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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum
Spitzenschleifen für
in einem Maschinengehäuse
eingebaute Statorschaufeln einer Axial-Strömungsmaschine, insbesondere
eines Kompressors einer Fluggasturbine, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Reihen von Statorschaufeln oder zwischen der Außenseite einer im Randabschnitt
der Strömungsmaschine
liegenden Statorschaufelreihe sowie eine am Maschinengehäuse vorgesehene
Abstützung
eingebracht ist.
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Die Spitzendurchmesser der Statorschaufeln werden
zur Optimierung des Kompressorwirkungsgrades üblicherweise nach dem Einbau
in das Stator- oder Maschinengehäuse
einer Axial-Strömungsmaschine
durch Schleifen der Schaufelspitzen auf Maß gebracht. Bei diesem Schleifvorgang
werden die Statorschaufeln zu Vibrationen angeregt, welche jedoch nur
bis zu einem gewissen Ausmaß tolerierbar
sind. Unzulässig
starke Vibrationen der Statorschaufeln könnten dies nämlich beschädigen.
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Aus der
DE 34 02 066 C2 eine Vorrichtung zur
Feinbearbeitung der Außendurchmesser
von Schaufeln beschaufelter Laufräder von Turbomaschinen bekannt.
Diese Vorrichtung wird zum Fixieren der Rotorschaufeln vorgeschlagen
und zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaufeln eines Laufgitters mittels
Druckluft vorspannbar sind und die von der Druckluft erzeugte Vorspannkraft
jeder Schaufel des Laufgitters zugeordnet ist. Die Vorspannmittel
dieses Standes der Technik greifen im Bereich des Fußes der
Schaufeln an diese an. Zusätzliche
Dämpfungselemente
sind hierbei nötig,
die an den in Strömungsrichtung
vorderen und hinteren Kanten der Schaufeln angreifen. Jedoch hat
sich gezeigt, dass bei dieser Vorrichtung auch weiterhin Schwingungen
auftreten, die von der einen Schaufel auf die übrigen Schaufeln übertragen
werden und dass die Bearbeitungsgenauigkeit, die unmittelbar in
den Wirkungsgrad der Maschine eingeht, unbefriedigend bleibt.
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Beim Spitzenschleifen der Statorschaufeln, die
in ungeteilte Kompressorgehäuse
der Gasturbinen eingebaut sind, ist es zur weitgehenden Vermeidung
von Schwingungen bekannt, das Gehäuse um die Schaufeln herum
und bis etwa zur Höhe
der Schaufeln mit einem Wachs auszugießen, das Wachs aushärten zu.
lassen, den Schleifvorgang dann durchzuführen und schließlich das
Wachs von Hand aus allen Zwischenräumen zwischen und neben den
Schaufeln herauszuschlagen. Der Zeitaufwand für dieses Ein- und Auswachsen
war enorm. Die Arbeitsergebnisse dieses bekannten Verfahren waren
aber besser als diejenigen nach dem Verfahren der
DE 34 02 066 C2 , dass der
große
Zeitaufwand für
das Ein- und Auswachsen in Kauf genommen wurde.
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Vor diesem Hintergrund war es die
Aufgabe der Erfindung eine Spannvorrichtung vorzuschlagen, die gegenüber dem
Stand der Technik zumindest ebenbürtige Schleifergebnisse liefert
jedoch eine deutliche Reduktion des Arbeitsaufwandes ermöglicht.
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Bei einer Spannvorrichtung der eingangs
genannten Art wird die Aufgabe gelöst durch mehrere einen Kreisring
bildende Spannringsegmente, die jeweils zwei aneinander oder ineinander
geführte
und in Axialrichtung der Strömungsmaschine
gegeneinander verschiebbare Ringsegmente aufweisen, von welchen
eines an den Statorschaufeln einer ersten Schaufelreihe und das
andere an den Sta torschaufeln einer zweiten Schaufelreihe oder an
der Abstützung
zum Anliegen kommt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind
Inhalt der Unteransprüche;
insbesondere sind verschiedene besonders geeignete Varianten der
Spannvorrichtung angegeben. Stets erfolgt dabei die genannte zusätzliche
Fixierung der Statorschaufeln mit der Spannvorrichtung durch Anpressen
einer Kreisringfläche
an die Vorderkante bzw. Hinterkante der Schaufeln unter Ausnutzung
der Reibkräfte.
Auf eine einzelne Schaufel wirkt dabei über die beiden Kreisringflächen sowohl
auf deren Vorderkante als auch auf deren Hinterkante eine Normalkraft
ein, welche bei einer Vibration der Schaufel Reibkräfte gegenüber der
jeweiligen Kreisringfläche
erzeugt. Diese Reibkräfte
dämpfen
erwünschtermaßen die
Vibrationsbewegungen der Statorschaufel. Die zur Einleitung der
Normalkraft erforderlichen Anpresskräfte werden durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung
erzeugt, welche jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Statorschaufelreihen
oder auch Statorstufen platziert wird. Dadurch stützt sich
jede auf eine erste Statorstufe bzw. Schaufelreihe pressend einwirkende
Spannvorrichtung an der jeweils benachbarten Schaufelreihe bzw.
