zwischen den Laufschaufelspitzen und entsprechenden, gehäuseseitigen Gegenflächen. Die Spalte müssen entsprechend groß gewählt werden, um eine Kontaktierung im Betrieb zu vermeiden. Große Spalte können jedoch zu vergleichsweise großen Verlusten und zu einem reduzierten Wirkungsgrad der jeweiligen Strömungsmaschine führen. Auch hier kann es nach einer Demontage des Gehäuses erforderlich sein, die Befestigungsflansche und/oder die Gehäusehälften im Bereich der Trennebene aufwendig zu überarbeiten, um bleibende Verformungen, die sich während des Betriebs ausgebildet haben, zu beheben.

Bei Einfachgehäusen besteht zusätzlich zu den vorstehend genannten Nachteilen, die bei der Verwendung von Schrumpfringen beziehungsweise bei der Verwendung von Befestigungsflanschen auftreten, die Gefahr, dass Dampf oder Heißgas in die Umgebung entweichen kann, wenn eine plastische Verformung der Gehäusehälften im Bereich der Trennebene eine Undichtigkeit entstehen lässt. Darstellung der Erfindung

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Gehäuse der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine reduzierte Verformung des Gehäuses im Betrieb und/oder durch ein reduziertes Gewicht und/oder durch reduzierte Herstellungsund Wartungskosten auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die beiden Gehäusehälften mit Hilfe einer Wicklung aneinander zu befestigen, welche die Gehäusehälften außen umschlingt und welche mit wenigstens einem zugbelasteten Spannseil gebildet ist, welches aus wenigstens einem Draht besteht. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bauweise ergeben sich vielfältige Vorteile. Zum einen kann sich die Wicklung nahezu optimal an die Rotationssymmetrie des Gehäuses anpassen, was eine optimale Kraftverteilung entlang des Gehäuses ermöglicht. Zum anderen kann das Gehäuse aufgrund der homogenen Kraftverteilung vergleichsweise dünn ausgestaltet werden, wodurch auch das Gewicht des Gehäuses und die Herstellungskoten reduziert werden können. Eine dünne Wandstärke des Gehäuses reduziert die Temperaturempfindlichkeit und reduziert insbesondere Kriechverformungen aufgrund von Temperaturgradienten. Ferner benötigt die Wicklung als solche in radialer Richtung vergleichsweise wenig Bauraum, wodurch der Platzbedarf zusätzlich zur verringerten Wandstärke verkleinert werden kann. Das auf Zug belastbare Spannseil, das insbesondere durch ein aus mehreren Drähten gebildetes Drahtseil gebildet sein kann, besitzt in seiner Zugrichtung eine deutlich höhere Stabilität und Kriechfestigkeit als der Gusswerkstoff der Gehäusehälften. Dies gilt auch dann, wenn das Spannseil und die Gehäusehälften aus dem gleichen Werkstoff hergestellt werden. Dies ist auf die unterschiedlichen Größen zurückzuführen. Ebenso ist dies auf die kalte Verarbeitung des Spannseils zurückzuführen, was zu einer vorteilhaften internen Materialstruktur, insbesondere im Hinblick auf eine Faserorientierung, zurückführen ist. Darüber hinaus kann bei Verwendung einer derartigen Wicklung auf Befestigungsflansche verzichtet werden, ebenso auf hochbelastbare Vorspannschrauben. Sofern die Wicklung bei einem Innengehäuse zur Anwendung kommt, kann auch das Außengehäuse entsprechend kleiner gestaltet werden. Die vergleichsweise homogene Kraftverteilung entlang der Dichtfläche in der Trennebene, in der die beiden Gehäusehälften aneinander anliegen, ermöglicht eine höhere Druckbelastung und/oder Temperaturbelastung des Gehäuses auch während transienter Betriebsbedingungen, was die Empfindlichkeit des Gehäuses gegenüber plastischen Deformationen der Dichtfläche reduziert. In der Regel kann außerdem auf kostenintensive Überarbeitungen der in der Trennebene liegenden Kontaktzonen der Gehäusehälften verzichtet werden, da die im Betrieb üblicherweise auftretenden Deformationen deutlich geringer ausfallen. Zum Herstellen der Wicklungen bei unterschiedlichen Gehäusen sind die Verwendung und die Bereitstellung von Spannseilen mit einigen wenigen Standardseildurchmessern ausreichend. Auf teure Sonderanfertigungen von Flanschverschraubungen kann verzichtet werden. Des weiteren kann Spannseil einfach bevorratet werden und rasch verfügbar sein. Durch die Anwendung derartiger Wicklungen zum Befestigen der Gehäusehälften aneinander entfallen auch aufwendige Montageverfahren und Demontageverfahren, wie sie beispielsweise beim Anbringen und Abnehmen von Schrumpfringen erforderlich sind. Die Zuverlässigkeit einer mit Hilfe der Wicklung hergestellten Befestigung ist erhöht, was den Betrieb der damit ausgestatteten Strömungsmaschine vereinfacht. Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigung kann auch darin gesehen werden, dass die Haltekräfte nicht nur in axialer Richtung, sondern auch radial und dabei in Umfangsrichtung im wesentlichen homogen verteilt in das Gehäuse eingeleitet werden, wodurch eine Deformation des Querschnitts aufgrund hoher Drücke und Temperaturen reduziert wird. Eine elliptische Verformung des an sich kreisförmigen Querschnitts kann signifikant reduziert oder sogar vermieden werden. Hierdurch wird es insbesondere möglich, einen Radialspalt zwischen Laufschaufeln eines Rotors der Strömungsmaschine und statorseitigen beziehungsweise gehäuseseitigen Gegenflächen hinsichtlich der Spaltbreite zu reduzieren. Zum Beispiel lassen sich die Spaltbreiten in Labyrinthdichtungen reduzieren. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkungsgrad der damit ausgestatteten Strömungsmaschine verbessern. Darüber hinaus besteht nunmehr die Möglichkeit, Bürstendichtungen auch bei den Hochdruckturbinen und Mitteldruckturbinen einzusetzen, bei denen das bisher aufgrund der elliptischen Gehäuseverformung nicht möglich war, was ebenfalls zu einer Wirkungsgradsteigerung der damit ausgestatteten Turbine führt. Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt wird darin gesehen, dass das Spannseil insgesamt deutlich niedrigeren Temperaturen ausgesetzt ist als beispielsweise die Spannschrauben eines Befestigungsflansches. Denn derartige Spannschrauben verlaufen innerhalb des jeweiligen Befestigungsflansches und sind dadurch vergleichsweise nahe an der inneren Oberfläche des jeweiligen Gehäuses angeordnet, welche insbesondere einen Heißgaspfad einer Gasturbine oder einen heißen Hochdruckbereich einer Dampfturbine begrenzen. Im Unterschied dazu befindet sich das Spannseil an der Außenseite des jeweiligen Gehäuses und kann außerdem unmittelbar einer Kühlung ausgesetzt sein. Aufgrund der so deutlich niedrigeren Temperaturen im Spannseil und der damit verbundenen höhren Materialfestigkeit kann dieses bei gleichen Arbeitsbedingungen eine deutlich bessere Verspannung der beiden Gehäusehälften gegeneinander gewährleisten als eine entsprechende Flanschverbindung mit Spannschrauben. Insgesamt lassen sich außerdem die Herstellungskosten eines derartigen Gehäuses reduzieren. Ferner ermöglicht die verbesserte Zuverlässigkeit der vorgeschlagenen Befestigung eine Vergrößerung der Wartungsintervalle, wodurch Stillstandzeiten der mit dem Gehäuse ausgestatteten Turbomaschine während deren Lebenszeit reduziert werden.

Das der Erfindung zugrundliegende Problem wird auch durch eine Montagevorrichtung zum Anbringen einer Wicklung an einem erfindungsgemäßen Gehäuse gelöst. Eine derartige Montagevorrichtung charakterisiert sich dadurch, dass eine fest am Gehäuse anbringbare oder angebrachte Widerlagereinrichtung vorgesehen ist, an der sich wenigstens eine Spanneinrichtung abstützen kann, die zum Einleiten einer Zugkraft in das Spannseil dient. Die zum Spannen erforderlichen Kräfte können somit unmittelbar am Gehäuse abgestützt werden, was den apparativen Aufwand zur Herstellung der gewünschten vorgespannten Wicklung reduziert.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Gehäuses,

Fig. 2 einen halben Querschnitt des Gehäuses aus Fig. 1 entsprechend Schnittlinien A,

Fig. 3 einen halben Querschnitt des Gehäuses aus Fig. 1 entsprechend Schnittlinien B,

Fig. 4 eine nicht geschnittene Seitenansicht eines Gehäuses mit in einer Richtung zunehmendem Gehäusedurchmesser,

