DE927782C - Partial joint seal for high pressure steam or gas turbines u. like - Google Patents

Description

Teilfugendichtung für Höchstdruckdampf- oder Gasturbinen u. dgl. Es ist bei Dampfturbinen bekannt, die Dichtflächen an der Gehäuseteilfuge auf ihrer ganzen Breite und Länge vollkommen plan auszuführen und die Flansche z. B. unter Verwendung eines in geringer Schichtstärke aufgetragenen Spezialkittes mit der erforderlichen Vorspannung durch die Teilfugenschraubenbolzen zusammenzupressen. Obwohl um die Schraubenbolzen herum die Dichtflächen meistens noch von Hand oder maschinell freigeschabt wurden, gelang die Dichthaltung der Teilfugen insbesondere von mit Frischdampf von über zoo atü und über 500° C betriebenen Dampfturbinen nicht in allen Fällen in dem gewünschten Umfange.Partial joint seal for high pressure steam or gas turbines and the like is known in steam turbines, the sealing surfaces on the housing part joint on their entire width and length completely flat and the flanges z. More colorful Use of a special putty applied in a thin layer with the required Compress the preload by the joint screw bolts. Although about the Screw bolts around the sealing surfaces are usually still scraped free by hand or by machine the sealing of the butt joints succeeded in particular with live steam from Steam turbines operated above zoo atmospheric and above 500 ° C are not always in the desired scope.

Um nun den spezifischen Flächendruck an den Dichtflächen zu erhöhen, versuchte man unter anderem, durch unmittelbares Aufeinanderpressen der in Form von Dichtungsleisten aus den Flanschen herausgearbeiteten Dichtungsflächen ein besseres Dichthalten zu erzielen. Derartige Dichtungsleisten sind auch plan oder in anderen Fällen auch in Profilform ausgebildet worden. Beispielsweise hat man versucht, durch Freifräsen der inneren Teile eines breiten Turbinengehäuseflansches jeweils an den Außenflächen beiderseits nahezu gleiche, plane und im Verhältnis zur gesamten Flanschbreite schmale Dichtungsleisten zu schaffen. Oftmals war hierbei jedoch infolge baulicher Gegebenheiten od. dgl. der Abstand zwischen Teilfugenbolzenmitte bis zur Mitte der inneren Dichtungsleiste ein anderer als der von Bolzenmitte bis zur Mitte der außengelegenen Dichtungsleiste. Hierdurch wurde, herrührend von der Schraubenbolzenkraft, infolge der verschieden großen Entfernung ein auf jede Dichtleiste verschieden großes Kraftmoment ausgeübt; ferner konnte infolge der inneren, oft verhältnismäßig breiten Freifräsung durch die Vorspannung der Schraubenbolzen eine Durchbiegung der Flansche eintreten, wodurch auf die außengelegenen Dichtleisten eine Druckwirkung eintrat, die ein teilweises Abheben (Kanten) der Dichtflächen hervorrief, so daß ein einwandfreies Dichthalten im Betrieb nicht zu erreichen war.In order to increase the specific surface pressure on the sealing surfaces, one attempted, among other things, by directly pressing the in form Sealing surfaces carved out of the flanges by sealing strips create a better one To achieve tight holding. Such sealing strips are also flat or in others Cases have also been designed in profile form. For example, one has tried to get through Milling the inner parts of a wide turbine housing flange each to the Outer surfaces on both sides almost the same, flat and in relation to the entire flange width to create narrow sealing strips. Often, however, this was due to structural factors Conditions or the like. The distance between the joint bolt center to the center of the inner sealing strip is different from the one from the center of the bolt to the center of the outer one Sealing strip. This became, resulting from the bolt force, as a result of the different distance, a different size on each sealing strip Moment of force exerted; Furthermore, due to the internal, it was often relatively broad Free milling due to the pre-tensioning of the screw bolts, a deflection of the flanges occur, as a result of which a pressure effect occurred on the sealing strips on the outside, which caused a partial lifting (edges) of the sealing surfaces, so that a perfect Holding tight during operation could not be achieved.

Auch nutzte es nichts, bei Beanspruchungen der vorliegenden Art die Aktivflächen der beiderseitigen Dichtleisten ballig und plan bzw. ballig und rund oder keil- und keilnutenförmig zu gestalten. Hierbei ließ man sich von dem Bestreben leiten, an der eigentlichen Dichtfläche zur Erzielung hoher spezifischer Flächendrücke möglichst eine punktförmige bzw. linienförmige Berührung zu schaffen, um ein möglichst unbedingtes Dichthalten zu erzielen. Bei derartig erzielten hohen spezifischen Flächendrücken ist aber eine Verformung der einen Dichtfläche nahezu unvermeidlich. Da aber bei den hohen Temperaturverhältnissen die Dichtung auch in beiden Richtungen der Dichtfläche (längs und quer) gewisse Verschiebungen bei gleichzeitigem einwandfreiem Dichthalten erlauben müß, sind diese vorbeschriebenen Dichtungsarten nicht verwendbar, und zwar schon gar nicht bei der keilnutenförmigen Gestaltung der Dichtfläche, da hierbei eine Querverschiebung der Dichtung infolge der Bauart derselben nicht möglich ist.It was also of no use in the case of stresses of the present kind Active surfaces of the sealing strips on both sides convex and flat or convex and round or wedge and keyway shape. Here one let go of the endeavor guide, on the actual sealing surface to achieve high specific surface pressures to create a point-like or line-like contact if possible, in order to achieve a to achieve absolute tightness. With such high specific surface pressures achieved but a deformation of one sealing surface is almost inevitable. But there with the high temperature conditions the seal in both directions of the sealing surface (longitudinally and transversely) certain shifts with simultaneous perfect sealing must allow, these types of seals described above cannot be used, namely especially not with the keyway-shaped design of the sealing surface, because here a transverse displacement of the seal due to the design of the same is not possible.

Um nun ein einwandfreies Dichthalten der metallischen, bearbeiteten (geschliffenen) Teilfugendichtflächen an beiden Flanschhälften zu gewährleisten, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, auf der einen Flanschhälfte zu beiden Seiten der Teilfugenbefestigungsschrauben in deren baulich nächster Entfernung längs der ganzen Dichtungsfläche je einen in sich geschlossenen Steg von geringerer Breite als die der Gegendichtfläche vorzusehen, von denen mindestens der dem Nutzraum zugekehrte Steg an seiner eigentlichen planen Dichtfläche schmaler und oberflächenmäßig weicher als die breitere und oberflächenmäßig härtere Gegendichtfläche der anderen Flanschhälfte ist. Zu diesem Zweck können die Dichtflächen der beiden Flanschhälften aus härtemäßig - zueinander abgestimmten Aufpanzerungsstoffen bestehen, oder aber es kann die härtemäßige Abstimmung der Dichtflächen der Stege und ihrer Gegenflächen durch entsprechende Wahl der Legierung ihrer Grundwerkstoffe selbst erfolgen. Der gleiche Zweck kann auch durch entsprechende Oberflächenbehandlung, wie Härten, Inchromieren u. dgl., der zusammenwirkenden Dichtflächen erreicht werden.In order to now ensure that the metallic, machined to ensure (ground) partial joint sealing surfaces on both flange halves, is proposed according to the invention, on one flange half on both sides of the butt joint fastening screws in their structurally closest distance along the entire sealing surface a self-contained web of smaller width than that of the counter sealing surface, of which at least the one facing the usable space The web on its actual flat sealing surface is narrower and the surface is softer than the wider and surface-wise harder counter-sealing surface of the other flange half is. For this purpose, the sealing surfaces of the two flange halves can be made hard - mutually coordinated armouring materials exist, or it can be the harder one Coordination of the sealing surfaces of the webs and their counter surfaces by appropriate Choice of alloy of their base materials are made by yourself. The same purpose can also by appropriate surface treatment, such as hardening, inchromizing, etc., of the interacting sealing surfaces can be achieved.

Der Gegenstand der Erfindung ist in seiner Anwendung bei Höchstdruckdampfturbinen in den Fig. i und 2 der Zeichnung durch zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht.The object of the invention is in its application to ultra-high pressure steam turbines illustrated in FIGS. i and 2 of the drawing by two exemplary embodiments.

