EP2788634A1 - Torque coupling and method for adjusting the torque coupling - Google Patents

Torque coupling and method for adjusting the torque coupling

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Publication number
EP2788634A1
EP2788634A1 EP12788485.6A EP12788485A EP2788634A1 EP 2788634 A1 EP2788634 A1 EP 2788634A1 EP 12788485 A EP12788485 A EP 12788485A EP 2788634 A1 EP2788634 A1 EP 2788634A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
sleeve
thread
torque
halves
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12788485.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
David Barkowski
Ridvan Bayram
Volker Guck
Ralf Hoffacker
Yevgen Kostenko
Rene Mahnke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP12788485.6A priority Critical patent/EP2788634A1/en
Publication of EP2788634A1 publication Critical patent/EP2788634A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/026—Shaft to shaft connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F01D13/003—Combinations of two or more machines or engines with at least two independent shafts, i.e. cross-compound
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04D29/054—Arrangements for joining or assembling shafts
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/622—Adjusting the clearances between rotary and stationary parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement

Definitions

  • the invention relates to a torque coupling, a strand having at least two turbomachines whose rotors are coupled to the torque coupling, and a method for adjusting the axial position of the rotors.
  • a steam turbine before ⁇ is seen to drive a turbo-compressor, wherein the rotor of the steam turbine and the rotor of the turbocompressor are coupled with a torque clutch.
  • the rotor of the steam turbine is set for example with a Axi ⁇ allager in the axial direction, which is attached to the longitudinal end of the rotor, which faces away from the torque coupling.
  • the rotor of the steam turbine is in contact with process steam, so that the rotor is heated by the process steam, which is accompanied by a corresponding thermal axial expansion of the rotor.
  • the heat input is high ⁇ contract from the process steam in the rotor, wherein the axial length of the rotor amendments tion of correspondingly.
  • the rotor with the thrust bearing is axially at the opposite longitudinal end of the torque coupling set, the other longitudinal end to which the torque clutch is being introduced ⁇ , the largest axial displacement undergoes.
  • This axial displacement is transmitted via the torque coupling to the rotor of the turbocompressor, whereby the rotor of the turbocompressor is also displaced axially.
  • the axial position of the rotor changes relative to the housing of the turbo ⁇ compressor, which may result in unfavorable fluid mechanical conditions in the turbo compressor.
  • the axial displacement of the rotor of the turbo compressor in the housing must be kept constructive, which usually geometries in the turbo compressor are accepted which are associated with losses in the thermodynamic efficiency of the turbocompressor.
  • the problem can occur analogously when, for example, two rotors of two steam turbines are coupled with a torque coupling.
  • the object of the invention is to provide a torque coupling, a strand having at least two turbomachines whose rotors are coupled to the torque coupling, and a method for adjusting the axial position of the rotors, wherein the turbomachinery are effectively operable over a wide operating range.
  • the torque coupling according to the invention has a first coupling half, which has a first coupling screw, and a second clutch half, having a second clutch ⁇ thread having an opposite intimate for the first coupling screw rotation and rotationally fixed to the first coupling half and is fixed relative to the first coupling half axial displace ⁇ slidable, and a sleeve with a first sleeve thread and a second sleeve thread, wherein each of the socket threads is ver screwed with one of the coupling screw ⁇ and the sleeve is driven by a variable-speed drive unit, that the sleeve by means of the drive unit with a different angular velocity of the coupling halves Angular velocity is rotatable so that the axial distance of the coupling halves is mutually variable, as well as synchronously rotatable with the coupling halves, so that the axial distance remains the same.
  • the strand according to the invention has at least two turbomachines whose rotors are
  • the inventive method for adjusting the Axialposi ⁇ tion of the rotors of the turbomachinery of the strand has the following steps: operating the strand with the turbo ⁇ machines whose rotors are coupled together with the torque coupling, wherein driven by the drive unit, the sleeve synchronously to the Rotors is rotated; Vorherbestim- men of a desired value of the axial distance of the two coupling halves ⁇ ; Determining an actual value of the axial distance of the coupling halves; When the target value is not equal to the actual value, rotating the sleeve by means of the drive unit with a to the angular speed of the clutch halves in such a different angular velocity, and with a Derar ⁇ term continuous, that the actual value is equal to the target value.
  • the actual value is determined from an axial distance from one point on the strand to a fixed point on the foundation of the strand.
  • the actual value is determined by an ultrasonic method or by
  • the strand consists of a steam turbine and a turbocompressor as the turbomachines
  • the rotor of the steam turbine experiences a high heat input through the process steam during startup, as a result of which the axial length of the steam turbine rotor changes.
  • the rotor of the turbocompressor Via the Drehmomentkupp ⁇ lung might be the rotor of the turbocompressor will also be moved axially, whereby the axial position of the rotor of the turbocompressor would change relative to the housing of the turbocompressor disadvantageous.
  • the coupling threads are preferably external thread and the socket threads internal thread and / or the coupling thread and the socket thread fine thread. By providing fine wind ⁇ the axial distance between the two coupling halves is precisely adjustable to each other.
  • the coupling halves are preferably positively locking each other in engagement.
  • the drive ⁇ unit is preferably a motor, in particular an electric ⁇ motor, which is coupled by means of a transmission with the sleeve. It is preferred that the transmission has a pinion driven by the motor, which engages in a ring gear attached to the sleeve ⁇ .
  • the sprocket is preferably arranged on the front side or radially on the outside of the sleeve ⁇ .
  • the turbo compressor for example, in axial flow and has alternately stationary guide and Rotie ⁇ Rende rotor blade rings on.
