WO2013030230A2 - Vorrichtung zur montage bzw. demontage eines bauteils an bzw. in einer stationären gasturbine und verfahren zur montage und demontage von einem bauteil einer stationären gasturbine - Google Patents

Vorrichtung zur montage bzw. demontage eines bauteils an bzw. in einer stationären gasturbine und verfahren zur montage und demontage von einem bauteil einer stationären gasturbine Download PDF

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rail system
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Andreas Griese
Simon Purschke
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T29/53978—Means to assemble or disassemble including means to relatively position plural work parts

Definitions

  • the invention relates to a device for mounting or dismounting a component on or in a stationary gas turbine and a method for this purpose.
  • Stationary gas turbines have long been known from the extensive state of the art.
  • One type of known stationary gas turbine is equipped with evenly distributed over the circumference combustion chambers, which are each referred to as a tube combustion chamber or as Can combustion chamber.
  • Each of these tubular combustion chambers always includes a seated in the gas turbine housing burner with a burner tube, at which a transition tube - in English as a "transition" designated net -.
  • transitional tubes direct the in a ⁇ individual cylindrical burner tubes resulting hot gas into an annular channel
  • the sector-shaped cross sections of all transition tubes are generally adjacent to one another in the circumferential direction, so that the hot gas generated in the individual tube combustion chambers has low loss into the annular channel of the gas turbine
  • the turbine blades arranged in the turbine are arranged in a stepwise manner.
  • Components to be loosened or to be fastened, particularly on or in the lower half of the housing, are to be transported to their destination with the hoist in an inadequate manner, since the gas turbine housing partially blocks the path of the hoist or its ropes or chains.
  • No. 5,921,075 discloses a combustion replacement system in which a rail is fastened to a peripheral flange connection of two axially adjacent parts of the gas turbine housing, along which a complicatedly designed carriage can be moved for transporting the burner to be mounted.
  • the carriage is equipped with a hinge and with a translationally displaceable torch support to transport individual burners of the gas turbine to its destination Koen ⁇ NEN.
  • the transition from the interior tubes of the gas turbine can be used ent ⁇ accepted or in the interior of the gas turbine.
  • a disadvantage of the known device is that it is a lot of ground, and a comparatively large Be ⁇ wegungsraum needed to the gas turbine casing.
  • EP 2 236 939 A1 discloses a tool for the disassembly of combustion chamber components of a gas turbine.
  • the tool comprises a telescopic unit to move the Brennkam ⁇ merkomponente in the gas turbine into it.
  • the tool is to be attached to each insertion opening, which is comparatively expensive.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for mounting or dismounting a component on or in a stationary gas turbine, which on the one hand comparatively ⁇ small construction and on the other hand allows a precise positioning of the relevant component on or in the stationary gas turbine.
  • Another object of the invention is to provide a method for assembling and disassembling a component of a stationary gas turbine, which is comparatively quickly feasible without ei ⁇ NEN particularly large need for mounting space.
  • the object directed to the device is achieved with such according to the device features according to claim 1.
  • the object directed to the method is achieved with one according to claim 11.
  • Advantageous embodiments of the device and the method are specified in the respective subclaims. Unless otherwise stated is, the features of different sub-claims can be combined with each other in any way.
  • the device for subsequent erecting and dismantling of a component on or in a stationä ⁇ ren gas turbine a rail system with a therealong movable frame carriage on which an insertion with a thereto along a displacement axis displaceable carrier unit for the component arranged is, wherein the shift system is two-lane - thus comprises two rails - both rails of the rail system for attachment to an insertion opening having wall portion of the guest turbine are configured and the displacement axis transverse, preferably ⁇ perpendicular to a plane spanned between the rails area between extends through the two rails.
  • the invention is therefore based on the finding that the finding that the
  • Attachment of the rail system known from the prior art to the housing flange of the gas turbine is unfavorable.
  • An insertion opening near attachment of the rail system is structurally much cheaper.
  • the invention proposes to use a two-track rail system, which is fastened to the same wall on which the insertion openings are arranged. In this case, the rails and the components sliding or rolling on them can be made smaller in size than in one
  • the rails are only so far away from each other that when the device is attached to the gas turbine, the insertion opening is completely free. Nevertheless, the two rails are located in close proximity to the insertion opening.
  • the relevant component can thus easily along the displacement axis between the two rails into the gas turbine and out of the gas turbine also moved ⁇ who. Further, it was recognized that can be a whole with the dual sliding ⁇ busbar system simultaneously achieved a much higher stiffness and strength of the device since the weight forces of the component and also the device rarely over on the carrier unit, the support rails and the frame carriage then several points of attack in the rail system and from there further into the housing of the gas turbine ver ⁇ divided derived. Another advantage is that with respect to the center axis of the gas turbine no such large diameter for the movement space of the mounting device is required as in the prior art, since even the outer rail of the rail ⁇ system is located within the outermost diameter of the housing of the gas turbine.
  • the rail system is designed either as an endless circular path or as a circular arc. Preferably, however, that is
  • Rail system formed as an endless circular path, so that with the help of this endless circular path of the frame carriage and arranged thereon insertion unit and carrier unit can approach each arranged on the gas turbine insertion opening.
  • egg ⁇ nem switched off as a circular arc rail system this would be dismantled several times and reassembled at another circumferential position. Both embodiments shorten the Set-up time for the preparation of the assembly or disassembly of the building ⁇ part on or in the stationary gas turbine.
  • the rail system for each rail comprises a plurality of rail holders for
  • the shooting ⁇ nenhalter can thereby be designed modularly to attach them to the insertion of the burner.
  • the rail system can also be fastened next to the insertion openings, for example by bolts.
  • the frame carriage comprises per rail of the rail system at least two on the respective rail synchronously moved roller carriage, which preferably each comprise at least two rollers.
  • the embodiment has four roles in each roller carriage, so that the frame carriage has a total of 16 rollers on ⁇ , so that the frame carriage is supported on each of its four corners on both sides of the relevant rail.
  • Las sen thus the weight forces of the movable unit and the component to be mounted on the four vertices of the framework ⁇ menwagens - exact said about the eight rollers - essentially long-range distributed as in the prior art in the
  • the rollers are unrolled on those sides of the rails, which respectively face the other rails.
  • the rollers each press with their rolling surface against the inside of the respective rail, so that in principle the two rails are slightly pressed apart by the rollers.
  • the roles are Preferably designed as deflection rollers, so that in principle the rolling surface is bounded on both sides by a flange. This is at the same time a form fit between the ⁇ respective rail and the rollers concerned given, so that a derailment of the frame carriage is reliably prevented by the rail system for each circumferential position of the frame carriage on the rail system.
  • the insertion unit comprises at least two linear rails
  • Carrier rails along which the support unit is displaceable This ensures a guided movement of the component when it is introduced into the gas turbine or when it is removed from the gas turbine. This prevents ungewünsch- th, incidental contact between the component and housing, what the elements protects against ⁇ from damage.
  • Figure 1 is a perspective view of a housing portion ⁇ for stationary gas turbines
  • FIG. 2 shows a perspective, schematic representation of a housing part of the gas turbine with the pre ⁇ device comprising a housing attached to the rail system, as well as along the Schienensys ⁇ tems movable unit,
  • FIG. 3 shows an alternative to that shown in FIG
  • FIG. 4 shows a side view of the device mounted on the gas turbine housing for mounting and dismounting gas turbine components
  • Figure 5 two different attachments of roller carriage on the frame carriage and
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment, in which instead of the rail system, the frame carriage is attached directly to the housing of the gas turbine.
  • FIG. 1 shows a part of the housing 10 of a stationary gas turbine in a perspective view.
  • the housing part comprises a lower half 12 and an upper half 14, which are flange-like in a parting plane 16 at ⁇ each other and their flanges are screwed together.
  • Each half has a coaxial wall section 17 and a wall section 21 set up steeply for this purpose.
  • 14 openings 18 are provided, all of which lie on an imaginary circle, which is concentric with the machine axis 19.
  • the ⁇ ff ⁇ voltages 18 is burner or insertion.
  • a burner 20 is inserted in one of the openings 18, whereby the opening 18 is closed. Through the opening 18, other components of the
  • Gas turbine are introduced into the interior, when the lifting of the upper half 14 of the housing 10 is too expensive.
  • the components may be known from the prior art burner tubes or transitional tubes.
  • the device 22 comprises a rail system 23 with two rails, an outer rail 25 and an inner rail 26.
  • the terms “inside” and “outside” refer to the machine axis 19 of the gas turbine.
  • Each rail 25, 26 is fastened to the wall section 21 via a plurality of rail holders 28.
  • the inner rail 26 may additionally or alternatively also be fastened to the coaxial wall section 17.
  • the device 22 further comprises a movable along the rails 25, 26
  • This unit 35 comprises a frame carriage 30, a carriage 30 attached to the frame insertion unit 36 with a ⁇ is longitudinally displaceable in the carrier unit 40.
  • FIG. 3 shows, in contrast to FIG. 2, an alternative device 22, which differs substantially from the device 22 according to FIG. 2 in that the rail system 23 extends only over an arc of the circumference of the gas turbine housing 10 and not - as in FIG 2 - designed as an endless circular path.
  • a roller carriage 32 with two rollers is provided at each corner 27 of the frame carriage 30.
  • the rollers 34 are in the form of pulleys, so formed with a two-sided flange, so that the rollers 34 can not slip off the rails 25, 26 laterally.
  • the frame carriage 30 and thus also the insertion unit 36 together with the carrier unit 40 are displaceable along the rails 25, 26 in the circumferential direction of the gas turbine housing 10, which is represented by the double arrow 52.
  • the carrier unit 40 along a rail system 23 ver ⁇ pushed, which is illustrated by means of the double arrow 54.
  • the travel path of the frame carriage 30 and the displacement axis of the carrier unit 40 are transverse to one another.
  • the rail system 23 with the rails 25, 26 is first to be arranged on the housing 10 of the gas turbine. Subsequently, the frame carriage 30 is inserted with the insertion unit 36 disposed thereon and with a thereto displaceable along a displacement axis ⁇ cash carrier unit 40 in the rail system 23rd At the same time a cable is fastened to a hook 56 of the displaceable unit 35, to which the unit 35 then hangs.
  • the unit 35 can be moved to any position without fitters have to keep the Ge ⁇ weight of the unit 35 and the burner. In a twelve o'clock position of the torch 50 can be connected to the carrier unit 40 temporarily be fixed for the final leg of the transport ⁇ consistently.
  • the movable unit 35 of the Bren ⁇ ner 50 are transported to that opening 18 to which the burner 50 is to be attached. There, the unit 35 is then secured against further movement, which on the one hand relieves the cable and on the other hand allows a particularly accurate alignment of the burner 50 relative to the opening 18.
  • the carrier unit 40 is displaced along its displacement axis, so that meanwhile the burner 50 passes through the opening 18 into the interior of the gas turbine without an immersed in a component-damaging contact.
  • a flange 51 arranged on the burner 51 can be screwed to a flange 18 located around the opening 18.
  • the burner 50 is released from the carrier unit 40, after which the assembly of the respective Bren ⁇ ner 50 is completed.
  • the movable unit 35 moves back to a loading position in which the next component to be mounted attached to the support unit 40 ⁇ who can.
  • the components to be mounted at an easily accessible location in a "load Posi ⁇ tion" can be mounted on the movable unit 35 and can be transported by a kind turret system in a less readily accessible Liehe mounting position.
