DE19819508A1

DE19819508A1 - Turbine housing with an intermediate layer of sand between inner and outer layers of housing wall

Info

Publication number: DE19819508A1
Application number: DE1998119508
Authority: DE
Inventors: Andreas Feldmueller; Detlef Haje
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-04

Abstract

The turbine housing with a multilayered wall (16) consisting of an inner layer (20) bounding a pressurized space and a load-carrying outer layer (24) separated from one another by a thermal insulating layer capable of taking up compressive forces is characterized by the fact that this insulating layer is a granular nonmetal material, preferably sand. An Independent claim is also included for a method for producing the turbine housing which involves insertion of a core (104b) representing the insulating layer into a mold (100) so that hollow spaces are left for the inner and outer layers (20, 24) of the housing wall, and subsequent filling of these spaces with a casting material (G).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mehrwandigen Druckgehäuses, insbesondere eines Turbi nengehäuses. Unter Druckgehäuse wird hierbei insbesondere ein ein Medium, z. B. Dampf, mit hohem Druck und hoher Temperatur führendes Gehäuse verstanden. Ein entsprechendes Gehäuse ist z. B. das Außengehäuse einer Hochdruckturbine oder ein Druck behälter einer Kesseltrommel einer Dampfkraftanlage.The invention relates to a method of manufacture a multi-walled pressure housing, in particular a turbo housing. A pressure housing is used here in particular a medium, e.g. B. steam, with high pressure and high temperature leading housing understood. A corresponding housing is e.g. B. the outer casing of a high pressure turbine or a pressure Container of a boiler drum of a steam power plant.

Die konstruktive Ausgestaltung eines derartigen Druckgehäuses wird insbesondere von den Dampfzuständen, d. h. dem Dampfdruck und der Dampftemperatur, bestimmt. Aus dem Wunsch nach einem möglichst hohen Wirkungsgrad einer Dampfturbine resultiert das Bestreben nach besonders hohen Dampfzuständen.The structural design of such a pressure housing is particularly affected by the vapor states, i.e. H. the vapor pressure and the steam temperature. From the desire for one The highest possible efficiency of a steam turbine results the striving for particularly high steam conditions.

Eine Erhöhung des Frischdampfdrucks, z. B. auf 300 bar, und der Frischdampftemperatur, z. B. auf 600°C, erfordert sowohl bei einer Hochdruckturbine als auch bei einer Kesseltrommel einer Dampfkraftanlage eine der Temperatureinwirkung entspre chende Werkstoffwahl und eine der Beanspruchung aufgrund des bei hoher Temperatur herrschenden Innendrucks entsprechende Wandauslegung des jeweiligen Druckgehäuses. Zu beachten ist dabei, daß die zulässigen Spannungen mit zunehmender Bauteil temperatur deutlich abnehmen. Zur Aufnahme der Druckkräfte durch das Druckgehäuse würde somit eine entsprechend größere Wandstärke erforderlich.An increase in live steam pressure, e.g. B. to 300 bar, and the live steam temperature, e.g. B. to 600 ° C, requires both with a high pressure turbine as well as with a boiler drum a steam power plant corresponds to the effect of temperature appropriate choice of material and one of the stress due to corresponding at a high temperature corresponding internal pressure Wall design of the respective pressure housing. Please note doing that the allowable stresses with increasing component decrease temperature significantly. To absorb the pressure forces the pressure housing would therefore be a correspondingly larger one Wall thickness required.

Die für hohe Dampfzustände erforderlichen Gehäuseteile aus temperaturbeständigen Werkstoffen mit großer Wanddicke bewir ken angesichts der hohen Kosten für derartige Werkstoffe er hebliche Materialkosten. Einer Zunahme der Wandstärke steht jedoch auch der Aspekt der Herstellbarkeit entgegen, insbe sondere der Gießbarkeit der Legierungen bei den notwendigen Wandstärken. Weitere zu berücksichtigende Aspekte sind das Betriebsverhalten der Turbine hinsichtlich der vom Anwärm- und Abkühlverhalten der Gehäuseteile beeinflußten An- und Ab fahrzeiten sowie die Handhabung aufgrund der mit der Wand stärke zunehmenden Masse. Ferner ist zu berücksichtigen, daß sowohl beim Turbinengehäuse als auch bei der Kesseltrommel die Wandstärke nicht nur mit steigendem Druck zunimmt, son dern daß auch mit zunehmender Temperatur die Festigkeit der üblichen Werkstoffe abnimmt.The housing parts required for high steam conditions cause temperature-resistant materials with a large wall thickness in view of the high cost of such materials considerable material costs. There is an increase in wall thickness but also the aspect of manufacturability, esp especially the castability of the alloys with the necessary ones Wall thicknesses. These are other aspects to consider Operating behavior of the turbine with regard to the and cooling behavior of the housing parts influenced on and off travel times as well as handling due to the wall strengthen increasing mass. It should also be borne in mind that both in the turbine housing and in the boiler drum the wall thickness not only increases with increasing pressure, son that with increasing temperature the strength of the usual materials decreases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders ge eignetes Verfahren zur Herstellung eines mehrwandigen Druck gehäuses, insbesondere eines Turbinengehäuses für eine Hoch druckturbine, anzugeben.The invention has for its object a particularly ge suitable method for producing a multi-walled print housing, in particular a turbine housing for a high pressure turbine, to be specified.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Variante erfindungsge mäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu werden in eine Gußform ein die Zwischenlage repräsentierender Kern ein gelegt und anschließend ein die Außenlage und/oder die Innen lage bildender Hohlraum ausgegossen.This task is fiction, according to a first variant moderately solved by the features of claim 1. For this purpose, in a mold a core representing the intermediate layer placed and then the outer layer and / or the inner layer-forming cavity poured out.