Statorstufe ab und wirkt damit gleichzeitig auf diese benachbarte
Schaufelreihe pressend ein. Um auch eine Abstützung der Spannvorrichtung
für die
beiden Randstufen des Statorgehäuses,
d.h. für
die in den Randabschnitten der Strömungsmaschine liegenden Schaufelreihen
zu ermöglichen,
können
für den
Schleifvorgang kreisringförmige
Abstützplatten
am Statorgehöuse
bspw. Mittels einer Schraubverbindung befestigt werden, es kann
aber auch eine sonst wie gestaltete Abstützung am Maschinengehäuse vorgesehen
sein.
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Um Beschädigung der Statorschaufeln
beim Einbringen der Spannvorrichtung zu vermeiden, sollte diese
spannungsfrei, d.h. im sog. entspannten Zustand zwischen zwei aufeinanderfolgende
Schaufelreihen eingelegt werden, wobei bevorzugt nahezu keine Berührung mit
den Schaufeln erfolgt. Anschließend
wird die Spannvorrichtung in den gespannten Zustand, in welchem
sie auf die Statorschaufeln pressend einwirkt, gebracht und zwar
durch Ausdehnung oder Vergrößerung in
Axialrichtung der Strömungsmaschine.
In anderen Worten ausgedrückt wird
somit die Höhe
der Spannvorrichtung vergrößert, wenn
als Höhenmaß der Abstand
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufelreihen – (oder einer
Schaufelreihe und der Abstützung,
wenn es sich um die Randstufe bspw. des Axialkompressors handelt) – definiert
wird.
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Da beim Schleifen stets sämtliche
Statorschaufeln in einem Arbeitsdurchgang bearbeit werden, sollten
auch sämtliche
Schaufelreihen gleichzeitig mit erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen verspannt
werden. Hierbei sollten einseitige Belastungen vermieden werden.
Dies bedeutet, dass alle Spannvorrichtungen aller Statorstufen zumindest
im wesentlichen gleichzeitig und gleichermaßen intensiv in den gespannten
Zustand überführt werden
sollten. (Selbstverständlich
können
die Spannvorrichtungen der einzelnen Statorstufen dann, wenn die
Belastung der Schaufeln durch diese Spannvorrichtung unterhalb der
zulässigen
Belastungsgrenze für
eine einseitige Statorschaufelbelastung bleibt, auch nacheinander
in den gespannten Zustand überführt werden).
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Im übrigen gelten die eben gemachten
Aussagen auch für
das nach dem Schleifvorgang durchzuführende Entspannen der Spannvorrichtungen, wonach
die Spannvorrichtungen aus dem Maschinengehäuse bzw. Statorgehäuse entfernt
und für
das Schleifen der Statorschaufeln einer weiteren Axialströmungsmaschine
wiederverwendet werden können.
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Dies alles sowie weitere ggf. erfindungswesentliche
Merkmale und Vorteile gehen auch aus der folgenden Beschreibung
von in den beigefügten
Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispielen, die der näheren Erläuterung
der Erfindung dienen, hervor. Es zeigen:
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1 eine
unmaßstäbliche Prinzipdarstellung
in Form einer Abwicklung zweier Schaufelreihen mit dazwischen und
außen
angeordneten Spannvorrichtungen
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2 eine
aus Spannringsegmenten bestehende Spannvorrichtung in einem Statorgehäuse in Blickrichtung
der Längsachse
der Strömungsmaschine,
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3a einen
Perspektivausschnitt eines Spannringsegmentes zwischen zwei Reihen
von Statorschaufeln, wobei die Verspannung mittels eines Exzenters
erfolgt,
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3b die
Spannvorrichtung nach 3a in einem
Ausschnitt, in welchem der Schnitt durch den Exzenter gelegt ist,
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3e die
Aufsicht auf den Exzenter aus 3b,
und
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3d den
Schnitt M-M aus 3c.
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4 einen
Perspektivausschnitt eines Spannringsegmentes zwischen zwei Reihen
von Statorschaufeln, wobei die Verspannung mittels einer fluidbetätigten Kolben-Zylinder-Einheit
erfolgt.
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5a einen
Perspektivausschnitt eines Spannringsegmentes zwischen zwei Reihen
von Statorschaufeln, wobei die Verspannung mittels eines Keilelements erfolgt,
und wobei die Keilflächen
in Umfangsrichtung des Statorghäuses
verlaufen,
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5b die
Aufsicht in radialer Richtung auf die Spannvorrichtung nach 5a, und
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5e die
Aufsicht in axialer Richtung auf das untere Ringsegment des ausschnittsweise
dargestellten Spannringsegmentes.