Fig. 5 eine nicht geschnittene Seitenansicht eines Gehäuses mit in axialer Richtung variierendem Gehäusedurchmesser,

Fig. 6 eine nicht geschnittene Draufsicht eines Gehäuses mit einer Kombination aus herkömmlicher Verschraubung (links) und Seilwicklung (rechts),

Fig. 7 eine nicht geschnittene Seitenansicht eines Gehäuses mit einer

Kombination aus herkömmlicher Schrumpfringverbindung (links) und Seilwicklung (rechts),

Fig. 8 eine halbe Axialansicht des Gehäuses mit daran angebrachter Montagevorrichtung,

Fig. 9 eine Draufsicht auf das Gehäuse im Bereich der Montagevorrichtung gemäß Fig. 8, Fig. 10 eine Ansicht wie in Fig. 8, jedoch bei einer anderen Ausführungsform der Montagevorrichtung,

Fig. 1 1 eine Axialansicht des Gehäuses mit einer Montagevorrichtung, wobei das Gehäuse bei der Seilaufwicklung gedreht wird,

Fig. 12 eine Montagevorrichtung wie in Fig. 1 1 , aber zusätzlich mit Feder am Axialschlitten.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Gehäuse 1 einer im übrigen nicht dargestellten Strömungsmaschine zwei Gehäusehälften 2, 3, nämlich insbesondere eine obere Gehäusehälfte 2 und eine untere Gehäusehälfte 3. Die beiden Gehäusehälften 2, 3 liegen an einer axialen Trennebene 4 aneinander an, wodurch das Gehäuse 1 in Umfangsrichtung geschlossen wird. Ferner umfasst das Gehäuse 1 eine Befestigungseinrichtung 5, die so ausgestaltet ist, dass damit die beiden Gehäusehälften 2, 3 aneinander festlegbar und gegeneinander vorspannbar sind.

Besagte Befestigungseinrichtung 5 weist zumindest eine Wicklung 6 auf, die mit zumindest einem Spannseil 7 gebildet ist. Die Wicklung 6 umschlingt die beiden Gehäusehälften 2, 3 an deren Außenseiten. Die Umschlingung erfolgt dabei in Umfangsrichtung beziehungsweise schraubenförmig. Die schraubenförmig ausgestaltete Wicklung 6 besitzt dabei zweckmäßig eine Steigung 8, welche einer Seildicke oder einem Seildurchmesser 9 entspricht. Andere Steigungen 8 sind auch denkbar. Das Spannseil 7 kann durch einen einzigen Draht gebildet sein, so dass es auch als Spanndraht 7 bezeichnet werden kann. Auch möglich ist eine Ausführungsform, bei welcher das Spannseil aus mehreren Drähten besteht, die zusammen ein Drahtseil bilden. Als Draht wird bevorzugt ein Stahldraht verwendet. Bei sehr hohen Temperaturen, beispielsweise bei Dampfturbinen mit Dampfeintrittstemperature über 700 Grad C, wie sie derzeit geplant werden, kann anstelle eines Stahldrahtes auch ein Draht aus Nickelbasiswerkstoff verwendet werden.

Bei der Strömungsmaschine, deren Gehäuse 1 mit einer derartigen Wicklung 6 ausgestattet ist, handelt es sich bevorzugt um eine Turbomaschine, wie zum Beispiel um eine Dampfturbine, eine Gasturbine, einen Verdichter oder Kompressor, eine Hydroturbine und eine Hydropumpe. Dabei kann das Gehäuse 1 bei einer derartigen Strömungsmaschine oder Turbomaschine ein Einfachgehäuse bilden oder ein Innengehäuse eines Doppelgehäuses oder ein Außengehäuse eines Doppelgehäuses bilden. Ebenso kann das Gehäuse 1 einen Leitschaufelträger oder einen Dichtungsträger einer derartigen Strömungsmaschine oder Turbomaschine bilden. Vorzugsweise ist das Gehäuse 1 zumindest in einem mit der Wicklung 6 versehenen Bereich rotationssymmetrisch ausgestaltet. Vorzugsweise weisen die Außenseite der beiden aneinander anliegenden Gehäusehälften 2, 3 eine Außenkontur 10 auf, die einem Mantel eines rotationssymmetrischen Körpers entspricht und somit im Querschnitt kreisförmig ist. Im Beispiel gemäß Fig. 1 besitzt das Gehäuse 1 einen konstanten Querschnitt und ist dementsprechend zylindrisch ausgestaltet. Ebenso sind Gehäuse 1 denkbar, die einen in axialer Richtung variierenden Querschnitt besitzen. Insbesondere sind kegelförmige beziehungsweise kegelstumpfförmige Gehäuse 1 beziehungsweise Gehäuseabschnitte vorstellbar. In den Fig. 4 und Fig. 5 sind Gehäuse 1 abgebildet, deren Außendurchmesser sich stufenweise verändert. Die Zylindrizität der Außenflächen der mit 42 bezeichneten Gehäuseabschnitte hat z.B. den Vorteil, dass das Spannseil 7 nicht seitlich abrutschen kann und die Vorspannung dadurch nicht verloren geht. Die Gehäuseabschnitte 42 sind axial durch Gehäusebünde 43 begrenzt.

