CH708579A2 - Abstandssteuersystem für drehende Maschine und Verfahren zur Steuerung eines Abstandes. - Google Patents

Abstract

Ein Abstandssteuersystem für eine drehende Maschine enthält ein Aussengehäuse (34), das einen Hauptabschnitt des Aussengehäuses (34) mit einer ersten radialen Dicke (56) enthält, wobei das Aussengehäuse (34) zur Ausdehnung mit einer ersten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist. Ebenfalls ist ein zwischen dem Aussengehäuse (34) und einem drehenden Abschnitt angeordnetes Innengehäuse (36) enthalten, wobei das Innengehäuse einen Hauptabschnitt des Innengehäuses (36) mit einer zweiten radialen Dicke (58) enthält, die geringer als die erste radiale Dicke (56) ist, wobei das Innengehäuse (36) zur Ausdehnung mit einer zweiten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist, die grösser als die erste Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit des Aussengehäuses (34) ist. Ferner ist ein Schenkel (48) des Innengehäuses (36) enthalten, der zur Trennung von einem Schenkel (54) des Aussengehäuses (34) während der Ausdehnung des Innengehäuses (36) eingerichtet ist und der zum Eingriff mit dem Aussengehäuseschenkel (44) während der Kontraktion des Innengehäuses (36) eingerichtet ist.

Description

Beschreibung

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0001 ] Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung sind drehende Maschinen und insbesondere ein Abstandssteuersystem zum Einstellen des Abstandes zwischen einer stationären Komponente und einer drehenden Komponente der drehenden Maschine sowie ein Verfahren zum Einstellen des Abstandes.

[0002] In bestimmten Anwendungen kann ein Abstand zwischen Komponenten vorliegen, die sich in Bezug zueinander bewegen. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen drehenden und stationären Komponenten in einer drehenden Maschine, wie z.B. einem Verdichter, einer Turbine oder dergleichen vorliegen. Der Abstand kann während des Betriebs der drehenden Maschine aufgrund von Temperaturänderungen und anderen Faktoren zunehmen oder abnehmen. Ein kleinerer Abstand kann das Betriebsverhalten und den Wirkungsgrad in einem Verdichter oder einer Turbine verbessern, da weniger Arbeitsfluid zwischen Schaufeln einer umgebenden Struktur, wie z.B. einem Deckband, entweicht. Jedoch erhöht ein kleinerer Abstand auch die Möglichkeit eines Reibzustandes zwischen der drehenden und stationären Komponente. Beispielsweise kann die Möglichkeit eines Reibzustandes während Übergangszuständen zunehmen und während stabiler Betriebszustände abnehmen. Leider steuern bestehende Systeme den Abstand in drehenden Maschinen nicht in angemessener Weise. Eine Manipulation der Reaktion umgebender Strukturen beinhaltet eine schnelle Reaktion während des Hochfahrens, um Reiben zu vermeiden, jedoch kann eine zugeordnete schnelle Reaktion während des Herunterfahrens zu Reiben und/oder Klemmen während des Herunterfahrens oder des anschliessenden Neustarts führen. Umgekehrt können langsame Reaktionen der umgebenden Strukturen zu Reiben und/oder Klemmen während eines Kaltstartübergangszustands führen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0003] Gemäss einem Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Abstandssteuersystem für eine Drehende Maschine ein Aussengehäuse, das einen Aussengehäusehauptabschnitt mit einer ersten radialen Dicke enthält, wobei das Aussengehäuse zur Ausdehnung mit einer ersten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist. Ebenfalls ist ein zwischen dem Aussengehäuse und einem drehenden Abschnitt angeordnetes Innengehäuse enthalten, wobei das Innengehäuse einen Innengehäusehauptabschnitt mit einer zweiten radialen Dicke enthält, die geringer als die erste radiale Dicke ist, wobei das Innengehäuse zur Ausdehnung mit einer zweiten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist, die grösser als die erste Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit des Aussengehäuses ist. Ferner ist ein Innengehäuseschenkel enthalten, der zur Trennung von einem Aussengehäuseschenkel während der Ausdehnung des Innengehäuses eingerichtet ist und der zum Eingriff mit dem Aussengehäuseschenkel während der Kontraktion des Innengehäuses eingerichtet ist.