  • Another advantage of the device 22 is the fact that For example, it is conceivable that a burner 50 positioned with the aid of the frame carriage 30 is first attached as an alternative to its opening 18 and then the fastening on the carrier unit 40 is released Carrier unit 40 for equipping with the next burner to be mounted 50 available, during which the first auxiliary mounted burner 50 is then at the same time while loading the frame carriage 30 with the next burner 50 is still properly attached to the housing 10.
  • the rail holder 28 comprises an attachment 29 and a plate 31 and a receptacle 33.
  • the use of the attachment 29 is particularly advantageous if the rail holder 28 is to be mounted on a gas turbine, are still mounted on the burner burner 18 opening. In this case, the use of an essay 29 is not required, what to do leads that regardless of whether at an opening 18, a burner 50 is attached or not, the rail 25 and 26 always has the same distance from the wall portion 21.
  • the rail brackets 28 are not attached to the end face of the flange 58, but either mar ⁇ Lich on the flange, the side of the wall portion 21 or on the wall portion 17 itself. As a result, each opening 18 can be equipped with burners 50 and is not blocked by any rail holders 28.
  • Figures 5, 6 show in cross-section two different embodiments of roller carriage 32, each with two rollers 34 arranged thereon. They are mounted on the axes 62 via an attached bearing with two roller bearings 60, wherein the axial securing in the one direction by a shaft shoulder and in the other direction is ensured by a nut. Both axes 62 are firmly clamped in the axle holder 64 by a nut 65. In order to ensure that there is always both rollers 34 bear against the rail, the axis ⁇ holder 64 is rotatably mounted. For this purpose, a bearing with a radial sliding bearing 66 and two matched thrust bearings is provided, which is axially fixed by a groove nut 67 which is pressed against a lug.
  • the invention thus relates to a device 22 for mounting or dismounting a component, preferably a burner 50 or a transition pipe of a gas turbine on or in a stationary gas turbine, comprising a rail system 23 with a frame carriage movable along it
  • Rail system 23 is formed two lanes and the displacement axis transverse to a plane defined between the rails 25, 26 surface extends between the two rails 25, 26 therethrough.
  • the clamped surface is thus ring ⁇ shaped and only slightly inclined relative to the radial direction of the machine axis 19.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (22) zur Montage bzw. Demontage eines Bauteils, vorzugsweise eines Brenners (50) oder eines Übergangsrohrs einer Gasturbine an bzw. in einer stationären Gasturbine, umfassend ein Schienensystem (23) mit einem daran entlang verfahrbaren Rahmenwagen (30), an dem eine Einführeinheit (36) mit einer daran längs einer Verschiebeachse verschiebbaren Trägereinheit (40) für das Bauteil angeordnet ist. Um eines besonders platzsparende sowie besonders steife Konstruktion anzugeben, mit der vergleichsweise einfach und schnell Bauteile einer Gasturbine montiert bzw. demontiert werden können, ist vorgesehen, dass das Schienensystem (23) zweispurig ausgebildet ist und die Verschiebeachse quer zu einer zwischen den Schienen (25, 26) aufgespannte Fläche sich zwischen den beiden Schienen (25, 26) hindurch erstreckt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Montage bzw. Demontage eines Bauteils an bzw. in einer stationären Gasturbine und Verfahren zur Montage und Demontage von einem Bauteil einer stationären Gasturbine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage bzw. Demontage eines Bauteils an bzw. in einer stationären Gastur- bine und ein Verfahren dazu.
Stationäre Gasturbinen sind aus dem umfangreichen Stand der Technik längst bekannt. Ein Typus der bekannten stationären Gasturbinen ist mit über den Umfang gleichmäßig verteilten Brennkammern ausgestattet, welche jeweils als Rohrbrennkammer oder auch als Can-Brennkammer bezeichnet werden. Jede dieser Rohrbrennkammern umfasst stets einen im Gasturbinengehäuse sitzenden Brenner mit einem Brennerrohr, an dem sich ein Übergangsrohr - im Englischen auch als „Transition" bezeich- net - anschließt. Die Übergangsrohre leiten das in den ein¬ zelnen zylindrischen Brennerrohren entstandene Heißgas in einen Ringkanal über. Hierzu haben die Übergangsrohre bren- nerseitig einen kreisrunden Querschnitt, der ausgangsseitig in einen sektorförmigen Querschnitt übergeht. Die sektorför- migen Querschnitte aller Übergangsrohre liegen in der Regel in Umfangsrichtung aneinander, so dass das in den einzelnen Rohrbrennkammern erzeugte Heißgas verlustarm in den Ringkanal der Gasturbine überführt werden kann. Im Ringkanal sind die in der Turbine angeordneten Turbinenschaufeln stufenweise an- geordnet.
Im Service-Fall, sofern der Austausch eines der Brenner, der Brennerrohre oder der Übergangsrohre erforderlich ist, müssen bisher Monteure die Befestigung des betreffenden Gasturbinen- Bauteils lösen, wonach dieses dann durch die im Gehäuse ange¬ ordnete Brenneröffnung händisch oder mit Hilfe eines Hebezeugs aus dem Gehäuseinneren herausgenommen werden kann. Danach und auch während des Zusammenbaus der Gasturbine sind dann funktionsfähige einzusetzende Bauteile ebenso mit Hilfe des Hebezeugs zur Gasturbine und dann anschließend in diese hinein zu bewegen.
Besonders an bzw. in der unteren Gehäusehälfte zu lösende bzw. zu befestigende Bauteile sind mit dem Hebezeug in nur unzureichender Art und Weise an ihren Bestimmungsort zu transportieren, da das Gasturbinengehäuse den Weg des Hebe- zeugs bzw. dessen Seile oder Ketten teilweise blockiert.
Zur Erleichterung dieser Arbeit ist aus dem US-Patent
5,921,075 ein Brenneraustauschsystem bekannt, bei dem an einer Umfangsflanschverbindung zweier axial benachbarter Teile des Gasturbinengehäuses eine Schiene befestigt wird, entlang derer ein aufwändig gestalteter Schlitten zum Transport des zu montierenden Brenners verfahrbar ist. Der Schlitten ist mit einem Gelenk sowie mit einem translatorisch verschiebbaren Brennerträger ausgestattet, um einzelne Brenner der Gasturbine zu ihrem Bestimmungsort transportieren zu kön¬ nen. Mit Hilfe des bekannten Brenneraustauschsystems können auch die Übergangsrohre aus dem Inneren der Gasturbine ent¬ nommen oder in das Innere der Gasturbine eingesetzt werden. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass diese sehr raumgreifend ist und einen vergleichsweise großen Be¬ wegungsraum um das Gasturbinengehäuse herum benötigt. Dieser freie Bewegungsraum ist dabei derartig groß, dass dessen äu¬ ßerster Radius weit größer ist als der äußerste Radius des Gasturbinengehäuses. Dieser Bewegungsraum steht jedoch nicht immer zur Verfügung. Weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, dass aufgrund der vergleichsweise langen und frei endenden Gestänge am Schlitten und den beträchtlichen Gewichten der auszutauschenden Bauteile wie Brenner und Übergangs- röhre diese nur unzureichend genau gegenüber der Bauteilöff¬ nung, durch die sie in die Gasturbine eingebracht werden sol¬ len, positioniert werden können. Eine Weiterentwicklung der Vorrichtung aus der US 5,921,075 zeigt die US 6,141,862. Zur weiteren Abstützung des bisher frei auskragenden Schlitten-Endes ist im mittleren Abschnitt des Verdichters eine zweite endlos umlaufende Schiene vorge- sehen. Nachteilig ist jedoch die raumgreifende Ausgestaltung dieser Variante. Zudem und erforderte sie den Abbau der ring¬ förmigen Brennstoff erteiler vor der Montage der Brennerausbau-Vorrichtung . Des Weiteren ist aus der EP 2 236 939 AI ein Werkzeug zur De¬ montage von Brennkammerkomponenten einer Gasturbine bekannt. Das Werkzeug umfasst eine Teleskopeinheit, um die Brennkam¬ merkomponente in die Gasturbine hinein zu bewegen. Jedoch ist das Werkzeug an jede Einführöffnung zu befestigen, was ver- gleichsweise aufwändig ist.
Daneben ist aus der EP 2070663 AI eine Kran-Lösung zur Montage und Demontage von Brennkammerkomponenten einer Gasturbine bekannt .
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Montage bzw. Demontage eines Bauteils an bzw. in einer stationären Gasturbine, welche einerseits vergleichs¬ weise kleinbauend ist und andererseits eine passgenaue Posi- tionierung des betreffenden Bauteils an bzw. in der stationären Gasturbine ermöglicht. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Montage und Demontage eines Bauteils einer stationären Gasturbine, welches ohne ei¬ nen besonders großen Bedarf an Montageraum vergleichsweise schnell durchführbar ist.
Die auf die Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird mit einer solchen gemäß den Vorrichtungsmerkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird mit einem solchen gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Soweit nichts anderes angegeben ist, sind die Merkmale unterschiedlicher Unteransprüche in beliebiger Weise miteinander kombinierbar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Mon- tage bzw. Demontage eines Bauteils an bzw. in einer stationä¬ ren Gasturbine ein Schienensystem mit einem daran entlang verfahrbaren Rahmenwagen, an dem eine Einführeinheit mit einer daran längs einer Verschiebeachse verschiebbaren Trägereinheit für das Bauteil angeordnet ist, umfasst, wobei das Schiebesystem zweispurig ist - also zwei Schienen umfasst -, beide Schienen des Schienensystems zur Befestigung an einem die Einführöffnung aufweisenden Wandabschnitts der Gastturbine ausgestaltet sind und die Verschiebeachse quer, vorzugs¬ weise senkrecht zu einer zwischen den Schienen aufgespannten Fläche sich zwischen den beiden Schienen hindurch erstreckt. Der Rahmenwagen, die Einführeinheit und die Trägereinheit - mit oder ohne daran temporär befestigtem Bauteil, wird nachfolgend auch als verfahrbare Einheit bezeichnet. Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass die
Befestigung des aus dem Stand der Technik bekannten Schienensystems an dem Gehäuseflansch der Gasturbine unvorteilhaft ist. Eine einführöffnungsnahe Befestigung des Schienensystems ist konstruktiv wesentlich günstiger. Da an diesem Teil des Gehäuses jedoch nur begrenzt Raum zur Verfügung steht, schlägt die Erfindung vor, ein zweispuriges Schienensystem zu verwenden, welches an der gleichen Wand befestigt wird, an der auch die Einführöffnungen angeordnet sind. In diesem Fall können die Schienen und die daran gleitenden oder rollenden Komponenten kleinbauender ausgestaltet sein als bei einer