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6 einen
Perspektivausschnitt eines Spannringsegmentes zwischen zwei Reihen
von Statorschaufeln, wobei die Verspannung mittels eines Keilelements
erfolgt, und wobei die Keilfläche
in Radialrichtung des Statorgehäuses
verlaufen, in einer ersten Ausführungsform,
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7 ähnlich 6 eine zweite Ausführungsform.
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8 eine
Teilaufsicht in radialer Richtung auf ein Spannringsegment zwischen
zwei Reihen von Statorschaufeln, wobei die Verspannung mittels eines
Federelementes erfolgt, und schließlich zeigt
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9 in
einer Darstellung analog 8 ein Stellschraubenelement
zum Verspannen des Spannringsegmentes.
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Ausweislich 1 werden beiderseits der zu schleifenden
Statorschaufeln 2 die nachstehend beschriebenen Spannvorrichtungen 3 angeordnet.
Diese Statorschaufeln 2 befinden sich auf der Innenseite eines
ringförmigen
Maschinen- oder Kompressorgehäuses 1 (2). Die Spannvorrichtungen 3 sind zwischen
jeweils zwei Reihen von Schaufeln 2 in das Maschinengehäuse bzw.
die Zwischenräume
zwischen den Schaufelreihen eingesetzt, so dass jede Spannvorrichtung 3 einerseits
auf die in Strömungsrichtung hinten
liegenden Kanten der einen Schaufelreihe und andererseits mit ihrer
anderen Oberfläche auf
die in Strömungsrichtung
vorn liegenden Kanten der folgenden Schaufelreihe einwirken.
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In den folgenden 2 – 9 sind Spannvorrichtungen 3 verschiedener
bevorzugter Ausführungsbeispiele
dargestellt. Hier sind Spannringsegmente 8a-8d mit im wesentlichen
starren oder festen Oberflächen
vorgesehen, wobei diese in ihrer Höhe (das Höhenmaß ist der Abstand zwischen
zwei Schaufelreihen 2) veränderbaren Spannringsegmente 8a-8d mit
ihren festen Oberflächen
auf die Vorderkante bzw. Hinterkante der jeweils benachbarten Statorschaufeln 2 pressend
einwirken. Dabei bilden die Spannringsegmente 8a-8d einen
Kreisring 8, der die Spannvorrichtung 3 darstellt
und somit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufelreihen 2a, 2b der
Axial-Strömungsmaschine
eingesetzt wird/ist.
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Hier sind stets Spannringsegmente 8a-8d mit
im wesentlichen starren oder festen Oberflächen vorgesehen, wobei diese
in ihrer Höhe
(vgl oben: das Höhenmaß ist der
Abstand zwischen zwei Schaufelreihen 2a, 2b) veränderbaren
Spannringsegmente 8a-8d mit ihren festen Oberflächen auf
die Vorderkante bzw. Hinterkante der jeweils benachbarten Statorschaufeln 2 pressend
einwirken. Dabei bilden die Spannringsegmente 8a-8d einen
Kreisring 8, der die Spannvorrichtung 3 darstellt
und somit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufelreihen 2a, 2b der
Axial-Strömungsmaschine
eingesetzt wird/ist.
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2 zeigt
eine derartige aus Spannringsegmenten 8a-8d bestehende
Spannvorrichtung 3 im einem Statorgehäuse 1 in Blickrichtung
der Längsachse
der Strömungsmaschine,
wobei der Übersichtlichkeit
halber nur einige Statorschaufeln 2 der in Blickrichtung
hinter der Spannvorrichtung 3 liegenden Schaufelreihe 2b dargestellt
sind. Zum Verspannen wird dabei das sog. Höhenmaß der Spannvorrichtung 3,
welches ebenfalls in Blickrichtung bzw. Axialrichtung der Strömungsmaschine
gemessen wird, vergrößert.
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Um eine Montage und Demontage einer
in der Höhe
veränderbaren
Spannvorrichtung 3 nach 2 im
kreisförmigen
Maschinengehäuse 1 überhaupt
zu ermöglichen,
ist der Kreisring 8/die Spannvorrichtung 3 in
die bereits erwähnten
Spannringsegmente 8a-8d unterteilt. Die Montage wird insbesondere
durch die Verwendung des Spannringsegmentes 8d mit relativ
kleinem Kreismittelpunktswinkel ermöglicht. Daneben werden weitere
Spannringsegmente mit größerem Kreismittelpunktswinkel
zur Abdeckung der restlichen Kreisringfläche eingesetzt. Die Anzahl
der Segmente kann geeignet gewählt werden,
hier sind neben dem einen kleinen Segment 8d drei größere Segmente 8a, 8b, 8c vorgesehen.
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Im übrigen kann, nachdem beim Aufbau
des Stators der Axial-Strömungsmaschine
für die
Schleifbearbeitung die einzelnen Stufen nacheinander montiert werden,
die Spannvorrichtung 3 grundsätzlich auch paral lel zum Aufbau
des Stators, d.h. praktisch gleichzeitig mit dem Einsetzen der Statorschaufeln 2 in
das Statorgehäuse 1 eingelegt
werden.
