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Patent Searching and Data


Title:
TURBO-MACHINE HAVING A THERMAL TRANSFER LINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/124361
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a turbo-machine (100) having a plurality of component slots (1) accessible from the outside, wherein a thermal transfer line (10) is supplied to at least one section (2) of a component slot (1) such that, upon escape of leakage gas (3) out of the section (2) of the component slot (1), said leakage gas thermally interacts with the thermal transfer line (10), wherein the thermal transfer line (10) has a plurality of temperature sensors (15) at different locations (12) on the thermal transfer line (10) and said temperature sensors (15) are designed to detect temperature values on the thermal transfer line (10) at the different locations (12).

Inventors:
BENSING DENNIS (DE)
CARVAJAL SOTO JOSÉ ÁNGEL (DE)
FISCHER BERNHARD (DE)
HOFFMANN PASCAL (DE)
OPHEYS MICHAEL (DE)
RAMBACH ALEXANDER (DE)
XU CHANGSHENG (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/051111
Publication Date:
August 27, 2015
Filing Date:
January 21, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F01D17/08; G01M3/00
Foreign References:
US20130008180A12013-01-10
US20110215936A12011-09-08
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Strömungsmaschine (100) mit einer Anzahl an von außen zugänglichen Bauteilschlitzen (1),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

wenigstens ein Abschnitt (2) eines Bauteilschlitzes (1) der¬ art mit einer Wärmeübertragungsleitung (10) versehen ist, dass bei Austritt von Leckagegas (3) aus dem Abschnitt (2) des Bauteilschlitzes (1) dieses mit der Wärmeübertragungslei- tung (10) thermisch wechselwirkt, wobei die Wärmeübertra¬ gungsleitung (10) mit einer Anzahl an Temperatursensoren (15) an voneinander unterschiedlichen Orten (12) der Wärmeübertragungsleitung (10) versehen ist, welche Temperatursensoren (15) dazu ausgebildet sind, Temperaturwerte an der Wärmeüber- tragungsleitung (10) an den unterschiedlichen Orten (12) zu erfassen .

2. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Wärmeübertragungsleitung (10) als Fluidleitung (10) ausgebildet ist, in welcher ein Fluid (11) geführt wird.

3. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Fluidleitung (10) eine geschlossene Fluidleitung (10) ist, in welcher das Fluid (11) bei Betrieb der Strömungsma¬ schine (100) mittels eines Strömungsgenerators (12) bewegt wird . 4. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 2 oder 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Fluidleitung (10) mit einem Wärmetauscher (20) in thermischer Wechselwirkung ist, der dazu ausgebildet ist, das Fluid (11) in der Fluidleitung (10) zu kühlen.

5. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Wärmeübertragungsleitung (10) mittels mindestens eines Abstandhalters (30) von dem Abschnitt (2) des Bauteilschlit¬ zes (1) beabstandet ist und insbesondere von diesem gehaltert wird .

6. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

der Abstandhalter (30) thermisch gegenüber dem Gehäuse (110) der Strömungsmaschine (100) isoliert ist.

7. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die unterschiedlichen Orte (12) der Wärmeübertragungsleitung (10) mit Temperatursensoren (15) gleichmäßig voneinander beabstandet sind, insbesondere über den Abschnitt des Bau¬ teilschlitzes (1) gleichmäßig voneinander beabstandet sind.

8. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

an der Strömungsmaschine (100) Umlenkmittel (40) vorgesehen sind, welche bei Austritt von Leckagegas (3) aus dem Ab¬ schnitt (2) des Bauteilschlitzes (1) das Leckagegas (3) zur Wärmeübertragungsleitung (10) führen.

9. Verfahren zum Betrieb einer Strömungsmaschine (100) ge¬ mäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

dass mittels der Anzahl an Temperatursensoren (15) an den unterschiedlichen Orten (12) der Wärmeübertragungsleitung (10) gleichzeitig einzelne Temperaturwerte (TO, Tl, ...) ermittelt werden . 10. Verfahren zum Betrieb einer Strömungsmaschine (100) ge¬ mäß Anspruch 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zeitliche Wärmeeintrag in die Wärmeübertragungsleitung (10) an zwei benachbart zueinander angeordneten Orten (12) mit Temperatursensoren (15) bestimmt wird.