Zur Schaffung zusätzlicher Hohlräume können weitere Kerne in die Gußform eingelegt werden. Insbesondere können auch an ei ner Stirnseite des die Zwischenlage repräsentierenden Kerns an dessen Umfang verteilt angeordnete Zapfen als zusätzliche Kernlagerung in die Gußform eingelegt werden. Nach dem Abguß und Entnahme des gegossenen Druckgehäuses aus der Gußform werden diese Zapfen, die vorzugsweise Bestandteile des die Zwischenlage repräsentierenden Kerns sind, entfernt. Die ver bleibenden Öffnungen können dann vorteilhafterweise mit einem Innengewinde zur Verschraubung eines Gehäusedeckels versehen werden. Additional cores can be created in order to create additional cavities the mold can be inserted. In particular, also at egg ner end face of the core representing the intermediate layer cones distributed around its circumference as additional Core storage can be inserted into the mold. After the cast and removing the cast pressure housing from the mold these cones, which are preferably components of the Core representing liner are removed. The ver permanent openings can then advantageously with a Provide internal thread for screwing a housing cover become.

Die Gehäusewand kann in einem einstufigen oder zweistufigen Gießvorgang hergestellt werden. Beim einstufigen Gießvorgang wird mittels einer Anzahl von Kernen in der vorzugsweise aus sandhaltigem Werkstoff bestehenden Gußform ein u-förmiges Hohlprofil geschaffen, das anschließend in einem einzigen Gießvorgang ausgefüllt wird. Beim zweistufigen Gießvorgang werden entweder zunächst die vorgefertigte Innenlage oder die vorgefertigte Außenlage zusammen mit dem die Zwischenlage re präsentierenden Kern in die Gußform eingelegt und anschlie ßend ein die jeweilig andere Lage bildender Hohlraum ausge gossen. Dabei kann die vorgefertigte Lage ebenfalls gegossen oder aus Vollmaterial geformt sein.The housing wall can be in a one-stage or two-stage Casting process can be made. In the one-step casting process is preferably made from a number of cores in the sand mold material existing a U-shaped Hollow profile created, which then in a single Pouring process is filled. In the two-stage casting process either the prefabricated inner layer or the prefabricated outer layer together with the liner right presenting core in the mold and then ßend a cavity forming the respective other layer out poured. The prefabricated layer can also be cast or be made of solid material.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung verbleibt der Kern im Anschluß an den Gießvorgang als wärmeisolierende Zwischenlage im gegossenen Wandbauteil. Er ist somit gleich zeitig Isolierwerkstoff oder Isolationsmaterial. Durch geeig nete gießtechnische Maßnahmen, wie z. B. eine gezielte Küh lung oder Isolation bestimmter Bereiche, kann der Erstar rungsvorgang derart beeinflußt werden, daß das Isolationsma terial unter einer Druckvorspannung zwischen den diesen um schließenden Wandlagen steht. Dadurch ist eine enge Einbin dung der Zwischenlage in den beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Druckgehäuses auftretenden Kraftfluß vom Gehäuseinnenraum zum Außenraum gegeben. Das im Anschluß an den Gießvorgang im Gehäusebauteil verbleibende Isolationsmaterial erfüllt somit besonders zuverlässig die Doppelfunktion einer Wärmeisolation und einer Weiterleitung der betriebsbedingt innerhalb des Druckgehäuses herrschenden Druckkraft von der Innenlage über die Zwischenlage zur Außenlage.According to a particularly advantageous development, there remains the core after the casting process as heat insulating Liner in the cast wall component. It is therefore the same early insulation material or insulation material. By suitable nete casting measures such. B. a targeted cooling or isolation of certain areas, the starter can tion process are influenced so that the Isolationsma material under a compressive preload between them closing wall layers. This is a close involvement of the intermediate layer in the intended use of the pressure housing occurring power flow from the housing interior given to the outside space. The following the casting process in Housing component remaining insulation material thus fulfilled the double function of thermal insulation is particularly reliable and a forwarding of operationally within the Pressure housing prevailing pressure force from the inner layer the intermediate layer to the outer layer.

Die genannte Aufgabe wird gemäß einer weiteren Variante er findungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Vor teilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Unteransprüche. According to a further variant, the said task is performed solved according to the invention by the features of claim 8. Before partial further training is the subject of this back-related subclaims.

Gemäß dieser weiteren Variante wird das die Zwischenlage bil dende Isolationsmaterial in einen im vorgefertigten Wandbau teil der Gehäusewand gebildeten Zwischenraum eingebracht und verdichtet. Das Wandbauteil kann dabei bereits einteilig oder zweiteilig aus der Außenlage und aus der Innenlage aufgebaut sein. Beim zweiteiligen Aufbau wird das die Zwischenlage bil dende Isolations- oder Füllmaterial während des Zusammenfü gens der Außen- und Innenlage in den Zwischenraum einge bracht. Die Außen- und Innenlage kann dann wiederum gegossen oder aus einem Blechmaterial geformt sein.According to this further variant, this becomes the intermediate layer insulation material in a prefabricated wall construction introduced part of the housing wall formed space condensed. The wall component can already be in one piece or constructed in two parts from the outer layer and from the inner layer be. In the two-part construction, this becomes the liner bil insulation or filling material during assembly gens the outer and inner layer in the space brings. The outer and inner layers can then be cast or be formed from a sheet metal material.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich nung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention are based on a drawing tion explained in more detail. In it show:

Fig. 1 in perspektivischer, teilweise aufgeschnittener Darstellung einen mehrlagigen Gehäuseabschnitt in einer Gußform mit mehreren Kernen, Fig. 1 is a perspective, partially cutaway view of a multilayer housing section in a mold with multiple cores,

Fig. 2 im Längsschnitt einen Ausschnitt II aus Fig. 1 mit einer zusätzlichen Kernlagerung, Fig. 2 in longitudinal section a detail II from Fig. 1 with an additional core bearing,

Fig. 3 bis 5 im Längsschnitt Gußformen zur stufenweisen Her stellung eines mehrlagigen Gehäuseabschnitts, und Fig. 3 to 5 in longitudinal section molds for the gradual manufacture of a multi-layer housing section, and

Fig. 6 und 7 die Einbringung einer Zwischenlage in einen doppelwandigen, ein- bzw. mehrteiligen Gehäuse wandabschnitt im Längsschnitt. FIGS. 6 and 7, the introduction of an intermediate layer in a double-mono-, or multi-part housing wall portion in longitudinal section.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in all figures with the provided with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt eine Gußform 1 mit einer Einfüllöffnung (Speiser) 2 und mit einer Aufstiegsöffnung (Steiger) 3 sowie mit einer Anzahl von Kernen 4a, 4b zum Gießen einer mehrlagigen zylin drischen Gehäusewand 5 eines Druckgehäuses. Die Gußform 1 bildet in Verbindung mit der dargestellten Anordnung der Ker ne 4a, 4b ein rotationssymmetrisches und U-förmiges Hohlpro fil 6 mit einem außenliegenden Hohlraum oder Hohlraumschenkel für die spätere Außenlage 5a und einem innenliegenden Hohl raumschenkel für die spätere Innenlage 5b der Gehäusewand 5. Fig. 1 shows a mold 1 with a filling opening (feeder) 2 and with a riser opening (riser) 3 and with a number of cores 4 a, 4 b for casting a multi-layered cylindrical housing wall 5 of a pressure housing. The mold 1 forms in connection with the arrangement of the Ker ne 4 a, 4 b, a rotationally symmetrical and U-shaped Hohlpro fil 6 with an external cavity or hollow leg for the later outer layer 5 a and an inner hollow space leg for the later inner layer 5 b the housing wall 5 .

Das mit einem Gußwerkstoff G auszufüllende Hohlraumprofil 6 wird mittels eines die Gehäusewand 5 repräsentierenden Mo dells in der verlorenen Gußform 1 aus feinkörnigem Formstoff F hergestellt. Dazu werden ein Unterkasten Ia und anschlie ßend ein Oberkasten 1b als Formkästen der Gußform 1 auf das Modell aufgestampft. Dabei wird der mineralische Formstoff F, der mit Bindemitteln versehene mineralische Bestandteile ent hält, verfestigt. Nachdem das Modell aus den Formkästen 1a, 1b ausgehoben worden ist, werden die Kerne 4a, 4b in die Gußform 1 eingelegt. Dabei können die Kerne 4a, 4b in Längs- und Um fangsrichtung mittels Kerneisen verstärkt sein. Nachdem die Gußform 1 durch Zusammensetzten der Formkästen 1a, 1b ge schlossen worden ist, wird der Gußwerkstoff G über die Ein füllöffnung 2 in das Hohlprofil 6 eingefüllt, wobei in den Steiger 3 gelangter Gußwerkstoff G in das Hohlprofil 6 zu rückfließen kann. Ein umlaufender Bund 7 am Kern 4b dient da bei zur Aufnahme von Kräften oder Momenten, die aufgrund des Kerngewichtes oder infolge eines Kernauftriebs beim Gießvor gang auftreten können.The cavity profile 6 to be filled with a casting material G is produced by means of a Mo representing the housing wall 5 in the lost casting mold 1 from fine-grained molding material F. For this purpose, a lower box Ia and then an upper box 1 b are stamped onto the model as molded boxes of the casting mold 1 . The mineral molding material F, which contains mineral components provided with binders, is solidified. After the model has been lifted out of the mold boxes 1 a, 1 b, the cores 4 a, 4 b are placed in the mold 1 . The cores 4 a, 4 b can be reinforced in the longitudinal and circumferential direction by means of core irons. After the mold 1 by combining set of mold boxes 1 a, 1 b ge included is, the casting material G via the A filling opening 2 filled in the hollow profile 6, wherein gelangter in the Steigerwald 3 casting material G can flow back into the hollow profile. 6 A circumferential collar 7 on the core 4 b serves to absorb forces or moments that may occur during the casting process due to the core weight or due to core lift.

Nach Erstarrung des Gußwerkstoffs G wird die Gußform 1 von der gegossenen Gehäusewand 5 abgenommen. Anschließend werden der den Gehäuseinnenraum 8 des Druckgehäuses repräsentierende zentrale Kern 4a sowie teilweise der ringförmige Zwischen kern 4b entfernt. Der zwischen der Außenlage 5a und der In nenlage 5b der Gehäusewand 5 liegende Teil des Kerns 4b ver bleibt als Zwischenlage 5c imgegossenen Bauteil. Dieser ent lang der gestrichelten Trennlinie 9 vom Kern 4b abgetrennte Teilist somit vorteilhafterweise gleichzeitig Isolationsma terial innerhalb der Gehäusewand 5. Dadurch wird einerseits ein Herstellungsschritt bezüglich der Realisierung der Zwi schenlagen 5c eingespart. Andererseits ist der entsprechende Teil des Kerns 4b als Zwischenlage 5c während des Erstar rungsvorgangs des Gußwerkstoffs G innerhalb des Hohlraumpro fils 6 zwischen der Außenlage 5a und der Innenlage 5b der Ge häusewand 5 form- und kraftschlüssig eingebettet.After the casting material G has solidified, the casting mold 1 is removed from the cast housing wall 5 . Subsequently, the central core 4 a representing the housing interior 8 of the pressure housing and, in part, the annular intermediate core 4 b are removed. The part of the core 4 b lying between the outer layer 5 a and the inner layer 5 b of the housing wall 5 b remains as an intermediate layer 5 c cast component. This ent along the dashed dividing line 9 from the core 4 b part is thus advantageously simultaneously Isolationsma material within the housing wall 5 . On the one hand, this saves one manufacturing step with regard to the implementation of the intermediate layers 5 c. On the other hand, the corresponding part of the core 4 b as an intermediate layer 5 c during Erstar approximately operation of the casting material G inside the Hohlraumpro fils 6 between the outer layer 5 a and the inner layer 5 b of Ge housing wall 5 form-locking and force-locking embedded.

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise eine bevorzugte zusätzliche Kernlagerung im Scheitelbereich des Hohlprofils 6. Dabei sind mehrere, z. B. vier, über den Umfang verteilt angeordnete Zapfen 10 vorgesehen. Diese über einen Teil ihrer Länge in den Zwischenraum zwischen der Außenlage 5a und der Innenla ge 5b ragenden Zapfen 10 liegen auf einem am Kern 4a vorge sehenen Bund 11 auf, z. B. in dort vorgesehenen Ausnehmungen. Die Zapfen 10 sind dabei vorzugsweise Bestandteil des Kerns 4b. Im Anschluß an den Gießvorgang werden die Zapfen 10 ent fernt. In die entstehenden Öffnungen können dann entsprechen de Gewinde zum Anschrauben eines Gehäusedeckels eingebracht werden, der anschließend dicht verschweißt wird. Fig. 2 shows part of a preferred additional core storage in the vertex region of the hollow profile 6. There are several, e.g. B. four, distributed over the circumference arranged pin 10 is provided. These over part of their length in the space between the outer layer 5 a and the inner layer 5 b projecting pin 10 are on a core 4 a provided on collar 11 , z. B. in recesses provided there. The pins 10 are preferably part of the core 4 b. Following the casting process, the pins 10 are removed ent. Corresponding threads can then be introduced into the resulting openings for screwing on a housing cover, which is then tightly welded.

Durch die Aufteilung der Gehäusewand 5, d. h. der Wandung des Druckgehäuses, in voneinander getrennte Funktionsträger kann jede Wandlage 5a bis 5c materialsparend ausgelegt und dabei bezüglich deren Funktion optimiert werden. Da sich die Innen lage 5b an der Zwischenlage 5c und über diese an der Außen lage 5a abstützt und den bestehenden Innendruck nur an diese übertragen muß, ist eine im Verhältnis zur gesamten Dicke der Wandung geringe Wandstärke der Innenlage 5b erforderlich. Als Gußwerkstoff wird zweckmäßigerweise hochwarmfester Chrom- Stahl oder Stahlguß, vorzugsweise 9%- bis 11%-Chrom-Stahl, insbesondere 10%-Chrom-Stahl, mit einem ferritisch/bainiti schen Mischgefüge, verwendet.By dividing the housing wall 5 , ie the wall of the pressure housing, into separate functional supports, each wall layer 5 a to 5 c can be designed in a material-saving manner and its function optimized. Since the inner layer 5 b is supported on the intermediate layer 5 c and on this on the outer layer 5 a and the existing internal pressure only has to be transferred to it, a small wall thickness of the inner layer 5 b is required in relation to the total thickness of the wall. As the casting material, heat-resistant chromium steel or cast steel, preferably 9% to 11% chromium steel, in particular 10% chromium steel, with a ferritic / bainitic mixture, is advantageously used.

Die Zwischenlage 5c erfüllt die Funktion einer wärmeisolie renden Schicht, über deren Dicke oder radiale Ausdehnung ein Abbau der Temperatur (Temperaturgradient) vom Gehäuseinnen raum 8 zum Außenraum erfolgt. Die Zwischenlage 5c nimmt die Druckkräfte der Innenlage 5b auf und leitet diese weiter. Sie ist dabei sowohl druckbeständig als auch temperaturbeständig, hat jedoch keine dichtende Funktion.The intermediate layer 5 c fulfills the function of a heat-insulating layer, the thickness or radial expansion of which reduces the temperature (temperature gradient) from the housing interior 8 to the exterior. The intermediate layer 5 c absorbs the compressive forces of the inner layer 5 b and passes them on. It is both pressure-resistant and temperature-resistant, but has no sealing function.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung der Ge häusewand einer Kesseltrommel oder einer Turbine, insbeson dere einer Hochdruckturbine, für hohe Dampfzustände. Die von einem derartigen Druckgehäuse zu erfüllenden Funktionen, näm lich die Abdichtung des eingeschlossenen Mediums einerseits und die Erzeugung einer Gegenkraft zur Druckkraft des um schlossenen Mediums andererseits, werden den voneinander ge trennten Wandungslagen 5a bis 5c zugeordnet. Dabei übernimmt die Zwischenlage 5c die Funktion einer hinreichenden Wärme isolierung, während die dem Gehäuseinnenraum 8 zugewandte und damit dem Strömungsmedium direkt ausgesetzte Innenlage 5b le diglich die Funktion der Abdichtung des Gehäuseinnenraums 8 und der Trennung des Mediums von den weiteren Lagen 5c und 5a erfüllt. Die Außenlage 5a dient zur Aufnahme der durch die Isolierschicht der Zwischenlage 5c weitergeleiteten Pressun gen infolge des Medium-Drucks und trägt die durch den Innen druck im Druckgehäuse erzeugten Kräfte.The method is particularly suitable for producing the housing wall of a boiler drum or a turbine, in particular a high-pressure turbine, for high steam conditions. The functions to be fulfilled by such a pressure housing, namely the sealing of the enclosed medium on the one hand and the generation of a counterforce to the compressive force of the enclosed medium on the other hand, are assigned to the mutually separated wall layers 5 a to 5 c. The intermediate layer 5 c assumes the function of adequate thermal insulation, while the inner layer 8 facing the housing interior 8 and thus directly exposed to the flow medium 5 b le diglich the function of sealing the housing interior 8 and the separation of the medium from the other layers 5 c and 5 a fulfilled. The outer layer 5 a serves to receive the pressun conditions passed through the insulating layer of the intermediate layer 5 c due to the medium pressure and carries the forces generated by the inner pressure in the pressure housing.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung den oberhalb einer Symmetrielinie oder Rotationsachse 12 liegenden Teil einer Gußform 20, der - analog zu Fig. 1 - einen oberen Formkasten 20b repräsentiert. Der oberhalb der Rotationsachse 12 liegen de Teil des wiederum den späteren Gehäuseinnenraum 8 ausfül lenden Kerns 4a begrenzt ein L-förmiges Hohlraumprofil 21, dessen Schenkel 21a und 21b in die wiederum aus feinkörnigem Füll- oder Formstoff F bestehende Gußform 20 modelliert wor den sind. Bei dieser Variante wird zunächst die Innenlage 5b durch Ausfüllen des Hohlraums 21 mittels des Gußwerkstoffs G hergestellt. FIG. 3 shows a simplified representation of that part of a casting mold 20 which lies above a line of symmetry or axis of rotation 12 and which, analogously to FIG. 1, represents an upper molding box 20 b. The above the axis of rotation 12 are de part of the core 4 a, which in turn fills the later housing interior 8 , delimits an L-shaped cavity profile 21 , whose legs 21 a and 21 b are modeled into the casting mold 20 , which again consists of fine-grained filler or molding material F. are. In this variant, the inner layer 5 b is first produced by filling the cavity 21 by means of the casting material G.

