EP1965036A1 - Strömungsmaschine mit verstellbarer Strömungskontur - Google Patents

Strömungsmaschine mit verstellbarer Strömungskontur Download PDF

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EP1965036A1
EP1965036A1 EP07004387A EP07004387A EP1965036A1 EP 1965036 A1 EP1965036 A1 EP 1965036A1 EP 07004387 A EP07004387 A EP 07004387A EP 07004387 A EP07004387 A EP 07004387A EP 1965036 A1 EP1965036 A1 EP 1965036A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
eccentric
spiral insert
housing
contour
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07004387A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vinko Mikulec
Martin WÜLLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP07004387A priority Critical patent/EP1965036A1/de
Priority to CN 200810082131 priority patent/CN101255803A/zh
Publication of EP1965036A1 publication Critical patent/EP1965036A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/22—Actively adjusting tip-clearance by mechanically actuating the stator or rotor components, e.g. moving shroud sections relative to the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
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    • F05D2230/644—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins for adjusting the position or the alignment, e.g. wedges or eccenters
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/35—Arrangement of components rotated

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine in particular H
  • a rotor blade comprising a rotor, a housing, and a non-rotating flow contour, which limits flow channels in the region of the blades on one side.
  • Such turbomachines or geared machines are characterized by a multi-shaft arrangement with different rotational speeds to a central drive wheel. This provides a compact unit for multi-stage compaction / expansion for a variety of media, preferably gaseous media.
  • Such gear machines expand the medium, which may have an inlet temperature of up to 300 ° C or, in a preferred embodiment, an inlet temperature of over 300 ° C.
  • an inlet temperature of up to 300 ° C or, in a preferred embodiment, an inlet temperature of over 300 ° C.
  • At a media inlet temperature of more than 300 ° C one speaks of so-called hot gas expanders.
  • H facedgasexpander have at least one inlet housing, in which the spiral insert is arranged.
  • the spiral insert carries an adjustable milieusleitapparat having a collar, vanes and bolts, wherein the bolts serve as a rotation axis for adjusting the vanes.
  • the guide vanes are therefore rotatably struck on the bolt, wherein the guide vanes are simultaneously connected via a driver with the adjusting ring. If now the adjusting ring is rotated in a desired angular amount, the drivers cause a forced adjustment of the guide vanes, so that the adjustment of the guide vanes influencing the direction and / or the speed of the medium flow to the blade or the impeller is effected.
  • the spiral insert thus has two functions. On the one hand, the spiral insert carries the adjusting mechanism (adjusting ring, etc.), with the spiral insert on the other also carries the contour ring.
  • the spiral insert with the associated inlet guide and the contour ring is pre-assembled outside of the inlet housing and used as a unit in this.
  • the unit to be used must therefore be performed during assembly with relatively large-ßem radial clearance to the inlet housing or the impeller to avoid jamming due to different thermal expansion and axial To ensure freedom of movement.
  • the contouring gap between the contour ring surface and the corresponding blade edge of the impeller is sized so large that the efficiency of the hot gas expander is significantly reduced by extremely high gap losses.
  • the invention is therefore based on the object to improve a turbomachine of the type mentioned, in particular a hot gas expander, by simple means to the effect that the gap losses are reduced, so that the efficiency can be significantly increased.
  • the object is achieved in that by means of at least one adjustment system, by means of which the relative position of the flow contour to the housing in the circumferential direction is adjustable, the position of the flow contour to the rotor is in each case adjustable and / or detectable.
  • the flow contour in particular a spiral insert movable to the housing or to the inlet housing mountable, wherein the spiral insert is preferably seen in the radial direction movable adjustable or alignable.
  • the adjustable is movable to the housing or to the inlet housing mountable, wherein the spiral insert is preferably seen in the radial direction movable adjustable or alignable.
  • the adjustment system has a sliding element which is arranged in a recess or a groove of the spiral insert.
  • the sliding element may for example be designed as a sliding plate, which is made of a suitably suitable material, but the sliding element may also be provided with a corresponding coating.