  • the torque clutch axial displacement of the rotor of the turbo compressor there is a displacement of the blade rings relative to the guide vane rings, so that, for example, the trailing edges of the blades of one of the blade rings unfavorably approach the leading edges of the blades ⁇ show the downstream vane ring. This leads to false starts in the vane ring, which reduces the thermodynamic efficiency of the turbocompressor.
  • turbo compressor for example a in the main flow direction a tapered housing contour
  • the turbo compressor can set at the undesired and non-compensated by the torque clutch axial displacement of the rotor of the turbocompressor a is unfavorable Variegated ⁇ tion of the radial gap between the blade tips of the blades to the housing. If the rotor of the turbocompressor is displaced axially unfavorably in the main flow direction, the radial gap can be bridged and the blades on the housing are detrimentally scratched.
  • the radial gap can be large, thereby to increase the gap flow ⁇ effects and the thermal efficiency of the turbo compressor decreases.
  • a strand 1 has a first shaft 2, a second shaft 3 and a Drehmomentkupp ⁇ ment 5, wherein the first shaft 2 is coupled to the second shaft 3 by means of the torque coupling 5.
  • the first shaft 2 and the second shaft 3 have a common shaft axis 4 about which the shafts 2, 3 and the torque coupling 5 are rotatable.
  • the torque coupling 5 has a first coupling half 6 and a second coupling half 7, wherein the first coupling half 6 with the first shaft 2 and the second coupling half 7 with the second shaft 3 are firmly connected.
  • the two coupling halves 6, 7 are mutually positively and axially displaceable in engagement.
  • a coupling gap 8 is provided with an axial distance 21.
  • the first clutch half 6 has a first thread coupling 10 and the second Kupp ⁇ lung half 7 has a second coupling thread 11 on its radially outer side on its radially outer side.
  • the coupling threads 10, 11 have opposite directions of rotation and the axes of the coupling ⁇ thread 10, 11 coincide with the shaft axis 4.
  • the torque coupling 5 also has a sleeve 9 with a radially inner first sleeve thread 12 and a radially inner second sleeve thread 13.
  • the socket threads 12, 13 have opposite directions of rotation. thinking bar is that the threads 10 to 13 are alsobil ⁇ det as a fine thread.
  • the first female thread 12 is connected to the first Kupp ⁇ lung thread 10 and the second threaded sleeve screwed to the two threaded coupling ⁇ th 11 13, so that the coupling halves 6, 7 are covered by the sleeve 9 and against a
  • the sleeve is arranged radially inn detox on the coupling halves.
  • the coupling halves would have internal threads and the sleeve external threads.
  • the strand 1 is arranged on a foundation 18.
  • a drive unit 15 is mounted, which is coupled to the sleeve 9.
  • the rotation of the sleeve 9 can be accomplished relative to the coupling halves 6, 7.
  • the sleeve 9 radially on the outside ⁇ a ring gear 14 which engages in a pinion 17 of a transmission 16 of the drive unit 15.
  • the toothed ring 14 is arranged on the end face of the sleeve 9.
  • the sleeve 9 By coupling the sleeve 9 with the drive ⁇ unit 15, the sleeve 9 can be rotated by means of the drive unit 15 with a to the angular velocity of the coupling halves 6, 7 different angular velocity, so that the coupling gap 8 widened or narrowed who ⁇ can.
  • the coupling between the sleeve 9 and the drive unit 15 can for example also by belts ⁇ SUC gene.
  • the drive unit 15 is a motor, particularly an electric motor.
  • the method for adjusting the axial position of the two coupling halves 6, 7 of the torque coupling 5 relative zuein- the other is carried out as follows: operating of the strand 1, wherein driven by the drive unit 15, the sleeve is rotated syn ⁇ chron; Predetermining a desired value of the Axi ⁇ alabstands 21 of the two coupling halves 6, 7; Determining an actual value of the axial spacing 21 of the two clutch halves ⁇ 6, 7; If the target value is not equal to the actual value, the sleeve 9 is rotated by means of the drive unit 15 with an angular velocity different from the angular velocity of the coupling halves 6, 7 and with a duration such that the actual value becomes equal to the desired value , If the rotational frequency of the coupling halves 6, 7, for example
  • the sleeve can be uncoupled from the drive unit 9 15 ⁇ the.
  • the drive unit 15 is driven by the sleeve 9.
  • the actual value can result from a distance from one of the two measuring points 19, 20 to a fixed point 23 or 24, which is at rest relative to the foundation 18.
  • the desired value can also result from the length of the shaft 2 and / or 3, which can change during operation of the strand 1 by thermal expansion. It is also possible to determine the distance of a point on the shaft 2 or 3 to a reference point on the housing of the turbomachine. As a result, a differential expansion between the shaft 2 or 3 and the housing could be detected.
  • the measurement of the distance can be determined by an ultrasonic method or by means of an inductive distance sensor.

Abstract

The invention relates to a torque coupling, comprising a first coupling half (6) that has a first coupling thread (10), a second coupling half (7) that has a second coupling thread (11) having a direction of rotation that is opposite to the first coupling thread (10) and is fastened to the first coupling half (6) in such a way as to be rotationally fixed to the first coupling half and axially movable relative to the first coupling half (6), and a sleeve (9) having a first sleeve thread (12) and a second sleeve thread (13), wherein each of the sleeve threads (12, 13) is screwed to one of the coupling threads (10, 11) and the sleeve (9) is driven by a variable-speed drive unit (15) in such a way that the sleeve (9) can be rotated by means of the drive unit (15) at an angular velocity that is different from the angular velocity of the coupling halves (6, 7), such that the axial distance (21) of the coupling halves (6, 7) from each other can be changed, and can be rotated synchronously with the coupling halves (5, 6), such that the axial distance (21) remains the same.

