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Title:
ASSEMBLY HAVING AN END-FACE COVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/158512
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an assembly having an end-face cover (COV) of a case (CAS) of a turbomachine (TM), in particular for a turbomachine (TM) having a canned design, wherein the assembly comprises at least the cover (COV) and an additional case (CAS2). In order that maintenance work and inspection work can be performed simply despite the complexity of the assembly, the cover (COV) according to the invention has a first opening (OP1) all the way through, wherein the additional case (CAS2) is attached to the cover (COV), wherein the first opening (OP1) leads into an interior of the additional case (CAS2), wherein the additional case (CAS2) has a closable second opening (OP2), wherein the additional case (CAS2) is defined by walls (W), wherein at least one pipe connection of shaft feed-through is provided on the walls (W) of the additional case (CAS2).

Inventors:
HUTH SEBASTIAN (DE)
NASS DIETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/056397
Publication Date:
October 22, 2015
Filing Date:
March 25, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F04D17/12; F04D29/056; F04D29/42; F04D29/62
Domestic Patent References:
WO1994004827A11994-03-03
WO2009053155A12009-04-30
Foreign References:
US5741116A1998-04-21
EP0530518A11993-03-10
JP2013241889A2013-12-05
DE19745606C21999-04-29
JPH03140670A1991-06-14
DE19745606C21999-04-29
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Claims:
Patentansprüche

Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel (COV) eines Gehäuses (CAS) einer Turbomaschine (TM) , insbesondere für eine Turbomaschine (TM) in Topfbauweise,

wobei die Anordnung mindestens den Deckel (COV) und ein Zusatzgehäuse (CAS2) umfasst,

wobei der Deckel (COV) mit einer ersten durchgängigen Öffnung (OP1) versehen ist,

wobei an dem Deckel (COV) das Zusatzgehäuse (CAS2) ange¬ bracht ist,

wobei die erste Öffnung (OP1) in ein Inneres des Zusatz¬ gehäuses (CAS2) mündet,

wobei das Zusatzgehäuse (CAS2) eine verschließbare zwei¬ te Öffnung (OP2) aufweist,

wobei das Zusatzgehäuse (CAS2) von Wänden (W) definiert ist, wobei mindestens ein Rohranschluss oder eine Wel¬ lendurchführung an den Wänden (W) des Zusatzgehäuses (CAS2) vorgesehen ist/sind,

wobei die Wände (W) ein Mantelteil (CW) und eine Stirn¬ seite (FFW) ausbilden,

wobei die Stirnseite (FFW) sich im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Deckeloberfläche (COP) erstreckt, wobei das Mantelteil (CW) sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene (COP) erstreckt,

wobei das Mantelteil (CW) entlang einer sich senkrecht zu der Ebene (COP) erstreckenden Teilfuge (TF) geteilt ausgebildet ist,

wobei das in einer Betriebslage des Deckels (COV) bezo¬ gen auf die Schwerkraft (g) oben befindliches Abdeck¬ teil (CWC) des Mantelteils (CW) sich in der

Teilfuge (TF) von dem Rest des Mantelteils (CW) lösen und entfernen lässt. Anordnung nach Anspruch 1,

wobei die Anordnung eine Ölpumpe (OLP) aufweist und die Ölpumpe (OLP) von außen an dem Zusatzgehäuse (CAS2) an der Stirnseite (FFW) angebracht ist.

Anordnung nach Anspruch 2,

wobei der Deckel (COV) ein an die Ölpumpe (OLP) kinema¬ tisch angeschlossenes Getriebes (GEA) aufweist, das min destens eine Übersetzung aufweist und mindestens eine Kupplung (CUP) zur Anbindung des Getriebes (GEA) durch die erste Öffnung (OP1) an eine Antriebswelle.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseite (FFW) in der flächigen Erstreckung parallel zu der Ebene (COP) von dem Abdeckteil (CWC) derart begrenzt ist, dass ein Teil der Außenkontur (OC) dieser Erstreckung an einer Innenkontur (IC) des Abdeck teils (CWC) anliegt.

