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Patent Searching and Data


Title:
SEALING DEVICE FOR SEALING A DUCT IN A GAS TURBINE IN ORDER TO PREVENT DOWNTIME CORROSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/071103
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sealing device (1; 2) for sealing a duct (3; 4) in a gas turbine (5) in order to prevent downtime corrosion, characterized in that the sealing device (1; 2) comprises a vapor-impermeable membrane (9; 15) and at least one stretching means (10) designed to press the membrane (9; 15) against an inner wall of the duct (3; 4) or against a turbine shaft when the membrane is in the properly mounted state.

Inventors:
KAMPE, Dirk (Weinberg 1A, Trebbin, 14959, DE)
SÖLLNER, Anke (Oberm Dorf 2, Bubenreuth, 91088, DE)
SIEBERT, Florian (Borsigstraße 5, Berlin, 10115, DE)
Application Number:
EP2015/074256
Publication Date:
May 12, 2016
Filing Date:
October 20, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
F02C7/00; B64F1/00
Foreign References:
US3646980A1972-03-07
US5143321A1992-09-01
US20040195437A12004-10-07
US20140245665A12014-09-04
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Claims:
Patentansprüche

1. Abdichtvorrichtung (1; 2) zum Abdichten eines Kanals (3;

4) einer Gasturbine (5) zur Vermeidung von Stillstand¬ korrosion,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abdichtvorrichtung (1; 2) eine dampfundurchlässige Membran (9; 15) und zumindest ein Spannmittel (10; 16; 17) aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Membran (9, 15) im bestimmungsgemäß montierten Zustand gegen eine Innenwand des Kanals (3; 4) oder gegen eine Turbinenwelle zu drücken.

2. Abdichtvorrichtung (1; 2) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Membran (9; 15) als reißfeste Plane oder Folie ausge¬ bildet ist.

3. Abdichtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Membran (9) im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.

4. Abdichtvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Membran (15) im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet ist,

wobei die Membran (15) bevorzugt entlang zumindest einer im Wesentlichen radial verlaufenden Trennlinie (18) durch- trennt ist.

5. Abdichtvorrichtung (1; 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Membran (9; 15) Abmessungen aufweist, die größer sind als die Abmessungen eines abzudichtenden Kanalquerschnitts.

6. Abdichtvorrichtung (1; 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zumindest eine Spannmittel (10; 16; 17) als zerlegbarer Spannring ausgebildet ist.

7. Abdichtvorrichtung (1; 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zumindest eine Spannmittel (10; 16; 17) zumindest eine flexible Stange (11) umfasst,

wobei die zumindest eine flexible Stange (11) an einem freien Ende eine Steckhülse (12) zur Aufnahme eines freien Endes (13) derselben oder einer weiteren flexiblen Stange (11) aufweist und/oder

wobei die zumindest eine flexible Stange (11) bevorzugt aus Fiberglas hergestellt ist.

8. Abdichtvorrichtung (1; 2) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zumindest eine Spannmittel (10; 16; 17) eine Mehrzahl flexibler Stangen (11) umfasst,

wobei die flexiblen Stangen (11),

insbesondere zusammensteckbar sind

und/oder die flexiblen Stangen (11) eine Länge im Bereich von 40 cm bis 60 cm, insbesondere eine Länge von 50 cm auf¬ weisen .

9. Abdichtvorrichtung (1; 2) ] einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

diese ein selbstklebendes und dampfundurchlässiges Abdicht- band (14) aufweist.

10. Verwendung einer Abdichtvorrichtung (1; 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Abdichten zumindest eines Kanals (3; 4) einer Gasturbine (5) zur Vermeidung von

Stillstandkorrosion,

wobei der zumindest eine abzudichtende Kanal (3; 4) insbe¬ sondere ein Ansaugkanal (3) oder ein Abgaskanal (4) der Gasturbine (5) ist

und/oder wobei eine zwischen einer mit zumindest einem

Spannmittel (10; 16) gespannten Membran (9; 15) und einer Innenwand des Kanals (3; 4) verbleibende Fuge

und/oder eine zwischen der mit dem zumindest einen Spannmittel (17) gespannten Membran (15) und einer Turbinenwelle verbleibende Fuge mit einem selbstklebenden und dampfundurchlässigen Abdichtband (14) abgedichtet wird.

11. Verwendung einer Abdichtvorrichtung (2) nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest eine im Wesentlichen radial durch die Membran verlaufende Trennlinie (18) mit einem selbstklebenden und dampfundurchlässigen Abdichtband abgedichtet wird.

Description:
Beschreibung

Abdichtvorrichtung zum Abdichten eines Kanals einer

Gasturbine zur Vermeidung von Stillstandkorrosion

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtvorrichtung zum Abdichten eines Kanals einer Gasturbine zur Vermeidung einer Stillstandkorrosion. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer solchen Abdichtvorrichtung zum Abdichten eines Kanals einer Gasturbine zur Vermeidung von Stillstand ¬ korrosion .

Gasturbinen sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Während des Betriebs einer Gas- turbine wird Außenluft angesaugt und in einem Ansaugkanal verdichtet, mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff vermischt, dann in einer Brennkammer gezündet und verbrannt. Das dabei entstehende Heißgas entspannt sich in den nachfol ¬ genden Turbinenteilen, wodurch sich thermische Energie in me- chanische Energie umwandelt, die beispielsweise in Kraftwer ¬ ken zum Antreiben eines Generators genutzt werden kann. Das entspannte Heißgas verlässt die Gasturbine als Abgas durch einen Abgaskanal. Außerhalb des Betriebs einer Gasturbine sollen die im Inneren der Gasturbine angeordneten Komponenten zur Vermeidung von Korrosion konserviert werden. Eine solche Korrosion wird in erster Linie durch die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft verursacht, die durch den Ansaugkanal oder den Abgaskanal ins Innere der Gasturbine eindringt.

Bereits im Auslieferungszustand einer Gasturbine werden daher der Ansaugkanal und der Abgaskanal mit einer Abdichtvorrich ¬ tung dampfdicht verschlossen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck geeignet dimensionierte Holzplatten zu verwenden, die von au ¬ ßen in die entsprechenden Kanäle eingesetzt werden, woraufhin verbleibende Fugen mit einem dampfdichten Klebeband abgedichtet werden. Während eines längeren Stillstands einer montierten und be ¬ reits in Betrieb genommenen Gasturbine wird getrocknete Umge ¬ bungsluft durch das Innere der Gasturbine geleitet, um einer Stillstandkorrosion entgegenzuwirken. Hierzu werden externe Trockenluftquellen an die Gasturbine angeschlossen, die Luft aus der Umgebung trocknen und die getrocknete Luft dann kontinuierlich ins Innere der Gasturbine leiten, wodurch ein Eindringen feuchter Außenluft effektiv verhindert wird. Vorab werden auch hier die zuvor genannten Kanäle unter Einsatz der im Auslieferungszustand verwendeten Abdichtungsvorrichtungen verschlossen. Da die Kanäle im montierten Zustand der Gasturbine jedoch von außen nicht mehr zugänglich sind, müssen die Holzplatten der Abdichtungsvorrichtungen zunächst zer- sägt, durch die Gasturbine an ihren Einbauort verbracht und dort wieder zusammengefügt werden. Dies ist mit großem Auf ¬ wand verbunden. Zudem stellt die ordnungsgemäße Abdichtung der zersägten Holzplatten häufig ein Problem dar. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Vorrichtung zur Vermeidung von Stillstandkorrosion einer Gasturbine zu schaffen, die kostengünstig und einfach handhabbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Abdichtvorrichtung, die eine dampfundurchlässige Membran und zumindest ein Spannmittel aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Membran im bestimmungsgemäß montierten Zustand gegen eine Innenwand des Kanals oder gegen eine Turbinenwelle zu drücken. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Abdichtvorrichtung besteht darin, dass diese in Einzelteilen problemlos durch ein Mannloch einer Gasturbine bis zu ihrem Installationsort verbracht und anschließend montiert werden kann, weshalb eine einfache, schnelle und kostengünstige Ab- dichtung eines Kanals einer Gasturbine zur Vermeidung von Stillstandkorrosion möglich ist. Vorteilhaft ist die Membran als reißfeste Plane oder Folie ausgestaltet. Eine reißfeste Plane oder Folie lässt sie sich bei dem Zusammensetzen der Abdichtvorrichtung spannen, ohne Schaden zu nehmen.