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Zur Realisierung einer geschlossenen
Ringfläche,
d.h. im Hinblick auf eine vollflächige
gegenseitige Berührung
an den Grenzflächen
der einzelnen Spannringsegmente sind die Grenzflächen des kleinen Spannringsegmentes 8d bevorzugt
parallel zueinander ausgerichtet, und die damit in Berührung kommenden
Grenzflächen
der benachbarten Segmente 8a und 8c ebenfalls
parallel hierzu. Die übrigen
Grenzflächen
der Segmente 8a, 8b, 8c werden bevorzugt
auf der gesamten Segmentbreite durch den Kreismittelpunktswinkel
begrenzt bzw. durch den Radiusstrahl zum Mittelpunkt M des Kreisringes 8 hin.
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Die Montage der Spannringsegmente
geschieht dabei folgendermaßen:
Nachdem die Statorschaufeln 2 in das Maschinengehäuse 1 eingebaut sind,
werden die drei größeren Spannringsegmente 8a, 8b, 8c in
entspanntem Zustand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufelreihen 2a, 2b eingelegt
und derart über
dem Umfang des Statorgehäuses/Maschinengehäuses 1 verschoben,
daß sich
die Grenzflächen
der einander benachbarten Segmente 8a/8b bzw. 8b/8c auf
der gesamten Segmentbreite berühren.
Anschließend
wird das kleine Spannringsegment 8d zwischen die beiden
größeren Spannringsegmente 8a und 8c eingeschoben.
Dabei kann anstelle dieses kleineren Spannringsegmentes 8d zur Überbrückung des
zur Montage der Spannringsegmente 8a-8c erforderlichen
Zwischenraumes auch jeweils ein Überbrückungsstück für die obere und
für die
untere Kreisringfläche
des Kreisringes 8 der Spannvorrichtung 3 eingesetzt
werden. Diese beiden Überbrückungsstücke werden
dann an den beiden benachbarten, d.h. hier an zwei der drei großen Spannringsegmente 8a-8c über eine
mechanische Verbindung, bspw. eine Nutaufnahme, fixiert, nachdem
die letztgenannten wie bereits geschildert in das Statorgehäuse 1 eingelegt
worden sind Nach erfolgter Montage der Spannringsegmente 8a-8d (vgl.
noch 2) zwischen zwei
aufeinander folgenden Statorschaufelreihen 2a, 2b oder
zwischen einer Schaufelreihe und einer Abstützung im entspannten Zustand
muß die
benötigte
Spannkraft aufgebracht werden, d.h. das sog. Höhenmaß der Spannringsegmente 8a-8d muß vergrößert werden.
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Hierzu wird zunächst auf 3a verwiesen, wo ein Perspektivausschnitt
eines Spannringsegmentes (bspw. 8a) zwischen zwei Reihen 2a, 2b von Statorschaufeln 2 gezeigt
ist, und wobei die Verspannung mittels eines Exzenters 9 erfolgt.
In den weiteren Figurendarstellungen 4 bis 9 sind
für das
Verspannen anstelle des Exzenters 9 andere Hilfsmittel vorgesehen,
stets gleich ist dabei jedoch der grundsätzliche Aufbau der Spannringsegmente 8a-8d.
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Zurückkommend auf 3a erkennt man, daß das Spannringsegment 8a (und
in gleicher Weise die weiteren Segmente 8b, 8c, 8d)
aus zwei aneinander oder auch ineinander geführten Ringsegmenten 10, 11 besteht,
die in Axialrichtung der Strömungsmaschine
gegeneinander verschiebbar sind. Das in dieser Darstellung untere
Ringsegment 10 besitzt ein U-förmiges Querschnittsprofil,
das obere Ringsegment 11 ein T-förmiges Querschnittsprofil. Der
hier senkrechte längere
Schenkel des T-Profiles ist zwischen den beiden senkrechten Schenkeln
des U-Profiles geführt.
Dabei liege zunächst
das obere Ringsegment 11 mit den beiden kurzen, horizontalen Schenkeln
des T-Profiles auf den freien Enden der Schenkel des U-Profiles
auf (nicht gezeigt). In dieser Position können die beiden Ringsegmente 10, 11 durch
Fixierstifte 12 oder durch mit geeigneten Langlochbohrungen
zusammenwirkenden Schrauben oder dgl. gegeneinander gesichert sein,
wodurch es besonders einfach möglich
ist, die jeweiligen Spannringsegmente 8a-8d zwischen den
Statorschaufelreihen 2a, 2b zu positionieren,
ohne hierbei die Statorschaufeln 2 zu beschädigen.