[0004] Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Abstandssteuerungssystem für eine Rotationsmaschine ein funktionell mit einem Aussengehäuse verbundenes Innengehäuse, wobei das Innengehäuse dafür eingerichtet ist, sich radial mit einer ersten Geschwindigkeit zu bewegen. Ebenfalls ist eine funktionell mit dem Aussengehäuse und dem Innengehäuse verbundene thermische Masse enthalten, wobei die thermische Masse dafür eingerichtet ist, das Innengehäuse zu berühren, während das Innengehäuse dafür eingerichtet ist, sich radial mit einer zweiten Geschwindigkeit, die langsamer als die erste Geschwindigkeit ist, nach dem Kontakt mit der thermischen Masse zu bewegen.

[0005] Gemäss noch einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Abstandssteuersystem für ein Turbinensystem ein Aussengehäuse mit einem Aussengehäusehauptabschnitt, der zur Ausdehnung mit einer ersten Ausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist. Ebenfalls ist ein zwischen dem Aussengehäuse und einer drehenden Komponente des Turbinensystems angeordnetes Innengehäuse enthalten, wobei das Innengehäuse dafür eingerichtet ist, sich mit einer zweiten Ausdehnungsgeschwindigkeit auszudehnen, die höher als die erste Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit des Aussengehäuses ist. Ferner ist ein Innengehäuseschenkel enthalten, der zur Trennung von einem Aussengehäuseschenkel während einer Ausdehnung des Innengehäuses eingerichtet ist, und der zum Eingriff mit dem Aussengehäuseschenkel während einer Kontraktion des Innengehäuses eingerichtet ist.

[0006] Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0007] Der als die Erfindung betrachtete Erfindungsgegenstand, wird insbesondere in den Ansprüchen am Schluss der Patentschrift dargestellt und eindeutig beansprucht. Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer drehenden Maschine ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente einer Gehäusestruktur in einem Eingriffszustand gemäss einer ersten Ausführungsform eines Abstandssteuersystems ist;

2 Fig. 3 eine Schematische Darstellung der Gehäusestruktur in einem gelösten Zustand gemäss der ersten Ausführungsform von Fig. 2 ist;

Fig. 4 eine Auftragung einer radialen Position der ersten Komponente und der zweiten Komponente während eines Flochfahrvorgangs der drehenden Maschine ist;

Fig. 5 eine Auftragung einer radialen Position der ersten Komponente und der zweiten Komponente während eines Herunterfahrvorgangs der drehenden Maschine ist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Abstandssteuersystems gemäss einer zweiten Ausführungsform ist; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Abstandssteuersystems gemäss einer dritten Ausführungsform ist.

[0008] Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit Vorteilen und Merkmalen im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0009] In Fig. 1 ist eine gemäss einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung aufgebaute drehende Maschine 10 schematisch dargestellt. Die Offenlegung hierin betrifft Abstandssteuertechniken, die in der drehenden Maschine implementiert sind. Die dargestellte drehende Maschine 10 umfasst eine Turbinenbasierende Maschine, wie z.B. solche, die einem Flugzeug, einer Lokomotive oder Stromerzeugungssystem eingesetzt werden. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass alternative Ausführungsformen der drehenden Maschine 10 von den Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung profitieren können. Insbesondere weist, wie sich aus der Beschreibung hierin versteht, die Gasturbinenmaschine einen Verdichterabschnitt 12 und einen Turbinenabschnitt 24 auf, aber die hierin nachstehend beschriebenen Ausführungsformen können beispielsweise nur bei einem eigenständigen Verdichter verwendet werden.