Description:
Beschreibung

Strömungsmaschine mit Wärmeübertragungsleitung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einer Anzahl an von außen zugänglichen Bauteilschlitzen, aus welchen Leckagegas austreten kann, wobei der Austritt dieses Leckagegases sensorisch erfasst werden kann. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Strömungsmaschine.

Beim Betrieb von Strömungsmaschinen (bspw. Gasturbinen, Kompressoren oder auch Dampfturbinen) können Leckagegase ungewollt austreten. Typische Orte für das Austreten von Leckage- gasen sind Bauteilschlitze, welche insbesondere von außen zu ¬ gänglich sind, jedoch eine Fluidverbindung zum Strömungsinnenraum aufweisen, falls ein Leck vorliegt. So kann es bspw. vorkommen, dass Leckagegase aus dem Inneren der Strömungsma ¬ schine durch solche Bauteilschlitze nach außen austreten und dort Schäden an der Strömungsmaschine bzw. an weiteren daran angebrachten Funktionsbauteilen hervorrufen. So können bspw. aus einer Gasturbine austretende Heißgase die an der äußeren Oberfläche des Gehäuses angebrachten BrennstoffSchläuche, Sensorik bzw. Elektronik und andere temperaturempfindliche Bauteile beschädigen. Gleichzeitig erfolgt aufgrund des Aus ¬ tritts der Heißgase ein Leistungs- bzw. Wirkungsgradverlust, wodurch eine Effizienzverminderung bei der gesamten Strömungsmaschinen die Folge ist. Um die aus den Strömungsmaschinen austretenden Leckagegase aufzufinden, werden typischerweise Thermographiekameras ein ¬ gesetzt, um Temperaturänderungen bzw. Temperaturverteilungen auf der Oberfläche der Strömungsmaschine zu erfassen. Mitun ¬ ter ist es hierbei erforderlich, die die Strömungsmachine um- gebende Isolierungsschichten zu entfernen, um eine Identifizierung und Lokalisierung des Austritts von den Leckagegasen vornehmen zu können. Nachteilig an diesen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Lokalisierung von Austrittsorten ist einerseits der hohe technische Aufwand, da mitunter die Isolierung der Strömungsmaschine in zeitaufwendigen Arbeitsschritten ent- fernt werden muss. Während dieser Arbeit sind mitunter starke Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten, was sich ebenso als nachteilig erweist. Da der Austritt von Leckagegasen zudem zeitlich variieren kann, kann es zudem erschwert sein, eine genaue Lokalisierung des Austrittsortes des Leckagegases zu einem bestimmten Messzeitpunkt an der Strömungsmaschine fest ¬ zustellen. Selbst wenn jedoch der Austrittsort bestimmt werden kann, ist es mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren praktisch nicht möglich, die Leckagemenge zu quantifizieren, um damit etwa Aussagen zur Art und Beschaffenheit des Lecks zu machen.

Insofern stellt es sich als technisch erforderlich heraus, eine geeignete Strömungsmaschine vorzuschlagen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeiden kann. Insbesondere soll eine Strömungsmaschine vorgeschlagen wer ¬ den, die eine möglichst genaue Lokalisierung des Austritts ¬ orts der Leckagegase aus der Strömungsmaschine erlaubt. Wei ¬ terhin soll es ermöglicht werden, die Menge an Leckagegas über eine bestimmte Beobachtungszeit zu bestimmten. Diese Aufgaben sollen insbesondere erfüllt werden können, ohne eine äußere Isolierung der Strömungsmaschine entfernen zu müssen.

Diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden gelöst durch eine Strömungsmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9.

