DE935103C - Einrichtung zum betriebswarmen Dichthalten mehrteiliger Gehaeuse, insbesondere Maschinengehaeuse - Google Patents

Description

• Einrichtung zum betriebswarmen Dichthalten mehrteiliger Gehäuse, insbesondere Maschinengehäuse

  lm 1laschin.entyau ist es üblich, große Gehäuse,

  ,lie sich ljcwegeiide Arbeitsorgane, wie z. B. Lauf-

  ra(lsätze od. 4-l- aufzunehmen halsen, mehrteilig

  au#zubilden. Dies geschieht in der Hauptsache aus

  Gründen lichteren Zusammenbaues oder auch aus

  ul.ttechnischen Gründen, sofern es sich um Guß-

  "elliiuse handelt. Für eine derart mehrteilige Ge-

  h'uselc@-@nstruhti@@n kommen insbesondere doppel-

  iluti1"e liederdrucl@stufen von Dampfturbinen in

  Letracht, welche an diehondensation angeschlossen

  sind. _Inder `rseits gibt es aber auch Gehäuse in

  Gutalt_ r@ @l@cr zvlindrischer Behälter, die au

  muhrtren gegenseitig verschraubten Teilen zu-

  saniniengesetzt sind, sowie Gehäuse großer Zahn-

  ra@l,:;@triebe, welche mehrteilig ausgeführt sind.

