WO2017148799A1

WO2017148799A1 - Anlagensystem

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Publication number: WO2017148799A1
Application number: PCT/EP2017/054212
Authority: WO
Inventors: Dr. Josip KUTNJAK; Urs Ertel; Moritz Nett; Dr. Axel WIDENHORN
Original assignee: Dürr Systems Ag
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-09-08
Also published as: US20180371949A1; EP3423681A1; DE102016203620A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anlagensystem (10) mit einer an einem Maschinengestell (27) aufgenommenen ersten Baugruppe (12) und mit einer an eine Schnittstelle (11) der ersten Baugruppe (12) angeschlossene zweite Baugruppe (24), wobei die Schnittstelle (11) eine Schnittstellenachse (16) hat, entlang der aus der ersten Baugruppe (12) ein Kraftfluss und/oder Drehmomentfluss und/oder Medienfluss in die zweite Baugruppe (24) über die Schnittstelle (11) erfolgen kann. Erfindungsgemäß trägt das Maschinengestell (27) auch die zweite Baugruppe (24).

Description

Anlagensystem Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Anlagensystem mit einer an einem Maschinengestell aufgenommenen ersten Baugruppe und mit einer an eine Schnittstelle der ersten Baugruppe angeschlossene zweite Baugruppe, wobei die Schnittstelle eine Schnittstellenachse hat, entlang der aus der ersten Baugruppe ein Kraftfluss und/oder Drehmomentfluss und/oder Medienfluss in die zweite Baugruppe über die Schnittstelle erfolgen kann.

Derartige Anlagensysteme werden häufig in komplexen Anlagen eingesetzt, z. B. um elektrische oder mechanische Energie zu erzeugen oder um eine chemische Reaktion zu ermöglichen.

In einem als ein Gasturbinensystem ausgebildeten Anlagensystem kann die Turbine z. B. für eine Leistung in der Größenordnung von 1 MW ausgelegt sein. Die erste Baugruppe in einem Anlagensystem der Erfindung kann z. B. ein Turbomodul sein, das eine mit Heißgas aus einer Brennkammer beaufschlagbare Turbine enthält, die einen in einem Turbinengehäuse angeordneten um eine zu der Schnittstellenachse koaxiale Drehachse drehbaren Turbinenrotor hat und die bei Beaufschlagen mit Heißgas aus der Brennkammer einen Abgasstrom freisetzt, und das einen mit dem Turbinenrotor drehgekoppelten Verdichter für das Erzeugen von in die Brennerkammer zuführbarer verdichteter Zuluft enthält. Die zweite Baugruppe kann z. B. ein an der Schnittstelle mit dem Turbomodul verbundener Rekuperator sein, der in der Richtung der Schnittstellenachse mit dem Abgasstrom für das Übertragen von Wärme aus dem Abgasstrom auf die mittels des Verdichters verdichtete Zuluft beaufschlagbar ist. Insbesondere kann das Anlagensystem der Erfindung eine Mikrogasturbine sein. Unter einer Mikrogasturbine wird vorliegend ein Gasturbinensystem mit einer kleinen, schnelllaufenden Turbine verstanden, das niedrige Brennkammerdrücke und Brennkammertemperaturen aufweist. Die Leistung einer Mikrogasturbine kann weniger als 300 kW betragen und liegt in der Regel zwischen 25 kW und 100 kW. Die Bauform von Mikrogasturbinen ist eine Abwandlung der Bauform von konventionellen Industriegasturbinen.

Eine Mikrogasturbine enthält regelmäßig einen Verdichter, eine Brennkam- mer und eine Turbine. Wie eine Industriegasturbine arbeitet eine Mikrogasturbine nach dem sogenannten Gasturbinenprozess. Entsprechend diesem Prozess wird aus der Umgebung Luft angesaugt und in einem Verdichter komprimiert. Die verdichtete Luft wird dann einer Brennkammer zugeführt, in der aufgrund der Zugabe von Brennstoff, z. B. Gas oder Öl, eine Verbren- nungsreaktion erfolgt, bei der sogenanntes Rauchgas entsteht. Dieses Rauchgas wird dann in der Turbine der Mikrogasturbine entspannt. Die Turbine treibt einerseits den Verdichter und andererseits z. B. einen Generator für die Stromerzeugung an. In einer Industriegasturbine verlässt das entspannte Rauchgas die Turbine mit einem Abgasstrom, dessen Temperatur in dem Bereich zwischen 400 °C und 700 °C liegt. Die in dem Abgasstrom der Industriegasturbine enthaltene Restwärme wird regelmäßig für das Aufheizen von Medien in einer Industrieanlage genutzt, z. B. für das Aufheizen von Wasser.

Anders als eine Industriegasturbine enthält eine Mikrogasturbine demgegenüber regelmäßig einen Rekuperator. Ein Rekuperator ist ein Wärmetauscher, der mittels Abwärme aus dem Abgas der in der Mikrogasturbine angeordneten Turbine verdichtete Luft vorheizt, die für das Verbrennen mit einem Kraft- stoff einer Brennkammer zugeführt wird. Aufgrund des Rekuperators ist die Mikrogasturbine ein Gasturbinensystem, das im Vergleich zu konventionellen Industriegasturbinen in dem Leistungsbereich zwischen 25 kW und 100 kW mit einem höheren elektrischen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Durch das Vorheizen der verdichteten Luft ermöglicht der Rekuperator das Reduzieren von Abgaswärmeverlusten. Aufgrund der thermischen Ausdehnung der Gasturbine und des Rekuperators im laufenden Anlagenbetrieb müssen in einer Gasturbinenanlage Vorkehrungen dafür getroffen werden, dass die thermischen Dehnungen aufgenommen werden und keine zusätzlichen Spannung in den Bauteilen/Baugruppen auftreten, die zu einem erhöhten Verschleiß und Versagen von Baugruppen und -teilen in der Gasturbine führen können.