[0010] So wie hierin verwendet, soll sich der Begriff «Abstand» oder dergleichen als Bezug auf einen Zwischenraum oder Spalt beziehen, der zwischen zwei oder mehr Komponenten der drehenden Maschine 10 vorliegen kann, die sich in Bezug zueinander während des Betriebs bewegen. Der Abstand kann aus einem ringförmigen Spalt, einem geradlinigen Spalt, einem rechtwinkligen Spalt oder einer beliebigen anderen Geometrie in Abhängigkeit von dem System, dem Typ der Bewegung und verschiedenen anderen Faktoren bestehen, wie es dem Fachmann bekannt ist. In einer Ausführungsform bezieht sich der Abstand auf den radialen Spalt oder Zwischenraum zwischen Gehäusekomponenten, die eine oder mehrere drehende Schaufeln eines Verdichters, einer Turbine oder dergleichen umgeben. Durch Steuern des Abstandes unter Verwendung der Ausführungsformen hierin kann die Leckagemenge zwischen den drehenden Schaufeln und dem Gehäuse aktiv reduziert werden, um den Betriebswirkungsgrad zu erhöhen, während gleichzeitig die Möglichkeit eines Reibvorgangs (z.B. eines Kontaktes zwischen Gehäusekomponenten und den rotierenden Schaufeln) verringert wird. Wie man erkennt, kann die Leckage jedem beliebigen Fluid, wie z.B. Luft, Dampf, Verbrennungsgasen usw. entsprechen. Die Begriffe «Geschwindigkeit», «Ausdehnungsgeschwindigkeit», «Kontraktionsgeschwindigkeit» oder dergleichen beziehen sich auf eine zeitliche Geschwindigkeit einer Ausdehnung oder Kontraktion.

[0011 ] Die dargestellte Ausführungsform der Rotationsmaschine 10 enthält einen Verdichterabschnitt 12 und mehrere Brennkammeranordnungen, die in einer Ringbrennkammeranordnung angeordnet sind, wovon eine bei 14 dargestellt ist. Es dürfte erkennbar sein, dass diese Erfindung unabhängig von den Details des Verbrennungssystems ist, und dass auf das Ringbrennkammersystem nur für Zwecke der Diskussion Bezug genommen wird. Der Brennstoff und verdichtete Luft werden in einem Verbrennungsabschnitt 18 eingeführt und gezündet, um ein Verbrennungsprodukt oder einen Luftstrom mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen, der zum Antreiben des Turbinenabschnittes 24 verwendet wird. Der Verdichterabschnitt 12 und der Turbinenabschnitt 24 enthalten jeder einen drehenden Abschnitt 26, der von einer Gehäusestruktur 32 umgeben ist. Der Turbinenabschnitt 24 ist funktionell mit dem Verdichterabschnitt 12 durch eine Verdichter/ Turbinen-Welle 30 (hierin auch als Rotor bezeichnet) verbunden. Der drehende Abschnitt 26 weist mehrere Rotorschaufeln auf, die funktionell mit der Verdichter/Turbinen-Welle 30 verbunden sind.

[0012] In Fig. 2 und 3 ist die Gehäusestruktur 32 detaillierter dargestellt. Die Gehäusestruktur 32 bezieht sich im Allgemeinen auf eine Struktur, die einen Innenbereich des Turbinenabschnittes 24 und/oder des Verdichterabschnittes 12 umgibt und wenigstens zum Teil definiert. Die Gehäusestruktur 32 kann eine einteilige Struktur sein oder kann aus mehreren Segmenten aufgebaut sein. In jedem Falle weist die Gehäusestruktur 32 ein Aussengehäuse 34 und ein Innengehäuse 36 auf. Obwohl nicht dargestellt, dürfte erkennbar sein, dass eine Deckbandstruktur funktionell mit dem Innengehäuse 36 verbunden und in Umfangsrichtung um den drehenden Abschnitt 26 herum positioniert sein kann. Ein Abstandssteuersystem wird zum Vermeiden von Reibvorgängen und zu grossen radialen Spalten zwischen den Rotorschaufeln und dem Deckband während des Betriebs der drehenden Maschine 10 verwendet. Bei Fehlen des Abstandssteuersystems kann sich der radiale Spalt zwischen den Rotorschaufeln und dem Deckband aufgrund von Temperaturänderungen oder anderen Faktoren vergrössern oder verkleinern. Beispielsweise kann, während sich der drehende Abschnitt 26 im Betrieb erwärmt, die Wärmeausdehnung des Aussengehäuses 34 und des Innengehäuses 36 bewirken, dass sich das Deckband radial von der Rotationsachse des rotierenden Abschnittes 26 weg bewegt, und sich somit den Abstand zwischen den Ro-

3 torschaufeln und dem Deckband vergrössert. Ein derartiger Zustand ist im Allgemeinen unerwünscht, da Verbrennungsgase, die die Rotorschaufeln über den radialen Spalt umgehen, von den Schaufeln nicht erfasst werden und daher nicht in Rotationsenergie umgewandelt werden. Dieses verringert den Wirkungsgrad und die Leistungsabgabe der drehenden Maschine 10.

