Vorrichtung zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aus ^¬ richten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Tur ^¬ bine. Die Erfindung betrifft insbesondere eine derartige Vor ^¬ richtung, aufweisend eine Führungseinrichtung mit einem ers- ten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei der erste Bereich in einer Aufnahme des Leitschaufelträgers und der zwei ^¬ te Bereich in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet sind. Der zweite Bereich der Führungseinrichtung weist einen Führungskanal mit einem ersten Innengewinde auf, wobei in dem Führungskanal ein erstes Justierelement mit einem ersten Au ^¬ ßengewinde angeordnet ist. Das erste Außengewinde ist mit dem ersten Innengewinde verschraubbar . Das erste Justierelement ist derart in dem Führungskanal anordenbar, dass beim Abstüt ^¬ zen der Führungseinrichtung gegen eine Stützfläche der Aus- nehmung ein Kraftfluss von der Aufnahme zur Führungseinrichtung durch das erste Justierelement verläuft.

In Turbinen, insbesondere in Dampfturbinen mit großem Durchmesser, werden an das äußere Turbinengehäuse Leitschaufelträ- ger befestigt. Die Leitschaufelträger weisen fest angeordnete Leitschaufeln auf, welche die innere Strömung in vordefinierter Art und Weise leiten. Um eine vordefinierte Strömung ei ^¬ nes Fluids in einer Turbine exakt umzusetzen, müssen die Leitschaufelträger mit den Leitschaufeln exakt zum Turbinen- gehäuse bzw. zum Rotor der Turbine ausgerichtet werden. Dabei müssen die Leitschaufelträger mit den Leitschaufeln in einer exakt vordefinierten Lage bezüglich der Rotorschaufeln des Rotors angeordnet werden, um die vordefinierte Strömung des Fluids bereitzustellen und die vordefinierten funktionsbe- dingten Spiele zwischen Leitschaufeln und Rotor bzw. Laufschaufeln und Leitschaufelträger herzustellen.

Es ist bekannt, eine vertikale und horizontale Positionierung eines Leitschaufelträgers im Montageprozess durch Ausmessung einer relativen Lage des Leitschaufelträgers zu einem Rotor und einer Lagekorrektur mittels Passelementen durchzuführen. Zur Lagekorrektur werden die Passelemente zwischen dem Leit- schaufelträger und einem Turbinengehäuse angeordnet, um somit eine zuvor ausgemessene Lageabweichung des Leitschaufelträ ^¬ gers zum Rotor zu kompensieren.

Des Weiteren ist es bekannt, Leitschaufelträger zu einem Ge- häuse einer Turbine mittels Zentrierungsstiften auszurichten, die als Kalottenschrauben ausgebildet sind und in einem Teil ^¬ fugenflansch des Leitschaufelträgers angeordnet werden.

Diese Vorrichtungen zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine haben den Nachteil, dass zum Ausrichten von Rotor und Leitschaufelträger entfernt werden müssen und somit ein Ausrichtvorgang relativ aufwändig ist.

Aus der DE 10 2009 012 751 ist ein Positionierungssystem zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers einer Turbine zu einem Gehäuse der Turbine zueinander bekannt, das ein Positionie ^¬ rungselement mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, und ein Stellelement aufweist. Das Positionierungsele ^¬ ment ist mit dem ersten Bereich in einer Passöffnung in dem Leitschaufelträger formschlüssig befestigbar. Das Positionierungselement ist mit dem zweiten Bereich in einer Aufnahme ^¬ öffnung des Gehäuses mittels des Stellelements befestigbar. Mittels einer Verstellung des Stellelements ist die Position des Positionierungselements in der Aufnahmeöffnung relativ zu dem Gehäuse einstellbar.

