DE19532985A1

DE19532985A1 - Pressurised casing

Info

Publication number: DE19532985A1
Application number: DE19532985A
Authority: DE
Inventors: Harald Hartmann
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: DE19532985C2

Abstract

The casing is subjected to high internal pressure and can be closed with a cover. Near the cover it has at least one connecting flange for a connector. The cover is removable. The casing (1) has a thickening (6) in the region of the connector (3, 4) at least for the high pressure line, to receive the connecting flange of the connector. The devices for fixing the cover are wholly or partly in the region of the thickening. The connecting flanges (2) and/or the connector fixing devices are on the greater dia. and partly in the same plane as one of the fixing devices for the cover.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für Strömungsmaschinen, dessen Innenraum mit hohem Druck belastet ist, das Gehäuse durch mindestens einen stirnseitigen Gehäusedeckel verschließbar ist, im Bereich eines Gehäusedeckels das Gehäuse mit mindestens einer Anschlußfläche für einen Stutzen versehen ist und die Verbindung zwischen Gehäuse und Gehäusedeckel durch lösbare Mittel erfolgt.The invention relates to a housing for turbomachines, the interior of which high pressure is loaded, the housing by at least one end Housing cover is closable, the housing in the area of a housing cover is provided with at least one connection surface for a nozzle and the Connection between the housing and the housing cover is made by detachable means.

Derartige Gehäuse für Strömungsmaschinen sind beispielsweise aus der DE-C-40 05 923 bekannt. Solch ein Pumpengehäuse ist überwiegend rohrförmig oder rotationssymmetrisch ausgebildet, besteht gewöhnlich aus einem Schmiedewerkstoff und verfügt im Bereich der Saugseite über einen dichtend angeordneten, sich an einem Innenbund abstützenden, als Verschlußdeckel fungierenden Einsatz. Im Bereich der Druckseite des Pumpengehäuses ist von außen ein Gehäusedeckel eingeschoben, dem ein an das Gehäuse geschraubter Ring dichtend in seiner Position hält. Mehrere Zuganker, die in stirnseitig angebrachte Sacklöcher des Gehäuses eingeschraubt sind, halten mit entsprechenden Muttern den Ring in seiner Position. Im Bereich der anzuschließenden Saug- oder Druckstutzen verfügt das Gehäuse über Anschlußflächen, die aus dem Gehäusematerial herausgearbeitet und eben ausgebildet sind. Die Form dieser Anschlußflächen ist durch die DE-C-29 40 029 bekannt.Such housings for turbomachines are for example from the DE-C-40 05 923 known. Such a pump housing is predominantly tubular or formed rotationally symmetrical, usually consists of one Forged material and has a sealing in the area of the suction side arranged, supported on an inner waistband, as a closure cover acting use. In the area of the pressure side of the pump housing is from a housing cover is inserted on the outside, with a screwed onto the housing Seals ring in position. Several tie rods in front attached blind holes in the housing are screwed in, keep up corresponding nuts put the ring in position. In the field of The housing has suction or discharge ports to be connected Pads worked out of the housing material and even are trained. The shape of these pads is by DE-C-29 40 029 known.

Aufgrund der hohen Druckbelastung derartiger Gehäuse und des dadurch bedingten Gefährdungspotentials müssen die Wandstärken ausreichend dimensioniert sein und Schweißnähte mit Hilfe einer Durchstrahlungsprüfung kontrolliert werden. Aus diesem Grunde und wegen der mechanischen Bearbeitung mittels maschineller Schweißung haben sich drehsymmetrische Gestaltungen einer Schweißnaht durchgesetzt.Due to the high pressure load of such housings and the resulting The wall thicknesses must be adequately dimensioned to be at risk and welds are checked using a radiographic test. Out for this reason and because of the mechanical processing by means of machine Welding has rotationally symmetrical designs of a weld seam enforced.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein derartiges Gehäuse für den Einsatz mit höheren Drücken und mit höheren Drehzahlen eines darin befindlichen Rotors auszubilden.The invention is based on the problem of such a housing for use with higher pressures and at higher speeds of a rotor located therein to train.