  • the eccentric is designed as an eccentric sleeve, that is to say as an eccentrically drilled sleeve which has a bore with a bore axis offset relative to the center axis of the adjustment system, so that the eccentric sleeve has a wall thickness which changes in the circumferential direction at its insertion section.
  • the adjustment system has a connecting element for frictional connection of the spiral housing with the inlet housing.
  • the connecting element may be, for example, a stud bolt, which with its threaded portion in a corresponding Tapped hole engages in the inlet housing, with its bolt head rests against a contact flange of the eccentric.
  • the spiral insert is preassembled with its associated components outside the inlet housing and used as a unit in the inlet housing. For a first sufficient attachment or connection of the spiral insert with the inlet housing, it is sufficient if first the bolt or the connecting element is loosely screwed into the inlet housing, wherein the inserted into the bore of the slide plate eccentric with its abutment on both the sliding plate and the Bolt head is applied or is sufficiently braced for the following orientation.
  • the desired and required installation position of the spiral insert can be adjusted in the radial direction, so that the contouring gap between the contour ring or its outer side and the blades or their edges is minimized.
  • the required installation position i. a minimal Konturringspalt is set, the position or the setting by means of the bolt screw fixed in position.
  • spiral insert three adjustment systems are assigned, which are seen in the circumferential direction respectively mounted at 3,6 and 9 o'clock.
  • the eccentric advantageously allow a very simple and accurate installation of the spiral insert or the associated components, in particular the contour ring, so that the contouring gap can be designed extremely minimal. Due to the advantageous arrangement of the adjustment to 3.6 and 9 o'clock a centric position of the spiral insert in the radial direction is guaranteed even when heated to 510 ° C (inlet temperature). In addition, the spiral insert can advantageously move axially over the sliding plates, which is why the sliding elements have a correspondingly low friction Material can be made or coated with this.
  • the contouring gap between the impeller and the fixed contour ring can be adjusted or aligned, which can be set to a minimum level. This reduces the gap losses, which at the same time increases the efficiency of the hot gas expander.
  • FIG. 1 shows a turbomachine, such as a gear machine, which is designed in the illustrated embodiment as a hot gas expander 1 with a Eintemperatur a preferably gaseous medium of up to 510 ° C.
  • the hot gas expander 1 has an inlet housing 2, in which a spiral insert 3 is arranged.
  • the spiral insert 3 is assigned to an inlet guide 4 and a contour ring 6.
  • the inlet housing 2 is further associated with a diffuser 7.
  • the spiral insert 3 is connected via an adjustment system 8 with the inlet housing 2, wherein in FIG. 1 due to the selected section, only a single adjustment system 8 can be seen.
  • FIG. 1 are two other adjustment systems 8, wherein the preferred way three provided adjustment system 8 are seen in the circumferential direction respectively mounted at 3,6 and 9 o'clock.
  • This in FIG. 1 recognizable adjustment system 8 is mounted eg at 3 o'clock.
  • the adjustment system, which is mounted at 9 o'clock is not recognizable.
  • the adjustment system 8, which is mounted at 6 o'clock is also not visible in the selected section.
  • the exemplified number of three adjustment systems should not be limited to this number is of course possible to provide less or more than three adjustment 8.
  • the adjustment system 8 has a sliding element 9, an eccentric 11 and a connecting element 12 ( FIG. 2 ).
  • the eccentric 11 is designed as eccentrically drilled sleeve.
  • the sliding element 9 can also be referred to as a sliding plate, which is arranged in a recess 13 or groove of the spiral insert 3, so that the spiral insert 3 is guided radially via the three sliding plates or three adjustment systems 8.
  • the sliding elements 9 are designed in such a way that they bear on the one hand against the inlet housing 2 and protrude somewhat beyond the spiral insert 3. Of course, the sliding elements 9 with their outside also flush with the spiral insert 3 complete.
  • a bore 14 is arranged, the center line X1 is arranged congruent to a bore 15 and the center line X2 in the inlet housing 2 when the spiral insert 3 is inserted or inserted in the inlet housing 2.