[0013] Ein Abstandssteuerungssystem 40 gemäss einer ersten Ausführungsform enthält das Aussengehäuse 34 und das Innengehäuse 36 und bezieht sich auf die Wechselwirkung dazwischen, wie aus der nachstehenden Beschreibung erkennbar wird. Das Aussengehäuse 34 weist einen Aussengehäusehauptabschnitt 42 und wenigstens einen Aussengehäuseschenkel 44 auf, der sich von dem Aussengehäusehauptabschnitt 42 radial nach innen erstreckt. Ebenso weist das Innengehäuse 36 einen Innengehäusehauptabschnitt 46 und wenigstens einen Innengehäuseschenkel 48 auf, der sich von dem Innengehäusehauptabschnitt 46 radial nach aussen erstreckt. Das Aussengehäuse 34 und das Innengehäuse 36 sind in einem Eingriffszustand 50 (Fig. 2) und einem getrennten oder gelösten Zustand 52 (Fig. 3) dargestellt. Der gelöste Zustand 52 wird durch den Umstand ermöglicht, dass das Aussengehäuse 34 und das Innengehäuse 36 nicht fest miteinander verbunden sind, um dadurch eine relative Radialbewegung dazwischen zu ermöglichen. Der Eingriffszustand 50 ist durch einen Kontakt des wenigstens einen Aussengehäuseschenkels 40 und des wenigstens einen Innengehäuseschenkels 48 definiert.

[0014] Wie vorstehend erwähnt, unterliegen das Aussengehäuse 34 und das Innengehäuse 36 einer Wärmeausdehnung und Kontraktion in Reaktion auf Wärmezustände der drehenden Maschine 10. Insbesondere dehnen sich bei einer Zunahme der Temperatur die Komponenten aus und bewegen sich radial nach aussen, und bei einer Abnahme der Temperatur ziehen sich die Komponenten zusammen und bewegen sich radial nach innen. Obwohl es für die Gehäusestruktur 32, und insbesondere das Innengehäuse 36, erwünscht ist, sich relativ schnell während einer Hochfahrzeitdauer radial nach aussen zu bewegen, um einen Reibzustand mit den Rotorschaufeln zu verhindern, kann eine schnelle Kontraktionsreaktion während einer Herunterfahrzeitdauer zu einem Reibvorgang während des Herunterfahrens (oder «Klemmen») bei einem anschliessenden Neustart der drehenden Maschine 10 führen. Der entkoppelte Zustand des Aussengehäuses 34 und des Innengehäuses 36 beseitigt das vorstehend genannte Problem durch Bereitstellen einer relativ schnellen Hochfahrreaktion und einer relativ langsamen Herunterfahrreaktion, wie es aus der Beschreibung hierin erkennbar wird.