Alternativ kann - wie Fig. 4 zeigt - auf ähnliche Weise zu nächst die Außenlage 5a hergestellt werden. Dabei unterschei det sich die Gußform 20 von der Alternative gemäß Fig. 3 im wesentlichen durch die radiale Ausdehnung des Kerns 4, der den späteren Gehäuseinnenraum 8 sowie den für die Innenlage 5b und die Zwischenlage 5c benötigten Raum repräsentiert. Ein zur Herstellung der Außenlage 5a bevorzugt vorgesehener Hohl raum 23 weist wiederum ein L-förmiges Profil mit einem kurzen Schenkel 23a und einem langen Schenkel 23b auf. Im Gegensatz zum für die Innenlage 5b vorgesehenen Hohlraum 21 ist der kurze Schenkel 23a auf der dem kurzen Schenkel 21a der Innen lage 5b gegenüberliegenden Seite angeordnet und auf die Rota tionsachse 12 hin ausgerichtet.Alternatively, as shown in FIG. 4, the outer layer 5 a can first be produced in a similar manner. In this case, under failed the mold det 20 of the alternative according to Fig. 3 essentially by the radial expansion of the core 4, which represents the later interior of the housing 8 as well as the space required for the inner layer 5 b and the intermediate layer 5 c. A preferably provided for the production of the outer layer 5 a cavity 23 in turn has an L-shaped profile with a short leg 23 a and a long leg 23 b. In contrast to the cavity 21 provided for the inner layer 5 b, the short leg 23 a is arranged on the side opposite the short leg 21 a of the inner layer 5 b and aligned with the axis of rotation 12 .

Fig. 5 zeigt die Herstellung der mehrlagigen Gehäusewand 5 im weiteren Herstellungsschritt, in dem zusammen mit dem den Ge häuseinnenraum 8 repräsentierenden Kern 4a entweder die gemäß der Alternative nach Fig. 3 im ersten Herstellungsschritt vor gefertigte Innenlage 5b oder die gemäß der Alternative nach Fig. 4 vorgefertigte Außenlage 5a in die entsprechende Guß form 20 eingelegt werden. Gleichzeitig wird der die Zwischen lage 5c repräsentierende Kern 4b in die zuvor entsprechend modellierte Gußform 20 eingelegt. Je nach Alternative wird dabei der Hohlraum 21 für die Innenlage 5b oder der Hohl raum 23 für die Außenlage 5a gebildet. Anschließend wird die ser Hohlraum 21 bzw. 23 ausgegossen. Auch bei der auf diese Weise hergestellten Gehäusewand 5 verbleibt der Kern 4b als Zwischenlage 5c im gegossenen Bauteil. Fig. 5 shows the manufacture of the multi-layer housing wall 5 in the further manufacturing step, in which together with the Ge housing interior 8 representing core 4 a either according to the alternative of FIG. 3 in the first manufacturing step before inner layer 5 b or according to the alternative after Fig. 4 prefabricated outer layer 5 a in the corresponding mold 20 are inserted. At the same time, the core 4 b representing the intermediate layer 5 c is inserted into the correspondingly modeled mold 20 . Depending on the alternative, the cavity 21 for the inner layer 5 b or the cavity 23 for the outer layer 5 a is formed. Then the water cavity 21 or 23 is poured out. In the case of the housing wall 5 produced in this way, the core 4 b remains as an intermediate layer 5 c in the cast component.

Anstelle des Einlegens eines separaten Kerns 4b kann das Iso lationsmaterial auch in der erforderlichen Wandstärke und Formgebung auf die bereits vorgefertigte Lage 5a, 5b aufgetra gen werden. Dabei sollte das Isolationsmaterial derart aufge bracht und gegebenenfalls verstärkt werden, daß dieses den Anforderungen des weiteren Gießprozesses entspricht. Zur Ver stärkung können beispielsweise Kerneisen verwendet werden. Die Formgebung des Isolationsmaterials kann auch durch spezi elle Kernformen vorgenommen werden, in die die bereits herge stellte oder vorgefertigte Lage 5a, 5b eingelegt und mit Iso lationsmaterial umformt wird. Das auf diese Weise mit Isola tionsmaterial umformte und in die Gußform 20 eingelegte Guß stück bildet dann praktisch wiederum einen Kern, der eine der Lagen 5a, 5b der späteren Gehäusewand 5 bereits enthält und im Anschluß an den weiteren Gießvorgang im fertiggestellten Bau teil verbleibt.Instead of inserting a separate core 4 b, the insulation material can also be applied in the required wall thickness and shape to the already prepared layer 5 a, 5 b. The insulation material should be brought up and, if necessary, reinforced so that it meets the requirements of the further casting process. For example, core iron can be used for reinforcement. The shaping of the insulation material can also be carried out by means of special core shapes, into which the already manufactured or prefabricated layer 5 a, 5 b is inserted and formed with insulation material. The in this way with Isola tion material formed and inserted into the casting mold 20 then forms practically in turn a core that already contains one of the layers 5 a, 5 b of the later housing wall 5 and remains in part after the further casting process in the finished construction .

Eine zuverlässige Verbindung der nacheinander hergestellten Gußteile oder Lagen 5a, 5b an den Berührungsflächen der Schen kel 21a und 23b bzw. 21b und 23a erfolgt durch Formschluß, Kraftschluß, Stoffschluß oder durch eine Kombination dieser Schlußarten. Auch kann eine nachträgliche Verbindungsherstel lung, beispielsweise durch Schweißung, erfolgen. Durch die Gießreihenfolge ist infolge Schrumpfung eine gewünschte Druckvorspannung des Isolationsmaterials zwischen den um schließenden Wandungsteilen oder Wandungslagen 5a, 5b erreich bar. Dieser Effekt kann durch entsprechende gießtechnische Maßnahmen, beispielsweise durch gezieltes Kühlen, unterstützt werden.A reliable connection of the castings or layers 5 a, 5 b produced in succession at the contact surfaces of the legs 21 a and 23 b or 21 b and 23 a takes place by positive locking, frictional locking, material locking or by a combination of these types of locking. A subsequent connection can also be made, for example by welding. Due to the casting sequence, a desired pressure bias of the insulation material between the closing wall parts or wall layers 5 a, 5 b can be reached due to shrinkage bar. This effect can be supported by appropriate casting measures, for example by targeted cooling.

Ein wesentlicher Vorteil der stufenweisen Herstellung der Ge häusewand 5 im Vergleich zur einstufigen Herstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegt in der Kombinierbar keit verschiedener Werkstoffe entsprechend den unterschiedli chen Anforderungen an die Innenlage 5b bzw. an die Außen lage 5a. Ein weiterer Vorteil besteht in der vergleichsweise einfachen Gestaltung der jeweils bereitzustellenden Guß form 20. Demgegenüber liegt der wesentliche Vorteil des Her stellungsverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in dem lediglich einzigen erforderlichen Gießschritt. A major advantage of the gradual manufacture of the Ge housing wall 5 compared to the one-stage manufacture according to the embodiment of FIG. 1 lies in the combinability of different materials according to the differing requirements for the inner layer 5 b and the outer layer 5 a. Another advantage is the comparatively simple design of the mold 20 to be provided in each case. In contrast, the main advantage of the manufacturing method according to the embodiment of FIG. 1 lies in the only required casting step.

Bei einem alternativen Herstellungsverfahren nach den Fig. 6 und 7 wird zunächst ein U-förmiges Profilteil 6' als Gehäuse wand 5 nach einem der sogenannten umformenden, fügenden oder trennenden bzw. abtragenden Fertigungsverfahren herge stellt. Auch kann bei der Variante gemäß Fig. 6 zunächst wie derum eine zylindrische Gehäusewand 5 zur Herstellung des U-Profilteils 6' mit einem die Innenlage 5b und einem die Au ßenlage 5a repräsentierenden Schenkel gegossen werden. An schließend wird der zwischen den Schenkel des U-Profil teils 6' verbleibende kreisringförmige Zwischenraum 24 zur Bildung der Zwischenlage 5c mit einem Füllstoff E als Isola tionsmaterial gefüllt und dieser verdichtet.In an alternative manufacturing method according to FIGS. 6 and 7, a U-shaped profile part 6 'is first used as a housing wall 5 according to one of the so-called forming, joining or separating or abrasive manufacturing processes. Also, in the variant according to Fig. 6, first as derum a cylindrical housing wall 5 for the manufacture of the U-profile part 6 'with the inner layer 5 b and the Au ßenlage 5 are representative of a leg cast. At closing, between the legs of the U-profile part 6 'remaining annular space 24 to form the intermediate layer 5 c is filled with a filler E as insulation material and this is compressed.

Bei einer Kombination von niedrigschmelzendem Werkstoff, z. B. GGG, für die Außenlage 5a und hochschmelzendem Werkstoff, z. B. Ferrit oder Austenit, für die Innenlage 5b eignet sich besonders - ebenso wie das anhand der Fig. 3 bis 5 be schriebene Herstellungsverfahren - das anhand der Fig. 7 ver anschaulichte Herstellungsverfahren. Hier werden die beiden Lagen 5a und 5b separat, z. B. in einem umformenden Ferti gungsverfahren, hergestellt und anschließend miteinander zur Bildung des U-Profilteils 6' zusammengesetzt. Die dabei zu sammengesetzten Profile der Außenlage 5a und der Innenlage 5b können verschiedenartig sein.With a combination of low melting material, e.g. B. GGG, for the outer layer 5 a and high-melting material, for. B. ferrite or austenite, for the inner layer 5 b is particularly suitable - just like the manufacturing method described with reference to FIGS. 3 to 5 - the manufacturing method illustrated in FIG. 7. Here the two layers 5 a and 5 b are separated, e.g. B. in a forming manufacturing process, manufactured and then assembled together to form the U-profile part 6 '. The profiles of the outer layer 5 a and the inner layer 5 b to be composed can be of various types.

Fig. 7 zeigt dabei eine mögliche Profilgebung, bei der die Au ßenlage wiederum L-förmig ist, während die Innenlage 5b eine daran angepaßte Stufenkontur aufweist. Bei dieser Alternative wird das Isolationsmaterial in Form des Füllstoffs E während des Zusammenfügens der beiden Lagen 5a und 5b als Zwischen lage 5c in den Zwischenraum 24 eingebracht und anschließend verdichtet. Fig. 7 shows a possible profile, in which the outer layer is again L-shaped, while the inner layer 5 b has an adapted step contour. In this alternative, the insulation material in the form of the filler E is introduced during the assembly of the two layers 5 a and 5 b as an intermediate layer 5 c into the intermediate space 24 and then compressed.

Als Füllstoff E für die Zwischenlage 5c wird zweckmäßigerwei se ein nichtmetallischer, anorganischer Werkstoff verwendet. As filler E for the intermediate layer 5 c, a non-metallic, inorganic material is expediently used.

Besonders vorteilhaft ist ein Schüttgut, zweckmäßigerweise Sand, da dieser im Gegensatz zu einem massiven Werkstoff, wie beispielsweise einem metallischen Werkstoff, eine relativ gu te Wärmeisolation erreicht und sich bezüglich der erforderli chen Form besonders gut an die Gegebenheiten anpaßt. Gegen über einem keramischen Werkstoff ist bei Verwendung eines Schüttgutes als Zwischenlage 5c auch die Gefahr eines Bruches mit infolge einer dadurch hervorgerufenen Spannungskonzentra tion einem Anriß in den benachbarten Lagen 5a, 5b vermieden. Der Füllstoff E sollte in verdichtetem Zustand zwischen der Außenlage 5a und der Innenlage 5b vorliegen. Zur Aufrechter haltung eines Mindestdrucks auf den Füllstoff E sind die In nenlage 5b und die Außenlage 5a daher gewissermaßen vorge spannt.A bulk material, expediently sand, is particularly advantageous since, in contrast to a solid material, such as a metallic material, it achieves a relatively good thermal insulation and adapts particularly well to the circumstances with regard to the required shape. Compared to a ceramic material when using a bulk material as an intermediate layer 5 c, the risk of breakage as a result of a stress concentration caused thereby, a crack in the adjacent layers 5 a, 5 b is avoided. The filler E should be present in the compressed state between the outer layer 5 a and the inner layer 5 b. To maintain a minimum pressure on the filler E, the inner layer 5 b and the outer layer 5 a are therefore pre-tensioned to a certain extent.

Claims

1. A method for producing a pressure housing with a multi-layer housing wall ( 5 ) with a housing interior ( 8 ) sealing inner layer ( 5 b) and with a pressure-resistant intermediate layer ( 5 c) for thermal insulation and with a load-bearing outer layer ( 5 a) in a mold ( 1 , 20 ) a core ( 4 c) representing the intermediate layer ( 5 c), forming a cavity ( 6 , 23 ) for the outer layer ( 5 a) and / or a cavity ( 6 , 21 ) for the inner layer ( 5 b) is inserted, and in which the or each cavity ( 6 , 21 , 23 ) is then filled with a cast material.

2. The method according to claim 1, in which within the casting mold ( 1 ) by means of the intermediate layer ( 5 c) representing the first core ( 4 b) and a housing core ( 8 ) forming the second core ( 4 a) a U-shaped hollow profile ( 6 ) for the inner layer ( 5 b) and for the outer layer ( 5 a) is formed.

3. The method of claim 1, wherein the prefabricated In nenlage (5 b) and of the intermediate layer (5 c) forming the core (4 b) in the mold (20) inserted and the cavity (23) for the outer layer (5 a ) is filled out.

4. The method of claim 1, wherein the pre-Au ßenlage (5 a) and the intermediate layer (5 c) forming core (4 b) in the mold (20) inserted and the cavity (21) for the inner layer (5 b ) is filled out.

5. The method according to any one of claims 3 or 4, in which an L-shaped cavity ( 21 or 23 ) for the outer layer ( 5 a) and / or for the inner layer ( 5 b) is formed in the casting mold ( 20 ).

6. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein said the intermediate layer (5 c) representing core rule layer (4 b) as Zvi (5 c) remains in the housing wall (5).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, in which together with the intermediate layer ( 5 c) representing the core ( 4 b) a number of pins ( 10 ) is inserted as a core bearing in the mold ( 1 ).

8. A process for producing a pressure housing with a multi-layer housing wall ( 5 ) with an inner layer ( 8 ) sealing an inner layer ( 5 b) and with a pressure-resistant intermediate layer ( 5 c) for thermal insulation and with a force-bearing outer layer ( 5 a), in which in a space ( 24 ) of a U-shaped profile part ( 6 ') a filler (E) is introduced as an intermediate layer ( 5 c).

9. The method according to claim 8, wherein the U-shaped profile part ( 6 ') is in several parts, wherein during or after joining together the outer layer ( 5 a) and the inner layer ( 5 b) of the filler (E) as an intermediate layer ( 5 c) is introduced.

10. The method according to claim 8 or 9, in which as a filler (E) a non-metallic and inorganic material preferably sand.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the outer layer ( 5 a) and / or the inner layer ( 5 b) from heat-resistant metal, preferably from 9% to 11% chromium steel, is cast.