EP3390784B1 - Strömungsmaschine mit mehreren leitschaufelstufen und verfahren zur teilweisen demontage einer solchen strömungsmaschine - Google Patents

Strömungsmaschine mit mehreren leitschaufelstufen und verfahren zur teilweisen demontage einer solchen strömungsmaschine Download PDF

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EP3390784B1
EP3390784B1 EP17705106.7A EP17705106A EP3390784B1 EP 3390784 B1 EP3390784 B1 EP 3390784B1 EP 17705106 A EP17705106 A EP 17705106A EP 3390784 B1 EP3390784 B1 EP 3390784B1
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EP
European Patent Office
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guide vane
guide
turbomachine
carrier
stage
Prior art date
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Active
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EP17705106.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3390784A1 (de
Inventor
Stefan Bärow
Oliver Dominka
Guido Ederer
Christian Felsmann
Florian Fuchs
Robert Herfurth
Jose Angel Hernandez Maza
Michael Kluck
Eike Kohlhoff
Kay Krabiell
Khaled Maiz
Behnam Nouri
Andre Willmann
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 Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the present invention relates to a turbomachine with the features of claim 1, namely with at least one ring-shaped guide vane carrier, which is composed of at least one lower part and an upper part releasably connected thereto, and at least three guide vane stages held on the inner circumference of the at least one guide vane carrier
  • Direction of flow are arranged axially one behind the other and each have a plurality of substantially radially extending guide vanes, each guide vane comprising a guide vane blade which extends between a base plate and a top plate, each base plate being held in a form-fitting manner directly on the guide vane carrier and in this way against one Displacement in the radial and axial direction is secured, at least some base plates of guide vanes of each guide vane stage by at least one additional securing element against displacement in the circumferential direction are secured, the base plates of adjoining guide vanes of axially adjacent guide blade stages each engage in a form-fitting manner directly in one another and partially overlap one another, and between the base
  • the invention relates to a method for partial disassembly of a turbomachine according to claim 9, wherein in the turbomachine of the type mentioned the upper part of the guide vane carrier is removed and guide vanes of a single guide vane stage are removed from the guide vane carrier.
  • Turbomachines of the type mentioned are basically known in the prior art.
  • the guide vanes of the axially successive turbine stages can be assembled one after the other in a guide vane carrier.
  • the turbine guide vanes comprise a base plate for attachment to the guide vane carrier, an adjacent airfoil and a radially inner head plate. Hooks arranged radially on the outside of the base plates can be inserted into the circumferential grooves of the vane carrier which are open to the side for fastening. So-called shroud blades are arranged between the guide blades of adjacent turbine stages.
  • the Figures 1 and 2nd show, by way of example, the construction of a partial area of a turbomachine 1 from Siemens AG with a ring-shaped guide vane carrier 2, which is divided in the middle into an upper part and a lower part, wherein in Figure 1 a section through the lower part 3 is shown without a runner.
  • a total of four guide vane stages 4a to 4d are held on the inner circumference of the guide vane carrier 2 and are arranged axially one behind the other in the flow direction.
  • the guide vane stage 4a forms on the far left in Figure 1 the first stage and the guide vane stage 4d on the far right in Figure 1 the fourth stage.
  • Each vane stage 4a 4 to 4d have a plurality of essentially radially extending guide blades 5, the guide blade blades 6 of which extend between ring-shaped base plates 7 and ring-shaped head plates 8.
  • the base plates 7 each comprise first retaining projections 9a projecting in the axial direction, which engage in annular grooves 10a formed on the guide vane carrier 2 and secure the guide vanes 5 in the radial direction. More precisely, the base plates 7 of the guide blades 5 of the first three guide blade stages 4a, 4b and 4c are each provided on one side with first retaining projections 9, via which the base plates 7 are supported on one side on the guide blade carrier 2.
  • first retaining projections 9a are formed on both sides of the base plates 7 of the guide blades 5 of the fourth guide blade stage 4d, so that these base plates 7 are supported on both sides of the guide blade carrier 2 or are fixed thereon.
  • the base plates 7 each comprise second retaining projections 9b protruding in the radial direction, which engage in annular grooves 10b formed on the guide vane carrier 2 and secure the guide vanes 5 in the axial direction, the second retaining projections 9b in the present case being arranged directly adjacent to the first retaining projections 9a.