  Bei a11 diesen zusammengesetzten Gehäusen entsteht, gleichgültig ob dieselben durch Flansche oder ohne solche verbunden «-erden. an den Zusammenstoßstellen je nach der Anzahl der aufeinandertreffenden Wandungen eine in verschiedener Weise verlaufende Stoßfuge (oder mehrere solche Stoßfugen). So ergibt beispielsweise der Zusammenstoß von drei Gehäuseteilen eine oder mehrere T-förmige Teilfugen, das Zusammenfügen von vier in bezug auf die Teilung symmetrischen Gehäuseteilen sogenannte Isreuzteilfugen und das Aneinandersetzen von mehr als drei Gehäuseteilen sogenannte Sternteilfugen, welch letztere in besonders gelagerten Fällen auch schon bei drei Gehäuseteilen vorkommen können. Diese Stoßfugen sind, wie die Praxis gezeigt hat, Stellen, an denen insbesondere beim betriebsmäßigen Warmwerden der Gehäuse bevorzugt Schwierigkeiten hinsichtlich zuverlässiger Abdichtung der Gehäuseteile auftreten: dies ist vor allem dann der Fall, wenn die einzelnen Gehäuseteile nicht paßgenau, d. h. in der Regel ganz scharfkantig, vorhearbeitet sind. Durch Feinstbearbeitung der Dichtflächen, z. B. Schaben und Touchieren, kann man gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Dichtmitteln, wozu entweder flüssige Dichtmittel oder auch ganz dünne Flachdichtungen aus geeignetem Werkstoff benutzt w°rden, zwar erreichen, daß die aufeinanderstoßenden Flächen zunächst praktisch dicht sind, wobei das Dichthalten durch den Preßdruck der üblichen Gehäuse- Verbundschrauben (Flanschschrauben) bewirkt wird. Die in der Praxis gemachten Erfahrungen haben aber gezeigt, daß diese Art Abdichtung den im Betrieb auftretenden Wärmedehnungen nicht standhält, was besonders dann zutrifft, wenn die Gehäuse von sehr heißen Medien, wie beispielsweise Dampf, durchsetzt werden.
• Diese nachteiligen Erscheinungen -zeigen sich auch dort, wo große mehrteilige und durch die übliche Verschraubung zusammengehaltene Gehäuse mit besonderen Tragpratzen bzw. Auflageflächen ausgerüstet sind, welch letztere das ganze Gehäuse auf einer festen. Unterlage zu tragen haben. Bei diesen Ausführungsformen sind die Auflagerflächen an den zu verbindenden Gehäuseteilen als runde oder eckige Flansche angegossen oder angeschweißt und liegen meist nicht in der Ebene der Gehäuseteilung.
• Aber auch bei denjenigen mehrteiligen Gehäusen, wo man außer der üblichen Verschraubung noch sogenannte Fest- oder Fixierpunkte vorsieht, welche nicht mit einer Stoßfuge zusammenfallen und die dazu dienen sollen, die im Betrieb auftretenden Wärmedehnungen von diesen Festpunkten aus nach allen Seiten ausgehen zu lassen und unter rechnerischer Kontrolle zu halten, sind die vorstehenden Schwierigkeiten immer noch vorhanden. Denn, wenn infolge der auftretenden Wärmespannungen die Gehäusewände räumlich zu »wandern« beginnen, dann wandern naturgemäß auch die T- oder Sternteilpunkte, was bei meist symmetrischer Gehäuseteilung zu Unsymmetrien und damit zu einer Verschlechterung oder gar Aufhebung der Gehäuseabdichtung an der Sternteilfuge führt. Mit derartigen T- oder Sternteilpunktverschiebungen infolge auftretender Wärmespannungen ist insbesondere bei großen Gehäusen zu rechnen, da diese im Betrieb keineswegs überall gleichmäßig, sondern sehr ungleich warm werden können, so daß also nicht nur mit den Wärmedehnungen als solchen zu rechnen ist, sondern mit ungleich großen Wärmedehnungen, welche sowohl linear als auch räumlich zur Auswirkung kommen.
• Die Betriebserfahrungen mit mehrteiligen Gehäusen, in denen sehr heiße, z. B. dampfförmige Medien arbeiten, haben immer wieder gezeigt, daß derartige Gehäuse, auch wenn sie zunächst durchaus dicht halten, nach Erreichung der Betriebswärme aus den oben angegebenen Gründen speziell an den T- oder Kreuzteilfugen bald undicht werden. Herrscht normalerweise im Gehäuse ein Vakuumzustand, so wird bei Undichtwerden an den Teilfugen Raumluft eingesaugt, wodurch z. B. die angebaute Kondensationsanlage nicht mehr auf ihr Vakuum kommt, obgleich die Luftpumpe reichlich bemessen ist. Umgekehrt wird bei Überdruck im Gehäuse die undichte Stelle blasen. Es können je nach der Belastung auch beule Fälle abwechselnd an ein und derselben Maschine auftreten.
• In unmittelbarer Nähe der Kreuz- oder Sternteilfugen von geteilten Gehäusen ist das Anordnen von Verbindungsschrauben wegen Platzmangels nicht oder nur erschwert möglich. Man versucht daher meist, undicht gewordene oder sogenannte »atmende« Stoßfugen durch Nachtouchieren der Abdichtflächen sowie durch flüssige oder plastische Dichtmittel wieder dicht zu machen, was aber erfahrungsgemäß wenig Erfolg verspricht. Auch Drähte sind zu dem Zweck schon mit eingelegt worden. Alle diese Maßnahmen zum Abdichten dieser sogenannten »atmenden« Stoßstellen können nicht als technisch befriedigend angesehen werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehenden Mängel zu beseitigen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an den Stoßfugen der Gehäuseteile in dort vorgesehenen Materialanhäufungen elastisch streckbare, die Stoßfugen dicht haltende Verspannmi.ttel eingesetzt sind, denen im betriebswarmen Zustand der Gehäuseteile eine Vorspannung erteilt wird.
• An den meist paarweise auftretenden Stoß- oder Teilfugen der Gehäuseteilkanten wird also von vornherein so viel Gehäusematerial vorgesehen, daß man in diesen Materialanhäufungen Aussparungen vorsehen kann, .die bei zusammengesetztem Gehäuse jeweils eine gemeinsame Bohrung ergeben, deren Längsmittellinie in die Ebene der Stoßfugenkanten fällt. In diese Aussparungen oder Bohrungen werden die elastisch dehnbaren Verspannmittel bei noch offenem Gehäuse eingelegt und erst im betriebswarmen Zustand in noch zu beschreibender Weise unter Vorspannung gesetzt. Die Verspannmittel können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Dehnschrauben mit in Abstand gehaltenen konischen Verspannstücken oder Verspannkegeln sein, von denen mindestens eines oder einer am Schrauben- oder Dehnschaft verstellbar angeordnet ist. Jede vollständige Bohrung ist also mindestens zwei zu verbindenden Stoßfugenenden zugeordnet und weist für jeden Stoßfugenteil einen konischen Aussparungsabschnitt auf, in dem jeweils eines der konischen Verspannstücke einer Dehnschraube untergebracht ist. Die konischen Aussparungen sind dabei durch eine zylindrische Aussparung verbunden, in welcher der Dehnschaft untergebracht ist. Die Verspannkegel sind vorzugsweise gleich und symmetrisch. Der in der inneren Gehäusewand liegende Verspannleegel ist dabei zugleich als Dichtkonus ausgebildet, während der äußere Verspannkegel in der Hauptsache als Feststeller oder Gegenhalter dient. Das Ver-

  ,pannen der Delhischraube erfolgt erst 1n1 betriebs-

  u-arlllen 7-ustalltl durch Anziehen des verstellbaren

  k(->ni,chen Enflstückes oder Gegenhalters in der

  zti"eliöri,eli k()ni#clien Aussparung auf der Aül:ien-

  ,cite de, Gehäuses. Diese. Anziehen ist in der

  Regel nur einmalig erforderlich und gewährleistet

  flaim ein al),olute-s Dichthalten der Stoßfugen für

  -jeden beliebigen Betriebszutand.

  In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Aus-

  führungsbeiSpieleii dargestellt. hierbei zeigt

  Fig. i eine im Aufriß dargestellte Gesamtansicht

  eines geteilten rloppelflutigen Turbinengehäuses

  mit Hervorhebung der Stol:lfugen, an denen Ver-

  sl)annunasmittel <emäß der Erfindtmg v,@rgesehen

  sind.

  Fil-. 2 einen Grundriß von Fig. i.

  Fig. 3 eine in vergrößertem 1laß;tab dargestellte

  Schnittansicht einer Dehnschraube. die an einer

  Iireuzteilfuge des Gehäuse: als Verspannmittel ein-

  #-e,etzt ist.

  F1-. 3 a eine andere Alisiillirutlgsforin der Delln-

  <chraube.

  F ig. _l und Aufriß und Grundriß eines Tur-

  1)inengeliätiseähnlich Fig. i und 2, jedoch finit

  dem Unterchied, daß die erfindungsgemäßen Ver-

  4painanittel bei an einem Innen- oder Rundflansch

  auftretenden Stolllftigen angeordnet sind,

  F, i-. 6 eine bei einem Gehäuse nach Fig. .I und

  :11,# #@`ei-l)annniittel eingesetzte Dehlischraube,

  Fit. ; eine in vergrößertem 1Iatltab dargestellte

  Frontan#icht einer Iireuzteilfuge. bei der eine

  Delnisclirattl)e gemäß der Erfindung eingeeut

  wird.

  M@ei dein in Fig. i und 2 dargestellten Turbinen-

  gehäuse sind r und 2 die oberen. 3 und - die

  unteren jeweils unter sich verbundenen Gehäuse-

  teile, die an der Stelle ;eine hreuzteilfuge und an

  der Stelle 6 eine T=1"ei-lfuge bilden, in die (wie am

  (ieutliclisten aus Fig. 2 zu ersehen) jeweils eine

  Dehnschraube ; eingesetzt ist. Der Auflageflansch

  ist inlt N bezeichnet, 11n(1 i11 der Ebene seiner Ant-

  lagerung ist die Fizpunktarretierung des Gehäuses

  t-ol-;-feeheli, die unter 9 angedeutet ist. Von den

  übrigen Teilen der Turbine sind als weiter nicht

  zur Erfindung gehörig noch der Kondensator-

  Dampfstutzen, mit io, die nur angedeuteten@'t"ellen-

  lager finit i i und die Turbinenwelle mit 12 be-

  zeichnet.

