Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Leistung einer Gasturbine, die eine Brennkammer, einen Läufer, der eine Welle und mehrere an der Welle axial benachbart an ^¬ geordnete Turbinenlaufschaufelreihen umfasst, und eine stromaufwärts der Turbinenlaufschaufelreihen angeordnete, sich um die Welle erstreckende und trichterartig ausgebildete Nabe aufweist, an der axial benachbart mehrere Reihen von Hitze ^¬ schildelementen befestigt sind, die einen Großteil der radial auswärts weisenden Fläche der Nabe isolierend verkleiden und einen Teil eine Begrenzung der Brennkammer definieren, wobei die Hitzeschildelemente der in einer Stromabwärtsrichtung zuletzt angeordneten Reihe benachbart zu einem radial auswärts vorstehenden, umlaufend ausgebildeten Nabenvorsprung angeordnet sind und über in der Nabe ausgebildete Kühlluftbohrungen gekühlt werden.

Gasturbinen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bereits bekannt. Exemplarisch sei an dieser Stelle auf den Gasturbinentyp SGT5-4000F der Siemens AG verwiesen. Zur Leistungssteigerung solcher Gasturbinen ist es ferner bekannt, einzelne Komponenten der Gasturbine zu modifizieren. Derartige Modifikationen zielen darauf ab, den Strom des Heißgases durch die Turbine zu optimieren, den für den Betrieb der Gasturbine erforderlichen Kühlfluidmassenstrom zu reduzieren, etc. Sind von den Modifikation Komponenten des Läufers und/oder die Nabe betroffen, so ist es meist erfor ^¬ derlich, den Läufer auszubauen und vollständig zu entstapeln, um Arbeiten an der Welle, an den an dieser gehaltenen Bauteilen oder an der Nabe durchführen zu können. Ein solches

Entstapeln des Läufers ist allerdings mit einem sehr hohen Aufwand verbunden und entsprechend nicht wünschenswert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs ge- nannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe die Leistung der Gasturbine mit vergleichsweise geringem Aufwand gesteigert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, das die Schritte aufweist: a) Ausbau des Läufers zusammen mit der diesen um ^¬ gebenden Nabe aus der Gasturbine; b) horizontales Lagern des Läufers im nicht entstapelten Zustand, insbesondere auf ge- eigneten Lagerböcken; c) Entfernen sämtlicher Hitzeschildelemente der in Stromabwärtsrichtung zuletzt angeordneten Reihe; d) mechanisches Bearbeiten, insbesondere vollständiges Ent ^¬ fernen des Nabenvorsprungs ; e) Bearbeitung zumindest einiger der vorhandenen Kühlluftbohrungen und/oder Erzeugung neuer Kühlluftbohrungen und f) Montage neuer Hitzeschildelemente, deren Design sich von dem der in Schritt c) entfernten Hitzeschildelemente unterscheidet.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die Hitzeschild- elemente der in Stromabwärtsrichtung zuletzt angeordneten

Reihe, also diejenigen Hitzeschildelemente, die unmittelbar benachbart zur Turbine positioniert sind, durch Hitzeschild ^¬ elemente mit optimiertem Design auszutauschen, um auf diese Weise eine bessere Isolationswirkung erzielen und den für diese Hitzeschildelementreihe erforderlichen Kühlfluidmassen- strom entsprechend reduzieren zu können. Zu diesem Zweck wird der Läufer zusammen mit der diesen umgebenden Nabe in einem ersten Schritt aus der Gasturbine ausgebaut und horizontal im nicht entstapelten Zustand gelagert. Zur Lagerung können bei- spielsweise geeignete Lagerböcke verwendet werden, auf denen der Läufer angeordnet wird. In einem weiteren Schritt werden in diesem Zustand sämtliche Hitzeschildelemente der in Strom ^¬ abwärtsrichtung zuletzt angeordneten Reihe entfernt, wodurch auch der angrenzende Nabenvorsprung freigelegt und entspre- chend gut zugänglich ist. Anschließend wird der Nabenvor ^¬ sprung im Rahmen eines oder mehrerer mechanischer Bearbeitungsschritte im nicht entstapelten und gelagerten Zustand bearbeitet, also verkleinert oder vollständig entfernt, wozu die Nabe relativ zum Läufer vorab fixiert werden kann. Ferner erfolgt eine Bearbeitung zumindest einiger der vorhandenen Kühlluftbohrungen, die darauf abzielt, die Gesamtöffnungs- querschnittsflache der zur Kühlung der Hitzeschildelemente der letzten Reihe vorgesehenen Kühlluftbohrungen zu verringern, um während des Betriebs der Gasturbine den durch diese Kühlluftbohrungen strömenden Kühlfluidmassenstrom zu reduzieren und entsprechend die Leistung der Gasturbine zu optimie ^¬ ren. Im Rahmen der Bearbeitung können auch neue Kühlluftboh- rungen eingebracht werden, solange die Gesamtöffnungsquer- schnittsfläche der Kühlluftbohrungen nach der Bearbeitung kleiner als die Gesamtöffnungsquerschnittsfläche der vor der Bearbeitung vorhandenen Kühlluftbohrungen ist. In einem sich anschließenden Schritt werden neue Hitzeschildelemente mon- tiert, deren Design sich von dem der in Schritt c) entfernten Hitzeschildelemente unterscheidet, insbesondere dahingehend, dass die mit den Hitzeschildelementen einhergehende Isolati ^¬ onswirkung verbessert wird, indem die neuen Hitzeschildele ^¬ mente während des Betriebs der Gasturbine die abschirmende Funktion des entfernten Nabenvorsprungs übernehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nicht nur durch die mit diesem einhergehende Leistungssteigerung der Gasturbine sondern auch durch den vergleichsweise geringen Aufwand aus, der mit der Durchführung des Verfahrens einhergeht. Letzterer ist insbesondere der Tatsache geschuldet, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Entstapeln des Läufers verzichtet wird.