[0015] Unter Bezugnahme Fig. 4 und 5 und weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 werden entsprechende Reaktionen des Aussengehäuses 34 und des Innengehäuses 36 veranschaulicht. Es ist zu erkennen, dass nicht die radiale Position jeder Komponente, sondern lediglich die radialen Reaktionen jeder Komponente als eine Funktion der Zeit dargestellt sind. Das Aussengehäuse 34 bewegt sich radial zwischen einer ersten Aussengehäuseposition 74 und einer zweiten Aussengehäuseposition 76, während sich das Innengehäuse 36 radial zwischen einer ersten Innengehäuseposition 78 und einer zweiten Innengehäuseposition 80 bewegt. Während einer Hochfahrzeitdauer 54 (Fig. 4) dehnt sich das Innengehäuse 36 aus und bewegt sich daher radial in einer schnelleren Geschwindigkeit als das Aussengehäuse 34 aus. Diese schnellere Ausdehnungsgeschwindigkeit ist eine Folge eines dünneren Innengehäuses in Bezug auf das Aussengehäuse 34. Insbesondere weist der Aussengehäuseabschnitt 42 eine erste radiale Dicke 56 auf, die grösser als eine zweite radiale Dicke 58 des Innengehäuseabschnittes 46 ist. Das dünnere Innengehäuse reagiert rascher auf Temperaturänderungen der drehenden Maschine 10, und führt dadurch zu schnelleren Reaktionen. Diese schnellere Ausdehnungsgeschwindigkeit führt zu einem in Fig. 3 gelösten Zustand 52. Die Ausdehnungsgeschwindigkeit und die radiale Bewegung des Aussengehäuses 34 ist mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet, während die Ausdehnungsgeschwindigkeit und radiale Bewegung des Innengehäuses mit dem Bezugszeichen 62 bezeichnet ist. Der gelöste Zustand 52 liegt für die gesamte Hochfahrzeitdauer 54 oder einen Teil davon vor. Obwohl es nicht erforderlich ist, ist es vorgesehen, dass das Aussengehäuse 34 und das Innengehäuse 36 miteinander während eines Teils der Hochfahrzeitdauer 54 und/oder während eines stabilen Betriebszustandes der drehenden Maschine 10 in Eingriff stehen.

[0016] Wie vorstehend beschrieben, ist es auch erwünscht, die Reaktion der Gehäusestruktur 32 und insbesondere des Innengehäuses 36 während einer Herunterfahrzeitdauer 64 zu verlangsamen. Gemäss Darstellung in Fig. 5 ist die Reaktion des Innengehäuses 36 durch das Aussengehäuse 34 während der Herunterfahrzeitdauer 64 als Folge der unterschiedlichen Ausdehnungs-/Kontraktions-Geschwindigkeiten eingeschränkt. Insbesondere vereinen sich die Ausdehnungsgeschwindigkeiten 60, 62 zu nur einer Ausdehnungsgeschwindigkeit 68 (welche während der Herunterfahrsequenz negativ ist) wenigstens für einen Teil 70 der Herunterfahrzeitdauer 64. Für Darstellungszwecke ist eine hypothetische uneingeschränkte Reaktion des Innengehäuses 36 mit einer gestrichelten Linie 72 dargestellt. Aufgrund der unterschiedlichen radialen Dicken reagiert das dünnere Innengehäuse rascher auf Temperaturänderungen der drehenden Maschine 10, sowie mit einer geringeren Kontraktionsgeschwindigkeit als das Aussengehäuse 34. Dieses führt zu dem in Fig. 2 dargestellten Eingriffszustand 50 während des Abschnittes 70 der vorstehend diskutierten Herunterfahrzeitdauer 64. Der Eingriffszustand 50 beschränkt die Kontraktion und die radiale Einwärtsbewegung des Innengehäuses 36 sowohl in einem mechanischen als auch thermischen Aspekt. Der Eingriff des wenigstens einen Aussengehäuseschenkels 44 und des wenigstens einen Innengehäuseschenkels 48 sorgt für eine mechanische Einschränkung, die die radiale Bewegung des Innengehäuses 36 behindert. Zusätzlich verlangsamt eine Wärmeübertragung von dem Aussengehäuse 34 auf das Innengehäuse 36 die Abkühlung des Innengehäuses 36, und reduziert dadurch die Kontraktionsgeschwindigkeit des Innengehäuses 36. Sowohl die mechanischen als auch thermischen Aspekte der Einschränkung reduzieren die radiale Einwärtsbewegung des Innengehäuses 36, was die Wahrscheinlichkeit eines Reibvorgangs oder Klemmvorgangs zwischen den Rotorschau-

4 fein des drehenden Abschnittes 26 und der umgebenden Struktur, sei es ein Deckband oder das Innengehäuse 36, bei einem Neustart der drehenden Maschine 10 verringert.

[0017] Obwohl sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf eine Steuerung der Ausdehnungsgeschwindigkeiten mit unterschiedlichen Dicken in Bezug auf das Aussengehäuse 34 und das Innengehäuse 36 beziehen, dürfte erkennbar sein, dass die Ausdehnungsgeschwindigkeit auf verschiedene alternativen Arten gesteuert werden kann. Beispielsweise können eine oder beide von den Komponenten mit einem Material oder einer Substanz beschichtet oder umwickelt werden, die manipuliert, oder von einer thermischen Umgebung umgeben werden, die die Wärmeausdehnungsgeschwindigkeiten steuert. Es kann jedoch jede geeignete Steuertechnik eingesetzt werden, um unterschiedliche Ausdehnungsgeschwindigkeiten zu erzeugen.

[0018] In Fig. 6 ist ein Abstandssteuersystem 100 gemäss einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Gleiche Bezugszeichen wie die der ersten Ausführungsform zugeordnete werden bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform dort wo zutreffend, verwendet. Das Abstandssteuersystem 100 beruht auf einer thermischen Begrenzung des Innengehäuses 36 während der Herunterfahrzeitdauer 64. Insbesondere wird eine Hebelanordnung 102 eingesetzt, um das Innengehäuse 36, das Aussengehäuse 34 und eine thermische Masse 104 zu verbinden. Die thermische Masse 104 weist segmentierte thermische Massenkomponenten auf, welche mit dem Innengehäuse 36 in Kontakt gebracht werden, wie es aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich wird. Ein erster Hebel 106 ist enthalten, um eine Relativbewegung zwischen der thermischen Masse 104 und dem Innengehäuse 36 zu erzeugen. Gemäss Darstellung befindet sich eine erste Kupplung 109 in der Nähe eines ersten Endes 1 10 des ersten Hebels 106 und trägt die thermische Masse 104. Eine zweite Kupplung 1 12 befindet sich in der Nähe eines zweiten Endes 1 14 des ersten Hebels 106 und verbindet den ersten Hebel 106 mit dem Aussengehäuse 34. Eine dritte Kupplung 1 16 befindet sich entlang des ersten Hebels 106 an einer Stelle zwischen der ersten Kupplung 109 und der zweiten Kupplung 1 12, aber in grösserer Nähe zu der zweiten Kupplung 1 12. Die vorstehend beschriebene Positionierung der Kupplungen liefert die gewünschte Kinematik des gesamten Abstandssteuersystems 100.

[0019] Wie vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben, ist das Innengehäuse 36 dünner als das Aussengehäuse 34 und reagiert rascher auf die thermischen Zustände der drehenden Maschine 10. Sobald die Temperatur zunimmt, bewegt sich das Innengehäuse 36 mit einer rascheren Geschwindigkeit als das Aussengehäuse 34 nach aussen und die Hebelanordnung 102 ist so eingerichtet, dass sie eine radiale Auswärtsbewegung der thermischen Masse 104 während der Ausdehnung des Innengehäuses 36 bewirkt. Umgekehrt zieht, sobald sich das Innengehäuse 36 zusammenzieht und radial nach innen mit einer schnelleren Geschwindigkeit in Bezug auf das Aussengehäuse 34 bewegt, das Innengehäuse 36 an dem ersten Hebel 106 und zwingt die thermische Masse 104 in Kontakt und thermischen Austausch mit dem Innengehäuse 36. Während des Restes der Herabfahrzeitdauer 64 würde die thermische Masse 104 in Kontakt mit dem Innengehäuse 36 solange gehalten werden, wie das Innengehäuse 36 kälter als das Aussengehäuse 34 ist.

[0020] Die vorstehend beschriebene Hebelanordnung 102 stellt eine passive Betätigung der thermischen Masse 104 dar, aber es könnten Aktoren enthalten sein, die entweder passiv oder aktiv betätigt werden. In einer alternativen Ausführungsform bringt ein aktives System die thermische Masse 104 aktiv mit dem Innengehäuse 36 in Kontakt. Eine gesteuerte Betätigungsvorrichtung, wie z.B. ein Solenoid oder ein hydraulischer Kolben - entweder im Eingriff mit nur einem Aktor oder mehreren Aktoren - um den Umfang des Innengehäuses 36 kann verwendet werden. Fig. 7 stellt allgemein eine Ausführungsform mit mehreren thermischen Massensegmenten 120 dar, die jeweils für eine Verbindung mit dem Innengehäuse 36 eingerichtet sind.