Insbesondere werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch eine Strömungsmaschine mit einer Anzahl von außen zugänglichen Bauteilschlitzen, wobei wenigstens ein Abschnitt eines Bauteilschlitzes derart mit einer Wärmeüber ¬ tragungsleitung versehen ist, dass bei Austritt von Leckage ¬ gas aus dem Abschnitt des Bauteilschlitzes dieses mit der Wärmeübertragungsleitung thermisch wechselwirkt, wobei die Wärmeübertragungsleitung mit einer Anzahl an Temperatursensoren an voneinander unterschiedlichen Orten der Wärmeübertragungsleitung versehen ist, welche Temperatursensoren dazu ausgebildet sind, Temperaturwerte an der Wärmeübertragungs- leitung an den unterschiedlichen Orten zu erfassen.

Weiter werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer vorab wie auch nachfolgend beschriebenen Strömungsmaschine, wobei mittels der Anzahl an Temperatursensoren an den unterschiedlichen Orten der Wärmeübertragungsleitung gleichzeitig einzelne Temperaturwerte ermittelt werden.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass Bau- teilschlitze all diejenigen Bauteilbereiche umfassen sollen, bei welchen wenigstens zwei materiell voneinander getrennte Bauteile vorliegen. Typischerweise sind Bauteilschlitze an Gehäuseflanschen, Bauteilfugen bzw. allgemein an denjenigen Stellen ausgebildet, an welchen zwei Bauteile miteinander in mechanischem Kontakt sind.

Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, dass die erfindungsgemäßen Bauteilschlitze eine äußere Zugänglichkeit er ¬ möglichen sollen. Bauteile einer Strömungsmaschine sind dann äußerlich zugänglich, wenn nicht eine Entfernung von Bauteilen am Gehäuse der Strömungsmaschine erforderlich ist, nach welcher bspw. erst ein innerer Strömungsraum der Strömungsmaschine zugänglich werden würde. Die äußere Zugänglichkeit er ¬ fordert also nicht eine Öffnung bzw. Entfernung von

Gehäusebauteilen, um an die in Frage stehenden Bauteilschlitze zu gelangen. Möglicherweise kann jedoch die Entfernung von die Strömungsmaschine umgebenden Isoliermaterials erforder ¬ lich sein. Insbesondere sind alle an der Gehäuseaußenwand der Strömungsmaschine zugänglichen Bauteile äußerlich zugänglich.

Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl an von außen zugänglichen Bauteilschlitzen bzw. die Anzahl an Temperatur- Sensoren an voneinander unterschiedlichen Orten der Wärmeübertragungsleitung eins oder eine größere Zahl sein kann.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass wenigstens ein Ab- schnitt eines Bauteilschlitzes der Strömungsmaschine mit ei ¬ ner Wärmeübertragungsleitung versehen ist, so dass bei Austritt von Leckagegas aus der Strömungsmaschine über den Ab ¬ schnitt des Bauteilschlitzes das typischerweise bei Betrieb der Strömungsmaschine sehr heiße Leckagegas mit der Wärme- Übertragungsleitung thermisch wechselwirken kann. Die Wechselwirkung erfolgt hierbei im Bereich des Austritts des

Leckagegases, wodurch eine lokale Erwärmung der Wärmeübertra ¬ gungsleitung die Folge ist. Da die Wärmeübertragungsleitung mit einer Anzahl an Temperatursensoren ausgestattet ist, die an von einander unterschiedlichen Orten angebracht sind, kann aus den mit den Temperatursensoren erfassten Temperaturwerten eine geeignete Temperaturverteilung insbesondere über den Ab ¬ schnitt des Bauteilschlitzes ermittelt werden. Aufgrund der Wärmeleitungseigenschaften der Wärmeübertragungsleitung kommt es zudem zu einer zeitlichen Änderung der so erfassten Temperaturwerte, so dass ein zeitliches Änderungsprofil erstellt werden kann. Sowohl aus den örtlich verteilten Temperaturwerten, wie auch aus den zeitlichen Änderungswerten kann bei Kenntnis der Wärmeübertragungseigenschaften der Wärmeübertra- gungsleitung auf den Ort des Austrittes von Leckagegas rück ¬ geschlossen werden. Ebenfalls kann aus der zeitlichen Verteilung der einzelnen Temperaturwerte bzw. aus den Beträgen der Temperaturwerte selbst auf die Menge an ausgetretenem

Leckagegas geschlossen werden, da diese proportional zu der an die Wärmeübertragungsleitung übertragene Wärmeenergie ist.