Ähnliche Kräfte aufgrund von thermischer Ausdehnung können auch entstehen, wenn die erste Baugruppe z. B. eine Turbine ist, die einen in einem Turbinengehäuse angeordneten um eine zu der Schnittstellenachse koaxiale Drehachse drehbaren Turbinenrotor hat, und die zweite Baugruppe ein an der Schnittstelle mit dem Turbinenrotor gekoppeltes Getriebe und/oder ein an der Schnittstelle mit dem Turbinenrotor gekoppelter Generator ist. Entsprechendes gilt, wenn die erste Baugruppe ein Motor einer Verbrennungskraftmaschine ist, z. B. ein Kolbenmotor, und die zweite Baugruppe ein an der Schnittstelle mit der Abtriebswelle des Motors gekoppeltes Getriebe oder ein mit der Abtriebswelle des Motors gekoppelter Generator.

Herkömmliche Anlagensysteme mit einem Turbomodul und einem Rekuperator weisen ein Maschinengestell mit einer Basis auf, an die das Turbomodul mit einem ersten und mit einem zweiten Turbomaschinen-Stützteil abgestützt ist. Das erste Turbomaschinen-Stützteil ist an der Basis festgelegt und nimmt das Turbomodul in einem Kugelkopfgelenk auf. Das zweite Turbomaschinen- Stützteil hält das Turbomodul mit einem weiteren Kugelkopfgelenk und ist mit der Basis gelenkig verbunden. Der Rekuperator ist mittels eines Rekupera- tor-Stützteils an dem Rahmen abgestützt. Das Rekuperator-Stützteil ist an der Basis des Maschinengestells in einem Loslager aufgenommen und hält den Rekuperator mit einem Kugelkopfgelenk. Indem das Turbomodul mit dem Rekuperator verbunden ist, wird eine Baugruppe geschaffen, die mittels des ersten und zweiten Turbomaschinen-Stützteils und des Rekuperator- Stützteils des Maschinengestells in einem Dreipunklager gehalten ist. Wenn bei diesem Anlagensystem das Turbomodul z. B. für Wartungsarbeiten demontiert wird, muss der Rekuperator hier entweder ebenfalls demontiert oder aufwand ig fixiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anlagensystem bereitzustellen, in der eine Demontage der ersten Baugruppe möglich ist, ohne dass gleichzeitig eine mit der ersten Baugruppe verbundene zweite Baugruppe demontiert werden muss, und in dem eine thermische Ausdehnung von Elementen der ersten Baugruppe und/oder der zweiten Baugruppe im laufenden Anlagenbetrieb nicht zum Auftreten von Kräften führt, die aus der ersten Baugruppe in die zweite Baugruppe oder umgekehrt eingeleitet werden.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Anlagensystem gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

In einem erfindungsgemäßen Anlagensystem trägt das Maschinengestell auch die zweite Baugruppe.

Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, in einem Gasturbinensystem die Turbine und einen Rekuperator an einem Maschinengestell so zu halten, dass sich sowohl das Rekuperatorgehäuse als auch das Turbinengehäuse der Turbine thermisch ausdehnen kann und dennoch keine oder nur geringe Kräfte entstehen, die das Turbinengehäuse verformen und die dabei in Bezug auf die Drehachse der Gasturbine asymmetrisch sind, so dass sie zu Veränderungen der Radialabstände von Rotor und Turbine in dem Turbinengehäuse führen. Erfindungsgemäß ist für das Halten von Turbine und Rekuperator in dem Gasturbinensystem hierfür ein und dasselbe Maschinenge- stell vorgesehen. Die Bauteilachsen des Rekuperators und der Turbine sind hier koaxial zueinander positioniert und es liegen die Aufnahmepunkte dieser Baugruppen an dem Maschinengestell in einer Ebene, in der sich die beiden Bauteilachsen befinden. Zu bemerken ist, dass an der Turbine insbesondere ein an der Verdichterseite angebrachter Generator vorgesehen sein kann, der einen mit dem Turbinenrotor drehgekoppelten Verdichterrotor hat.

Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, dass die zweite Baugruppe an dem Maschinengestell an einem Dreipunktlager aufgenommen ist. Bevorzugt weist dieses Dreipunktlager ein an dem Maschinengestell ausgebildetes erstes Lager, ein an dem Maschinengestell ausgebildetes von dem ersten Lager beabstandetes zweites Lager und ein an dem Maschinengestell ausgebildetes weiteres Lager für das Halten der zweiten Baugruppe auf. Die zweite Baugruppe ist dabei an einer ersten Lagerstelle in dem ersten Lager und an einer zweiten Lagerstelle in dem zweiten Lager sowie an einer weiteren Lagerstelle in dem weiteren Lager aufgenommen.