Description

Beschreibung description
Drehmomentkupplung und Verfahren zum Einstellen der Torque coupling and method for adjusting the
Drehmomentkupplung torque coupling
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentkupplung, einen Strang mit mindestens zwei Turbomaschinen, deren Rotoren mit der Drehmomentkupplung gekuppelt sind, sowie ein Verfahren zum Einstellen der Axialposition der Rotoren. The invention relates to a torque coupling, a strand having at least two turbomachines whose rotors are coupled to the torque coupling, and a method for adjusting the axial position of the rotors.
In einer verfahrenstechnischen Anlage ist für den Antrieb eines Turboverdichters insbesondere eine Dampfturbine vor¬ gesehen, wobei der Rotor der Dampfturbine und der Rotor des Turboverdichters mit einer Drehmomentkupplung gekuppelt sind. Der Rotor der Dampfturbine ist beispielsweise mit einem Axi¬ allager in Axialrichtung festgelegt, das an dem Längsende des Rotors angebracht ist, das der Drehmomentkupplung abgewandt ist. Beim Betrieb der Dampfturbine steht insbesondere der Rotor der Dampfturbine in Kontakt mit Prozessdampf, so dass der Rotor von dem Prozessdampf erwärmt wird, womit eine entsprechende thermische Axialausdehnung des Rotors einher geht. Insbesondere beim Anfahren der Dampfturbine ist der Wärmeein¬ trag von dem Prozessdampf in den Rotor hoch, wobei die Ände- rung der Axiallänge des Rotors entsprechend ist. Dadurch, dass der Rotor mit dem Axiallager axial an dem der Drehmomentkupplung abgewandten Längsende festgelegt ist, erfährt das andere Längsende, an der die Drehmomentkupplung ange¬ bracht ist, die größte axiale Verschiebung. Diese axiale Ver- Schiebung wird via die Drehmomentkupplung auf den Rotor des Turboverdichters übertragen, wodurch der Rotor des Turboverdichters ebenfalls axial verschoben wird. Somit ändert sich die axiale Position des Rotors relativ zum Gehäuse des Turbo¬ verdichters, wodurch strömungsmechanisch ungünstige Zustände in dem Turboverdichter auftreten können. Außerdem muss die axiale Verschiebung des Rotors des Turboverdichters in dessen Gehäuse konstruktiv vorgehalten werden, womit in der Regel Geometrien in dem Turboverdichter in Kauf genommen werden müssen, mit denen Einbußen im thermodynamischen Wirkungsgrad des Turboverdichters einhergehen. Das Problem kann analog auftreten, wenn beispielsweise zwei Rotoren von zwei Dampfturbinen mit einer Drehmomentkupplung gekuppelt sind. In a process plant, in particular a steam turbine before ¬ is seen to drive a turbo-compressor, wherein the rotor of the steam turbine and the rotor of the turbocompressor are coupled with a torque clutch. The rotor of the steam turbine is set for example with a Axi ¬ allager in the axial direction, which is attached to the longitudinal end of the rotor, which faces away from the torque coupling. During operation of the steam turbine, in particular, the rotor of the steam turbine is in contact with process steam, so that the rotor is heated by the process steam, which is accompanied by a corresponding thermal axial expansion of the rotor. In particular, when starting up the steam turbine, the heat input is high ¬ contract from the process steam in the rotor, wherein the axial length of the rotor amendments tion of correspondingly. Characterized in that the rotor with the thrust bearing is axially at the opposite longitudinal end of the torque coupling set, the other longitudinal end to which the torque clutch is being introduced ¬, the largest axial displacement undergoes. This axial displacement is transmitted via the torque coupling to the rotor of the turbocompressor, whereby the rotor of the turbocompressor is also displaced axially. Thus, the axial position of the rotor changes relative to the housing of the turbo ¬ compressor, which may result in unfavorable fluid mechanical conditions in the turbo compressor. In addition, the axial displacement of the rotor of the turbo compressor in the housing must be kept constructive, which usually geometries in the turbo compressor are accepted which are associated with losses in the thermodynamic efficiency of the turbocompressor. The problem can occur analogously when, for example, two rotors of two steam turbines are coupled with a torque coupling.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehmomentkupplung, einen Strang mit mindestens zwei Turbomaschinen, deren Rotoren mit der Drehmomentkupplung gekuppelt sind, sowie ein Verfahren zum Einstellen der Axialposition der Rotoren zu schaffen, wobei die Turbomaschinen über einen großen Betriebsbereich effektiv betreibbar sind. The object of the invention is to provide a torque coupling, a strand having at least two turbomachines whose rotors are coupled to the torque coupling, and a method for adjusting the axial position of the rotors, wherein the turbomachinery are effectively operable over a wide operating range.