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Um nun das gewünschte Verspannen durchführen zu
können,
muß zunächst der
Fixierstift 12 (oder ein anderes die gleiche Funktion erfüllendes
Sicherungselement) gelöst
werden. Anschließend
wird das obere Ringsegment 11 vom unteren Ringsegment 10 gemäß Pfeilrichtung 13 – diese
ist parallel zur Achsrichtung der Strömungsmaschine – abgehoben,
wodurch das sog. Höhenmaß der Spannvorrichtung 3 vergrößert wird,
so daß sowohl
das Ringsegment 10 als auch das Ringsegment 11 an
den Statorschaufeln 2 der ihnen zugewandten Schaufelreihe 2a bzw. 2b zum
Anliegen kommt. Durch eine weitere geringfügige Bewegung der beiden Ringsegmente 10, 11 gegeneinander,
wobei sich diese voneinander entfernen, wird danach die gewünschte Spannkraft
auf die einzelnen Statorschaufeln 2 aufgebracht.
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Auch bei dieser sowie bei den weiteren
später
noch erläuterten
Spannvorrichtungen 3, die aus Spannringsegmenten 8a-8d bestehen,
ist bei einer mehrstufigen Strömungsmaschine,
wenn also mehrere Schaufelreihen 2a, 2b, usw.
hintereinander vorgesehen sind, welche gemeinsam geschliffen werden
sollen, darauf zu achten, daß die
Schaufeln 2 nicht einseitig durch Spannkräfte unzulässig hoch belastet
werden. Daher sollten sämtliche
Spannringsegmente 8a-8d aller Stufen, d.h. zwischen allen Schaufelreihen 2a, 2b,
usw. in definierter Reihenfolge sukzessive in kleinen Schritten
durch Verdrehen der Exzenter 9 bis zur Endspannkraft gespannt
werden. Diese der Endspannkraft entsprechende Position kann dabei
durch einen Anschlag oder dgl. definiert sein, d.h. es kann eine
Hubbegrenzung im Hinblick auf den maximal zulässigen Abstand der jeweiligen
den Schaufeln 2 zugewandten Außenseiten der beiden Ringsegmente 10, 11 voneinander
vorgesehen sein.
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In dieser der Endspannkraft entsprechenden Position
können
die beiden Ringsegmente 10, 11 jedes Spannringsegmentes 8a-8d wieder
gegeneinander fixiert werden, und zwar auf formschlüssige Weise
bspw. mittels des bereits erwähnten,
nun jedoch in eine andere Aufnahmebohrung einzustek kenden Fixierstiftes 12,
oder auf kraftschlüssige
Weise, bspw. mittels einer mit einer Langlochbohrung zusammenwirkenden
Schraubverbindung. Auch dies gilt im übrigen ebenso für alle weiteren
erläuterten
Ausführungsformen
der Erfindung, ebenso wie die Tatsache, daß nach dem Schleifen der Statorschaufeln 2 das
Entspannen analog dem vorausgegangenen Verspannen (bei mehrstufigen
Strömungsmaschinen)
wieder an allen Spannvorrichtungen 3 bzw. Spannringsegmenten 8a-8d gleichzeitig
und zumindest im wesentlichen gleichermaßen erfolgen sollte, d.h. die
einzelnen Spannringsegmente werden wieder stufenweise jeweils in
kleinen Schritten entspannt, bevor die komplette Spannvorrichtung 3 aus dem
Statorgehäuse 1 entnommen
wird.
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Im übrigen sind die den Statorschaufeln 2 zugewandten
an sich festen oder starren Oberflächen der Ringsegmente 10 und 11 bei
allen Ausführungsbeispielen
nach den 3a bis 9 mit einer elastischen,
insbesondere weichen Schicht 30, bspw. aus Gummi, versehen,
um die Schaufeln 2 vor mechanischen Beschädigungen
zu schützen.
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Zurückkommend auf das Ausführungsbeispiel
nach 3a wurde bereits
erwähnt,
daß die Ringsegmente 10, 11 mittels
zumindest eines im jeweiligen Spannringsegment 8a-8d vorgesehenen Exzenters 9 gegeneinander
verschiebbar sind. Dies ist näher
in 3b verdeutlicht,
wobei in den 3c, 3d der Exzenter 9 detailliert
dargestellt ist.
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Wie ersichtlich ist der Exzenter 9 außenseitig über Kreisscheiben 9a, 9b im
unteren Ringsegment 10 um eine zur Achse der Strömungsmaschine
senkrechte Achse 14 (diese entspricht der radialen Richtung
des Statorgehäuses 1)
drehbar gelagert. Vorgesehen ist eine von der Strömungsmaschinen-Achse her zugängliche
Betätigungsvorrichtung 9d bspw.
in Form eines Schlitzeingriffs, in welche bzw. in welchen ein Schlüssel oder
ein Werkzeug eingesetzt werden kann, mit Hilfe dessen dann der Exzenter 9 um
die Achse 14 verdreht werden kann. Indem wie ersichtlich
das obere Ringsegment 11 mit einem Steg bzw. mit dem Schenkel,
mit welchem dieses Ringsegment 11 wie bereits erläutert im
unteren Ringsegment 10 geführt ist, auf der zwischen den
Kreisscheiben 9a, 9b vorgesehenen Exzenterscheibe 9c aufliegt,
kann hierdurch das Ringsegment 11 gegenüber dem Ringsegment 10 bewegt
werden, und zwar in bzw. gegen Pfeilrichtung 13.
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Indem der Exzenter 9 bzw.
die sog. Exzenterscheibe 9c, die hier im wesentlichen kreisförmig ausgebildet
und wie ersichtlich exzentrisch bezüglich der Kreisscheiben 9a, 9b angeordnet
ist, an der höchsten
Stelle, d.h. in der Position der maximalen Auslenkung eine Abflachung 9e aufweist,
ist sichergestellt, daß die
Spannvorrichtung 3 diese Position der maximalen Auslenkung,
die an anderer Stelle auch als Position der Endspannkraft bezeichnet
wurde, beibehält,
wenn diese Position einmal erreicht ist. Die an anderer Stelle beschriebene
Fixierung der beiden Ringsegmente 10, 11 in der
auch sog. verspannten Position über
Kraftschluß oder
Formschluß (wie über die
gezeigten Fixierstifte 12) ist bei dieser speziellen Ausführungsform
somit nicht unbedingt erforderlich.
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Nicht gezeigt ist ein spezieller
Mechanismus, der an den Betätigungsvorrichtungen 9d aller
Exzenter 9 gleichzeitig angreifen kann, um eine gleichzeitige
und im wesentlichen gleichermaßen
intensive Verspannung an allen Statorschaufeln 2 der Strömungsmaschine
zu erzielen. Mittels einer lageveränderbaren Kreisplatte und einem
geeigneten Getriebe (bspw. mit Zahnrädern und Zahnkranz) läßt sich
dieses Ziel erreichen.
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Wesentlich einfacher ist dieses Ziel
einer gleichzeitigen und im wesentlichen gleichermaßen intensiven
Verspannung aller Statorschaufeln 2 bzw. aller Schaufelreihen 2a, 2b,
usw. mit einer Spannnvorrichtung 3 möglich, die in 4 dargestellt ist und im folgenden erläutert wird:
Wie
beim Ausführungsbeispiel
nach 3a, 3b besteht die Spannvorrichtung 3 auch
hier aus zwei ineinander geführten
und in Axialrichtung 13 der Strömungsmaschine gegeneinander
verschiebbaren Ringsegmenten 10, 11, die jeweils
Bestandteil mehrerer Spannringsegmente 8a-8d sind. Hier
gemäß 4 sind nun die Ringsegmente 10, 11 mittels
zumindest einer im jeweiligen Spannringsegment (bspw. 8a)
vorgesehenen, fluidbetätigten
Kolben-Zylinder-Einheit 15 verschiebbar. Die Höhenveränderung
der Spannringsegmente 8a-8d wird somit mittels Pneumatik-
oder Hydraulik-Hubkolben 15a bewerkstelligt.
Jeder Hubkolben 15a kann zwischen den Ringsegmenten 10, 11 plaziert,
bzw. wie hier gezeigt direkt in einem der beiden Ringsegmente 10, 11 integriert
werden, wobei hier der zugehörige
Zylinder 15b aus dem Ringsegment 10 herausgearbeitet
ist. Wie ersichtlich fungiert ein entsprechend gestalteter Abschnitt
des größeren vertikalen
Schenkels des oberen Ringsegmentes 11 (mit dem T-förmigen Querschnittsprofil)
als Hubkolben 15a, während
der zugehörige
Zylinder 15b in den Innenraum des unteren Ringsegmentes 10 (mit
dem U-förmigen
Querschnittsprofil) integriert ist.
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Der Hubkolben 15a, der einen
Dichtring 17 trägt,
kann mittels einer Schraube 16 am Ringsegment 11 befestigt
sein. Im Zylinder 15b, der über eine von der Längsachse
des Statorgehäuses 1 her
zugängliche
Bohrung 19 mit dem Fluid (Hydraulik oder Pneumatik) versorgt
werden kann, ist ferner ein den maximalen Kolbenweg bestimmender
Sicherungsring 20 vorgesehen.
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Zur zeitgleichen und gleichermaßen intensiven
Verspannung aller Spannvorrichtung 3 im Statorgehäuse 1 können dabei
die Zylinder 15b bzw. Bohrungen 19 aller Spannringsegmente 8a-8d an
einen Pneumatik- und/oder Hydraulikkreis angeschlossen werden. Durch
Verwendung geeigneter Ventile können
die Leitungen des Pneumatik-/Hydraulikkreises für den eigentlichen Schleifprozeß entfernt,
zumindest im Falle eines Hydraulikkreises für die daran anschließende Entspannung
bzw. Entleerung der Zylinder 15b jedoch wieder angeschlossen
werden.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 3,
welches sich die Keilwirkung zu Nutzen macht, ist in den 5a – 5c dargestellt.
Zur Ausnutzung dieser Keilwirkung sind die Spannringssegmente 8a-8d mit
sich in Umfangsrichtung des Statorgehäuses 1 verengenden Führungsnuten 21,
die u.a. durch geeignet gestaltete Flächenabschnitte 22a, 22b der
Ringsegmente 10, 11 gebildet werden, versehen.