Description:
Beschreibung

Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel eines Gehäuses, insbesondere für eine Turbomaschine in Topfbauweise .

Turbomaschinen in Topfbauweise sind regelmäßig von mindestens einem Deckel verschlossen, der in axialer Richtung stirnseitig an dem Topf oder Gehäusemantel angebracht wird, um das Gehäuse hermetisch zu verschließen. Häufig ist der Topf des Gehäuses weitergehend modular aufgebaut, so dass beispiels ¬ weise von beiden Stirnseiten her ein Deckel an dem Gehäuse befestigt ist. Derartige Topfgehäuse sind geeignet, besonders hohe Druckdifferenzen aufzunehmen, weil der in der Regel im Wesentlichen zylindrische Mantelteil nicht durch eine Teilung entlang einer sich in Zylinderlängsachse erstreckenden

Teilfuge geschwächt ist. Die Erfahrung zeigt, dass sich in Längsachse des Gehäuses erstreckende Teilfugen häufig die Ur ¬ sache für thermisch oder durch Druckdifferenzen verursachte Gehäuseverformungen sind, die auch Undichtigkeiten und sonstige Funktionsstörungen an der entsprechenden Turbomaschine verursachen können.

Eine Turbomaschine mit Merkmalen einer Anordnung der eingangs genannten Art sind jeweils bereits aus den Schriften

DE 197 45 606 C2 und WO 2009/ 053 155 A 1 bekannt. Ein die Stirnseite eines Topfgehäuses in der vorbeschriebenen Art und Weise verschließender Deckel ist hierbei zweckmäßig häufig auch Träger weiterer Funktionselemente. Der Deckel trägt und umfasst beispielsweise häufig radiale Lager zur La ¬ gerung des Rotors und auch die Wellendichtung, falls eine derartige erforderlich ist. Daneben kann der Deckel auch die Funktion des Trägers eines Übersetzungsgetriebes zur Übertra ¬ gung einer Rotordrehzahl auf eine ebenfalls an den Deckel angebrachte Ölpumpe zur Versorgung der Radiallager und/oder Axiallager des Rotors haben. Ein derartiges Getriebe mit ei ¬ ner Kupplung und die Lagerung selbst sowie weitere an dem De ¬ ckel angebrachte Funktionsbauteile oder im Bereich des De ¬ ckels befindliche Funktionsbauteile erfordern regelmäßig War- tung und Inspektion, damit die Maschine eine hohe Verfügbar ¬ keit und entsprechende Betriebssicherheit aufweist. Hierzu weist der Deckel in der Regel eine erste Öffnung auf, die diese Zugänglichkeit ermöglicht und verschlossen werden kann. Regelmäßig werden durch diese Öffnung gasförmige und/oder flüssige Betriebsmittel in das Innere des Gehäuses übertra ¬ gen. Daneben wird häufig technische Arbeit mittels mechani ¬ scher Baugruppen durch diese Öffnung hindurch transferiert, beispielsweise mittels einer Welle werden mechanische Leis ¬ tungen auf eine von dem Rotor der Turbomaschine angetriebene Ölpumpe übertragen, die als Öllager ausgebildete Radial und/oder Axiallager mit Schmieröl versorgt.

Daneben ist es eine bevorzugte Ausgestaltung, einen Ölrück- lauf ebenfalls durch diese erste Öffnung zu führen.

Diese erste Öffnung kann außerdem vorteilhaft dazu dienen, messtechnische Vorrichtungen mit Auswerte- und Steuerungsein ¬ heiten zu verbinden.

