DE102012202468B3

DE102012202468B3 - Turbomaschine

Info

Publication number: DE102012202468B3
Application number: DE102012202468A
Authority: DE
Inventors: Marcus Meyer; Dieter Nass; Werner Schedlinski; Heiko Thielhorn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2032-02-18
Also published as: EP2800882A1; CN104136722A; US20150030444A1; WO2013121008A1; US9828875B2; CN104136722B

Abstract

Turbomaschine, insbesondere Verdichter, mit einem Gehäuse und wenigstens einem darin aufgenommenen Gehäuseeinsatz und einem Passstück zum Justieren eines Spaltmaßes zwischen dem Gehäuse und dem Gehäuseeinsatz, wobei das Gehäuse (1, 21) zum Justieren des Spaltmaßes ein horizontal verstellbares Führungselement (7) umfasst, in das das Passstück (13) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine, in Form eines Verdichters, mit einem Gehäuse und wenigstens einem darin aufgenommenen Gehäuseeinsatz, in Form einer Rückführstufe, und einem Passstück zum Justieren eines Spaltmaßes zwischen dem Gehäuse und dem Gehäuseeinsatz.
Verdichter umfassen ein Gehäuse mit einem einsetzbaren Gehäuseeinsatz, der als Stator dient und auch als Rückführstufe bezeichnet wird. Üblicherweise ist jedem Laufrad des Verdichters eine Rückführstufe zugeordnet. Im Hinblick auf einen Einsatz bei tiefen Temperaturen oder bei großen Temperaturdifferenzen können Rückführstufen eine 3-Punkt-Lagerung aufweisen. Diese 3-Punkt-Lagerung ist notwendig, damit sich die Bauteile thermisch dehnen können, ohne eine Pressung zwischen Gehäuse und der Rückführstufe oder anderen im Inneren des Gehäuses angebrachten Komponenten zu verursachen. Die Justierung bzw. Zentrierung einer Rückführstufe erfolgt über drei Montagepunkte, an denen die Rückführstufe gelagert ist. In der Praxis ist die radiale Ausrichtung oder Justierung der Rückführstufe über diese drei Punkte allerdings schwierig, da die Rückführstufe toleranzbedingt außermittig zum Gehäuse liegen kann. Bei einer derartigen außermittigen Lagerung ist der Spalt zwischen der Rückführstufe und einer Welle des Verdichters an einer Seite reduziert, so dass es im schlimmsten Fall zu einem Anstreifen eines Rotors kommen könnte. In der Praxis wird die radiale Führung des Gehäuseeinsatzes (Rückführstufe) daher aufwändig angepasst, wenn Innendurchmesser und Außendurchmesser nicht konzentrisch sind.
Die Druckschriften DE 10 2006 012 361 A1 , DE 10 2007 025 130 A1 , DE 101 16 319 C1 , DE 00 0002 349 287 C3 offenbaren jeweils eine gattungsgemäße bzw. gattungsnahe Vorrichtung.
Dieser Vorgang ist in 1 schematisch dargestellt. 1 zeigt ein Gehäuse 1 einer herkömmlichen Turbomaschine und eine darin beabstandet aufgenommenen Gehäuseeinsatz 2. Die Messung und Anpassung ist kompliziert, da ein zwischen Gehäuse 1 und Gehäuseeinsatz 2 gemessener Spalt s auf einen Spalt t an der tiefsten Stelle des Gehäuseeinsatzes übertragen werden muss. Dabei muss gewährleistet sein, dass der Innendurchmesser koaxial zur Gehäusemittel bzw. zur Lagermitte liegt.
Die vertikale Ausrichtung des Gehäuseeinsatzes 2 erfolgt durch zwei Passstücke im Teilfugenbereich. Die in 1 gestrichelt gezeichneten Passstücke sind mit dem Gehäuseeinsatz 2 verbunden und werden angepasst, seitlich davon befindet sich ein Spalt. An der Unterseite wird ein weiteres Passstück verwendet, das die horizontale Führung übernimmt. Um dieses Passstück seitlich anzupassen ist es erforderlich, den Gehäuseeinsatz 2 aus der Turbomaschine herauszunehmen, gegebenenfalls mehrmals. Unterhalb dieses Passstücks befindet sich ein Spalt, um eine vertikale Bewegung des Gehäuseeinsatzes 2 zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbomaschine anzugeben, bei der die Justierung des Gehäuseeinsatzes vereinfacht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Turbomaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse zum Justieren des Spaltmaßes ein horizontal verstellbares Führungselement mit einer Ausnehmung umfasst, in der das mit dem Gehäuseeinsatz verbundene Passstück eingesetzt ist.