Insbesondere kann etwa aus einem Vergleich einzelner Messungen der Temperaturwerte ein zeitlicher Temperaturgradient über den Abschnitt des Bauteilschlitzes entlang der Wärme- Übertragungsleitung ermittelt werden, aus welchem der Ort und die Menge an Leckagegas ermittelt werden kann. Hierbei ist typischerweise erforderlich, dass die unterschiedlichen Orte mit Temperatursensoren in definierten Abständen voneinander beabstandet sind. In anderen Worten ist es erforderlich, die Abstände der einzelnen Temperatursensoren, welche zeitlich konstant bleiben, zu kennen, um daraus bei Kenntnis der Wär ¬ meleitungseigenschaften der Wärmeübertragungsleitung auf den Ort des Austritts von Leckagegas bzw. die Menge an ausgetre ¬ tenem Leckagegas rückschließen zu können.

Erfindungsgemäß ist es möglich, bei Austritt von Leckagegas aus Bauteilschlitzen einer Strömungsmaschine ohne wartungs- technischem Aufwand sowohl den Ort des Austritts als auch die Menge des Austritts von Leckagegas festzustellen. Eine Ent ¬ fernung einer Isolierung um die Strömungsmaschine ist für dieses Verfahren im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht mehr erforderlich. Vielmehr ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet auch unter einer Iso ¬ lierungsschicht bzw. -hülle eingesetzt zu werden und eignet sich damit auch für einen Dauerbetrieb.

Aufgrund der Bestimmung der Austrittsorte bzw. Austrittsmen- gen von Leckagegas können gezielt geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um etwa Folgeschäden an weiteren an der Gehäuseaußenwand der Strömungsmaschine angebrachten Bauteilen zu vermeiden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmeübertragungsleitung als Fluidleitung ausgebildet ist, in welcher ein Fluid geführt wird. Bei Wahl von geeigneten Fluiden, welche bspw. als Kühlflüssigkeiten ausgeführt sein können, kann eine gute Wärme- Übertragung und damit auch Wärmeausbreitung der an die Wärmeübertragungsleitung übertragenen Wärme gewährleistet werden. Weiterhin kann das in der Fluidleitung geführte Fluid aus dem betroffenen Bereich des Abschnittes des Bauteilschlitzes strömungstechnisch entfernt werden, so dass ein sensorischer Nachweis von Wärmeübertragung nicht ausschließlich im Bereich des Bauteilschlitzes erforderlich ist. Zudem kann bei bekannter Strömungsführung die Wärmeausbreitung in der Fluidleitung modell- und programmtechnisch leicht nachgebildet werden, so dass aus dem Wärmeprofil innerhalb der Fluidleitung gezielt auf den Austrittsort bzw. die Austrittsmenge von Leckagegas geschlossen werden kann. Hierbei ist die Kenntnis der thermischen Eigenschaften des Fluids und dessen Strömungsgeschwindigkeit erforderlich.

Gemäß einer Weiterführung dieser Idee ist es vorgesehen, dass die Fluidleitung als geschlossene Fluidleitung ausgebildet ist, in welcher das Fluid bei Betrieb der Strömungsmaschine mittels eines Strömungsgenerators bewegt wird. Ein derartiger Strömungsgenerator ist bspw. als Pumpe ausgeführt, die erlaubt, das Fluid in der Fluidleitung bei einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit zu führen. Aus der bekannten Strö ¬ mungsgeschwindigkeit sowie der Wärmeübertragungseigenschaft des Fluids, wie auch aus den erfassten Temperaturwerten kann so der Austrittsort bzw. die Austrittsmenge des Leckagegases ermittelt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung ist vorgesehen, dass die Fluidleitung mit einem Wärmetauscher in thermischer Wechselwirkung ist, der dazu ausgebildet ist, das Fluid in der Fluidleitung zu kühlen. Aufgrun der Kühlung des Fluids kann ein besser ausgebildetes Tempera turprofil nach Erfassung der Temperaturwerte über die Tempe ¬ ratursensoren ermöglicht werden, da die Temperaturunterschie de von gekühltem Fluid wie auch von durch Leckagegas erwärmtem Fluid größer sind. Aufgrund des so besser ausgebildeten Temperaturprofils entlang der Fluidleitung kann mit geringe ¬ rem Fehler auf den Austrittsort bzw. die Austrittsmenge von Leckagegas aus dem Abschnitt des Bauteilschlitzes rückge ¬ schlossen werden. Ebenso erlaubt die Kühlung des Fluids in der Fluidleitung einen zeitlich länger andauernden Betrieb, da eine ungewünschte Wärmedurchmischung bei Erwärmung durch Leckagegas über das gesamte in der Fluidleitung geführte Fluid vermieden werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmeübertragungsleitung mit- tels mindestens eines Abstandhalters von dem Abschnitt des Bauteilschlitzes beabstandet ist und insbesondere von diesem Abstandhalter gehaltert wird. Der Abstandhalter gewährleistet somit eine zeitlich konstante Beabstandung von Wärmeübertra- gungsleitung zu Bauteilschlitz, wodurch geringere Messfehler die Folge sind. Weiterhin kann durch die gezielte