Bevorzugt umfasst die mechanische Bearbeitung in Schritt c) einen Drehprozess. Auf diese Weise kann der Nabenvorsprung schnell und problemlos den Anforderungen entsprechend modifi ^¬ ziert oder entfernt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Durchführung des Drehprozesses eine mobile Dreh ^¬ maschine verwendet, die einen ringförmigen Träger, der konzentrisch zum Läufer angeordnet und ausgerichtet wird, und ein entlang des Trägers umlaufend und entlang mehrerer Achsen bewegbares Drehwerkzeug aufweist. Entsprechend lässt sich die Welle des horizontal gelagerten und nicht entstapelten Läu ^¬ fers in mehreren Achsen vor Ort bearbeiten. Insbesondere ist die Steuerung der Drehmaschine dabei dazu ausgelegt, radiale und axiale Abweichungen der Ausrichtung des Läufers und des Trägers zu kompensieren.

Der Träger ist vorteilhaft derart ausgebildet und wird derart angeordnet, dass er sich hauptsächlich am Untergrund, bei- spielsweise auf einem Hallenboden abstützt und nicht am zu bearbeitenden Läufer selbst, wodurch eine Belastung des Läufers durch das Eigengewicht der Drehmaschine während der Be ^¬ arbeitung der Nabe verhindert wird. Hierzu wird der Träger der Drehmaschine insbesondere über Stützelemente am Unter- grund abgestützt.

Zur Reduzierung des Kühlfluidmassenstroms wird in Schritt e) bevorzugt zumindest eine vorhandene Kühlluftbohrung, die ins ^¬ besondere einen Durchmesser von 4 mm oder weniger aufweist, verstemmt, um diese ganz oder teilweise zu verschließen. Die verstemmte Kühlluftbohrung kann dann zur Erzeugung einer neuen Kühlluftbohrung wieder aufgebohrt werden, wobei der Durchmesser der neuen Kühlluftbohrung geringer als der Durchmesser der ursprünglichen bzw. verstemmten vorhandenen Kühl- luftbohrung ist.

In Schritt e) kann alternativ oder zusätzlich zumindest eine vorhandene Kühlluftbohrung, die insbesondere einen Durchmes ^¬ ser von mehr als 4 mm aufweist, zumindest teilweise auf einen größeren Durchmesser aufgebohrt, mit einem Gewinde versehen und anschließend mit einem Gewindestopfen verschlossen werden, wobei der Gewindestopfen mit einem Durchgangsloch versehen sein kann, dessen Durchmesser kleiner als 4 mm ist und insbesondere im Bereich von 1,5 bis 2,5 mm liegt. Diese Vor- gehensweise bietet sich zum Verschließen oder Verkleinern von vorhandenen Kühlluftbohrungen mit Durchmessern einer Größe an, die sich nicht ohne weiteres verstemmen lassen, was er- fahrungsgemäß bei Durchmessern der Fall ist, die mehr als 4 mm betragen.