Wie ersichtlich weisen hier die beiden Ringsegmente 10, 11 eines
jeden Spannringsegmentes (bspw. 8a) ein U-förmiges Querschnittsprofil
auf, wobei die beiden Profile/Ringsegmente 10, 11 mit
ihren offenen Seiten einander zugekehrt sind. In der dadurch gebildeten
beidseitigen rinnenartigen Führungsnut 21 befindet
sich ein sog. Keilelement 23, so daß über dieses Keilelement 23 abermals
die beiden Ringsegmente 10, 11 aneinander geführt sind,
und zwar über
die seitlichen Stege 22',
die einander zugewandt von den Flächenabschnitten 22a bzw. 22b abstehen.
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Nachdem sich das Höhenmaß der Führungsnut 21 in 5a „nach hinten hin" bzw. in 5b „nach rechts hin" verringert -(wie
ersichtlich läuft
der obere Flächenabschnitt 22b auf
den unteren Flächenabschnitt 22a zu)- ändert sich
durch Verschieben des entsprechend an die Führungsnut 21 angepaßten Keilelementes 23 die
Höhe der
Spannringsegmente 8a-8d, bzw. es ändert sich der Abstand der
jeweiligen Ringsegmente 10, 11 voneinander. Die dadurch
erzeugte Kraft drückt
wieder die Spannringsegmente 8a-8d gemäß Pfeilrichtung 13 gegen
die Vorderkante bzw. Hinterkante der angrenzenden Statorschaufeln 2.
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Zur Aufrechterhaltung der Spannkraft
in einer einmal erreichten, gewünschten
Position können die
Keilelemente 23 in oder an den Ringsegmenten 10, 11 formschlüssig, bspw.
mittels Nutensteinen 24, oder kraftschlüssig durch Schraubverbindungen
fixiert werden. Die Nutensteine 24 können formschlüssig in
nicht näher
bezeichnete Nuten in den Stegen 22' eingreifen, wobei jeder Nutenstein 24 über eine Zugfeder
in Richtung des Keilelementes 23 gezogen werden kann, um
den Formschluß zu
den Ringsegmenten 10, 11 nach dem Vorspannen dieser
Ringsegmente aufrecht zu erhalten.
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Diese Zugfedern unterstützen desweiteren das
Einrasten der Nutensteine 24 in die nicht näher bezeichneten
Nuten, sobald die Ringsegmente 10, 11 in deren
jeweiliger Endstellung vorgespannt wurden.
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Eine gleichzeitige Verschiebung aller
Keilelemente 23 aller im Statorgehäuse zumeist jeweils mehrfach
vorhandenen Spannringsegmente 8a-8d kann dabei mittels
eines Werkzeuges erfolgen, an dessen Umfang Zapfen angeordnet sind,
welche in am Keilelement 23 vorgesehene Bohrungen 23a eingreifen.
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Im übrigen kann bei diesem Ausführungsbeispiel
die Hubbegrenzung abweichend von den weiter oben gemachten Erläuterungen
auch durch eine Begrenzung des möglichen
Verschiebeweges für
das Keilelement 23 realisiert werden.
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Auch bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß 6 wird die Keilwirkung genutzt,
wobei hier die Spannringsegmente 8a-8d mit in radialer Richtung 14 (bezogen
auf das Statorgehäuse 1) schräg verlaufenden
Führungsnuten 21 versehen sind.
Hierzu sind wieder die Flächenabschnitte 22a, 22b der
Ringsegmente 10, 11 in entsprechender Weise spiegelbildlich
zueinander geformt. Außerhalb dieses
explizit dargestellten Bereiches können die beiden Ringsegmente 10, 11 wieder
analog dem Ausführungsbeispiel
nach 3a ineinander geführt sein.
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Durch Verschieben des in 6 als Spannkegel 23' ausgebildeten
Keilelementes 23 innerhalb der Führungsnut 21 ändert sich
die Höhe
der Spannringsegmente 8a-8d, bzw. es ändert sich der Abstand der
jeweiligen Ringsegmente 10, 11 voneinander. Das
Verschieben des Spannkegels 23' kann durch Anziehen einer Stellschraube 25 erfolgen,
welche wie ersichtlich den Spannkegel 23' durchdringt und in einen Haltering 26,
der zwischen den beiden Ringsegmenten 10, 11 geführt ist,
einschraubbar ist. Die hierbei aufgrund der schiefen Ebene erzeugte
Kraft bewirkt eine Höhenänderung
der Spannringsegmente (bspw. 8a), wodurch wie gewünscht die
beiden Ringssegmente 10, 11 gegen die Vorderkante
bzw. Hinterkante der jeweils angrenzenden Statorschaufeln 2 drücken.