Die erfindungsgemäße Drehmomentkupplung weist eine erste Kupplungshälfte, die ein erstes Kupplungsgewinde aufweist, und eine zweite Kupplungshälfte, die ein zweites Kupplungs¬ gewinde mit einer zum ersten Kupplungsgewinde entgegensinnigen Drehrichtung aufweist und mit der ersten Kupplungshälfte verdrehfest und relativ zur ersten Kupplungshälfte axialver¬ schiebbar befestigt ist, sowie eine Muffe mit einem ersten Muffengewinde und einem zweiten Muffengewinde auf, wobei jedes der Muffengewinde mit einem der Kupplungsgewinde ver¬ schraubt ist und die Muffe derart von einer drehzahlvariablen Antriebseinheit angetrieben ist, dass die Muffe mittels der Antriebseinheit mit einer zu der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungshälften verschiedenen Winkelgeschwindigkeit rotierbar ist, so dass der Axialabstand der Kupplungshälften zueinander veränderbar ist, sowie synchron mit den Kupplungshälften rotierbar ist, so dass der Axialabstand gleich bleibt. Der erfindungsgemäße Strang weist mindestens zwei Turbo- maschinen auf, deren Rotoren mit der Drehmomentkupplung gekuppelt sind. The torque coupling according to the invention has a first coupling half, which has a first coupling screw, and a second clutch half, having a second clutch ¬ thread having an opposite intimate for the first coupling screw rotation and rotationally fixed to the first coupling half and is fixed relative to the first coupling half axial displace ¬ slidable, and a sleeve with a first sleeve thread and a second sleeve thread, wherein each of the socket threads is ver screwed with one of the coupling screw ¬ and the sleeve is driven by a variable-speed drive unit, that the sleeve by means of the drive unit with a different angular velocity of the coupling halves Angular velocity is rotatable so that the axial distance of the coupling halves is mutually variable, as well as synchronously rotatable with the coupling halves, so that the axial distance remains the same. The strand according to the invention has at least two turbomachines whose rotors are coupled to the torque coupling.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Axialposi¬ tion der Rotoren der Turbomaschinen des Strangs weist fol- gende Schritte auf: Betreiben des Strangs mit den Turbo¬ maschinen, deren Rotoren mit der Drehmomentkupplung miteinander gekuppelt sind, wobei von der Antriebseinheit angetrieben die Muffe synchron zu den Rotoren rotiert wird; Vorherbestim- men eines Soll-Werts des Axialabstands der beiden Kupplungs¬ hälften; Bestimmen eines Ist-Werts des Axialabstands der bei¬ den Kupplungshälften; Wenn der Soll-Wert ungleich dem Ist- Wert ist, Rotieren der Muffe mittels der Antriebseinheit mit einer zu der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungshälften derart verschiedenen Winkelgeschwindigkeit und mit einer derar¬ tigen Dauer, dass der Ist-Wert gleich dem Soll-Wert wird. Bevorzugtermaßen wird der Ist-Wert aus einem Axialabstand von einem Punkt auf dem Strang zu einem Fixpunkt am Fundament des Strangs bestimmt. Ferner ist es bevorzugt, dass der Ist-Wert durch ein Ultraschallverfahren oder mittels eines induktiven Abstandssensors bestimmt wird. The inventive method for adjusting the Axialposi ¬ tion of the rotors of the turbomachinery of the strand has the following steps: operating the strand with the turbo ¬ machines whose rotors are coupled together with the torque coupling, wherein driven by the drive unit, the sleeve synchronously to the Rotors is rotated; Vorherbestim- men of a desired value of the axial distance of the two coupling halves ¬ ; Determining an actual value of the axial distance of the coupling halves; When the target value is not equal to the actual value, rotating the sleeve by means of the drive unit with a to the angular speed of the clutch halves in such a different angular velocity, and with a Derar ¬ term continuous, that the actual value is equal to the target value. Preferably, the actual value is determined from an axial distance from one point on the strand to a fixed point on the foundation of the strand. Furthermore, it is preferred that the actual value is determined by an ultrasonic method or by means of an inductive distance sensor.
Besteht der Strang beispielsweise aus einer Dampfturbine und einem Turboverdichter als die Turbomaschinen, erfährt insbe- sondere beim Anfahren der Rotor der Dampfturbine einen hohen Wärmeeintrag durch den Prozessdampf, wodurch sich die Axiallänge des Dampfturbinenrotors ändert. Via die Drehmomentkupp¬ lung könnte der Rotor des Turboverdichters ebenfalls axial verschoben werden, womit sich die axiale Position des Rotors des Turboverdichters relativ zum Gehäuse des Turboverdichters nachteilig ändern würde. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehmomentkupplung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dem entgegengewirkt werden, indem die sonst auftretende axi¬ ale Verschiebung des Rotors des Turboverdichters durch die entsprechende Axialverschiebung der beiden Kupplungshälften durch die Betätigung der Antriebseinheit kompensiert wird. Dadurch kann vorteilhaft in einem großen Betriebsbereich des Strangs, insbesondere beim Anfahren der Dampfturbine, die Axialposition des Rotors des Turboverdichters relativ zum Rotor der Dampfturbine eingestellt werden, wodurch etwaige ungünstige Axialverrückungen des Rotors des Turboverdichters unterbunden sind. If, for example, the strand consists of a steam turbine and a turbocompressor as the turbomachines, the rotor of the steam turbine, in particular, experiences a high heat input through the process steam during startup, as a result of which the axial length of the steam turbine rotor changes. Via the Drehmomentkupp ¬ lung might be the rotor of the turbocompressor will also be moved axially, whereby the axial position of the rotor of the turbocompressor would change relative to the housing of the turbocompressor disadvantageous. With the help of the torque coupling according to the invention and the method according to the invention can be counteracted by the otherwise occurring axi ¬ ale displacement of the rotor of the turbocompressor is compensated by the corresponding axial displacement of the two coupling halves by the actuation of the drive unit. This can advantageously be adjusted relative to the rotor of the steam turbine in a large operating range of the strand, in particular when starting the steam turbine, the axial position of the rotor of the turbo compressor, whereby any unfavorable Axialverrückungen the rotor of the turbo compressor are prevented.