Diese Vorrichtung zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine hat den Nachteil, dass zum Aus ^¬ richten eines Oberteils des Gehäuses der Turbine Passstücke verwendet werden müssen, die an einem Unterteil des Gehäuses mittels einer Schraubverbindung befestigt werden. Ein derartiges Ausrichten ist besonders aufwändig und erfordert eine Vielzahl unterschiedlicher Passstücke. Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine bereitzustellen, die obige Nachteile zumindest teilweise nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine nach Anspruch 9 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrie- ben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass be ^¬ züglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise wer ^¬ den kann. In einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine, aufweisend eine Füh ^¬ rungseinrichtung mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei der erste Bereich in einer Aufnahme des Leit- schaufelträgers und der zweite Bereich in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist. Der zweite Bereich der Führungs ^¬ einrichtung weist einen Führungskanal mit einem ersten Innengewinde auf, wobei in dem Führungskanal ein erstes Justier ^¬ element mit einem ersten Außengewinde angeordnet ist. Das erste Außengewinde ist mit dem ersten Innengewinde

verschraubbar . Das erste Justierelement ist derart in dem Führungskanal anordenbar, dass beim Abstützen der Führungseinrichtung gegen eine Stützfläche der Ausnehmung ein Kraft- fluss von der Aufnahme zur Führungseinrichtung durch das ers- te Justierelement verläuft. In dem Führungskanal ist ein zweites Justierelement mit einem zweiten Außengewinde ange ^¬ ordnet, wobei das zweite Außengewinde mit dem ersten Innenge- winde verschraubbar ist. Das zweite Justierelement ist derart in dem Führungskanal anordenbar, dass ein Kraftfluss von ei ^¬ nem Oberteil des Gehäuses zur Führungseinrichtung durch das zweite Justierelement verläuft. Das erste Justierelement ist über eine Sicherungseinrichtung mit dem zweiten Justierelement in dem Führungskanal gegen ein Verdrehen relativ zum Führungskanal gesichert.

Das erste Justierelement und das zweite Justierelement sind vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und weisen eine Länge auf, die gewährleistet, dass während des Justiervorgangs stets eine ausreichende Anzahl an Gewindegängen mit dem ers ^¬ ten Innengewinde des Führungskanals im Eingriff sind, um auf die Vorrichtung wirkende Kräfte ohne Beschädigung des Gewin- des zu übertragen. Des Weiteren muss die Länge des ersten

Justierelements ein Justieren von Leitschaufelträger zum Gehäuse und die Länge des zweiten Justierelements ein Justieren von Oberteil zum Leitschaufelträger ermöglichen. Die Länge der Justierelemente ist insbesondere dadurch begrenzt, dass ein Justierelement ein Justieren des jeweils anderen Justierelements nicht behindern darf. Demnach ist es von Vorteil, wenn die Justierelemente beim Justieren des zweiten Justierelements voneinander beabstandet in dem Führungskanal ange ^¬ ordnet sind.

Durch ein Verdrehen des ersten Justierelements relativ zum Führungskanal ist der Leitschaufelträger relativ zum Gehäuse anhebbar bzw. absenkbar und somit ein Justieren des Leitschaufelträgers zum Gehäuse möglich. Durch ein Verdrehen des zweiten Justierelements ist eine Anlagefläche für das Ober ^¬ teil des Gehäuses anhebbar oder absenkbar und somit ein Jus ^¬ tieren des Oberteils zum Leitschaufelträger möglich.

Es ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass der erste Be- reich an dem Leitschaufelträger und der zweite Bereich an dem Gehäuse angeordnet sind. Alternativ können der erste Bereich in einer Aufnahme des Gehäuses und der zweite Bereich in ei ^¬ ner Ausnehmung des Leitschaufelträgers angeordnet sein. In diesem alternativen Fall findet während des Justiervorgangs eine Relativbewegung zwischen Führungseinrichtung und dem Leitschaufelträger statt. Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass über eine Führungseinrichtung zwei Justierprozesse durchführbar und die hierfür verwendeten Justierelemente über eine einzige Sicherungseinrichtung gegen ein Verstellen der Justierung sicherbar sind. Des Weiteren ist die Vorrichtung leicht und kostengünstig zu fertigen und erfordert gegenüber herkömmli ^¬ chen Vorrichtungen eine deutlich reduzierte Anzahl an Einzelteilen Somit werden ein leichtes Justieren von Leitschaufelträger zum Gehäuse ermöglicht und Fertigungs- sowie Montage ^¬ kosten gesenkt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem ersten Justierelement und der Stützfläche der Aus ^¬ nehmung ein Justiermittel angeordnet. Das Justiermittel ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet. Eine dem ersten Jus- tierelement zugewandte Kontaktfläche des Justiermittels ent ^¬ spricht vorzugsweise im Wesentlichen einem Negativ der entsprechenden Fläche des ersten Justiermittels. Vorzugsweise weist das Justiermittel eine teilkreisförmige

Querschnittsfläche auf. Somit ist auch bei einem relativen Verschwenken von Leitschaufelträger und Gehäuse eine gleichmäßig verteilte Kraftübertragung gewährleistet.

Vorzugsweise ist eine Kontaktfläche von erstem Justierelement und Justiermittel im Wesentlichen Kugelförmig ausgebildet. Dabei ist es bevorzugt, wenn das Justiermittel eine konvexe Kontaktfläche und das erste Justierelement eine konkave Kon ^¬ taktfläche aufweist. Über eine Paarung einer konvexen und ei ^¬ ner entsprechenden konkaven Fläche ist ein relatives

Verschwenken des Leitschaufelträgers zum Gehäuse um zwei Ach- sen möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste Schraube zum Fixieren der Führungseinrichtung an dem Leitschaufelträger auf. Durch die erste Schraube wird verhindert, dass sich die Führungseinrichtung beim Abkühlen der Turbine aus der Aufnahme löst. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Bereich formschlüssig in der Aufnahme anordenbar. Durch Form- schluss wird eine Relativbewegung von Führungseinrichtung und Leitschaufelträger sicher verhindert, während eine kraft ^¬ schlüssige Verbindung, z.B. durch Setzerscheinungen, derarti- ge Relativbewegungen nicht immer verhindern kann.

Es ist von Vorteil, dass das erste Justierelement einen Form ^¬ schlussabschnitt zum Eingreifen eines Montagewerkzeugs, das durch den Führungskanal geführt wird, aufweist. Somit ist ei- ne Justierung des LaufSchaufelträgers zum Gehäuse auch im eingebauten Zustand möglich. Dabei ist das zweite Justierele ^¬ ment vorzugsweise noch nicht in dem Führungskanal angeordnet. Alternativ kann das zweite Justierelement einen Durchlass für ein entsprechendes Werkzeug aufweisen, so dass das zweite Justierelement auch während des Justierens mittels des ersten Justierelements in dem Führungskanal angeordnet sein kann.

Besonders bevorzugt weist die Sicherungseinrichtung eine zweite Schraube zum gegenseitigen Verspannen des ersten Jus- tierelements mit dem zweiten Justierelement in dem Führungs ^¬ kanal auf. Dabei ist es bevorzugt, wenn das erste Justierele ^¬ ment ein zweites Innengewinde zur Aufnahme eines Gewindes der zweiten Schraube und das zweite Justierelement eine Bohrung zur Durchführung der zweiten Schraube sowie eine Anlagefläche zum Abstützen eines Schraubenkopfs der zweiten Schraube auf ^¬ weist. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise mit nur einem Sicherungsmittel ein relatives Verdrehen der Justierelemente zum Führungskanal verhinderbar ist. Hierdurch sind Fertigungs- sowie Montagekosten einsparbar.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Gehäuse ei ^¬ ner Turbine mit einem Leitschaufelträger gelöst, wobei zwischen dem Leitschaufelträger und dem Gehäuse mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist.

Überdies wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ausrichten eines Leitschaufelträgers zu einem Gehäuse ei- ner Turbine gelöst, aufweisend die Schritte:

Anordnen eines ersten Bereichs einer Justiervorrichtung in einer Aufnahme eines Leitschaufelträgers;

Fixieren der Justiervorrichtung an dem Leitschaufelträger mittels einer ersten Schraube;

Einschrauben eines ersten Justierelements in einen Führungskanal eines zweiten Bereichs der Justiervorrichtung; Einsetzen eine Justiermittels in eine Ausnehmung eines Gehäuses einer Turbine;

- Einsetzen des zweiten Bereichs in die Ausnehmung, so dass das Justiermittel zwischen einer Stützfläche der Ausneh ^¬ mung und dem ersten Justierelement angeordnet ist;

Ausrichten des Leitschaufelträgers mit dem Gehäuse durch relatives Verdrehen des ersten Justierelements zum Füh- rungskanal;

Einschrauben eines zweiten Justierelements in den Führungskanal ;

Ausrichten des Leitschaufelträgers mit einem Oberteil des Gehäuses durch relatives Verdrehen des zweiten Justier- elements zum Führungskanal; und

Verspannen des ersten Justierelements mit dem zweiten Justierelement mittels einer zweiten Schraube.

Vorzugsweise weist die Justiervorrichtung eine Vorrichtung gemäß der Erfindung auf.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausrichten eines Leit ^¬ schaufelträgers zu einem Gehäuse einer Turbine sowie deren Weiterbildungen und deren Vorteile werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch:

Figur 1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung . In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einem Längsschnitt gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist eine Führungs ^¬ einrichtung 4 mit einem ersten Bereich 5 und einem zweiten Bereich 6 auf. Der erste Bereich 5 ist formschlüssig in einer Aufnahme 7 eines Aufnahmestegs eines Leitschaufelträgers 2 angeordnet und durch eine erste Schraube 18 an diesem fi ^¬ xiert . Der zweite Bereich 6 ist in einer Ausnehmung 8 eines Gehäuses 3 angeordnet und weist einen Führungskanal 9 mit einem durch ^¬ gängigen ersten Innengewinde 10 auf. Alternativ kann das erste Innengewinde 10 insbesondere in einem mittleren Abschnitt auch unterbrochen sein.

In einem in dieser Darstellung unteren Bereich des Führungskanals 9 ist ein erstes Justierelement 11 mit einem ersten Außengewinde 12 angeordnet, so dass das erste Außengewinde 12 mit dem ersten Innengewinde 10 in Eingriff steht. Das erste Justierelement 11 weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper auf, der auf einer Auflageseite

kalottenförmig ausgebildet ist. Die Auflageseite ist auf ei ^¬ ner teilkugelförmigen Kontaktseite eines Justiermittels 17 angeordnet. Auflageseite und Kontaktseite sind derart gebil- det, dass sie sich im Wesentlichen invers entsprechen und sich somit im gepaarten Zustand einander im Wesentlichen über ihre gesamte Fläche berühren. Das Justiermittel 17 ist zwi ^¬ schen einer Stützfläche 13 der Ausnehmung 8 und dem ersten Justierelement 11 angeordnet. Durch ein relatives Verdrehen des ersten Justierelements 11 zum Führungskanal 9 ist der Leitschaufelträger 2 relativ zum Gehäuse 3 anhebbar bzw.

absenkbar und somit justierbar. Dadurch ist ein erforderliches Spiel zwischen Rotor und Leitschaufelträger einstellbar. Eine Demontage eines Rotors sowie ein Einpassen von Passele- menten sind somit nicht mehr erforderlich.

In einem in dieser Darstellung oberen Bereich des Führungskanals 9 ist ein zweites Justierelement 14 mit einem zweiten Außengewinde 15 angeordnet, so dass das zweite Außengewinde

15 mit dem ersten Innengewinde 10 in Eingriff steht. Das zweite Justierelement 14 weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper sowie eine Bohrung 21 zur Durchfüh- rung einer zweiten Schraube 19 und eine Anlagefläche 22 für einen Schraubenkopf 23 auf. Durch ein relatives Verdrehen des zweiten Justierelements 14 zum Führungskanal 9 ist ein Ober ^¬ teil 16 des Gehäuses 3 relativ zum Leitschaufelträger 2 anhebbar bzw. absenkbar und somit justierbar. Somit ist ein definiertes Spiel zwischen Leitschaufelträger 2 und Oberteil

16 einstellbar. Eine Demontage des Rotors sowie ein Einpassen von Passelementen bzw. ein Abschleifen von Kontaktflächen zum Oberteil ist somit nicht mehr erforderlich. Die Vorrichtung 1 weist eine zweite Schraube 19 auf, die durch die Bohrung 21 des zweiten Justierelements 14 geführt und mit einem Gewindeabschnitt in einem zweiten Innengewinde 20 des ersten Justierelements 11 angeordnet ist. Durch Anzie ^¬ hen der zweiten Schraube 19 liegt der Schraubenkopf 23 auf der Anlagefläche 22 an, so dass das erste Justierelement 11 mit dem zweiten Justierelement 14 verspannt wird. Auf diese Weise sind das erste Justierelement 11 und das zweite Jus ^¬ tierelement 14 gegen ein relatives Verdrehen zum Führungska ^¬ nal 9 gesichert.