Das erste Lager und das zweite Lager haben bevorzugt Lagerachsen, die zu der Schwenkachse angeordnet sind. Diese Lagerachsen schneiden die Ma- schinenachse bevorzugt senkrecht und definieren dann mit der Maschinenachse eine vorzugsweise horizontale Ebene.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Lagerstelle und/oder die zweite Lagerstelle und/oder die weitere Lagerstelle in einer zu der Schnittstellenachse der ersten Baugruppe senkrechten Richtung verlagerbar. Hier ist es von Vorteil, wenn das erste Lager einen an die zweite Baugruppe anschließbaren Abschnitt aufweist, der um eine in einer zu der Schnittstellenachse senkrechten Ebene liegende Schwenkachse geschwenkt werden kann. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn dieser anschließbare Abschnitt in der Richtung der Schwenkachse relativ zu dem Maschinengestell linearbeweglich verlagerbar ist und wenn auch das zweite Lager einen an die zweite Baugruppe anschließbaren Abschnitt aufweist, der um eine in einer zu der Schnittstellenachse senkrechten Ebene liegende Schwenkachse geschwenkt werden kann. Bevorzugt definieren dabei die Schwenkachse der an die zweite Baugruppe anschließbaren Abschnitte des ersten und zweiten Lagers sowie die Schnittstellenachse der ersten Baugruppe eine horizontale Ebene. Hier ist es außerdem von Vorteil, wenn die weitere Lagerstelle der zweiten Baugruppe an einer an der zweiten Baugruppe ausgebildeten Gleitfläche angeordnet ist und das weitere Lager ein sich auf der Gleitfläche abstützendes Kraftübertragungsorgan aufweist, das relativ zu dem Maschinengestell in einer Ebene senkrecht zur Schnittstellenachse der ersten Baugrup- pe linearbeweglich verlagerbar ist.

Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass die zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen der ersten Baugruppe relativ zu dem Maschinengestell in der horizontalen Ebene entsprechend zwei voneinander unabhängigen Bewegungsfreiheitsgraden verlagerbar sind. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass ein axialsymmetrischer Anschlussflansch für das Verbinden der zweiten Baugruppe mit der ersten Baugruppe so ausgerichtet werden kann, dass die Symmetrieachse des Anschlussflansches mit der Schnittstellenachse der ersten Baugruppe fluchtet.

Indem eine als eine Turbine ausgebildete erste Baugruppe in dem Maschinengestell in der Richtung der Drehachse der Turbine linearbeweglich aufgenommen ist, lässt sich erreichen, dass sich die thermischen Ausdehnungen einer als ein Rekuperator ausgebildeten zweiten Baugruppe nicht als thermisch induzierte Kräfte auf die erste Baugruppe übertragen.

Das Anlagensystem kann hierfür insbesondere ein an dem Maschinengestell angeordnetes erstes Gleitlager und ein an dem Maschinengestell angeordnetes zweites Gleitlager für das Lagern der ersten Baugruppe an zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen in einer horizontalen Ebene aufweisen, in der sich die Schnittstellenachse der ersten Baugruppe befindet. Insbesondere können die zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen in entsprechend zwei voneinander unabhängigen translatorischen Bewegungsfreiheitsgraden in der horizontalen Ebene verlagerbar sein. Darüber hinaus kann ein an dem Maschinengestell angeordnetes erstes Schwenklager und ein an dem Maschinengestell angeordnetes zweites Schwenklager für das Lagern der ersten Baugruppe vorgesehen sein. Insbesondere ist es möglich, dass das erste Schwenklager in dem zweiten Schwenklager relativ zu dem Maschinengestell um wenigstens eine, die horizontale Ebene durchsetzende Schwenkachse geschwenkt werden kann. Dabei kann auch eine Aufnahme für die erste Baugruppe vorgesehen sein, die in dem ersten Schwenklager relativ zu dem Maschinengestell um eine zu der Schwenkachse des zweiten Schwenklagers senkrechte Schwenkachse geschwenkt werden kann, oder eine Aufnahme, die in dem ersten Schwenklager relativ zu dem Maschinengestell um eine zu der Schwenkachse des zweiten Schwenklagers parallele Schwenkachse geschwenkt werden kann.

Indem in dem Anlagensystem eine Positioniereinrichtung für das manuelle oder motorgetriebene linearbewegliche Verlagern der ersten Baugruppe in der Richtung der Schnittstellenachse vorgesehen ist, lässt sich erreichen, dass die erste Baugruppe relativ zu der zweiten Baugruppe für das Anschließen an die Schnittstelle der ersten Baugruppe sehr präzise positioniert werden kann.

Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass die Positioniereinrichtung als eine für das linearbewegliche Verlagern der ersten Baugruppe an das Maschinengestell anschließbare und nach dem Verlagern von dem Maschinengestell abnehmbare Modulbaugruppe ausgebildet sein kann.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Anordnen der ersten Baugruppe in einem Anlagensystem mit folgenden Schritten: Anordnen der ersten Baugruppe auf dem Maschinengestell; und Verlagern der ersten Baugruppe in der Richtung der Schnittstellenachse. lm Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Anlagensystems mit einer ersten Baugruppe in Form einer mit Heißgas aus einer Brennkammer beaufschlagbaren Turbine und mit einer zweiten Baugruppe in Form eines Re- kuperators;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Anlagensystems mit einem ersten Maschinengestell für das Aufnehmen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe;

Fig. 3 eine schematische Frontansicht des Anlagensystems in der Richtung des Pfeils II aus Fig. 2 mit dem Maschinengestell;

Fig. 4 eine dreidimensionale Teilansicht des Anlagensystems mit dem

Maschinengestell;

Fig. 5 einen Abschnitt der zweiten Baugruppe in dem Anlagensystem mit einer weiteren Lagerstelle; Fig. 6 die Anordnung von Lagerstellen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe in Bezug auf die Drehachse des Rotors an dem Maschinengestell;

Fig. 7 ein von dem ersten verschiedenes zweites Maschinengestell für das Aufnehmen einer ersten Baugruppe in Form einer Gasturbine und einer zweiten Baugruppe in Form eines Rekuperators in einem Anlagensystem als ein dreidimensionaler Schnitt; und Fig. 8 ein weiteres, von dem ersten und dem zweiten Maschinengestell verschiedenes Maschinengestell für das Aufnehmen einer ersten Baugruppe in Form einer Gasturbine und einer zweiten Baugruppe in Form eines Rekuperators in einem Anlagensystem.