Man kann bei einem Gehäuse 1 mit einer solchen Wicklung 6 diese auch mit herkömmlichen Gehäuseverbindungen kombinieren. Beispielsweise kann das Gehäuse 1 gemäß Fig. 6 in einem Längsabschnitt mit einer herkömmlichen Flanschverschraubung 33 ausgestattet sein und in einem anderen, vorzugsweise der heißeren Seite des Gehäuses 1 zugeordneten Längsabschnitt mit einer Drahtwicklungsverbindung 34 der vorstehend beschriebenen Art versehen sein. Ebenso kann gemäß Fig. 7 das Gehäuse 1 in einem Längsabschnitt mit einer herkömmlichen Schrumpfringverbindung 35 ausgestattet sein und in einem anderen, vorzugsweise der heißeren Seite des Gehäuses 1 zugeordneten Längsabschnitt mit einer Drahtwicklungsverbindung 34 der vorgenannten Art ausgestattet sein. Die Flanschverschraubung 33 aus Figur 6 umfasst Flansche 47 mit Flanschbohrungen 44 für Verbindungsschrauben. Die Schrumpfringverbindung 35 aus Figur 7 umfasst Auflageflächen 45 für Schrumpfringe 46.

Jedes Spannseil 7 weist zwangsläufig zwei Enden auf, die hier nicht näher bezeichnet sind. Diese Enden des jeweiligen Spannseils 7 können über entsprechende, hier nicht dargestellte Ankerstellen am Gehäuse 1 festgelegt sein. Diese Ankerstellen können zum Beispiel an einem Gehäusebund 11 oder auf der zylindrischen Drahtauflagefläche angebracht sein. Ein Seilende kann aber auch mit einem anderen Seilende des gleichen oder eines anderen Seiles verbunden werden. Beispielsweise können zwei Drahtenden miteinander veschweißt werden. Auch eine Kausch kann an je einem Seilende angebracht sein, wobei dann die Kauschen durch eine vorzugsweise nachspannbare Klammer verbunden werden. Bei fertiggestellter Wicklung 6 ist das jeweilige Spannseil 7 zugbelastet. Die Zugspannung kann über die Ankerstellen 1 1 in das Gehäuse 1 beziehungsweise in die Gehäusehälfte 2, 3 eingeleitet werden. Die Vorspannung der Wicklung 6 beziehungsweise des jeweiligen Spannseils 7 kann somit innerhalb des Gehäuses 1 abgetragen werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest eine der Ankerstellen 1 1 so ausgestaltet sein, dass damit ein Nachspannen des jeweiligen Spannseils 7 durchführbar ist.

Die Wicklung 6 kann grundsätzlich einlagig ausgestaltet sein. Das bedeutet, dass die einzelnen Windungen des jeweiligen Spannseils 7 ausschließlich in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Ebenso ist eine mehrlagige Ausgestaltung der Wicklung 6 möglich. Fig. 1 zeigt exemplarisch eine zweilagige Ausgestaltung der Wicklung 6, wodurch einzelne Windungen auch in radialer Richtung benachbart angeordnet sind. Denkbar sind auch Wicklungen 6 mit mehr als zwei Wicklungslagen. Insbesondere ist denkbar, die Wicklung 6 so auszugestalten, dass jede Wicklungslage nur aus einem einzigen Spannseil 7 hergestellt ist, wobei vorzugsweise jede Wicklungslage jeweils für sich aus einem eigenen Spannseil 7 besteht. Ebenso ist es möglich, bei einlagiger oder mehrlagiger Ausführung der Wicklung 6 die jeweilige Wicklungslage aus mehreren Spannseilen 7 aufzubauen. Es ist klar, dass die Befestigungseinrichtung 5 für jede spezielle Anzahl an Spannseilen 7 eine dazu komplementäre Anzahl an Ankerstellen 11 aufweist.