  • the bore 15 has an internal thread, which is designed corresponding to an external thread of the connecting element 12.
  • the connecting element 12 may for example be a bolt screw.
  • the eccentric 11 In the bore 14 of the eccentric 11 is set with its insertion portion 16.
  • the eccentric 11 is shown in the Embodiment designed as an eccentric sleeve with a through hole 17 whose center line X3 is offset to the congruent center lines X1 and X2 of the two holes 14 and 15.
  • the eccentric 11 seen on its wall in the circumferential direction has a changing wall thickness, wherein in FIG. 2 in the left plane of the drawing a minimum wall thickness and opposite to the right drawing plane a maximum wall thickness is shown.
  • the exemplified hot gas expander 1 also has an impeller 21, the blades 22 are spaced with their edges to a corresponding or to the blade edges opposite surface 23 of the contour ring 6, so that a contouring gap 24 is formed ( FIG. 1 ).
  • the spiral insert 3 is inserted into the inlet housing 2 and connected via the adjustment system 8 with the inlet housing 2, causes a rotation of the eccentric 11 via its abutment flange 18 a radial adjustment or orientation of the spiral insert 3 with the associated components, in particular the contour ring 6 the blades 22 and their edges, so that the contouring gap 24 can be minimized.
  • the minimum adjustment of the contouring gap 24 in the radial direction is achieved by an actuation or adjustment of all three adjustment systems 8.
  • the hot gas expander 1 can be removed.
  • a clamping system 26 and a suitable sealing system 27 may be assigned.
  • the spiral insert 3 can be movably axially adjustable via the sliding elements 9, so that the spiral insert 3 can move axially over the sliding elements 9.
  • the contour ring 6 can be sealed by the suitable sealing system 27 to the diffuser 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere Heißgasexpander (1), mit einem Laufschaufel umfassenden Rotor, einem Gehäuse (2), und einer rotationslosen Strömungskontur (6), welche Strömungskanäle im Bereich der Laufschaufeln (22) einseitig begrenzt. Um zu erreichen, dass Spaltverluste zwischen dem Konturring (6) und zugeordneten Laufschaufelkanten verringert werden, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass mittels zumindest eines Einstellsystems (8), mittels dessen die Relativposition der Strömungskontur zu dem Gehäuse (2) verstellbar ist, die Position der Strömungskontur (4) zu dem Rotor jeweils einstellbar und/oder feststellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine insbesondere Heißgasexpander mit einem Laufschaufel umfassenden Rotor, einem Gehäuse, und einer rotationslosen Strömungskontur, welche Strömungskanäle im Bereich der Laufschaufeln einseitig begrenzt.
  • Derartige Strömungsmaschinen bzw. Getriebemaschinen zeichnen sich durch eine Mehrwellenanordnung mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten um ein zentrales Antriebsrad aus. Hierdurch wird eine kompakte Einheit für eine mehrstufige Verdichtung/Expansion für eine Vielzahl von Medien, vorzugsweise von gasförmigen Medien zur Verfügung gestellt.
  • Derartige Getriebemaschinen expandieren das Medium, welches eine Eintrittstemperatur von bis zu 300°C oder in einer bevorzugten Ausführung eine Eintrittstemperatur über 300°C aufweisen kann. Bei einer Medieneintrittstemperatur von mehr als 300°C spricht man auch von so genannten Heißgasexpandern.
  • Diese Heißgasexpander weisen mindestens ein Einlaufgehäuse auf, in dem der Spiraleinsatz angeordnet ist. Der Spiraleinsatz trägt einen verstellbaren Eintrittsleitapparat, der einen Stellring, Leitschaufeln und Bolzen aufweist, wobei die Bolzen als Drehachse zum Einstellen der Leitschaufeln dienen.
  • Die Leitschaufeln sind also drehbar an dem Bolzen angeschlagen, wobei die Leitschaufeln gleichzeitig über einen Mitnehmer mit dem Stellring verbunden sind. Wird nun der Stellring in einem gewünschten Winkelbetrag verdreht, bewirken die Mitnehmer eine Zwangsverstellung der Leitschaufeln, so dass durch die Verstellung der Leitschaufeln eine Beeinflussung der Richtung und/oder der Geschwindigkeit des Mediumstroms zu der Laufschaufel bzw. zum Laufrad bewirkt wird.