Das in der Fig. 1 gezeigte Anlagensystem 10 ist ein Gasturbinensystem, das als eine erste Baugruppe 12 (siehe Fig. 2) ein Turbomodul mit einer Turbine 13 enthält, die mit Heißgas aus einer Brennkammer 14 beaufschlagbar ist. Die Turbine 13 weist einen um eine Drehachse 15 drehbaren Rotor 18 auf, der in einem Turbinengehäuse 20 angeordnet ist. Die Turbine 13 setzt bei Beaufschlagen mit Heißgas aus der Brennkammer 14 einen Abgasstrom frei. Das Anlagensystem 10 enthält einen mit dem Rotor 18 drehgekoppelten Verdichter 22 für das Erzeugen von der Brennkammer 14 zuführbarer ver- dichteter Ansaugluft, der ein Teil des Turbomoduls ist. In dem Anlagensystem 10 gibt es eine als ein Rekuperator ausgebildete zweite Baugruppe 24, die für das Übertragen von Wärme aus dem Abgasstrom auf die mittels des Verdichters 22 verdichtete Ansaugluft dient. Für das Erzeugen von elektrischer Energie hat das Anlagensystem 10 einen zu dem Turbinenmodul ge- hörenden Generator 17 mit einem mit dem Rotor 18 der Turbine 13 drehgekoppelten Läufer.

Die Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht des Anlagensystems 10 mit einem Maschinengestell 27, an dem das Turbomodul mit der Turbine 13, dem Generator 17 und dem Verdichter 22 als eine erste Baugruppe 12 aufgenommen ist. Das Maschinengestell 27 trägt die an die Schnittstelle 1 1 der ersten Baugruppe 12 angeschlossene als ein Rekuperator ausgebildete zweite Baugruppe 24. Die Schnittstelle 1 1 hat eine Schnittstellenachse 16, die zu der Drehachse 15 der Turbine 13 koaxial ist.

Die Fig. 3 ist eine weitere schematische Seitenansicht des Anlagensystems 10 in der Richtung des Pfeils II aus Fig. 2 mit dem Maschinengestell 27. Die zweite Baugruppe 24 in Form des Rekuperators weist ein Rekuperatorgehäuse 30 auf, das an dem Maschinengestell 27 in einem Dreipunktlager 28 aufgenommen ist. Das Dreipunktlager 28 für das Rekuperatorgehäuse 30 weist an dem Maschinengestell 27 ein erstes Lager 32, ein von dem ersten Lager 32 beabstandetes zweites Lager 34 und ein von dem ersten Lager 32 und dem zweiten Lager 34 beabstandetes weiteres Lager 36 auf. Das Rekuperatorgehäuse 30 ist an einer ersten Lagerstelle 38 in dem ersten Lager 32 an dem Maschinengestell gehalten. Das zweite Lager 34 hält das Rekupera- torgehäuse 30 an einer zweiten Lagerstelle 40 an dem Maschinengestell 27. An einer weiteren Lagerstelle 42 ist das Rekuperatorgehäuse 30 in dem weiteren Lager 36 an dem Maschinengestell 27 gehalten.

Die erste Lagerstelle 38 und die zweite Lagerstelle 40 an dem Rekuperator- gehäuse 30 sind jeweils relativ zu dem Maschinengestell 27 in der zu der Schnittstellenachse 16 koaxialen Drehachse 15 senkrechten, horizontalen Richtung entsprechend dem Doppelpfeil 44 verlagerbar. Die weitere Lagerstelle 42 an dem Rekuperatorgehäuse 30 kann relativ zu dem Maschinengestell 27 in der zu der zu der Schnittstellenachse 16 koaxialen Drehachse 15 senkrechten vertikalen Richtung 46 bewegt werden.

Der Rekuperator hat einen rotationssymmetrischen Aufbau. Der heiße Abgasstrom 47 der Turbine 13 wird dem Rekuperator in der axialen Richtung der Drehachse 15 der Turbine 13 zugeführt. In dem Inneren des Rekupera- tors strömt das heiße Abgas der Turbine 13 meanderförmig durch eine ringförmige Wärmetauscherstruktur 48 mit zunehmendem Abstand von der Drehachse 15 zu der äußeren Wand 49.

Zu bemerken ist, dass in einer alternativen Ausgestaltung der Anlage der Rekuperator auch einen nicht rotationssymmetrischen Aufbau haben kann. Insbesondere kann der Rekuperator als ein Plattenwärmetauscher gestaltet sein. Das Abgas der Turbine 13 verlässt den Rekuperator wieder auf seiner der Turbine 13 abgewandten Seite 50 in der axialen Richtung der zu der Schnittstellenachse 16 koaxialen Drehachse 15. Durch die Wärmetauscherstruktur 48 wird die in dem heißen Abgas enthaltene Restwärme auf die dem Rekuperator ebenfalls in der axialen Richtung der Drehachse 15 der Turbine 13 zugeführte verdichtete Ansaugluft übertragen.