Die erfindungsgemäße Turbomaschine weist den Vorteil auf, dass auf das aufwändige Anpassen eines Passstücks verzichtet werden kann, da das Spaltmaß durch eine horizontale Verstellung des Führungselements erfolgen kann. Das Führungselement dient zur Führung des Passstücks, das dadurch entlang einer Achse verstellt werden kann, um ein bestimmtes Spaltmaß einzustellen.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Führungselement eine horizontal verlaufende Gewindebohrung aufweist, die mit einer Durchgangsbohrung in dem Gehäuse fluchtet, so dass eine die Durchgangsbohrung durchsetzende Schraube oder Gewindestange einschraubbar ist. Durch die Durchgangsbohrung wird eine Zugänglichkeit von außen zu dem Führungselement ermöglicht, das in dem Gehäuse verstellbar angeordnet ist.
Eine weitere Einstellmöglichkeit ergibt sich, wenn das Passstück bei der erfindungsgemäßen Turbomaschine mit axialem Spiel in dem Führungselement eingesetzt ist.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Passstück mittels einer Schraubverbindung mit dem Gehäuseeinsatz verbindbar oder verbunden ist. Auf diese Weise wird der Gehäuseeinsatz fest mit dem Passstück verbunden, so dass eine Justierung des Gehäuseeinsatzes mittelbar durch eine Justierung des Passstücks durch Verstellen des Führungselements erfolgen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Turbomaschine kann die Ausnehmung des Führungselements eine Entleerungsbohrung aufweisen, die vorzugsweise in eine radiale Nut zwischen dem Führungselement und einer Gehäuserippe mündet. Durch diese Entleerungsbohrung kann eine Flüssigkeit aus der Ausnehmung des Führungselements abgeführt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 ein Detail einer herkömmlichen Turbomaschine;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbomaschine in einer geschnittenen Ansicht; und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbomaschine in einer geschnittenen Ansicht.
Die in 2 ausschnittsweise in einer geschnittenen Ansicht gezeigte, als Verdichter ausgebildete Turbomaschine 3 umfasst ein Gehäuse 4, in das ein lediglich teilweise gezeigter Gehäuseeinsatz (Rückführstufe) 5 eingesetzt ist. Der Gehäuseeinsatz 5 hat die Funktion eines Stators und dient zur Umlenkung einer Strömung in dem Gehäuse 4 der Turbomaschine 3. Um den Gehäuseeinsatz 5 in der durch einen Doppelpfeil 6 gekennzeichneten Horizontalrichtung justieren zu können, ist ein Führungselement 7 vorgesehen, das in einer Ausnehmung 8 des Gehäuses 4 angeordnet ist. Durch Ausrichten der Rückführstufe 5 legt ein in der Rückführstufe 5 montiertes Passstück 13 die Position fest. Beim Einlegen der Rückführstufe 5 richtet sich das Führungselement 7 nach der Position der Rückführstufe 5 aus. Anschließend erfolgt die Fixierung durch eine Gewindestange 11 und Muttern 16.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Führungselement 7 eine in Radialrichtung verlaufende Gewindebohrung 9 auf, die mit einer Durchgangsbohrung 10 in dem Gehäuse 4 fluchtet. Die Gewindestange 11 durchsetzt die Durchgangsbohrung 10 und ist in Eingriff mit der Gewindebohrung 9, so dass die Position des Führungselements 7 durch die Gewindestange 11 fixiert werden kann. Die Gewindestange 11 wird so weit eingeschraubt, bis die Überstände auf beiden Seiten identisch sind, durch die Muttern 16 wird die Gewindestange 11 gehalten, wobei jeweils eine Beilagscheibe verwendet wird, so dass eine spielfreie Verbindung entsteht.
Das Führungselement 7 weist an seiner in das Gehäuseinnere weisenden Seite eine Ausnehmung 12 auf, in der das Passstück 13 axial beweglich eingesetzt ist. Das Passstück 13 weist eine Durchgangsbohrung 14 auf, mittels einer in die Durchgangsbohrung 14 eingesetzten Schraube 15 ist der Gehäuseeinsatz 5 mit dem Passstück 13 verschraubt. Die axiale Fixierung des Gehäuseeinsatzes 5 erfolgt durch eine umlaufende Passfeder.