Die Lösung dieses Problems sieht vor, daß das Gehäuse im Bereich desjenigen Stutzens, der dem hohen Druck ausgesetzt ist, eine Verdickung zur Aufnahme der Anschlußfläche des Stutzens aufweist und daß im Bereich der Verdickung die Mittel zur Befestigung eines Gehäusedeckels angeordnet sind.The solution to this problem provides that the housing in the area of that Nozzle, which is exposed to the high pressure, a thickening to accommodate the Has connection surface of the nozzle and that in the area of the thickening means are arranged for fastening a housing cover.

Mit Hilfe dieser Maßnahme ist eine erhebliche Reduzierung der Baulänge des Gehäuses möglich, wodurch eine Wellenverkürzung und damit ein günstiger Einfluß auf die kritische Drehzahl erreicht wird. Bei einem beidseitig gelagerten Rotor ergibt sich zusätzlich ein günstigerer Einfluß auf die Biegelinienanpassung.With the help of this measure, a considerable reduction in the overall length of the Housing possible, which shortens the shaft and thus a favorable influence to the critical speed is reached. If the rotor is supported on both sides, there is also a more favorable influence on the bending line adjustment.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht durch diese Gehäuseausbildung die Anordnung der Verbindungsmittel und/oder der Anschlußflächen für den Stutzen auf größerem Durchmesser und teilweise in der gleichen Ebene, in der die Verbindungsmittel eines Gehäusedeckels angeordnet sind. Somit wird sichergestellt, daß z. B. eine Schweißnaht für den Anschluß eines Druckstutzens im Endbereich des Gehäuses oberhalb einer Sackbohrung angeordnet ist, in der sich ein Befestigungsmittel für einen stirnseitigen Gehäusedeckel befindet. Damit wird die Austrittsöffnung aus dem Gehäuse so weit wie möglich an das Gehäuseende herangebracht. Um eine ausreichende Wandstärke zu gewährleisten, die auch höchsten Drücken widersteht, wird der Überschneidungsbereich, der sich zwischen dem Anschluß des Gehäusedeckels und der Anschlußfläche des Stutzens bildet, höhenversetzt angeordnet. Die Verdickung des Gehäuses ermöglicht es, daß im Überschneidungsbereich zwischen den Anschlußebenen des Stutzens und des Gehäusedeckels die Anschlußfläche des Stutzens auf größerem Durchmesser angeordnet ist als ein auf kleinerem Durchmesser darunterliegendes Verbindungs- oder Befestigungsmittel des Gehäusedeckels. Damit wird die Gehäusebaulänge bei gleichzeitiger Beibehaltung der notwendigen Wandstärke minimiert. Finden mehrere Verbindungsmittel, z. B. Schraubelemente, zur Befestigung eines Gehäusedeckels Verwendung, dann werden diese in vorteilhafter Weise so angeordnet, daß zwischen zwei Schraubelementen die projizierte Anschlußfläche eines Stutzens angeordnet ist. Somit kann der jeweils geringste Querschnitt des Gehäuses bei kürzester Baulänge ausreichend stark dimensioniert werden. Überdies ist somit auch eine problemlose Durchstrahlungsprüfung eventueller Schweißverbindungen möglich.An embodiment of the invention enables through this housing design Arrangement of the connecting means and / or the connection surfaces for the connecting piece larger diameter and partly in the same plane in which the Connection means of a housing cover are arranged. This ensures that z. B. a weld for the connection of a pressure port in the end area of the housing is arranged above a blind hole in which a Fasteners for an end housing cover is located. With that the Exit opening from the housing as far as possible to the end of the housing brought up. To ensure adequate wall thickness, which too Withstands the highest pressures, the area of overlap that is between forms the connection of the housing cover and the connection surface of the socket, arranged offset in height. The thickening of the housing allows that in Overlap area between the connection levels of the nozzle and the Housing cover the connection surface of the nozzle on a larger diameter is arranged as a connection lying underneath on a smaller diameter or fasteners of the housing cover. So that the overall length of the case minimized while maintaining the necessary wall thickness. Find several Lanyards, e.g. B. screw elements, for attaching a housing cover Use, then they are advantageously arranged so that the projected connection surface of a nozzle between two screw elements is arranged. Thus, the smallest cross section of the housing can of the shortest overall length are sufficiently strong. Moreover, it is also a problem-free radiographic test of any welded connections possible.