Die Fig. 4 ist eine dreidimensionale Teilansicht des Anlagensystems 10 mit dem Maschinengestell 27 und zeigt das erste Lager 32 sowie das weitere Lager 36. Das Maschinengestell 27 hat einen Rahmen 29 mit daran angeordneten höhenverstellbaren Schwingungsdämpfern 31 . Das erste Lager 32 enthält einen Lagerkörper mit einem flanschförmigen Abschnitt 52, der mittels Schrauben 54 an dem Rekuperatorgehäuse 30 auf der zu der Turbine 13 weisenden Seite festgelegt ist. Der flanschförmige Abschnitt 52 des Lagerkörpers ist mit einem an dem Maschinengestell 27 mittels Schrauben 54 festgelegten Halteabschnitt 55 gelenkig verbunden. Er kann dort um eine die Drehachse 15 des Rotors der Turbine 13 im Wesentlichen senkrecht schneidende Schwenkachse 56 verschwenkt werden. Der flanschförmige Abschnitt 52 ist dabei linearbeweglich mit einem Gelenklager auf einem Bolzen 58 in der horizontalen Richtung der Schwenkachse 56 entsprechend dem Doppelpfeil 44 linearbeweglich geführt. Diese Maßnahme gewährleistet, dass die erste Lagerstelle 38 in der zu der Schnittstellenachse 16 koaxialen Drehachse 15 senkrechten, horizontalen Richtung entsprechend dem Doppelpfeil 44 verlagert werden kann. Das zweite Lager 34 hat einen dem ersten Lager 32 entsprechenden Aufbau.

Mit einem an dem Maschinengestell 27 für Montagezwecke anordenbaren Positioniereinrichtung 57 kann der Generator 17 mit dem Verdichter 22 und der Turbine 13 in der Richtung des Doppelpfeils 59 parallel zu der Drehachse 15 des Rotors der Turbine 13 gegenüber dem Maschinengestell 27 verlagert werden. Die Positioniereinrichtung 57 ist mit einer Lenkeranordnung 61 , die ein längenverstellbares Lenkerelement 63 aufweist und einen Gewindestangenmechanismus enthält, an dem Maschinengestell 27 abgestützt. Die Positionier- einrichtung 57 weist eine in einer schwenkbeweglichen Lagerbaugruppe aufgenommene drehbare Spindel 65 auf, die es ermöglicht, die erste Baugruppe 12 mit der Turbine 13 sowie dem Verdichter 22 und dem Generator 17 mit einer in der Richtung der Achse 16 der Schnittstelle 1 1 wirkenden Verstellkraft zu beaufschlagen. Durch Verstellen des längenverstellbaren Len- kerelements 63 ist es möglich, die Lagerbaugruppe für die drehbare Spindel 65 an das Gehäuse des Generators 17 anzulegen.

Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass das Montieren und Demontieren der ersten Baugruppe 12 in Form des Turbomoduls an dem Maschinenge- stell 27 gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Hebekrans von einer einzigen Person durchgeführt werden kann.

Die Fig. 5 zeigt einen Abschnitt des Rekuperators mit dem weiteren Lager 36, in dem das Rekuperatorgehäuse 30 an der relativ zu dem Maschinenge- stell 27 verlagerbaren weiteren Lagerstelle 42 gelagert ist. Das weitere Lager 36 hat als ein Kraftübertragungsorgan einen Amboss 60 mit einem Gewindeabschnitt 62, der an dem Maschinengestell 27 in einem Gewinde 64 gehalten ist. An dem Maschinengestell 27 ist der Amboss 60 mit einer Kontermutter 66 festgelegt. Das weitere Lager 36 enthält eine an dem Rekuperatorgehäuse 30 festgelegten Anschlusskörper 68 mit einer Gleitfläche 70 für den Amboss 60. Mittels des Amboss 60 ist das Rekuperatorgehäuse 30 auf der zu der Turbine 13 weisenden Seite an dem Maschinengestell 27 abgestützt. Dabei kann das Rekuperatorgehäuse 30 in der zu der Drehachse 15 senkrechen Ebene 72 relativ zu dem Amboss 60 verlagert werden. Durch Verstellen des Amboss 60 an dem Maschinengestell 27 ist es möglich, das Rekuperatorgehäuse 30 in Bezug auf das Maschinengestell 27 und die damit aufgenommene Turbine 13 auszurichten. Die Fig. 6 zeigt die Anordnung der Lagerstellen 74, 76 der Turbine 13 und der Lagerstellen 38, 40 des Rekuperatorgehäuses 30 in Bezug auf die zu der Schnittstellenachse 16 koaxiale Drehachse 15 des Rotors 18 an dem Ma- schinengestell 27. Das vorstehend beschriebene Dreipunktlager 28 für den Rekuperator an dem Maschinengestell 27 bewirkt, dass ein thermisches Ausdehnen des Rekuperatorgehäuses 30 kein Anheben der als Rekuperator ausgebildeten zweiten Baugruppe 24 zur Folge hat. Eine thermische Ausdehnung des Rekuperatorgehäuses 30 in der Richtung der Drehachse 15 der Turbine 13 wird von dem Maschinengestell 27 abgefangen, so dass sich diese nicht auf das Turbinengehäuse 20 der Turbine 13 überträgt.