Ausgestaltung mit nur einer Schiene. Um dabei eine besonders kleinbauende Vorrichtung insgesamt zu erhalten, ist vorgese¬ hen, dass die beiden Schienen beidseits der Einführöffnung für das betreffende Bauteil - also in Bezug auf die Maschi- nenachse der Gasturbine weiter innen und weiter außen - am Gehäuse der Gasturbine befestigt werden können. Das zu mon¬ tierende oder demontierende Bauteil kann dann zwischen den beiden Schienen hindurch montiert werden, indem die Trä- gereinheit längs einer Verschiebeachse verschiebbar ist, wel¬ che Verschiebeachse quer, vorzugsweise senkrecht zu einer Fläche steht, die zwischen den beiden Schienen aufgespannt ist. Die Schienen sind folglich nur so weit voneinander ent- fernt, dass bei an der Gasturbine befestigter Vorrichtung die Einführöffnung vollständig frei ist. Dennoch sind die beiden Schienen in unmittelbarer Nähe zur Einführöffnung angesiedelt. Das betreffende Bauteil kann so ohne weiteres längs der Verschiebeachse zwischen den beiden Schienen hindurch in die Gasturbine hinein bzw. aus der Gasturbine hinaus bewegt wer¬ den. Weiter wurde erkannt, dass mit dem zweispurigen Schie¬ nensystem gleichzeitig eine wesentlich höhere Steifigkeit und Festigkeit der Vorrichtung erzielt insgesamt werden kann, da die Gewichtskräfte des Bauteils und auch der Vorrichtung sel- ber über die Trägereinheit, den Tragschienen und den Rahmenwagen dann über mehrere Angriffspunkte in das Schienensystem und von dort aus weiter in das Gehäuse der Gasturbine ver¬ teilt abgeleitet werden. Weiterer Vorteil ist, dass in Bezug auf die Mittelachse der Gasturbine kein derartig großer Durchmesser für den Bewegungsraum der Montagevorrichtung erforderlich ist wie beim Stand der Technik, da selbst die äußere Schiene des Schienen¬ system innerhalb des äußersten Durchmessers des Gehäuses der Gasturbine angesiedelt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Das Schienenssystem ist entweder als endlose Kreisbahn oder als Kreisbogen ausgebildet. Vorzugsweise ist jedoch das
Schienensystem als endlose Kreisbahn ausgebildet, so dass mit Hilfe dieser endlosen Kreisbahn der Rahmenwagen sowie die daran angeordnete Einführeinheit und Trägereinheit jede an der Gasturbine angeordnete Einführöffnung anfahren kann. Bei ei¬ nem als Kreisbogen ausgeschaltetem Schienensystem wäre dies mehrfach zu demontieren und an einer anderen Umfangsposition erneut zu montieren. Beide Ausgestaltungen verkürzen die Rüstzeit zur Vorbereitung der Montage bzw. Demontage des Bau¬ teils an bzw. in der stationären Gasturbine.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schienensystem für jede Schiene mehrere Schienenhalter zur
Befestigung des Schienensystems an der Gasturbine. Die Schie¬ nenhalter können dabei modular ausgestaltet sein, um diese an den Einführöffnungen des Brenners befestigen zu können. Das Schienensystem kann aber auch neben den Einführöffnungen be- festigt sein, beispielsweise auch durch Bolzen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Rahmenwagen je Schiene des Schienensystems zumindest zwei auf der jeweiligen Schiene synchron verfahrene Rollenwagen, wel- che vorzugsweise jeweils zumindest zwei Rollen umfassen. Mit Hilfe der insgesamt vier Rollenwagen und somit insgesamt acht Rollen ist eine sichere Befestigung des Rollenwagens an dem zweispurigen Schienensystem möglich, ohne dass weitere Hilfsmittel ein Entgleisen des entlang des Umfangs der Gasturbine verfahrbaren Rahmenwagens verhindern müssen. Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei jeder Rollenwagen vier Rollen aufweist, so dass der Rahmenwagen insgesamt 16 Rollen auf¬ weist, so dass der Rahmenwagen an jeder seiner vier Ecken sich beidseitig der betreffenden Schiene abstützt. Zudem las- sen sich damit die Gewichtskräfte der verfahrbaren Einheit und des zu montierenden Bauteils über vier Eckpunkte des Rah¬ menwagens - exakter gesagt über die acht Rollen - wesentlich weiträumiger verteilt als beim Stand der Technik in das
Schienensystem und das Gasturbinengehäuse ableiten. Dies ver- meidet eine punktuelle Belastung, was größere Komponenten für die Vorrichtung erfordern würde.
Vorzugsweise sind die Rollen an denjenigen Seiten der Schienen abrollbar, die jeweils der anderen Schienen zugewandt sind. Mit anderen Worten: die Rollen drücken jeweils mit ihrer Abrollfläche gegen die Innenseite der jeweiligen Schiene, so dass prinzipiell die beiden Schienen von den Rollen geringfügig auseinander gepresst werden. Die Rollen sind vor- zugsweise als Umlenkrollen ausgestaltet, so dass prinzipiell die Rollfläche beidseitig von einem Spurkranz begrenzt ist. Damit ist gleichzeitig ein Formschluss zwischen der je¬ weiligen Schiene und den betreffenden Rollen gegeben, so dass ein Entgleisen des Rahmenwagens von dem Schienensystem für jede Umfangsposition des Rahmenwagens auf dem Schienensystem sicher verhindert ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Einführeinheit zumindest zwei Linearschienen aufweisende
Tragschienen, entlang welcher die Trageinheit verschiebbar ist. Hierdurch ist eine geführte Bewegung des Bauteils beim Einbringen in die Gasturbine bzw. bei der Entnahme aus der Gasturbine gewährleistet. Dies verhindert einen ungewünsch- ten, zufälligen Kontakt von Bauteil und Gehäuse, was die bei¬ den Elemente vor Beschädigungen schützt.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung, weitere Merkmale sowie mit den Merkmalen einher gehende Vorteile werden in der nachfolgenden Figurenbeschreibung angegeben. Es zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuse¬ abschnitts für stationäre Gasturbinen,
Figur 2 eine perspektivische, schematische Darstellung eines Gehäuseteils der Gasturbine mit der Vor¬ richtung umfassend ein am Gehäuse befestigtes Schienensystem sowie eine längs des Schienensys¬ tems verfahrbare Einheit,
Figur 3 eine Alternative zu dem in Figur 2 dargestellten
Schienensystem,
Figur 4 eine Seitenansicht der an dem Gasturbinengehäuse befestigten Vorrichtung zur Montage und Demontage von Gasturbinenbauteilen, Figur 5, 6 zwei unterschiedliche Befestigungen von Rollenwagen am Rahmenwagen und
Figur 7 eine alternative Ausgestaltung, bei der anstelle des Schienensystems der Rahmenwagen unmittelbar mit dem Gehäuse der Gasturbine befestigt ist.
Gleiche Bauteile sind in allen Figuren mit identischen Be¬ zugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein Teil des Gehäuses 10 einer stationären Gasturbine in perspektivischer Darstellung gezeigt. Das Gehäuseteil umfasst Eine untere Hälfte 12 sowie eine obere Hälfte 14, welche flanschartig in einer Teilungsebene 16 an¬ einander liegen und deren Flansche miteinander verschraubt sind. Jede Hälfte weist dabei einen koaxialen Wandabschnitt 17 und einen dazu steil angestellten Wandabschnitt 21 auf. Im Wandabschnitt 21 jeder Hälfte 12, 14 sind Öffnungen 18 vorge- sehen, die insgesamt alle auf einem gedachten Kreis liegen, welcher konzentrisch zur Maschinenachse 19 ist. Bei den Öff¬ nungen 18 handelt es sich um Brenner- bzw. Einführöffnungen. In der unteren Hälfte 12 ist in einer der Öffnungen 18 ein Brenner 20 eingesetzt, wodurch die Öffnung 18 verschlossen ist. Durch die Öffnung 18 können auch andere Bauteile der
Gasturbine in das Innere eingebracht werden, wenn das Abheben der oberen Hälfte 14 des Gehäuses 10 zu aufwändig ist. Bei den Bauteilen kann es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Brennerrohre oder auch Übergangsrohre handeln.
Um einen weiter vereinfachten als auch gefährdungsarmen Ausbau des Brenners 20, des Brennerrohres oder auch des Über¬ gangsrohrs zu ermöglichen und gleichzeitig eine platzsparende Konstruktion anzugeben, ist die Verwendung einer Vorrichtung 22 (Figur 2) zur Montage und Demontage dieser Gasturbinenbau¬ teile vorgesehen. Obwohl das nachfolgende Ausführungsbeispiel lediglich den Einbau eines Brenners der Gasturbine be¬ schreibt, ist dieses nicht limitierend. Selbstverständlich ist die Vorrichtung 22 auch zum Ausbau eines Brenners geeig¬ net. Des Weiteren können anstelle des Brenners auch Über¬ gangsrohre mit Hilfe der Vorrichtung 22 montiert oder demon¬ tiert werden.
In Figur 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit für die Er¬ findung nicht weiter relevante Teile des Gehäuses und der Gasturbine nicht dargestellt. Die Öffnungen 18 sind an dem Wandabschnitt 21 des Gasturbinengehäuses 10 angesiedelt, wel- che in Bezug auf die Radialrichtung der Maschinenachse 19 vergleichsweise nur geringfügig abgewinkelt ist.
Die Vorrichtung 22 umfasst ein Schienensystem 23 mit zwei Schienen, einer äußeren Schiene 25 und einer inneren Schiene 26. Die Begriffe „innen" und „außen" beziehen sich auf die Maschinenachse 19 der Gasturbine. Jede Schiene 25, 26 ist über mehrere Schienenhalter 28 am Wandabschnitt 21 befestigt. Die innere Schiene 26 kann ergänzend oder alternativ auch am koaxialen Wandabschnitt 17 befestigt sein. Die Vorrichtung 22 umfasst ferner eine längs der Schienen 25, 26 verfahrbare
Einheit 35. Diese Einheit 35 weist einen Rahmenwagen 30, eine am Rahmenwagen 30 befestigte Einführeinheit 36 mit einer dar¬ an längs verschiebbaren Trägereinheit 40 auf. An der Trä¬ gereinheit 40 ist das zu montierende Bauteil - gemäß Figur 2 ein Brenner 50 - für die Rohrbrennkammern der Gasturbine angeschraubt. In einer der Öffnungen 18 ist ein weiterer Brenner 50 bereits befestigt.
Figur 3 zeigt im Gegensatz zu Figur 2 eine alternative Vor- richtung 22, die sich im Wesentlichen von der Vorrichtung 22 nach Figur 2 darin unterscheidet, dass das Schienensystem 23 sich lediglich über einen Kreisbogen des Umfangs des Gasturbinengehäuses 10 erstreckt und nicht - wie in Figur 2 - als endlose Kreisbahn ausgestaltet ist.
Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich, ist an jeder Ecke 27 des Rahmenwagens 30 ein Rollenwagen 32 mit je zwei Rollen vorgesehen. Die Rollen 34 sind in Form von Umlenkrollen, also mit einem beidseitigen Spurkranz ausgebildet, so dass die Rollen 34 nicht von den Schienen 25, 26 seitlich abrutschen können. Der Rahmenwagen 30 und somit auch die Einführeinheit 36 samt der Trägereinheit 40 sind entlang der Schienen 25, 26 in Umfangsrichtung des Gasturbinengehäuses 10 verschiebbar, was durch den Doppelpfeil 52 dargestellt ist. Gleichzeitig ist die Trägereinheit 40 längs eines Schienensystems 23 ver¬ schiebbar, was mit Hilfe des Doppelpfeils 54 dargestellt ist. Somit stehen Fahrweg des Rahmenwagens 30 und Verschiebeachse der Trägereinheit 40 quer zueinander.