Sofern die Wicklung 6 aus mehreren verschiedenen Spannseilen 7 aufgebaut ist, kann grundsätzlich vorgesehen sein, einzelne Spannseile 7 bezüglich Seilstärke oder Seildurchmesser und/oder bezüglich des verwendeten Drahtmaterials unterschiedlich auszugestalten. Hierdurch ist es insbesondere möglich, bei höherbelasteten Bereichen die Seilstärke 9 zu reduzieren, um die Wicklungsdichte zu erhöhen oder in eben diesen Bereichen im Falle einer einlagiger Ausführung die Seilstärke zu vergrößern. Ebenso können Drahtmaterialien unterschiedlicher Festigkeit entsprechend den Festigkeitsanforderungen verwendet werden. Beispielsweise ist eine Ausführungsform denkbar, bei der mehrere Wicklungslagen vorgesehen sind, wobei in verschiedenen Wicklungslagen unterschiedliche Spannseile 7 zur Anwendung kommen. Ebenso können entlang des Gehäuses 1 verschiedene Axialbereiche ausgebildet sein, die mit unterschiedlichen Spannseilen 7 umschlungen sind. Bei einem Gehäuse 1 mit in axialer Richtung unterschiedlicher Temperatur, wie es beispielsweise bei einem Innengehäuse einer Dampfturbine üblicherweise vorkommt, kann das Drahtmaterial in den kälteren Bereichen aus kostengünstigerem Werkstoff hergestellt werden, in den heißeren Bereichen aus warmfesterem Werkstoff. Bei einem Gehäuse 1 mit in radialer Richtung abnehmender Temperatur, wie es beispielsweise bei einem Außengehäuse einer Dampfturbine üblicherweise vorkommt, kann das Drahtmaterial in den heißeren ersten inneren Wickellagen aus warmfesterem Werkstoff hergestellt werden, in den kälteren äußeren Wickellagen aus kostengünstigerem Werkstoff.

Entsprechend Fig. 2 kann es zweckmäßig sein, die beiden Gehäusehälften 2, 3 mit Hilfe von Zentrierstiften 12 relativ zueinander zu positionieren. Diese Zentrierstifte 12 sind dabei im Bereich der Kontaktebene 4 angeordnet und in entsprechende Zentrierbohrungen 13 eingesetzt, die vorzugsweise jeweils in einem Randbereich der jeweiligen Gehäusehälfte 2, 3 ausgebildet sind. Die Zentrierbohrungen 13 beziehungsweise die Zentrierstifte 12 sind dabei senkrecht zur Trennebene 4 orientiert. Die Zentrierstifte 12 ermöglichen beim Zusammenbauen der Gehäusehälften 2, 3 das Auffinden einer gewünschten Relativlage zwischen den beiden Gehäusehälften 2, 3. Besonders vorteilhaft ist dabei die hier gezeigte Ausführungsform, bei der die Zentrierstifte 12 an den Gehäusehälften 2, 3 so angebracht sind, dass sie sich jeweils vollständig innerhalb der Außenkontur 10 des Gehäuses 1 befinden, wodurch sich eine vollständig versenkte Anordnung für die Zentrierstifte 12 ergibt. Hierdurch kommt es zu keiner Behinderung der Wicklung 6 durch die Zentrierstifte 12.

Entsprechend Fig. 3 kann bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, die Gehäusehälften 2, 3 mit Hilfe von Sicherungsschrauben 14 aneinander zu befestigen. Diese Sicherungsschrauben 14 dienen dabei im wesentlichen nur zur Sicherung der mit Hilfe der Zentrierstifte 12 gefundenen Relativlage zwischen den Gehäusehälften 2, 3. Die Sicherungsschrauben 14 können insbesondere nicht die für den Betrieb der mit dem Gehäuse 1 ausgestatteten Strömungsmaschine erforderlichen Haltekräfte zwischen den beiden Gehäusehälften 2, 3 aufbringen. Sie dienen somit nur zur Erleichterung der Montage. Für die Montage der Sicherungsschrauben 14 ist z.B. jede Gehäusehälfte 2, 3 mit Durchgangsöffnungen oder Durchgangsbohrungen 15 versehen, wodurch es möglich ist, die jeweilige Sicherungsschraube 14 durchzustecken und mit einer komplementären Sicherungsmutter 16 zu verschrauben. Auch hier wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher die Sicherungsschrauben 14, einschließlich der zugehörigen Sicherungsmutter 16, an den Gehäusehälften 2, 3 so angebracht sind, dass sie vollständig innerhalb der Außenkontur 10 angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine vollständig versenkte Anordnung der Sicherungsschrauben 14 beziehungsweise der Sicherungsmuttern 16 erzielen, was die Anbringung der Wicklung 6 vereinfacht.

