DE927782C - Teilfugendichtung fuer Hoechstdruckdampf- oder Gasturbinen u. dgl. - 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in seiner Anwendung bei Höchstdruckdampfturbinen in den Fig. i und 2 der Zeichnung durch zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Für die Teilfugenbefestigungsschrauben können Dehnschrauben verwendet werden, die als Schraubenbolzen oder Stiftschrauben ausgebildet sind.
• 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.
• 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.
• Die Erfindung kann des weiteren mit gleichem Nutzen auch bei Gasturbinen, Höchstdruckdampfkesseln und hohen Druck- und Temperaturbeanspruchungen ausgesetzten Behältern Anwendung finden.

Claims (9)

1. 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.
2. 2. Teilfugendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der beiden Flanschhälften aus härtemäßig zueinander abgestimmten, warmfesten Aufpanzerungsstoffen bestehen.
3. 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.
4. 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.
5. 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).
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.