Bevorzugt wird in die zumindest eine vorhandene Kühlluftboh- rung vor dem Aufbohren ein Wachskeil eingesetzt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass während des Aufbohrens Späne durch die Kühlluftbohrung ins Innere des nicht ent ^¬ stapelten Läufers fallen, wo diese nur schwer zu entfernen sind .

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden in Schritt e) neue Kühlluftbohrungen unter Verwendung einer vorab gefertigten Bohrschablone erzeugt. Auf diese Weise kann eine gewünschte Positionierung der Bohrungen in einfacher Art und Weise sichergestellt werden.

Bevorzugt weisen die in Schritt f) neu montierten Hitze ^¬ schildelemente randseitig einen radial einwärts vorstehenden, insbesondere ringsegmentförmigen Vorsprung auf, der in Strom- abwärtsrichtung weisend angeordnet wird und entsprechend die abschirmende Funktion des zuvor entfernten Nabenabsatzes übernimmt .

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfah- rens werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich.

Darin ist

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Bereiches einer Gasturbine;

Figur 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in

Figur 1 mit dem Bezugszeichen II bezeichneten Ausschnitts; Figur 3 eine Seitenansicht einer Nabe der in Figur 1 darge ^¬ stellten Gasturbine, wobei zu Darstellungszwecken ein Hitzeschildelement der in einer Stromabwärts ^¬ richtung zuletzt angeordneten Hitzeschildelement- reihe entfernt ist;

Figur 4 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 3 mit den Be ^¬ zugszeichen IV gekennzeichneten Ausschnitts; Figur 5 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 4 mit dem Be ^¬ zugszeichen V gekennzeichneten Ausschnitts, die einen Teilbereich eines Kühlluftbohrungsmusters der Nabe zeigt; Figur 6 eine perspektivische schematische Ansicht eines

Läufers der in Figur 1 dargestellten Gasturbine während einer Bearbeitung der Nabe, wobei sich der Läufer in einem demontierten und aufgebockten Zustand befindet;

Figur 7 eine Ansicht analog zu Figur 4 nach Durchführung der Bearbeitung gemäß Figur 5;

Figur 8 eine vergrößerte Ansicht des in Figur 7 mit dem Be- zugszeichen VIII gekennzeichneten Ausschnitts, der den in Figur 5 dargestellten Ausschnitt entspricht und einem neuen Kühlluftbohrungsmuster versehen ist ; Figur 9 eine Schnittansicht, die eine in Figur 7 darge ^¬ stellte Kühlluftbohrung zeigt, und

Figur 10 eine Ansicht analog zu Figur 2, die den entspre ^¬ chenden Bereich mit neu montierten Hitzeschildele- menten zeigt, deren Design sich von dem Design der Hitzeschildelemente gemäß Figur 2 unterscheidet. Gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartige Bauteile.

Die Gasturbine 1 umfasst einen Läufer 2 mit einer Welle 3, an der sowohl mehrere axial benachbart angeordnete Turbinenlauf ^¬ schaufelreihen 4 eines Turbinenbereiches als auch mehrere be ^¬ nachbart angeordnete Verdichterlaufschaufelreihen 5 eines Verdichterbereiches der Gasturbine 1 angeordnet bzw. befes ^¬ tigt sind. Ferner umfasst die Gasturbine 1 eine sich um die Welle 3 erstreckende und trichterartig ausgebildete Nabe 6, die zwischen dem Turbinenbereich und dem Verdichterbereich angeordnet ist und sich in Richtung der Turbinenlaufschaufel ^¬ reihen 4 und somit in einer Stromabwärtsrichtung im Durchmesser verjüngt. Die Nabe 6 ist konzentrisch zur Welle 3 unter Belassung eines radialen Ringspalts ausgerichtet und an einem Gehäuse 7 der Gasturbine 1 ortsfest gehalten, so dass sie nicht mit der Welle 3 dreht. An der Außenseite der Nabe 6 sind axial benachbart mehrere ringförmige Reihen von Hitze ^¬ schildelementen 8a, b befestigt, welche die radial auswärts weisende Fläche der Nabe 6 isolierend verkleiden und den in ^¬ neren Teil der Begrenzung einer Brennkammer 9 der Gasturbine definieren, die sich ringförmig um die Welle 3 erstreckt. Die radial äußere Begrenzung der Brennkammer 9 erfolgt ebenfalls über nicht näher dargestellte Hitzeschildelemente, die an der Brennkammerausßenschale befestigt sind. Die Hitzeschildele ^¬ mente 8b der in Stromabwärtsrichtung zuletzt angeordneten Hitzeschildelementreihe 4 unterscheiden sich vorliegend be ^¬ züglich ihres Designs von den Hitzeschildelementen 8a der übrigen Hitzeschildelementreihen und sind benachbart zu einem radial auswärts vorstehenden, umlaufend ausgebildeten Naben- vorsprung 10 angeordnet und überdecken diesen mit einem axial auswärts weisenden Vorsprung 11. Die Hitzeschildelemente 8 werden während des Betriebs der Gasturbine 1 unter Verwendung von Kühlluft gekühlt, die über in der Nabe 6 ausgebildete Kühlluftbohrungen 12 zugeführt wird. Die zur Kühlung der Hitzeschildelemente 8b vorgesehenen Kühlluftbohrungen 12 sind vorliegend, wie es in Figur 5 dargestellt ist, in einer re ^¬ gelmäßigen Matrix gleichmäßig voneinander beabstandet ange- ordnet und erstrecken sich jeweils senkrecht zur Außenfläche der Nabe 6.

