DE1751055A1

DE1751055A1 - Gehaeuse fuer Turbomaschinen,insbesondere axial getrennte Gehaeuse fuer Hochtemperaturturbinen

Info

Publication number: DE1751055A1
Application number: DE19681751055
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ferdinand Zerlauth
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-03-22
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1970-08-06
Also published as: US3544232A; CH488931A; GB1261237A; FR2004481A1; NL6805403A; BE730122A

Description

P. 4202

Gebrüder S u 1 ζ e r Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Gehäuse für Turbomaschinen, insbesondere axial getrennte Gehäuse für Hochteraperaturturbinen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für Turbomaschinen, insbesondere auf ein axial getrenntes Gehäuse für Hochtemperaturturbinen. .Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel als Rotationskörper hergestellt ist und Teile, die sich nicht als Rotationskörper Über den ganzen Umfang erstrecken, aus geformtem Flachmaterial oder als Gussteile hergestellt und durch Schweissung an diesem Rotationskörper befestigt sind. Ein solches Gehäuse wird zweckmässig in axialer Ebene geteilt und Verbindungslaschen mit Unförmigem Querschnitt derart mit ihren Schenkeln am Rotationskörper des Gehäuses quer zur Trennebene angeschweisst, dass der Raum zwischen den Schenkeln und der Gehäusewand Verbindungsbolzen mit Spiel aufzunehmen vermag. Die Verbindungslaschen können an dem ausserhalb der Trennebene liegenden Ende zur Zentrierung der Bolzen und zur Auflage der Muttern mit einer Scheibe überdeckt sein. Zur direkten Uebertragung von Tangentialkräften aus dem Gohäuseraarvtel auf. die Verbindungsbolzen werden zweckmässig die Deckscheiben in Nuten des Gehäuseraantels abgestützt. Die Deckscheiben können eins Bohrung besitzen, in welche die Verbindungsbolzen mit geringem Spiel eingeschoben sind. Diese Bohrungen können eine Verzahnung aufweisen, in welche die Bolzen mit einer Gegenvarzahnung eingesetzt sind.

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Unter jeder Deckscheibe ist zweckmässig an dem Verbindungsbolzen je ein Bund vorhanden, der ein Herausfallen des Bolzens durch das entsprechende Loch der Scheibe verhindert.

Ein Beispiel des Erfindungsgegenstands ist anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Ansieht der horizontalen Trennebene am untern Gehäuseteil.

Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt durch das Gehäuse.

Fig. 3 lässt die Verbindungslaschen für einen Verbindungsbolzen in senkrechtem Querschnitt erkennen.

Fig. 4 veranschaulicht eine Deckscheibe über einer Ve r bindung s1as ehe.

Fig. 5 zeigt einen Zentrierzapfen des Gehäuses und Fig. 6 eine Aufhängalasehe.

Da3 aus der schematisch gehaltenen Zeichnung erkennbare Ausführungsbeispiel eines Gehäuses nach der Erfindung weist einen Mantel 1 auf, der aus Stahlguss hergestellt ist und sowohl an seiner Aussenfläche wie auch an der Innenfläche als reiner Rotationskörper durch mechanische Bearbeitung geformt ist. Teile, die sich nicht als Rotationskörper Über den ganzen Umfang des Mantels erstrecken, sind aus geformtem Flachmaterial oder als Gussteile hergestellt und durch Schwelssung

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an diesem Mantel befestigt. Der Mantel selber ist in einer Axialebene 2 in zwei Hälften geteilt, welche durch die Bolzen 14 dicht zusammengezogen werden. Hierzu sind an jeder Mantelhälfte Verbindungslaschen 3 durch Schweissnähte 4 befestigt. Die Laschen 3 stehen paarweise einander gegenüber, so dass die Bolzen 14 mit Spiel.in sie eingesetzt v/erden können. Die Zentrierung der Bolzen erfolgt durch auf die Stirnflächen 5 aufgelegte Deckscheiben 7. Durch kurze Schweissraupen 21 sind diese. Deckscheiben an den Laschen 3 befestigt. Ihre Bohrungen besitzen eine Verzahnung 15, in welche der Bolzen mit einer entsprechenden Gegenverzahnung eingesetzt ist. Ausserdem besitzen die Bolzen nahe an diesen Deckscheiben je einen . Bund 17 bzw. 18, welcher ein Herausfallen des Bolzens nach Entfernung einer der Muttern 19 und 20 verhindert. Die Deckscheiben 7 liegen ausser auf den Stirnkanten der Laschen 3 auch noch in einer Nute 6 unmittelbar auf einer Fläche des Mantels auf, so dass Tangentialkräfte unmittelbar vom Gehäusemantel über die Deckscheiben 7 und die Muttern 19 bzv/. 20 unter Umgehung der Laschen 3 unmittelbar auf die Bolzen geleitet werden können.

Eine ganze Reihe anderer Teile, die sich nicht über den ganzen Umfang erstrecken, wie z.B. die Aufhängelasehen 8, die Zentrierkulissen 10 und die Pratzen 22 für die Befestigung von Moritagebeinen können aus Flachmaterial, z.B. Blech, ausgeschnitten, nötigenfalls warm geformt und ebenfalls durch Schweissnähte 9, 23 bzw. 24 am Gehäuse befestigt sein. Zur Zentrierung der beiden Gehäusehälften sind in den Trennflachen

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Bohrungen 11 und 12 einander gegenüberstehend angeordnet. In die Bohrungen 11 werden alsdann Zentrierzapfen 13 eingesetzt, die mit ihrem Kopf in die Bohrungen 12 eingreifen, so dass die beiden Gehäusehälften in ihrer Lage unverrückbar gegeneinander gesichert sind.

Zur Herstellung des beschriebenen Gehäuses wird zunächst ein Rohling als Tambour mit den notwendigen Zugabemassen für die mechanische Bearbeitung aus Stahlguss hergestellt. Die erst nach dem Giessen erfolgende axiale Auftrennung des Tambours in zwei Gehäusehälften erheischt einen leicht ovalen Querschnitt für den Gusskörper, um nach Entfernen des Schnittmaterials die beiden Gehäusehälften praktisch zu einem Rotationskörper zusammenfügen zu können. Zunächst wird dieser Tambour an den durch die kurzen Achsen der Querschnitte gebildeten Mantellinien durch Brennschneiden in zwei Hälften geteilt. Die so entstandenen noch rauhen Trennflächen können zunächst bis auf ein kleines Zugabemass für die spätere Feinbearbeitung z.B. durch Fräsen bearbeitet werden. Zur weitern Bearbeitung der Aussenflache der beiden Gehäusehälften werden sie auf den bearbeiteten Trennflächen zusammengelegt und im Innern durch Hilfslaschen in ihrer Lage gegeneinander gesichert. Der so erneut entstandene Tambour kann jetzt z.B. auf eine Drehmaschine gespannt und aussen vollständig auf endgültiges Mass gebracht werden.

Nach Entfernen des Tambours von der Drehmaschine werden die Verbindungslaschen 3 am äussern Umfang angeschweisst.

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Pur eil Entfernen der zum Drehen angebrachten Hilfslasehen .werden erneut die beiden Hälften des Tambours voneinander getrennt. Alsdann können die Trennflachen 2 und die an sie angrenzenden Endflächen der Verbindungslaschen 3 auf endgültiges Mass fein bearbeitet werden. Diese Feinbearbeitung kann auch durch Fräsen ausgeführt werden. Die Zerspanungstiefe kann hierbei so klein gehalten werden, dass bei der erbeuten Zusammensetzung der beiden Gehäusehälften die geringe Abweichung der Aussenfläche von der ursprünglichen auf der Drehmaschine hergestellten Rotationsfläche vollständig, belanglos ist. Gleichzeitig können auch schon die Bohrungen 11 und 12 für die Zentrierzapfen 13 in den nun bearbeiteten Tr enrif lachen hergestellt werden. Auch die von der Trenrifläehe 2 abgewendeten Stirnflächen 5 der Verbindungslasehen 3 und die Hüten 6 zur Auflage der Deckscheiben 7 können durch Fräsen in der gleichen Einspannung wie für die Feinbearbeitung der Trennfläche2 durchgeführt werden. Zweckmassig werden jetzt auch alle übrigen TeIIe₅ die sich nicht als Rotationskörper begrenzt über den ganzen Gehäuseumfang erstrecken, an den Hantel angeschweisst. Die so vorbereiteten Gehäusehälften werden nunmehr mit Hilfe der Verbindungsbolzen 14 zusammengezogen und können erneut auf eine Drehmaschine gespannt und an der Innenfläche! auf Hass bearbeitet werden. Dabei können auch die Planflächen .der Zentrierkulissen TO ■ mitbearbettet werden. .