Die Verdickung kann als örtliche Verdickung im Bereich eines Stutzens an das Gehäuse angeschmiedet, angegossen oder herausgearbeitet sein. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die Verdickung als umlaufende Wulst auszubilden. Der dadurch geringfügig höhere Materialaufwand wird durch die leichtere Herstellung als drehsymmetrisches Teil wieder ausgeglichen. Die Form der Wulst kann kugelförmig oder zylinderförmig ausgebildet sein. Es bietet sich auch jede andere dem erfindungsgemäßen Zweck dienende Formgebung an.The thickening can be a local thickening in the area of a nozzle on the Forged, cast or machined housing. After a Embodiment of the invention, it is also possible to thicken as a circumferential Form bead. The slightly higher cost of materials is due to the lighter manufacturing than balanced part balanced again. The shape of the Bead can be spherical or cylindrical. It also offers any other shape serving the purpose of the invention.

Eine weitere Ausgestaltung, nach der eine im Bereich des Gehäusewulstes angebrachte Anschlußfläche drehsymmetrisch ausgebildet ist, erleichtert die Anschlußmöglichkeiten. Schweißverbindungen können somit mit einfachen Maschinen als rotationssymmetrische Naht angebracht werden. Selbstverständlich ist die Lösung nicht auf die Verwendung von Schweißflansche beschränkt. Es können an den Gehäusewulst auch bekannte Flanschblattgeometrien oder Blockflanschausführungen angearbeitet werden. Die Verbindung kann dann durch Verbindungsmittel erfolgen, die den üblichen lösbaren Maschinenelementen zuzuordnen sind. Finden für die Befestigung eines Gehäusedeckels mehrere Verbindungsmittel Verwendung, so liegen diese nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung außerhalb eines projizierten Druckstutzenquerschnittes. Damit wird in zuverlässiger Weise eine Schwächung der Gehäusewand verhindert.Another embodiment, according to the one in the region of the housing bead attached pad is rotationally symmetrical, facilitates Connectivity. Welded connections can thus be made with simple Machines can be attached as a rotationally symmetrical seam. Of course the solution is not limited to the use of welding flanges. It can also known flange blade geometries or Block flange designs can be worked on. The connection can then be made through Lanyards are made, the usual detachable machine elements are to be assigned. Find several for attaching a case cover Connection means use, they are according to a further embodiment the invention outside of a projected pressure port cross section. With that, in reliably prevents a weakening of the housing wall.

Gemäß den Ausgestaltungen der Ansprüche 6 und 7 können die Stutzen angeschweißt oder lösbar befestigt sein.According to the embodiments of claims 6 and 7, the nozzle welded or releasably attached.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dieAn embodiment of the invention is shown in the drawings and will described in more detail below. They show

Fig. 1 in dreidimensionaler Darstellung als Gitterlinienmodell eine erfindungsgemäße Gehäuseform, die Fig. 1 in a three-dimensional representation of a grid line model, a housing form of the invention, the

Fig. 2 in gleicher Darstellung eine Gehäuseform nach dem Stand der Technik, die Fig. 2 in the same representation, a housing shape according to the prior art, the

Fig. 3 und 4 in Halbschnitten eine Gegenüberstellung der Bauformen nach Fig. 2 und 1, die FIGS. 3 and 4 in half cuts a comparison of the designs according to Figs. 2 and 1,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Stutzen und die Fig. 5 is a plan view of a nozzle and the

Fig. 6 und 7 verschiedene Formen von Gehäuseverdickungen. FIGS. 6 and 7 different shapes of the housing enlargements.