Beabstandung ein günstiger Betrieb der Strömungsmaschine auch bei Umgebung mit Isoliermaterial an der Gehäuseaußenseite für den Dauerbetrieb erreicht werden. Bei Umgebung der Strömungs- maschine mit Isoliermaterial muss also nicht befürchtet wer ¬ den, dass das Isoliermaterial die Wärmeübertragungsleitung in unerwünschter Weise bewegt oder dessen Lage verändert. Die Beabstandung der Wärmeübertragungsleitung von der Strömungsmaschine gewährleistet darüber hinaus auch die Vermeidung ei- nes direkten thermischen Kontakts mit dem Gehäuse der Strö ¬ mungsmaschine, wodurch unerwünschte falsche Messergebnisse vermieden werden können. Eine Beabstandung bzw. Halterung kann auch durch eine Mehrzahl an Abstandshaltern erreicht sein, wie leicht nachvollzogen werden kann.

Entsprechend einer Weiterbildung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Abstandhalter thermisch gegenüber dem Gehäuse der Strömungsmaschine isoliert ist. Bspw. ist der Abstandshalter aus schlecht wärmeleitendem Material wie bspw. Keramik. Aufgrund dieser thermischen Isolierung können Wärmeeinflüsse auf die Wärmeübertragungsleitung weiter vermindert werden, wodurch Messfehler herabgesetzt werden können.

Entsprechend einer weiteren besonders bevorzugten Ausfüh- rungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die unterschiedlichen Orte der Wärmeübertragungsleitung mit Temperatursensoren gleichmäßig voneinander beabstandet sind, insbesondere über den Abschnitt des Bauteilschlitzes gleichmäßig voneinan ¬ der beabstandet sind. Aufgrund der gleichmäßigen Beabstandung können alle Teilabschnitte, welche durch benachbarte Tempera ¬ tursensoren definiert sind, hinsichtlich der Auswertung der Temperaturwerte gleich behandelt werden. Dadurch ergibt sich eine auswertungstechnische Vereinfachung, da der mit gleich- mäßig voneinander beabstandeten Temperatursensoren bestückte Abschnitt bzw. Teilabschnitt in gleichgroße Längenbereiche aufgeteilt werden kann. Zur Auswertung werden hierbei typischerweise die Temperaturänderungen der einzelnen durch benachbarte Temperatursensoren bestimmte Teilabschnitte be ¬ stimmt, und zu einer Gesamtsicht vereint. Daraus kann bspw. ein örtlicher Temperaturgradient entlang der Wärmeübertra ¬ gungsleitung bestimmt werden bzw. eine zeitliche Änderung dieses Gradienten. Daraus kann wiederum im Umkehrschluss der Austrittsort von Leckagegas bzw. die Austrittsmenge bestimmt werden. Durch die gleichmäßige Beabstandung der Temperatursensoren kann auch die Nachweissicherheit erhöht werden, da alle Bauteilschlitzbereiche im Wesentlichen einheitlich mit Temperatursensoren versehen sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine ist vorgesehen, dass an der Strömungsmaschine Umlenkmittel vorgesehen sind, welche bei Austritt von Leckagegas aus dem Abschnitt des Bauteilschlit ¬ zes das Leckagegas zur Wärmeübertragungsleitung führen. Derartige Umlenkmittel sind insbesondere als Umlenkbleche bzw. als Schlitzabdeckungen ausgebildet. Ausführungsgemäß ist es damit möglich, das Leckagegas gezielter zur gewünschten Wärmeübertragung an die Wärmeübertragungsleitung zu führen. Weiter ist es mit Hilfe dieser Umlenkmittel auch möglich,