Die Kupplungsgewinde sind bevorzugt Außengewinde und die Muffengewinde Innengewinde und/oder die Kupplungsgewinde und die Muffengewinde Feingewinde. Durch das Vorsehen von Feinge¬ winden ist der Axialabstand der beiden Kupplungshälften zueinander präzise einstellbar. Die Kupplungshälften stehen be- vorzugt formschlüssig gegenseitig in Eingriff. Die Antriebs¬ einheit ist bevorzugt ein Motor, insbesondere ein Elektro¬ motor, welche mittels eines Getriebes mit der Muffe gekuppelt ist. Es ist bevorzugt, dass das Getriebe ein von dem Motor angetriebenes Ritzel aufweist, das in einen an der Muffe an¬ gebrachten Zahnkranz eingreift. Dabei ist der Zahnkranz bevorzugt stirnseitig oder radial außenseitig an der Muffe an¬ geordnet . Der Turboverdichter ist beispielsweise in Axialbauweise und weist abwechselnd fest stehende Leitschaufelkränze und rotie¬ rende Laufschaufelkränze auf. Bei der unerwünschten und von der Drehmomentkupplung nicht kompensierten Axialverschiebung des Rotors des Turboverdichters kommt es zu einem Versatz der Laufschaufelkränze relativ zu den Leitschaufelkränzen, so dass sich beispielsweise die Hinterkanten der Laufschaufeln eines der Laufschaufelkränze den Vorderkanten der Laufschau¬ feln des stromab angeordneten Leitschaufelkranzes ungünstig annähern. Dabei kommt es zu Fehlanströmungen in dem Leit- schaufelkranz, wodurch der thermodynamische Wirkungsgrad des Turboverdichters herabgesetzt ist. Hat der Turboverdichter beispielsweise eine in Hauptströmungsrichtung eine sich verjüngende Gehäusekontur, kann bei der unerwünschten und von der Drehmomentkupplung nicht kompensierten Axialverschiebung des Rotors des Turboverdichters eine sich ungünstige Verände¬ rung des Radialspalts zwischen den Schaufelspitzen der Laufschaufeln zum Gehäuse einstellen. Ist der Rotor des Turboverdichters in die Hauptströmungsrichtung axial ungünstig versetzt, kann der Radialspalt überbrückt werden und es kommt zu einem schädlichen Anstreifen der Laufschaufeln an dem Gehäuse. Im Fall, dass der Rotor des Turboverdichters entgegen der Hauptströmungsrichtung axial ungünstig versetzt ist, kann der Radialspalt groß werden, wodurch sich Spaltströmungs¬ effekte verstärken und der thermische Wirkungsgrad des Turbo- Verdichters abnimmt. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Dreh¬ momentkupplung und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen der Axialposition der Rotoren kann die Axialverschie- bung des Rotors des Turboverdichters kompensiert werden, wo¬ durch die vorher genannten Nachteile überwunden sind. The coupling threads are preferably external thread and the socket threads internal thread and / or the coupling thread and the socket thread fine thread. By providing fine wind ¬ the axial distance between the two coupling halves is precisely adjustable to each other. The coupling halves are preferably positively locking each other in engagement. The drive ¬ unit is preferably a motor, in particular an electric ¬ motor, which is coupled by means of a transmission with the sleeve. It is preferred that the transmission has a pinion driven by the motor, which engages in a ring gear attached to the sleeve ¬ . In this case, the sprocket is preferably arranged on the front side or radially on the outside of the sleeve ¬ . The turbo compressor, for example, in axial flow and has alternately stationary guide and Rotie ¬ Rende rotor blade rings on. In the undesirable and not compensated by the torque clutch axial displacement of the rotor of the turbo compressor there is a displacement of the blade rings relative to the guide vane rings, so that, for example, the trailing edges of the blades of one of the blade rings unfavorably approach the leading edges of the blades ¬ show the downstream vane ring. This leads to false starts in the vane ring, which reduces the thermodynamic efficiency of the turbocompressor. If the turbo compressor, for example a in the main flow direction a tapered housing contour, can set at the undesired and non-compensated by the torque clutch axial displacement of the rotor of the turbocompressor a is unfavorable Variegated ¬ tion of the radial gap between the blade tips of the blades to the housing. If the rotor of the turbocompressor is displaced axially unfavorably in the main flow direction, the radial gap can be bridged and the blades on the housing are detrimentally scratched. In the case that the rotor of the turbocompressor is axially offset unfavorable against the main flow direction, the radial gap can be large, thereby to increase the gap flow ¬ effects and the thermal efficiency of the turbo compressor decreases. With the aid of the inventive rotary ¬ clutch torque and the inventive method for adjusting the axial position of the rotors the axial displacement can Be compensated for the rotor of the turbocompressor, where ¬ overcome by the aforementioned disadvantages.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Drehmomentkupplung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen Strang mit der erfindungsgemäßen Drehmomentkupplung . Wie es aus der Figur ersichtlich ist, weist ein Strang 1 eine erste Welle 2, eine zweite Welle 3 und eine Drehmomentkupp¬ lung 5 auf, wobei die erste Welle 2 mit der zweiten Welle 3 mittels der Drehmomentkupplung 5 gekuppelt ist. Die erste Welle 2 und die zweite Welle 3 haben eine gemeinsame Wellen- achse 4, um die die Wellen 2, 3 und die Drehmomentkupplung 5 rotierbar ist. Die Drehmomentkupplung 5 weist eine erste Kupplungshälfte 6 und eine zweite Kupplungshälfte 7 auf, wobei die erste Kupplungshälfte 6 mit der ersten Welle 2 und die zweite Kupplungshälfte 7 mit der zweiten Welle 3 fest verbunden sind. Die beiden Kupplungshälften 6, 7 stehen miteinander formschlüssig und axialverschiebbar in Eingriff. Dazu weisen die Kupplungshälften 6, 7 an ihren zueinander gewandten Stirnseiten eine Mehrzahl an Kupplungszähnen 22 auf, die formschlüssig ineinander greifen. Dabei ist denkbar, dass die Seitenflächen der Kupplungszähne 22 parallel oder unter einem Winkel zu der Wellenachse 4 verlaufen. Zwischen den Kupplungshälften 6, 7 ist ein Kupplungsspalt 8 mit einem Axialabstand 21 vorgesehen. In the following, a preferred embodiment of the inventive torque coupling is explained with reference to the accompanying schematic drawing. The figure shows a longitudinal section through a strand with the torque coupling according to the invention. As can be seen from the figure, a strand 1 has a first shaft 2, a second shaft 3 and a Drehmomentkupp ¬ ment 5, wherein the first shaft 2 is coupled to the second shaft 3 by means of the torque coupling 5. The first shaft 2 and the second shaft 3 have a common shaft axis 4 about which the shafts 2, 3 and the torque coupling 5 are rotatable. The torque coupling 5 has a first coupling half 6 and a second coupling half 7, wherein the first coupling half 6 with the first shaft 2 and the second coupling half 7 with the second shaft 3 are firmly connected. The two coupling halves 6, 7 are mutually positively and axially displaceable in engagement. For this purpose, the coupling halves 6, 7 at their mutually facing end faces on a plurality of clutch teeth 22 which engage positively in one another. It is conceivable that the side surfaces of the coupling teeth 22 extend parallel or at an angle to the shaft axis 4. Between the coupling halves 6, 7, a coupling gap 8 is provided with an axial distance 21.