Die Fig. 8 bis 12 zeigen Montagevorrichtungen 17, mit deren Hilfe eine solche Wicklung 6 an einem solchen Gehäuse 1 anbringbar ist. Die jeweilige Montagevorrichtung 17 umfasst dabei eine Widerlagereinrichtung 18, die am jeweiligen Gehäuse 1 fest angebracht ist oder zumindest vorübergehend für die Montage bzw. für die Demontage fest am Gehäuse 1 anbringbar ist. Ferner umfasst jede Montagevorrichtung 17 zumindest eine Spanneinrichtung 19, die so ausgestaltet ist, dass sie entweder permanent an der Widerlagereinrichtung 18 abgestützt ist oder zumindest vorübergehend an der Widerlagereinrichtung 18 abstützbar ist. Ferner ist die jeweilige Spanneinrichtung 19 so ausgestaltet, dass damit eine Zugkraft in das jeweilige Spannseil 7 einleitbar ist.

Bei der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsform umfasst die Widerlagereinrichtung 18 mehrere Stecköffnungen 20, die beispielsweise außen in die Gehäusehälften bzw. in einen entsprechenden Bund radial eingearbeitet sind und die in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet sind. Die jeweilige Spanneinrichtung 19 umfasst hier einen Spannhebel 21 , der mit einem Fuß 22 in die Stecköffnungen 20 einsteckbar und somit an der Widerlagereinrichtung 18 beziehungsweise am Gehäuse 1 verankerbar ist. Der Spannhebel 21 ist an seinem Fuß 22 bei einem Gelenk 23 schwenkbar gelagert. Am Spannhebel 21 ist bei 24 ein Klemmbeschlag 25 schwenkbar gelagert. Der Klemmbeschlag 25 ist so ausgestaltet, dass er zum Einleiten von Zugkraft mit dem Spannseil 7 koppelbar ist. Die Klemmwirkung kann zum Beispiel erzeugt werden, indem hier nicht dargestellte Schrauben Klemmbacken des Klemmbeschlags 25 verspannen. Die Klemmwirkung kann aber auch dadurch erfolgen, daß die Klemmbacken keilförmig ausgestaltet sind und sich durch die Reibung zwischen den Klemmbacken und dem Seil und der aufgebrachten Seilzugkraft selbsttätig verklemmen. Dieses Prinzip wird beispielsweise häufig bei der Einspannung von Probekörpern in Universalzugprüfmaschinen angewandt.