Leckagegas aus Bauteilschlitzen an eine Wärmeübertragungslei ¬ tung zu führen, welche Bauteilschlitze nicht in ausreichender Nähe zu der Wärmeübertragungsleitung angeordnet sind. So kann bspw. aus Entlastungsschlitzen eines Bauteiles Leckagegas austreten, welches jedoch aufgrund der Geometrie der Entlas ¬ tungsschlitze nicht mit der Wärmeübertragungsleitung in thermischen Kontakt geraten würde. Aufgrund der Umlenkmittel kann auch dieses Leckagegas, welches anderenfalls für den Nachweis verloren gehen würde, an die Wärmeübertragungsleitung für einen effizienten Nachweis geführt werden.

Gemäß einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Strömungsma- schine ist vorgesehen, dass der zeitliche Wärmeeintrag in die Wärmeübertragungsleitung an zwei benachbart zueinander angeordneten Orten mit Temperatursensoren bestimmt wird. Der zeitliche Wärmeeintrag wird bspw. in Einheiten von kJ/s be- stimmt. Vorzugsweise wird diese Bestimmung für alle Teilab ¬ schnitte des Abschnitts des Bauteilschlitzes vorgenommen, welche durch jeweils zwei benachbarte Temperatursensoren be ¬ stimmt sind. Aufgrund der Bestimmung des Wärmeeintrags kann nicht nur ein Wärmeprofil entlang der Wärmeübertragungslei- tung ermittelt werden, sondern auch konkrete Rückschlüsse auf die Menge an ausgetretenem Leckagegas gewonnen werden. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und aussagekräftige technische Größe zu bestimmen, um die Leckage besser zu cha ¬ rakterisieren.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Figuren im Detail näher erklärt werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind und daraus keine Einschränkung hinsichtlich der Ausführbarkeit der Erfindung resultiert.

Die in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehenen Bauteile weisen gleiche technische Wirkungen auf. Weiter soll darauf hingewiesen werden, dass die in den Figuren gezeigten technischen Merkmale in beliebiger Kombination miteinander beansprucht werden, soweit die Kombination die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben lösen kann. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine seitliche Schnittansicht durch Bauteile mit

Bauteilschlitz einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Er- findung;

Figur 2 eine schematische Schaltansicht zur Bestimmung ei ¬ nes Temperaturprofils entlang eines Abschnitts ei- ner Wärmeübertragungsleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine ; Figur 3 eine seitliche Schnittansicht durch Bauteile mit

Bauteilschlitz einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine ;

Figur 4 eine Aufsicht auf die in Figur 3 gezeigte Ausfüh- rungsform der Bauteile der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine .

Figur 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine 100, wobei lediglich Bauteile 4 des Gehäuses 110 bereichsweise dargestellt sind. Typischerweise handelt es sich hierbei um eine Gehäusefuge zwischen zwei Gehäusebauteilen. Ausführungs ¬ gemäß sind zwei einander zugeordnete Bauteile 4 vorgesehen, welche bei störungsfreiem Betrieb der Strömungsmaschine keine Leckagegasführung im Kontaktbereich beider Bauteile 4 erlauben. Im Störungsfall können jedoch beide Bauteile 4 mitunter soweit voneinander örtlich beabstandet sein, dass Leckagegas 3 zwischen beiden Bauteilen 4 nach außen hin austreten kann. Vorliegend ist die Austrittsrichtung des Leckagegases 3 durch einen Pfeil angedeutet, wobei das Leckagegas 3 durch einen von außen zugänglichen Bauteilschlitz 1 hindurchtritt.