In einer Variante der erfindungsgemäßen Abdichtvorrichtung ist die Membran im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Eine im Wesentlichen kreisförmige Membran eignet sich zur Abdichtung eines Kanals mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittsfläche.

In einer alternativen Variante der erfindungsgemäßen Abdichtvorrichtung ist die Membran im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Eine im Wesentlichen kreisringförmig ausgebil- dete Membran eignet sich zur Abdichtung eines Kanals mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche, der zentral von einer sich in axialer Richtung erstreckenden Turbinenwelle durchsetzt ist. In dieser Ausgestaltung ist die Membran bevorzugt entlang zumindest einer im Wesentlichen radial verlaufenden Trennlinie durchtrennt. Entsprechend lässt sich die Membran problemlos um die Turbinenwelle anordnen. Vorteilhaft weist die Membran Abmessungen auf, die größer sind als die Abmessungen eines Querschnitts des abzudichten ¬ den Kanals. Dies erleichtert die Montage der erfindungs ¬ gemäßen Vorrichtung. Bevorzugt ist das zumindest eine Spannmittel als zerlegbarer Spannring ausgebildet. Ein zerlegbarer Spannring lässt sich in einfacher Weise transportieren und montieren.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das zumindest eine Spannmittel zumindest eine fle ¬ xible Stange. Stangen benötigen beim Transport wenig Platz. Wenn die Stangen eine ausreichende Flexibilität und Elastizi- tat aufweisen, lassen sie sich am Einbauort ringförmig biegen .

Bevorzugt weist die zumindest eine flexible Stange an einem freien Ende eine Steckhülse zur Aufnahme eines freien Endes derselben oder einer weiteren flexiblen Stange auf. Diese Gestaltung der freien Enden gestattet es, aus der zumindest einen flexiblen Stange ohne weitere Bauteile einen ge ¬ schlossenen Spannring zu bilden.

Vorteilhaft ist die zumindest eine flexible Stange aus Fiber ¬ glas hergestellt. Fiberglas ist ein ebenso leichtes, elas ¬ tisches wie biegsames Material, das sich in besonderem Maße zum Transportieren und zum Biegen eignet.

Bevorzugt umfasst das zumindest eine Spannmittel eine Mehr ¬ zahl flexibler Stangen, wobei die flexiblen Stangen insbesondere zusammensteckbar sind. Mehrere Stangen lassen sich durch Zusammenstecken zu einem Spannring kombinieren, dessen Umfang dann im Wesentlichen der summierten Länge aller zusammengesetzten Stangen entspricht.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen die flexiblen Stangen eine Länge im Bereich von 40 cm bis 60 cm, insbesondere 50 cm auf. Kurze Stangen lassen sich leicht transportieren und auch in einer beengten Umgebung wie einem Kanal einer Gasturbine einfach handhaben.

Die Abdichtvorrichtung weist vorteilhaft ein selbstklebendes und dampfundurchlässiges Abdichtband auf. Mit einem solchen Abdichtband wird im bestimmungsgemäß montierten Zustand vor ¬ teilhaft eine zwischen der mit dem Spannmittel gespannten Membran und der Innenwand des Kanals verbleibenden Fuge und/oder eine zwischen der mit den Spannmitteln gespannten Membran und einer Turbinenwelle verbleibenden Fuge abgedichtet werden. Auch kann das Abdichtband dazu verwendet werden, eventuelle in die Membran eingebrachte Trennlinien oder wo ¬ möglich beschädigte Bereiche der Membran abzudichten. Ferner schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Abdichtvorrichtung zum Abdichten eines Kanals einer Gasturbine vor. Durch die Verwendung einer solchen Abdichtvorrichtung lässt sich eine Stillstandkorrosion der

Gasturbine infolge eines Eindringens von Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung in das Innere der Gasturbine einfach und kostengünstig vermeiden.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Abdichtvorrichtung zum Abdichten eines Ansaugkanals oder eines Abgaskanals einer Gasturbine verwendet.