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Ähnlich
dem soeben erläuterten
Ausführungsbeispiel
ist das nunmehr folgende Ausführungsbeispiel
nach 7 aufgebaut:
Hier
werden die gewünschten
Spannkräfte
durch das Einschrauben einer Kegelschraube 25' in ein als
Kegelmutter 23'' ausgebildetes
Keilelement 23 erzeugt, wobei sich die Kegelschraube 25' und die Kegelmutter 23'' zwischen den Ringsegmenten 10 und 11 und somit
abermals in einer von geeignet geformten Flächenabschnitten 22a, 22b gebildeten
Führungsnut 21 innerhalb
des jeweiligen Spannringssegmentes (bspw. 8a) befinden.
Durch dieses Einschrauben verringert sich der Abstand zwischen der
Kegelmutter 23'' und der Kegelschraube 25', wodurch es
aufgrund der Keilform bzw. der Kegelflächen (Flächenabschnitte 22a, 22b)
wieder zu einer Höhenänderung der
Spannringsegmente 8a-8d kommt, welche dadurch gegen die
Vorderkante bzw. Hinterkante der jeweils angrenzenden Statorschaufeln 2 drücken.
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Bezüglich des Fixierens der Ringsegmente 10, 11 in
der gewünschten
Position sowie bezüglich deren
Führung
sowie der Hubbegrenzung gelten auch hier die bereits weiter oben
i.V.m. den Erläuterungen
zum Ausführungsbeispiel
nach 3a gemachten Angaben.
Eine Hubbegrenzung kann hier aber auch solchermaßen vorgesehen sein, daß die Kegelschraube 25' lediglich bis
zu einem festen Anschlag in die Kegelmutter 23'' einschraubbar ist.
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Nach einem weiteren in 8 lediglich prinzipiell
in einer Teil-Abwicklung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ringsegmente 10, 11 mittels zumindest
eines im Spannringsegment (bspw. 8a) vorgesehenen und sich
dabei in Axialrichtung 13 der Strömungsmaschine an den Ringsegmenten 10, 11 abstützenden
Federelementes 27 gegeneinander verschiebbar. Die erforderlichen
Spannkräfte
werden somit durch insbesondere als Druckfe dern wirkende, eingebaute
Federelemente 27, bspw. Spiralfedern oder wie gezeigt Tellerfedern,
erzeugt. Diese Federelemente 27 befinden sich direkt zwischen
den beiden Ringelementen 10, 11 und sind in geeigneten Aufnahmen 28 in
den Innenseiten derselben geführt. Zur
Führung
können
alternativ oder zusätzlich
aber auch Hülsen
oder Stifte vorgesehen sein.
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Für
die Montage und Demontage der Spannringsegmente 8a-8d müssen dabei
die jeweiligen Ringsegmente 10, 11 zusammengedrückt werden. Dies
kann mit Schraubverbindungen erfolgen oder mittels eines Zangenwerkzeuges,
welches manuell bedienbar oder fluidbetätigt ausgebildet sein kann. Eine
Hubbegrenzung kann hier wiederum über eine Schraub- oder Stiftverbindung
erfolgen (nicht gezeigt).
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Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
sieht vor, daß die
beiden Ringsegmente 10, 11 von einem mit einem
Links-Gewinde und einem Rechts-Gewinde
versehenen Stellschraubenelement 29 gegeneinander bewegt
werden. Dies ist in 9 in
einer ähnlich
vereinfachten Darstellung wie 8 gezeigt.
Die Stellschraubenelemente 29 aller Spannringsegmente 8a-8d erstrecken
sich parallel zur Axialrichtung 13 der Strömungsmaschine
und bestehen aus einer Stellmutter 29a, die auf der einen
Seite einen sog. Links-Gewindestift 29b und
auf der anderen Seite einen Rechts-Gewindestift 29c trägt. Jeder
Gewindestift 29b, 29c ist in ein Ringsegment 10, 11 des
jeweiligen Spannringsegmentes (bspw. 8a) eingeschraubt.
Einerseits sind somit die Stellschraubenelemente 29 in
den Ringsegementen 10, 11 geführt, andererseits führen die
Stellschraubenelemente 29 die beiden Ringsegmente 10, 11 aneinander.
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Werden nun die Gewindestifte 29b, 29c durch
Drehen der Stellmutter 29a jeweils nur geringfügig, d.h.
nicht vollständig
aus den Ringsegmenten 10, 11 herausgeschraubt,
so werden hierdurch die beiden Ringsegmente 10, 11 auseinander
bewegt und abermals die gewünschte
Wirkung erzielt, nämlich
ein Anpreßdruck
auf die benachbarten Statorschaufeln 2 ausgeübt. Um alle
Spannringsegmente 8a-8d wieder gleichzeitig und gleichermaßen intensiv verspannen
zu können,
können
die Stellmuttern 29a als Zahnrad ausgebildet oder mit einem
solchen versehen sein und dann allesamt über eine geeignete Antriebseinheit
miteinander verdreht werden.
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Daneben sind selbstverständlich noch
eine Vielzahl weiter Abwandlungen von den gezeigten Ausführungsbeispielen
möglich,
ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.