Die erste Kupplungshälfte 6 weist an ihrer radialen Außen- seite ein erstes Kupplungsgewinde 10 und die zweite Kupp¬ lungshälfte 7 weist an ihrer radialen Außenseite ein zweites Kupplungsgewinde 11 auf. Die Kupplungsgewinde 10, 11 haben gegensinnige Drehrichtungen und die Achsen der Kupplungs¬ gewinde 10, 11 fallen mit der Wellenachse 4 zusammen. Die Drehmomentkupplung 5 weist ferner eine Muffe 9 mit einem radial innen liegenden, ersten Muffengewinde 12 sowie einem radial innen liegenden, zweiten Muffengewinde 13 auf. Die Muffengewinde 12, 13 haben gegensinnige Drehrichtungen. Denk- bar ist, dass die Gewinde 10 bis 13 als Feingewinde ausgebil¬ det sind. Das erste Muffengewinde 12 ist mit dem ersten Kupp¬ lungsgewinde 10 und das zweite Muffengewinde 13 mit dem zwei¬ ten Kupplungsgewinde 11 verschraubt, so dass die Kupplungs- hälften 6, 7 von der Muffe 9 ummantelt sind und gegen einThe first clutch half 6 has a first thread coupling 10 and the second Kupp ¬ lung half 7 has a second coupling thread 11 on its radially outer side on its radially outer side. The coupling threads 10, 11 have opposite directions of rotation and the axes of the coupling ¬ thread 10, 11 coincide with the shaft axis 4. The torque coupling 5 also has a sleeve 9 with a radially inner first sleeve thread 12 and a radially inner second sleeve thread 13. The socket threads 12, 13 have opposite directions of rotation. thinking bar is that the threads 10 to 13 are ausgebil ¬ det as a fine thread. The first female thread 12 is connected to the first Kupp ¬ lung thread 10 and the second threaded sleeve screwed to the two threaded coupling ¬ th 11 13, so that the coupling halves 6, 7 are covered by the sleeve 9 and against a
Auseinanderrutschen gesichert sind. Ebenso ist denkbar, dass die Muffe radial innseitig an den Kupplungshälften angeordnet ist. In diesem Fall würden die Kupplungshälften Innengewinde und die Muffe Außengewinde aufweisen. Durch ein Drehen der Muffe 9 relativ zu den Kupplungshälften 6, 7 kann der Kupplungsspalt 8 verbreitert oder verschmälert werden. Dabei ist der breitest mögliche Kupplungsspalt 8 durch die Länge der Kupplungszähne 22 in Axialrichtung vorgegeben. Slipping apart are secured. It is also conceivable that the sleeve is arranged radially innseitig on the coupling halves. In this case, the coupling halves would have internal threads and the sleeve external threads. By rotating the sleeve 9 relative to the coupling halves 6, 7, the coupling gap 8 can be widened or narrowed. In this case, the widest possible coupling gap 8 is predetermined by the length of the coupling teeth 22 in the axial direction.
Der Strang 1 ist auf einem Fundament 18 angeordnet. An dem Fundament 18 ist eine Antriebseinheit 15 angebracht, die mit der Muffe 9 gekuppelt ist. Mit der Antriebseinheit 15 kann das Drehen der Muffe 9 relativ zu den Kupplungshälften 6, 7 bewerkstelligt werden. Dazu weist die Muffe 9 radial außen¬ seitig einen Zahnkranz 14 auf, der in ein Ritzel 17 eines Getriebes 16 der Antriebseinheit 15 eingreift. Ebenso ist denk¬ bar, dass der Zahnkranz 14 an der Stirnseite der Muffe 9 angeordnet ist. Durch das Kuppeln der Muffe 9 mit der Antriebs¬ einheit 15 kann die Muffe 9 mittels der Antriebseinheit 15 mit einer zu der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungshälften 6, 7 verschiedenen Winkelgeschwindigkeit rotiert werden, so dass der Kupplungsspalt 8 verbreitert oder verschmälert wer¬ den kann. Die Kupplung zwischen der Muffe 9 und der Antriebseinheit 15 kann beispielsweise auch durch Treibriemen erfol¬ gen. Die Antriebseinheit 15 ist ein Motor, insbesondere ein Elektromotor . The strand 1 is arranged on a foundation 18. On the foundation 18, a drive unit 15 is mounted, which is coupled to the sleeve 9. With the drive unit 15, the rotation of the sleeve 9 can be accomplished relative to the coupling halves 6, 7. For this purpose, the sleeve 9 radially on the outside ¬ a ring gear 14 which engages in a pinion 17 of a transmission 16 of the drive unit 15. Likewise, it is conceivable that the toothed ring 14 is arranged on the end face of the sleeve 9. By coupling the sleeve 9 with the drive ¬ unit 15, the sleeve 9 can be rotated by means of the drive unit 15 with a to the angular velocity of the coupling halves 6, 7 different angular velocity, so that the coupling gap 8 widened or narrowed who ¬ can. The coupling between the sleeve 9 and the drive unit 15 can for example also by belts ¬ SUC gene. The drive unit 15 is a motor, particularly an electric motor.