  • Der Spiraleinsatz hat somit zwei Funktionen. Zum einen trägt der Spiraleinsatz den Verstellmechanismus (Stellring usw.), wobei der Spiraleinsatz zum anderen auch den Konturring trägt.
  • Der Spiraleinsatz mit dem zugeordneten Eintrittsleitapparat und dem Konturring wird außerhalb des Einlaufgehäuses vormontiert und als Einheit in dieses eingesetzt.
  • Aufgrund der hohen thermischen Belastung, insbesondere bei Heißgasexpandern, wird jedoch beobachtet, dass sich die unterschiedlichen Bauteilkomponenten aufgrund der thermischen Einwirkung ausdehnen bzw. unterschiedlich ausdehnen. Durch die üblicherweise starre Verbindung des Spiraleinsatzes mit den zugeordneten Bauteilen an dem Einlaufgehäuse muss die einzusetzende Einheit daher bei der Montage mit relativ gro-ßem radialen Spiel zum Einlaufgehäuse bzw. zum Laufrad ausgeführt werden, um ein Klemmen durch unterschiedliche Temperaturdehnungen zu vermeiden und um eine axiale Bewegungsfreiheit sicherstellen zu können.
  • Hierdurch ist aber der Konturringspalt zwischen der Konturringfläche und den dazu korrespondierenden Laufschaufelkanten des Laufrades derart groß bemessen, dass der Wirkungsgrad des Heißgasexpanders durch extrem hohe Spaltverluste erheblich herabgesetzt ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsmaschine der Eingangs genannten Art, insbesondere einen Heißgasexpander, mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, dass die Spaltverluste reduziert sind, so dass der Wirkungsgrad erheblich erhöht werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mittels zumindest eines Einstellsystems, mittels dessen die Relativposition der Strömungskontur zu dem Gehäuse in Umfangsrichtung verstellbar ist, die Position der Strömungskontur zu dem Rotor jeweils einstellbar und/oder feststellbar ist.
  • Aufgrund des erfindungsgemäßen Einstellsystems ist die Strömungskontur insbesondere ein Spiraleinsatz beweglich zum Gehäuse bzw. zum Einlaufgehäuse montierbar, wobei der Spiraleinsatz bevorzugt in radialer Richtung gesehen beweglich einstellbar bzw. ausrichtbar ist. Selbstverständlich werden mit der jeweiligen Bewegung des Spiraleinsatzes auch die damit verbundenen Komponenten wie z.B. der verstellbare Eintrittsleitapparat und der Konturring entsprechend in radialer Richtung mit eingestellt bzw. ausgerichtet.
  • Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn das Einstellsystem ein Gleitelement aufweist, das in einer Ausnehmung bzw. einer Nut des Spiraleinsatzes angeordnet ist. Das Gleitelement kann beispielsweise als Gleitplatte ausgeführt sein, die aus einem entsprechend geeigneten Material hergestellt ist, wobei das Gleitelement aber auch mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sein kann.
  • Zur radialen Einstellung bzw. Ausrichtung der Lage des Spiraleinsatzes mit den zugeordneten Komponenten im Einlaufgehäuse ist es zweckmäßig im Sinne der Erfindung, wenn das Einstellsystem einen Exzenter aufweist. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Exzenter als Exzenterhülse, also als exzentrisch gebohrte Hülse ausgeführt, die eine Bohrung mit einer zur Mittelachse des Einstellsystems versetzte Bohrungsachse aufweist, so dass die Exzenterhülse an ihrem Einsteckabschnitt eine sich in Umfangsrichtung ändernde Wanddicke aufweist.