Aus der technischen Komplexität im Bereich der ersten Öffnung des Deckels ergibt sich für den Fachmann die Aufgabe, die eingangs definierte Anordnung mit einem stirnseitiger Deckel derart weiterzubilden, dass sämtliche technischen Anforderungen wie oben beschrieben erfüllt werden können und gleichzeitig Wartungs- und Inspektionsarbeiten zeitsparend und effizi- ent ausgeführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die rückbezoge- nen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Das mittels der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem stirnseitigen Deckel zu verschließende Gehäuse ist in der Regel in Topfbauweise gestaltet, so dass sich in der Regel ein zylind ¬ rischer Mantel entlang einer Längsachse erstreckt und der er- findungsgemäße Deckel stirnseitig an dem zylindrischen Mantel des Gehäuses angebracht ist, so dass eine offene Stirnseite des zylindrischen Mantels mittels des Deckels verschlossen ist . Bevorzugt ist das Zusatzgehäuse derart an dem Deckel ange ¬ bracht, dass dadurch die erste Öffnung hermetisch verschlos ¬ sen ist bis auf etwaige planmäßige Zuführungen und Rückläufe von Betriebsfluiden . Ein Rotor der Turbomaschine, dessen Gehäuse mittels der er ¬ findungsgemäßen Anordnung bzw. des Deckels verschlossen ist, kann sich zweckmäßig bis in den Axialbereich des Zusatzgehäu ¬ ses durch die erste Öffnung hindurch erstrecken. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausbildung der ersten Öffnung, durch die eine zumindest visuelle Zugänglichkeit zu einem Ra ¬ diallager zur Lagerung dieses Rotors gegeben ist. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn für das Radiallager Inspektionspunkte und/oder Endoskopöffnungen vorgesehen sind, dass diese durch die erste Öffnung seitens des zusätzlichen Gehäuses zu- gänglich sind.

Weiterhin ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn an dem zusätzlichen Gehäuse oder in dem zusätzlichen Gehäuse eine Ölpumpe angeordnet ist, die Schmieröl für eine Lagerung des Rotors fördert. Besonders zweckmäßig ist eine kinematische Kopplung zwischen der Ölpum ¬ pe und dem Rotor der Turbomaschine, für dessen Gehäuse der erfindungsgemäße Deckel gestaltet ist. Hierbei ist es zweck ¬ mäßig, wenn zu dem Deckel ein Getriebe in dem Zusatzgehäuse zugeordnet ist, welches geeignet ist, kinematisch an diesen Rotor angekoppelt zu werden und die Ölpumpe anzutreiben. Zum Zwecke der Ankopplung kann der Deckel in dem Zusatzgehäuse vorteilhaft eine Kupplung aufweisen, die eine Übertragung ei- nes Drehmoments von dem Turbomaschinenrotor auf das Getriebe bzw. die Ölpumpe ermöglicht und bevorzugt Versätze ausglei ¬ chen kann. Zusätzlich kann das Zusatzgehäuse mit Anschlüssen für Rohrleitungen versehen sein, die einen Rücklauf von Schmieröl oder die Ver- oder Entsorgung von anderen Betriebsflüssigkeiten ermöglichen. Besonders einfach für die Montage ist eine Ausbildung der

Stirnseite des Zusatzgehäuses in der Art, dass die Stirnseite in der flächigen Erstreckung parallel zu der Ebene der Deckeloberfläche von dem Abdeckteil derart begrenzt ist, dass ein Teil der Außenkontur dieser Erstreckung der Stirnseite an einer Innenkontur des Abdeckteils anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, das Abdeckteil senkrecht zu einer Erstre- ckungsebene des Deckels bzw. der Stirnseite gegebenenfalls auch gleitend in der Teilfugenebene von dem Zusatzgehäuse ab ¬ zunehmen. Bei einer üblichen Ausbildung einer Turbomaschine entspricht diese senkrecht zur Erstreckungsebene des Deckels gerichtete Demontage einer axialen Montage- und Demontage- Richtung bezogen auf eine Drehachse des Rotors der Turboma ¬ schine. Diese Ausbildung der Abdeckung ermöglicht eine Monta ¬ ge der Abdeckung unter Zwischenanordnung einer Dichtung zwi- sehen der Abdeckung und dem Rest des zusätzlichen Gehäuses im Bereich der Teilfuge und des Kontaktes zwischen der Stirnsei ¬ te des zusätzlichen Gehäuses und der Abdeckung sowie im Bereich des Kontaktes zwischen der Abdeckung und einer Dichtfläche des Deckels in einer Weise, die statische Dichtelemen- te in diesen Kontaktbereichen bei Montagevorgängen schont. Außerdem ist es auf diese Weise nicht notwendig, die Abde ¬ ckung genau senkrecht oder parallel zu einer Dichtfläche bei einer Demontage von dem Zusatzgehäuse fortzunehmen. Auf diese Weise wird die statische Dichtung geschont und es werden zu- sätzliche Freiheitsgrade geschaffen, das Abdeckteil von den Zusatzgehäuse zu demontieren bzw. an dem Zusatzgehäuse zu montieren, so dass umliegende Komponenten, wie zum Beispiel sogenannte Hilfsverrohrungen zu Hilfsssystemen (auxiliary connections) , wegen einer etwaigen Kollision nicht entfernt werden müssen.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Aus- führungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher be ¬ schrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine

Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Deckel, Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung einer Turbomaschine TM mit einen Deckel COV der

Turbomaschine TM in schematischer Darstellung. Figur 2 zeigt die Anordnung in perspektivischer Darstellung, wobei ein Abdeckteil CWC eines Zusatzgehäuses CAS2 transparent darge ¬ stellt ist. Die Anordnung ist hierbei nicht bezeichnet, weil diese jeweils die Gesamtheit der Darstellung umfasst. Während beide Figuren die Erfindung nur schematisch wiedergeben ist in beiden Figuren die Turbomaschine TM umfassend ein Gehäuse CAS und einen Rotor R entlang einer Achse X jeweils nur angedeutet, da die genaue Ausführung dieser Komponenten für die Erfindung keine Bedeutung hat.

Stirnseitig an dem Gehäuse CAS ist ein erfindungsgemäßer De ¬ ckel COV dichtend angebracht. Das Gehäuse CAS ist in nicht dargestellter Weise in Topfbauweise ausgebildet. Der Fachmann versteht unter eine Topfbauweise, dass es zumindest einen im Wesentlichen sich entlang der Längsachse bzw. Achse X erstreckenden zylindrischen Mantel des Gehäuses CAS gibt, der be ¬ vorzugt ohne eine Teilfuge in einer Ebene ausgebildet ist, die parallel zu der Achse X sich erstreckt, wobei mindestens eine Stirnseite des sich ergebenden Topfs mittels eines De ¬ ckels verschlossen ist. In der Regel ist die Turbomaschine TM in einer Betriebslage derart ausgerichtet, dass eine Rotor ¬ drehachse bzw. Achse X mit Bezug auf die Richtung der Schwer- kraft g horizontal verläuft und der verschließende Deckel COV in einer im Wesentlichen horizontalen Bewegung in eine den Mantel des Gehäuses topfartig verschließenden Position stirnseitig an den Mantel des Gehäuses herangeführt wird.

Der Deckel COV ist mit einer ersten Öffnung OP1 versehen, wobei das axiale Ende einer sich entlang der Achse X erstre ¬ ckenden Welle SH sich axial bis durch die erste Öffnung OP1 hindurch erstreckt. Die erste Öffnung OP1 ist nach außen hin verschlossen mittels eines an dem Deckel COV angebrachten Zusatzgehäuses CAS2, wobei nicht näher dargestellte Dichtungen zwischen dem Deckel COV und dem Zusatzgehäuse CAS2 vorgesehen sind, die für eine hermetische Abdichtung der ersten Öff ¬ nung OP1 zur Umgebung hin sorgen.

Das Ende der Welle SH steht mittels einer Kupplung CUP mit einem Getriebe GEA in Verbindung, das mittels zweier Zahnräder TH1, TH2 mechanische Leistung auf eine an dem Zusatzge ¬ häuse CAS2 angebrachte Ölpumpe OLP überträgt. Die Welle der Turbomaschine SH treibt somit auch die Ölpumpe OLP an, die nicht dargestellte Radiallager und/oder Axiallager der Turbomaschine TM mit Schmieröl versorgt. Die Darstellung der Fi ¬ gur 1 gibt die Richtung der Schwerkraft g wieder, so dass be ¬ zogen auf die Schwerkraft g eine Rohrleitung PI am untersten Punkt des Zusatzgehäuses CAS2 angebracht ist, damit ein Rück ¬ lauf des nicht näher dargestellten zugeführten Schmieröls gewährleistet ist. Der Deckel COV erstreckt sich mit einer De ¬ ckeloberfläche entlang einer Ebene COP. Diese Ebene COP ent ¬ spricht der flächigen Ausbreitung des Deckels hinsichtlich der Funktion des Deckels, die Stirnseite eines Gehäuses der

Turbomaschine TM zu verschließen. Die Ebene COP ist senkrecht orientiert zur Achse X.