Mit Hilfe der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Vorrichtungen 22 ist eine vergleichsweise einfache sowie passgenaue Montage bzw. Demontage eines Bauteils, beispielsweise eines Brenners 50 an bzw. in der stationären Gasturbine möglich. Um den Brenner 50 an dem Gehäuse 10 der Gasturbine zu montieren, ist zuerst das Schienensystem 23 mit den Schienen 25, 26 an dem Gehäuse 10 der Gasturbine anzuordnen. Anschließend wird der Rahmenwagen 30 mit der daran angeordneten Einführeinheit 36 und mit einer daran längs einer Verschiebeachse verschieb¬ baren Trägereinheit 40 in das Schienensystem 23 eingesetzt. Gleichzeitig wird an einem Haken 56 der verschiebbaren Einheit 35 ein Seilzug befestigt, an dem die Einheit 35 dann hängt. Mit Hilfe des Seilzugs kann die Einheit 35 zu jeder beliebigen Position bewegt werden, ohne dass Monteure die Ge¬ wichtskraft der Einheit 35 und des Brenners halten müssen. In einer Zwölf-Uhr-Position kann der Brenner 50 an der Trägereinheit 40 temporär für den letzten Abschnitt des Transport¬ wegs befestigt werden. Durch die Veränderung der Länge des Seilzugs kann mit Hilfe der verfahrbaren Einheit 35 der Bren¬ ner 50 an diejenige Öffnung 18 transportiert werden, an der der Brenner 50 befestigt werden soll. Dort wird die Einheit 35 dann gegen eine weitere Bewegung gesichert, was einerseits den Seilzug entlastet und andererseits eine besonders exakte Ausrichtung des Brenners 50 gegenüber der Öffnung 18 ermöglicht. Anschließend wird die Trägereinheit 40 längs ihrer Verschiebeachse verschoben, so dass währenddessen der Brenner 50 durch die Öffnung 18 in das Innere der Gasturbine ohne ei- nen bauteilschädigenden Kontakt eintaucht. Nach Erreichen der Endposition kann ein am Brenner 50 angeordneter Flansch 51 mit einem um die Öffnung 18 angesiedelten Flansch 58 verschraubt werden. Danach wird der Brenner 50 von der Träger- einheit 40 gelöst, wonach die Montage des betreffenden Bren¬ ners 50 abgeschlossen ist. Anschließend fährt die verfahrbare Einheit 35 zurück zu einer Ladeposition, in der das nächste zu montierende Bauteil an der Trägereinheit 40 befestigt wer¬ den kann.
Dabei ist von besonderem Vorteil, dass die zu montierenden Bauteile an einer gut zugänglichen Stelle in einer „Ladeposi¬ tion" an der verfahrbaren Einheit 35 montiert werden können und durch eine Art Revolversystem in eine weniger gut zugäng- liehe Montageposition transportiert werden kann. Insbesondere sind dabei die in der unteren Gehäusehälfte angeordneten Öff¬ nungen 18 als vergleichsweise schwer zugänglich einzustufen, da diese ohne die Bereitstellung einer derartigen Vorrichtung 22 nur unzureichend mit Hilfe eines Ladekrans mit Brennern 50 bestückt werden können. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung 22 ist die Tatsache, dass Montageschritte zum Teil parallel ausgeführt werden können. So ist es z.B. denkbar, dass ein mit Hilfe des Rahmenwagens 30 positionierter Brenner 50 erst hilfsweise an seiner Öffnung 18 befestigt und danach die Be- festigung an der Trägereinheit 40 gelöst wird. Anschließend steht der Rahmenwagen 30 samt Trägereinheit 40 zur Bestückung mit dem nächsten zu montierenden Brenner 50 zur Verfügung, wobei währenddessen der erst hilfsweise befestigte Brenner 50 dann gleichzeitig während der Beladung des Rahmenwagens 30 mit dem nächsten Brenner 50 noch vorschriftsmäßig am Gehäuse 10 befestigt wird.
Die Schienenhalterung 28 umfasst einen Aufsatz 29 sowie eine Platte 31 und eine Aufnahme 33. Die Verwendung des Aufsatzes 29 ist insbesondere von Vorteil, wenn der Schienenhalter 28 an eine Gasturbine montiert werden soll, an der noch Brenner auf die Öffnung 18 befestigt sind. In diesem Fall ist die Verwendung eines Aufsatzes 29 nicht erforderlich, was dazu führt, dass unabhängig davon, ob an einer Öffnung 18 ein Brenner 50 befestigt ist oder nicht, die Schiene 25 bzw. 26 stets den gleichen Abstand zum Wandabschnitt 21 aufweist. Vorzugsweise sind die Schienenhalterungen 28 jedoch nicht stirnseitig am Flansch 58 befestigt, sondern entweder seit¬ lich am Flansch, seitlich am Wandabschnitt 21 oder auch am Wandabschnitt 17 selber. Dadurch ist jede Öffnung 18 mit Brennern 50 bestückbar und nicht durch etwaige Schienen- halterungen 28 blockiert.