  • Zur Verbindung des Spiraleinsatzes mit dem Einlaufgehäuse ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Einstellsystem ein Verbindungselement zur kraftformschlüssigen Verbindung der Spiralgehäuse mit dem Einlaufgehäuse aufweist. Das Verbindungselement kann beispielsweise eine Bolzenschraube sein, die mit ihrem Gewindeabschnitt in eine korrespondierende Gewindebohrung im Einlaufgehäuse eingreift, wobei sein Bolzenkopf an einem Anlageflansch des Exzenters anliegt.
  • Der Spiraleinsatz wird mit seinen zugeordneten Komponenten außerhalb des Einlaufgehäuses vormontiert und als Einheit in das Einlaufgehäuse eingesetzt. Für eine erste hinreichende Befestigung bzw. Verbindung des Spiraleinsatzes mit dem Einlaufgehäuse reicht es, wenn zunächst die Bolzenschraube bzw. das Verbindungselement locker in das Einlaufgehäuse eingeschraubt wird, wobei der in die Bohrung der Gleitplatte eingesetzte Exzenter mit seinem Anlageflansch sowohl an der Gleitplatte als auch dem Bolzenkopf anliegt bzw. hinreichend für die folgende Ausrichtung verspannt ist.
  • Durch Verdrehen des Exzenters über den Anlageflansch kann so die gewünschte und erforderliche Einbauposition des Spiraleinsatzes in radialer Richtung eingestellt werden, so dass der Konturringspalt zwischen dem Konturring bzw. seiner Außenseite und den Laufschaufeln bzw. deren Kanten minimiert ist. Nachdem die erforderliche Einbauposition, d.h. ein minimaler Konturringspalt, eingestellt ist, wird die Lage bzw. die Einstellung mittels der Bolzenschraube Lagesicher fixiert.
  • Günstigerweise ist vorgesehen, dass dem Spiraleinsatz drei Einstellsysteme zugeordnet sind, die in Umfangsrichtung gesehen jeweils auf 3,6 und 9 Uhr montiert sind.
  • Die Exzenter ermöglichen vorteilhafterweise eine sehr einfache und genaue Montage des Spiraleinsatzes bzw. der damit verbundenen Komponenten, insbesondere des Konturrings, so dass der Konturringspalt äußerst minimal gestaltet sein kann. Durch die vorteilhafte Anordnung des Einstellsystems auf 3,6 und 9 Uhr ist eine zentrische Lage des Spiraleinsatzes in radialer Richtung auch bei einer Erwärmung auf bis zu 510°C (Einlasstemperatur) gewährleistet. Über die Gleitplatten kann sich der Spiraleinsatz zudem vorteilhaft axial bewegen, weshalb die Gleitelemente aus einem entsprechend reibungsarmen Werkstoff hergestellt oder mit diesem beschichtet sein können.
  • Insgesamt kann somit der Konturringspalt zwischen dem Laufrad und dem feststehenden Konturring eingestellt bzw. ausgerichtet werden, wobei dieser auf ein minimales Maß eingestellt werden kann. Hierdurch verringern sich die Spaltverluste, wodurch gleichzeitig der Wirkungsgrad des Heißgasexpanders gesteigert wird. Selbstverständlich ist es möglich, eine thermische Ausdehnung der einzelnen Komponenten vorher, d.h. vor Einstellung des Spiraleinsatzes, in der erforderlichen Position in dem Einlaufgehäuse für jede einzelne Komponente auszurechnen bzw. vorherzubestimmen, was bei der Auslegung der einzelnen Komponenten berücksichtigt wird.
  • Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch einen beispielhaft dargestellten Heißgasexpander, und
    Fig. 2
    ein Einstellsystem als Einzelheit.
  • In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
  • Figur 1 zeigt eine Strömungsmaschine, z.B. eine Getriebemaschine, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Heißgasexpander 1 mit einer Eintemperatur eines vorzugsweise gasförmigen Mediums von bis zu 510°C ausgeführt ist. Der Heißgasexpander 1 weist ein Einlaufgehäuse 2 auf, in dem ein Spiraleinsatz 3 angeordnet ist. Dem Spiraleinsatz 3 ist ein Eintrittsleitapparat 4 und ein Konturring 6 zugeordnet. Dem Einlaufgehäuse 2 ist weiterhin ein Diffusor 7 zugeordnet.
  • Der Spiraleinsatz 3 ist über ein Einstellsystem 8 mit dem Einlaufgehäuse 2 verbunden, wobei in Figur 1 aufgrund des gewählten Schnittes lediglich ein einziges Einstellsystem 8 erkennbar ist. Nicht dargestellt in Figur 1 sind zwei weitere Einstellsysteme 8, wobei die bevorzugter Weise drei vorgesehenen Einstellsystem 8 in Umfangsrichtung gesehen jeweils auf 3,6 und 9 Uhr montiert sind. Das in Figur 1 erkennbare Einstellsystem 8 ist z.B. auf 3 Uhr montiert. Das Einstellsystem, welches auf 9 Uhr montiert ist, ist nicht erkennbar. Das Einstellsystem 8, welches auf 6 Uhr montiert ist, ist in dem gewählten Schnitt ebenfalls nicht erkennbar. Die beispielhaft genannte Anzahl von drei Einstellsystemen soll nicht auf diese Anzahl beschränkt sein möglich ist natürlich auch weniger oder mehr als drei Einstellsysteme 8 vorzusehen.
  • Das Einstellsystem 8 weist ein Gleitelement 9, einen Exzenter 11 und ein Verbindungselement 12 auf (Figur 2). Der Exzenter 11 ist als exzentrisch gebohrte Hülse ausgeführt.
  • Das Gleitelement 9 kann auch als Gleitplatte bezeichnet werden, die in einer Ausnehmung 13 bzw. Nut des Spiraleinsatzes 3 angeordnet ist, so dass der Spiraleinsatz 3 über die drei Gleitplatten bzw. drei Einstellsysteme 8 radial geführt ist. Die Gleitelemente 9 sind derart ausgeführt, dass diese zum einen an dem Einlaufgehäuse 2 anliegen und etwas über den Spiraleinsatz 3 hinausragen. Natürlich können die Gleitelemente 9 mit ihrer Außenseite auch bündig mit dem Spiraleinsatz 3 abschließen. In dem Gleitelement 9 ist eine Bohrung 14 angeordnet, deren Mittellinie X1 deckungsgleich zu einer Bohrung 15 bzw. deren Mittellinie X2 in dem Einlaufgehäuse 2 angeordnet ist, wenn der Spiraleinsatz 3 in dem Einlaufgehäuse 2 eingebracht bzw. eingesetzt ist. Die Bohrung 15 weist ein Innengewinde auf, welches korrespondierend zu einem Außengewinde des Verbindungselementes 12 ausgeführt ist. Das Verbindungselement 12 kann beispielsweise eine Bolzenschraube sein.
  • In die Bohrung 14 ist der Exzenter 11 mit seinem Einsteckabschnitt 16 gesetzt. Der Exzenter 11 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Exzenterhülse mit einer Durchgangsbohrung 17 ausgeführt, deren Mittellinie X3 zu den deckungsgleichen Mittellinien X1 und X2 der beiden Bohrungen 14 und 15 versetzt ist. Dadurch weist der Exzenter 11 an seiner Wandung in Umfangsrichtung gesehen eine sich ändernde Wandstärke auf, wobei in Figur 2 in der linken Zeichnungsebene eine minimale Wandstärke und dazu gegenüberliegend auf der rechten Zeichnungsebene eine maximale Wandstärke dargestellt ist.
  • Mit seinem Anlageflansch 18 liegt der Exzenter 11 bzw. die Exzenterhülse auf dem Gleitelement 9 an, wobei der Bolzenkopf 19 des Verbindungselementes 12 an einer dazu gegenüberliegenden Seite des Anlageflansches 18 anliegt bzw. damit verspannt ist. An seinem zum Anlageflansch 18 gegenüberliegenden Einsteckende ist der Exzenter 11 zum Einlaufgehäuse 2 beabstandet, so dass ein Spalt 20 gebildet ist.