Das zusätzliche Gehäuse CAS2 ist von Wänden W definiert, wo- bei die Wände W ein Mantelteil CW und eine Stirnseite FFW des Zusatzgehäuses CAS2 ausbilden. Die Stirnseite FFW ist im We ¬ sentlichen als ein axial das Zusatzgehäuse verschließender Deckel aufzufassen und erstreckt sich im Wesentlichen paral- lel zu der Ebene COP des Deckels COV. Axial bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Achse X des Rotors R. Im Wesent ¬ lichen senkrecht zu der Ebene COP erstrecken sich die Wände W, die das Mantelteil CW bilden. An der Stirnseite FFW ist die Ölpumpe OLP angebracht und eine dritte Öffnung OP3 ermög ¬ licht die mechanische Übertragung der Antriebsleistung von dem Getriebe GEA auf die Ölpumpe OLP.

Das Mantelteil CW ist entlang einer sich senkrecht zu der Ebene COP erstreckenden Teilfuge TF geteilt ausgebildet. In einer Betriebslage des Deckels COV bzw. der Turbomaschine TM bezogen auf die Schwerkraft g befindet sich ein Abdeckteil CWC des Mantelteils CW oberhalb der Teilfuge TF. Das Abdeck ¬ teil CWC lässt sich von dem Rest des Mantelteils CW lösen und von dem Zusatzgehäuse CAS2 entfernen. Das Abdeckteil CWC ist dichtend zu dem Deckel COV, in der Teilfuge TF und zu einer Kontaktfläche der Stirnseite FFW des Zusatzgehäuses CAS2 an ¬ gebracht. Das Abdeckteil CWC lässt sich bevorzugt axial mon ¬ tieren und demontieren.

Die Stirnseite FFW ist in der flächigen Erstreckung parallel zu der Ebene COP von dem Abdeckteil CWC derart begrenzt, dass ein Teil der Außenkontur OC dieser Erstreckung an einer Innenkontur IC des Abdeckteils anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Abdeckteil CWC nicht nur einem Bewegungs ¬ vektor, der der Ebene COP parallel ist, folgend von dem Zu ¬ satzgehäuse CAS2 demontiert werden kann, sondern auch einem Bewegungsvektor folgend, der senkrecht zu der Ebene COP ist oder schräg zu der Ebene COP angeordnet ist. Dieser hohe Freiheitsgrad der Demontagebewegung des Abdeckteils ermög ¬ licht eine freie konstruktive Gestaltung der umliegenden Bau ¬ teile ohne, dass die Entfernung des Abdeckteils zum Zwecke der Wartung oder Inspektion die Demontage anderer Komponenten in der Umgebung erforderlich macht. Die Stirnseite FFW ist ansonsten an dem Mantelteil CW mit einer sich parallel zu der Ebene COP erstreckenden Kontaktfläche CS3 angebracht. Das abnehmbare Abdeckteil CWC ermöglicht eine Inspektion des Inneren des Zusatzgehäuses CAS2, in dem sich zum Beispiel La ¬ ger befinden, ohne dass das untere Teil des Gehäusemantels des Zusatzgehäuses CAS2 demontiert werden muss. Daneben kann die Stirnseite FFW, mit der dort angebrachten Ölpumpe in der Betriebsposition verbleiben. Messsonden, zum Beispiel zur Messung von Schwingungen, können aufgrund der besseren Flexibilität der Anordnung an dem Deckel fixiert werden, da der Deckel bei Montagevorgängen flexibel mit Rücksichtnahem auf Kabellängen bewegt werden kann.