An der ersten Kupplungshälfte 6 ist ein erster Messpunkt 19 und an der zweiten Kupplungshälfte 7 ist ein zweiter Mess- punkt 20 angebracht. Über den Abstand der beiden Messpunkte 19, 20 zueinander kann der Axialabstand 21 bestimmt werden. Das Verfahren zum Einstellen der Axialposition der beiden Kupplungshälften 6, 7 der Drehmomentkupplung 5 relativ zuein- ander ist wie folgt durchzuführen: Betreiben des Strangs 1, wobei von der Antriebseinheit 15 angetrieben die Muffe syn¬ chron rotiert wird; Vorherbestimmen eines Soll-Werts des Axi¬ alabstands 21 der beiden Kupplungshälften 6, 7; Bestimmen eines Ist-Werts des Axialabstands 21 der beiden Kupplungs¬ hälften 6, 7; Wenn der Soll-Wert ungleich dem Ist-Wert ist, Rotieren der Muffe 9 mittels der Antriebseinheit 15 mit einer zu der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungshälften 6, 7 derart verschiedenen Winkelgeschwindigkeit und mit einer derartigen Dauer, dass der Ist-Wert gleich dem Soll-Wert wird. Beträgt die Drehfrequenz der Kupplungshälften 6, 7 beispielsweise 50 Hz, so kann die Muffe 9 beispielsweise mit einer Drehfre¬ quenz von 49 Hz oder 51 Hz gedreht werden, wodurch der Kupplungsspalt 8 verbreitert oder verschmälert wird. On the first coupling half 6 is a first measuring point 19 and on the second coupling half 7, a second measuring point 20 is attached. About the distance between the two measuring points 19, 20 to each other, the axial distance 21 can be determined. The method for adjusting the axial position of the two coupling halves 6, 7 of the torque coupling 5 relative zuein- the other is carried out as follows: operating of the strand 1, wherein driven by the drive unit 15, the sleeve is rotated syn ¬ chron; Predetermining a desired value of the Axi ¬ alabstands 21 of the two coupling halves 6, 7; Determining an actual value of the axial spacing 21 of the two clutch halves ¬ 6, 7; If the target value is not equal to the actual value, the sleeve 9 is rotated by means of the drive unit 15 with an angular velocity different from the angular velocity of the coupling halves 6, 7 and with a duration such that the actual value becomes equal to the desired value , If the rotational frequency of the coupling halves 6, 7, for example 50 Hz, so the sleeve 9 can be rotated, for example, with a Drehfre ¬ frequency of 49 Hz or 51 Hz, whereby the coupling gap 8 is widened or narrowed.
Ist der Soll-Wert im Wesentlichen gleich mit dem Ist-Wert, so kann die Muffe 9 von der Antriebseinheit 15 entkuppelt wer¬ den. Alternativ ist denkbar, dass in diesem Fall die Antriebseinheit 15 von der Muffe 9 angetrieben wird. Der Ist- Wert kann sich aus einem Abstand von einem der beiden Messpunkte 19, 20 zu einem Fixpunkt 23 oder 24 ergeben, welcher in Ruhe relativ zum Fundament 18 ist. Der Soll-Wert kann sich ebenso aus der Länge der Welle 2 und/oder 3 ergeben, die sich im Betrieb des Strangs 1 durch Wärmeausdehnung verändern kann. Es ist ebenso möglich den Abstand eines Punktes auf der Welle 2 oder 3 zu einem Referenzpunkt auf dem Gehäuse der Turbomaschine zu bestimmen. Dadurch könnte eine Differenzdehnung zwischen der Welle 2 oder 3 und dem Gehäuse erfasst werden. Die Messung des Abstands kann durch ein Ultraschallver- fahren oder mittels eines induktiven Abstandssensors bestimmt werden . If the preset value is substantially equal to the actual value, so the sleeve can be uncoupled from the drive unit 9 15 ¬ the. Alternatively, it is conceivable that in this case the drive unit 15 is driven by the sleeve 9. The actual value can result from a distance from one of the two measuring points 19, 20 to a fixed point 23 or 24, which is at rest relative to the foundation 18. The desired value can also result from the length of the shaft 2 and / or 3, which can change during operation of the strand 1 by thermal expansion. It is also possible to determine the distance of a point on the shaft 2 or 3 to a reference point on the housing of the turbomachine. As a result, a differential expansion between the shaft 2 or 3 and the housing could be detected. The measurement of the distance can be determined by an ultrasonic method or by means of an inductive distance sensor.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention in detail by the preferred embodiment has been illustrated and described in detail, the invention is not limited ¬ by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the skilled artisan without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Drehmomentkupplung mit einer ersten Kupplungshälfte (6), die ein erstes Kupplungsgewinde (10) aufweist, A torque coupling having a first coupling half (6) having a first coupling thread (10),
und einer zweiten Kupplungshälfte (7), die ein zweites Kupplungsgewinde (11) mit einer zum ersten Kupplungsgewinde (10) entgegensinnigen Drehrichtung aufweist und mit der ersten Kupplungshälfte (6) verdrehfest und relativ zur ers- ten Kupplungshälfte (6) axialverschiebbar befestigt ist, sowie einer Muffe (9) mit einem ersten Muffengewinde (12) und einem zweiten Muffengewinde (13),  and a second coupling half (7) which has a second coupling thread (11) with a direction of rotation opposite to the first coupling thread (10) and is fixed in a rotationally displaceable manner with the first coupling half (6) and axially displaceable relative to the first coupling half (6), and a sleeve (9) having a first sleeve thread (12) and a second sleeve thread (13),
wobei jedes der Muffengewinde (12, 13) mit einem der Kupp¬ lungsgewinde (10, 11) verschraubt ist und die Muffe (9) derart von einer drehzahlvariablen Antriebseinheit (15) angetrieben ist, dass die Muffe (9) mittels der Antriebsein¬ heit (15) mit einer zu der Winkelgeschwindigkeit der Kupp¬ lungshälften (6, 7) verschiedenen Winkelgeschwindigkeit rotierbar ist, so dass der Axialabstand (21) der Kupplungs- hälften (6, 7) zueinander veränderbar ist, sowie synchron mit den Kupplungshälften (5, 6) rotierbar ist, so dass der Axialabstand (21) gleich bleibt. wherein each of the female thread (12, 13) is screwed to one of the Kupp ¬ lung thread (10, 11) and the sleeve (9) in such a variable-speed drive unit (15) is driven so that the sleeve (9) by means of Antriebsein ¬ standardize (15) is rotatable with a different to the angular velocity of the Kupp ¬ lung halves (6, 7) angular velocity, so that the axial distance (21) of the coupling halves (6, 7) can be changed to each other and synchronously with the coupling halves (5, 6) is rotatable, so that the axial distance (21) remains the same.
