DE3139795A1

DE3139795A1 - BOLTS FOR CONNECTING TWO PARTS OF A CONSTRUCTION SUBJECT TO WARMING

Info

Publication number: DE3139795A1
Application number: DE19813139795
Authority: DE
Inventors: Aksel 42247 Hisings Backa Barth
Original assignee: Gotaverken Motor AB
Current assignee: Gotaverken Motor AB
Priority date: 1980-10-15
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1982-06-24
Also published as: SE8007211L; SE424015B; GB2085541A

Description

Dipl.-lng. A. WasmeierDipl.-Ing. A. Wasmeier

Dipl.-lng. H. GrafDipl.-Ing. H. Graf

Zugelassen beim Europäischen Patentamt · Professional Representatives before the European Patent OfficeAdmitted to the European Patent Office · Professional Representatives before the European Patent Office

Patentanwälte Postfach 382 8400 RegensburgPatent Attorneys PO Box 382 8400 Regensburg

An dasTo the

Deutsche PatentamtGerman Patent Office

8000 München 2 D-8400 REGENSBURG GREFLINGER STRASSE 7 Telefon (0941) 547 53 Telegramm Begpatent Rgb. Telex 6 5709 repat d8000 Munich 2 D-8400 REGENSBURG GREFLINGER STRASSE 7 Telephone (0941) 547 53 Telegram Begpatent Rgb. Telex 6 5709 repat d

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G/p 10.656 Tag
DateG / p 10,656 days
Date

6. Oktober 1981 Gr/JaOctober 6, 1981 Gr / Yes

Anmelder;Applicant;

Götaverken Motor ABGötaverken Motor AB

Box 8843, S 40 2 71 Göteborg, SchwedenBox 8843, S 40 2 71 Gothenburg, Sweden

Titel:Title:

Bolzen zum Verbinden zweier Teile einer Konstruktion, die einer Erwärmung ausgesetzt ist.Bolts for connecting two parts of a structure that are exposed to heat is.

ErfinderιInventor

Aksel BarthAksel Barth

Enhemsgatan 2, S 422 47 Hisings Backa, SchwedenEnhemsgatan 2, S 422 47 Hisings Backa, Sweden

Priorität:Priority:

SchwedenSweden

Nr. 80 07211-9No. 80 07211-9

vom 15. Oktober 1980dated October 15, 1980

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5 839 Postscheck München (BLZ 700100 80) 893 69-801 Gerichtsstand RegensburgAccounts: Bayerische Vereinsbank (bank code 75020073) 5 839 Postscheck Munich (bank code 700 100 80) 893 69-801 Place of jurisdiction is Regensburg

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Bolzen zum Verbinden zweier Teile einer Konstruktion, die einer Erwärmung ausgesetzt istBolts for connecting two parts of a structure that is exposed to heat

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bolzen zum Verbinden zweier Teile einer Konstruktion, die einer Erwärmung ausgesetzt ist, wobei der Bolzen in dem einen der beiden Teile mit einem Befestigungsabschnitt gehalten ist und sich durch den anderen der beiden Teile frei, d.h. mit Spiel, hindurcherstreckt und mit diesem anderen Teil durch eine Mutter verspannt ist.The invention relates to a bolt for connecting two parts of a structure that is exposed to heating, the bolt in one of the two parts is held with a fastening section and extends freely through the other of the two parts, i.e. with play and braced with this other part by a mother is.

Es gibt verschiedene Maschinen, die während des Betriebes eine Temperatur annehmen, welche wesentlich höher als die Umgebungstemperatur liegt. Im kalten Zustand ist es häufig schwierig, solche Bolzen, die verschiedene Konstruktions- bzw. Maschinenteile zusammenhalten, derart festzuziehen, daß auch dann noch die gewünschte Vorspannung bzw. Bolzenspannung besteht, wenn die betreffende Maschine die Betriebstemperatur erreicht hat.There are various machines which, during operation, assume a temperature which is significantly higher than the ambient temperature lies. When cold, it is often difficult to get such bolts, the various construction or machine parts hold together, to tighten in such a way that the desired preload or bolt tension still exists when the machine in question has reached operating temperature.

Ein typisches Anwendungsgebiet sind dabei Turbinengehäuse, bei denen die oberen und unteren Hälften über Planschverbindungen miteinander verbunden sind. Üblicherweise werden dabei die Bolzen in die untere Gehäusehälfte eingeschraubt und erstrecken sich frei durch den Flansch der oberen Hälfte und werden dann durch Muttern oberhalb des Flansches festgezogen bzw. verspannt. Die Mutter einer solchen Bolzenverbindung wird gegen eine Distanzhülse angezogen, die die wirksame Länge des Bolzens vergrößert und dadurch die wirksame Eigenelastizität des Bolzens vergrößert.Turbine housings are a typical area of application where the upper and lower halves are connected to each other via paddling joints. Usually the Bolts screw into the lower case half and extend freely through the flange of the upper half and then become tightened or braced by nuts above the flange. The nut of such a bolt connection is against a Tightened spacer sleeve, which increases the effective length of the bolt and thereby the effective inherent elasticity of the Bolt enlarged.

Bei der Montage werden die Bolzen normalerweise vorgewärmt, um auch bei Betriebstemperatur eine feste Verspannung zu erreichen. Diese Vorerwärmung der Bolzen kann beispielsweise durch elektrische Elemente, die im Bolzen angeordnet sind, erreicht werden.During assembly, the bolts are normally preheated in order to maintain a firm tension even at operating temperature reach. This preheating of the studs can be done, for example, by electrical elements that are arranged in the stud, can be achieved.

Es ist jedoch äußerst schwierig, den Bolzen einer solchen Verbindung mit der richtigen Vorspannung zu beaufschlagen. Beim Anlaufen einer Turbine erwärmt sich das Turbinengehäuse sehr schnell, während die Temperatur des Bolzens dieser Erwärmung des Turbinengehäuses nur langsam folgt. Die Wärmezufuhr an den Bolzen erfolgt nämlich hauptsächlich nur von der unteren Hälfte des Turbinengehäuses her.However, it is extremely difficult to apply the correct preload to the bolt of such a connection. When a turbine starts up, the turbine housing heats up very quickly, while the temperature of the bolt increases this of the turbine housing follows only slowly. The heat is mainly supplied to the bolt only from the lower half of the turbine housing.

Falls die Vorspannung der verwendeten Bolzen bei kalter Turbine zu hoch gewählt wird, kann es passieren, daß die Elastizitätsgrenze des Materials der Bolzen beim Anlassen der Turbine überschritten wird, und zwar dann, wenn die Flansche der Flanschverbindung bereits warm sind, die Bolzen jedoch noch eine relativ niedrige Temperatur aufweisen. Die Bolzen werden dann bleibend verformt bzw. gestreckt, so daß dann, wenn auch die Bolzen die Betriebstemperatur erreicht haben, zumindest ein Teil der gewünschten Vorspannung verlorengegangen ist.If the preload of the bolts used is too high when the turbine is cold, it can happen that the elastic limit of the material of the bolt is exceeded when the turbine is started, namely when the flanges of the flange connection are already warm, but the bolts are still at a relatively low temperature. The bolts will then permanently deformed or stretched, so that when the bolts have also reached operating temperature, at least one Part of the desired preload has been lost.

Es wurde bereits versucht, die Bolzen durch äußere Wärmezufuhr zu erwärmen, beispielsweise mit Hilfe von Dampf. Aber auch diese Versuche haben nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt; vielmehr erfordert diese äußere Wärmezufuhr eine aufwendige Konstruktion·Attempts have already been made to heat the bolts by supplying external heat, for example with the aid of steam. But this too Attempts have not led to the desired result; rather, this external supply of heat requires an expensive one Construction·

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bolzen aufzuzeigen, der die geschilderten Nachteile vermeidet und bei einfacher und billiger Konstruktion sicherstellt, daß auch z.B. beim Anlaufen einer Maschine die Elastizitätsgrenze des Bolzenmaterials nicht überschritten wird.The object of the invention is to show a bolt which avoids the disadvantages outlined and is simpler and cheaper Construction ensures that the elastic limit of the bolt material is not exceeded when a machine is started up, for example will.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bolzen der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Bolzen mit einer Längsbohrung versehen ist, die sich - ausgehend von dem Befestigungsabschnitt - im wesentlichen über die gesamte Länge des Bolzens erstreckt, und daß ein Stab aus einem Material mitTo solve this problem, a bolt is the one described above Art according to the invention designed so that the bolt is provided with a longitudinal bore, which - starting from the Fastening section - extends essentially over the entire length of the bolt, and that a rod made of a material with

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hohem Wärmeleitwert in der Bohrung bzw. Längsbohrung angeordnet und mit dem Bolzen zumindest in einem Teilbereich des Befestigungsabschnittes fest verbunden ist.arranged high thermal conductivity in the bore or longitudinal bore and with the bolt at least in a partial area of the fastening section is firmly connected.

vor zu gs wei se Der Stab ist dabei bei normaler Umgebungstemperatur/geringfügig kürzer als die Länge der Bohrung und ist in dieser Bohrung derart angeordnet, daß ein guter Wärmekontakt zwischen dem Stab und dem Bolzen über die gesamte Länge des Stabes besteht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Stab aus Kupfer oder einer Kupferverbindung und ist beigielsweise durch Lotung im Bereich des Befestigungsabschnittes mit dem Bolzen verbunden.before the stick is at normal ambient temperature / slightly shorter than the length of the bore and is arranged in this bore in such a way that there is good thermal contact between the rod and the bolt is made over the entire length of the rod. In a preferred embodiment of the invention, there is Rod made of copper or a copper compound and is included connected to the bolt by plumbing in the area of the fastening section.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhar jmLt der Figur näher erläutert, die ein Detail einer Verbindung bei einem Turbinengehäuse zeigt.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the figure, which shows a detail shows a connection in a turbine housing.

In der Figur ist 10 ein Flansch in der unteren Hälfte eines Turbinengehäuses, während mit der Ziffer 11 ein gegenüberliegender Flansch an der oberen Hälfte des Gehäuses bezeichnet ist. Die Flansche 10 und 11 werden mit Hilfe einer geeigneten Anzahl von Bolzen 12 zusammengehalten, die durch Muttern 13 gespannt sind.In the figure 10 is a flange in the lower half of a turbine housing, while with the numeral 11 an opposite one Flange is designated on the upper half of the housing. The flanges 10 and 11 are with the help of a suitable Number of bolts 12 held together, which are tensioned by nuts 13.

Jeder Bolzen 13 weist einen Bolzenabschnitt 14 mit vermindertem Außendurchmesser, einen unteren Befestigungsabschnitt 15 sowie einen oberen, mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 16 auf, welch letzterer mit einer Mutter 13 zusammenwirkt bzw. auf welch letzteren eine Mutter 13 aufschraubbar ist. Der Befestigungs ab schnitt 15 ist direkt in den unteren Flansch 10 eingeschraubt und steht somit in einem guten Wärmekontakt mit diesem unteren Flansch 10.Each bolt 13 has a bolt portion 14 with a reduced outer diameter, a lower fastening portion 15 as well an upper, threaded portion 16, the latter cooperating with a nut 13 or on which latter a nut 13 can be screwed on. The fortification from section 15 is screwed directly into the lower flange 10 and is therefore in good thermal contact with it lower flange 10.

Der Bolzenabschnitt 14 erstreckt sich frei durch eine Bohrung 17 in dem oberen Flansch 11, so daß kein direkter Kontakt bzw. Metall-Kontakt zwischen dem Bolzenabschnitt 14 und dem oberen Flansch 11 besteht. Um eine erhöhte Bolzenlänge zu erreichen, ist eine Distanzhülse 18 zwischen dem oberen Flansch 11 und der Mutter 13 vorgesehen. Hierdurch werden die elastischen Eigenschaften bzw. die Elastizität des Bolzens erhöht, die Wärmeübertragung wird hierdurch jedoch nicht gefördert.The bolt portion 14 extends freely through a bore 17 in the upper flange 11, so that no direct contact or There is metal contact between the bolt portion 14 and the upper flange 11. To achieve an increased bolt length, a spacer sleeve 18 is provided between the upper flange 11 and the nut 13. This increases the elastic properties or the elasticity of the bolt is increased, but the heat transfer is not promoted as a result.

Der Bolzen 12 ist mit einer axialen Bohrung 19 versehen, die sich- ausgehend von dem Befestigungsabschnitt 15 - nahezu durch den gesamten Bolzen erstreckt. In der Bohrung 19 ist eine Stange 20 aus Kupfer oder aus einer Kupferverbindung oder aus einem anderen Material vorgesehen, welches gute Wärmeübertragungseigenschaften bzw. einen niedrigen Wärmewiderstand aufweist. Der Stab bzw. die Stange 20 ist geringfügig kürzer als die Bohrung 19. Bei Umgebungstemperatur besitzt die Stange 20 einen Sitz in der Bohrung, der (Sitz) ein Einbringen dieser Stange erlaubt und gleichzeitig einen guten Wärmekontakt entlang der Länge der Stange sicherstellt.The bolt 12 is provided with an axial bore 19 which - starting from the fastening section 15 - extends almost through extends the entire bolt. In the bore 19 is a rod 20 made of copper or a copper compound or a other material is provided, which has good heat transfer properties or a low thermal resistance. The rod or rod 20 is slightly shorter than the bore 19. At ambient temperature, the rod 20 has a Seat in the hole, which allows an insertion of this rod and at the same time good thermal contact along the Length of the rod.

Der untere Teil 21 der Stange ist in dem Befestigungsabschnitt z.B. durch Löten befestigt, um so die Stange zu halten und die Wärmeübertragung zwischen dem Bolzen 12 und der Stange 20 zu verbessern. Wenn der Bolzen gespannt wird, wird der Bolzenabschnitt 14 noch etwas dünner, wodurch die Verhältnisse hinsichtlich des metallischen Kontaktes noch verbessert werden.The lower part 21 of the rod is in the fastening section for example by soldering so as to hold the rod and to allow heat transfer between the bolt 12 and the rod 20 to enhance. When the bolt is tightened, the bolt section 14 becomes a little thinner, as a result of which the conditions with regard to the metallic contact can be improved.

Der Durchmesser der Stange 20 ist in bezug auf den Durchmesser des Bolzens so gewählt, daß Temperaturunterschiede zwischen dem dem Turbinengehäuse und dkm Flansch sehr schnell ausgeglichen werden.The diameter of the rod 20 is chosen with respect to the diameter of the bolt so that temperature differences between the the turbine housing and the dkm flange can be compensated for very quickly.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung eignet sich insbesondere für Gehäuse von Dampfturbinen. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Anwendungen sowie Abwandlungen der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung liegen.The illustrated embodiment of the invention is particularly suitable for housings of steam turbines. It is to be understood, however, that other applications as well as modifications of the invention are within are within the scope of this invention.

Claims

O «· β β β β * * β O · O claims

1.jBolt for connecting two parts of a structure that ^ ■ ^^ is exposed to heating, with the bolt in the one of the two parts is held with a fastening section and extends freely through the other of the two parts and is clamped to this other part by a nut, characterized in that the bolt (12) has a longitudinal bore (19) is provided, which - starting from the fastening section (15) - extends essentially over the entire length of the bolt (12), and that a rod (20) consists of a material with a high thermal conductivity is arranged in the bore (19) and with the bolt (12) at least in a partial area of the fastening section (15) is firmly connected.

2. Bolt according to claim 1, characterized in that the rod (20), the length of which is slightly shorter than the length of the bore (19), a seat or a seat at normal ambient temperature Has a snug fit in the bore (19) which ensures good thermal contact along the length of the rod (19).

3. Bolt according to claim 1 or 2, characterized in that the rod (20) made of copper or a copper compound is.

4. Bolt according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the rod (20) is connected to the bolt (12) in the region of the fastening section (15) by soldering.