[0021 ] Wie vorstehend erwähnt, veranschaulicht Fig. 6 ein passives Betätigungskonzept, um die thermische Masse 104 mit dem Innengehäuse 36 in und ausser Kontakt zu bringen. Die Betätigung der thermischen Masse 104 könnte durch andere passive oder aktive Einrichtungen einschliesslich elektrischer oder hydraulischer Solenoide oder anderer Methoden erreicht werden. Ferner könnte das Innengehäuse 36 ein einwandiges Gehäuse (kein getrenntes Aussengehäuse) sein. Signifikanterweise enthält das Gehäuse (d.h., formende oder tragende Komponenten, die die Strömungspfadaussenwand ausbilden) ein Wärmespeicherelement, mit dem es in thermische Verbindung (z.B. in Kontakt) gebracht oder davon getrennt werden kann, um die Temperatur und die Wärmeausdehnung des Gehäuses für Abstandssteuerzwecke zu verändern.

[0022] Obwohl die Erfindung in Verbindung mit nur einer eingeschränkten Anzahl von Ausführungsformen detailliert beschrieben wurde, dürfte es sich ohne Weiteres verstehen, dass die Erfindung nicht auf derartige offengelegte Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen kann die Erfindung modifiziert werden, sodass sie eine beliebige Anzahl von bisher nicht beschriebenen Varianten, Änderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen enthält, die aber dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung entsprechen. Zusätzlich dürfte es sich, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, verstehen, dass Aspekte der Erfindung nur einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demzufolge ist die Erfindung nicht als durch die Beschreibung eingeschränkt zu betrachten, sondern ist nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.

[0023] Ein Abstandssteuersystem 100 für eine drehende Maschine 10 enthält ein Aussengehäuse 34, das einen Hauptabschnitt des Aussengehäuses 34 mit einer ersten radialen Dicke enthält, wobei das Aussengehäuse zur Ausdehnung mit einer ersten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist. Ebenfalls ist ein zwischen dem Aussengehäuse und einem drehenden Abschnitt angeordnetes Innengehäuse 36 enthalten, wobei das Innengehäuse einen Hauptabschnitt des

5 Innengehäuses 36 mit einer zweiten radialen Dicke enthält, die geringer als die erste radiale Dicke ist, wobei das Innengehäuse zur Ausdehnung mit einer zweiten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist, die grösser als die erste Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit des Aussengehäuses ist. Ferner ist ein Schenkel des Innengehäuses 36 enthalten, der zur Trennung von einem Schenkel des Aussengehäuses 34 während der Ausdehnung des Innengehäuses eingerichtet ist und der zum Eingriff mit dem Aussengehäuseschenkel während der Kontraktion des Innengehäuses eingerichtet ist.

Bezugszeichenliste

[0024]

10 drehende Maschine

12 Verdichterabschnitt

14 mehrere Brennkammeranordnungen

18 Verbrennungsabschnitt

24 Turbinenabschnitt

26 drehender Abschnitt

30 Verdichter/Turbinen-Welle

32 Gehäusestruktur

34 Aussengehäuse

36 Innengehäuse

40 Abstandssteuersystem

42 Aussengehäusehauptabschnitt

44 wenigstens ein Aussengehäuseschenkel

46 Innengehäusehauptabschnitt

48 wenigstens ein Innengehäuseschenkel

50 Eingriffszustand

52 gelöster Zustand

54 Hochfahrzeitdauer

56 erste radiale Dicke

58 zweite radiale Dicke

60 Ausdehnungsgeschwindigkeit und radiale Bewegung des Aussengehäuses 62 Ausdehnungsgeschwindigkeit und radiale Bewegung des Innengehäuses 64 Herunterfahrzeitdauer 68 nur eine Ausdehnungsgeschwindigkeit 70 Abschnitt

72 hypothetische unbeschränkte Reaktion für das Innengehäuse

74 erster Aussengehäuseabschnitt

76 zweiter Aussengehäuseabschnitt

78 erster Innengehäuseabschnitt

80 zweite Innengehäuseposition

100 Abstandssteuersystem

6

Claims (1)