Vorteilhaft wird eine zwischen einer mit zumindest einem Spannmittel gespannten Membran und einer Innenwand des Kanals verbleibende Fuge mit einem selbstklebenden und dampfundurchlässigen Abdichtband abgedichtet. Das Abdichtband erhöht die Dampfundurchlässigkeit der Abdichtvorrichtung und fixiert diese zusätzlich an der Innenwand des Kanals.

Darüber hinaus können mit dem selbstklebenden und dampfundurchlässigen Abdichtband auch eine zwischen der mit dem zumindest einen Spannmittel gespannten Membran und einer Turbi ¬ nenwelle verbleibende Fuge und/oder zumindest eine im Wesent ¬ lichen radial durch die Membran verlaufende Trennlinie abge ¬ dichtet werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen zur Abdichtung von Gasturbinen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich ¬ nung deutlich. Darin zeigt

Figur 1 eine schematische, perspektivische

Querschnittsansicht einer Gasturbine, deren Ansaug ¬ kanal mit einer Abdichtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und deren Abgaskanal mit einer Abdichtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgedichtet ist;

Figur 2 eine schematische Draufsicht eines Spannmittels der in Figur 1 dargestellten Abdichtvorrichtungen; und

Figur 3 eine seitliche Querschnittsansicht einer flexiblen

Stange des in Figur 2 dargestellten Spannmittels. Die Figuren 1 bis 3 zeigen erfindungsgemäße Abdichtvorrichtungen 1 und 2, die zur Vermeidung von Stillstandkorrosion in einen Ansaugkanal 3 bzw. einen Abgaskanal 4 einer Gasturbine 5 eingesetzt sind. Die Abdichtvorrichtungen 1, 2 verhindern zuverlässig, dass Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung durch den Ansaugkanal 3 oder den Abgaskanal 4 in das Innere der Gas ¬ turbine 5, nämlich den Verdichter 6, die Brennkammer 7 oder die Turbinenstufe 8 eindringen kann.

Die Abdichtvorrichtung 1 im Abgaskanal 4 der Gasturbine 5 um- fasst eine dampfundurchlässige Membran 9 und ein Spannmittel 10. Die Membran 9 ist vorliegend als reißfeste Folie ausge ¬ bildet, kann aber auch als reißfeste Plane realisiert sein. Sie besitzt entsprechend der Querschnittsform des Abgaskanals 4 eine kreisförmige Gestalt und weist Abmessungen auf, die größer sind als die Abmessungen des abzudichtenden Abgaskanals 4.

Das Spannmittel 10 drückt die Membran 9 gegen eine Innenwand des Abgaskanals 4. Es ist als zerlegbarer Spannring ausgebil- det, der aus mehreren flexiblen Stangen 11 zusammengesetzt ist. Jede flexible Stange 11 hat an einem freien Ende eine Steckhülse 12, in der ein freies Ende 13 einer weiteren fle ¬ xiblen Stange 11 aufgenommen ist. Die flexiblen Stangen sind in der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung aus Fiberglas hergestellt. Sie haben jeweils eine Länge zwischen 40 cm und 60 cm, bevorzugt eine Länge von 50 cm. Es sollte jedoch klar sein, dass auch andere Materialien und Abmessungen möglich sind. Eine zwischen der mit dem Spannmittel 10 bespannten Membran 9 und der Innenwand des Abgaskanals 4 verbleibende Fuge ist mit einem umlaufenden selbstklebenden und dampfundurchlässigen Abdichtband 14 abgedichtet.

Zur Montage der Abdichtvorrichtung 1 im Abgaskanal 4 der Gasturbine 5 werden die benötigten flexiblen Stangen 11, die Membran 9 sowie das Abdichtband 14 durch ein Mannloch (nicht dargestellt) zum Einbauort im Abgaskanal 4 der Gasturbine 5 verbracht. Dort werden die flexiblen Stangen 11 zu einem ringförmigen Spannmittel 10 zusammengefügt, indem jeweils ein freies Ende 13 einer flexiblen Stange 11 in eine Steckhülse 12 einer weiteren flexiblen Stange 11 gesteckt wird und schließlich die erste und die letzte flexible Stange 11 auf dieselbe Weise miteinander verbunden werden. Danach wird die Membran 9 um das ringförmige Spannmittel 10 gelegt und in den Abgaskanal 4 der Gasturbine 5 unter Druck derart eingesetzt, dass das Spannmittel 10 die Membran 9 an die Innenwand des Abgaskanals 4 der Gasturbine 5 drückt. Bevorzugt wird als

