EP2990615A1

EP2990615A1 - Vorrichtung mit Lastarm zum Ein- und Ausbauen eines Bauteils einer Gasturbine

Info

Publication number: EP2990615A1
Application number: EP14182304.7A
Authority: EP
Inventors: Christian Kowalzik; Dirk MÜLLER
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-03-02
Also published as: US20170276025A1; WO2016030308A1; EP3161273A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Einbauen und Ausbauen eines Bauteils (11) in einer Gasturbine (10), umfassend ein Schienensystem (20) bevorzugt zur Befestigung an der Gasturbine (10), auf welchem Schienensystem (20) wenigstens ein Läufer (22) vorgesehen ist, welcher entlang einer vorbestimmten Verschiebeachse (VA) verschoben werden kann, wobei auf dem Läufer (22) ein Lastarm (30) befestigt ist, welcher dazu ausgebildet ist, in wenigstens zwei Raumrichtungen verschwenkt zu werden und wobei der Lastarm (30) einen Befestigungsabschnitt (40) aufweist, welcher zur Ausbildung einer lösbaren Verbindung mit dem betreffenden Bauteil (11) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbauen und Ausbauen eines Bauteils einer Gasturbine.
Bei der Wartung von Gasturbinen müssen mitunter auch die in dem Gehäuse der Gasturbine befindlichen Bauteile gewartet bzw. ausgetauscht werden. Derartige Bauteile sind etwa Teile des Brenners oder auch Transitions, welche etwa als strömungstechnische Verbindung von der Brennkammer zum Turbineneintritt (der Entspannungsturbine) einer Gasturbine dienen. Derartige Transitions sind etwa in der europäischen Patentanmeldung EP 1 752 612 A1 beschrieben.
Der Ein- und Ausbau eines solchen Bauteils einer Gasturbine erfordert mitunter zunächst die Entfernung des Brenners von dem Gehäuse der Gasturbine zur Freilegung einer Brenneröffnung, welche durch den Brennergegenflansch am Gehäuse der Gasturbine bestimmt wird. Ist der Brenner entfernt, liegt das Bauteil, welches etwa dem jeweiligen Brenner zugeordnet ist, nach Zugang in das Gehäuse frei und kann entsprechend demontiert werden. Das Gewicht einer solchen Bauteils, etwa einer Transition liegt typischerweise zwischen 50 und 80 kg, so dass dieses nicht ohne weiteres händisch aus dem Gehäuse einer Gasturbine entfernt werden kann. Gesetzliche Auflagen in einigen Ländern fordern zudem auch die unterstützte Handhabung, so dass eine reine händische Manipulation gar nicht zulässig wäre. Derartige Vorgaben dienen in erster Linie der Unfallgefahr- und Verletzungsvermeidung. Zudem sind die Geometrien verschiedener Bauteil einer Gasturbine, meist derart sperrig, dass die Entfernung der Bauteile etwa aus den betreffenden Brenneröffnungen nicht durch eine einfache lineare Bewegung erfolgen kann, sondern durch eine gezielte Kippbewegung mit dreidimensionaler Leitkurve aus dem Gehäuse heraus bewegt werden muss. Eine derartige Kippbewegung kann hierbei aus einer Anzahl einzelner Kippbewegungen zu einer Gesamtkippbewegung zusammen gesetzt sein.
Der Stand der Technik, welcher der Anmelderin intern bekannt ist, verwendet hierzu typischerweise Kettenzüge bzw. Seile unter gleichzeitiger Einwirkung manueller Kräfte des Bedien- bzw. Wartungspersonals, so dass die beschriebene Kippbewegung mehr oder weniger händisch vollführt werden kann.
Nachteilig an diesem Vorgehen zum Entfernen eines Bauteils ist zunächst, dass ein sicheres Arbeiten ohne Gefahr der Beschädigung der Bauteils bzw. der Brenneröffnung nicht möglich ist. Aufgrund des großen Gewichtes des Bauteils reichen nämlich bereits kleine Unachtsamkeiten aus, um insbesondere den Brennergegenflansch durch unbeabsichtigte Stoßeinwirkung permanent zu beschädigen. Ebenfalls kann durch einen solchen Stoß das Bauteil selbst Schaden nehmen, wodurch die Strömungsverhältnisse an oder in dem Bauteil signifikant beeinflusst werden würden, sollte diese nicht ausgetauscht werden.