Wenn notwendig können zuletzt (oder schon vorher) noch zur Zuführung von Kühlluft im Gehäusomantel ange-

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bracht werden. Um eine möglichst vollkommene Dichtung zwischen Gehäusehälften an der Trennfläche 2 zu erreichen, können die schon fein gefrästen Flächen noch durch Bearbeitung von Hand z.B. durch Schaben weiter verfeinert werden.

Beim Betrieb einer Turbomaschine mit dem beschriebenen Gehäuse kann praktisch ein symmetrisches Temperaturfeld erreicht werden. Ebenso besitzt das Gehäuse auch eine grösstmögliche Annäherung an eine symmetrische Massenverteilung, insbesondere wenn es keine Verbindungsflanschen, sondern wie gezeigt, nur Verbindungslaschen besitzt. Diese Ausbildung sichert einen möglichst symmetrischen Verlauf der Ternperaturausdehnungen des Gehäuses. Damit wird auch die Gefahr von Formverziehung und insbesondere eines Biegens des Gehäuses praktisch vollständig vermieden. Spannungen infolge von Temperaturabfall sind praktisch auf das mindestmögliche Hass beschränkt.

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Claims

Patentansprüche

1. Gehäuse für Turbomaschinen, insbesondere axial getrenntes Gehäuse für Hochtemperaturturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (1) als Rotationskörper' hergestellt ist und Teile, die sich nicht als Rotationskörper über den ganzen Umfang erstrecken (wie z.B. Laschen (3) für die Bolzen (14) zur Verbindung der Gehäusehalften, Kulissen (10) für die Gehäusezentrierung, Pratzen, zur Befestigung von Abstützelementen, Aufhängelaschen (8) usv/.) aus geformtem Flachmaterial oder als Gussteile hergestellt und durch Schvrcdssung an diesem Rotationskörper befestigt sind.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (1) des Gehäuses aus Stahlguss und angeschweisste Teile aus geformtem Blech (3, 8, 10) hergestellt sind. . .'·..-. ·

3. .Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in axialer Ebene (2) geteilt 1st und Verbindungslaschen (3) mit U-Xörmigem Querschnitt derart mit ihren Schenkeln am Rotationskörper des Gehäuses quer zur Trennebene (2) angeschveisst (4) sind, dass der Raum zwischen den Schenkeln und der Gehäusewand Verbindungsbolzen (14) mit Spiel'aufzunehmen vermag.

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4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslaschen (3) aus U-förmig gebogenem Blech hergestellt sind.

5. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslaschen (3) an dem ausserhalb der '*"' Trennebene liegenden Ende zur Zentrierung der Bolzeji und zur Auflage der Muttern (19,20) bzw. der Bolzenköpfe mit einer Scheibe (7) überdeckt sind.

6. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheiben (7) mit den Verbindungslaschen (3) durch Schweissung (21) verbunden sind.

7. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheiben (7) zur direkten Uebortragung von Tangentialkräften aus dem Gehäusemantel (1) auf die Verbindungsbolzen (1) in Nuten des Gehäuseraantels abgestützt sind.

8. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheiben (7) eine Bohrung (16) besitzen, in welche die Verbindungsbolzen (14) mit geringem Spiel zur Zentrierung eingeschoben sind.

9. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheiben in der für den Bolzen (14) vorgesehenen Bohrung (16) eine Verzahnung (15) aufweisen, in welche die Bolzen mit einer Gegenverzahnung eingesetzt sind.

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10. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (14) zwischen den beiden Deckscheiban (7) mindestens einen Bund (17,18) aufweist, der ein Herausfallen des Bolzens durch die Bolzenbohrungen (16) nach Entfernen der Muttern (19,20) verhindert.

11. Gehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in geringem Abstand unter jeder Deckscheibe (7) die Verbindungsbolzen (14) je einen Bund (17,18) aufv/eisen.

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