102 Hebelanordnung 104 thermische Masse 106 erster Hebel 109 erste Kupplung 110 erstes Ende 112 zweite Kupplung 114 zweites Ende 116 dritte Kupplung 120 thermische Massensegmente Patentansprüche 1. Abstandssteuersystem (40) für eine drehende Maschine (10), aufweisend: ein Aussengehäuse (34), das einen Aussengehäusehauptabschnitt (42) mit einer ersten radialen Dicke (56) enthält, wobei das Aussengehäuse zur Ausdehnung mit einer ersten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist; ein zwischen dem Aussengehäuse und einem drehenden Abschnitt (26) angeordnetes Innengehäuse (36), wobei das Innengehäuse einen Innengehäusehauptabschnitt (46) mit einer zweiten radialen Dicke (58) enthält, die geringer als die erste radiale Dicke ist, wobei das Innengehäuse zur Ausdehnung mit einer zweiten Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit eingerichtet ist, die grösser als die erste Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit des Aussengehäuses ist; und einen Innengehäuseschenkel (48), der zur Trennung von einem Aussengehäuseschenkel (44) während der Ausdehnung des Innengehäuses eingerichtet ist und der zum Eingriff mit dem Aussengehäuseschenkel während der Kontraktion des Innengehäuses eingerichtet ist. 2. Abstandssteuersystem nach Anspruch 1 , wobei das Aussengehäuse und das Innengehäuse jeweils in einer radialen Richtung bei Ausdehnung und Kontraktion bewegbar sind. 3. Abstandssteuersystem nach Anspruch 2, wobei sich das Aussengehäuse und das Innengehäuse während der Ausdehnung nach radial aussen bewegen und während der Kontraktion radial nach innen bewegen. 4. Abstandssteuersystem nach Anspruch 1 , wobei das Aussengehäuse von einer ersten Aussengehäuseposition (74) zu einer zweiten Aussengehäuseposition (76) bewegbar ist, während das Innengehäuse von einer ersten Innengehäuseposition (78) zu einer zweiten Innengehäuseposition (80) bewegbar ist. 5. Abstandssteuersystem nach Anspruch 4, wobei sich das Aussengehäuse von der ersten Aussengehäuseposition zu der zweiten Aussengehäuseposition während einer Hochfahrzeitdauer (54) bewegt, während sich das Innengehäuse von der ersten Innengehäuseposition zu der zweiten Innengehäuseposition während der Hochfahrzeitdauer bewegt. 6. Abstandssteuersystem nach Anspruch 5, wobei der Aussengehäuseschenkel und der Innengehäuseschenkel wenigstens für einen Teil der Hochfahrzeitdauer getrennt sind. 7. Abstandssteuersystem nach Anspruch 4, wobei das Aussengehäuse in der zweiten Aussengehäuseposition während einer Zeitdauer eines stabilen Betriebszustandes angeordnet ist, während das Innengehäuse in der zweiten Innengehäuseposition während der Zeitdauer des stabilen Betriebszustandes angeordnet ist. 8. Abstandssteuersystem nach Anspruch 4, wobei sich das Aussengehäuse von der zweiten Aussengehäuseposition zu der ersten Aussengehäuseposition während eine Herunterfahrzeitdauer (58) bewegt, während sich das Innengehäuse von der zweiten Innengehäuseposition zu der ersten Innengehäuseposition 'während der Herunterfahrzeitdauer bewegt. 9. Abstandssteuersystem nach Anspruch 8, wobei der Aussengehäuseschenkel und der Innengehäuseschenkel während eines begrenzten Teils der Herunterfahrzeitdauer in Eingriff stehen. 10. Abstandssteuersystem (100) für eine drehende Maschine (10), aufweisend: ein funktionell mit einem Aussengehäuse (34) verbundenes Innengehäuse (36), wobei das Innengehäuse dafür eingerichtet ist, sich radial mit einer ersten Geschwindigkeit zu bewegen; und und eine funktionell mit dem Aussengehäuse und dem Innengehäuse verbundene thermische Masse (104), wobei die thermische Masse dafür eingerichtet ist, das Innengehäuse zu berühren, während das Innengehäuse dafür eingerichtet ist, sich radial mit einer zweiten Geschwindigkeit, die langsamer als die erste Geschwindigkeit ist, bei Kontakt mit der thermischen Masse zu bewegen. 7