DE2458280C2 - Faltenbalg-Ausdehnungseinrichtung - Google Patents
Faltenbalg-AusdehnungseinrichtungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L51/00—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines
- F16L51/02—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube
- F16L51/03—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube comprising two or more bellows
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Faltenbalg-Ausdehnungseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Faltenbalg-Ausdeh-
nungseinrichiung ist aus der CH-FS 3 30 600 bekannt
Große Dampfturbinen beispielsweise verwenden Ausdehnungsverbindungen in den Querverbindungsleitungen
zwischen den Turbinengebausen. Neuartige Konstruktionen erfordern die Verwendung von Balgverbindungen,
die eine größere · Anzahl von Falten besitzen als zuvor verwendete Verbindungen, um die
auftretende größere Wärmeausdehnung aufzunehmen.
Um die Spannungen im Betrieb auf einen zulässigen Wert zu begrenzen, ist die Zahl der Falten des Balgs
nahezu doppelt so groß wie bei gegenwärtig verwendeten Konstruktionen. Hierbei treten jedoch neue
Probleme auf, denn eine ungleichmäßige Auslenkung der Falten bewirkt eine erhöhte Inanspruchnahme für
einige Falten im Betrieb und einen vorzeitigen Ausfall infolge von Ermüdungseffekten, und es tritt eine starke
Verzerrung der Steigung der Falten auf, die auch allgemein als »Verwindung« unter Belastung durch
Innendruck bekannt ist Diese Verwindung steht bekanntlich in Beziehung mit der Erhöhung des Drucks
und der Anzahl der Falten.
Zur Oberwindung des. Problems der ungleichmäßigen
Auslenkung sind verschiedene Maßnahmen bekannt Es wurden sogenannte »selbststabilisierende« Ringe verwendet
die im Wurzel- oder Fußteil jeder Falte eingefügt sind und die Druckauslenkung an jeder Falte
begrenzen. Sie begrenzen jedoch nicht die Veriänge-
rung. Weiterhin wurden Endanschläge an äußeren Führungsstangen vorgesehen, die entweder mit den
Wurzel- oder Fußringen oder mit jedem Ende des Faltenbalges verbunden sind. Sie können zwar so
aufgebaut werden, daß sie die Gesamtverlängerung und die Gesamtkompression begrenzen, sie gestatten
jedoch eine ungleichmäßige Auslenkung einzelner Falten. Schließlich sind sogenannte »Pantograph«-Mechanismen
bekannt welche mit äußeren Fußringen verbunden sind und die Bewegung jedes Fußringes und
damit jeder einzelnen Falte regulieren. Sie sind jedoch kostspielig und für den längeren Gebrauch unzuverlässig.
Zur Vermeidung der starken Verwindung ist es einerseits bekannt eine äußere Druckbelastung zu
verwenden, denn von außen belastete Faltenbälge sind
bedeutend stabiler als von innen belastete Faltenbälge.
Dies ist jedoch kostspielig und ist nicht auf alle konstruktiven Formen der Falten und besonders nicht
auf die Formen anwendbar, die gegenwärtig für Querverbindungen an Turbinen benutzt werden. Andererseits
können innere oder äußere Führungsstangen, Zylinder oder Auskleidungen zur Begrenzung des
seitlichen Freiheitsgrades der Falten des Balgs vorgesehen sein.
Diese Verkleidungen sind dann an einem Ende des
Balgs befestigt und verhalten sich wie eine starre Verlängerung des Verbindungsrohres. Diese Verfahren
bei einer größeren Zahl von Falten eines Balgs bringen eine Anzahl von Nachteilen mit sich, insbesondere
besteht eine größere Wahrscheinlichkeit einer ungleichmäßigen Auslenkung einzelner Falten wegen der
ausgeübten axialen Reibungskräfte.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Faltenbalg-Ausdehnungseinrichtung
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die ungleichmäßige Auslenkung
ein7plnpr Falten rip« Balg«: he<m>n7t und Hip V^ru/jn.