Die Gewindestange 11 wird nach der Justierung des Führungselements 7 an ihren beiden Enden durch Muttern 16 verschraubt. Die Muttern 16 sind jeweils durch Flansche 17 abgedeckt.
In 2 erkennt man, dass das Führungselement 7 im Vergleich zum Gehäuse 4 nach außen, weg von dem Gehäuseeinsatz 5, versetzt ist, dementsprechend ist zwischen dem Führungselement 7 und dem Gehäuseeinsatz 5 ein größerer Spalt als zwischen dem Gehäuse 4 und dem Gehäuseeinsatz 5 gebildet.
Das Führungselement 7 weist eine mit der Ausnehmung verbundene Entleerungsbohrung 18 auf, die näherungsweise im Zentrum des Führungselements 7 angeordnet ist. Die Entleerungsbohrung 18 mündet in eine radiale Nut 19, von wo ein abzuführendes Fluid nach außen abgeleitet werden kann.
Die in 2 teilweise dargestellte Turbomaschine 3 weist den Vorteil auf, dass eine radiale Verstellung oder Ausrichtung des Gehäuseeinsatzes 5 mittels des Führungselements 7 möglich ist, das anschließend an dem Gehäuse 21 fixiert wird, so dass ein aufwändiges und umständliches Anpassen des Passstücks 13 entfällt.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Turbomaschine 20, die ähnlich wie die in 2 gezeigte Turbomaschine 3 aufgebaut ist. Auf eine detaillierte Beschreibung übereinstimmender Komponenten wird daher an dieser Stelle verzichtet. Für übereinstimmende Komponenten werden dieselben Bezugszeichen verwendet.
In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Führungselement 7 radial verstellbar in einer Ausnehmung 8 eines Gehäuses 21 angeordnet. In der Ausnehmung 12 des Führungselements 7 ist das Passstück 13 angeordnet, das mit dem Gehäuseeinsatz 5 verschraubt ist.
Um den Spalt zwischen dem Gehäuseeinsatz 5 und dem Gehäuse 21 nach dem Justieren zu fixieren, ist eine Schraube 22 vorgesehen, die in die Gewindebohrung 9 des Führungselements 7 geschraubt ist. Die Schraube 22 durchsetzt eine Durchgangsbohrung 23 in dem Gehäuse 21 und mündet in einem Sackloch 24. Nach erfolgter Einstellung des Spaltmaßes zwischen der Rückführstufe 5 und dem Gehäuse 21 wird die Schraube 22 zum Fixieren der Position des Führungselements 7 eingeschraubt, die Schraube wird durch eine Gewindescheibe 25 fixiert, die an dem Schraubenkopf anliegt. Der Kopf der Schraube nimmt Kräfte in Richtung des Pfeils 6 auf, die Gewindescheibe 25 verhindert Bewegungen in die andere Richtung, was durch den entgegengesetzten Pfeil 26 dargestellt ist.
Anders als bei der herkömmlichen Vorgehensweise zur Spaltanpassung, bei der das Passstück aufwändig geschliffen wird, ist ein Herausnehmen des Gehäuseeinsatzes 5 bei der in 3 ausschnittsweise gezeigten Turbomaschine 20 nicht erforderlich. Durch die mittels der Schraube 22 fixierbare Position wird die benötigte Montagezeit deutlich verkürzt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Turbomaschine, in Form eines Verdichters, mit einem Gehäuse und wenigstens einem darin aufgenommenen Gehäuseeinsatz, in Form einer Rückführstufe, und einem Passstück zum Justieren eines Spaltmaßes zwischen dem Gehäuse und dem Gehäuseeinsatz, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 21) zum Justieren des Spaltmaßes ein horizontal verstellbares Führungselement (7) umfasst, in das das Passstück (13) axial beweglich eingesetzt ist.
Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (7) eine horizontal verlaufende Gewindebohrung (9) aufweist, die mit einer Durchgangsbohrung (10, 23) in dem Gehäuse (1, 21) fluchtet, so dass eine die Durchgangsbohrung (10, 23) durchsetzende Schraube (22) oder Gewindestange (11) in die Gewindebohrung (9) einschraubbar ist.
Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Passstück (13) mit axialem Spiel in dem Führungselement (7) eingesetzt ist.
Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Passstück (13) mittels einer Schraubverbindung mit dem Gehäuseeinsatz (5) verbindbar oder verbunden ist.
Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (7) eine axiale Entleerungsbohrung (18) aufweist, die vorzugsweise in eine radiale Nut (19) zwischen dem Führungselement (7) und einer Gehäuserippe mündet.