CH676487A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen Kreiselverdichter mit horizontaler Teilungsebene nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Am erfolgreichsten kann diese Erfindung in der Einwellenbauart von Kreiselverdichtern erhöhter Leistung angewendet werden, bei denen die Verdichtung des Gases ohne dessen Kühlung während des Komprimierens erfolgt. Derartige Verdichter werden in cfer Hüttenindustrie beispielsweise für die Windzuführung in zu den Hochöfen, in der chemischen Industrie in z.B. die Salpetersäure herstellenden technologischen Aanlagen sowie in Erdöl und Gas verarbeitenden technologischen Anlagen weitgehend eingesetzt.

Zur Zeit steht wegen des zunehmenden Einsatzes von Kreiselverdichtern sowohl in herkömmlichen als auch in neu entwickelten Produktionsprozessen in der Weitpraxis des Verdichterbaus akut das Problem der Schaffung eines Kreiselverdichters erhöhter Wirtschaftlichkeit verringerter Metallintensität und verminderten Herstellungsaufwandes bei hoher Betriebssicherheit desselben.

Einige auf dem Gebiet des Verdichterbaus führende Firmen, beispielsweise «Dresser-Rand» (USA), «Demag» (BRD) u.a., sind bestrebt, das besagte Problem durch Entwicklung einer originellen Bauart von Verdichtungsstufe zu lösen. Solche Kreiselverdichter haben die Bezeichnung mehrwellige Kreiselverdichter bekommen. Trotzdem diese Maschinen gegenüber den einwelligen Kreiselverdichtern eine Reihe von Vorteilen in bezug auf Produktionskennwerte und betriebswirtschaftliche Kennzahlen, nämlich die Abmessungen und das Gewicht, besitzen, haben sie eine komplizierte Konstruktion, erfordern eine hohe Klasse der Herstellungsgenauigkeit und kennzeichnen sich durch schwere Bedienung während des Betriebes. Bei diesen Maschinen werden die erforderlichen Bedingungen der Verdichtung des Arbeitsmediums in jeder Stufe durch die Wahl einer optimalen Laufraddrehzahl für jede Stufe gewährleistet. Das letztere gestattet es, das Laufrad mit dem günstigsten Verhältnis der Breite des Laufrades am Austritt der Strömung zum Aussendurchmesser desselben auszuführen, was den Energieaufwand für die Verdichtung des Arbeitsmediums herabsetzt.

Jedoch geht die Bedeutung der vorstehend beschriebenen Vorteile des mehrwelligen Kreiselverdichters in vielem verloren wegen der komplizierten Bauweise von Kunfusorkanäien, die das Arbeitsmedium in die Stufe zuführen, und von Diffusorkanä-len, die das Arbeitsmedium aus ihr ableiten, wodurch es schwer ist, hohe aerodynamische Kenngrössen dieser Kanäle des Strömungsteils zu erzielen. Ausserdem stellen alle Stufen des mehrwelligen Kreiselverdichters Endstufen dar, die eine niedrigere Wirtschaftlichkeit als die Zwischenstufen haben. Alles das hemmt ihre weitgehende Verwendung in der Industrie im Vergleich mit den einwelligen Kreiselverdichtern erhöhter Leistung, die sich durch einen weiten Anwendungsbereich, eine einfache Konstruktion, eine gut bewährte Technologie ihrer Herstellung, die Möglichkeit der Enzielung eines hohen polytropischen Wirkungsgrades der Verdichtungsstufe, eine einfache Bedienung, eine qualitätsgerechte und mobile Durchführung von regle-mentsmässigen Reparaturarbeiten beim Betrieb auszeichnen.

Die Versuche, die Wirtschaftlichkeit bei verringerter Metallintensität und vermindertem Herstellungsaufwand zu erhöhen, führten zur Schaffung einer Bauart des Kreiselverdichters mit horizontaler Teilungsebene zum Verdichten von z.B. ni-trosem Gas (siehe den Händbuchkatalog K-3-69. Tsentrobezhnye kompressornye mashiny/Kreisel-verdichtermaschinen), NWNFORMTYAZHMASH, Moskau, 1970, S. 86, Fig. 60).

Im Gehäuse des Verdichters sind Verdichtungsstufen angeordnet, von denen die in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums erste Stufe mit dem Saugraum des Verdichters und die letzte mit dem Druckraum in Verbindung steht. Jede von den Stufen ist in einem Mantel untergebracht, bei dem die Aussenfläche seiner Wand im Innenraum des Gehäuses Ringräume bildet, während die Innenfläche der Mantelwand den Durchströmkanal der Stufe begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal der in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums nächstfolgenden Stufe in Verbindung steht. Jeder Mantel ist mit dem Verdichtergehäuse verbunden. Zu ihrer Verbindung ist an der Aussenfläche der von der Längsachse des Verdichters am weitesten entfernten Mantelwand ein Ringbund ausgebildet, während an der Innenfläche des Gehäuses eine Ringnut eingearbeitet ist. Im folgenden wird eine derartige Verbindung als Zapfen-Nut-Verbindung bezeichnet.

Jede Stufe ausser der letzten enthält ein auf einer Antriebswelle gelagertes Laufrad, dessen Durchströmkanäle mit einem Diffusor in Verbindung stehen, der mit einem Rückleitapparat verbunden ist, welcher die in das Laufrad der nachfolgenden Stufe gelangende Strömung ausbildet, Die letzte Stufe enthält ein Laufrad, das auf der genannten Welle gelagert ist und mit einem Diffusor in Verbindung steht, der mit dem Druckraum des Verdichters verbunden ist.

Die Technologie des Zusammenbaus des bekannten Verdichters bedingt das Vorhandensein eines Axialspiels sowohl zwischen der Stirnfläche des Mantels und der Stirnfläche der Gehäusewand, die den Druckraum in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal der ersten Stufe begrenzt, als auch zwischen den Stirnseiten einer vorhergehenden und einer nachfolgenden Verdichtungsstufe in der Verbindungszone der Durchströmkanäle dieser Stufen.

Der Prozess des Zusammenbaus- des bekannten Verdichters geht folgendermassen vonstatten: zuerst bringt man die untere Hälfte des Gehäuses die untere Hälfte des Mantels jeder Stufe ein und zentriert den letzteren in bezug auf die Längsachse des Verdichters unter Zuhilfenahme einer falschen Welle, dann setzt man in die obere Hälfte des Gehäuses die andere Hälfte des Mantels derselben Stufe ein und zentriert den letzteren in bezug auf die Längsachse des Verdichters, worauf man die obere Gehäusehälfte mit der unteren in der horizon5

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talen Teilungsebene verbindet. Diese Reihenfolge des Zusammenbaus bedingt das Vorhandensein von Spielen in der horizontalen Teilungsebene der Mäntel von Verdichtungsstufen, erhöht den Arbeitsaufwand beim Zusammenbau und bei der Zentrierung der Mäntel im Verdichtergehäuse.

Das Auftreten von Spielen in der horizontalen Teilungsebene der Mäntel ist dadurch hervorgerufen, dass die Teilungsebene jeder Mantelhälfte mit der Ebene nicht zusammenfällt, die parallel zur genannten Teilungsebene ist und durch die Ausbohrachse von Basisflächen verläuft, als welche man die Anordnungstellen von Labyrinthdichtungen annimmt. Über die erwähnten Spiele findet die Überströmung des Arbeitsmediums aus einem Ringraum mit höherem Druck in einen Ringraum mit niedrigerem Druck statt, was die Wirtschaftlichkeit des Verdichters infolge einer Vergrösserung des Energieaufwandes für die Verdichtung des Arbeitsmediums herabsetzt, zur Senkung der Leistung des Verdichters und zur Verminderung des Druckverhältnisses desselben führt. Infolge unkontrollierbarer Massabweichungen der Verdichterteile, die durch den Einfluss der Verformung dieser Teile unter der Wirkung von bei ihrer Befestigung an Werkzeugmaschinen zur mechanischen Bearbeitung auftretenden Kräften, durch bleibende Wärmespannungen in Werkstücken, Verminderung der Herstellungsgenauigkeit der Zapfen-Nut-Verbindungen mit der Vergrösserung der Durchmesser von Gehäusen und Mänteln, durch getrennte Bearbeitung der oberen und der unteren Gehäusehälfte und durch sonstige Faktoren bedingt sind, ist es unmöglich, die Kongruenz der Oberflächen des «Zapfens» und der «Nut» sicherzustellen. Infolgedessen ist es beim Zusammenbau des Verdichters erforderlich, den «Zapfen» an die «Nut» manuell anzupassen, was zu einer groben Störung der Zapfen-Nut-Verbindung und folglich zur Zunahme der Überströmungen des Arbeitsmediums aus einem Ringraum mit höherem Druck in einen Ringraum mit niedrigerem Druck führt. Dies bewirkt eine noch grössere Senkung der Wirtschaftlichkeit des Verdichters und eine Verschlechterung seiner Betriebsdaten.