In der Fig. 1 ist in dreidimensionaler Ansicht mit Hilfe einer Gitterlinienstruktur ein erfindungsgemäßes Strömungsmaschinengehäuse 1 gezeigt. Auf der äußeren Umfangsfläche sind an zwei eben gestalteten Anschlußflächen 2 Stutzen 3, 4 befestigt. Letztere dienen der Führung des Fördermediums. Im Bereich einer Stirnseite 5 weist das Ende des Gehäuse 1 eine hier umlaufend ausgebildete Verdickung 6 auf. Die Verdickung 6 verfügt über Anschlußflächen 2 zur Befestigung der Stutzen 3, 4, die daran mit einer drehsymmetrischen Schweißnaht anbringbar sind. Die Verdickung selbst ermöglicht eine erhebliche Verkürzung der Gehäuselänge, da so die Stutzen 3, 4 nahezu an das Ende eines drehsymmetrischen Gehäuses gesetzt werden können. Die Strömungsmaschine erhält somit einen kompakteren Aufbau und damit insgesamt eine steifere Ausbildung.In FIG. 1, an inventive flow machine housing 1 is shown in three-dimensional view with the aid of a grating line structure. On the outer peripheral surface 2 nozzles 3 , 4 are attached to two evenly shaped connection surfaces. The latter serve to manage the medium. In the region of an end face 5 , the end of the housing 1 has a thickening 6 formed here all around. The thickening 6 has connection surfaces 2 for fastening the connecting pieces 3 , 4 , which can be attached to it with a rotationally symmetrical weld seam. The thickening itself enables a considerable reduction in the length of the housing, since the connecting pieces 3 , 4 can thus be placed almost at the end of a rotationally symmetrical housing. The turbomachine is thus given a more compact structure and thus overall a more rigid design.

In der Fig. 2 ist in gleicher Darstellung wie in Fig. 1 ein Strömungsmaschinen gehäuse 7 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Auf der äußeren Umfangswandfläche sind hier zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen 8 herausgearbeitet, welche in dem rotationssymmetrischen Gehäuse eine ebene Fläche bilden, auf der die Stutzen 3, 4 angeschweißt sind. An der Stirnseite 5 des Gehäuses 7 kann dann ein entsprechender Gehäusedeckel als Verschlußteil angeordnet werden.In Fig. 2 is shown in the same representation as in Fig. 1, a turbomachine 7 according to the prior art. On the outer peripheral wall surface, two mutually opposite recesses 8 are worked out, which form a flat surface in the rotationally symmetrical housing, on which the connecting pieces 3 , 4 are welded. A corresponding housing cover can then be arranged as a closure part on the end face 5 of the housing 7 .

Die Fig. 3 und 4 zeigen in Form zweier Halbschnitte eine Gegenüberstellung von alter und neuer Bauform. In der als Fig. 3 bezeichneten Darstellung oberhalb der Mittellinie ist die übliche Bauform gezeigt, während in der als Fig. 4 bezeichneten unteren Darstellung die neue, kürzere Bauform dargestellt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden nur die Gehäuseteile schraffiert dargestellt und die innerhalb des Gehäuses befindlichen Einbauten lediglich mit ihren Umrißlinien gezeigt. FIGS. 3 and 4 show in the form of two half-cuts, a comparison of the old and new design. The usual design is shown in the illustration referred to as FIG. 3, while the new, shorter design is shown in the lower illustration designated as FIG. 4. For reasons of clarity, only the housing parts are shown hatched and the internals located within the housing are only shown with their outline.

In der Fig. 3 ist der Druckstutzen innerhalb einer am äußeren Gehäuseumfang angebrachten Vertiefung 8 angeordnet, die einen erheblichen Abstand zur Gehäusestirnseite 5 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel verfügt die Gehäusestirnseite 5 über mehrere Sacklöcher 10, in denen als Schraubelemente ausgebildete Verbindungselemente für einen - hier nicht dargestellten - Gehäusedeckel anbringbar sind.In FIG. 3, the pressure port is arranged within a recess 8 , which is provided on the outer circumference of the housing and is at a considerable distance from the front face 5 of the housing. In this exemplary embodiment, the housing end face 5 has a plurality of blind holes 10 , in which connecting elements designed as screw elements for a housing cover (not shown here) can be attached.