  • Der beispielhaft dargestellte Heißgasexpander 1 weist zudem ein Laufrad 21 auf, dessen Laufschaufeln 22 mit ihren Kanten zu einer korrespondierenden bzw. einer zu den Laufschaufelkanten gegenüberliegende Fläche 23 des Konturrings 6 beabstandet sind, so dass ein Konturringspalt 24 gebildet ist (Figur 1).
  • Wird nun der Spiraleinsatz 3 in das Einlaufgehäuse 2 eingesetzt und über das Einstellsystem 8 mit dem Einlaufgehäuse 2 verbunden, bewirkt ein Verdrehen des Exzenters 11 über seinen Anlageflansch 18 eine radiale Einstellung bzw. Ausrichtung des Spiraleinsatzes 3 mit den zugeordneten Komponenten, insbesondere des Konturrings 6 zu den Laufschaufeln 22 bzw. deren Kanten, so dass der Konturringspalt 24 minimal eingestellt werden kann. Selbstverständlich wird die minimale Einstellung des Konturringspaltes 24 in radialer Richtung durch eine Betätigung bzw. Einstellung aller drei Einstellsysteme 8 erreicht.
  • Beispielsweise bewirkt ein Verdrehen des Exzenters 11 bei dem in Figur 1 erkennbaren Einstellsystem 8, welches auf 3 Uhr montiert ist, sowie des Einstellsystems 8 welches auf 9 Uhr montiert ist eine Ausrichtung senkrecht zur Blattebene, also in radialer Richtung aus dieser heraus oder in diese hinein. Ein Verdrehen des nicht dargestellten Exzenters 11, welcher auf 6 Uhr montiert ist, bewirkt eine Verstellung bzw. Ausrichtung parallel zur Blattebene in radialer Richtung.
  • Das bzw. die Einstellsysteme 8, insbesondere die Exzenter 11, ermöglichen somit eine sehr einfache und genaue Montage, wobei die Lage der Einstellsysteme 8 auf 3,6 und 9 Uhr auch bei einer Erwärmung auf bis zu 510°C der einzelnen Komponenten gewährleistet, dass insbesondere der Spiraleinsatz 3 in radialer Richtung gesehen zentrisch bleibt.
  • Der Figur 1 sind weiter vorteilhafte Ausgestaltungen des Heißgasexpanders 1 entnehmbar. Beispielsweise kann dem Heißgasexpander 1 ein Spannsystem 26 und ein geeignetes Dichtungssystem 27 zugeordnet sein. Mittels des Spannsystems 26 kann der Spiraleinsatz 3 axial über die Gleitelemente 9 beweglich einstellbar sein, so dass sich der Spiraleinsatz 3 axial über die Gleitelemente 9 bewegen kann. Der Konturring 6 ist über das geeignete Dichtungssystem 27 zum Diffusor 7 abdichtbar.

Claims (6)

  1. Strömungsmaschine,
    insbesondere Heißgasexpander,
    mit einem Laufschaufeln umfassenden Rotor, einem Gehäuse, und einer rotationslosen Strömungskontur,
    welche Strömungskanäle im Bereich der Laufschaufeln einseitig begrenzt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mittels zumindest eines Einstellsystems (8), mittels dessen die Relativposition der Strömungskontur zu dem Gehäuse (2) in Umfangsrichtung verstellbar ist, die Position der Strömungskontur zu dem Rotor jeweils einstellbar und/oder feststellbar ist.
  2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Einstellsystem (8) ein Gleitelement (9) aufweist, das in einer Ausnehmung (13) des Spiraleinsatzes (3) angeordnet ist.
  3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Einstellsystem (8) einen Exzenter (11) aufweist.
  4. Strömungsmaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Exzenter (11) als exzentrisch gebohrte Hülse ausgeführt ist.
  5. Strömungsmaschine nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Exzenter (11) an seinem Einsteckabschnitt (16) eine sich in Umfangsrichtung ändernde Wandstärke aufweist.
  6. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Einstellsystem (8) ein Verbindungselement (12) zur kraftformschlüssigen Verbindung der Strömungskontur, insbesondere eines Spiraleinsatzes (3) mit dem Einlaufgehäuse (2) aufweist.
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