Hierin bezeichnen i und 2 die Flanschhälften des Gehäuses einer Höchstdruckdampfturbine. Auf der Flanschhälfte i ist zu beiden Seiten der Teilfugenbefestigungsschraubenbolzen 3 j e ein längs der ganzen Dichtungsfläche verlaufender, in sich geschlossener Steg 4, 5 vorgesehen. Den Stegen 4, 5 liegen Gegendichtflächen 6 aus Aufpanzerungswerkstoff gegenüber. Auch die Stege 4, 5 der Flanschhälfte i sind nach Fig. i an ihrer Dichtfläche je mit einer planen, metallischen und warmfesten Aufpanzerung 7 versehen. Wichtig ist hierbei, daß die eigentliche Dichtfläche der Aufpanzerung 7 schmaler und oberflächenhärtemäßig weicher als ihre breitere und oberflächenhärtemäßig härtere . Gegendichtfläche 6 ist.Here, i and 2 denote the flange halves of the housing of a high pressure steam turbine. The butt joint fastening screw bolt is on both sides of the flange half i 3 each is a self-contained web running along the entire sealing surface 4, 5 provided. The webs 4, 5 are counter-sealing surfaces 6 made of armoring material opposite to. The webs 4, 5 of the flange half i are also on their sealing surface according to FIG each provided with a flat, metallic and heat-resistant armouring 7. Important is here that the actual sealing surface of the armor 7 is narrower and surface hardness softer than their wider ones and harder in terms of their surface hardness. Counter sealing surface 6 is.

Durch die Vorspannung der Schraubenbolzen 3 werden die Werkstoffe der eigentlichen Dichtflächen 7 und 6 an ihren gemeinsamen Berührungsflächen zum Zweck des Dichthaltens wohl fest aufeinandergepreßt, und infolge der schmaleren Dichtungsoberfläche der Teile 7 wird auch der für die jeweiligen Bedürfnisse erforderliche spezifische Flächendruck erzeugt. Da aber diese schmaleren Dichtflächen der Teile 7 oberflächenmäßig eine geringere Härte als die breiteren Gegendichtflächen 6 aufweisen, können sich die ersteren nicht in die letzteren' schädigend eindrücken. Da Dichtfläche und Gegendichtfläche plan geschliffen sind, können in Längs- und in Querrichtung durch Temperatur-und Druckauswirkungen hervorgerufene Verschiebungen auch auftreten, ohne daß Verformungen im Gefolge sind. Nach Lösung der Schraubenbolzenverbindung bei etwaigen Demontagen ist daher diese Teilfugendichtung wieder verwendbar.By pretensioning the screw bolts 3, the materials the actual sealing surfaces 7 and 6 at their common contact surfaces for Purpose of keeping the seal tightly pressed together, and as a result of the narrower ones Sealing surface of the parts 7 is also the one required for the respective needs specific surface pressure generated. But since these narrower sealing surfaces of the parts 7 have a lower surface hardness than the wider counter-sealing surfaces 6, the former cannot press into the latter in a 'damaging way'. Because sealing surface and counter-sealing surface are ground flat, can be used in longitudinal and transverse directions Shifts caused by the effects of temperature and pressure also occur, without deformations as a result. After loosening the screw bolt connection This partial joint seal can therefore be reused in the event of any dismantling.

Abweichend von Fig. i ist bei der Ausführung nach Fig. 2 nur der dem Nutzraum zugekehrte Steg 4 der Flanschhälfte i mit einer Aufpanzerung 7 versehen, während der andere Steg 5 des gleichen Flansches i in Verbindung mit seiner Gegenfläche 8 aus Gründen der Kostenersparnis nur als Stützsteg dient. Die Gegenfläche 8 kann hierbei ebenfalls aus Ersparnisgründen auch noch aus einer Aufpanzerung aus weniger hochwertigem Werkstoff als die Aufpanzerung 6 bestehen.Notwithstanding FIG. I, in the embodiment according to FIG. 2, only the one is the one The web 4 of the flange half i facing the usable space is provided with an armouring 7, while the other web 5 of the same flange i in connection with its opposite surface 8 only serves as a support bar for reasons of cost savings. The mating surface 8 can here, also for reasons of economy, from armoring for less high quality material as the armor 6 exist.