In der Fig. 4 verfügt das Gehäuse 1 über eine Verdickung 6, die entweder nur im Bereich eines Stutzens 4 oder auch als umlaufende ringförmige Verdickung angeordnet sein kann. Die Verdickung ist hier gestrichelt dargestellt, da für die Anbringung eines Stutzens 4 die Verdickung mit einer Abflachung 2 oder Ausnehmung 8 versehen wird, so daß eine Fläche für eine drehsymmetrische Schweißnaht 11 entsteht. Die Verdickung 6 ermöglicht es, die Schweißnaht 11 auf einem größeren Durchmesser des Gehäuses 1 anzuordnen als die Sacklöcher 10 der Verbindungsmittel. Durch die Verwendung einer Verdickung 6 kann die Gehäusebaulänge L, je nach Aufbau der Strömungsmaschine, kürzer ausgebildet werden. Die Verlagerung der eben ausgebildeten Schweißnaht 11 auf einen größeren Durchmesser in einen Bereich über die Sacklöcher 10, ergibt ein wesentlich steiferes Gehäuse. Denn wie aus den Fig. 3 und 4 unschwer zu erkennen ist, bewirkt die Ausnehmung 8 eine Wandstärkenschwächung, während die Verdickung 7 eine Stärkung im höchstbelasteten Gehäusebereich vorsieht.In FIG. 4, the housing 1 has a thickener 6, which may be disposed either only in the region of a nozzle 4 or as a circumferential annular thickening. The thickening is shown here in dashed lines, since for the attachment of a nozzle 4 the thickening is provided with a flattened portion 2 or recess 8 , so that a surface for a rotationally symmetrical weld seam 11 is created. The thickening 6 makes it possible to arrange the weld seam 11 on a larger diameter of the housing 1 than the blind holes 10 of the connecting means. By using a thickening 6 , the housing length L can be made shorter, depending on the construction of the turbomachine. The shifting of the weld seam 11 which has just been formed to a larger diameter in an area above the blind holes 10 results in a substantially stiffer housing. For, as can be easily seen from FIGS. 3 and 4, the recess 8 causes a weakening of the wall thickness, while the thickening 7 provides for strengthening in the most heavily loaded housing area.

Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Stutzen 3 eines mit einer Verdickung ausgerüsteten Gehäuses 1. Von den hier Anwendung findenden Sackbohrungen 10 zur Aufnahme von Verbindungsmitteln für einen Gehäusedeckel sind mindestens zwei so angeordnet, daß sie zwischen sich den schraffiert dargestellten, projizierten Querschnitt eines Stutzens einschließen. Die geringste Wandstärke des Gehäuses befindet sich dann zwischen dem Ende 11 einer Sackbohrung 10 und eines Innendurchmessers D_i des Stutzens 3. Bei der konstruktiven Ausbildung des Gehäuses werden selbstverständlich die einschlägigen Regelwerke berücksichtigt, die einen bestimmten Lochabstand 12 und eine zylindrische Mindestwandstärke 13 des anzuschließenden Stutzens 3 vorschreibt. Unter Beachtung dieser Regeln kann der Längenabstand 14 von der Mitte des Stutzens 3 bis zur Gehäusestirnseite 5 minimiert werden. Sollten andere Verbindungsmittel für die Befestigung eines Gehäusedeckels an der Gehäusestirnseite 5 vorgesehen werden, dann sind deren Widerlager in entsprechender Weise anzuordnen. Wenn also beispielsweise eine Art Bajonettverschluß als Verbindungsmittel Anwendung finden sollte, dann könnten dessen Lagerflächen analog zu den Sackbohrungen 10 angeordnet werden. FIG. 5 shows a top view of a nozzle 3 of a vehicle equipped with a thickened housing 1. At least two of the blind bores 10 used here for receiving connecting means for a housing cover are arranged in such a way that they enclose between them the hatched, projected cross section of a connecting piece. The smallest wall thickness of the housing is then between the end 11 of a blind bore 10 and an inner diameter D _{i of} the connector 3 . When constructing the housing, the relevant regulations are naturally taken into account, which prescribe a certain hole spacing 12 and a cylindrical minimum wall thickness 13 of the connecting piece 3 to be connected . Taking these rules into account, the length distance 14 from the center of the connection piece 3 to the front face 5 of the housing can be minimized. If other connecting means are provided for fastening a housing cover to the housing end face 5 , then their abutments are to be arranged in a corresponding manner. If, for example, a type of bayonet lock should be used as a connecting means, its bearing surfaces could be arranged analogously to the blind bores 10 .

In den Fig. 6 und 7 sind zwei unterschiedliche Bauformen gezeigt. Bei der Fig. 6 ist die Verdickung 6 nur im Bereich eines Druckstutzens angeordnet. Ein links davon befindlicher Gehäusebereich ist dünnwandiger gestaltet, wenn die Druckverhältnisse innerhalb des Gehäuses dies an dieser Stelle zulassen. Damit kann eine zusätzliche Gewichtsersparnis erlangt werden. Eine im Prinzip kugelförmig ausgebildete Verdickung, sei es jetzt lokaler Art im Bereich einer Gehäuseöffnung für einen Stutzenanschluß oder sei es als umlaufender Bund oder umlaufende Gehäusewulst, bietet für eine drehsymmetrische Bearbeitung die beste Zugänglichkeit. Dies sowohl für die Vorbereitung einer Schweißnaht, eine drehsymmetrische Schweißung auf einem Schweißautomaten, das anschließende Überarbeiten einer Schweißnaht und auch das Anlegen eines Kontrollfilmes für eine Durchstrahlungsprüfung. Die in Fig. 7 gezeigte Verdickung 6 weist eine zylindrische Grundform auf und bietet vergleichbare Vorteile. Jedoch ist hier die spanabhebende Bearbeitung geringfügig aufwendiger.In Figs. 6 and 7 show two different designs are shown. In the Fig. 6, the thickener 6 is arranged a pressure port only in the region. A housing area located to the left of this is made thinner-walled if the pressure conditions within the housing permit this at this point. This allows additional weight savings to be achieved. A thickening, which is basically spherical, whether it is local in the area of a housing opening for a nozzle connection or as a circumferential collar or circumferential housing bead, offers the best accessibility for rotationally symmetrical processing. This both for the preparation of a weld seam, a rotationally symmetrical weld on an automatic welding machine, the subsequent reworking of a weld seam and also the creation of a control film for a radiographic test. The thickening 6 shown in FIG. 7 has a cylindrical basic shape and offers comparable advantages. However, machining is slightly more complex here.

Die gleichen Vorteile wie für die dargestellten Schweißausführungen für Stutzenanschlüsse, treffen auch für angearbeitete Flanschblattgeometrien - Blockflanschausführungen - zu.The same advantages as for the welding designs shown for Spigot connections, also for machined flange sheet geometries - Block flange designs - too.

Claims

1.housing for turbomachines, the interior of which is loaded with high pressure, the housing can be closed by at least one housing cover, in the region of a housing cover the housing is provided with at least one connection surface for a connecting piece and the connection between the housing and the housing cover is made by detachable means, characterized in that the housing ( 1 ) has a thickened portion ( 6 ) at least in the area of the socket ( 3 , 4 ) which is exposed to the high pressure to accommodate the connecting surface of the socket ( 3 , 4 ) and that in the area of the thickened portion ( 6 ) the means for fastening a housing cover are arranged in whole or in part.

2. Housing according to claim 1, characterized in that connection surfaces ( 2 ) and / or connecting means for the connecting piece ( 3 , 4 ) are arranged on a larger diameter and partially in the same plane of the connecting means of a housing cover.

3. Housing according to claim 1 or 2, characterized in that the thickening ( 6 ) is designed as a circumferential bead of the housing.

4. Housing according to claim 3, characterized in that in the region of the housing bead ( 6 ) attached connection surface ( 2 ) is formed rotationally symmetrical.

5. Housing according to one of claims 1 to 4, characterized in that at Using multiple housing cover fasteners this lie outside a projected nozzle cross-section.

6. Housing according to one of claims 1 to 5, characterized in that a connecting piece ( 3 , 4 ) is welded in a manner known per se.