Weiter zeigt es sich als nachteilig, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehensweise die Einwirkung wenigstens zweier Personen des Bedien- oder Wartungspersonals benötigt, um die beschriebene Kippbewegung ausreichend sicher zu vollführen. Insofern ist ein verhältnismäßig hoher Personalaufwand erforderlich, um etwa lediglich ein Bauteil aus dem Gehäuse der Gasturbine zu entfernen.
Weiterhin gilt es zu berücksichtigen, dass die Platzverhältnisse etwa im Bereich der Brenneröffnung mitunter nicht ausreichend vorhanden sind, um eine einfache Montage bzw. Demontage der Bauteile zu erlauben. Aufgrund der Anordnung zahlreicher Leitungen, Rohre bzw. Kabel im Bereich des Gehäuses kann nämlich eine deutliche Platzeinschränkung vorliegen, welche den Bewegungsfreiraum für das Bedien- oder Wartungspersonal deutlich einschränken. So kann es etwa nach dem Stand der Technik der Fall sein, dass Leitungen bzw. Rohre und Kabel demontiert werden müssen, bevor ein sicherer Ein- und Ausbau der Bauteile selbst möglich gemacht werden kann.
Aus diesen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen ergibt sich ein technisches Erfordernis, eine geeignete Vorrichtung vorzuschlagen, welche beim Ein- und Ausbauen eines Bauteils einer Gasturbine diese Nachteile vermeiden kann. Insbesondere soll die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, einen möglichst geringen Arbeitsbereich zu nutzen, so dass der Ein- und Ausbau auch an Gasturbinen erfolgen kann, deren Brenneröffnungen durch Leitungen, Kabel und Rohre mitunter schwerer zugänglich sind. Weiterhin soll die Sicherheit, mit welcher ein Bauteil ein- und ausgebaut werden kann, erhöht werden, um so die Beschädigung von Gehäuse und Bauteil selbst vermeiden zu können.
Diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden gelöst gemäß einer Vorrichtung nach Anspruch 1.
Insbesondere werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch eine Vorrichtung zum Einbauen und Ausbauen eines Bauteils einer Gasturbine, umfassend ein Schienensystem bevorzugt zur Befestigung an der Gasturbine, auf welchem Schienensystem wenigstens ein Läufer vorgesehen ist, welcher entlang einer vorbestimmten Verschiebeachse verschoben werden kann, wobei auf dem Läufer ein Lastarm befestigt ist, welcher dazu ausgebildet ist, in wenigstens zwei Raumrichtungen verschwenkt zu werden und wobei der Lastarm einen Befestigungsabschnitt aufweist, welcher zur Ausbildung einer lösbaren Verbindung mit dem betreffenden Bauteil ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Idee beruht also darauf, ein Schienensystem vorzusehen, bevorzugt ein solches an der Gasturbine, insbesondere an dem Gehäuse der Gasturbine zu befestigen, auf welchem ein Lastarm montiert ist. Der Lastarm selbst ist auf einem Läufer für das Schienensystem befestigt und kann entlang einer durch das Schienensystem definierten Verschiebeachse verschoben werden. Diese Verschiebeachse verläuft etwa typischerweise senkrecht auf die Fläche zu, welche durch den Brennergegenflansch am Gehäuse der Gasturbine bestimmt ist. Insofern kann bereits entlang einer Raumrichtung ein von dem Lastarm gehaltenes Bauteil verschoben werden.
Diese lineare Bewegung entlang der Verschiebeachse ist jedoch nicht ausreichend, um die für den Ein- und Ausbau eines Bauteils erforderliche Kippbewegung zu vollführen. Insofern sieht die Erfindung weiterhin vor, dass der Lastarm in wenigstens zwei Raumrichtungen verschwenkt werden kann, so dass bei möglicherweise auch gleichzeitiger Bewegung entlang der Verschiebeachse eine für den Ein- und Ausbau des Bauteils geeignete Schwenkbewegung vollführt werden kann, soweit das Bauteil an dem Lastarm angebracht ist.