An diesem von außen zugänglichen Bauteilschlitz 1 befindet sich nun an einem Abschnitt 2 eine Wärmeübertragungsleitung 10 angeordnet, welche durch schematisch gezeigte Abstandhal ¬ ter 30 von dem Gehäuse 110 beabstandet ist. Der Bauteil ¬ schlitz 1 ist also mit einer Wärmeübertragungsleitung 10 versehen . Die Abstandhalter 30 sind hierbei derart ausgeführt, dass im Störungsfall das aus dem Bauteilschlitz austretende

Leckagegas 3 im Wesentlichen ungestört auf die Wärmeübertra ¬ gungsleitung 10 zur thermischen Wärmeübertragung treffen kann. Aufgrund der Wärmeübertragung kommt es zu einer lokalen Erwärmung der Wärmeübertragungsleitung 10, welche durch geeignete Anordnung von Temperatursensoren 15 (vorliegend nicht gezeigt) sowohl hinsichtlich des Ortes als auch hinsichtlich einer zeitlichen Änderung der Wärmeübertragung bestimmt werden kann. Eine mögliche Schaltansicht zur Bestimmung der da ¬ bei zu erfassenden Kennwerte ist bspw. in Figur 2 gezeigt.

Ausführungsgemäß ist die Wärmeübertragungsleitung 10 als me- tallischer Draht ausgeführt, welcher etwa lern von dem Abschnitt 2 des Bauteilschlitzes 1 beabstandet ist.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine 100. Wie zu der vorhergehenden Ausführungsform bereits ausgeführt, weist auch diese Ausführungsform einen Bauteilschlitz 1 auf, aus welchem im Störungsfall Leckagegas 3 austreten kann. Der Bauteilschlitz 1 ist wiederum im Bereich zweier miteinander kontaktierte Bauteile 4 eines Gehäuses 110 angeordnet.

Ausführungsgemäß ist vorgesehen, dass an einem Abschnitt 2 des Bauteilschlitzes 1 eine Wärmeübertragungsleitung 10 ange ¬ ordnet ist, die als Fluidleitung 10 ausgebildet ist, und in welcher ein Fluid 11 geführt wird. Die Wärmeübertragungslei- tung 10 ist als zyklisch geschlossene Fluidleitung ausgebil ¬ det. Um das Fluid 11 in der Wärmeübertragungsleitung 10 mit einer Strömung zu beaufschlagen, ist ein Strömungsgenerator 21 vorgesehen. Ebenfalls ist ein Durchflussmesser 22 in der Wärmeübertragungsleitung 10 vorgesehen, welcher die Durch- flussmenge an Fluid 11 in der Fluidleitung 10 erfassen kann.

Weiter ist über den Abschnitt 2 des Bauteilschlitzes 1 eine Anzahl an Temperatursensoren 15 (vorliegend insgesamt sieben Temperatursensoren) vorgesehen, welche an voneinander unter- schiedlichen Orten 12 der Wärmeübertragungsleitung mit definierter, insbesondere mit gleicher Beabstandung zum jeweiligen Nachbarn angeordnet sind. Tritt nun infolge einer Störung Leckagegas im Bereich des Abschnitts 2 des Bauteilschlitzes 1 aus, kommt es zu einer thermischen Wechselwirkung des

Leckagegases 3 mit dem Fluid 11 in der Wärmeübertragungslei ¬ tung 10. Da der Austritt von Leckagegas typischerweise nicht über alle Bereiche des Abschnittes 2 des Bauteilschlitzes 1 gleichmäßig erfolgt, werden manche Bereiche der Wärmeübertra ¬ gungsleitung 10 stärker erwärmt als andere. Infolgedessen werden die so stärker erwärmten Bereiche einen höheren Wärmeeintrag in das Fluid 11 der Wärmeübertragungsleitung 10 zur Folge haben. Insgesamt stellt sich also ein Temperaturprofil entlang der Wärmeübertragungsleitung 10 über den Abschnitt 2 des Bauteilschlitzes 1 ein. Das Wärmeprofil kann hierbei über Temperatursensoren 15 erfasst werden, welche etwa in der Wärmeübertragungsleitung 10 angeordnet sind und die Temperatur des Fluids 11 messen.