  • securing elements 11 in the form of securing pins are furthermore provided, which are arranged in bores 12 which extend radially through both a first retaining projection 9 a and through the guide vane carrier 2.
  • the mutually facing axial end regions of the base plates of the guide vanes of adjacent guide blade stages are each provided with axially protruding overlapping projections 13 which overlap one another in such a way that the base plates 7 of the first guide blade stage 4a on those of the second guide blade stage 4b, and the base plates 7 of the second guide blade stage 4b on them of the third guide vane stage 4c and the base plates 7 of the third guide vane stage 4c directly support those of the fourth guide vane stage 4d.
  • the base plates 7 of the guide blades 5 of the first to third guide blade stages 4a to 4c are each held on the guide blade carrier 2 on the one hand and on at least one base plate 7 of a guide blade 5 of an adjacent guide blade stage on the other hand.
  • the construction described above is characterized in particular by the fact that the guide blades 5 are held directly on the guide blade carrier 2 and directly against one another, and that the foot plates 7 alone define the radially outer wall of the flow path. Accordingly, the construction dispenses with additional intermediate rings or the like, which gives it a very simple and inexpensive construction. Due to the design and arrangement of the guide vane carrier 2 and the guide vane stages 4a to 4d described above, the guide vane stages 4a to 4d must be assembled in sequence in a predetermined order when the turbomachine 1 is assembled, starting with the guide vanes 5 of the fourth guide vane stage 4d, which be firmly connected to the guide vane carrier 2.
  • the present invention provides a turbomachine with the features of claim 1, which is characterized in that at least some of the securing elements are inaccessible from an outside of the guide vane carrier and are positioned such that they can be reached by the maintenance personnel via the intermediate space in the maintenance state and can be assembled and disassembled.
  • This has the significant advantage that there is no particular sequence to be followed with regard to the assembly and / or disassembly of the guide vanes of the individual guide vane stages, since the securing elements are always freely accessible, which in particular simplifies, shortens and reduces maintenance and / or repair work and requires little cost can.
  • the form fit between the base plates and the guide vane carrier is preferably brought about by projections protruding radially and / or axially from the base plates, which engage in assigned circumferential grooves of the guide vane carrier. A simple structure is achieved in this way.
  • the projections are advantageously formed in the axial end regions of the foot plates, which results in a stable construction.
  • At least the base plates of the guide vanes of the first or last guide blade stage each have two axially spaced apart projections, which engage positively in the associated circumferential grooves of the guide blade carrier and secure the base plates against displacement in the radial direction.
  • the securing elements are preferably formed by securing pins which are received on the one hand in a recess formed on a base plate and on the other hand in a recess formed on the guide vane carrier, preferably at least one of the recesses being formed by a cylindrical bore.
  • the axial component of a direction vector of the main direction of extent of each securing element within a plane that extends radially through the securing element is advantageously larger than the radial component. In this way, particularly good accessibility of the securing elements is ensured, so that they can be easily installed and removed.
  • the present invention furthermore provides a method having the features of claim 9 for the partial disassembly of a turbomachine of the type mentioned at the outset is characterized in that the individual guide vane stage, the guide vanes of which are dismantled, can be freely selected.
  • the method according to the invention is distinguished from the prior art described at the outset in that there is no particular sequence to be followed when dismantling guide vanes in relation to the guide vane stages. Accordingly, maintenance and repair work on individual guide vanes or guide vane stages can be considerably simplified and shortened, which can result in large cost savings.
  • the individual guide vane stage, the guide vanes of which are dismantled is a guide vane stage which is arranged between the outermost guide vane stages.
  • a support device is preferably installed which holds at least one of the adjacent guide vane stages in position while the method is being carried out. Accordingly, it is prevented that the position of this adjacent guide vane step can change during the disassembly of the guide vane step to be removed, which facilitates both the disassembly and the reassembly.
  • the support device is preferably screwed or pinned to the at least one adjacent guide vane stage which is to be held in position, in particular to at least one head plate of one of its guide vanes, in order to ensure secure positioning.
  • Figure 3 shows a sectional view of a partial area of a turbomachine 1 according to an embodiment of the present invention with the upper part of a guide vane carrier 2 removed and the rotor already dismantled.
  • the structure of the Figure 3 Fluid machine 1 shown largely corresponds to that of the in Figure 1 shown and previously described fluid machine 1, which is why the same or similar components are designated by the same reference numerals and will not be described again below.
  • the securing elements 11 in the in Figure 3 are positioned such that after removal of the upper part of the guide vane carrier 2 they are easily accessible via the spaces 14 between the base plates 7 and the guide vane carrier 2 and can accordingly be easily dismantled and reassembled. More specifically, the securing elements 11, which are formed here by securing pins, are each accommodated in the embodiment shown, on the one hand in a recess 15 formed on a base plate 7 and on the other hand in a recess 15 formed on the guide vane carrier 2, which in the present case are designed as aligned bores.
  • a support device 17 is advantageously attached at least to the third guide vane stage 4c, preferably to the first three guide vane stages 4a to 4c, which surrounds the respective head plates 8 of the guide vanes 5 of the first three guide vane stages 4a to 4c, see Figure 5 .
  • the support device 17 has ring segment-shaped support elements 18 which protrude radially outward from a base element 19 and each receive the head plates 8 of a guide vane stage 4a, 4b or 4c between them.
  • the support elements 18 can be mechanically connected to the head plates 8 or tensioned, for example using appropriate screws or pins, even if this is not absolutely necessary.
  • the securing elements 11 of a guide vane 5 of the fourth guide vane stage 4d arranged at the very top can be released, whereupon the corresponding guide vane 5 can be removed.
  • the holding projections 9a and 9b of the base plate 7 of the guide vane 5 are moved in the circumferential direction and in this way are brought out of engagement with the associated ring grooves 10a and 10b.
  • the support device 17 ensures during the removal of the guide vanes 5 of the fourth guide vane stage 4d that the positioning of the guide vanes 5 of the adjacent guide vane stage 4c is maintained despite the fact that the engagement between the overlapping projections 13 is released. In this way, problem-free disassembly and reassembly of the guide vanes 5 of the fourth guide vane stage 4d is ensured.
  • the guide vanes 5 of the other guide vane stages 4a to 4c can also be individually dismantled and reassembled without having to remove adjacent guide vane stages.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, nämlich mit wenigstens einem ringförmig ausgebildeten Leitschaufelträger, der zumindest aus einem Unterteil und einem lösbar mit diesem verbundenen Oberteil zusammengesetzt ist, und wenigstens drei am Innenumfang des zumindest einen Leitschaufelträgers gehaltenen Leitschaufelstufen, die in Strömungsrichtung axial hintereinander angeordnet sind und jeweils eine Vielzahl von sich im Wesentlichen radial erstreckenden Leitschaufeln aufweisen, wobei jede Leitschaufel ein Leitschaufelblatt umfasst, das sich zwischen einer Fußplatte und einer Kopfplatte erstreckt, wobei jede Fußplatte formschlüssig unmittelbar an dem Leitschaufelträger gehalten und auf diese Weise gegen eine Verschiebung in radialer und axialer Richtung gesichert ist, zumindest einige Fußplatten von Leitschaufeln jeder Leitschaufelstufe durch zumindest ein zusätzliches Sicherungselement gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung gesichert sind, die Fußplatten benachbart angeordneter Leitschaufeln axial benachbarter Leitschaufelstufen jeweils formschlüssig direkt ineinander greifen und einander teilweise überlappen, und zwischen den Fußplatten jeder Leitschaufelstufe und der Innenseite des Leitschaufelträgers jeweils ein im Wesentlichen ringförmiger Zwischenraum belassen ist, der für das Wartungspersonal in einem Wartungszustand, in dem das Unterteil und das Oberteil des Leitschaufelträgers voneinander getrennt sind, zugänglich ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur teilweisen Demontage einer Strömungsmaschine gemäß dem Anspruch 9,wobei bei der Strömungsmaschine der eingangs genannten Art das Oberteil des Leitschaufelträgers entfernt und Leitschaufeln einer einzelnen Leitschaufelstufe von dem Leitschaufelträger demontiert werden.