Wie in der Fig. 2, der Fig. 4 und der Fig. 6 zu sehen ist, nimmt das Maschinengestell 27 das Turbinengehäuse 20 der Turbine 13 an Lagerstellen 74, 76 auf, die in einer horizontalen Ebene 77 liegen, in der die Drehachse 15 des Rotors 18 angeordnet ist. Das Anlagensystem 10 weist für das Halten der Turbine 13 ein an dem Maschinengestell 27 angeordnetes erstes Gleitlager 78 und ein an dem Maschinengestell 27 angeordnetes, dem ersten Gleitlager 78 gegenüberliegendes zweites Gleitlager auf. Der Aufbau des zweiten Gleit- lagers entspricht dabei dem Aufbau des ersten Gleitlagers 78. In dem ersten Gleitlager 78 und in dem zweiten Gleitlager, das dem ersten Gleitlager 78 gegenüber liegt, ist das Turbinengehäuse 20 der Turbine 13 an den Lagerstellen 74, 76 gelagert. Das Gleitlager 78 hat einen ersten Lagerkörper 80, der an das Turbinengehäuse 20 angeschlossen ist. Das Gleitlager 78 ist auf einem Abschnitt 82 des Maschinengestells 27 angeordnet und weist neben dem ersten Lagerkörper 80 einen zweiten Lagerkörper 81 auf. Der erste Lagerkörper 80 ist auf dem zweiten Lagerkörper 81 auf einer Führungsfläche 86 sowohl senkrecht zur Drehachse 15 des Rotors 18 in der Richtung des Doppelpfeils 44 als auch senkrecht dazu in der Richtung des Doppelpfeils 84 in der horizontalen Ebene verlagerbar. Die Turbine 13 wird also in dem Gleitlager 78 an dem Maschinengestell 27 derart gehalten, dass sich das Turbinengehäuse 20 mit dem daran angeschlossenen Verdichter 22 und dem damit verbundenen Generator 17 in der Richtung der Doppelpfeile 44, 84 relativ zu dem Maschinengestell 27 in der horizontalen Ebene 77 bewegen kann. Die an dem Turbinengehäuse 20 ausgebildeten Lagerstellen 74, 76 der Turbine 13 an dem Maschinengestell 27 können so einer thermischen Ausdehnung von Baugruppen in dem Anlagensystem 10 ausweichen, ohne dass das Turbinengehäuse 20 mit zu der Drehachse 15 des Turbinenrotors 18 der Turbine 13 asymmetrischen Kräften beaufschlagt wird.

Indem die Lagerstellen 74, 76 des Turbinengehäuses 20 der Turbine 13 in der gleichen horizontalen Ebene 77 liegen wie die Drehachse 15 und die Lagerstellen 38, 40 des Rekuperatorgehäuses 30, kann eine thermische Aus- dehnung des Turbinengehäuses 20 bei dem Betrieb der Turbine 13 auch nicht zu Torsionsmomenten führen, die das Turbinengehäuse 20 verformen und die den Betrieb der Turbine 13 beeinträchtigen.

Der Generator 17 und der Verdichter 22 sind an dem Turbinengehäuse 20 gehalten. Der in der Fig. 2 gezeigte Massenschwerpunkt 19 der Masse der Baugruppe 12 des Turbomoduls, d. h. der Masse der Turbine 13, des Verdichters 22 und des Generators 17 befindet sich an der Schnittstelle der Anschlussverbindung des Turbinengehäuses 20 der Turbine 13 und des Verdichters 22. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sich der in der Fig. 2 gezeigte Massenschwerpunkt 19 möglichst nahe an den Lagerstellen 74, 76 des Turbinengehäuses 20 befindet, so dass vorliegend die in das Turbinengehäuse 20 eingeleiteten Biegemomente gering sind.

Für den Transport werden die beweglichen Baugruppen des ersten Gleitla- gers 78 und des zweiten Gleitlagers möglichst mittels einer Spannvorrichtung fixiert, z. B. mit Verpackungsbändern. Für den Transport kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass sich der an dem Rekuperatorgehäuse 30 festgelegte Anschlusskörper 68 mittels Verschrauben mit dem Amboss 60 verbinden lässt.

Die Fig. 7 ist eine Teilansicht eines zu dem vorstehend beschriebenen Ma- schinengestell 27 alternativen, weiteren Maschinengestells 27' für das Aufnehmen einer als ein Turbomodul mit einer Turbine 13 ausgebildeten ersten Baugruppe 12 und einer zweiten Baugruppe 24 in Form eines Rekuperators in einem Anlagensystem 10. Soweit die in der Fig. 7 gezeigten Baugruppen und Elemente Baugruppen und Elementen aus den vorstehenden Figuren entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht. Das Turbinengehäuse 20 der Turbine 13 in dem Turbomodul ist an den Lagerstellen 74, 76 mit dem Maschinengestell 27' jeweils in einer Aufnahme 90 gehalten, die in einem ersten Gelenklager 92 schwenkbeweglich gelagert ist, das eine erste Schwenkachse 94 hat. Das erste Gelenklager 92 ist an einem Lagerkörper 96 in einem weiteren Gelenklager 98 gehalten, das eine zu der ersten Schwenkachse 94 senkrechte weitere Schwenkachse 100 hat. In der Aufnahme 90 sind dabei die jeweiligen Lagerstellen 74, 76 des Turbinengehäuses 20 der Turbine 13 in der Richtung der ersten Schwenkachse 94 entsprechend dem Doppelpfeil 102 und entsprechend dem Doppelpfeil 44 relativ zu dem Maschinengestell 27' linearbeweglich verlagerbar. Für das Abstützen des Lagerkörpers 96 an dem Maschinengestell 27' ist hier ein längenverstellbares Abstützorgan 104 vorgesehen, das mittels eines Gelenklagers an das Maschinengestell 27' und mittels eines weiteren Gelenklagers an den Lagerkörper 96 angebunden ist.