2. Drehmomentkupplung gemäß Anspruch 1, 2. torque coupling according to claim 1,
wobei die Kupplungsgewinde (10, 11) Außengewinde und die wherein the coupling threads (10, 11) external thread and the
Muffengewinde (12, 13) Innengewinde und/oder die Kupplungs¬ gewinde (10, 11) und die Muffengewinde (12, 13) Feingewinde sind . 3. Drehmomentkupplung gemäß Anspruch 1 oder 2, Muff thread (12, 13) internal thread and / or the coupling ¬ thread (10, 11) and the socket threads (12, 13) are fine thread. 3. torque coupling according to claim 1 or 2,
wobei die Kupplungshälften (6, 7) formschlüssig gegenseitig in Eingriff stehen.  wherein the coupling halves (6, 7) are positively engaged with each other.
4. Drehmomentkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebseinheit (15) ein Motor ist, insbesondere ein Elektromotor, welche mittels eines Getriebes (16) mit der Muffe (9) gekuppelt ist. 4. torque clutch according to one of claims 1 to 3, wherein the drive unit (15) is a motor, in particular an electric motor which by means of a transmission (16) with the sleeve (9) is coupled.
5. Drehmomentkupplung gemäß Anspruch 4, 5. torque coupling according to claim 4,
wobei das Getriebe (16) ein von dem Motor angetriebenes Ritzel (17) aufweist, das in einen an der Muffe (9) ange¬ brachten Zahnkranz (14) eingreift. wherein the transmission (16) comprises a wheel driven by the motor pinion (17) which engages the attached in one hand to the sleeve (9) ¬ mounted ring gear (14).
6. Drehmomentkupplung gemäß Anspruch 5, 6. torque coupling according to claim 5,
wobei der Zahnkranz (14) stirnseitig oder radial außensei¬ tig an der Muffe (9) angeordnet ist. 7. Strang mit mindestens zwei Turbomaschinen, wherein the sprocket (14) is arranged on the front side or radially außensei ¬ term on the sleeve (9). 7. strand with at least two turbomachines,
deren Rotoren mit einer Drehmomentkupplung (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gekuppelt sind.  their rotors are coupled to a torque coupling (5) according to any one of claims 1 to 6.
Verfahren zum Einstellen der Axialposition von Rotoren von Turbomaschinen eines Strangs (1) gemäß Anspruch 7, mit den Schritten: Method for adjusting the axial position of rotors of turbomachines of a strand (1) according to claim 7, comprising the steps:
- Betreiben des Strangs (1) gemäß Anspruch 7 mit den Turbo¬ maschinen, deren Rotoren mit der Drehmomentkupplung (5) miteinander gekuppelt sind, wobei von der Antriebseinheit (15) angetrieben die Muffe synchron zu den Rotoren rotiert wird; - Operating the strand (1) according to claim 7 with the turbo ¬ machines whose rotors with the torque coupling (5) are coupled together, wherein driven by the drive unit (15), the sleeve is rotated in synchronism with the rotors;
- Vorherbestimmen eines Soll-Werts des Axialabstands (21) der beiden Kupplungshälften (6, 7);  - Predetermining a desired value of the axial distance (21) of the two coupling halves (6, 7);
- Bestimmen eines Ist-Werts des Axialabstands (21) der bei¬ den Kupplungshälften (6, 7); - determining an actual value of the axial distance (21) of at ¬ the coupling halves (6, 7);
- wenn der Soll-Wert ungleich dem Ist-Wert ist, Rotieren der Muffe (9) mittels der Antriebseinheit (15) mit einer zu der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungshälften (6, 7) derart verschiedenen Winkelgeschwindigkeit und mit einer der¬ artigen Dauer, dass der Ist-Wert gleich dem Soll-Wert wird. - If the target value is not equal to the actual value, rotating the sleeve (9) by means of the drive unit (15) with an angular velocity of the coupling halves (6, 7) such different angular velocity and with a ¬ such duration that the Actual value is equal to the target value.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
wobei der Ist-Wert aus einem Axialabstand von einem Punkt auf dem Strang (1) zu einem Fixpunkt am Fundament (18) des Strangs (1) bestimmt wird. wherein the actual value is determined from an axial distance from one point on the strand (1) to a fixed point on the foundation (18) of the strand (1).
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, 10. The method according to claim 8 or 9,
wobei der Ist-Wert durch ein Ultraschallverfahren oder mittels eines induktiven Abstandssensors bestimmt wird.  wherein the actual value is determined by an ultrasonic method or by means of an inductive distance sensor.
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