  Ili (lull zig. 3 und ; ist der Einsatz einer Dehn-

  scliratibe 7 an der Iireuzteilfuge 5 im einzelnen

  gezeigt. An dieser Stoffuge treffen (wie a.us Fig. i

  und ; zti erse.lien) die vier Gehäuseflansclikanten 13

  1)is i6 aufeinander, die liier erhndun"geinäla eine

  derartige 1Iaterialanbäufung aufweisen, daf, an

  jeder Flan#chkante eine Aussparung 17 vorgesehen

  «-erden kann. Diese Aussparungen ergeben beim

  Zu2ininiensetzen der Gehäuseteile gemeinsam eine

  Bohrung iN, in die die Delnischratibe 7 eingesetzt

  wird. An der Stoffugenstelle 5 ist die Außenseite

  (Ie< Gehältses mit IC) und die Innenseite niit 20

  bezeichnet (s. insbesondere Fig. 2 und 3). Die

  Bohrung i,# setzt sich zusammen aus einer äußeren

  und inneren konischen Aussparung 18" bzw. 181,

  und einer dieselben verbindenden z'eradeIl oder

  z@-lili,lriclieil Aussparung 18@. Dementsprechend

  hesteht auch die als Ganzes mit ; bezeichnete

  Dehnschraube au zwei konischen Teilen 7a, 7,,

  und dein dieizelben verbindenden Schrauben- oder

  Dehnschaft;,.. Die konischen Teile ;u, ;1, werden

  beim Einbau der Dehnschraube ; in den konischen

  Aussparungen 18, i8), eingesetzt und «-irken hier

  als Verspannstücke oder Verspannkegel. Hierbei

  kann der -`erspannkegel 7U zusammen mit dein

  Dehnschaft ; ,. aus einem Stück hergestellt sein.

  während dagegen der Verspanake-el ,^" als am

  Dehnschaft 7,- aufschraubbare -Mutter ausgebildet

  ist, die zusammen mit dein am Delnischaft vor-

  gesehenen Vierkant ,^,1 das erfindungsgemäß ini

  betriebswarmen Zustand erfolgende Vorspannen

  der Delinscbraul)e 7 in der Bohrung 18 ermöglicht.

  Da der Verspanakonus 71, an der Innenseite de>

  Gehäuses gleichzeitig auch dicht halten muß, ist es

  zweckmäßig. demselben eine Zwischenlage 21 aus

  nichtinetalliseheni, jedoch «'arm- und verschleiß-

  festein -Material beizugeben, die gleichzeitig eine

  Selbstsperrung an dieser Stelle verhindert. Als

  hierfür geeignetes -Material kommt beispielsweise

  Vulkanfiber in Betracht. Der äußere Verspann-

  7" braucht dagegen nicht dicht zu halten, der-

  selbe dient vielmehr in erster Linie als Feststeller

  und Gegenhalter.

  Das Einsetzen der Dehnschrauben; erfolgt stets

  bei noch offenem oder zerlegtem Gehäuse, wobei

  die Teile 7,1, ;1,, 7,. noch relativ lose in der Bohrung

  oder Aussparung 18, 18),. 18,. lagern. Das Gehäuse

  wird hierauf geschlossen und verschraubt und bi

  zum betriebswarmen Zustand sich überlasen. Erst

  nach Erreichung dieses Zustandes wird der Ver-

  spannkegel oder Gegenhalter 7" durch Festhalten

  seine: -Mutterkopfes und Drehen am Vierkant 7,1

  so lange angezogen, bis die Stoßfuge 5 dicht ist.

  Nachdem dieses Vorspannen im betriebswarmen

  Zustand einmal erfolgt ist, genü,at dies für alle

  «-eitergin Betriebszustände, da die Dehnschraube 7

  den Wärmedehnungen nunmehr stets elastisch

  folgt.