Die Fig. 8 ist eine Teilansicht eines weiteren, zu den vorstehend beschriebenen Maschinengestellen 27, 27' alternativen Maschinengestells 27" für das Aufnehmen einer ersten Baugruppe in Form des Turbomoduls mit einer Turbine 13 und einer zweiten, als ein Rekuperator ausgebildeten zweiten Bau- gruppe 24 in einem als Gasturbinenanlage ausgebildeten Anlagensystem 10. Soweit die in der Fig. 8 gezeigten Baugruppen und Elemente Baugruppen und Elementen aus den vorstehenden Figuren entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Das Gehäuse der Turbine 13 ist hier an den Lagerstellen 74, 76 mit einer Aufnahme 106 gehalten, die in einem ersten Schwenklager 108 aufgenommen ist, das eine erste vertikale Schwenkachse 1 16 hat und das an einem Lagerkörper 1 12 in einem weiteren Schwenklager 1 14 mit einer weiteren vertikalen Schwenkachse 1 10 gehalten ist. In der Aufnahme 106 können die Lagerstellen 74, 76 in der horizontalen Richtung der Doppelpfeile 44 und 84 relativ zu dem Maschinengestell 27' linearbeweglich verlagert werden.

Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Anlagensystem 10 mit einer an einem Maschinengestell 27, 27', 27" aufgenommenen ersten Baugruppe 12 und mit einer an eine Schnittstelle 1 1 der ersten Baugruppe 12 angeschlossene zweite Baugruppe 24, wobei die Schnittstelle 1 1 eine Schnittstellenachse 16 hat, entlang der aus der ersten Baugruppe 12 ein Kraftfluss und/oder Dreh- momentfluss und/oder Medienfluss in die zweite Baugruppe 24 über die Schnittstelle 1 1 erfolgen kann. Das Maschinengestell 27, 27', 27" trägt auch die zweite Baugruppe 24.

Bezugszeichenliste

10 Anlagensystem

1 1 Schnittstelle

12 erste Baugruppe

13 Turbine

14 Brennkammer

15 Drehachse

16 Schnittstellenachse

17 Generator

18 Turbinenrotor / Rotor

19 Massenschwerpunkt

20 Turbinengehäuse

22 Verdichter

24 zweite Baugruppe

27, 27', 27" Maschinengestell

28 Dreipunktlager

29 Rahmen

30 Rekuperatorgehäuse

31 Schwingungsdämpfer

32 erstes Lager

34 zweites Lager

36 weiteres Lager

38 erste Lagerstelle

40 zweite Lagerstelle

42 weitere Lagerstelle

44 Doppelpfeil

46 senkrechte, vertikale Richtung

47 Abgasstrom

48 Wärmetauscherstruktur

49 äußere Wand

50 abgewandte Seite 52 flanschförmiger Abschnitt

54 Schrauben

55 Halteabschnitt

56 Schwenkachse

57 Positioniereinrichtung

58 Bolzen

59 Doppelpfeil

60 Amboss

61 Lenkeranordnung

62 Gewindeabschnitt

63 Lenkerelement

64 Gewinde

65 Spindel

66 Kontermutter

68 Anschlusskörper

70 Gleitfläche

72 Ebene

74, 76 Lagerstelle

77 horizontale Ebene

78 erstes Gleitlager

80 erster Lagerkörper

81 zweiter Lagerkörper

82 Abschnitt

84 Doppelpfeil

86 Führungsfläche

90 Aufnahme

92 erstes Gelenklager

94 erste (senkrechte) Schwenkachse

96 Lagerkörper

98 zweites Gelenklager

100 Schwenkachse

102 Doppelpfeil 104 Abstützorgan

106 Aufnahme

108 erstes Schwenklager

110 Schwenkachse 112 Lagerkörper

114 zweites Schwenklager

116 Schwenkachse

Claims

Patentansprüche

1 . An lagen System (10) mit einer an einem Maschinengestell (27, 27', 27") aufgenommenen ersten Baugruppe (12) und mit einer an eine Schnitt- stelle (1 1 ) der ersten Baugruppe (12) angeschlossene zweite Baugruppe (24), wobei die Schnittstelle (1 1 ) eine Schnittstellenachse (16) hat, entlang der aus der ersten Baugruppe (12) ein Kraftfluss und/oder Drehmomentfluss und/oder Medienfluss in die zweite Baugruppe (24) über die Schnittstelle (1 1 ) erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (27, 27', 27") auch die zweite Baugruppe (24) trägt.

2. Anlagensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Baugruppe (24) an dem Maschinengestell (27, 27', 27") an einem Dreipunktlager (28) aufgenommen ist, das ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") ausgebildetes erstes Lager (32), ein an dem Ma- schinengestell (27, 27', 27") ausgebildetes von dem ersten Lager (32) beabstandetes zweites Lager (34) und ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") ausgebildetes weiteres Lager (36) aufweist, wobei die zweite Baugruppe (24) an einer ersten Lagerstelle (38) in dem ersten Lager (32) und an einer zweiten Lagerstelle (40) in dem zweiten Lager (34) sowie an einer weiteren Lagerstelle (42) in dem weiteren Lager

(36) aufgenommen ist.

3. Anlagensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (38) und/oder die zweite Lagerstelle (40) und/oder die weitere Lagerstelle (42) in einer zu der Schnittstellenachse (16) senkrechten Richtung verlagerbar ist.

4. An lagen System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (32) einen an die zweite Baugruppe (24) anschließbaren Abschnitt (52) aufweist, der um eine in einer zu der Schnittstellenachse (16) senkrechten Ebene (72) liegende Schwenk- achse (56) geschwenkt werden kann.

5. Anlagensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (52) in der Richtung der Schwenkachse (56) relativ zu dem Maschinengestell (27) linearbeweglich verlagerbar ist.

6. Anlagensystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (56) mit der Schnittstellenachse (16) eine horizontale Ebene (77) aufspannt.

7. Anlagensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (34) einen an die zweite Baugruppe (24) anschließbaren Abschnitt (52) aufweist, der um eine in einer zu der Schnittstellenachse (16) senkrechten Ebene liegende Schwenkachse (56) geschwenkt werden kann.

8. Anlagensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (52) in der Richtung der Schwenkachse (56) relativ zu dem Maschinengestell (27) linearbeweglich verlagerbar ist.

9. Anlagensystem nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (56) mit der Schnittstellenachse (16) eine horizontale Ebene (77) aufspannt.

10. Anlagensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die weitere Lagerstelle (42) an einer an der zweiten

Baugruppe (24) ausgebildeten Gleitfläche (70) angeordnet ist und das weitere Lager (36) ein sich auf der Gleitfläche (70) abstützendes Kraft- übertragungsorgan aufweist, das relativ zu dem Maschinengestell (27, 27', 27") in der Ebene senkrecht zu der Schnittstellenachse (16) linearbeweglich verlagerbar ist.

Anlagensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baugruppe (12) an dem Maschinengestell (27, 27', 27") in der Richtung der Schnittstellenachse (16) linearbeweglich verlagerbar aufgenommen ist. 12. Anlagensystem nach Anspruch 1 1 , gekennzeichnet durch ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") angeordnetes erstes Gleitlager (78) und ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") angeordnetes zweites Gleitlager für das Lagern der ersten Baugruppe (12) an zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen (74, 76) in einer horizontalen Ebene (77), wobei die Schnittstellenachse (16) in der horizontalen Ebene (77) angeordnet ist.

Anlagensystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen (74, 76) in entsprechend zwei voneinander unabhängigen Bewegungsfreiheitsgraden in der horizontalen Ebene (77) verlagerbar sind.

Anlagensystem nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") angeordnetes erstes Gelenklager (92) und ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") angeordnetes zweites Gelenklager (98) für das Lagern der ersten Baugruppe (12).

15. Anlagensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenklager (92) in dem zweiten Gelenklager (98) relativ zu dem Maschinengestell (27') um wenigstens eine, die horizontale Ebene (77) durchsetzende Schwenkachse (100) geschwenkt werden kann.

Anlagensystem nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Aufnahme (90) für die erste Baugruppe (12), die in dem ersten Gelenklager (92) relativ zu dem Maschinengestell (27') um eine zu der Schwenkachse (100) des zweiten Gelenklagers (98) senkrechte Schwenkachse (94) geschwenkt werden kann.

Anlagensystem nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") angeordnetes erstes Schwenklager (108) und ein an dem Maschinengestell (27, 27', 27") angeordnetes zweites Schwenklager (1 14) für das Lagern der ersten Baugruppe (12).

Anlagensystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schwenklager (108) in dem zweiten Schwenklager (1 14) relativ zu dem Maschinengestell (27") um wenigstens eine, die horizontale Ebene (77) durchsetzende Schwenkachse (100, 1 16) geschwenkt werden kann.

Anlagensystem nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Aufnahme (106), die in dem ersten Schwenklager (108) relativ zu dem Maschinengestell (27") um eine zu der Schwenkachse (1 10) des zweiten Schwenklagers (1 14) parallele Schwenkachse (1 16) geschwenkt werden kann.

Als ein Gasturbinensystem ausgebildetes Anlagensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baugruppe (12) ein Turbomodul ist, das eine mit Heißgas aus einer Brennkammer (14) beaufschlagbare Turbine (13) enthält, die einen in einem Turbinengehäuse (20) angeordneten um eine zu der Schnittstellenachse (16) koaxiale Drehachse (15) drehbaren Turbinenrotor (18) hat und die bei Beaufschlagen mit Heißgas aus der Brennkammer (14) einen Abgasstrom freisetzt, und das einen mit dem Turbinenrotor (18) drehgekoppelten Verdichter (22) für das Erzeugen von in die Brennerkammer (14) zuführbarer verdichteter Zuluft hat, und die zweite Baugruppe (24) ein an der Schnittstelle (1 1 ) mit dem Turbomodul verbun- dener Rekuperator ist, der in der Richtung der Schnittstellenachse (16) mit dem Abgasstrom für das Übertragen von Wärme aus dem Abgasstrom auf die mittels des Verdichters (22) verdichtete Zuluft beaufschlagbar ist.

21 . Anlagensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch eine an dem Maschinengestell (27, 27', 27") abgestützte Positioniereinrichtung (57) für das manuelle oder motorgetriebene linearbewegliche Verlagern der ersten Baugruppe (12) in der Richtung der Schnittstellenachse (16) relativ zu dem Maschinengestell (27, 27', 27").

22. Anlagensystem nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung als eine für das linearbewegliche Verlagern der ersten Baugruppe (12) an das Maschinengestell (27, 27', 27") anschließbare und nach dem Verlagern von dem Maschinengestell (27, 27', 27") abnehmbare Modulbaugruppe ausgebildet ist.

Verfahren zum Anordnen der ersten Baugruppe in einem nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ausgebildeten Anlagensystems gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Anordnen der ersten Baugruppe (12) auf dem Maschinengestell (27, 27', 27"); und

Verlagern der ersten Baugruppe (12) in der Richtung der Schnittstellen- achse (16).