Montageart ein konisch zulaufender Abschnitt des Abgaskanals 4 gewählt, was die Montage erleichtert. Schließlich wird noch ein Abdichtband 14 umlaufend über die Fuge zwischen der In ¬ nenwand des Abgaskanals 4 und der mit dem Spannmittel 10 ein- geklemmten Membran 9 geklebt, wodurch die Membran 9 und das Spannmittel 10 zusätzlich an der Innenwand des Abgaskanals 4 fixiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Abdichtvorrichtung 2 eine dampfundurchlässige Membran 15 und zwei Spannmittel 16 und 17.

Die Membran 15 ist als reißfeste Folie ausgebildet, kann aber auch als reißfeste Plane realisiert sein. Sie ist kreisring- förmig ausgebildet und weist einen Schnitt entlang einer ra ¬ dial verlaufenden Trennlinie 18 auf. Ihre Abmessungen sind größer als der ebenfalls kreisringförmige Querschnitt des von einer Turbinenwelle (nicht dargestellt) durchsetzten Ansaug ¬ kanals 3.

Die beiden Spannmittel 16 und 17 sind jeweils wie oben be- schrieben aus mehreren flexiblen Stangen 11 ringförmig zusammengefügt, wobei das Spannmittel 16 einen größeren Durchmes ¬ ser als das Spannmittel 17 aufweist. In dieser Ausgestaltung ist das Spannmittel 16 aus einer größeren Zahl flexibler Stangen 11 zusammengefügt als das Spannmittel 17. Verschie- dene Durchmesser von Spannmitteln können zusätzlich oder alternativ auch durch verschiedene Längen der flexiblen Stangen 11 bewirkt werden.

Das Spannmittel 16 liegt an der Innenwand des Ansaugkanals 3 der Gasturbine 5 an, während das Spannmittel 17 die Turbinen ¬ welle (nicht dargestellt) eng umschließt. Beide Spannmittel 16, 17 drücken die Membran 15 jeweils an die Innenwand des Ansaugkanals 3 bzw. an die Turbinenwelle (nicht dargestellt) an .

Ebenso wie die Fugen zwischen dem äußeren Spannmittel 16 und der Innenwand des Ansaugkanals 3 sowie dem inneren Spannmit ¬ tel 17 und der Turbinenwelle (nicht dargestellt) ist auch die Trennlinie 18 mit einem Abdichtband 14 verschlossen, um eine dampfundurchlässige Abdichtung des Ansaugkanals 3 der Gas ¬ turbine 5 zu erzielen.

Zur Montage der Abdichtvorrichtung 2 werden zunächst die flexiblen Stangen 11, die Membran 15 sowie das Abdichtband 14 durch ein Mannloch an den Einbauort im Ansaugkanal 3 der Gas ¬ turbine 5 gebracht. Dort werden die beiden Spannmittel 16, 17 jeweils aus den flexiblen Stangen 11 zusammengesteckt. Dann wird die kreisringförmige Membran 15 um die Turbinenwelle (nicht dargestellt) gelegt und mit den beiden Spannmitteln 16, 17 an die Innenwand des Ansaugkanals 3 und die Turbinen ¬ welle (nicht dargestellt) angedrückt. Auch hier sollte die Montage an jeweils konisch zulaufenden Abschnitten sowohl des Ansaugkanals 3 als auch der Turbinenwelle 4 erfolgen. Schließlich werden die Fugen zwischen der mit den Spannmitteln 16, 17 an die Innenwand des Ansaugkanals 3 bzw. die Tur ¬ binenwelle (nicht dargestellt) gedrückten Membran 15 abge- dichtet und zusätzlich fixiert sowie der Schnitt entlang der Trennlinie 18 mit dem selbstklebenden und dampfundurchlässigen Abdichtband 14 verschlossen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Aus- führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .