DE19948956A1

DE19948956A1 - Montagevorrichtung

Info

Publication number: DE19948956A1
Application number: DE1999148956
Authority: DE
Inventors: Volker Eppler; Alfred Kraehenbuehl; Hugh Jackson
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 1999-10-11
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Eine Montagevorrichtung (2) bietet die Möglichkeit, an mechanisch und/oder thermisch hochbelasteten Gehäusen (1) temporär oder dauerhaft Anbauteile zu befestigen, ohne in die Gehäuse Befestigungsmittel einzubringen, die zu einer mechanischen Schwächung der Gehäusestruktur führen. Die Montagevorrichtung wird mehrteilig ausgeführt, bevorzugt mit zwei Haltesegmenten (21) und zwei Seitenteilen (22). In eine ohnehin vorhandene Gehäuseöffnung (11) wird eine Nut (12) eingearbeitet. In diese Nut greifen Nasen (211) der Haltesegmente ein. Die Haltesegmente (21) werden von den Seitenteilen (22) nach außen verspannt, wodurch die Nasen (211) in der Nut (12) einen sicheren Formschluss herstellen. Weiterhin werden die Haltesegmente mittels Andrückschrauben (24) axial gegen das Gehäuse verspannt. Hieraus resultiert eine stabile spielfreie Anbringung der Montagevorrichtung. Die Haltesegmente sind mit Montageplatten (212) versehen, an welchen Anbauteile befestigt werden können.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zur Befestigung von Anbauteilen und Montagehilfsmitteln an einem Gehäuse.

Stand der Technik

Bei der Montage von Anbauteilen an mechanisch hochbelasteten Gehäusen, so an Dampf- oder Gasturbinengehäusen, führen beispielsweise Gewinde, die für Flanschverbindungen in das Gehäuse eingebracht werden müssen, zur Schwächung der Gehäusestruktur. Insbesondere Gewinde verstärken aufgrund der Kerbwirkung diese Probleme noch. Ein besonders ungünstiger, aber häufiger Fall tritt dann auf, wenn eine Montageöffnung, durch die beispielsweise ein Brenner von aussen in eine Gasturbinenbrennkammer hineingeführt wird, von einem Kranz von Gewindebohrungen umgeben ist, an denen der Brenner mittels einer Flanschverbindung von aussen befestigt wird.

Abhilfe wurde hier bislang durch eine entsprechende Dimensionierung der Gehäuse an derart geschwächten Stellen geschaffen. Dies führt aber einerseits zu einer ungünstigen Gestaltung des Gehäuses für die Gussfertigung.

Weiterhin haben gerade bei Gasturbinen steigende Prozessdrücke und Temperaturen zu höheren mechanischen Belastungen der Gehäuse geführt, so, dass die Schwächung der Gehäusestruktur immer weniger tolerierbar ist.

Darstellung der Erfindung

Hier greift die Erfindung. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, Befestigungsmittel für Anbauteile an Gehäusen zur Verfügung zu stellen, ohne eine mechanische Schwächung eines Gehäuses durch eben diese Befestigungsmittel zu verursachen.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Kern der Erfindung ist es also, innerhalb einer ohnehin vorhandenen Gehäuseöffnung eine Montagevorrichtung anzubringen, die letztlich beliebige Befestigungsmittel für Anbauteile tragen kann, anstatt in unmittelbarer Nähe der Montageöffnung im Gehäuse Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln vorzusehen. Als einzige Gehäusemodifikation wird innerhalb der Öffnung des Gehäuses eine Nut eingebracht. Die eigentliche Montagevorrichtung wird mehrteilig, bevorzugt vierteilig ausgeführt. Zwei Haltesegmente weisen an einer Stirnseite eine Aussenkontur auf, die zumindest abschnittsweise einer Negativkontur der Montageöffnung entspricht. Das heisst, dass jedes Haltesegment eine Nase aufweist, welche in die Nut innerhalb der Öffnung eingreifen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Montageöffnung kreisförmig, und die Haltesegmente weisen die Form eines Abschnittes einer Zylinderschale mit einem an einer Stirnseite umlaufenden Kragen auf, wobei jedes Segment einen Winkel von weniger als 180°, bevorzugt etwa 90°, überdeckt. Die Haltesegmente werden gegenüberliegend in die Montageöffnung eingesetzt, und auf geeignete Weise temporär an ihrem Platz gehalten. Zwischen den Haltesegmenten werden Seitenteile eingesetzt, die so dimensioniert sind, dass die Nasen der Haltesegmente jeweils formschlüssig in der Nut der Montageöffnung fixiert werden. Um eine definiertere Lage der Seitenteile relativ zu den Haltesegmenten zu erzielen, ist es zweckmässig, die Verbindung zwischen den Seitenteilen und den Haltesegmenten als Nut- und Federverbindung auszuführen. Zur endgültigen Montage werden die Seitenteile mittels geeigneter Befestigungsmittel an den Haltesegmenten fixiert. Dies kann durch Bolzen, Passstifte oder Schrauben erfolgen. Ein spielfreier Sitz der Montagevorrichtung wird ausser durch eine genaue Fertigung erreicht durch Abdrückschrauben, die in den Haltesegmenten integriert sind. Beim Festziehen dieser Abdrückschrauben werden die Haltesegmente vom Gehäuse weggedrückt, und die Nasen der Haltesegmente werden gegen die Nut der Gehäuseöffnung verspannt: Die ausserhalb des Gehäuses gelegenen Teile der Haltesegmente können nach Bedarf mit Befestigungselementen wie Befestigungsplatten versehen sein, welche Ihrerseits die notwendigen Aufnahmeöffnungen für Befestigungsmittel aufweisen, ohne zu einer mechanischen Schwächung des Gehäuses zu führen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung im montierten Zustand in einem geschnitten dargestellten Gasturbinenzylinder;

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Befestigungsvorrichtung im montierten Zustand in einer anderen Ansicht;

Fig. 3 und 4 eine Explosionszeichnung einer erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung in unterschiedlichen Ansichten, wodurch wesentliche Details der Einzelteile besser zu erkennen sind;

Fig. 5 ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung als Hilfsmittel bei der Montage eines Brenners.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt; insofern sind Zeichnung und Ausführungsbeispiel nur instruktiv zu verstehen, und stellen keine Einschränkung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung dar.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Montagevorrichtung im montierten Zustand. Es ist ein Ausschnitt eines Gehäuses, beispielsweise eines Gasturbinenzylinders, 1 dargestellt. Das Gehäuse weist eine in diesem Falle kreisförmige Gehäuseöffnung 11 auf. Die Gehäuseöffnung kann das Gehäuse komplett durchdringen, um beispielsweise einen Brenner samt Brennstoffleitung aufzunehmen. Es kann sich aber auch um ein Sackloch handeln, um nur aussen am Gehäuse eine Komponente anzuordnen. In der Gehäuseöffnung ist eine umlaufende Nut 12 eingearbeitet. Die Gehäuseöffnung nimmt die Montagevorrichtung 2 auf. Diese besteht aus zwei Haltesegmenten 21, welche an ihren Aussenseiten als Negativkontur der Gehäusebohrung gearbeitet sind. Im vorliegenden Fall ist die Grundform der Haltesegmente die eines Abschnitts einer Zylinderschale. An ihren Aussenseiten weisen die Haltesegmente weiterhin in Umfangsrichtung verlaufende Nasen 211 auf, welche in die Nuten 12 eingreifen. Zwischen den Haltesegmenten 21 sind Seitenteile 22 angeordnet. Die Seitenteile 22 sind dimensioniert, um die Haltesegmente 21 so weit nach aussen zu drücken, damit die Nasen 211 der Haltesegmente in radialer Richtung sicher in die Nut 12 des Gehäuses eingreifen. Durch geringe Fertigungstoleranzen der Seitenteile und der Haltesegmente wird erreicht, dass die Montagevorrichtung 2 in der Gehäuseöffung 11 kein oder nur geringes radiales Spiel aufweist. Die Montage der Seitenteile 22 wird dadurch wesentlich erleichtert, dass die Haltesegmente 21 an ihren in Umfangsrichtung gelegenen Seiten Nuten 214 aufweisen, und die Seitenteile jeweils Kämme 221 als zugehörige Negativkontur, so, dass die Seitenteile und die Haltesegmente in der Art einer in axialer Richtung verschieblichen Nut- und Feder-Verbindung ineinandergreifen. An einem vom Gehäuse wegweisenden Ende weisen die Seitenteile 22 in Umfangsrichtung ausgreifende Strukturen 222 auf, mit denen sie auf den Haltesegmenten aufliegen. Die Seitenteile sind mittels geeigneter Befestigungsmittel, hier im Beispiel Schrauben 23, an den Haltesegmenten befestigt. Die Haltesegmente weisen am Umfang verteilt mehrere durchgehende axiale Gewindebohrungen auf, durch welche Abdrückschrauben 24 hindurchgeführt sind. Die Abdrückschrauben stehen an einer Stirnseite am Gehäuse an. Durch Festziehen der Abdrückschrauben 24 wird eine axial vom Gehäuse 1 wegweisende Kraft auf die Montagevorrichtung 2 übertragen, und die Montagevorrichtung ist dadurch über die Nasen 211 und die Gehäusenut 12 spielfrei axial im Gehäuse verspannt.

Die Montagevorrichtung, beziehungsweise deren Komponenten, ist in den Fig. 2, 3 und 4 in anderen Ansichten gezeigt, die einige der oben zitierten Details genauer erkennen lassen. So zeigt Fig. 2 die erfindungsgemässe Montagevorrichtung im montierten Zustand ohne Gehäuse, und von einer Blickrichtung ausserhalb des Gehäuses gesehen. In dieser Darstellung ist die Befestigung der Seitenteile an den Haltesegmenten mittels geeigneter Befestigungselemente wie den Schrauben 23 gut zu erkennen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemässe Montagevorrichtung in zwei Normalprojektionen, jeweils als Explosionszeichnung dargestellt. In Fig. 3 sind die seitlichen Nuten 214 der Haltesegmente 21 gut zu erkennen, wohingegen die zugehörigen Kämme 221 der Seitenteile 22 besonders in der Seitenansicht in Fig. 4 gut erkennbar sind. Weiterhin zeigt Fig. 3 die Ausführung der Bohrungen 231 und 232 für die Befestigungsschrauben 23 beziehungsweise 241 und 242 für die Abdrückschrauben 24. In den Seitenteilen 22 sind die Bohrungen 232 und 242 jeweils als glatte Durchgangsöffnungen ausgeführt. Hingegen müssen in die Haltesegmente 21 Gewindebohrungen 231 und 241 eingebracht werden. Die Gewindebohrungen 241 für die Abdrückschrauben 24 müssen selbstverständlich als Durchgangsbohrungen in den Haltesegmenten ausgeführt werden. Im Beispiel sind die Gewindebohrungen 231 für die Befestigungsschrauben 23 ebenfalls als Durchgangsbohrung ausgeführt, dies ist jedoch optional. In Fig. 4 ist nochmals die Anordnung der Abdrückschrauben 24 und der Befestigungselemente 23 im montierten Zustand schematisch dargestellt. Alle Schrauben führen in axialer Richtung durch die Bohrungen der Seitenteile hindurch. Die Befestigungsschrauben 23 enden jedoch innerhalb der Haltesegmente 21. Wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen, weist der Kopf der Befestigungsschrauben 23 einen grösseren Durchmesser auf als die Bohrung 232. Die Abdrückschrauben 24 führen sowohl durch die Seitenteile als auch durch die Haltesegmente 21 hindurch. Dabei ist der Schraubenkopf im Durchmesser kleiner als die Bohrungen 241 und 242, und/oder die Schaftlänge der Abdrückschrauben 24 ist so gross, dass bei der Montage die Abdrückschrauben 24 mit ihrem Ende am nicht dargestellten Gehäuse anstehen, bevor der Schraubenkopf eine Kraft auf die Montagevorrichtung ausüben kann.

Ein Haltesegment ist mit einer Montageplatte 212 versehen, welche Befestigungsbohrungen 213 aufweist, die, wie im Ausführungsbeispiel, mit Gewinden versehen sein können. Über die Befestigungsbohrungen wiederum können Anbauteile befestigt werden. Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemässe Montagevorrichtung die temporäre oder dauerhafte Befestigung von Komponenten an mechanisch und/oder thermisch stark belasteten Gehäusen, wie einem Gasturbinenzylinder, ohne dass das Gehäuse durch einzubringende Gewindebohrungen mit der resultierenden Kerbwirkung mechanisch geschwächt wird. Die Anordnung der Nasen 211 der Haltesegmente in der Gehäusenut 12 gewährleistet Formschluss zwischen der Montagevorrichtung und dem Gehäuse. Die axiale Vorspannung über die Abdrückschrauben 24 ermöglicht einen spielfreien Sitz der Montagevorrichtung, was durch ein geringes radiales Spiel der Montagevorrichtung aufgrund exakter Fertigung der Seitenteile und der Haltesegmente noch unterstützt wird. Daraus resultiert eine stabile und belastbare Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Montagevorrichtung 2, wodurch auch schwere Anbauteile bei hohen Anforderungen an die Montagegenauigkeit problemlos an die Montageplatte 212 angeschraubt werden können.

Ein Beispiel zur Verwendung einer erfindungsgemässen Montagevorrichtung zur Montage eines Brenners, wie er aus der EP 0 321 809 bekannt ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Montagevorrichtung 2 ist in einem nicht dargestellten Gasturbinengehäuse in der Montageöffnung für den Brenner wie oben beschrieben befestigt. An der Befestigungsplatte 212 sind zwei Wellen 3 befestigt. Auf diesen Wellen ist mittels hier nicht sichtbarer Kugelhülsen ein Führungsschlitten 4 axial geführt, und mittels eines mechanischen Anschlags 31 in axialer Richtung gesichert. Der Führungsschlitten 4 verfügt über eine Haltevorrichtung 41, mittels welcher der komplette Brenner 5 an seinem Befestigungsflansch 52 gehalten wird. Da die Montagevorrichtung 2 wie beschrieben eine sehr stabile Halterung darstellt, kann der Brenner auf die dargestellte Weise sehr präzise in genau axialer Richtung in die Gehäuseöffnung eingeführt werden.

Selbstverständlich kann die dargestellte Befestigungsvorrichtung an ihren Haltesegmenten auch auf vollkommen andere Weise als dargestellt mit Befestigungsbohrungen versehen werden, beispielsweise so, dass diese um den ganzen Umfang verteilt sind. An den Haltesegmenten können auch andere Befestigungsvorrichtungen als die im Ausführungsbeispiel gezeigten Montageplatten angebracht sein, wodurch die erfindungsgemässe Montagevorrichtung zu einer Vielfalt von Installationen und von temporären oder dauerhaften Instrumentierungen eingesetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Montagevorrichtung

3

Welle

4

Führungsschlitten

5

Brenner

11

Gehäusebohrung

12

Gehäusenut

21

Haltesegment

22

Seitenteil

23

Befestigungsschraube

24

Abdrückschraube

31

Anschlag

41

Haltevorrichtung

52

Flansch

211

Nase

212

Montageplatte

213

Befestigungsbohrung

214

Nut

221

Kamm

222

in Umfangsrichtung ausgreifende Struktur

231

Gewindebohrung für Befestigungsschraube

232

Durchgangsbohrung für Befestigungsschraube

241

Gewindebohrung für Abdrückschraube

242

Durchgangsbohrung für Abdrückschraube

Claims

1. Montagevorrichtung (2) zur Befestigung von Anbauteilen und Montagehilfsmitteln an einem Gehäuse (1), welches Gehäuse eine Gehäuseöffnung (11) aufweist, im Inneren welcher Gehäuseöffnung eine Nut (12) vorhanden ist, welche Montagevorrichtung aus zwei Haltesegmenten (21) und zwei Seitenteilen (22) besteht, welche Haltesegmente an Ihren Aussenseiten so geformt sind, dass sie zumindest teilweise der Negativform der Gehäuseöffnung entsprechen, und welche Haltesegmente dort, wo ihre Aussenseiten der Negativform der Gehäuseöffnung entsprechen, eine Nase (211) aufweisen, welche Nase des Haltesegmentes in die Nut der Gehäuseöffnung einsetzbar ist, und zwischen welchen Haltesegmenten im montierten Zustand der Montagevorrichtung die Seitenteile eingesetzt und mit geeigneten Befestigungsmitteln (23) an den Haltesegmenten fixiert sind, und wobei die Seitenteile so dimensioniert sind, dass im montierten Zustand der Montagevorrichtung die Nasen (211) der Haltesegmente formschlüssig in der Nut (12) der Gehäuseöffnung verankert sind.

2. Montagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Haltesegmente in einer axialen Richtung durchgehende Gewindebohrungen (241) aufweisen, in welche Gewindebohrungen im montierten Zustand der Montagevorrichtung Abdrückschrauben (24) eingeschraubt sind, welche Abdrückschrauben an einem vorderen Ende mit dem Gehäuse (1) in Kontakt sind, und welche Abdrückschrauben auf diese Weise eine axiale vom Gehäuse wegweisende Kraft auf die Montagevorrichtung (2) ausüben, dergestalt, dass die Nasen der Haltesegmente in axialer Richtung in der Nut der Gehäuseöffnung verspannt sind.

3. Montagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gehäuseöffnung Kreisform aufweist, wobei die Nut am Umfang der Gehäuseöffnung umlaufend ausgebildet ist, und wobei die Haltesegmente die Form eines Abschnittes einer Zylinderschale aufweisen.

4. Montagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Seiten der Haltesegmente Nuten (214) aufweisen, und die Seitenteile Kämme (221) aufweisen, die in den Nuten der Haltesegmente in der Art einer Nut- und Federverbindung montierbar sind.

5. Montagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei an wenigstens einem der Haltesegmente (21) eine Montageplatte (212) angebracht ist, welche Montageplatte mit wenigstens einer Befestigungsvorrichtung (213) versehen ist.

6. Montagevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Gewindebohrung ist.

7. Montagevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Zylinder einer Gasturbine ist.

8. Montagevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseöffnung eine Durchführung für einen Brenner der Gasturbine ist.