Eine Verschwenkung in zwei Raumrichtungen ist hierbei insbesondere eine Verschwenkung in einer Raumebene und wird definiert durch zwei Raumrichtungen, die typischerweise senkrecht zueinander angeordnet sind. Insofern erfolgt eine Verschwenkung eines Lastarmes stets wenigstens in zwei Raumrichtungen. Eine der beiden Raumrichtungen kann hierbei mit der durch die Verschiebeachse vorgegebenen Raumrichtung identisch sein, so dass das Bauteil in der Tat nur lediglich in einer einzigen Ebene schwenkend bewegt werden kann.
Eine bevorzugte Befestigung des Schienensystems an der Gasturbine ist während des Austauschens bzw. Einbauens natürlich ausreichend stabil vorzunehmen, so dass die Bewegung der Bauteils lediglich entlang der Verschiebeachse bzw. in den für den Lastarm zugänglichen Raumrichtungen entsprechend ermöglicht wird. Erfolgt keine Befestigung des Schienensystems an der Gasturbine, sind andere Vorkehrungen zu treffen, dass eine ausreichend sichere und stabile Lastabstützung erfolgen kann.
Damit das Bauteil weitgehend frei mittels des Lastarms bewegt werden kann, ist besonders bevorzugt, dass der Befestigungsabschnitt endständig an dem Lastarm angebracht ist. Insofern wird das Bauteil bei Verschwenken des Lastarms kaum durch die Ausdehnung des Lastarms selbst beeinträchtigt.
Die lösbare Verbindung zwischen Bauteil und Befestigungsabschnitt dient hierbei der lediglich zeitweiligen Befestigung des Bauteils an dem Lastarm bis etwa das Bauteil durch die entsprechende Brenneröffnung am Gehäuse der Gasturbine ein- bzw. ausgeführt wurde. Nach entsprechender Einführung etwa kann diese Verbindung wiederum gelöst werden, so dass der Lastarm wieder für eine neue Montage bzw. Demontage eines weiteren Bauteils zur Verfügung stehen kann. Die Lösbarkeit der Verbindung ist insofern ein wesentliches Erfordernis der Erfindung.
Wird nun ein Bauteil an dem Befestigungsabschnitt der Vorrichtung zum Ein- und Ausbauen angebracht, kann aufgrund der durch das Schienensystem bzw. dem Lastarm vorgegebenen Bewegungsfreiheitsgrade eine nicht lineare Kippbewegung vollführt werden, welche erforderlich ist, um das Bauteil in das Gehäuse der Gasturbine einzubauen bzw. diese aus dem Gehäuse wieder zu entfernen. Ist das Schienensystem an der Gasturbine befestigt ist, bedarf die Vorrichtung weder des Einsatzes von Ketten oder Hebezeug, so dass die möglicherweise vorherrschenden Raumeinschränkungen im Bereich der Brenneröffnung für die Wartung der Gasturbine beim Ein- und Ausbauen das Bauteils deutlich weniger einschränkend sind. Das Gewicht des Bauteils kann etwa von der Vorrichtung entsprechend vollständig abgestützt werden, so dass die Gewichtskräfte in die Gasturbine, insbesondere in das Gehäuse der Gasturbine vollständig eingeleitet werden können.
Der Lastarm selbst ist weiterhin dazu ausgebildet, von dem Wartungspersonal einfach bedient zu werden. Aufgrund der Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Bauteils an dem Lastarm steht jedoch nur ein vorgegebener Bewegungsraum zur Verfügung, der zudem verhindern kann, dass das Bauteil beim Ein- und Ausbauen unbeabsichtigt mit dem Gehäuse der Gasturbine zusammenstößt.