  Bei der Ausführungsform nach Fig. d. und 5

  handelt es sich um ein zweiflutiges Niederdruck-

  gehäuse finit den einzeln hergestellten und unter

  sich verbundenen Abdampfstutzen-Oberteilen 22,

  23, -Unterteilell 24, 25 und dein llittelstüch 26.

  Die Verbindung des runden zylindrischen Mittel-

  stückes 26 mit den Gehäuseteilen 22 bis 23 ergibt

  hier vier hreuzteilfugen 5, an denen (wie am

  besten aus Fig.6 zu ersehen) wiederum jeweils

  eine Dehnschraube 7 in eine Bohrung 18 eingelegt

  ist. Die Bohrung 18 ist in Fig. 6 gezeigt. Da die

  Einbauverhältnisse grundsätzlich die gleichen wie

  leim ersten Ausführungsbeispiel sind, brauchen

  weitere Einzelheiten hierzu nicht beschrieben zu

  werden. Aus Fig. 5 und 6 ist noch zu ersehen, da-

  man es durch entsprechende Verlängerung des

  Vierkantstückes 7,1 am Dehnschaft der Dehn-

  schraube in der Hand hat, auch bei sch«-ierigel-

  zugängigen Geliättseteil-Stoßfugen die Erfindung

  mit Vorteil zur Anwendung zti bringen.

  Fig. 3 a zeigt lediglich eine anders ausgeführte Dehnschraube 70, wobei der Dehnschaft teilweise als Hohlschaft 71 ausgebildet ist. Dies kann zweckmäßig sein, wenn der innere Verspannkegel 72 eine gewisse quer elastische Nachgiebigkeit aufweisen soll. Die Dehnschaftb0hrung 73 wird dabei zweckmäßigerweise durch einen Stopfen 74 verschlossen. Der äußere oder Gegenhalter-Verspannkegc175 und der Vierkantteil76 sowie die Izo;nischen Sitze 77, 78 sind im übrigen in der gleichen Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 3 ausgebildet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum betriebswarmen Dichthalten mehrteiliger Gehäuse, insbesondere Maschinengehäuse, die gegenüber der Umgebung einen unterschiedlichen Innendruck aufweisen, wie z. B. Nie@derdruckgehäuse von Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stoßfugen (5, 6) der Gehäuseteile in dort vorgesehenen Materialanhäufungen elastisch streckbare, die Stoßfugen dicht haltende Verspannmittel eingesetzt sind, denen im betriebswarmen Zustand der Gehäuseteile eine Vorspannung erteilt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Verspannmittel Dehnschrauben (7) mit an denselben angeordneten konischen Verspannstücken (7a, sind, von denen mindestens jeweils eines am Schrauben- oder Dehnschaft (7,) verstellbar angeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .die konischen. Verspannstücke (7a, 7b) der Dehnschrauben (7) in konischen Aussparungen (18a, 18b) der Materialanhäufungen zweier oder mehrerer gegenseitig dicht zu haltender Stoßfugenkanten lagern, wobei der Dehnschaft (7,) seinerseits in einer die konischen Aussparungen (i8", i8b) verbindenden Aussparung (i8,) der Materialanhäufungen untergebracht ist. q.. Einrichtung nach, Anspruch :2 oder 3, dadurch gekennzeichnet"daß das an der Gehäuse-Innenseite angeordnete konische Verspannstück (7b) zugleich als Dichtkörper, das an der Gehäuse-Außenseite angeordnete (7a) dagegen lediglich als verstellbarer Gegenhalter ausgebildet ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlänge des an der Innenseite des Gehäuses liegenden konischen Dichtstückes (7v) etwa der Gehäusewandstärke entspricht. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Innenseite des Gehäuses angeordnete konische Dichtstück (7b) einen Dichtbelag (2i) aus nichtmetallischem, jedoch warm- und verschleißfestem Material, wie z. B. Vulkanfiber; aufweist.