Bei der bekannten Konstruktion des Verdichters wirkt ausserdem auf den Mantel jeder Verdichtungsstufe eine vom Druckgefälle zwischen den Ringräumen herrührende Belastung ein. Als Folge davon, dass der Mantel eine horizontale Teilungsebene besitzt, übersteigt die Grösse der Durchbiegung der Mantelwand in Richtung der Längsachse des Verdichters in der horizontalen Teiiungsebene etwa um das 2,5fache die Grösse der Durchbiegung derselben Wand in der durch die Längsachse des Verdichters gehenden Vertikalebene, Hierbei erfahren die Elemente einer jeden Stufe in radialer und tangentialer Richtung ungleichmässige Zug-und Biegespannungen, die erstens einen Ermüdungsbruch von Diffusorschaufein, Nieten, Stiftschrauben u.a.m. herbeiführen und zweitens eine Störung der Ebenheit der horizontalen und der vertikalen Teilungsebene der Stufe hervorrufen, welche zur Bildung von neuen und zur Vergrösserung von in den Teilungsebenen vorhandenen Spielen führt. Dies bedingt nicht nur Überströmungen des Arbeitsmediums aus einem Ringraum mit höherem Druck in einen Ringraum mit niedrigerem Druck, sondern verursacht zusätzliche Überströmungen des Arbeitsmediums innerhalb der Verdichtungsstufe aus der Zone erhöhten Drucks hinter dem Diffusor in die Zone verminderten Drucks vor dem Diffusor, Das letztere führt wegen einer ungleichmässi-gen Überströmung des Arbeitsmediums in der Umfangsrichtung zum Auftreten einer sich grös-senmässig ändernden Belastung, die auf das Laufrad einwirkt und einen Ermüdungsbruch des Laufrades bewirkt.

Des weiteren vergrössert in der bekannten Bauart des Verdichters die Notwendigkeit der mechanischen Bearbeitung des Gehäuses am Innendurchmesser und der Mantelwände am Aussen-durchmesser sowohl das Gewicht der Rohlinge für das Gehäuse und die Mäntel von Stufen als auch den Herstellungsaufwand derselben infolge von grossen, für die mechanische Bearbeitung angesetzten Zugaben.

Es sei auch bemerkt, dass die Zentrierung jeder Mantelhälfte in jeder Gehäusehälfte in bezug auf die Längsachse des Verdichters den Arbeitsauf-Wand beim Zusammenbau des Verdichters erhöht, die Genauigkeit der Zentrierung herabmindert und den Einsatz einer Sonderausrüstung, beispielsweise einer falschen Welle und eines speziellen Messzeuges, erfordert.

Schliesslich machen die vorhandenen Zapfen-Nut-Verbindungen die Masskette entlang der Längsachse des Verdichters zwischen dem Gehäuse, den Mänteln der Verdichtungsstufen und der Welle mit den Laufrädern komplizierter, was eine umfassende Vereinheitlichung von Gehäusen, Mänteln, Diffusoren, Rückleitapparaten, Wellen, Dichtungen und Laufrädern verhindert.

Eine teilweise Beseitigung von Ursachen, die eine Senkung der Wirtschaftlichkeit des Verdichters, seine erhöhte Metallintensität und seinen erhöhten Hersteilungsaufwand hervorrufen, wurde in der Konstruktion eines einwelligen Kreiselverdich-ters mit horizontaler Teilungsebene erzielt (SU, A, Nr. 859 683).

Der bekannte Verdichter enthält ein Gehäuse, in dessen Innerem Verdichtungsstufen angeordnet sind, von denen die in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums erste Stufe mit dem Saugraum des Verdichters und die letzte mit dem Druckraum in Verbindung steht. Jede von den Stufen befindet sich in einem Mantel, bei dem die Aussenfläche seiner Wand im Innenraum des Gehäuses Ringräume bildet, während die Innenfläche der Mantelwand den Durchströmkanal der Stufe begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal der in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums nachfolgenden Stufen in Verbindung steht. Die Verbindung jedes Mantels mit dem Verdichtergehäuse ist mittels einer Zapfen-Nut-Verbindung hergestellt.

Jede Stufe ausser der letzten enthält ein Laufrad, das auf einer Antriebswelle gelagert ist und mit einem Diffusor in Verbindung steht, der mit einem Rückleitapparat verbunden ist, welcher die in das

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Laufrad der nächstfolgenden Stufe gelangende Strömung ausbildet.

Die letzte Stufe enthält ein Laufrad, das auf der genannten Welle gelagert ist und mit dem Diffusor in Verbindung steht, welcher mit dem Druckraum des Verdichters verbunden ist

Zur Verhinderung einer Durchbiegung der Wand des Mantels jeder Stufe in Richtung der Verdichterlängsachse sind ein geteilter Ring, der in einer Ringnut des Mantels untergebracht ist, welche an der Stirnfläche des letzteren eingearbeitet ist, die der Stirnfläche des Mantels der benachbarten Stufe in der Verbindungszone der Durchströmkanäle dieser Stufen zugewandt ist, und ein geteilter Metallring vorgesehen, der in einer Ringnut der Stirnfläche der Gehäusewand untergebracht ist, welche den Saugraum in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal der ersten Stufe begrenzt. Jeder Metallring hat eine Teilungsebene, die mit der horizontalen Teilungsebene des Mantels zusammenfällt.

Während des Zusammenbaus des Verdichters, der ähnlich dem Zusammenbau der vorstehend behandelten Verdichterbauart durchgeführt wird, nimmt man nach dem Arbeitsgang der Zentrierung der Mantelhälften im Gehäuse das Einsetzen der Metallhalbringe in die halbringförmigen Nuten an den Stirnflächen der Mäntel und in die halbringförmige Nut an der Stirnfläche der den Saugraum begrenzenden Gehäusewand vor.

Infolgedessen wird die auf jeden der Mäntel der Verdichtungsstufen wirkende, vom Druckgefälle zwischen den Ringräumen herrührende Belastung auf das Gehäuse sowohl über die Zapfen-Nut-Verbindungen als auch über die Metallringe übertragen. Dies gestattet es, die Dicke der Wände von den Mänteln zu verringern und ihre in der Umfangs-richtung ungleichmässige Durchbiegung in der Anordnungszone der Labyrinthdichtungen, des Laufrades und der Welle auszuschliessen, was die Metallintensität der Mäntel verringert und die Betriebssicherheit der Labyrinthdichtungen des Laufrades und der Welle erhöht.

Allerdings besitzt der bekannte Verdichter eine verminderte Wirtschaftlichkeit und gewährleistet keine zeitliche Konstanz der vom Verbraucher geforderten Parameter in bezug auf Leistung, Druck und Leitungsbedarf, da in ihm Überströmungen des Arbeitsmediums aus Ringräumen mit höherem Druck in Ringräume mit niedrigerem Druck und Überströmungen des Arbeitsmediums innerhalb der Verdichtungsstufe aus der Zone erhöhten Drucks hinter dem Diffusor in die Zone erniedrigten Drucks vor dem Diffusor sowie durch die Störung der Ringförmigkeit der Spiele in den Dichtungen bedingte erhöhte Überströmungen über die Labyrinthdichtungen der Laufräder und der Welle nicht ausgeschlossen sind.

Darüber hinaus besitzt der bekannte Verdichter eine erhöhte Metallintensität und einen erhöhten Herstellungsaufwand wegen der vorhandenen Zap-fen-Nut-Verbindungen, die unter anderem die Vereinheitlichung von Gehäusen, Mänteln, Diffusoren, Rückleitapparaten, Wellen, Dichtungen, Laufrädern verhindern. Des weiteren weist der bekannte

Verdichter eine verminderte Betriebssicherheit wegen vorhandener Wechselspannungen in den Elementen der Verdichtungsstufe auf, die durch das Vorhandensein eines Druckgefälles zwischen den Ringräumen bedingt sind und Ermüdungsbrüche von Diffusorschaufein, Nieten, Schraubenbolzen, Schweissverbindungen und sonstigen Elementen hervorrufen.