  • Strömungsmaschinen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart beispielsweise die US 2012/0134788 A1 eine Flugzeug-Gasturbine, deren Leitschaufeln der axial aufeinanderfolgenden Turbinenstufen in einen Leitschaufelträger nacheinander montierbar sind. Typischerweise umfassen die Turbinenleitschaufeln eine Fußplatte zur Befestigung an den Leitschaufelträger, ein daran angrenzendes Schaufelblatt sowie eine radial innenliegende Kopfplatte. An den Fußplatten radial außen angeordnete Haken können dabei in zur Seite geöffnete Umfangsnuten des Leitschaufelträgers zur Befestigung eingeschoben werden. Zwischen den Leitschaufeln benachbarter Turbinenstufen sind sogenannte Deckband-Laufschaufeln angeordnet. Diese weisen an ihrem radial äußeren Ende in Umfangsrichtung verlaufende Dichtlippen auf, die mit den axial verlängerten Kopfplatten der Turbinenschaufeln eine Radialdichtung ausbilden. Analoge Konstruktionen zur Befestigung von Turbinenleitschaufeln an einem Leitschaufelträger zeigen ebenso die GB 2 313 161 A und GB 2 226 365 A .
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen beispielhaft den Aufbau eines Teilbereiches einer Strömungsmaschine 1 der Siemens AG mit einem ringförmig ausgebildeten Leitschaufelträger 2, der mittig in ein Oberteil und ein Unterteil unterteilt ist, wobei in Figur 1 ein Schnitt durch das Unterteil 3 ohne Läufer dargestellt ist. Am Innenumfang des Leitschaufelträgers 2 sind vorliegend insgesamt vier Leitschaufelstufen 4a bis 4d gehalten, die in Strömungsrichtung axial hintereinander angeordnet sind. Dabei bildet die Leitschaufelstufe 4a ganz links in Figur 1 die erste Stufe und die Leitschaufelstufe 4d ganz rechts in Figur 1 die vierte Stufe. Jede Leitschaufelstufe 4a bis 4d weist eine Vielzahl von sich im Wesentlichen radial erstreckenden Leitschaufeln 5 auf, deren Leitschaufelblätter 6 sich zwischen ringförmig angeordneten Fußplatten 7 und ringförmig angeordneten Kopfplatten 8 erstrecken. Die Fußplatten 7 umfassen jeweils in axialer Richtung vorstehende erste Haltevorsprünge 9a, die in an dem Leitschaufelträger 2 ausgebildete Ringnuten 10a greifen und die Leitschaufeln 5 in radialer Richtung sichern. Genauer gesagt sind die Fußplatten 7 der Leitschaufeln 5 der ersten drei Leitschaufelstufen 4a, 4b und 4c jeweils einseitig mit ersten Haltevorsprüngen 9 versehen, über die eine einseitige Abstützung der Fußplatten 7 am Leitschaufelträger 2 erfolgt. An den Fußplatten 7 der Leitschaufeln 5 der vierten Leitschaufelstufe 4d sind hingegen beidseitig erste Haltevorsprünge 9a ausgebildet, so dass sich diese Fußplatten 7 beidseitig am Leitschaufelträger 2 abstützen bzw. an diesem fixiert sind. Ferner umfassen die Fußplatten 7 jeweils in radialer Richtung vorstehende zweite Haltevorsprünge 9b, die in an dem Leitschaufelträger 2 ausgebildete Ringnuten 10b greifen und die Leitschaufeln 5 in axialer Richtung sichern, wobei die zweiten Haltevorsprünge 9b vorliegend jeweils unmittelbar benachbart zu ersten Haltevorsprüngen 9a angeordnet sind. Um eine Bewegung der Fußplatten 7 relativ zum Leitschaufelträger 2 in Umfangsrichtung zu verhindern, sind ferner Sicherungselemente 11 in Form von Sicherungsstiften vorgesehen, die in Bohrungen 12 angeordnet sind, die sich radial sowohl durch einen ersten Haltevorsprung 9a als auch durch den Leitschaufelträger 2 erstrecken. Die zueinander weisenden axialen Endbereiche der Fußplatten der Leitschaufeln benachbarter Leitschaufelstufen sind jeweils mit axial vorstehenden Überlappungsvorsprüngen 13 versehen, die einander derart überlappen, dass sich die Fußplatten 7 der ersten Leitschaufelstufe 4a an denen der zweiten Leitschaufelstufe 4b, die Fußplatten 7 der zweiten Leitschaufelstufe 4b an denen der dritten Leitschaufelstufe 4c und die Fußplatten 7 der dritten Leitschaufelstufe 4c an denen der vierten Leitschaufelstufe 4d unmittelbar abstützen. Entsprechend sind die Fußplatten 7 der Leitschaufeln 5 der ersten bis dritten Leitschaufelstufen 4a bis 4c jeweils am Leitschaufelträger 2 einerseits und an zumindest einer Fußplatte 7 einer Leitschaufel 5 einer benachbart angeordneten Leitschaufelstufe andererseits gehalten.
  • Die zuvor beschriebene Konstruktion zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Leitschaufeln 5 unmittelbar an dem Leitschaufelträger 2 sowie unmittelbar aneinander gehalten sind, und dass alleine die Fußplatten 7 die radial äußere Wandung des Strömungspfads definieren. Entsprechend verzichtet die Konstruktion auf zusätzliche Zwischenringe oder dergleichen, wodurch sie einen sehr einfachen und preiswerten Aufbau erhält. Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausbildung und Anordnung des Leitschaufelträgers 2 und der Leitschaufelstufen 4a bis 4d müssen die Leitschaufelstufen 4a bis 4d bei der Montage der Strömungsmaschine 1 allerdings der Reihe nach in einer vorbestimmten Reihenfolge montiert werden, beginnend mit den Leitschaufeln 5 der vierten Leitschaufelstufe 4d, die fest mit dem Leitschaufelträger 2 verbunden werden. Erst nach vollständiger Montage der vierten Leitschaufelstufe 4d kann mit dem Einbau der Leitschaufeln 5 der dritten Leitschaufelstufe 4c begonnen werden, woraufhin sich dann die Montage der Leitschaufeln der zweiten Leitschaufelstufe 4b und dann der ersten Leitschaufelstufe 4a anschließen kann. Bei der Demontage der Strömungsmaschine 1 müssen die Leitschaufelstufen 4a bis 4d in umgekehrter Reihenfolge nacheinander ausgebaut werden, beginnend mit den Leitschaufeln 5 der ersten Leitschaufelstufe 4a. Sollen im Rahmen von Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten beispielsweise nur Leitschaufeln 5 der Leitschaufelstufen 4b, 4c und/oder 4d überholt werden, geht dies mit einem sehr hohen Aufwand einher, da zumindest auch die Leitschaufeln 5 der ersten Leitschaufelstufe 4a ausgebaut werden müssen, obwohl diese gar nicht Gegenstand der Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten sind.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsmaschine mit alternativem Aufbau sowie ein verbessertes Verfahren zur teilweisen Demontage einer solchen Strömungsmaschine zu schaffen, das sich einfacher, schneller und kostengünstiger durchführen lässt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest einige der Sicherungselemente von einer Außenseite des Leitschaufelträgers unzugänglich und derart positioniert sind, dass sie in dem Wartungszustand für das Wartungspersonal über den Zwischenraum erreichbar sowie montier- und demontierbar sind. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass bezüglich der Montage und/oder Demontage der Leitschaufeln der einzelnen Leitschaufelstufen keine besondere Reihenfolge einzuhalten ist, da die Sicherungselemente stets frei zugänglich sind, wodurch insbesondere Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten vereinfacht, verkürzt und bei geringem Kostenaufwand durchgeführt werden können.
  • Der Formschluss zwischen den Fußplatten und dem Leitschaufelträger wird bevorzugt durch von den Fußplatten radial und/oder axial vorstehende Vorsprünge bewirkt, die in zugeordnete Umfangsnuten des Leitschaufelträgers greifen. Auf diese Weise wird ein einfacher Aufbau erzielt.
  • Die Vorsprünge sind vorteilhaft in axialen Endbereichen der Fußplatten ausgebildet, wodurch sich eine stabile Konstruktion ergibt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen zumindest die Fußplatten der Leitschaufeln der ersten oder letzten Leitschaufelstufe jeweils zwei axial beabstandet voneinander angeordnete Vorsprünge aufweisen, die formschlüssig in zugeordnete Umfangsnuten des Leitschaufelträgers greifen und die Fußplatten gegen eine Verschiebung in radialer Richtung sichern.
  • Bevorzugt sind die Sicherungselemente, insbesondere sämtliche Sicherungselemente, durch Sicherungsstifte gebildet, die einerseits in einer an einer Fußplatte ausgebildeten Ausnehmung und andererseits in einer an dem Leitschaufelträger ausgebildeten Ausnehmung aufgenommen sind, wobei bevorzugt zumindest eine der Ausnehmungen durch eine zylindrische Bohrung gebildet ist. Auf diese Weise wird ein sehr einfacher Aufbau erzielt.
  • Vorteilhaft ist die axiale Komponente eines Richtungsvektors der Haupterstreckungsrichtung jedes Sicherungselementes innerhalb einer Ebene, die sich radial durch das Sicherungselement erstreckt, größer als die radiale Komponente. Auf diese Weise wird eine besonders gute Zugänglichkeit der Sicherungselemente gewährleistet, so dass sich diese einfach ein- und ausbauen lassen.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zur teilweisen Demontage einer Strömungsmaschine der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die einzelne Leitschaufelstufe, deren Leitschaufeln demontiert werden, frei wählbar ist. Mit anderen Worten zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik dadurch aus, dass bei der Demontage von Leitschaufeln bezogen auf die Leitschaufelstufen keine bestimmte Reihenfolge einzuhalten ist. Entsprechend lassen sich Wartungs- und Reparaturarbeiten an einzelnen Leitschaufeln bzw. Leitschaufelstufen wesentlich vereinfachen und verkürzen, was mit großen Kosteneinsparungen einhergehen kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der einzelnen Leitschaufelstufe, deren Leitschaufeln demontiert werden, um eine Leitschaufelstufe, die zwischen den äußersten Leitschaufelstufen angeordnet ist.
  • Bevorzugt wird vor der Demontage der Leitschaufelstufe eine Stützeinrichtung montiert, die zumindest eine der benachbart angeordneten Leitschaufelstufen während der Durchführung des Verfahrens in Position hält. Entsprechend wird verhindert, dass sich die Position dieser benachbart angeordneten Leitschaufelstufe während der Demontage der auszubauenden Leitschaufelstufe verändern kann, was sowohl die Demontage als auch die erneute Montage erleichtert.
  • Bevorzugt wird die Stützeinrichtung mit der zumindest einen benachbart angeordneten Leitschaufelstufe, die in Position gehalten werden soll, verschraubt oder verstiftet, insbesondere mit zumindest einer Kopfplatte einer ihrer Leitschaufeln, um eine sichere Positionierung zu gewährleisten.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
    • Figur 1
    eine schematische Querschnittansicht eines Teilbereiches einer bekannten Strömungsmaschine bei abgenommenem Oberteil eines Leitschaufelträgers und entnommenem Läufer;
    Figur 2
    eine vergrößerte Ansicht des in Figur 1 mit der Bezugsziffer II gekennzeichneten Ausschnitts, die eine bekannte Anordnung eines Sicherungselementes zeigt;
    Figur 3
    eine schematische Querschnittansicht eines Teilbereiches einer Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei abgenommenem Oberteil eines Leitschaufelträgers und entnommenem Läufer;
    Figur 4
    eine vergrößerte Ansicht des in Figur 3 mit der Bezugsziffer IV gekennzeichneten Ausschnitts, die eine Anordnung eines Sicherungselementes zeigt, und
    Figur 5
    eine schematische Querschnittansicht der in Figur 3 dargestellten Strömungsmaschine, an der eine Stützeinrichtung befestigt ist.
  • Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines Teilbereiches einer Strömungsmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei abgenommenem Oberteil eines Leitschaufelträgers 2 und bereits demontiertem Läufer. Der Aufbau der in Figur 3 dargestellten Strömungsmaschine 1 entspricht zu großen Teilen demjenigen der in Figur 1 dargestellten und zuvor bereits beschriebenen Strömungsmaschine 1, weshalb gleiche oder gleichartige Bauteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und nachfolgend nicht erneut beschrieben werden.
  • Ein wesentlicher Unterschied zwischen den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Strömungsmaschinen 1 besteht darin, dass die Sicherungselemente 11 bei der in Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Strömungsmaschine 1 derart positioniert sind, dass sie nach dem Entfernen des Oberteils des Leitschaufelträgers 2 über zwischen den Fußplatten 7 und dem Leitschaufelträger 2 vorhandene Zwischenräume 14 problemlos zugänglich sind und entsprechend einfach demontiert und wieder montiert werden können. Genauer gesagt sind die Sicherungselemente 11, die vorliegend durch Sicherungsstifte gebildet werden, bei der dargestellten Ausführungsform jeweils einerseits in einer an einer Fußplatte 7 und andererseits in einer an dem Leitschaufelträger 2 ausgebildeten Ausnehmung 15 aufgenommen, die vorliegend als miteinander fluchtende Bohrungen ausgebildet sind. Diese Bohrungen sind, wie es insbesondere in Figur 4 dargestellt ist, derart ausgerichtet, dass die axiale Komponente a eines Richtungsvektors 16 der Haupterstreckungsrichtung jedes Sicherungselementes 11 innerhalb einer Ebene, die sich radial durch das Sicherungselement 11 erstreckt, größer ist als die radiale Komponente r. Vorliegend ist die axiale Komponente a etwa dreimal so groß wie die radiale Komponente r. Dank einer solchen Ausrichtung der Sicherungselemente 11 in im Wesentlichen axialer Richtung können beispielsweise Leitschaufeln 5 der vierten Leitschaufelstufe 4d demontiert werden, ohne zuvor die vorangehenden Leitschaufelstufen 4a bis 4c ausbauen zu müssen, wie es anhand von Figur 5 schematisch dargestellt ist. Hierzu werden in einem ersten Schritt das Oberteil des Leitschaufelträgers 2 sowie der Läufer entfernt, so dass die im Unterteil 3 vorgesehenen Leitschaufeln 5 freiliegen. In einem weiteren Schritt wird vorteilhaft zumindest an der dritten Leitschaufelstufe 4c, bevorzugt an den ersten drei Leitschaufelstufen 4a bis 4c, eine Stützeinrichtung 17 befestigt, welche die jeweiligen Kopfplatten 8 der Leitschaufeln 5 der ersten drei Leitschaufelstufen 4a bis 4c umgreift, siehe Figur 5. Im vorliegenden Beispiel weist die Stützeinrichtung 17 ringsegmentförmige Stützelemente 18 auf, die radial auswärts von einem Basiselement 19 vorstehen und jeweils die Kopfplatten 8 einer Leitschaufelstufe 4a, 4b bzw. 4c zwischen sich aufnehmen. Die Stützelemente 18 können mechanisch mit den Kopfplatten 8 verbunden bzw. verspannt werden, beispielsweise unter Verwendung entsprechender Schrauben oder Stifte, auch wenn dies nicht zwingend erforderlich ist. In einem weiteren Schritt können die Sicherungselemente 11 einer ganz oben angeordneten Leitschaufel 5 der vierten Leitschaufelstufe 4d gelöst werden, woraufhin die entsprechende Leitschaufel 5 ausgebaut werden kann. Hierzu werden die Haltevorsprünge 9a und 9b der Fußplatte 7 der Leitschaufel 5 in Umfangsrichtung bewegt und auf diese Weise aus dem Eingriff mit den zugehörigen Ringnuten 10a und 10b gebracht. Die Stützeinrichtung 17 gewährleistet während des Ausbaus der Leitschaufeln 5 der vierten Leitschaufelstufe 4d, dass die Positionierung der Leitschaufeln 5 der benachbarten Leitschaufelstufe 4c trotz der Tatsache beibehalten wird, dass der Eingriff zwischen den Überlappungsvorsprüngen 13 gelöst wird. Auf diese Weise wird eine problemlose Demontage und erneute Montage der Leitschaufeln 5 der vierten Leitschaufelstufe 4d gewährleistet.
  • Es sollte klar sein, dass in analoger Weise auch die Leitschaufeln 5 der anderen Leitschaufelstufen 4a bis 4c einzeln demontiert und wieder montiert werden können, ohne hierzu benachbarte Leitschaufelstufen ausbauen zu müssen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strömungsmaschine
    2
    Leitschaufelträger
    3
    Unterteil
    4a bis d
    Leitschaufelstufen
    5
    Leitschaufel
    6
    Leitschaufelblatt
    7
    Fußplatte
    8
    Kopfplatte
    9a,b
    Haltevorsprung
    10a,b
    Ringnut
    11
    Sicherungselement
    12
    Ausnehmung
    13
    Überlappungsvorsprung
    14
    Zwischenraum
    15
    Ausnehmung
    16
    Richtungsvektor
    17
    Stützeinrichtung
    18
    Stützelement
    19
    Basiselement

Claims (12)

  1. Strömungsmaschine (1) mit wenigstens einem ringförmig ausgebildeten Leitschaufelträger (2), der zumindest aus einem Unterteil und einem lösbar mit diesem verbundenen Oberteil zusammengesetzt ist, und wenigstens drei am Innenumfang des zumindest einen Leitschaufelträgers (2) gehaltenen Leitschaufelstufen (4a-d), die in Strömungsrichtung axial hintereinander angeordnet sind und jeweils eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Leitschaufeln (5) aufweisen, wobei jede Leitschaufel (5) eine Fußplatte (7) und eine Kopfplatte (8) sowie ein sich dazwischen erstreckendes Leitschaufelblatt (6) umfasst, und wobei
    - jede Fußplatte (7) formschlüssig unmittelbar an dem Leitschaufelträger (2) gehalten und auf diese Weise gegen eine Verschiebung in radialer und axialer Richtung gesichert ist,
    - zumindest einige Fußplatten (7) von Leitschaufeln (5) jeder Leitschaufelstufe (4a-d) durch zumindest ein zusätzliches Sicherungselement (11) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung gesichert sind,
    - die Fußplatten (7) benachbart angeordneter Leitschaufeln (5) axial benachbarter Leitschaufelstufen (4a-d) jeweils formschlüssig direkt ineinandergreifen und einander teilweise überlappen, und
    - zwischen den Fußplatten (7) jeder Leitschaufelstufe(4a-d) und der Innenseite des Leitschaufelträgers (2) jeweils ein im Wesentlichen ringförmiger Zwischenraum (14) belassen ist, der für das Wartungspersonal in einem Wartungszustand, in dem das Unterteil und das Oberteil des Leitschaufelträgers voneinander getrennt sind, zugänglich ist,
    wobei zumindest einige der Sicherungselemente von einer Außenseite des Leitschaufelträgers (2) unzugänglich und derart positioniert sind, dass sie in dem Wartungszustand für das Wartungspersonal über den Zwischenraum (14) erreichbar sowie montier- und demontierbar sind.
  2. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Leitschaufelträger (2) den Fußplatten (7) zugeordnete Umfangsnuten umfasst und
    der Formschluss zwischen den Fußplatten (7) und dem Leitschaufelträger (2) durch von den Fußplatten (7) radial und/oder axial vorstehende Vorsprünge (9a, 9b) bewirkt wird, die in die zugeordneten Umfangsnuten (10, 10b) des Leitschaufelträgers (2) greifen.
  3. Strömungsmaschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorsprünge (9a, 9b) in axialen Endbereichen der Fußplatten (7) ausgebildet sind.
  4. Strömungsmaschine nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest die Fußplatten (7) der Leitschaufeln (5) der ersten oder letzten Leitschaufelstufe (4a, 4d) jeweils zwei axial beabstandet voneinander angeordnete Vorsprünge aufweisen, die formschlüssig in die zugeordneten Umfangsnuten des Leitschaufelträgers (2) greifen und die Fußplatten (7) gegen eine Verschiebung in radialer Richtung sichern.
  5. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Sicherungselemente (11), insbesondere sämtliche Sicherungselemente (11), durch Sicherungsstifte gebildet sind, die einerseits in einer an einer Fußplatte (7) ausgebildeten Ausnehmung (15) und andererseits in einer an dem Leitschaufelträger (2) ausgebildeten Ausnehmung (15) aufgenommen sind.
  6. Strömungsmaschine nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine der Ausnehmungen (15) durch eine zylindrische Bohrung gebildet ist.
  7. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die axiale Komponente (a) eines Richtungsvektors (16) der Haupterstreckungsrichtung jedes Sicherungselementes (11) innerhalb einer Ebene, die sich radial durch das Sicherungselement (11) erstreckt, größer ist als die radiale Komponente (r) .
  8. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die axiale Komponente (a) zwei- bis viermal so groß ist wie die radiale Komponente (r).
  9. Verfahren zur teilweisen Demontage einer Strömungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei der Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Oberteil des Leitschaufelträgers (2) entfernt und Leitschaufeln (5) einer einzelnen Leitschaufelstufe von dem Leitschaufelträger (2) demontiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Leitschaufelstufe, deren Leitschaufeln (5) demontiert werden, frei wählbar ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    es sich bei der einzelnen Leitschaufelstufe, deren Leitschaufein demontiert werden, um eine Leitschaufelstufe handelt, die zwischen den äußersten Leitschaufelstufen angeordnet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    vor der Demontage der Leitschaufelstufe eine Stützeinrichtung (17) montiert wird, die zumindest eine der benachbart angeordneten Leitschaufelstufen während der Durchführung des Verfahrens in Position hält.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stützeinrichtung (17) mit der zumindest eine benachbart angeordnete Leitschaufelstufe verschraubt oder verstiftet wird.
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