Aufgrund der Lastabstützung des Bauteils gegenüber dem Schienensystem sowie aufgrund der eingeschränkten Bewegungsfreiheit auf dem Schienensystem unter gleichzeitiger Vorsehung einer möglichen Schwenkbewegung durch den Lastarm kann ein Bauteil also sicher und effizient aus der Gasturbine ein- und ausgebaut werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lastarm in genau zwei Raumrichtungen verschwenkbar ist. Wie bereits weiter oben ausgeführt, stehen diese beiden Raumrichtungen senkrecht aufeinander und spannen eine Schwenkebene auf. Eine Verschenkung in einer weiteren dritten Raumrichtung, welche senkrecht auf dieser Schwenkebene steht, ist somit nicht möglich. Aufgrund dieser Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Lastarms, ergibt sich für das Bedien- und Wartungspersonal beim Ein- und Ausbauen des Bauteils auch ein geringeres Risiko, das Bauteil in fehlerhafter Weise zu bewegen, bzw. sich selbst zu verletzten. Vielmehr gibt die eingeschränkte Bewegungsmöglichkeit einen sicheren zu nutzenden Raumbereich vor, über welchen das Bauteil in die Gasturbine ein- bzw. aus dieser ausgeführt werden kann. Gleichzeitig ist durch das Wartungspersonal keine Kraftaufwendung erforderlich, um etwa das Bauteil in einer weiteren dritten Raumrichtung zu bewegen. Wie bereits oben angedeutet, kann eine der beiden ausführungsgemäßen Raumrichtungen identisch sein mit der durch die Verschiebeachse bestimmten Raumrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lastarm drei Gelenke mit jeweils einer definierten Schwenkachse aufweist, von welchen Schwenkachsen bevorzugt wenigstens zwei zueinander parallel sind. Die betreffenden Gelenke erlauben eine zielgerichtete Führung des Bauteils an dem Lastarm, wobei die Führungskräfte bei Verschwenken der einzelnen Gelenke eine mechanische Abstützung des Gewichts der Bauteils erlauben. Aufgrund des Vorsehens von drei Gelenken, kann eine platzsparende Schwenkbewegung des Bauteils unter gleichzeitiger linearer Einfahrbewegung des Bauteils etwa in die Brenneröffnung des Gehäuses ausgeführt werden, und so ein effizientes Ein- und Ausbauen aus dem Gehäuse der Gasturbine erreicht werden.
Entsprechend einer Weiterführung der Idee bzw. einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lastarm drei Gelenke mit einer jeweils definierten Schwenkachse aufweist, von welchen Schwenkachsen alle parallel zueinander sind. Die Schwenkachsen ermöglichen somit wiederum lediglich eine Verschwenkung des an dem Lastarm befestigten Bauteils in einer Verschwenkebene, wobei die drei Gelenke eine besonders flexible Handhabung des Bauteils beim Ein- und Ausbauen ermöglichen.
Entsprechend einer Weiterführung beider vorhergehender Ausführungsformen ist vorgesehen, dass ein Gelenk auf dem Läufer insbesondere raumfest angebracht ist und die Schwenkachse des Gelenks im Wesentlichen senkrecht zur Verschiebeachse verläuft, welche durch das Schienensystem vorgegeben ist. Folglich kann eine effiziente Kraftabstützung des an dem Lastarm befestigten Bauteils über den Läufer in das Schienensystem erfolgen, wobei durch eine Überlagerung der linearen Bewegung entlang der Verschiebeachse und der Verschwenkbewegung um das betreffende Gelenk eine sehr platzsparende Kippbewegung des Bauteils ausgeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes und ein zweites Gelenk mit einem ersten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind und das zweite und dritte Gelenk mit einem zweiten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei die beiden Verbindungsabschnitte die jeweiligen Gelenke voneinander unterschiedlich beabstanden. In anderen Worten weisen die Verbindungsabschnitte eine unterschiedliche Ausdehnung auf, typischerweise senkrecht zum Verlauf der Schwenkachsen, so dass zwei miteinander verbundene Gelenke einen ersten Abstand voneinander aufweisen und die beiden anderen Gelenke einen davon abweichenden, zweiten Abstand voneinander aufweisen. Hierdurch sind die Überlagerung zweier Schwenk- bzw. Kippbewegungen möglich, welche eine besonders flexible Handhabung des ein- bzw. auszubauenden Bauteils ermöglicht. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der beiden Verbindungsabschnitte, kann der Verfahrwinkel bei Vollführen der Kippbewegung flexibel auf die zur Verfügung stehende Öffnung am Gehäuse der Gasturbine eingestellt werden.
Gemäß einer Weiterführung dieser Idee kann vorgesehen sein, dass der Befestigungsabschnitt an einem der Gelenke endständig direkt oder indirekt angebracht ist und ein Verbindungabschnitt, welcher ebenfalls an dem betreffenden Gelenk angebracht ist, länger ist als der jeweils andere Verbindungsabschnitt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, dass die Gelenke jeweils eine Schwenkwiderstandsvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, den Schwenkwiderstand des jeweiligen Gelenks einzustellen. Die Schwenkwiderstandsvorrichtungen sind insbesondere als Klemmvorrichtungen ausgebildet, welche eine Buchse sowie eine darin verlaufende Welle umfassen, wobei der Reibewiderstand bei Drehung der Welle in der Buchse etwa durch eine Verstellschraube angepasst werden kann, welche mit einem Reibeblech bzw. Reibeklotz zusammenwirkt, das bzw. der auf die Welle mit einem vorbestimmten Anpressdruck gepresst wird. Die Schwenkwiderstandsvorrichtung bewahrt also das Wartungspersonal bei Bedienung des Lastarmes davor, dass das Bauteil, das am Lastarm befestigt wurde, aufgrund seines Eigengewichtes trotz Vorsicht das Wartungspersonal unbeabsichtigte Schwenkbewegungen ausführt. Aufgrund der Schwenkwiderstandsvorrichtung kann ein Teil der Gewichtskraft des Bauteils gezielt auf die Gelenke übertragen werden, so dass eine freie praktisch reibungslose Bewegung des Bauteils vermieden werden kann. Dies erhöht zum einen die Kontrolle der Bewegung des Bauteils als auch die Aufwendung der Kraft, welche zum Vollführen der Kippbewegung des Bauteils an dem Lastarm erforderlich ist. Insbesondere können nämlich hierzu die einzelnen Schwenkwiderstandsvorrichtungen an den Gelenken zeitweilig verstellt werden, so dass die Gelenke, welche zur Ausführung einer Schwenkbewegung zu einer Zeit nicht gebraucht werden, etwa mit einem sehr hohen Schwenkwiderstand belegt werden können.
Gemäß einer weiteren ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Gelenke jeweils eine Feststellvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, die Gelenke jeweils festzustellen. Insbesondere kann die Feststellvorrichtung mit der Schwenkwiderstandsvorrichtung identisch sein, d.h. der Schwenkwiderstand kann mit Hilfe der Schwenkwiderstandsvorrichtung derart eingestellt werden, dass eine Schwenkbewegung verhindert werden kann. Andererseits ist es jedoch auch möglich, die Feststellvorrichtung unabhängig von der Schwenkwiderstandsvorrichtung vorzusehen. Insofern erlaubt die Feststellvorrichtung lediglich zwei Einstellzustände, nämlich einen losen und einen festgestellten Zustand. Die Feststellvorrichtungen erhöht wiederum die Flexibilität bei der Handhabung des am Lastarm befindlichen Bauteils deutlich.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt mit einem der Gelenke direkt oder indirekt verbunden ist. Insbesondere ist die Verbindung derart ausgestaltet, dass der Befestigungsabschnitt endständig an dem Schwenkarm angeordnet ist. Die endständige Anordnung erlaubt hierbei, wie oben bereits ausgeführt, eine Handhabung des Lastarms ohne dass das Bauteil mit den anderen Bauteilen des Lastarms in unerwünschten Kontakt gerät. Ist der Befestigungsabschnitt mit einem Gelenk direkt oder indirekt verbunden, wird die Flexibilität der Handhabung des Bauteils beim Ein- und Ausbauen wiederum erhöht.
Weiterhin ist gemäß einer anderen Idee vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt dazu ausgebildet ist, mit dem brennernahen Ende des Bauteils, insbesondere einer Transition verbunden zu werden. Folglich kann das gesamte Bauteil etwa in die Brenneröffnung eingeführt werden, ohne diese zwischenzeitlich von dem Lastarm entfernen zu müssen. Die Entfernung kann etwa dann erfolgen, wenn das Bauteil vollständig eingeführt und auch in der Gasturbine entsprechend befestigt wurde. Da das brennernahe Ende des Bauteils dem Brenner am nächsten angeordnet ist, muss ausführungsgemäß lediglich ein geringer Teil des Lastarms in die Brenneröffnung eingeführt werden, um das Bauteil zu montieren. Auch dies ist wiederum platzsparend und vorteilhaft.
Entsprechend einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt eine Hebevorrichtung aufweist, welche bevorzugt dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des Befestigungsabschnitts parallel zu einer der Schwenkachsen, insbesondere parallel zur örtlich nächsten Schwenkachse zu bewegen. Damit kann insbesondere dann eine Feinjustierung des Bauteils vorgenommen werden, wenn dieses etwa bereits in die Brenneröffnung eingeführt worden ist, es sich jedoch herausstellt, dass eine geeignete Höhenverstellung erforderlich ist. Eine solche Hebevorrichtung erlaubt damit eine besonders flexible Handhabung. Die Hebevorrichtung ist insbesondere als mit einer Kurbel angetriebene Linearübersetzung ausgebildet. Ist der Lastarm lediglich in zwei Raumrichtungen schwenkbar, ist eine solche Hebevorrichtung insbesondere dazu ausgeführt, das Bauteil senkrecht zu der Verschwenkebene zu bewegen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Figuren im Detail erläutert werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind und dies keine Einschränkung der Ausführbarkeit der Erfindung darstellt.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehenen technischen Merkmale gleiche technische Wirkung aufweisen sollen.
Fernerhin soll eine beliebige Kombination der nachfolgend beschriebenen technischen Merkmale beansprucht werden, soweit diese Kombination eine Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben erreichen kann.

Hierbei zeigen:

Figur 1: eine seitliche Ansicht in Perspektive auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ein- und Ausbauen eines Bauteils, an welcher ein entsprechendes Bauteils befestigt ist;
Figur 2: eine perspektivische Alleindarstellung des Lastarms, der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung zum Ein- und Ausbauen eines Bauteils;
Figur 3: eine Aufsicht auf die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung zum Ein- und Ausbau eines Bauteils mit daran befestigtem Bauteil;
Figur 4: eine perspektivische Rückansicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lastarms, so wie er etwa in Figur 2 dargestellt ist;
Figur 5: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ein- und Ausbauen eines Bauteils mit daran befestigtem Bauteil während des Ausführens einer Kippbewegung zum Ein- bzw. Ausbauen eines solchen Bauteils in Bezug auf eine Brenneröffnung des Gehäuses einer Gasturbine.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Ein- und Ausbauen einer Bauteils 11 in eine Gasturbine 10 (vorliegend nicht gezeigt). Hierbei umfasst die Vorrichtung 1 ein Schienensystem 20, welches zwei parallel zueinander verlaufende Schienen 21 aufweist, auf welchen ein in einer Verschiebeachse VA beweglicher Läufer 22 bewegbar angeordnet ist. Das Schienensystem 20 ist dazu ausgeführt, an einer Gasturbine 10, insbesondere an dem Gehäuse 5 einer Gasturbine 10 im Bereich der Brenneröffnung 13 (vorliegend nicht gezeigt) befestigt zu werden.
Auf dem Läufer 22 ist ein Lastarm 30 befestigt, welcher insgesamt drei Gelenke 31, 32 und 33 aufweist, die jeweils ein Verschwenken um eine jeweils definierte Schwenkachse SA (vorliegend nicht gezeigt) ermöglichen. Die drei Gelenke 31, 32, 33 sind jeweils über einen ersten Verbindungsabschnitt 41 bzw. über einen zweiten Verbindungsabschnitt 42 miteinander verbunden und ermöglichen somit eine kombinierte Schwenkbewegung der einzelnen Gelenke 31, 32, 33.