Die nicht notwendige, aber hilfreiche Spannfeder 26 ermöglicht es, daß eine große Hubbewegung des Spannhebels 21 möglich ist und die Seilspannung präziser eingestellt werden kann, da durch die Hubbewegung des Spannhebels 21 die Spannfeder 26 gedehnt wird und eine durch Wahl der Federnachgiebigkeit einstellbare Seilzugkraft erzeugt wird. Der Spannhebel 21 dient hier zum Antreiben des Klemmbeschlags 25. Durch manuelles Betätigen des Spannhebels 21 , beispielsweise entsprechend einem Pfeil 27, lassen sich vergleichsweise große Zugkräfte in das Spannseil 7 einleiten. Diese Montagevorrichtung 17 arbeitet beispielsweise mit zwei derartigen Spanneinrichtungen 19, die in Umfangsrichtung versetzt nacheinander zur Anwendung kommen, so dass z.B. mit der ersten Spanneinrichtung 19 eine Spannkraft in das Spannseil 7 eingeleitet und aufrechterhalten werden kann, während gleichzeitig die zweite Spanneinrichtung 19 an einer anderen Position am Spannseil 7 angebracht werden kann, um die Einleitung der Zugkraft zu übernehmen, so dass danach die erste Spanneinrichtung 19 wieder zum Umsetzen entfernbar ist. Die Spanneinrichtungen 19 lassen sich somit entlang der Widerlagereinrichtung 18 entsprechend der Rasterung der Stecköffnungen 20 in der Umfangsrichtung versetzen. Gemäß Fig. 9 kann der Spannhebel 21 Y- förmig ausgestaltet sein und über zwei Füße 22 jeweils an zwei Stellen an der Widerlageeinrichtung 18 abgestützt sein.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform umfasst die Widerlagereinrichtung 18 eine Schiene 27, die fest mit dem Gehäuse 1 über Stützen 32 verankert ist. Mit der Schiene 27 wirkt ein Schlitten 28 zusammen, der einen Bestandteil der Spanneinrichtung 19 bildet. Der Schlitten 28 ist dabei entlang der Schiene 27, also bezüglich des Gehäuses 1 in Umfangsrichtung verstellbar. Hierzu kann die Spanneinrichtung 19 mit einem nicht dargestellten Antrieb ausgestattet sein, der es ermöglicht, die Spanneinrichtung 19 beziehungsweise den Schlitten 21 entlang der Widerlagereinrichtung 18 beziehungsweise entlang der Schiene 27, also in Umfangsrichtung des Gehäuses 1 zu verstellen. Darüber hinaus kann die Spanneinrichtung 19 bei der hier gezeigten Ausführungsform einen weiteren Antrieb 30 aufweisen, der ein Abwickeln des Spannseils 7 unter Aufrechterhaltung der erwünschten Zugspannung während der Verstellbewegung der Spanneinrichtung 19 in der Umfangsrichtung des Gehäuses 1 gewährleistet. Weiterhin kann eine solche Ausführungsform einen Schlitten 29 enthalten, der mit einem hier nicht dargestellten Antrieb in axialer Gehäuserichtung verschoben werden kann und damit die Steigung 8 (siehe Fig. 1 ) einer schraubenförmigen Seilwicklung erreichen kann. Vorzugsweise sind die Antriebe für die Umfangsbewegung des Schlittens 28 und die Axialbewegung des Schlittens 29 miteinander abgestimmt, um die gewünschte Schraubenform der Seilwicklung 6 zu erhalten.

Bei einer weiteren Spannvorrichtung gemäß Fig. 1 1 ist das Spannseil 7 anfänglich auf einer Spule 36 aufgewickelt, die mit einem Rotationsantrieb versehen ist, wobei der Rotationsantrieb auf einem in axialer Gehäuserichtung beweglichen und mit einem Antrieb versehenen Schlitten 37 befestigt ist, wobei eine Schiene 38 dieses Schlittens 37 fest mit dem Boden 39 verbunden ist. Das Gehäuse 1 wiederum ist um die Gehäuseachse drehbar gelagert, wobei die Drehbewegung ebenfalls mit einem Antrieb ausgeführt wird. Entsprechende Gehäuselager 40 sind ebenfalls fest mit dem Boden 39 verbunden. Die Seilaufwicklung geschieht dadurch, dass nach Befestigen des Spannseils 7 am Gehäuse 1 sich das Gehäuse 1 dreht, während der Rotationsantrieb der Spule 36 das Seil 7 von dieser Spule 36 abwickelt, und zwar so, dass die Seilzugkraft dem vorgegebenen Wert entspricht, d.h. der Rotationsantrieb der Spule 36 ist last- und nicht weggesteuert. Gleichzeitig bewegt sich der Axialschlitten 37 durch seinen Antrieb so, dass die gewünschte Steigung 8 der Windungsschraubenform erzielt wird. Weiter bezeichnen 48 die Drehrichtung des Gehäuses 1 , 49 die Aufwickelrichtung des Seils 7, 50 die Drehrichtung der Spule 36, 51 die Kraftrichtung der Spule 36, 52 die Lagerung der Spule 36.

Fig. 12 enthält die gleiche Spannvorrichtung wie Fig. 1 1 , aber mit dem Unterschied, dass noch eine Feder 41 am Axialschlitten 37 eingebaut ist. Mit dieser Feder 41 ist es einfacher, die Zugspannung des Spannseils 7 einzustellen, da dann eine kleine Rotationsbewegung der Spule 37 nur eine kleine Änderung der Zugkraft im Spannseil 7 bewirkt. Ohne diese Feder 41 wäre die Änderung der Zugkraft viel größer und eine Steuerung des Antriebes der Spule 37 deshalb schwieriger.