Um die eigentliche, aktive Dichtfläche zwischen dem Steg 4 auf der Nutzraumseite bzw. zwischen der Dichtfläche seiner Aufpanzerung 7 mit der Gegendichtfläche 6 weitgehend vor den zerstörenden und unmittelbaren Einwirkungen des Nutzräummittels zu schützen, werden in an sich bekannter Weise in einfacher oder mehrfacher Anordnung Schutzstege 9 der Fig. 2 bzw. Labyrinthe so vorgesehen, daß die dem Nutzraum zugekehrte Dichtkante 7, 6 nicht urimittelbar von der Strömungsenergie od. dgl. des Nutzmittels beaufschlagt wird. Auch an der Außenseite der Teilfugendichtung kann ein Schutzsteg io oder deren mehrere bzw. eine Labyrinthdichtung geeigneter Form angeordnet sein, die einen etwaigen Leckstrom in eine das Bedienungspersonal nicht gefährdende Richtung ablenkt.To the actual, active sealing surface between the web 4 on the Usable space side or between the sealing surface of its armor 7 with the counter-sealing surface 6 largely before the destructive and direct effects of the useful clearance agent to protect, are in a known manner in a single or multiple arrangement Protective webs 9 of FIG. 2 or labyrinths are provided so that the one facing the useful space Sealing edge 7, 6 not directly influenced by the flow energy or the like of the useful medium is applied. A protective bar can also be installed on the outside of the partial joint seal io or several or a labyrinth seal of a suitable shape be arranged, any leakage current in a direction that does not endanger the operating personnel distracts.

Für die Teilfugenbefestigungsschrauben können Dehnschrauben verwendet werden, die als Schraubenbolzen oder Stiftschrauben ausgebildet sind.Expansion screws can be used for the butt joint fastening screws which are designed as screw bolts or studs.

In den Flanschen, vorzugsweise im Bereich der Stege 4, 5 bzw. der Gegendichtflächen 6, 8, können ferner an sich bekannte Kühl- bzw. Heizvorrichtungen vorgesehen sein.In the flanges, preferably in the area of the webs 4, 5 or the Counter sealing surfaces 6, 8, can furthermore known cooling resp. Heating devices may be provided.

Schließlich können die breiteren und oberflächenmäßig härteren Dichtflächen 6 bzw. 8 anstatt wie dargestellt an der oberen Gehäusehälfte und die schmaleren und oberflächenmäßig weicheren Dichtflächen an der unteren Gehäusehälfte vorgesehen sein.Finally, the wider and surface-wise harder sealing surfaces can be used 6 or 8 instead of as shown on the upper half of the housing and the narrower ones and surface-wise softer sealing surfaces are provided on the lower housing half be.