Während des Betriebs der Gasturbine 1 wird im Verdichter- bereich der Gasturbine 1 verdichtete Umgebungsluft mit einem Brennstoff gemischt, das entstehende Brennstoff-Luftgemisch in der Brennkammer 9 verbrannt und zum Turbinenbereich der Gasturbine 1 geleitet, wo das Heißgas über entsprechende Leitschaufelreihen 13 in strömungstechnisch günstiger Weise zu den jeweils benachbarten Turbinenlaufschaufelreihen 4 gelenkt wird, so dass der Läufer 2 in bekannter Weise drehend angetrieben wird. Ein Teil des in dem Verdichterbereich der Gasturbine 1 erzeugten verdichteten Luftstroms wird zur Kühlung der Hitzeschildelemente verwendet.

Zur Erhöhung der Leistung der Gasturbine 1 werden bei einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung folgende Schritte durchgeführt: In einem ersten Schritt wird der Läufer 2 zusammen mit der diesen umgebenden Nabe 6 aus der Gasturbine 1 ausgebaut. An ^¬ schließend wird der ausgebaute Läufer 2 im nicht entstapelten Zustand horizontal gelagert, was, wie es in Figur 5 darge ^¬ stellt ist, unter Verwendung entsprechender Lagerböcke 14 er- folgt.

Nachfolgend werden in einem weiteren Schritt zumindest sämt ^¬ liche Hitzeschildelemente 8b der in Stromabwärtsrichtung zu ^¬ letzt angeordneten Turbinenlaufschaufelreihe 4 entfernt, um die Nabe 6 in diesem Bereich freizulegen.

In einem sich anschließendem Schritt wird eine mobile Drehmaschine 15 im Bereich des horizontal gelagerten Läufers 2 aufgebaut. Die mobile Drehmaschine umfasst einen ringförmigen Träger 16, der konzentrisch zu dem aufgebockten Läufer 2 angeordnet und ausgerichtet wird, und ein entlang des Trägers 16 umlaufend bewegbares Drehwerkzeug 17, das in X-, Y- und Z- Richtung zustellbar ist. Der Träger 16 stützt sich über aus- fahrbare Zylinder 18a an der Nabe 6 ab. Zudem stützt sich der Träger 16 vorliegend über zwei Stützelemente 18 am Untergrund 19 ab. Auf diese Weise wird eine Belastung der Nabe 6 durch das Eigengewicht des Trägers 16 der Drehmaschine 15 verhin- dert.

Unter Einsatz der Drehmaschine 15, die in Figur 6 sehr schematisch dargestellt ist, wird nunmehr der Nabenvorsprung 11 im Rahmen einer Drehbearbeitung vollständig mechanisch ent- fernt. Die Steuerung der Drehmaschine 15 ist dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass bei der Bearbeitung radiale und axiale Abweichungen der Ausrichtung des Nabenvorsprungs 11 und des Trägers 16 kompensiert werden. In diesem Zusammenhang sei auf die Anmeldung DE 102016219193.4 verwiesen, auf deren Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird. Weitere mechanische Bearbeitungsschritte können sich anschließen.