Schliesslich ist auf einen erhöhten, durch die Zentrierung jeder Mantelhälfte in jeder Gehäusehälfte bedingten Arbeitsaufwand beim Zusammenbau des bekannten Verdichters hinzuweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiselverdichter zu schaffen, dessen Bauart gleiche Drücke in den Ringräumen zwischen den Verdichtungsstufen sicherstellen und Überströmungen des Arbeitsmediums aus jedem Ringraum in den Strömungsteil der Verdichtungsstufe und aus dem einen Ringraum in den anderen entlang der Längsachse des Verdichters beseitigen würde, was eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei verringerter Metallintensität und vermindertem Herstellungsaufwand und bei hoher Betriebssicherheit des Verdichters gewährleisten würde.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Kreiselverdichter mit horizontaler Teilungsebene, in dessen Gehäuse Verdichtungsstufen angeordnet sind, von denen die in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums erste Stufe mit dem Saugraum des Verdichters und die letzte Stufe mit dem Druckraum in Verbindung steht, jede Stufe sich in einem mit dem Gehäuse verbundenen Mantel befindet, die Aussenfläche der Mantelwand im Innenraum des Gehäuses Ringräume bildet, die Innenfläche der Mantelwand aber den Durchströmkanal der Verdichtungsstufe begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal der in der Bewegungrichtung des zu verdichtenden Mediums nachfolgenden Verdichtungsstufe in Verbindung steht, erfindungsgemäss der Durchströmkanal jeder Verdichtungsstufe von dem Ringraum isoliert ist, der mit den anderen Ringräumen entlang der Innenfläche der Wand des Gehäuses verbunden ist, dessen Innenraum mit dem Druckraum in Verbindung steht.

Eine solche konstruktive Lösung des Verdichters mit horizontaler Teilungsebene erhöht seine Wirtschaftlichkeit, d.h. vergrössert den Wirkungsgrad des Verdichters in allen Betriebszuständen desselben von der minimalen bis zur maximalen Leistung, gewährleistet die zeitliche Konstanz der vom Verbraucher geforderten Parameter in bezug auf Leistung, Druck und Leistungsbedarf, mindert die Metallintensität und den Herstellungsaufwand des Verdichters herab und erhöht seine Betriebssicherheit.

Die Erhöhung des Wirkungsgrades des Verdichters wird durch die Beseitigung des Druckgefälles des Arbeitsmediums zwischen den Ringräumen der Verdichtungsstufen dank dem Verzicht auf die ringförmigen Zapfen-Nut-Verbindungen jedes Mantels mit dem Gehäuse erzielt, was dank der Isolierung des Durchströmkanats jeder Stufe vom Ringraum in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal der benachbarten Stufe möglich geworden ist. Das letztere gewährleistet, dass in allen

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Ringräumen ein gleicher Druck, welcher dem Förderdruck gleich ist, aufrechterhalten wird, was über die Oberfläche des Mantels gleichmässig verteilte Kräfte erzeugt, die eine dichtende Wirkung auf die Stossverbindung der Wände, an einer von denen die Schaufeln des Diffusore und an der anderen die Schaufeln des Rückleitapparates befestigt sind, sowie auf die Stossverbindung des oberen und des unteren Gehäuseteils ausüben.

Die genannten Kräfte entlasten die Befestigungselemente, welche die Diffusorschaufein mit den Mantelwänden verbinden, die Befestigungselemente, welche die Schaufeln des Rückleitapparates mit den Mantelwänden verbinden, und die Befestigungselemente, welche den Diffusor mit dem Rückleitapparat verbinden.

Diese Kräfte vermindern ausserdem den Ein-fluss von dynamischen Belastungen, die besipiels-weise beim Pumpen durch Druckpulsationen des Mediums in den Ringräumen des Gehäuses und in der sich in Durchströmkanal bewegenden Strömung hervorgerufen sind, auf die genannten Befestigungselemente, was die konstruktive Ermüdungsfestigkeit erhöht und einen Ermüdungsbruch der Befestigungselemente verhindert.

Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Konstruktion gewährleistet eine Reihenfolge des Zusammenbaus, bei der man den im unteren Teil des Gehäuses eingesetzten unteren Mantelteil jeder der Stufen mit dem oberen Mantelteil längs der horizontalen Teilungsebene verbindet, worauf man den oberen Gehäuseteil mit dem unteren längs der horizontalen Teilungsebene verbindet, was das Auftreten von Spielen in der horizontalen Teilungsebene der Mäntel der Verdichtungsstufen sowohl beim Zusammenbau als auch während des Betriebs aus-schliesst. Dies bedingt die zeitliche Konstanz der vom Verbraucher geforderten Parameter in bezug auf Leistung, Druck und Leistungsbedarf.

Das Fehlen der Zapfen-Nut-Verbindung des Gehäuses und des Mantels jeder Verdichtungsstufe bietet die Möglichkeit, die mechanische Bearbeitung der Innenfläche des Gehäuses und der Aussenfläche der Mantelwände auszuschliessen, was die Metallintensität des Verdichters um 25 bis 30% und den Herstellungsaufwand desselben um 30 bis 40% herabmindert. Dies vereinfacht auch die Herstellungstechnologie des Verdichters, verbessert die Fertigungsgerechtheit der Konstruktion des Gehäuses und der Mäntel, erlaubt den Einsatz von Gesenkschmiedestücken für Einzelteile, reduziert den Zyklus der Herstellung von Verdichterelementen und gewährleistet die Bequemlichkeit und den minimalen Arbeitsaufwand während des Zusammenbaus des Verdichters.

Das Fehlen eines auf den Mantel jeder Stufe wirkenden Druckgefälles verhindert, dass Biegemomente an den Wänden der Mäntel und an deren Befestigungselementen auftreten, was es gestattet, die Wände der Mäntel dünner zu machen und die Befestigungselemente, welche die Teile der Verdichtungsstufe miteinander verbinden, zu entlasten.

Das Fehlen der ringförmigen Zapfen-Nut-Ver-bindung zwischen dem Gehäuse und dem Mantel jeder Stufe gestattet es, die Mäntel der Verdichtungsstufen im Gehäuse unabhängig voneinander unterzubringen, was die Masskette entlang der Längsachse des Verdichters vereinfacht. Dies beseitigt Hindernisse auf dem Wege der Vereinheitlichung der konstruktiven Lösungen von Kreiselverdichtern und gewährleistet die Schaffung von vereinheitlichten technologischen Prozessen und bietet umfassende Möglichkeiten zur Realisierung technischer Typenlösungen von Gehäusen, Verdichtungsstufen, Wellen, Laufrädern, Dichtungen sowohl in Verdichtern dergleichen Baugrösse, welche die Arbeitsmedien mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften verdichten, als auch in Verdichtem verschiedener Baugrös-sen, die ein und dasselbe Arbeitsmedium verdichten.

Dadurch, dass die Zapfen-Nut-Verbindung zwischen dem Gehäuse und den Mänteln fehlt, wird es möglich, den Einfluss von Kraft- und Wärmeverformungen des Gehäuses auf die Mäntel der Verdichtungsstufen und folglich auf den Zustand von Dichtungseinrichtungen der Verdichtungsstufen vollständig auszuschliessen sowie eine stabile qualitätsgerechte und zuverlässige Arbeit der Verdichter sicherzustellen.

Es empfiehlt sich, dass zur Isolierung des Durchströmkanals jeder Stufe vom Ringraum mit Ausnahme der ersten Stufe eine Dichtungseinrichtung vorgesehen ist, die an der Stirnfläche des Mantels einer vorhergehenden Stufe angebracht ist, welche Stirnfläche zur Stirnfläche des Mantels einer nachfolgenden Stufe in der Verbindungszone der Durchströmkanäle dieser Stufe gekehrt ist, während der erste Ringraum vom Saugraum des Verdichters mittels einer Dichtungseinrichtung isoliert ist, die an der Stirnfläche der Gehäusewand angebracht ist, welche den Saugraum in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal der ersten Verdichtungsstufe begrenzt.

Eine derartige konstruktive Ausführung des Verdichters erlaubt es, Überströmungen des verdichteten Mediums aus jedem Ringraum, der unter dem Förderdruck steht, in den Durchströmkanai der Verdichtungsstufe in der Verbindungszone der Stirnflächen der Mäntel der benachbarten Stufen und in der Verbindungszone der Stirnfläche der Gehäusewand, die den Saugraum begrenzt, mit der Stirnfläche des Mantels der ersten Stufe auszuschliessen.

Die Anbringung der Dichtungseinrichtung an der Stirnfläche einer der Mantelwände gestattet es, die Grösse des abzudichtenden Spiels zwischen einem Hohlraum erhöhten Drucks und einem Hohlraum erniedrigten Drucks wesentlich zu verringern, und isoliert zuverlässig den Druchströmkanal jeder Stufe vom Ringraum.

Es ist zweckmässig, dass die Dichtungseinrichtung einen Ring, der in einer an der Stirnfläche des Mantels eingearbeiteten Ringnut untergebracht ist, und ein Mittel zur Verschiebung desselben entlang der Längsachse des Verdichters einschliesst

Eine solche konstruktive Ausführung der Dichtungseinrichtung gewährleistet deren genaue Anordnung im Mantel und einen einfachen Zusammenbau des Verdichters im ganzen. Dies erklärt sich

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dadurch, dass die erfindungsgemässe Dichtungseinrichtung wegen des vorhandenen Spiels zwischen den Stirnflächen der Mäntel beim Zusammenbau und bei der Zentrierung die freie Unterbringung der Mäntel im Gehäuse nicht behindert und nach dem Zusammenbau eine zuverlässige Abdichtung des erwähnten Spiels durch Verschiebung des Ringes entlang der Längsachse des Verdichters bis zum Anschlag gegen die Stirnfläche des benachbarten Mantels und durch Erzeugung einer Dichtkraft mittels Spreizelementen, beispielsweise Federn, gewährleistet.

Die Zuverlässigkeit der Abdichtung wird dadurch erhöht, dass jeder Ring mit Dichtelementen versehen ist, von denen das eine in einer Rille aufgenommen ist, die an der Stirnfläche des Ringes eingearbeitet ist, welche der Stirnfläche des Mantels der benachbarten Stufe zugewandt ist, und das andere in einer Rille aufgenommen ist, die an der mit der Wand der Ringnut des Mantels zusammenwirkenden zylindrischen Oberfläche des Ringes eingearbeitet ist.

Die Dichtelemente ermöglichen es, den Ringraum mit einem erhöhten Druck, welcher dem Druck im Druckraum gleich ist, vom Durchströmkanal der Stufe mit einem erniedrigten Druck, welcher dem Druck vor jeder der Verdichtungsstufen gleich ist, zuverlässig zu isolieren. Dies wird dadurch erreicht» dass die elastischen Elemente eventuelle Abweichungen der erwähnten Stirnfläche der Mäntel und des Gehäuses von der Parallelität zueinander und von der Perpendikularität derselben zur Längsachse des Verdichters, die während der Arbeit des letzteren sowohl wegen der entstehenden Verformung des Gehäuses und der Mäntel durch vom Druck des zu verdichtenden Mediums herrührende Kräfte als auch wegen der durch eine Erhöhung der Temperatur des zu verdichtenden Mediums während der Verdichtung bedingten Wärmeverformungen auftreten, kompensieren.

Es ist zweckmässig, dass im Gehäuse auf der Seite der horizontalen Teilungsebene im unteren Gehäuseteil symmetrisch in bezug auf eine durch die Längsachse des Gehäuses gehende Vertikalebene eine Nut eingearbeitet ist, die nach der Seite des Mantels der Stufe hin offen ist, wobei in der horizontalen Teilungsebene des Mantels eine Pratze ausgeführt ist, die die axiale Verschiebung des Mantels verhindert, sich in einer von der Längsachse des Mantels am weitesten entfernten Zone befindet und in der Nut so angeordnet ist, dass die dem oberen Teil des Gehäuses zugewandte Fläche der Pratze sowohl mit der Teilungsebene des Mantels als auch mit der Teilungsebene des Gehäuses zusammenfällt.

Dies gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Anordnung des Mantels jeder Verdichtungsstufe entlang der Längsachse des Verdichters und schliesst die Möglichkeit zur infolge von Kraft- und Wärmeverformungen entstehenden Schiefstellung der Mäntel in der horizontalen Teilungsebene sowohl beim Zusammenbau als auch bei der Arbeit des Verdichters aus. Hierbei fixiert der obere Teil des Gehäuses zuverlässig die Lage des Mantels im Gehäuse, indem er das Auftreten eines Spielraumes zwischen der Pratze und dem Gehäuse in vertikaler Richtung verhindert und die Grösse des oberen und des unteren Spiels in der Labyrinthdichtung des Laufrades und der Welle in einem vorgegebenen Bereich stabil aufrechterhält. Das letztere vermindert Überströmungen des Arbeitsmediums über die Dichtungen und erhöht den Wirkungsgrad des Verdichters.

Es ist notwendig, dass in der Nut eine Einlage angeordnet ist, bei welcher eine ihrer Wände mit der Stirnwand der Nut zusammenwirkt, während die andere, zur ersten Wand entgegengesetzte Wand mit einem in bezug auf die letztere vorstehenden Anschlag versehen ist, dessen Stirnfläche in bezug auf die ihr zugewandte Stirnfläche der Pratze mit einem Spielraum angeordnet ist, welcher der Grösse der zulässigen Verschiebung des Mantels in der zur Längsachse des Verdichters senkrechten Richtung gleich ist.

Diese Ausführung des Verdichters gewährleistet während seiner Arbeit eine Selbstzentrierung der Dichtungen der Laufräder und der Verdichterwelle. Bei der Wärmeausdehnung jedes Mantels in der horizontalen Teilungsebene wird stete eine Vergrösserung des kleineren Radialspiels zwischen der Fassung der Labyrinthdichtung und der Welle und eine Verringerung des gegenüberliegenden grösseren Radialspiels stattfinden. Dies ist dadurch bedingt, dass bei der Wärmeausdehnung jedes Mantels der letztere zuerst den kleineren Spielraum zwischen dem Anschlag der Einlage und der Stirnfläche der Pratze und dann den grösseren Spielraum zwischen der Stirnfläche der anderen Pratze und dem Anschlag der anderen Einlage beseitigt.

Dies vereinfacht wesentlich den Prozess des Zusammenbaus des Verdichters, weil es gleichgültig geworden ist, wie beim Zusammenbau die untere Mantelhälfte im Gehäuse angeordnet ist: gleich-achsig mit der Welle oder exzentrisch zu der letzteren.

Es ist wünschenswert, dass der Anschlag aus austenitischem Stahl besteht. Die Anwendung des austenitischen Stahls für den Anschlag ist durch seine hohe Plastizität bedingt. Bei der Selbstzentrierung der Mäntel erfolgt die Quetschung der Anschläge um eine Grösse, die im wesentlichen gleich ist dem Mass der wärmebedingten Verschiebung des Mantels in Richtung senkrecht zur Längsachse des Verdichters in der horizontalen Teilungsebene desselben. Dies führt dazu, dass das Radialspiel zwischen der Fassung der Labyrinthdichtung und der Welle und das Spiel zwischen der Fassung der Dichtung und dem Laufrad im Grunde ringförmig wird, was Überströmungen des Mediums über die Labyrinthdichtungen aus Hohlräumen mit erhöhtem Druck in Hohlräume mit erniedrigtem Druck vermindert.

Es empfiehlt sich, den Innenraum des Gehäuses mit dem Druckraum mittels einer ausserhalb des Verdichters liegenden Gasleitung zu verbinden. Eine derartige Lösung ist in denjenigen Fällen besonders günstig, wo der Druckraum von dem Innenraum des Gehäuses isoliert ist. Dadurch wird es möglich, den Einfluss von Druckpulsationen im

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Druckraum beispielsweise beim Pumpen vollständig auszuschliessen, weil die erwähnten Pulsationen in der Gasleitung abklingen.

Von Vorteil ist, wenn an der Gasleitung eine Einrichtung zur Messung der Durchsatzmenge des zu verdichtenden Mediums angebracht ist.

Solch eine Ausführung des Verdichters gestattet es, den Zustand des Strömungsteils des Verdichters während seines Betriebes durch Überwachung des Arbeitsmediumdurchsatzes durch die erwähnte Gasleitung zu diagnostizieren. Das Fehlen eines Durchsatzes zeugt davon, dass die Stossverbindung der Wände jedes Mantels, die Stossverbindung der oberen und der unteren Hälfte jedes Mantels und die Dichtungseinrichtung zur Isolierung des Durchströmkanals jeder Verdichtungsstufe vom Ringraum die erforderliche Dichtheit gewährleisten und Überströmungen des Arbeitsmediums aus Hohlräumen mit erhöhtem Druck in Hohlräume mit erniedrigtem Druck ausschliessen.

Der Arbeitswirkungsgrad des erfindungsgemäs-sen Verdichters kann erhöht werden, wenn an der Gasleitung ein Wärmeaustauscher installiert ist, der vor der Einrichtung zur Messung der Durchsatzmenge des zu verdichtenden - gesehen in der Bewegungsrichtung des letzteren - angeordnet ist.

Die Verwendung eines Wärmeaustauschers ist besonders günstig, wenn der Verdichter gemäss der Erfindung eine hohe Temperatur des Arbeitsmediums, z.B. über 300°C, am Austritt hat. Die Zuführung des im Wärmeaustauscher gekühlten zu verdichtenden Mediums in den Innenraum des Gehäuses schliesst eine zusätzliche Erwärmung des zu verdichtenden Mediums im Durchströmkanal jeder Verdichtungsstufe aus, was die Stabilität der gasdynamischen Kennlinien des Verdichters gewährleistet.

Ein für die Luftzufuhr in einen Hochofen bestimmter Kreiselverdichter mit drei Verdichtungsstufen, ausgeführt gemäss der Erfindung, hat im optimalen Betriebszustand eine Drehzahl der Welle von 5000 U/min, eine auf die Saugverhältnisse bezogene Leistung von 2400 m3/min (beim Anfangsdruck der in die erste Verdichtungsstufe gelangenden Luft von 1 kp/cm2 und bei der Temperatur derselben von 20°C), einen Druck der aus dem Druckraum austretenden Luft von 4 kp/cm2, einen Leistungsbedarf von 8500 kW und einen polytropischen Wirkungsgrad von 86%. Des weiteren weist der erfin-dungsgemässe Verdichter eine um 25 bis 30% geringere Metallintensität und einen um 30 bis 40% kleineren Herstellungsaufwand auf und kennzeichnet sich durch Einfachheit und hohe Genauigkeit von Montagearbeiten im Vergleich mit den bekannten Konstruktionen von Verdichtern ähnlicher Zweckbestimmung,

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden konkreten Ausführungsbeispielen derselben und aus Zeichnungen, in denen es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den erfin-dungsgemässen Kreiselverdichter, Längsschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 ;

Fig. 3 die untere Hälfte des Mantels einer Zwischen-Verdichtungsstufe, Längsschnitt, im ver-grösserten Massstab;

Fig. 4 die untere Hälfte des Mantels der letzten Verdichtungsstufe, verbunden mit dem Druckraum des Verdichters, Längsschnitt, im vergrösserten Massstab;

Fig. 5 einen Teil des Mantels mit einer Dichtungseinrichtung gemäss der Erfindung, Längsschnitt, im vergrössertem Massstab;

Fig. 6 eine Ansicht in Pfeilrichtung D von Fig. 5:

Fig. 7 eine im unteren Teil des Gehäuses eingearbeitete Nut mit in ihr angeordneter Pratze der unteren Mantelhälfte, Querschnitt, im vergrösserten Massstab,-

Fig. 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung E von Fig. 7 mit dem abgenommenen oberen Gehäuseteil;

Fig. 9 einen Teil des Mantels mit einer Dichtungseinrichtung gemäss der Erfindung beim Zusammenbau des Verdichters, im vergrösserten Massstab;

Fig. 10 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verdichters, Längsschnitt.

Der Kreiselverdichter, der gemäss der Erfindung ausgeführt und beispielsweise für die Windzuführung in einen Hochofen bestimmt ist, enthält ein Gehäuse! (Fig. 1) mit horizontaler Teilungsebene A-A (Fig. 2), in dem drei Verdichtungsstufen 2 (Fig. 1) und 2a angeordnet sind, von denen die in der Bewegungsrichtung eines zu verdichtenden Mediums erste Stufe 2 mit dem Saugraum 3 des Verdichters und die letzte 2a mit dem Druckraum 4 in Verbindung steht.

Jede der Stufen 2 ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Mantel 5 untergebracht. Die Aussenfläche der Wand jedes Mantels 5 bildet im Innenraum 6 des Gehäuses 1 Ringräume 7, während die Innenfläche der Wand des Mantels 5 einen Durchströmkanai 8 der Verdichtungsstufe 2 begrenzt, welcher mit dem Durchströmkanal 8 der in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 in Verbindung steht. Die letzte Verdichtungsstufe 2a ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Mantel 5a untergebracht. Die Aussenfläche der Wand des Mantels 5a begrenzt im Innenraum 6 des Gehäuses 1 einen Ringraum 7, während die Innenfläche der Wand des Mantels 5a einen Durchströmkanal 8a begrenzt, der an dem einen Ende mit dem Durchströmkanal 8 der vorhergehenden Verdichtungsstufe 2 und an dem anderen mit dem Druckraum 4 in Verbindung steht. Der Durchströmkanal 8 jeder Verdichtungsstufe 2 und der Durchströmkanal 8a der Verdichtungsstufe 2a sind von dem Ringraum 7 isoliert, der mit den anderen Ringräumen 7 entlang der Innenfläche 9 des oberen Teils 1a und des unteren Teils 1b des Gehäuses 1 verbunden ist. Der Innenraum 6 des Gehäuses 1 steht mit dem Druckraum 4 des Verdichters in Verbindung. Der Saugraum 3 des Verdichters ist mittels eines Ansaugstutzens 10 mit einer (bedingt nicht gezeichneten) Luftzuführungslei-tung verbunden, während der Druckraum 4 mit einem Verbraucher in Verbindung steht. Im Saugraum 3 befindet sich ein Leitapparat, der mit dem Ge5

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häuse 1 verbunden ist und krummlinige Schaufeln 11 darstellt, die eine axialsymmetrische Luftströmung ausbilden, weiche dem Laufrad 12 der ersten Verdichtungsstufe 2 zugeführt wird.

Der Durchströmkanal 8 jeder Verdichtungsstufe 2 ist durch das Laufrad 12, einen beschaufelten Diffusor 13 und einen RüGkleitapparat 14 gebildet, welche in der Bewegungsrichtung der zu verdichtenden Luftströmung aufeinanderfolgend angeordnet sind.

Der Durchströmkanal 8a der letzten Verdichtungsstufe 2a ist durch das Laufrad 12 und den beschaufelten Diffusor 13 gebildet.

Jedes Laufrad 12 ist auf einer Antriebswelle 15 angeordnet, die von einer (nicht gezeichneten) Dampfturbine von 12 MW Leistung umlaufend angetrieben wird.

Der Mantel 5 jeder Verdichtungsstufe 2 besitzt eine Teilungsebene B-B (Fig. 3), die zur Längsachse des Verdichters senkrecht ist, und eine Teilungsebene C-C (Fig. 2), die mit der horizontalen Teilungsebene A-A des Gehäuses 1 zusammenfällt. Die vertikale Teilungsebene B-B (Fig. 3) teilt den Mantel 5 in zwei Hohlräume auf, in einem von denen die Schaufeln 16 des Diffusore 13 und in dem anderen die Schaufeln 17 des Rückleitapparates 14 untergebracht sind. Der Durchströmkanai des Diffusore 13 ist durch die Aussenwand 18 des Mantels 5 und die Innenwand 19 des Diffusore 13 begrenzt. Der Durchströmkanal des Rückleitapparates 1 ist durch die Aussenwand 20 des Mantels 5 und die Innenwand 21 begrenzt. Die Schaufeln 16 des Diffusore 13 sind mittels Schraubenbolzen 22 und Muttern 23 an der Wand 18 und an der Wand 19 befestigt. Die Schaufeln 17 des Rückleitapparates 14 sind mittels Schraubenbolzen 24 und Muttern 25 an der Wand 20 und der Wand 21 befestigt. Der Diffusor 13 und der Rückleitapparat 14 sind längs der vertikalen Teilungsebene B-B mittels Stiftschrauben 26 und Muttern 27 miteinander verbunden und bilden die obere Hälfte 5b und die untere Hälfte 5c des Mantels 5, welche durch ( in Fig. nicht gezeigte) Stiftschrauben und Muttern miteinander verbunden sind.

Der Mantel 5a der letzten Verdichtungsstufe 2a besitzt nur die horizontale Teilungsebene C-C.

Zur Isolierung jedes Durchströmkanals 8 der Zwi-schen-Verdichtungsstufe 2 und des Durchströmkanals Sa der letzten Verdichtungsstufe 2a von dem Ringraum 7 ausser dem ersten ist eine Dichtungseinrichtung 28 vorgesehen, die an der Stirnfläche 29 des Mantels 5 der vorhergehenden Verdichtungsstufe 2 angebracht ist, welche Stirnfläche zur Stirnfläche des Mantels 5 der nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 in der Verbindungszone der Durchströmkanäle 8 dieser Verdichtungsstufen 2 oder zur Stirnfläche des Mantels 5a der letzten Verdichtungsstufe 2a gekehrt ist.

Der erste Ringraum 7 (Fig. 1) ist von dem Saugraum 3 des Verdichters durch die Dichtungseinrichtung 28 isoliert, die an der Stirnfläche 30 der Wand des Gehäuses 1 angebracht ist, welche den Saugraum 3 in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal 8 der ersten Verdichtungsstufe 2 begrenzt.

Der Druckraum 4 (Fig. 4) des Verdichters ist von einem hinter dem Laufrad 12 der letzten Verdichtungsstufe 2a befindlichen Hohlraum 31 mittels einer Dichtungseinrichtung 28a isoliert, die an der 5 Stirnfläche 32 der Wand 19a des Diffusore 13 angebracht ist, welche den Druckraum 4 begrenzt.

Zur Verminderung von Axialkräften, die auf ein (in Fig. nicht gezeigtes) Drucklager von seiten der Laufräder 12 wirken, ist auf der Welle 15 des Ver-10 dichtere ein Entlastungskolben 33 angebracht. Zur Vermeidung einer Überströmung der zu verdichtenden Luft aus dem Hohlraum 31 hinter dem Laufrad 12 in den hinter dem Kolben 33 befindlichen Hohlraum 34, der mit dem Saugraum 3 (Fig. 1) verbunden ist, 15 ist eine Labyrinthdichtung 35 (Fig. 4) vorgesehen, deren Fassung 36 konzentrisch zum Kolben 33 angeordnet und mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Zur Verhinderung einer Verschiebung des Kolbens 33 in axialer Richtung ist ein Feststellring 37 vorgese-20 hen.

Die Dichtungseinrichtung 28 schliesst einen Ring 38 (Fig. 5) der in einer an der Stirnfläche 29 des Mantels 5 eingearbeiteten Ringnut 39 untergebracht ist, und ein Mittel zur Verschiebung des Rin-25 ges 38 entlang der Längsachse des Verdichters ein, welches Mittel beispielsweise in Form von Federn 40 ausgebildet ist. Um zu verhindern, dass der Ring 38 aus der Nut herausfällt, ist er mit einem ringförmigen Absatz 41 ausgeführt, der mit gleich-30 mässig über die Stirnfläche 29 des Mantels 5 verteilten Anschlagleisten 42 zusammenwirkt, welche in Rillen 43 (Fig. 6) angeordnet sind. Jede Anschlagfeiste 42 ist am Mantel 5 mittels Schraubenbolzen 44 befestigt. Der Ring 38 der Dichtungseinrichtung 35 28 ist mit zwei Dichtelementen 45, 46 versehen, von denen das eine 45 sich in einer Rille 47 befindet, die an der Stirnfläche des Ringes 38 eingearbeitet ist, welche der Stirnfläche der Aussenwand 18 (Fig. 3) des Mantels 5 der nachfolgenden Ver-40 dichtungsstufe 2 zugewandt ist. Das andere Dichtelement 46 (Fig. 5) befindet sich in einer Raie 48, die an der Zylinderfläche des Ringes 38 eingearbeitet ist, welche mit der Wand der Ringnut 39 zusammenwirkt.

45 Die Dichtungseinrichtung 28a (Fig. 4) schliesst einen Ring 38a, der in einer an der Stirnfläche 32 der Wand 19a eingearbeiteten Ringnut 39a untergebracht ist, und ein Mittel zur Verschiebung des Ringes 38a entlang der Längsachse des Verdichters 50 ein, welches in Form von Federn 40a ausgebildet ist. Der Ring 38a ist mit einem ringförmigen Absatz 41a ausgeführt, der mit Anschlagleisten 42a zusammenwirkt, welche an der Wand 19a mittels (in Fig. nicht gezeigten) Schraubenbolzen befestigt sind. 55 Der Ring 38a ist mit Dichtelementen 45a und 46a versehen, die sich in jeweiligen Rillen 47a und 48a befinden und mit der Stirnfläche des Gehäuses 1 und mit der Wand der Ringnut 39a zusammenwirken.

Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit der 60 Anordnung des Mantels 5 (Fig. 1) jeder Verdichtungsstufe 2 entlang der Längsachse des Verdichters und zur Vermeidung einer Schiefstellung jedes Mantels 5 in der horizontalen Teilungsebene C-C (Fig. 2) sowohl beim Zusammenbau als auch beim Be-65 trieb des Verdichters ist im Gehäuse 1 (Fig. 1) des

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letzteren auf der Seite der horizontalen Teilungsebene A-A im unteren Teil 1b desselben symmetrisch in bezug auf die zur Längsachse des Verdichters senkrechte Vertikalebene eine Nut 49 (Fig. 7) eingearbeitet, die in Richtung der oberen Hälfte 5b des Mantels 5 der Verdichtungsstufe 2 offen ist. In der horizontalen Teilungsebene C-C des Mantels 5 sind an dessen unterer Hälfte 5c zwei Pratzen 50 ausgebildet, die symmetrisch in bezug auf die Längsachse des Verdichters angeordnet sind. Jede von den Pratzen 50 ist mit einer Stützscheibe 51 versehen, die mit der Pratze 50 mittels Schrauben 52 verbunden ist. Jede von den Pratzen 50 verhindert eine Verschiebung des Mantels 5 entlang der Längsachse des Verdichters, ist in einer von der Längsachse des Mantels 5 am weitesten entfernten Zone angeordnet und so in der Nut 49 (Fig. 8) eingesetzt, dass die dem oberen Teil 1a des Gehäuses zugewandte Fläche der Pratze 50 (Fig. 7) sowohl mit der horizontalen Teilungsebene C-C des Mantels als auch mit der horizontalen Teilungsebene A-A des Gehäuses 1 zusammenfällt.

Zur Gewährleistung einer Selbstzentrierung der Dichtungen der Laufräder 12 und der Welle 15 (Fig. 1) ist in jeder Nut 49 (Fig. 8) eine Einlage 53 untergebracht, bei der eine ihrer Wände mit der Stirnwand 54 der Nut 49 zusammenwirkt, während die andere, zur ersten entgegengesetzte Wand 55 mit einem Anschlag 56 (Fig. 7) versehen ist, welcher in bezug auf die Wand 55 vorsteht. Zwischen der Stirnfläche 57 der Pratze 50 und der Stirnfläche 58 des Anschlags 56 ist ein Spielraum vorgesehen, welcher der zulässigen Grösse der Verschiebung des Mantels 5 in der zur Längsachse des Verdichters senkrechten Richtung gleich ist. Der Anschlag 56 besteht aus austenitischem Stahl. Die Anwendung des austenitischen Stahls für den Anschlag 56 ist durch seine hohe Plastizität bedingt, was die Selbstzentrierung der Mäntel 5 durch Quetschung der Anschläge 56 um eine Grösse gewährleistet, die im wesentlichen dem Mass der wärmebedingten Verschiebung des Mantels 5 in der zur Verdichterlängsachse senkrechten Richtung in der horizontalen Teilungsebene A-A des Verdichters gleich ist.

Zur Verhinderung einer Überströmung der zu verdichtenden Luft entlang der Längsachse der Welle 15 (Fig. 3) aus dem Durchströmkanal 8 der nachfolgenden Verdichtungsstufe 2 in den Durchströmkanai 8 der vorhergehenden Verdichtungsstufe 2 sind Labyrinthdichtungen 59 vorgesehen, bei jeder von denen die Fassung 60 mit Anschlägen 61 versehen ist, an der Innenwand 21 des Rückleitapparates 14 angebracht ist und eine mit der Welle 15 starr verbundenen Buchse 62 umfasst.

Zur Verhinderung von Überströmungen der zu verdichtenden Luft an den Austrittsstellen der Welle 15 (Fig. 1) aus dem Gehäuse 1 sind endseitig Labyrinthdichtungen 63, 64 vorgesehen. Die Fassung 65 der Labyrinthdichtung 63 ist im Gehäuse 1 auf der Seite des Saugraumes 3 angeordnet und umfasst eine mit der Welle 15 starr verbundene Buchse 62a, während die Fassung 66 der Labyrinthdichtung 64 auf der Seite des Druckraumes 4 angeordnet ist, und mit der Welle 15 starr verbundene Buchse 62a umfasst.

Zur Verhinderung von Überströmungen der zu verdichtenden Luft aus einem Hohlraum 67 (Fig. 3) hinter dem Laufrad 12 jeder Verdichtungsstufe 2 in einen Hohlraum 66 vor dem Laufrad 12 ist eine Labyrinthdichtung 69 vorgesehen, dessen Fassung 70 mit Anschlägen 71 versehen ist, an der Aussenwand 18 des Diffusore 13 angebracht ist und den abzudichtenden Bund 72 des Laufrades 12 umfasst.

Beim Betrieb des Verdichters wird im Innenraum 6 (Fig. 1) des Gehäuses 1 in den Ringräumen 7 ein gleicher Druck erzeugt, der dem Druck im Druckraum 4 gleich ist. Dadurch werden Kräfte erzeugt, die über die Oberfläche des Mantels 5 jeder Verdichtungsstufe 2 gleichmässig verteilt sind und eine dichtende Wirkung auf die vertikale Teilungsebene B-B (Fig. 3) des Mantels sowohl in der Verbindungszone seiner Aussenwände 18, 20 als auch in der Verbindungszone der Innenwand 19 des Diffusore 13 und der Innenwand 21 des Rückleitapparates 14 ausüben. Die über die Oberfläche des Mantels 5 gleichmässig verteilten Kräfte üben ebenfalls eine dichtende Wirkung auf die horizontale Teilungsebene C-C (Fig. 2) des Mantels 5 aus. Die erwähnten Kräfte entlasten die Schraubenbolzen 22 (Fig. 3), welche die Schaufeln 16 des Diffusore 13 mit dessen Wänden 18, 19 verbinden, die Schraubenbolzen 24, welche die Schaufeln 17 des Rückleitapparates 14 mit dessen Wänden 20, 21 verbinden, und die Stiftschrauben 26, die den Diffusor 13 und den Rückleitapparat 14 jeder Verdichtungsstufe 2 verbinden. Ausserdem vermindern diese Kräfte den Einfluss von dynamischen Belastungen, die beispielsweise beim Pumpen durch Druckpulsationen des Mediums in den Ringräumen 7 des Gehäuses 1 und in der sich im Durchströmkanal 8 bewegenden Strömung hervorgerufen sind, auf die Schraubenbolzen 22, Schraubenbolzen 24 und Stiftschrauben 26. Dies erhöht die konstruktive Ermüdungsfestigkeit der letzteren und verhindert deren Ermüdungsbruch.

Das Fehlen eines auf den Mantel 5 jeder Verdichtungsstufe 2 wirkenden Druckgefälles schliesst aus, dass Biegemomente in den Wänden 18,19, 20, 21, den Schraubenbolzen 22,24 und den Stiftschrauben 26 auftreten. Dies gestattet es, die Dicke der Wände 18,19,20,21 der Mäntel 5 zusätzlich zu vermindern und die Befestigungselemente im Vergleich mit den bekannten Bauarten von Verdichtern ähnlicher Zweckbestimmung zu entlasten.

Der Prozess der Komprimierung der Luft im Durchströmkanal 8 jeder Verdichtungsstufe 2 wird von einer Erhöhung der Lufttemperatur begleitet, wobei infolgedessen die Wände 18, 19, 20, 21 des Mantels 5 sich erwärmen, was ihre Wärmeausdehnung hervorruft, bei welcher der kleinere Spielraum «8» (Fig. 2,7) zwischen dem Anschlag 56 der Einlage 53 und der Stirnfläche 57 der Pratze 50 bis auf Null abnimmt. Hierbei wirkt die Stirnfläche 57 der Pratze 50 mit der Stirnfläche 58 des Anschlags 56 zusammen. Die weitere Ausdehnung des Mantels 5 (Fig. 2) erfolgt in Richtung des grösseren Spielraumes «S». Dies wird von der Selbstzentrierung der Labyrinthdichtungen 59, 60 (Fig. 3) der Laufräder 12 und der Welle 15 begleitet, und das Spiel zwischen den Fassungen 70, 60 der Labyrinthdichtun5

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gen 69,59 jeweils der Laufräder 12 und der Welle 15 wird so gut wie ringförmig.

Die Reihenfolge beim Zusammenbau des erfindungsgemäss ausgeführten Verdichters ist wie folgt.

Zuerst bringt man in den unteren Teil 1b (Fig. 1) des Gehäuses 1 mit den darin angeordneten Fassungen 36, 65, 66 jeweils der Labyrinthdichtung 35 und der endseitigen Labyrinthdichtungen 63 und 64 die untere Hälfte 5c (Fig. 2) des Mantels 5 jeder Verdichtungsstufe 2 mit dem in der Ringnut 39 (Fig. 5), die an der Stirnfläche 29 des Mantels 5 eingearbeitet ist, eingesetzten Halbring der Dichtungseinrichtung 28 sowie die untere Hälfte des Mantels 5a der letzten Verdichtungsstufe 2a mit dem in der Ringnut 39a (Fig. 4) eingesetzten Halbring der Dichtungseinrichtung 28a ein.

Dabei setzt man die Pratzen 50 (Fig. 7) der unteren Hälfte 5c des Mantels 5 bzw. 5a in die Nuten 49 des unteren Teils 1b des Gehäuses 1 so ein, dass die dem oberen Teil 1 a des Gehäuses 1 zugewandte Fläche der Pratzen 50 mit der horizontalen Teilungsebene A-A des Gehäuses 1 (Fig. 7) zusammenfällt.

Danach bringt man in den unteren Teil 1b (Fig. 1) des Gehäuses 1 mit den darin aufgenommenen unteren Hälften 5c der Mäntel 5 und des Mantels 5a die Welle 15 samt den mit dieser starr verbundenen Laufrädern 12 der Verdichtungsstufen 2, 2a, den Buchsen 62,62a1 ein.

Alsdann bringt man an der Wand 18 (Fig. 3) jeder Verdichtungsstufe 2r an der Wand 18a (Fig. 4) der letzten Verdichtungsstufe 2a auf den Anschlägen 71 die Fassungen 70 und an der Wand 21 (Fig. 3) jeder Verdichtungsstufe 2 auf den Anschlägen 61 die Fassungen 60 an. Daraufhin misst man in der horizontalen Teilungsebene C-C (Fig. 2) der unteren Hälfte 5c des Mantels das Radialspiel zwischen der Fassung 60 (Fig. 3) und der Buchse 52.

Danach stellt man zwischen der Stirnfläche 57 (Fig. 7) jeder Pratze 50 und der Stirnfläche 58 des Anschlags 56 einen Spielraum ein, der im wesentlichen der Grösse des Radialspiels zwischen der Fassung 60 (Fig. 3) und der Buchse 62 gleich ist.

Dann setzt man auf die unteren Hälften 5c der Mäntel 5 und des Mantels 5a die oberen Hälften 5b der Mäntel 5 und des Mantels 5a mit in den Ringnuten 39, 39a der letzteren untergebrachten Halbringe der Dichtungseinrichtungen 28, 28a auf und verbindet man die Hälften 5c und 5b der Mäntel 5 und des Mantels 5a mittels (bedingt nicht gezeichneten) Stiftschrauben mit Muttern, worauf man den oberen Teil la des Gehäuses auf den unteren Teil 1b aufstellt und die beiden Teile mittels (bedingt nicht gezeichneten) Schraubenbolzen und Stiftschrauben starr verbindet.