Wird nun der Temperaturgradient zwischen jeweils zwei benach ¬ barten Temperatursensoren 15 bestimmt, kann so derjenige örtliche Bereich des Abschnittes 2 ermittelt werden, an welchen die höchsten Temperaturwerte vorliegen, und damit auch mit dem höchsten Leckagegasaustritt korrespondiert. Wird nun zu ¬ dem das in der Wärmeübertragungsleitung 10 befindliche Fluid 11 mittels des Strömungsgenerators 21 in eine gleichmäßige Strömungsbewegung versetzt, kommt es zu einer zeitlichen Änderung des durch die Temperatursensoren 15 ermittelten Tempe- raturprofils . Aufgrund dieser zeitlichen Änderung kann bei Kenntnis der Wärmeleiteigenschaften des Fluids 11 wie auch der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 11 Rückschluss gezo ¬ gen werden auf die Menge an austretendem Leckagegas. Hierbei kann bspw. das zeitliche Verhalten durch ein physikalisches Modell leicht nachgebildet werden, aus welchem die gewünsch ¬ ten Werte für den Austrittsort wie auch die Austrittsmenge an Leckagegas ermittelt werden können.

Damit eine möglichst fehlerarme Bestimmung vorgenommen werden kann, ist es wünschenswert, dass die von den Temperatursenso ¬ ren erfassten Werte über einen großen Temperaturbereich voneinander abweichen. Denn nur so kann aus den Unterschiedswerten ein möglichst zuverlässiges Temperaturprofil erstellt werden. Anderenfalls ist mit einer Durchmischung des Fluids 11 in der Wärmeübertragungsleitung 10 zu rechnen, wodurch ein stark abgeflachtes Temperaturprofil resultiert. Um die Mes ¬ sungen somit möglichst aussagekräftig zu gestalten, sieht die Wärmeübertragungsleitung 10 weiterhin einen Wärmetauscher 20 vor, welcher dazu ausgebildet ist, das Fluid 11 durch thermi ¬ sche Wechselwirkung abzukühlen. Somit kann bspw. gewährleistet werden, dass bei erneutem Zufluss des Fluids 11 in den Abschnitt 2 des Bauteilschlitzes 1 dieses eine weitgehend ge- ringere Temperatur aufweist als am Ort des Ausflusses.

Figur 3 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eine weite ¬ re Ausführungsform einer erfindungsmäßen Strömungsmaschine 100 in Teilansicht. Hierbei ist wie bereits bei der Ausfüh- rungsform nach Figur 1 wiederum nur ein Teilbereich zweier miteinander kontaktierter Bauteile 4 eines Gehäuses 110 ge ¬ zeigt. Anders als die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform weist jedoch die vorliegende Ausführungsform eine

Gehäuseverschraubung 120 auf, welche, um Verspannungen in den Bauteilen 4 zu vermeiden, geeignete Entlastungsschlitze 5 aufweist. Deutlicher sind diese Entlastungsschlitze in der Aufsicht nach Figur 4 zu erkennen.

Aufgrund der zur Vermeidung von Materialspannungen erforder- liehen Entlastungsschlitze 5 kann im Störungsfall zwischen den beiden Bauteilen 4 ausströmendes Leckagegas 3 über einen größeren Bereich verteilt werden, ohne jedoch auf die Wärmeübertragungsleitung 10 zugeleitet zu werden. Um einen solchen Verlust an Leckagegas 3 zu vermeiden, sind ausführungsgemäß zwei Umlenkmittel 40 in Form von zwei geeignet angebrachten Umlenkblechen angeordnet, die das Leckagegas gezielt auf die Wärmeübertragungsleitung 10 zuführen. Folglich kann gewährleistet werden, dass auch in Bereichen mit mehreren miteinander verbundenen Bauteilschlitzen das Leckagegas geeignet um- gelenkt werden kann, um eine gute Erfassung der Austritts ¬ stelle wie auch Austrittsmenge von Leckagegas zu erlauben. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen .