DE3941089A1

DE3941089A1 - Gas seal for opposing flanges of housing structure - incorporates groove in flange and narrow compressible packing

Info

Publication number: DE3941089A1
Application number: DE19893941089
Authority: DE
Inventors: Richard Warren Gentile
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-13
Publication date: 1990-06-28
Also published as: JPH02212679A; CH683118A5

Abstract

The gas sealing system for a multi-sectioned housing structure where one area of the sections contains a metal flange with a smooth surface to be brought into a metal to metal gas sealing contact with another flange of another section has a first control device with a groove (19) in one of the flanges (11,12) with the same length as the length of the flange and across the direction of the gas leakage between the flanges. A sealing structure (20) in the groove (19) forms a gas channel (26) with similar expansion as the flange wherein the gas channel leads to an area with lower gas pressure so that under higher pressure leaking gas from the housing structure is taken up by the groove (19) and directed to an area with lower pressure in the housing structure. A further control member has a sealing part (24) in the sealing structure in the groove (19) to be compressed in the groove when the flanges meet in a metal-metal contact. USE - Effective protectiona against gas leaks.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf verbesserte Gasdich tungen und insbesondere auf eine duale Gasdichtungsstruktur und eine Anordnung, die für einen Einschluß und eine Ausnutzung einer Gasleckage über zwei gegenüberliegenden Flanschen einer Druckbehälterstruktur sorgt.The invention relates generally to improved gas seals and in particular on a dual gas seal structure and an arrangement for inclusion and exploitation a gas leak over two opposite flanges one Pressure vessel structure ensures.

Bei einigen Druckbehälteranwendungen werden eine Packung oder eine Dichtung zusammen mit einer Flanschverbindung verwendet, um den Austritt eines Gases, wie beispielsweise Luft, durch Flanschverbindungen zu verhindern. Aus verschiedenen techni schen Gründen werden einige Flanschverbindungen verwendet, die ein Luftleck nicht vollständig abdichten können und der Aus tritt einer gewissen Menge an Luft zulässig bzw. hinzunehmen ist, insbesondere wo die Menge an austretender Luft das Gesamtsystem, von dem Luft ein Teil ist, nicht nachteilig beeinflußt.For some pressure vessel applications, a pack or used a seal together with a flange connection, for the escape of a gas such as air To prevent flange connections. From different techni For some reasons, some flange connections are used an air leak cannot completely seal off a certain amount of air enters or is acceptable, especially where the amount of air escaping the overall system, of which air is part is not adversely affected.

Heißgasturbinengeneratoren verwenden üblicherweise einen Luft verdichter mit einem zylindrischen Gehäuse, das einen zylindri schen, mit Schaufeln versehenen Rotor darin einschließt. In das eine offene Ende des Zylinders wird Luft unter atmosphärischem Druck in den Verdichter eingeführt, um durch die rotierenden Schaufeln des Rotors, die zwischen Schaufeln in dem Gehäuse an geordnet sind, verdichtet zu werden. Am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses wird Luft unter erhöhtem Druck abgenommen, um in Verbrennungs- und Abgassystembereiche der Gasturbineneinrichtung gerichtet zu werden, die mit einem geringeren Druck arbeiten. Das Verdichtergehäuse und auch Zwischenteile des Gehäuses zwi schen dem Verdichter und dem Verbrennungssystem weisen gewöhnlich eine viele Teile aufweisende Anordnung von Komponentenabschnitten auf, die mit entsprechenden Flanschen auf geeignete Weise zu sammengeschraubt sind. Es wurde jedoch gefunden, daß eine über mäßige Luftleckage durch die übliche ebene Metall-zu-Metall- Verbindungsfläche der Flansche der zahlreiche Teile aufweisen den Anordnung auftreten kann, beispielsweise aufgrund ther mischer Verformung der Flansche. Die Luftleckage wird ein noch größeres Problem, wo die Gehäusestruktur gekrümmte und im Win kel angeordnete Teile aufweist. Es ist schwierig für die an sonsten in gewünschter Weise bearbeiteten Oberflächenflansche, die gewünschten Luftdichtungscharakteristiken einzuhalten, wenn das Gehäuse Abschnitte aufweist, die gekrümmt sind oder unter einem Winkel zueinander angeordnet sind und die Flansche dem zufolge gewinkelt sind. Beispielsweise kann ein Flansch dazu verwendet werden, eine horizontale und auch eine vertikale Oberfläche abzudichten und kann einen einzigen rechtwinkligen Flansch verwenden, um diese Aufgabe zu erfüllen. Die Ver wendung einer Dichtungspackung zwischen den Flanschen ist nicht nur ein Hindernis für den wünschenswerteren Metall-zu-Metall- Oberflächenkontakt der Flansche, sondern wird auch ein Problem, wo die Dichtungspackung allein verwendet werden könnte, wo die größte Luftleckage auftritt, und wird deshalb ein Hindernis in dem vollflächigen Gesamtkontakt der Flanschoberflächen.Hot gas turbine generators typically use air compressor with a cylindrical housing that has a cylindri Includes rotor with blades. In the An open end of the cylinder becomes air below atmospheric Pressure introduced into the compressor to go through the rotating Blades of the rotor that are between blades in the housing are ordered to be compressed. At the opposite end air is drawn from the housing under increased pressure to in Combustion and exhaust system areas of the gas turbine device to be directed who work at a lower pressure. The compressor housing and also intermediate parts of the housing between the compressor and the combustion system usually have a multi-part arrangement of component sections on that with appropriate flanges in a suitable way are screwed together. However, it was found that an over moderate air leakage due to the usual flat metal-to-metal Connection surface of the flanges with numerous parts the arrangement can occur, for example due to ther mixer deformation of the flanges. The air leak will still be bigger problem where the case structure is curved and in win kel arranged parts. It is difficult for those otherwise, surface flanges machined in the desired manner, to maintain the desired air seal characteristics if the housing has sections that are curved or under are arranged at an angle to each other and the flanges according to are angled. For example, a flange can be used used, a horizontal and also a vertical Seal surface and can be a single rectangular Use flange to accomplish this task. The Ver use of a packing between the flanges is not just an obstacle to the more desirable metal-to-metal Surface contact of the flanges but also becomes a problem where the packing could be used alone, where the greatest air leakage occurs, and therefore becomes an obstacle in the full-surface total contact of the flange surfaces.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Dichtung zwischen aneinander anliegenden Flanschen zu schaffen, die einem Heißgasturbinenmotor zugeordnet sind, ohne den Kontakt von zu sammenpassenden, bearbeiteten Oberflächen der Flansche zu ver hindern. Weiterhin soll eine verbesserte Gasdichtung zwischen zusammenpassenden Flanschen eines Gasturbinengehäuses geschaf fen werden, indem eine verbesserte kompressible Dichtungsstruk tur in einer Gasleitungsnut in einem der Flansche vertieft an geordnet wird. Weiterhin soll eine verbesserte Gasdichtung in zusammenpassenden Flanschoberflächen eines Gasturbinenver dichtergehäuses geschaffen werden durch das Zusammenwirken einer vertieften, kompressiblen Dichtung in einer Nut in einem der Flansche und einem quer verlaufenden Luftkanal, der Luft, die über dem Flansch austritt, zu einer Stelle in der Gasturbine leitet, wo der Luftdruck kleiner ist als der Leckgasdruck, um weiter ausgenutzt zu werden.It is an object of the invention to provide an improved seal to create between adjacent flanges that one Hot gas turbine engine are assigned without the contact of matching, machined surfaces of the flanges prevent. Furthermore, an improved gas seal between matching flanges of a gas turbine casing be improved by an improved compressible sealing structure deepened in a gas line groove in one of the flanges is ordered. Furthermore, an improved gas seal in matching flange surfaces of a gas turbine server poetry housing can be created by the interaction a recessed, compressible seal in a groove in one the flanges and a transverse air duct, the air, that exits over the flange to a location in the gas turbine redirects where the air pressure is less than the leak gas pressure to be further exploited.

Erfindungsgemäß weisen zwei gegenüberliegende, bearbeitete Flanschoberflächen einer Lufteinschlußgehäusestruktur eines Heiß gasturbinengenerators eine flache Nut darin auf. Eine kompres sible Dichtung in der Nut und an der einen Seite davon ist in der Lage, angemessen, aber nicht übermäßig zusammengedrückt zu werden, wenn sich die Flanschoberflächen in einem Metall-zu-Me tall-Kontakt treffen. Die zusammengedrückte, elastische Dich tung wird auf der einen Seite der Nut gehalten, um einen schmalen, offenen Luftkanal mit der gegenüberliegenden Seite der Nut zu bilden. Durch die zusammenpassenden Flanschoberflächen austreten de Luft wird durch den offenen Kanal eingeschlossen bzw. einge fangen und zu einem unter niedrigerem Druck stehenden Bereich der Gasturbine geleitet für eine effiziente Ausnutzung. Die kompressible Dichtung verhindert den Austritt von Leckluft zwi schen den zusammenpassenden Flanschen als unerwünscht und mög licherweise eine Verletzungsgefahr darstellende heiße Luft strahlen.According to the invention, two opposite, machined Flange surfaces of a hot air enclosure housing structure gas turbine generator has a flat groove in it. A compress sible seal in the groove and on one side of it is in able to adequately but not excessively compressed if the flange surfaces are in a metal-to-me Meet tall contact. The compressed, elastic you tion is held on one side of the groove to create a narrow, open air duct with the opposite side of the groove form. Exit through the matching flange surfaces de Air is enclosed by the open channel catch and to a lower pressure area the gas turbine headed for efficient utilization. The compressible seal prevents leakage of leaked air between the matching flanges as undesirable and possible hot air, which poses a risk of injury shine.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an hand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now have further features and advantages hand the description and drawing of exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 ist ein Teilschnitt von einer Flanschdichtungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 is a partial section of a Flanschdichtungsstruktur is according to an embodiment of the invention.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung von einer Gas dichtungsstruktur gemäß Fig. 1 mit einer vergrößerten Länge. Fig. 2 is an enlarged sectional view of a gas sealing structure according to FIG. 1 with an enlarged length.

Fig. 3 ist eine Abwandlung der Dichtungsstruktur gemäß Fig. 2. FIG. 3 is a modification of the sealing structure according to FIG. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Flanschdichtungsanordnung 10 weist einen oberen Flansch 11 und einen gegenüberliegenden, unteren Flansch 12 mit glatten, bearbeiteten Oberflächen 13 bzw. 14 auf, die in einer von Metall-zu-Metall aneinander anliegenden Lage durch einen Flanschbolzen 16 gehalten sind, der durch den Flansch 11 hindurchführt und in den Flansch 12 eingeschraubt ist. Üblicherweise kann der Flansch 11 einem Gehäuseabschnitt der oberen Hälfte zugeordnet sein, wie beispielsweise einem horizon tal geteilten Gehäuseabschnitt eines Axialströmungsverdichters, und der Flansch 12 ist einem gegenüberliegenden Gehäuseabschnitt der unteren Hälfte zugeordnet. Eine Reihe von Schraubbolzen, von denen nur eine Schraube 16 gezeigt ist, entlang den Flan schen halten die verbundene Gehäusehälfte in einer strukturellen Relation, die Teil eines Axialströmungsverdichters oder einer Turbinengehäusestruktur sein kann. In der üblichen Praxis wird eine Reihe von im Abstand angeordneten Bolzen 16 entlang einem oberen Flansch verwendet und genügend weit in einen unteren Flansch 12 geschraubt, so daß ihre glatten oder bearbeiteten Oberflächen 13 und 14 sich in einer dichten Metall-zu-Metall- Grenzfläche 15 treffen, wobei dies eine Anordnung ist, die ge wöhnlich ausreicht, um eine übermäßige Luftleckage aus dem Innen raum der Struktur, im allgemeinen bei 17 in Querrichtung ent lang der Grenzfläche 15, zu verhindern, um aus der Struktur in die Umwelt, die allgemein bei 18 angedeutet ist, auszutreten.The flange seal arrangement 10 shown in FIG. 1 has an upper flange 11 and an opposite, lower flange 12 with smooth, machined surfaces 13 and 14 , respectively, which are held in a metal-to-metal abutment by a flange bolt 16 , which passes through the flange 11 and is screwed into the flange 12 . Typically, the flange 11 may be associated with a housing section of the upper half, such as a horizontally divided housing section of an axial flow compressor, and the flange 12 may be associated with an opposite housing section of the lower half. A series of bolts, only one bolt 16 shown, along the flanges maintain the connected housing half in a structural relationship that may be part of an axial flow compressor or turbine housing structure. In common practice, a series of spaced bolts 16 are used along an upper flange and screwed far enough into a lower flange 12 so that their smooth or machined surfaces 13 and 14 are in a dense metal-to-metal interface 15 meet, which is an arrangement that is usually sufficient to prevent excessive air leakage from the interior of the structure, generally at 17 in the transverse direction along the interface 15 , to escape from the structure into the environment, generally at 18 is indicated to leave.

Ein Flansch, wie beispielsweise der Flansch 10 gemäß Fig. 1, kann eine größere Länge aufweisen und kann Krümmungen, Biegun gen und Winkel auf seiner Länge enthalten. Es wurde gefunden, daß Flansche, die abrupte Richtungsänderungen und Kurven ent halten, Luftlecks insbesondere an den Richtungsänderungen oder Kurven aufweisen, während lineare und gerade Abschnitte ange messen abdichten. Die Verwendung einer ebenen Dichtung zwischen Flanschen nur an den Leckstellen verhindert, daß die bearbei teten Oberflächen 13 und 14 eine durchgehende dichte Grenz fläche 15 bilden wegen der Keilwirkung einer derartigen Pac kung und, wo das Gehäuse eng passende Betriebskomponenten oder sich bewegende Mechanismen enthält, kann ein richtiger Spiel raum zwischen dem Mechanismus und dem Gehäuse schwierig einzu halten sein.A flange, such as flange 10 shown in FIG. 1, may have a longer length and may include curvatures, bends and angles along its length. It has been found that flanges that contain abrupt changes in direction and curves ent have air leaks, particularly on the changes in direction or curves, while linear and straight sections are adequately sealed. The use of a flat seal between flanges only at the leaks prevents the machined surfaces 13 and 14 from forming a continuous dense boundary surface 15 because of the wedge effect of such a pressure and where the housing contains closely fitting operating components or moving mechanisms a proper game space between the mechanism and the housing can be difficult to maintain.

Die Dichtungsstruktur gemäß der Erfindung schafft eine effek tive durchgehende Dichtung für Flansche, die Krümmungen und ab rupte Richtungsänderungen aufweisen. So weist gemäß Fig. 1 der eine der gegenüberliegenden Flansche, beispielsweise der Flansch 12, eine im Querschnitt rechteckige Nut 19 auf, die sich über die volle Länge des Flansches einschließlich der Kurven, Ecken und anderen Richtungsänderungen erstreckt. Die Nut 19 verläuft entlang dem Flansch 12 in Querrichtung in bezug auf die übliche Richtung der Gasleckage aus dem Bereich 17 in die Umgebung 18 entlang der Grenzfläche 15. Eine Dichtungsstruktur 20, die mit der Form der Nut 19 übereinstimmt, ist in die Nut 19 eingepaßt. Die Dichtungsstruktur 20 wird am besten in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.The sealing structure according to the invention creates an effective continuous seal for flanges which have curvatures and ab rupte changes in direction. Thus, according to Fig 1 has. The one of the opposed flanges, such as flange 12, a rectangular cross-section groove 19 which extends over the full length of the flange including the curves, corners and other changes of direction. The groove 19 runs along the flange 12 in the transverse direction with respect to the usual direction of gas leakage from the area 17 into the surroundings 18 along the interface 15 . A sealing structure 20 that matches the shape of the groove 19 is fitted in the groove 19 . The seal structure 20 is best described in connection with FIG. 2.

Gemäß Fig. 2 enthält die Dichtungs- bzw. Packungsstruktur 20 ein unteres Band 21 und zwei aufrechte im Abstand angeordnete Seitenstreifen 22 und 23. Die Bänder bzw. Streifen 21, 22 und 23 sind vorzugsweise dünne, flexible Metallbänder, wie beispiels weise rostfreier Stahl oder harte Bronze, die jeweils eine lan ge, schmale, rechteckige Konfiguration haben, um mit den langen, schmalen rechteckigen Wänden der Nuten 19 gut übereinzustimmen. Die im Abstand angeordneten Streifen 22 und 23 passen so in die rechteckige Nut 19, daß sie mit einer Längskante auf dem unteren Streifen 21 ruhen. Die Streifen 22 und 23 sind mit dem unteren Streifen 21 beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten ver bunden, um eine integrale, einheitliche Struktur zu bilden, de ren Gesamthöhe gleich oder etwas kleiner ist als die Tiefe der Nut 19. Die im Abstand angeordneten Bänder 22 und 23 bilden Sei tenwände eines im Querschnitt rechteckigen Raumes, in den ein im Querschnitt rechteckiges, kompressibles, flexibles Dichtungs band oder eine Packung 24 eingepaßt ist. Die Gesamthöhe der Packung 24, wenn sie zwischen den Bändern 22 und 23 eingepaßt ist, ist größer als die Tiefe der Nut 19 bis zur Bodenwand 21, und zwar um einen Wert, der im allgemeinen etwa gleich ihrem Kompressibilitätsgrad ist. Der Kompressibilitätsgrad einer Dich tung sollte in einer Dichtungsstruktur üblicherweise voll er reicht werden, aber nicht in signifikanter Weise überschritten werden. Wenn beispielsweise die Dichtung 24 gemäß Fig. 2 um einen festen Betrag in ihrer Höhendimension zusammengedrückt werden kann, bevor das Material recht fest und nicht-porös wird, dann wird die Dichtung 24 so dimensioniert, daß sie bei den Re lationen gemäß Fig. 1 und 2 eine Höhe hat, die sich von der bearbeiteten Fläche 14 um ihren Bereich oder ihren Grad an Kompres sibilität 25 gemäß Fig. 2 erstreckt. Da die Dichtungsstruk tur 20 dünne flexible Metallbänder mit einer darin angeordneten flexiblen Dichtung 24 aufweist, ist die einheitliche Struktur recht flexibel, um auf einfache Weise an Richtungsänderungen in der Nut angepaßt zu werden oder auf andere Weise vorgeformt zu werden, um diese Aufgabe zu erfüllen. Die Tiefe der Nut 19 für Dimensionierungszwecke der Dichtung 24 ist die Strecke zwischen der Grenzlinie 15 zum Band 21 gemäß Fig. 1. Unter Dichtungsbe dingungen ist die Dichtung 24 vollständig zusammengedrückt, wenn sich die Flansche 11 und 12 in einer fest aneinander an greifenden Grenzfläche 15 gemäß Fig. 1 treffen, und, wenn es vollständig zusammengedrückt ist, hat das Material der Dichtung 24 keine Porosität und greift an der bearbeiteten Oberfläche 13 in einer fest dichtenden Relation an. Der Seitenwandstreifen 22 wird eine Trennwand in der Nut 19, um die übrige Breite der Nut 19 als ein Luftkanal 26 abzutrennen, der eine gleiche Ausdehnung mit der Seitenwand 22 und der Dichtung 24 hat. Die Nut 19 und der Kanal 26 haben vorbestimmte Abmessungen für den jeweiligen Anwendungsfall der Einrichtung, beispielsweise für ein Heißgas turbinentriebwerk, so daß der Kanal 26 schließlich zu einem Be reich führt oder dort mündet, der einen viel niedrigeren Druck als den Luftleckagedruck hat. In einer Heißgasturbineneinrich tung wird gewöhnlich zusätzliche Luft benötigt zur Kühlung von Komponenten, die bei sehr hohen Temperaturen arbeiten. Demzu folge kann der erfindungsgemäß vorgesehene Kanal 26 Luft auf nehmen, die zuvor durch Leckage verloren war, und diese Luft zu entsprechenden Kanälen leiten, die zu diesen Niederdruckbe reichen führen für eine effektive und weitere Ausnutzung. In einer Heißgasturbine beispielsweise kann der Kanal 26 zu einem Verteiler führen, von wo aus die Luft für verschiedene Verwen dungen innerhalb der Gasturbineneinrichtung oder für Verwen dungen zugeführt werden, die außerhalb der Einrichtung liegen. Nach der Ausnutzung innerhalb der Einrichtung kann diese Luft in das Verbrennungssystem oder die Heißgasströmung der Einrich tung eingeleitet werden.Referring to FIG. 2, the sealing and package structure 20 includes a lower belt 21 and two upright spaced-apart side panels 22 and 23. The bands or strips 21 , 22 and 23 are preferably thin, flexible metal bands, such as stainless steel or hard bronze, each of which has a long, narrow, rectangular configuration to match the long, narrow rectangular walls of the grooves 19 agree. The spaced strips 22 and 23 fit into the rectangular groove 19 such that they rest on the lower strip 21 with one longitudinal edge. The strips 22 and 23 are connected to the lower strip 21, for example by welding or brazing, to form an integral, unitary structure whose overall height is equal to or slightly less than the depth of the groove 19 . The spaced tapes 22 and 23 form Be tenwalls a cross-sectionally rectangular space in which a cross-sectionally rectangular, compressible, flexible sealing tape or a pack 24 is fitted. The total height of the package 24 when fitted between the bands 22 and 23 is greater than the depth of the groove 19 to the bottom wall 21 by a value which is generally approximately equal to its degree of compressibility. The degree of compressibility of a seal should normally be fully achieved in a sealing structure, but should not be exceeded in a significant manner. If, for example, the seal 24 according to FIG. 2 can be compressed in its height dimension by a fixed amount before the material becomes quite solid and non-porous, then the seal 24 is dimensioned such that it is used in the relations according to FIG. 1 and 2 has a height that extends from the machined surface 14 to its area or degree of compressibility 25 as shown in FIG. 2. Since the gasket structure 20 has thin flexible metal bands with a flexible gasket 24 disposed therein, the unitary structure is quite flexible to be easily adapted to changes in direction in the groove or to be preformed in some other way to accomplish this task. The depth of the groove 19 for dimensioning purposes of the seal 24 is the distance between the boundary line 15 to the band 21 according to FIG. 1. Under seal conditions, the seal 24 is completely compressed when the flanges 11 and 12 are in a tightly engaging interface 15 meet as shown in FIG. 1, and when it is fully compressed, the material of the seal 24 has no porosity and engages the machined surface 13 in a tight-sealing relation. The side wall strip 22 becomes a partition in the groove 19 in order to separate the remaining width of the groove 19 as an air duct 26 which has the same extent as the side wall 22 and the seal 24 . The groove 19 and the channel 26 have predetermined dimensions for the respective application of the device, for example for a hot gas turbine engine, so that the channel 26 eventually leads to a loading area or opens there, which has a much lower pressure than the air leakage pressure. In a hot gas turbine device, additional air is usually required to cool components that operate at very high temperatures. Accordingly, the channel 26 provided according to the invention can take on air that was previously lost due to leakage, and direct this air to corresponding channels that lead to these low-pressure areas for effective and further utilization. For example, in a hot gas turbine, duct 26 may lead to a manifold from where air is supplied for various uses within the gas turbine device or for uses outside of the device. After being used within the facility, this air can be introduced into the combustion system or the hot gas flow of the facility.

Im Betrieb der Dichtung gemäß Fig. 1 kann Luft unter einem hohen Druck von einem inneren Gehäuseabschnitt 17 zwischen die Flansche 11 und 12 und entlang der Grenzfläche 15 zur Dichtungsstruktur 20 gemäß der Erfindung strömen. An diesem Punkt tritt eine dop pelte Luftleckagesteuerung auf. Der erste Teil der Doppelsteue rung beeinhaltet den Querkanal 26, in dem niedrige Luftdruckbe dingungen bestehen. Luft unter einem hohen Druck wird gezwungen, in den einen niedrigeren Druck aufweisenden Kanal 26 aus der Grenz fläche 15 einzutreten und den Niederdruckbedingungen im Kanal 26 zu folgen, um schließlich zu einem Niederdruckbereich der zuge ordneten Einrichtung geleitet zu werden. Sollte der Kanal 26 an der Bewegung von Hochdruckluft zu einem Bereich mit einem kleineren Druck beteiligt sein, wird jede überschüssige Luft, die weiter entlang der Grenzfläche 15 zu strömen versucht, da ran gehindert durch den zweiten Teil der doppelten Luftsteuerung, der die Dichtung 24 aufweist, die zwischen den Flanschen 11 und 12 zusammengedrückt ist, um darin irgendwelche Poren oder Durch läße zu schließen, die den Durchtritt von überschüssiger Luft aus dem Kanal 26 gestatten könnten. Die Dichtungsstruktur ge mäß dem beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist eine kombinierte Luftabzapfung und Dichtungspackung. Die kom pressible Dichtung 24 kann aus verschiedenen bekannten kom pressiblen Packungs- oder Dichtungsmaterialien ausgewählt wer den, zu denen beispielsweise Gummi und Fasermaterialien und auch feine Metalldrahtgittergeflechte oder -bänder gehören. Alter nativ kann eine Metallstruktur verwendet werden, die in Fig. 3 gezeigt ist.In operation, the seal according to Fig. 1, air may be at a high pressure of an inner housing portion 17 between the flanges 11 and 12 and along the interface 15 to the seal structure 20 according to flow of the invention. At this point, double air leakage control occurs. The first part of the double control includes the transverse channel 26 , in which there are low air pressure conditions. Air at a high pressure is forced to enter the lower pressure channel 26 from the interface 15 and follow the low pressure conditions in the channel 26 to eventually be directed to a low pressure area of the associated device. Should the channel 26 participate in the movement of high pressure air to an area with a lower pressure, any excess air that continues to attempt to flow along the interface 15 will be prevented from doing so by the second part of the double air control having the seal 24 that is compressed between the flanges 11 and 12 to close any pores or passages therein that could allow excess air to pass out of the channel 26 . The sealing structure according to the described exemplary embodiments of the invention is a combined air bleed and sealing packing. The compressible seal 24 can be selected from various known compressible packing or sealing materials, including, for example, rubber and fiber materials and also fine metal wire mesh braids or tapes. Alternatively, a metal structure shown in Fig. 3 can be used.

Die in Fig. 3 gezeigte gewinkelte Dichtungsstruktur 27 ist ähn lich der Dichtungsstruktur 20 gemäß den Fig. 1 und 2 und weist in ähnlicher Weise einen Bodenstreifen 28 und Seitenwand streifen 29 und 30 auf, die alle ähnlich den Streifen bzw. Bän dern 21, 22 bzw. 23 gemäß Fig. 1 und 2 sind. In dem Raum zwi schen und eingeschlossen durch die Seitenwandbänder 29 und 30 sind mehrere dünnwandige Winkelstreifen 31 angeordnet, deren Längskanten auf dem Bodenstreifen 28 ruhen und die seitlich im Abstand zueinander und parallel angeordnet sind. Jedes Band 31 ist leicht gefaltet oder gebogen um seine Längsachse, so daß die im Querschnitt erscheinende Gitterstruktur, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, eine zick-zack-ähnliche Struktur bildet, wobei je des gewinkelte oder im zick-zack angeordnete Band 31 im Abstand und verschachtelt mit einem benachbarten Band 31 angeordnet ist. Jedes Zickzackband bildet ein elastisches oder Federteil, das mit der Oberfläche eines gegenüberliegenden Flansches mit einer kontinuierlichen Vorspannwirkung entlang mehreren sehr schmalen Flächen oder Kanten in einer effektiven in Querrichtung hinter einander liegenden Luftdichtungsrelation in Eingriff steht. Die Höhe der Zickzackstreifen 31 ist größer als die Dichtungstiefe der vorhandenen Nut 19, um sich von der Oberfläche 14 über einen Abstand zu erstrecken, der mit dem vergleichbaren Kompressibili tätsbereich 25 (s. Fig. 2 und 3) in Beziehung steht. Wenn der Flansch 11 an den Bändern 31 angreift, werden diese veranlaßt, sich an ihren gewinkelten Bereichen zu biegen, wodurch ihre Höhe verkleinert wird. Wenn die Flansche 11 und 12 vollständig in Ein griff stehen, behält jeder Streifen 31 einen hohen Grad an Ela stizität oder Federwirkung, um fest an der Flanschoberfläche 13 anzugreifen. Ein übermäßiger Kompressibilitätsbereich 25 kann bewirken, daß die Bänder 31 ihre Elastizitätsgrenze überschrei ten und dauerhaft verformt werden, so daß, wenn die Flansche voll in Eingriff stehen, keine gespeicherte Elastizität in den dünnwandigen Bändern 31 vorhanden ist, um fest gegen den Flansch 11 zu drücken. Eine erhöhte Elastizität und weniger Verformung werden erreicht, wenn ein weiteres Band oder eine Schicht aus Gummi oder Fasermaterial 33 in die Bänder 31 eingeschichtet ist oder mit diesen abwechselt. Weiterhin müssen die dünnwan digen Bänder 31 in einem ausreichenden Abstand von der Seitenwand 30 angeordnet sein, so daß sie in ihrem Biegebereich nicht vor zeitig mit der Seitenwand 30 in Berührung kommen und dauerhaft verformt werden, bevor die Luftdichtung wirksam ist. Die freien Kanten der dünnwandigen Streifen 31, die mit einer glatten Ober fläche eines gegenüberliegenden Flansches in Eingriff sind, bil den eine im allgemeinen ebene Oberfläche 32, die auf eine gegen überliegende Flanschoberfläche 13 in einer ebenen Anlagerela tion trifft, und wenn die Flansche 11 und 12 vollständig in Ein griff stehen, drücken die dünnwandigen Streifen 31 weiterhin fest gegen den gegenüberliegenden Flansch aufgrund ihrer gespeichte Elastizität aufweisenden Struktur. Es ist wichtig, daß der Kom pressibilitätsbereich oder die Abmessung 25 nicht zu groß ist, so daß das Dichtungsmaterial gemäß Fig. 2 zwischen die Flansch flächen preßt und einen glatten Metall-zu-Metall-Kontakt verhin dert. In ähnlicher Weise sollten die dünnen Wände 31 gemäß Fig. 3 nicht zwischen den Flanschen dauerhaft verformt werden. Die Seitenwände 22 und 23 gemäß den Fig. 1 und 2 nehmen die Dichtung 24 im wesentlichen vollständig auf, so daß das Ma terial selbst die Kompression absorbiert, und das Anschweißen bzw. Hartlöten der dünnen Wände 31 an die untere Wand 28 und die Seitenwand 30 bewahrt ihre strukturelle Integrität für eine Biegung mit gesteuerter Kompressibilität. Der "Kompressibili tätsbereich" wird unterschiedlich definiert, aber steht in Be ziehung dazu für verschiedenen Dichtungsmaterialien; für ein kompressibles gummiähnliches Dichtungsteil ist es die Höhen verminderung einer Dichtung, die an drei Seiten umschlossen ist, wie in Fig. 2, durch eine darauf ausgeübte Druckkraft, die das Material auf sich selbst deformiert, um jede signifikante Poro sität innerhalb des Materials zu schließen. Für die Zickzack- Dichtung gemäß Fig. 3 bezieht sich der Kompressibilitätsgrad auf das Ausmaß, bis zu dem die Höhe der Zickzack-Streifen ver mindert oder weiter gewinkelt werden kann durch Bewegung des oberen Flansches gegen die Zickzack-Streifen für eine erhöhte Dichtkraft der Zickzack-Bänder gegen den Flansch, ohne daß eine permanente Deformation der Zickzack-Bänder auftritt, sondern mit einer restlichen Elastizität darin, wenn die Flansche auf einander treffen. Eine Schicht 33 aus Gummi oder Fasermaterial befindet sich zwischen jeder Zickzack-Schicht. Es ist ein Merk mal der Erfindung, daß sich die gegenüberliegenden Flansche in einer Metall-zu-Metall-Eingriffrelation treffen und die Dichtung in ihrem Kompressibilitätsgrad zusammengedrückt wird, so daß eine weitere Krafteinwirkung auf den Flanscheingriff keine weitere Kompression der Dichtung zur Folge hat. Die Strecke, auf der eine Dichtung 24 von einer Flanschoberfläche vorsteht, um den Raum oder den Abstand 25 gemäß den Fig. 2 und 3 zu bilden, ist so gewählt, daß, wenn die Flanschoberflächen miteinander in Eingriff sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die Packungen oder Dichtungen bis zu ihrem wirksamsten Betrag zusammengedrückt sind und nicht mehr, da eine weitere Kompression eine Beschädi gung der Dichtung herbeiführen kann.The angled sealing structure 27 shown in FIG. 3 is similar to the sealing structure 20 according to FIGS . 1 and 2 and has a bottom strip 28 and side wall strips 29 and 30 in a similar manner, all of which are similar to the strips or bands 21 , 22 and 23 according to FIGS. 1 and 2. In the space between and enclosed by the side wall bands 29 and 30 , a plurality of thin-walled angle strips 31 are arranged, the longitudinal edges of which rest on the base strip 28 and which are arranged laterally at a distance from one another and in parallel. Each band 31 is slightly folded or bent about its longitudinal axis, so that the lattice structure appearing in cross section, as shown in FIG. 3, forms a zigzag-like structure, with the band 31 being angled or arranged in a zigzag fashion spaced and nested with an adjacent band 31 . Each zigzag band forms an elastic or spring member that engages the surface of an opposing flange with a continuous bias along several very narrow surfaces or edges in an effective transverse air seal relationship one behind the other. The height of the zigzag strips 31 is greater than the sealing depth of the existing groove 19 in order to extend from the surface 14 over a distance which is related to the comparable compressibility region 25 (see FIGS . 2 and 3). When the flange 11 engages the tapes 31 , they are caused to bend at their angled portions, thereby reducing their height. When the flanges 11 and 12 are fully engaged, each strip 31 retains a high degree of elasticity or resilience to firmly engage the flange surface 13 . An excessive compressibility range 25 can cause the tapes 31 to exceed their elastic limit and be permanently deformed so that when the flanges are fully engaged there is no stored elasticity in the thin-walled tapes 31 to press firmly against the flange 11 . Increased elasticity and less deformation are achieved if a further band or a layer of rubber or fiber material 33 is layered in the bands 31 or alternated with them. Furthermore, the thin-ended tapes 31 must be arranged at a sufficient distance from the side wall 30 so that they do not come into early contact with the side wall 30 in their bending region and are permanently deformed before the air seal is effective. The free edges of the thin-walled strips 31 , which are in engagement with a smooth upper surface of an opposing flange, form a generally flat surface 32 which meets an opposite flange surface 13 in a planar bearing arrangement, and when the flanges 11 and 12 completely in hand, the thin-walled strips 31 continue to press firmly against the opposite flange due to their stored elasticity structure. It is important that the compressibility range or the dimension 25 is not too large, so that the sealing material according to FIG. 2 presses surfaces between the flanges and prevents a smooth metal-to-metal contact. Similarly, the thin walls 31 of FIG. 3 should not be permanently deformed between the flanges. The side walls 22 and 23 of FIGS. 1 and 2 take the seal 24 substantially completely so that the material itself absorbs the compression, and the welding or brazing of the thin walls 31 to the lower wall 28 and the side wall 30th maintains its structural integrity for a bend with controlled compressibility. The "compressibility range" is defined differently, but is related to different sealing materials; for a compressible rubber-like seal member, it is the height reduction of a seal that is enclosed on three sides, as in Fig. 2, by a compressive force exerted thereon that deforms the material on itself to close any significant porosity within the material . For the chevron seal as shown in Fig. 3 refers to the compressibility of the extent to which reduces the height of the zig-zag strip ver or may be further bent by movement of the upper flange against the zigzag strip for increased sealing force of the zigzag Tapes against the flange without permanent deformation of the zigzag tapes, but with residual elasticity in them when the flanges meet. A layer 33 of rubber or fiber material is located between each zigzag layer. It is a feature of the invention that the opposite flanges meet in a metal-to-metal engagement relation and the seal is compressed in its degree of compressibility, so that a further force on the flange engagement does not result in any further compression of the seal. The distance that a seal 24 protrudes from a flange surface to form the space or distance 25 shown in FIGS . 2 and 3 is chosen so that when the flange surfaces are engaged, as in FIG. 1 is shown, the packs or seals are compressed to their most effective amount and no longer, since further compression can cause damage to the seal.

Claims

1. Gas leakage control and sealing arrangement for a multi-section housing structure, which can contain gas at an elevated pressure in the housing structure in one area and gas at a lower pressure in another area of the housing structure, the one area of the plurality of sections contains a metal flange with a smooth surface thereon, which can be brought into contact with a similar flange from another section in a metal-to-metal gas seal in order to prevent the escape of gas from the housing structure between the flanges, characterized by
a first control device with a groove ( 19 ) in one of the flanges ( 11 , 12 ) of the same length as the length of the flange and transverse to the direction of gas leakage between the flanges,
a sealing structure ( 20 ) in the groove ( 19 ) to form a gas channel ( 26 ) therein with the same extent as the flange, the gas channel ( 26 ) leading to an area with a lower gas pressure such that the leakage gas is under the higher pressure the housing structure through the groove ( 19 ) caught and directed to an area with lower pressure in the housing structure for efficient use, another control device with a compressible sealing device part ( 24 ) in the sealing structure ( 20 ) in the groove ( 19 ) and on one side thereof to be compressed in the groove ( 19 ) by the flanges ( 11 , 12 ) in its compressibility range when the flanges meet in a metal-to-metal contact in order to prevent excessive gas leakage in the groove past the seal member and between the flanges.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the processing structure ( 20 ) comprises:

(a) a thin, narrow, rectangular bottom wall strip ( 21 ) which is arranged on the bottom of the groove and extends over an equal extent with it,
(b) two thin, narrow, rectangular side wall strips ( 22 , 23 ) which are arranged in the groove ( 19 ) upright, spaced apart and parallel on one side of the groove, the one of each pair of side wall strips on one side wall the groove rests
(c) the other side wall strip ( 22 , 23 ) with an opposite side wall of the groove ( 19 ) forming a gas channel ( 26 ) which is directed transversely to the direction of the gas leakage between the flanges ( 11 , 12 ),
(d) and a sealing member ( 24 ) disposed between and spaced by the spaced side wall strips to be enclosed therein within its compressibility range when the flanges meet in a metal-to-metal contact.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the you tion structure a metal connection of metal strips has a uniform, integral, highly flexible structure Form the door of extended length.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the com pressible material a non-metallic packing is.

5. Arrangement according to claim 3, characterized in that the compressible material is metallic.

6. Arrangement according to claim 2, characterized in that the you tion part has a fine metal wire mesh material.

7. Arrangement according to claim 2, characterized in that the Sealing part is a zigzag seal.

8. Arrangement according to claim 2, that the sealing part from the groove to the outside via a Range that is generally equal to his compress sensitivity range is before the flanges are in a me Meet tall-to-metal contact.

9. Arrangement according to claim 2, characterized in that the Bo the wall strips and the side wall strips made of rustproof Steel.

10. Arrangement according to claim 3, characterized in that the Me tall connection is a bronze compound.

11. A method of sealing a high pressure section of a gas turbine housing with a pair of connected flanges with machined, mating surfaces, the method both allowing leakage gas to be exploited in a low pressure section of the turbine and preventing leakage of gas from the housing into the surrounding atmosphere , marked by
Forming a seal along a path that runs longitudinally between the flanges in a direction transverse to the natural direction of the gas outlet, but allows the mating surfaces to be connected in a flange-to-flange contact,
Trapping gas that escapes between the connected flanges before it reaches the seal and
Directing the trapped gas to a low pressure section of the turbine for exploitation therein.

12. The method according to claim 11, characterized in that exit gas is trapped and directed through a groove that in the mating surface of at least one of the Flanges is formed.

13. The method according to claim 12, characterized in that when out form a gasket in the gasket together matching surface of at least one of the flanges ver is arranged deeply.