Die Figuren 5, 6 zeigen im Querschnitt zwei unterschiedliche Ausgestaltungen von Rollenwagen 32 mit jeweils zwei daran angeordneten Rollen 34. Sie sind über eine angestellte Lagerung mit zwei Rollenlagern 60 auf den Achsen 62 gelagert, wobei die axiale Sicherung in die eine Richtung durch einen Wellenabsatz und in die andere Richtung durch eine Nutmutter gewährleistet ist. Beide Achsen 62 sind im Achshalter 64 durch eine Mutter 65 fest eingespannt. Um zu gewährleisten, dass stets beide Rollen 34 an der Schiene anliegen, ist der Achs¬ halter 64 drehbar gelagert. Hierfür ist eine Lagerung mit einem radialen Gleitlager 66 und zwei angepassten Axialgleitlagern vorgesehen, die durch eine Nutmutter 67, die an einen Ansatz gepresst wird, axial festgelegt ist. Die Lagerung des Achshalters 64 an den Längsverstrebungen innen und außen sind dabei unterschiedlich gelöst. An der Längsverstrebung innen wird ein Excenter 69 (FIG 5) eingebracht, der eine Verstel¬ lung des Rollenwagens 32 in Richtung der Schiene ermöglicht. Gleichzeitig kann mit dem Excenter die Ausrichtung der ver- fahrenbaren Einheit 35 gegenüber den Öffnungen 18 einstellbar sein. Dafür wird der obere Achsteil des Excenters 69 mit ei¬ ner Spielpassung in die Lageraufnahme innen eingeführt. Durch einen eingebrachten Innensechskant an der Stirnfläche des oberen Achsteils 68 des Excenters 69 und dem Außengewinde kann dieser mit einer definierten Kraft gegen die innere
Schiene gedrückt und durch Verspannen der Bauteile fixiert werden . Selbstverständlich ist es auch möglich, den Rahmenwagen 30 ohne Rollenwagen 32 auszugestalten und diesen mit Hilfe eines Zwischenwerkzeugs 60 unmittelbar an dem Gehäuse 10 der Gas¬ turbine zu befestigen, wie FIG 7 zeigt.
Insgesamt betrifft die Erfindung somit eine Vorrichtung 22 zur Montage bzw. Demontage eines Bauteils, vorzugsweise eines Brenners 50 oder eines Übergangsrohrs einer Gasturbine an bzw. in einer stationären Gasturbine, umfassend ein Schienen- System 23 mit einem daran entlang verfahrbaren Rahmenwagen
30, an dem eine Einführeinheit 36 mit einer daran längs einer Verschiebeachse verschiebbaren Trägereinheit 40 für das Bau¬ teil angeordnet ist. Um eines besonders platzsparende sowie besonders steife Konstruktion anzugeben, mit der vergleichs- weise einfach und schnell Bauteile einer Gasturbine montiert bzw. demontiert werden können, ist vorgesehen, dass das
Schienensystem 23 zweispurig ausgebildet ist und die Verschiebeachse quer zu einer zwischen den Schienen 25, 26 aufgespannten Fläche sich zwischen den beiden Schienen 25, 26 hindurch erstreckt. Die aufgespannte Fläche ist somit ring¬ förmig und nur gering gegenüber der Radialrichtung der Maschinenachse 19 geneigt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (22) zur Montage bzw. Demontage eines Bau- teils an bzw. in einer stationären Gasturbine,
umfassend :
ein Schienensystem (23) mit einem daran entlang verfahrbaren Rahmenwagen (30), an dem eine Einführeinheit (36) mit einer daran längs einer Verschiebeachse verschiebbaren Trä- gereinheit (40) für das Bauteil angeordnet ist,
wobei das Schienensystem (23) zweispurig ist, dadurch gekennzeichnet, dass
beide Schienen (25, 26) des Schienensystems (23) zur Befes¬ tigung an einem die Einführöffnung (18) aufweisenden Wand- abschnitt (21) der Gastturbine ausgestaltet sind und die Verschiebeachse quer zu einer zwischen den Schienen (25, 26) aufgespannten Fläche sich zwischen den beiden Schienen (25, 26) hindurch erstreckt.
2. Vorrichtung (22) nach Anspruch 1,
bei der das Schienensystem (23) als endlose Kreisbahn oder als Kreisbogen ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (22) nach einem Ansprüche 1 oder 2,
bei der das Schienensystem (23) für jede Schiene (25, 26) mehrere Schienenhalter (28) zur Befestigung des Schienensystems (23) an einer Gasturbine umfasst.
4. Vorrichtung (22) nach einen der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der der Rahmenwagen (30) je Schiene (25, 26) des Schie¬ nensystems (23) zumindest zwei auf der jeweiligen Schiene synchron verfahrbare Rollenwagen (32) umfasst.
5. Vorrichtung (22) nach Anspruch 4,
bei der der Rollenwagen (32) zumindest zwei Rollen (34) umfasst .
6. Vorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der die beiden Schienen (25, 26) jeweils eine der ande¬ ren Schiene (25, 26) zugewandte Innenseite aufweist, an welcher Rollen (34) der Rollenwagen (32) abrollbar sind.
7. Vorrichtung (22) nach Anspruch 6,
bei der die Rollen (34) unter Vorspannung an den beiden Schienen (25, 26) anliegen.
8. Vorrichtung (22) nach einem der Ansprüche,
bei der die Einführeinheit (36) zumindest zwei Tragschienen (42) aufweisende Linearschienen umfasst, entlang welcher die Trägereinheit (40) verschiebbar ist.
9. Gasturbine mit einer Anzahl von in einem Wandabschnitt (21) angeordneten Einführöffnungen (18) zur Montage von Gasturbinenbauteilen,
dadurch gekennzeichnet,
dass Schienen (25, 26) an dem Wandabschnitt (21) befestigt sind .
10. Gasturbine nach Anspruch 9,
dass die Schienen (25, 26) als die Schienen (25, 26) einer Vorrichtung (22) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind.
11. Verfahren zur Montage und Demontage von einem Bauteil einer Gasturbine,
umfassend die Schritte:
- Anordnen einer Vorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an einem Gehäuse (10) einer Gasturbine,
derart, dass zwischen den beiden Schienen (25, 26) die Öff¬ nung (18) für das betreffende Bauteil vorgesehen ist und
- montieren eines Bauteils der Gasturbine an bzw. in der Gasturbine und/oder demontieren eines Bauteils einer Gas- turbine unter Verwendung der Vorrichtung (22)
12. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem das betreffende Bauteil als Brenner (50) oder als Übergangsrohr einer Gasturbine ausgebildet ist und die Öff¬ nung (18) eine der Brenneröffnungen der Gasturbine ist.
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