Bezugszeichenliste

Gehäuse

Gehäusehälfte

Trennebene

Befestigungseinrichtung

Wicklung

Spannseil

Steigung

Seildurchmesser

Außenkontur

Gehäusebund

Zentrierstift

Zentrierbohrung

Sicherungsschraube

Durchgangsöffnung

Sicherungsmutter

Montagevorrichtung

Widerlagereinrichtung

Spanneinrichtung

Stecköffnung

Spannhebel

Fuß

Lager Lager

Klemmbeschlag

Feder

Schiene

Schlitten für Umfangsbewegung

Schlitten für axiale Bewegung

Antrieb

Krafteinleitung

Stütze

Flanschverschraubung

Drahtwicklungsverbindung

Schrumpfringverbindung

Spule

Schlitten

Schiene

Boden

Gehäuselager

Feder

Gehäuseabschnitt

Gehäusebund

Flanschbohrung

Anlagefläche

Schrumpfring

Flansch

Drehrichtung

Aufwickelrichtung

Drehrichtung

Kraftrichtung

Spulenlagerung

Claims

Patentansprüche

1. Gehäuse einer Strömungsmaschine

- mit zwei Gehäusehälften (2, 3), die an einer axialen Trennebene (4) aneinander anliegen,

- mit einer Befestigungseinrichtung (5) zum aneinander Festlegen und gegeneinander Vorspannen der beiden Gehäusehälften (2, 3),

- wobei die Befestigungseinrichtung (5) zumindest eine die Gehäusehälften (2, 3) außen umschlingende Wicklung (6) aus wenigstens einem zugbelasteten Spannseil (7) aufweist, das aus wenigstens einem Draht besteht.

2. Gehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des jeweiligen Spannseils (7) über Ankerstellen (11 ) am Gehäuse (1) festgelegt sind.

3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine solche Ankerstelle (11 ) zum Nachspannen des jeweiligen Spannseils (7) ausgestaltet ist.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zumindest im Bereich der jeweiligen Wicklung (6) rotationssymmetrisch ausgestaltet ist.

5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälften (2, 3) im Bereich der Trennebene (4) über Zentrierstifte (12) relativ zueinander positioniert sind, die insbesondere vollständig innerhalb einer die Wicklung (6) tragenden Außenkontur (10) des Gehäuses (1 ) versenkt angeordnet sind.

6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälften (2, 3) mit Sicherungsschrauben (14) aneinander befestigt sind, die insbesondere vollständig innerhalb einer die Wicklung (6) tragenden Außenkontur (10) des Gehäuses (1) versenkt angeordnet sind.

7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Wicklung (6) einlagig oder mehrlagig ausgestaltet ist, und/oder

- dass die Wicklung (6) für jede Wicklungslage ein einziges oder mehrere Spannseile (7) umfasst, und/oder

- dass die Wicklung (6) aus mehreren verschiedenen Spannseilen (7) besteht, die in unterschiedlichen Wicklungslagen und/oder in verschiedenen Axialbereichen des Gehäuses (1) die Gehäusehälften (2, 3) umschlingen, und die sich hinsichtlich Seilstärke (9) und/oder Drahtmaterial voneinander unterscheiden.

8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Innengehäuse oder ein Außengehäuse oder ein Einfachgehäuse oder ein Leitschaufelträger oder ein Dichtungsträger einer Dampfturbine oder einer Gasturbine oder einer Hydroturbine oder einer Hydropumpe oder eines Verdichters ist.

9. Montagevorrichtung zum Anbringen einer Wicklung (6) an einem Gehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

- mit einer fest am Gehäuse (1 ) angebrachten oder anbringbaren Widerlagereinrichtung (18),

- mit wenigstens einer an der Widerlagereinrichtung (18) abgestützten oder abstützbaren Spanneinrichtung (19) zum Einleiten einer Zugkraft in das Spannseil (7).

10. Montagevorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n et ,

- dass die Widerlagereinrichtung (18) das Gehäuse (1 ) in Umfangsrichtung umschließt, und/oder

- dass die wenigstens eine Spanneinrichtung (19) entlang der Widerlagereinrichtung (18) in Umfangsrichtung verstellbar oder versetzbar ist, und/oder

- dass die wenigstens eine Spanneinrichtung (19) einen Spannhebel (21 ) zum Antreiben eines mit dem Spannseil (7) zur Zugkrafteinleitung koppelbaren Klemmbeschlags (25) aufweist, und/oder

- dass die wenigstens eine Spanneinrichtung (19) einen Antrieb (29) zum Verstellen der Spanneinrichtung (19) entlang der Widerlagereinrichtung (18) aufweist.