Die Erfindung kann des weiteren mit gleichem Nutzen auch bei Gasturbinen, Höchstdruckdampfkesseln und hohen Druck- und Temperaturbeanspruchungen ausgesetzten Behältern Anwendung finden.The invention can also be used with the same benefit in gas turbines, High pressure steam boilers and exposed to high pressure and temperature loads Containers are used.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE: i. Teilfugendichtung fürhohe Druck-undTemperaturbeanspruchungen mit metallischen, bearbeiteten ebenen Dichtflächen, vorzugsweise bei Höchstdruckdampf- und Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Flanschhälfte (i) zu beiden Seiten der Teilfugenbefestigungsschrauben (3) in deren baulich nächster Entfernung längs der ganzen Dichtungsfläche je ein in sich geschlossener Steg (4, 5) von geringerer Breite als der der Gegendichtungsfläche (6) vorgesehen ist, von denen mindestens der dem Nutzraum zu gelegene Steg (4.) an seiner eigentlichen Dichtfläche schmaler und oberflächenhärtemäßig weicher als seine breitere und oberflächenmäßig härtere Gegendichtfläche (6) ist. PATENT CLAIMS: i. Partial joint seal for high pressure and temperature loads with metallic, machined, flat sealing surfaces, preferably for ultra-high pressure steam and gas turbines, characterized in that one flange half (i) closes both sides of the butt joint fastening screws (3) in their structurally closest distance along the entire sealing surface each a self-contained web (4, 5) of smaller size Width than that of the counter sealing surface (6) is provided, of which at least the web (4) facing the usable space is narrower on its actual sealing surface and softer in terms of surface hardness than its wider and harder surface in terms of surface hardness Counter sealing surface (6) is. 2. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der beiden Flanschhälften aus härtemäßig zueinander abgestimmten, warmfesten Aufpanzerungsstoffen bestehen. 2. Partial joint seal according to claim i, characterized in that that the sealing surfaces of the two flange halves are made of hardness-matched, heat-resistant armouring materials are made. 3. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die härtemäßige Abstimmung der Dichtflächen der Stege und ihrer Gegenflächen durch entsprechende Wahl der Legierung ihrer Grundwerkstoffe selbst erfolgt. 3. Partial joint seal according to claim i, characterized in that the hardness-related coordination of the sealing surfaces of the webs and their mating surfaces by choosing the alloy of their base materials accordingly itself takes place. 4. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die härtemäßige Abstimmung der Dichtflächen der Stege und ihrer Gegendichtflächen durch entsprechende Oberflächenbehandlung, wie Härten, Inchromieren od. dgl., erfolgt. 4. Partial joint seal according to claim i, characterized in that the hardness-related coordination of the sealing surfaces of the webs and their counter-sealing surfaces by appropriate surface treatment, such as hardening, inchromizing or the like. 5. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Nutzraum abgekehrte Steg (5) des einen Flansches in Verbindung mit seiner Gegenstützfläche (8) nur als Stützsteg dient (Fig. 2). 5. Partial joint seal according to claim i, characterized in that the useful space remote web (5) of one flange in connection with its counter-support surface (8) only serves as a support web (Fig. 2). 6. Teilfugendichtung nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rufpanzerung der Gegendichtfläche (8) des Stützsteges (5) in Bezug auf die Gegendichtfläche (6) des Dichtungssteges (4.) aus einem weniger hochwertigen Werkstoff besteht. 6. Partial joint seal according to claim i, 2 and 3, characterized in that the armoring of the counter-sealing surface (8) of the support web (5) in relation to the mating sealing surface (6) of the sealing web (4.) from one less high quality material. 7. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nutzraumseite vor der eigentlichen Dichtungsfläche in einfacher oder mehrfacher Anordnung Schutzstege (9) bzw. Labyrinthdichtungen vorgesehen sind. 7. Partial joint seal according to claim i, characterized in that that on the usable space side in front of the actual sealing surface in simple or Multiple arrangement of protective webs (9) or labyrinth seals are provided. 8. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Teilfugendichtung Schutzstege (io) oder Labyrinthdichtungen von solcher Form vorgesehen sind, daß etwaige Leckmengen des abzudichtenden Mittels in einer das Bedienungspersonal nicht gefährdenden Richtung austreten. 8th. Partial joint seal according to claim i, characterized in that on the outside the partial joint seal protective webs (io) or labyrinth seals of this type are provided that any leakage of the agent to be sealed in a the Operating personnel exit in a non-hazardous direction. 9. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche vorzugsweise im Bereich der Stege (4, 5) und/bzw. Gegendichtflächen (6, 8) mit Kühl- bzw. Heizvorrichtungen versehen sind. io. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die breiteren und härteren Dichtflächen auf der einen Teilfugenseite, z. B. Gehäuseflansch (2), und die schmaleren und weicheren Gegendichtflächen auf der anderen Teilfugenseite, z. B. Deckelseite (i), angeordnet sind, und umgekehrt. i i. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Teilfugenbefestigungsschrauben (3) Dehnschrauben verwendet werden. 12. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der beiden Stege (l., 5) mit_ihren einander zugeordneten Gegendichtflächen (6) bzw. ihrer zugeordneten Gegenstützfläche (8) in voneinander verschiedenen Ebenen liegen. Angezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 124 6oi ; USA.-Patentschrift Nr.22ii 874; Transactions of the ASME, Bd. 6o, März 1938, A49 bis ASi; T r u t n o v s k y : Dichtungen, Werkstattbücher, Heft 92, S. 2 i.9. Partial joint sealing according to Claim i, characterized in that the flanges are preferably in the area of Web (4, 5) and / or. Counter sealing surfaces (6, 8) with cooling or heating devices are provided. ok Partial joint seal according to claim i, characterized in that the wider and harder sealing surfaces on one side of the parting joint, e.g. B. housing flange (2), and the narrower and softer counter-sealing surfaces on the other side of the butt joint, z. B. cover side (i), are arranged, and vice versa. i i. Partial joint seal after Claim i, characterized in that for the butt joint fastening screws (3) Expansion bolts are used. 12. Partial joint seal according to claim i, characterized in that that the sealing surfaces of the two webs (1., 5) with their counter-sealing surfaces assigned to one another (6) or their associated counter-support surface (8) in mutually different levels lie. Cited publications: Austrian patent specification No. 124 6oi; U.S. Patent No. 22ii 874; Transactions of the ASME, Vol. 6o, March 1938, A49 to ASi; T r u t n o v s k y: seals, workshop books, booklet 92, p. 2 i.