dungsverwerfung der Balgverbindung verhindert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan-Spruchs
1 gelöst
vorteühake Ausgestaltungen der Erfindung sind in
dem Unteranspruch gekennzeichnet
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die axiale Expansion und
Kontraktion aller Faltenbälge bzw. Balggruppen durch diese einzeln zugeordneten Anschläge gesteuert werden,
die bei einem Ungleichgewicht der Kräfte beispielsweise durch unterschiedliche Reibungswider-
stände nicht überschritten werden können. Dabei wird
eine ungleichförmige Auslenkung innerhalb der Ausdehnungseinrichtung durch die gleitenden oder schwimmenden
Zwischenringe, den Mittehing und die Mittelringverkleidung verhindert, die sich axial bewegen
können, um eine weitere thermische Ausdehnung an benachbarten Ringen beim Ep-eichen der einzelnen
Endanschläge zuzulassen. Weiterhin kann auf einfache Weise die Verbindung innerhalb der Ausdehnungseinrichtung
verhindert werden durch einen engen radialen Spielraum zwischen jeder zylindrischen Verkleidung
und den eng benachbarten Ringen.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen nähe* 'r'-äntert
Fig. 1 ist eine Draufsicht ei-ier Tu-!~;ie mit
Mehrfachgehäuse und zeigt ein Anwtndur.>sbeispiel
der Faltenbalg-Ausdehnungseinrichtung gemäß der Erfindung.
F i g. 2 ist eine teilweise au? rescnniuene Ansicht von
einem Gehäuse für eine NiecU-H-uck-Turbine und der
Querverbindungsrohrleitung.
Fig.3 ist eine geschnittene Draufsicht auf eine
Ausdehnungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
F i g. 1 und 2 zeigen eine Dampfturbine mit Mehrfachgehäuse.
Die F i g. 1 zeigt die Umrisse einer Sechsstrom-Turbine mit Doppelheizung einschließlich einer Zwischendruck-
oder Wiedererhitzungs-Turbine 11 und mehrfachen Niederdruck-Turbinen 13, 14 und 15. Der
Dampf wird von der Wiedererhitzungs-Turbine den Niederdruck-Turbinen mit Hilfe einer Querverbindungs-Rohrleitung
17 zugeführt
Die Fig.2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht einer solchen Niederdruck-Turbine einschließlich eines äußeren
Gehäuses 19. Die Niederdruck-Turbine ist mit der Querverbindungs-Rohrleitung über eine Turbinen-Ein-Iaßleitung21
verbunden. Die Querverbindungs-Rohrleitung enthält ein äußeres Hüllrohr 23 und innere
Rohrabschnitte 25,27 und 29. Der innere Rohrabschnitt 27 ist ein »T« Formstück, wobei der radiale Teil mit dem
Niederdruck-Turbinengehäuse verschraubt ist Der axiale Teil des T-Abschnittes 27 kann sich frei bewegen
(»schwimmen«) mittels Ausdehnungsverbindungen 31 zwischen den festen Rohrabschnitten 25 und 29, so daß
die Siröimiügsinitteiverbindüng zwischen der Qu?rveibindungsrohrleitung
und dem Turbinengehäuse nicht belastet wird.
Fig.3 zeigt eine Ausdehnungsverbindung zur Verbindung
eines Paars von Rohrabschnitten. Ein Endring 33 ist an jedem Ende eines Rohrabschnittes befestigt,
und jeder Endring erstreckt sich axial in Richtung des anderen Endrings und eines Mittelringes 35. Ein
Zwischenring 37 ist zwischen jeden Endring und den Mittelring eingefügt Die Endringe sind mit den
Zwischenringen durch ein Paar axialer äußerer Baigan-
Mittelring und die Zwischenringe durch ein Paar von axial innen gelegenen Balganordnungen 41 verbunden
sind. Es ist daher ersichtlich, daß sich der Mittelring 35 und die Zwischenringe 37 frei axial verschieben können
und andererseits die Endringe 33 an dem Rohrabschnitt fest verbunden sind.
An jedem Endring sind ein Paar starrer zylindrischer Endringverkleidungen 42 befestigt Unter Beachtung
der in Fig.3 angegebenen Strömungsrichtung ist
ersichtlich, daß sich die am stromaufwärts gelegenen Endring befestigte Endringverkleidung in Richtung
stromabwärts erstreckt und in einem freien Ende endigt Die am stromabwärti gelegenen Endring befestigte
Endringverkleidung erstreckt sich in Richtung stromaufwärts und endigt ebenfalls in einem freien Ende.
Eine starre zylindrische Mittelringverkleidung 43 ist
an dem Mittelring an einem Punkt zwischen den Enden der Mittelringverkleidung befestigt und endigt in einem
stromaufwärts und einem stromabwärts gelegenen freien Ende.
Die freien Enden jeder Endringverkleidung enthalten eine radial nach außen weisende umkreisförmige Rippe
45, die eine axial äußere Anschlagbegrenzung definiert Die freien Enden der Mittelringverkleidung enthalten
jede eine radial nac>- außen weisende umkreisförmige
Rippe 47, die eine axial innen gelegene Anschlagbegrenzung bildet Die axial außen gelegenen Anschlagbegrenzungen
sind festgelegt, während sich die axial innen gelegenen Anschlagbegrenzungen zusammen mit dem
Mittelring, den Zwischenringen und der Mittelringverkleidung
axial verschieben können.
Jeder Zwischenring ist aus eineir radial nach innen weisenden umkreisförmigen Flansch 49 gebildet der in
der Mitte zwischen einem Paar von radial nach innen weisenden, umkreisförmigen Endflanschen 51 angeordnet
ist Die Flansche 49 und 51 erstrecken sich radial nach innen und wirken mit den Rippen 45 und 47 als
Anschlagbegrenzungen oder Endanschlägen zusammen. Der Flansch 49 ragt zwischen den Rippen 45 und 47
nach innen, und die Flansche 51 erstrecken sich nach innen zu beiden Seiten der Rippen 45 und 47.
Im allgemeinen erzeugt eine relativ«; Bewegung der beiden Ringe 33 axiale Kräfte durch die gesamte
Verbindung mit etwa gleicher GröGc, modifiziert durch
den Reibungswiderstand zwischen den Verkleidungen und Ringen. Daher werden bei der vollen Ausdehnung
die Rippen 45 und 47 gleichzeitig im Kontakt mit den benachbarten Flanschen 51 sein, und bei voller
Kompression werden sie gleichzeitig im Kontakt mit dem Flansch 49 sein. Der Bereich für die Ausdehnung
und Kompression für jede einzelne Gruppe wl· durch die Anschläge begrenzt und kann nicht uurch ein
Kr^fteungleichgewicht überschritten werden, das durch
Reibungswiderstand verursacht wird.
Die seitliche Ausbiegung und Verbindung wird beherrscht durch enge radiale Spielräume zwischen den
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mit den Zwischenringen 37 sind, um auf diese Weise eine seitliche Auslenkung zu hemmen, die über eine
begrenzte Größe hinausgeht
Eine zylindrische Hülse 55 ist am freien Ende der Ringverkleidung 42 für das stromaufwärts gelegene
Ende befestigt und erstreckt sich stromabwärts bis zur axialen Überlappung mit dem stromaufwärts gelegenen
Ende der Mittelringverkleidung. Sie bildet hierdurch ein Mittel zur Verhinderung des radialen Dampfdurchtrittes
zwischen den beiden Enden der Ringverkleidung am
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gcicgci'cii t.iiuc uiiu uciix auuinauiwai ti
gelegenen freien Ende der Mittelringverkleidung. Die gleiche Funktion wird am stromabwärts gelegenen
Ende durch eine ζ ./ehe zylindrische Hülse 57 ausgeübt,
die an einem Ende an dem stromabwärts gelegenen freien Ende der Mittelringverkleidung befestigt ist und
axial das freie Ende der Ringverkleidung für das stromabwärts gelegene Ende überlappt
Die Arbeitsweise der Anordnung nach der vorliegenden
Erfindung kann «n der folgenden Weise beschrieben werden. Jede einzelne Balgcnordnung 39/41 enthält
eine Vielzahl und beispielsweise vier Faltungen und liegt damit ohne weiteres innerhalb der konstruktiven
Grenzen für eine einzelne ungestützle Balganordnung,
die keinerlei besondere Beherrschung der Auslenkung oder der Verwindung besitzt Dies bedeutet jedoch, daß
die gesamte Ausdehnungsverbindung mindestens 16 Faltungen oder Falten enthält.
Die axiaie Ausdehnung und Kontraktion der äußeren Balganordnung wird durch äußere Rippen 45 beherrscht.
Die axiaie Ausdehnung und Kontraktion der inneren Balganordnung wird durch innere Rippen 47
beherrscht. Eine ungleichförmige Auslenkung innerhalb der Ausdehnungsverbindung wird durch die schwimmenden
Zwischenringe 37, den Mittelring 35 und die Mittelringverkleidung 4ä verhindert, die sich axial
bewegen können. Um iirte weitere thermische Ausdeh-
nung an benachbarten Ringen beim Erreichen der einzelnen Endanschläge zuzulassen und dadurch eine
ungleichförmige Auslenkung an irgendeiner Balganordnung oder Faltung zu verhindern.
Die Verwindung innerhalb der Ausdehnungsverbindung wird verhindert infolge des engen radialen
Spielraums zwischen jedem Endanschlag, der an jeder starren zylindrischen Verkleidung und den eng benachbarten
Ringen vorhanden ist
Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es sind jedoch ohne weiteres
Abwandlungen möglich, beispielsweise die Verwendung von zwei oder mehr Mittelringen.
Hierzu 2 Blatt Zeichntiflgeü
Claims (2)
1. Faltenbalg-Ausdehnungseinrichtung zum Verbinden
von zwei Rohrabschnitten mit folgenden Merkmalen:
— am Ende jedes Rohrabschnittes ist jeweils ein Endring (33) befestigt
— ein Mittelring (35) ist axial zwischen den
Endringen (33) schwimmend angeordnet,
— zwischen dem Mittelring (35) und jedem Endring (33) ist jeweils ein Zwischenring (37)
schwimmend angeordnet,
— jeweils ein axial äußerer Faltenbalg (39) verbindet einen Endring (33) mit einem
benachbarten Zwischenring (37),
— jeweils ein axial innerer Faltenbalg (41) verbindet einen Zwischenring (37) mit dem
Mittelring (35),
dadurch gekennzeichnet, daß
— an jedem Endring (33) eine Endringverkleidur.g
(42) befe^igt ist, deren freies Ende auf d-i
Mittehing (35) gerichtet ist und in einer rad>u
nach außen weisenden Umfangsrippe (45) endet,
— an dem Mittelring (35) eine Mittelringverldeidung
(43) befestigt ist, deren beide freien Enden in jeweils einer radial nach außen weisenden
Umfangsrippe (47) enden, und
— an jedem Zwischenring (37) ein mittlerer
Flansch (49) und endseitige Flansche (51) ausgebildet sind, die sich radial nach innen
erstrecken derart, daß sie die Umfangsrippen
(45, 47) in radialer Richtung überlappen und axial innere bzw. äaßere _-*nschläge für die
Dehnungsbewegungeri der ";altenbälge (39,41)
bilden.
2. Faltenbalg-Ausdehnungseinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß zur Verhinderung
eines Dampfdurchtrittes in radialer Richtung zwischen der Mittelringverkleidung (43) und den
Endringverkleidungen (42) ein erster Zylinder (55), der an dem freien Ende der stromaufwärtigen
Endringverkleidung (42) befestigt ist und sicn stromabwärts über das stromaufwältige freie Ende
der Mittelringverkleidung (43) hinaus erstreckt, und ein zweiter Zylinder (57), der am stromabwärtigen
freien Ende der Mittelringverkleidung (43) befestigt
ist und sich stromabwärts über das freie Ende der stromabwärtigen Endverkleidung (42) hinaus erstreckt
vorgesehen sind, wobei zwischen den Umfangsrippen (45,47) und den radial benachbarten
Zwischenringen (37) nur ein geringer radialer Spielraum vorhanden ist
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