Am Ende des Lastarms 30 ist ein Befestigungsabschnitt 40 vorgesehen, welcher zur Ausbildung einer lösbaren Verbindung mit eines als Transition ausgeführten Bauteils 11 ausgebildet ist. Das Bauteil 11 wird hierbei am brennernahen Ende mit dem Befestigungsabschnitt 40 zeitweilig verbunden, so dass das Bauteil 11 während des Einbaus und Ausbaus über dem Befestigungsabschnitt 40 und die Gelenke 31, 32, 33 seine Gewichtskraft auf dem Schienensystem 20 abstützen kann. Vorliegend sind die Gelenke 31, 32, 33 derartig ausgebildet, dass die einzelnen Schwenkachsen SA jeweils parallel zueinander verlaufen. Dies ermöglicht eine Verschwenkung des Bauteils 11 an dem Lastarm 30 lediglich in zwei Raumrichtungen bzw. einer definierten Verschwenkebene (vorliegend nicht explizit gezeigt), auf welcher die jeweiligen Schwenkachsen SA senkrecht stehen.
Um die Schwenkwiderstände der einzelnen Gelenke geeignet einstellen zu können, weist jedes Gelenk 31, 32, 33 eine eigene Schwenkwiderstandsvorrichtung 34, 35, 36 auf, so dass dem Verschwenken um die betreffende Schwenkachse SA ein entsprechender Schwenkwiderstand entgegengesetzt werden kann. Die Schwenkwiderstandsvorrichtungen 34, 35, 36 sind vorliegend identisch mit einer Feststellvorrichtung 37, 38, 39, welche ein vollständiges Feststellen der einzelnen Gelenke 31, 32, 33 ermöglicht. Durch die Feststellung ist ein Verschwenken der jeweiligen Gelenke 31, 32, 33 nicht mehr möglich.
Wird nun ein Bauteil 11 in eine Gasturbine eingebaut bzw. aus einer solchen entnommen, ist es erforderlich, das Bauteil 11 zunächst am Befestigungsabschnitt 40 zu befestigen. Durch eine kombinierte Bewegung entlang der Verschiebeachse VA vermittelt durch den auf den Schienen 21 verlaufenden Läufer 22, sowie durch die Schwenkbewegungen um die drei Schwenkachsen SA der Gelenke 31, 32, 33, kann das Bedien- und Wartungspersonal bei geeigneter Koordination das Bauteil in die Brenneröffnung des Gehäuses ein- bzw. von dieser ausführen. Um die einzelnen Bewegungsabläufe zu unterstützen, können die einzelnen Schwenkwiderstandsvorrichtungen 34, 35, und 36 bzw. Feststellvorrichtungen 37, 38, 39 zeitweilig eingestellt werden, so dass die Anzahl an Bewegungsfreiheitsgraden mitunter vermindert werden kann. Hierdurch kann bei Bedienung eine Kraftersparnis für das Bedienpersonal resultieren bzw. die Genauigkeit der einzelnen Bewegungsvorgänge besser kontrolliert werden.
Weiterhin umfasst der Befestigungsabschnitt 40 eine Hebevorrichtung 45, welche als von einer Kurbel angetriebene Linearübersetzung ausgebildet ist. Die betreffende Hebebewegung, die mittels der Hebevorrichtung 45 ausgeführt werden kann, verläuft parallel zu den einzelnen Schwenkachsen SA und ermöglicht so eine Feinjustierung des Bauteils beim Einbau in die Gasturbine bzw. einen Abgleich des Befestigungsabschnitts 40 in Bezug auf das brennernahe Ende des Bauteils 11 beim Ausbau.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform des Lastarms 30, wobei jedoch das Schienensystem 20 sowie das Bauteil 11 ausgeblendet wurden. Deutlich sind nun die Schwenkachsen der drei Gelenke 31, 32, 33 zu erkennen, welche alle zueinander parallel verlaufen. Ebenfalls verlaufen diese Schwenkachsen SA senkrecht zu der durch das Schienensystem 20 definierten Verschiebeachse VA.
Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei hier deutlich die unterschiedlichen Längen der Verbindungsabschnitte 41 und 42 zu erkennen sind. Aufgrund der unterschiedlichen Längen ergibt sich eine verbesserte Flexibilität beim Ausführen des Kippvorgangs zum Ein- oder Ausführen des Bauteils aus der Gasturbine.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Rückansicht auf den Lastarm 30, so wie er bspw. in Figur 2 gezeigt ist.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, welche gerade beim Ausführen der für den Ein- bzw. Ausbau erforderlichen Kippbewegung dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 ist hierbei am Gehäuse 5 einer Gasturbine 10 mittels geeigneter Befestigungsbolzen im Bereich des Brennergegenflansches 12 befestigt. Der Brennergegenflansch 12 dient hierbei normalerweise der Befestigung des Brennerflansches (vorliegend nicht gezeigt) zur Befestigung des Brenners am Gehäuse 5. Der Brennergegenflansch 12 definiert zudem eine Brenneröffnung 13, über welche das Bauteil ein- bzw. aus der Gasturbine ausgeführt werden muss. Aufgrund der Geometrie des Bauteils kann das Bauteil 11 lediglich mittels einer geeigneten Kippbewegung in das Gehäuse 5 der Gasturbine 10 eingeführt werden, um dort an ihrem Platz befestigt werden zu können. Diese Kippbewegung kann mittels einer kombinierten Linearbewegung entlang der durch das Schienensystem 20 definierten Verschiebeachse VA und einer Schwenkbewegung um die Schwenkachsen SA der Gelenke 31, 32 und 33 ausgeführt werden.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Claims

Vorrichtung (1) zum Einbauen und Ausbauen eines Bauteils (11) einer Gasturbine (10), umfassend ein Schienensystem (20) bevorzugt zur Befestigung an der Gasturbine (10), auf welchem Schienensystem (20) wenigstens ein Läufer (22) vorgesehen ist, welcher entlang einer vorbestimmten Verschiebeachse (VA) verschoben werden kann, wobei auf dem Läufer (22) ein Lastarm (30) befestigt ist, welcher dazu ausgebildet ist, in wenigstens zwei Raumrichtungen verschwenkt zu werden und wobei der Lastarm (30) einen Befestigungsabschnitt (40) aufweist, welcher zur Ausbildung einer lösbaren Verbindung mit dem betreffenden Bauteil (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lastarm (30) in genau zwei Raumrichtungen verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lastarm (30) drei Gelenke (31, 32, 33) mit jeweils einer definierten Schwenkachse (SA) aufweist, von welchen Schwenkachsen (SA) bevorzugt wenigstens zwei zueinander parallel sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lastarm (30) drei Gelenke (31, 32, 33) mit jeweils einer definierten Schwenkachse (SA) aufweist, von welchen Schwenkachsen (SA) alle parallel zueinander sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenk (31) auf dem Läufer (22) insbesondere raumfest angebracht ist und die Schwenkachse (SA) des Gelenks (31) im Wesentlichen senkrecht zur Verschiebeachse (VA) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites Gelenk (31,32) mit einem ersten Verbindungsabschnitt (41) miteinander verbunden sind und das zweite und ein drittes Gelenk (32, 33) mit einem zweiten Verbindungsabschnitt (42) miteinander verbunden sind, wobei die beiden Verbindungsabschnitte (41, 42) die jeweiligen Gelenke (31, 32, 33) voneinander unterschiedlich beabstanden.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (40) an einem der Gelenke (31, 32, 33) endständig direkt oder indirekt angebracht ist und ein Verbindungsabschnitt (41), welcher ebenfalls an dem betreffenden Gelenk (31, 32, 33) angebracht ist, länger ist, als der jeweils andere Verbindungsabschnitt (42).
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (31, 32, 33) jeweils eine Schwenkwiderstandsvorrichtung (34, 35, 36) aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, den Schwenkwiderstand des jeweiligen Gelenks (31, 32, 33) einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (31, 32, 33) jeweils eine Feststellvorrichtung (37, 38, 39) aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, die Gelenke jeweils festzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (40) mit einem der Gelenke (31, 32, 33) direkt oder indirekt verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (40) dazu ausgebildet ist, mit dem brennernahen Ende des betreffenden Bauteils (11), insbesondere einer Transition verbunden zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (40) eine Hebevorrichtung (45) aufweist, welche bevorzugt dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des Befestigungsabschnitts (40) parallel zu einer der Schwenkachsen (SA), insbesondere parallel zur örtlich nächsten Schwenkachse (SA) zu bewegen.