Ein in Fig. 10 dargestellter Kreiselverdichter mit vier Verdichtungsstufen, welcher gemäss der Erfindung ausgeführt und beispielsweise für die Verdichtung des nitrosen Gases in technologischen Anlagen zur Herstellung der schwachen Salpetersäure bestimmt ist, hat eine Konstruktion, die der Konstruktion des in Fig. 1 dargestellten Verdichters ähnlich ist. Den Unterschied bildet die Ausführung des Druckraumes 73 in Form einer Schnecke und die Verwendung eines unbeschaufelten Diffusore

74 in der letzten Verdichtungsstufe 2a. Bei diesem Verdichter steht der Druckraum 73 mittels einer Gasleitung 75, die sich ausserhalb des Gehäuses 1 befindet, über einen Wärmeaustauscher 76, welcher mittels einer Gasleitung 77 mit einer Einrichtung 78 zur Messung des Durchsatzes des zu verdichtenden nitrosen Gases verbunden ist, und über eine Gasleitung 79, die an eine Öffnung 80 in der Wand des Gehäuses 1 angeschlossen ist, mit dem Innenraum 6 des Gehäuses 1 in Verbindung.

Die Durchsatzmesseinrichtung 78 ist mit einem Gerät 81 elektrisch gekoppelt, das den Gasdurchsatz erfasst.

Der Kreiselverdichter arbeitet ähnlich wie vorstehend beschrieben. Falls aber ein Pumpen des Verdichters entsteht, welches zu Druckpulsationen im Druckraum 73 führt, klingen die letzteren in der Gasleitung 75,77,79 ab.

Das Vorhandensein der Einrichtung 78 zur Messung des Durchsatzes des zu verdichtenden Gases erlaubt es, während des Betriebes des Verdichters über den Zustand seines Strömungsteils zu urteilen. Das Fehlen einer Überströmung des Gases aus dem Druckraum 73 in den Innenraum 6 des Gehäuses zeugt davon, dass die Verbindung der Mäntel 5 der Verdichtungsstufen 2 längs der vertikalen Teilungsebene B-B (Fig. 3), die Verbindung der unteren Hälfte 5b und der oberen Hälfte 5c in der horizontalen Teilungsebene C-C (Fig. 8) der Mäntel 5 und des Mantels 5 sowie die Dichtungseinrichtungen 28 (Fig. 5), 28a (Fig. 4) die erforderliche Dichtheitgewährleisten.

Eine jähe Vergrösserung der Überströmungen des Gases, festgestellt durch die Einrichtung 78 (Fig. 10), zeugt von einer Betriebsstörung des Verdichters und erfordert eine Stillsetzung desselben, um die Störungsursache aufzudecken.

Da das nitrose Gas im Druckraum 73 eine hohe Temperatur von z.B. 350°C hat, wird zur Vermeidung einer zusätzlichen Erwärmung des verdichteten Gases in den Durchströmkanälen 8, 8a der Verdichtungsstufen 2, 2a das aus dem Druckraum 73 überströmende Gas im Wärmeaustauscher 76 gekühlt. Dies gewährleistet die Stabilität der gasdynamischen Kennlinien des Verdichters.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Kreiselverdichter mit horizontaler Teilungsebene, in dessen Gehäuse (1) Verdichtungsstufen (2, 2a) angeordnet sind, von denen die in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums erste Stufe (2) mit dem Saugraum (3) des Verdichters und die letzte Stufe (2a) mit dem Druckraum (4) in Verbindung steht, jede von den Stufen (2) sich in einem mit dem Gehäuse (1) verbundenen Mantel (5) befindet, die Aussenfläche der Wand des Mantels (5) im Innenraum (6) des Gehäuses (1) Ringräume (7) bildet, die Innenfläche der Wand des Mantels (5) den Durchströmkanal (8) der Stufe (2) begrenzt, weicher mit dem Durchströmkanal (8, 8a) der in der Bewegungsrichtung des zu verdichtenden Mediums nachfolgenden Stufe (2, 2a) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmkanai (8, 8a) jeder Stufe (2,2a) von dem Ringraum (7)

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   isoliert ist, der mit den anderen Ringräumen (7) entlang der Innentläche (9) der Wand des Gehäuses (1) verbunden ist, dessen Innenraum (6) mit dem Druckraum (4) in Verbindung steht.

   2. Kreiselverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Isolierung des Durchströmkanals (8, 8a) jeder Verdichtungsstufe (2, 2a) vom Ringraum (7) mit Ausnahme des ersten Ringraums eine erste Dichtungseinrichtung (28) vorgesehen ist, die an der Stirnfläche (29) des Mantels (5) einer vorhergehenden Stufe (2) angebracht ist, welche Stirnfläche zur Stirnfläche des Mantels (5, 5a) einer nachfolgenden Stufe (2, 2a) in der Verbindungszone der Durchströmkanäle dieser Stufen gekehrt ist, während der erste Ringraum (7) von dem Saugraum (3) des Verdichters mittels einer zweiten Dichtungseinrichtung (28) isoliert ist, die an der Stirnfläche (30) der Wand des Gehäuses (1) angebracht ist, welche den Saugraum (3) in der Verbindungszone desselben mit dem Durchströmkanal (8) der ersten Verdichtungsstufe (2) begrenzt.

   3. Kreiselverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung

   (28) einen Ring (38), der in einer an der Stirnfläche

   (29) des Mantels (5) eingearbeiteten Ringnut (39) untergebracht ist, und ein Mittel zur Verschiebung desselben entlang der Längsachse des Verdichters einschliesst.

   4. Kreiselverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (38) mit Dichtelementen (45, 46) versehen ist, von denen das eine (45) in einer Rille (47) aufgenommen ist, die an der Stirnfläche des Ringes eingearbeitet ist, welche der Stirnfläche der nachfolgenden Stufe (2, 2a) zugewandt ist, während das andere Dichtelement (46) in einer Rille (48) aufgenommen ist, die an der zylindrischen Oberfläche des Ringes (38) eingearbeitet ist, welche mit der Wand der Ringnut (39) des Mantels (5) zusammenwirkt.

   5. Kreiselverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) auf der Seite der horizontalen Teilungsebene (A-A) in seinem unteren Teil (1b) symmetrisch in bezug auf eine durch die Längsachse des Gehäuses (1) gehende Vertikalebene eine Nut (49) eingearbeitet ist, die nach der Seite des Mantels (5, 5a) der Verdichtungsstufe (2, 2a) hin offen ist, wobei in der horizontalen Teilungsebene (C-C) desselben eine Pratze (50) ausgeführt ist, welche die axiale Verschiebung des Mantels (5, 5a) verhindert, sich in einer von der Längsachse des Mantels (5, 5a) am weitesten entfernten Zone befindet und in der Nut (49) so angeordnet ist, dass die dem oberen Teil (1 a) des Gehäuses (1) zugewandte Fläche der Pratze (50) sowohl mit der Teilungsebene (C-C) des Mantels (5, 5a) als auch mit der Teilungsebene (A-A) des Gehäuses (1) zusammenfällt.

   6. Kreiselverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (49) eine Einlage (53) angeordnet ist, bei welcher eine ihrer Wände mit der Stirnwand der Nut (49) zusammenwirkt, während die andere, zur ersten Wand entgegengesetzte Wand mit einem in bezug auf die letztere vorstehenden Anschlag (56) versehen ist, dessen Stirnfläche in bezug auf die ihr zugewandte Stirnfläche der Pratze (50) mit einem Spielraum angeordnet ist, welcher der Grösse der zulässigen Verschiebung des Mantels (5, 5a) in der zur Längsachse des Verdichters senkrechten Richtung gleich ist.

   7. Kreiselverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (56) aus au-stenitischem Stahl besteht,

   8. Kreiselverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (6) des Gehäuses (1) mit dem Druckraqum (4) mittels einer ausserhalb des Verdichters liegenden Gasleitung in Verbindung steht.

   9. Kreiselverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gasleitung eine Einrichtung (78) zur Messung des Durchsatzes des zu verdichtenden Mediums angebracht ist.

   10. Kreiselverdichter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gasleitung ein Wärmeaustauscher (76) installiert ist, der vor einer bzw. der Einrichtung (78) zur Durchsatzmessung des zu verdichtenden Mediums - gesehen in der Bewegungsrichtung des letzteren - angeordnet ist.

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