In einem weiteren Schritt werden zumindest einige der vorhandenen Kühlluftbohrungen 12 bearbeitet und vorliegend auch neue Kühlluftbohrungen erzeugt. Dieser Bearbeitungsschritt zielt darauf ab, die Gesamtöffnungsquerschnittsfläche der zur Kühlung der Hitzeschildelemente 8b der letzten Turbinenlauf ^¬ schaufelreihe 4 eingesetzten Kühlluftbohrungen zu verringern, um während des Betriebs der Gasturbine 1 den durch diese Kühlluftbohrungen strömenden Kühlfluidmassenstrom zu reduzieren und entsprechend die Leistung der Gasturbine 1 zu opti ^¬ mieren. Im Rahmen dieser Kühlluftbohrungsbearbeitung werden vorliegend zumindest einige der vorhandenen Kühlluftbohrungen 12, die einen Durchmesser von 4 mm oder weniger aufweisen, verstemmt, um diese ganz zu verschließen. Solche verstemmten Kühlluftbohrungen sind anhand eines Vergleiches der Figuren 5 und 8 erkennbar. Es handelt sich um diejenigen Kühlluftbohrungen 12 der Figur 5, die in Figur 8 nicht mehr vorhanden sind. Ferner werden im Rahmen der Kühlluftbohrungsbearbeitung neue Luftbohrungen 12a gebohrt, deren Durchmesser bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 2,5 mm liegen. Die neu gebohrten Kühlluftbohrungen 12a können bezüglich ihrer Position mit verschlossenen Kühlluftbohrungen 12a ganz oder teilweise zusam- menfallen. Mit anderen Worten werden dann verstemmte Kühl- luftbohrungen 12 zumindest teilweise wieder aufgebohrt, wobei der Durchmesser der neuen Kühlluftbohrungen 12a geringer als der Durchmesser der ursprünglichen verstemmten Kühlluftboh- rungen 12 ist. Alternativ oder zusätzlich können auch vorhandene Kühlluftbohrungen 12, die einen Durchmesser von mehr als 4 mm aufweisen und sich nur schlecht verstemmen lassen, zumindest teilweise auf einen größeren Durchmesser aufgebohrt, mit einem Gewinde versehen und anschließend mit einem Gewin- destopfen 20 verschlossen werden. Der Gewindestopfen 20 kann, wenn eine Kühlluftbohrung 12 nicht ganz verschlossen sondern nur verkleinert werden soll, mit einem Durchgangsloch 21 versehen sein, deren Durchmesser kleiner als 4 mm ist und insbesondere in Bereich von 1,5 bis 2,5 mm liegt. Vor einem Auf- bohren einer Kühlluftbohrung 12 wird bevorzugt ein so genannter Wachskeil in die Kühlluftbohrung 12 eingesetzt, um zu verhindern, dass Späne durch die Nabe 6 in Richtung der Welle 3 fallen können, die nach der Bohrbearbeitung nur schwer wieder zu entfernen sind. Des Weiteren können im Rahmen der Kühlluftbohrungsbearbeitung, wie es in Figur 8 gezeigt ist, neue Kühlluftbohrung 12b hergestellt werden, die sich bezogen auf die radiale Richtung schräg durch die Nabe 6 erstrecken.

Bei sämtlichen Bohrprozessen können Bohrschablonen zum Ein- satz kommen, welche die Positionen der zu erzeugenden Bohrungen und deren Durchmesser vorgeben, auch wenn dies optional ist. Da Bohrschablonen im Stand der Technik grundsätzlich bekannt sind, wird an dieser Stelle auf eine Darstellung einer exemplarischen Bohrschablone verzichtet.

In einem weiteren Schritt werden dann neue Hitzeschildele ^¬ mente 8c montiert, welche die alten Hitzeschildelemente 8b ersetzen und deren Design sich von dem der Hitzeschildelemente 8b unterscheidet. Vorliegend weisen die neu montierten Hitzeschildelemente 8c randseitig einen radial einwärts vor ^¬ stehenden, ringsegmentförmig ausgebildeten Vorsprung 22 auf, der in Stromabwärtsrichtung weisend angeordnet wird und die abschirmende Funktion des entfernten Nabenvorsprungs 10 über ^¬ nimmt .

In einem letzten Schritt wird der unter Einsatz des erfin- dungsgemäßen Verfahrens modifizierte Läufer 2 wieder in die Gasturbine 1 eingebaut.

Ein wesentlicher Vorteil des zuvor beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Leistung der Gasturbine 1 durch die Verkleinerung der Gesamtöffnungsquerschnittsfläche der zur Kühlung der Hitzeschildelemente der letzten Turbinenlauf ^¬ schaufelreihe eingesetzten Kühlluftbohrungen optimiert wird, da weniger Kühlluft zur Kühlung der besagten Hitzeschildelemente benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Läufer zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens nicht entstapelt werden muss, was vergleichsweise gerin ^¬ gen Aufwand und Kosten nach sich zieht.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .