DE102009040124A1

DE102009040124A1 - Fluid energy machine e.g. turbo compressor, has shaft formed by detachable coupling and axially separated in to two shaft sections, and connection point arranged such that shaft sealing is removed from shaft sections by coupling

Info

Publication number: DE102009040124A1
Application number: DE200910040124
Authority: DE
Inventors: Vinko Mikulec; Gerard Sterz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-24

Abstract

The machine (FEM) has a shaft (S) comprising outer dimension that is defined at a region of a shaft sealing (SS) and is larger than minimum inner dimension of the sealing. The sealing is formed in a circumferential direction in an undivided manner. The shaft is formed at a connection point (JP) by a fixed, detachable coupling (CP) and is axially separated in to two shaft sections (SP1, SP2). The connection point is arranged in such a manner that the shaft sealing is removed from the shaft sections by the detachable coupling.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, insbesondere eine Fluidenergiemaschine umfassend eine sich entlang einer Maschinenachse erstreckende Welle, ein an der Welle fest angeordnetes Laufrad und eine Wellendichtung.The invention relates to an arrangement, in particular a fluid energy machine comprising a shaft extending along a machine axis, an impeller fixedly arranged on the shaft and a shaft seal.

Das bevorzugte Anwendungsfeld der Erfindung ist der Einsatz in Fluidenergiemaschinen, insbesondere in Turbomaschinen und besonders bevorzugt in Turboheißgasexpandern oder in Turboverdichtern. Gattungemäße Maschinen umfassen in der Regel Wellen, Wellendichtungen und Laufräder, welche Laufräder axial durchströmte Beschaufelungen, radial durchströmte Beschaufelungen oder Mischformen hinsichtlich der Durchströmungsrichtung tragen. Besonders häufig werden radiale Beschaufelungen als Laufräder ausgeführt, wobei in der Regel bei einem Verdichter die Einströmungen axial und die Abströmung radial, sowie bei einem Expander entsprechend umgekehrt, erfolgt. Sofern es sich nicht um dichtungslose Maschinen handelt, bei denen ein Antrieb bzw. Abtrieb mit dem Verdichter oder Expander in einem gasdichten Gehäuse gemeinsam dem Prozessgas ausgesetzt ist, ist eine Wellendichtung dringend erforderlich, welche den Durchtritt der Antriebs- oder Abtriebswelle durch ein Gehäuse abdichtet. Während herkömmliche Labyrinthdichtungen typisch mit einer Teilfuge versehen sind, sind die sog. Gasdichtungen oder Trockengasdichtungen üblicher Weise in Umfangsrichtung ungeteilt ausgeführt. Die in Umfangsrichtung ungeteilte Ausbildung führt naturgemäß zu Montageproblemen und lässt sich insbesondere bei einer Back-to-Back-Ausführung beispielsweise eines zweistufigen Zentrifugalverdichters mit in der Mitte angeordnetem Antrieb nicht realisieren, weil dort der Außendurchmesser der Laufräder jeweils größer ist als der Innendurchmesser der Wellendichtungen. Das gleiche Problem tritt auf, wenn zur Effizienzsteigerung eine herkömmliche teilbare Wellendichtung auf eine ungeteilte Ausführung umgerüstet werden soll.The preferred field of application of the invention is the use in fluid energy machines, in particular in turbomachines and particularly preferably in turbo hot gas expanders or in turbocompressors. Generic machines usually include shafts, shaft seals and wheels, which run impellers axially flowed through blades, radially flowed blading or mixed forms with respect to the flow direction. Radial blading is particularly often carried out as impellers, wherein the inflows are generally in a compressor axially and the outflow radially, and in an expander correspondingly reversed, takes place. Unless it is sealless machines in which a drive or output is exposed together with the compressor or expander in a gas-tight housing the process gas, a shaft seal is urgently needed, which seals the passage of the drive or output shaft through a housing. While conventional labyrinth seals are typically provided with a parting line, the so-called gas seals or dry gas seals are usually designed undivided in the circumferential direction. The education undivided in the circumferential direction naturally leads to assembly problems and can not be realized in particular in a back-to-back embodiment, for example a two-stage centrifugal compressor with arranged in the middle drive, because there the outer diameter of the wheels is greater than the inner diameter of the shaft seals. The same problem occurs when a conventional divisible shaft seal is to be converted to an undivided version to increase efficiency.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Einsatz einer ungeteilten Wellendichtung ermöglicht, ohne etwaige Wartungsarbeiten ungebührlich dadurch zu erschweren, dass eine Demontage zerstörungsfrei nicht möglich ist.The invention has therefore taken on the task of creating an arrangement of the type mentioned above, which allows the use of an undivided shaft seal without undue complicating any maintenance work that disassembly is not possible without destruction.

Als erfindungsgemäße Lösung wird eine Anordnung der eingangs genannten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgeschlagen.As a solution according to the invention an arrangement of the type mentioned above with the additional features of the characterizing part of claim 1 is proposed.

Dadurch, dass die Verbindungsstelle der Welle derart angeordnet ist, dass nach einer Trennung des ersten Wellenabschnitts von dem zweiten Wellenabschnitt die ungeteilte Wellendichtung von einem Wellenabschnitt abgenommen werden kann, ist einerseits der Einsatz der ungeteilten Wellendichtung in einer den Wirkungsgrad erhöhenden Weise möglich und andererseits eine zerstörungsfreie Demontage, beispielsweise zum Zweck der Inspektion der Wellendichtung, problemlos durchführbar.Characterized in that the connection point of the shaft is arranged such that after a separation of the first shaft portion of the second shaft portion, the undivided shaft seal can be removed from a shaft portion, on the one hand the use of the undivided shaft seal in an efficiency-increasing manner possible and on the other hand, a nondestructive Disassembly, for example, for the purpose of inspection of the shaft seal, easily performed.

Besonders zweckmäßig ist die Anordnung nach der Erfindung, weil der Bereich der Welle, in dem sich die Verbindungsstelle und die Wellendichtung befinden, beidseitig von an der Welle angebrachten Bauelementen eingeschlossen ist, deren Außendurchmesser größer ist, als der Innendurchmesser der Wellendichtung.Particularly useful is the arrangement according to the invention, because the region of the shaft in which the joint and the shaft seal are located is enclosed on both sides of attached to the shaft components whose outer diameter is greater than the inner diameter of the shaft seal.

Das radial größere Bauelement kann bevorzugt auf mindestens einer Seite der Wellendichtung ein Laufrad sein, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Wellendichtung.The radially larger component may preferably be on at least one side of the shaft seal an impeller whose outer diameter is greater than the inner diameter of the shaft seal.

Vorzugsweise ist die Anordnung Bestandteil einer Fluidenergiemaschine, die besonders bevorzugt als Turboverdichter oder Turbogasexpander ausgebildet ist. Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist gegeben, wenn die Wellendichtung als Gasdichtung oder Trockengasdichtung ausgeführt ist. Die Wellendichtung kann auch eine Zusammenstellung mehrerer Wellendichtungen des gleichen oder eines unterschiedlichen Bautyps sein. So ist es möglich, dass die Wellendichtung eine Tandemanordnung von Gasdichtungen umfasst und bevorzugt zusätzliche eine oder mehrere Labyrinthdichtungen oder Bürstendichtungen. Entscheidend ist, dass diese Anordnung von Wellendichtungen mindestens ein Modul aufweist, welches in Umfangsrichtung hinsichtlich der Maschinenachse ungeteilt ausführt ist.Preferably, the arrangement is part of a fluid energy machine, which is particularly preferably designed as a turbo compressor or Turbogasexpander. A preferred application of the invention is given when the shaft seal is designed as a gas seal or dry gas seal. The shaft seal can also be a compilation of several shaft seals of the same or a different type of construction. Thus, it is possible that the shaft seal comprises a tandem arrangement of gas seals and preferably additional one or more labyrinth seals or brush seals. It is crucial that this arrangement of shaft seals has at least one module which is executed undivided in the circumferential direction with respect to the machine axis.

Insofern ist die Gasdichtung bzw. Trockengasdichtung besonders bevorzugt, weil diese einerseits kaum in Umfangsrichtung teilbar ist und andererseits durch vorschriftswidrige Betriebsbedingungen, wie geringe Drehzahlen, leichter beschädigt werden kann und somit inspizierbar sein muss.In this respect, the gas seal or dry gas seal is particularly preferred, because on the one hand this is hardly divisible in the circumferential direction and on the other hand can be easily damaged by improper operating conditions, such as low speeds, and thus must be inspected.

Eine weiterhin bevorzugte Ausbildungsform der Erfindung ist gegeben, wenn der erste Wellenabschnitt als Antriebswelle und der zweite Wellenabschnitt als Träger eines Laufrades ausgeführt sind. Erfindungsgemäß kann der Antrieb unproblematisch mit dem Wellenabschnitt, der das Laufrad trägt, verbunden werden unter gleichzeitiger Zwischenanordnung der ungeteilten Wellendichtung ohne, dass der Antrieb zur Verringerung des Außendurchmessers zwecks besserer Montierbarkeit demontiert werden müsste. Ebenso wenig muss eine unlösbare einstückige Verbindung zwischen dem Antrieb und dem das Laufrad tragenden Wellenabschnitt vorgesehen werden, beispielsweise in Form einer Schweißung, welche zum Zwecke einer Inspektion der Wellendichtung stets aufwendig zerstörend getrennt werden müsste.A further preferred embodiment of the invention is given when the first shaft portion as the drive shaft and the second shaft portion are designed as a carrier of an impeller. According to the invention, the drive without any problems with the shaft portion carrying the impeller can be connected with simultaneous interposition of the undivided shaft seal without that the drive to reduce the outer diameter for better mountability would have to be dismantled. Likewise, a non-detachable one-piece connection between the drive and the shaft bearing the impeller shaft section must be provided, for example in the form of a weld, which would always have to be separated consuming destructive for the purpose of inspection of the shaft seal.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mindestens einer der Wellenabschnitte, die an der Verbindungsstelle zu der Gesamtwelle zusammengefügt werden, als eine Zusammenfügung von zwei Wellenteilabschnitten ausgeführt ist, wobei derjenige axiale Wellenteilabschnitt, der der Verbindungsstelle zugewendet ist, eine höhere Streckgrenze aufweist, als der andere Wellenteilabschnitt. Schon aus Kostengründen kann diese Ausbildung gewählt werden. Diese Ausbildungsform ist aber besonders interessant, wenn derjenige Wellenabschnitt zweiteilig ausgebildet ist, der die Antriebs- bzw. Abtriebswelle darstellt. Insbesondere, wenn es sich um einen Antrieb mittels eines Elektromotors handelt, ist die Welle des Elektromotors, der als Zulieferteil aus einer Großserie typischer Weise bezogen wird, aus einem Material mit nur verhältnismäßig geringer Streckgrenze, welche sich nicht zur Ausbildung einer festen, lösbaren, axial teilbaren Kupplung eignet. Bevorzugt weist der Wellenteilabschnitt, der der Verbindungsstelle zugewendet ist, eine um etwa 1,5 bis 2,5-fach höhere Streckgrenze gegenüber dem anderen Wellenteilabschnitt auf. Die beiden Wellenteilabschnitte sind bevorzugt mit einer Presspassung bzw. mit einem Schrumpfsitz aneinander befestigt. Hierzu kann beispielsweise und bevorzugt der Wellenteilabschnitt mit der höheren Streckgrenze eine zentrale Ausnehmung oder Bohrung aufweisen, in die ein Zapfen des Wellenteilabschnitts mit der niedrigeren Streckgrenze einen radialen Schrumpfsitz bildend eingefügt ist. A particularly advantageous development provides that at least one of the shaft sections, which are joined together at the connection point to the overall shaft, is designed as an assembly of two shaft sections, wherein the axial shaft section facing the connection point has a higher yield strength than the one other shaft section. For cost reasons, this training can be selected. However, this embodiment is particularly interesting if that shaft portion is formed in two parts, which represents the drive or output shaft. In particular, when it comes to a drive by means of an electric motor, the shaft of the electric motor, which is typically supplied as a vendor part of a large series, of a material with only a relatively small yield strength, which is not to form a solid, releasable, axially divisible coupling is suitable. Preferably, the shaft portion which faces the joint has a yield strength about 1.5 to 2.5 times higher than the other shaft portion. The two shaft sections are preferably fastened together with a press fit or with a shrink fit. For this purpose, for example and preferably, the shaft section with the higher yield strength may have a central recess or bore, into which a journal of the shaft section with the lower yield strength is inserted forming a radial shrink fit.

In ähnlicher Weise kann das Laufrad eine zentrale axiale Ausnehmung aufweisen, in welcher ein Zapfen angeordnet ist, der auf der der Verbindungsstelle zugewendeten Stirnseite als axiale, feste, lösbare Kupplung ausgebildet ist. Dieser Zapfen bildet bevorzugt mit dem Laufrad eine Presspassung bzw. einen Schrumpfsitz.Similarly, the impeller may have a central axial recess in which a pin is arranged, which is formed on the end face facing the joint as an axial, fixed, releasable coupling. This pin preferably forms an interference fit or a shrink fit with the impeller.

Die Schrumpfsitze zwischen Wellenteilabschnitten bzw. Wellenabschnitten und dem Laufrad werden bevorzugt thermisch hergestellt. Als Zwischenschicht zwischen den mittels Presspassung gepaarten Bauteilen kann die jeweilige Kontaktfläche entweder eines Bauteils oder beider Bauteile mit einer Reibungserhöhenden Beschichtung versehen werden, welche als sog. Chemisch-Nickel-Beschichtung, Chemisch-Nickel-Dispersionsbeschichtung auch unter dem Handelsnamen „EKagrip” angeboten wird. Auf diese Weise kann der Reibungsbeiwert verfünffacht werden, so dass bei gleichem zu übertragenden Drehmoment die erforderlichen Normalkräfte in der Presspassung entsprechend niedriger sein können und dementsprechend die Zug- und Druckspannungen in den miteinander zu paarenden Bauteilen geringer ausfallen. Ggf. können konstruktive Vorkehrungen eine hydraulische Unterstützung der Demontage ermöglichen.The shrinkage fits between shaft sections or shaft sections and the impeller are preferably produced thermally. As an intermediate layer between the components which are paired by means of interference fit, the respective contact surface of either one component or both components can be provided with a friction-enhancing coating, which is also available under the trade name "EKagrip" as so-called chemical nickel coating, chemical nickel dispersion coating. In this way, the coefficient of friction can be quintupled, so that for the same torque to be transmitted, the required normal forces in the press fit can be correspondingly lower and accordingly the tensile and compressive stresses in the components to be mated together are lower. Possibly. For example, constructive arrangements can provide hydraulic support for dismantling.

Weist das Laufrad eine zentrale Bohrung mit einer konstruktiv dafür ausgelegten Axialerstreckung auf, kann die Verbindungsstelle vorteilhaft innerhalb dieser Bohrung bzw. Ausnehmung axial angeordnet sein, wodurch im Interesse der Rotordynamik und zur Reduzierung des Bauraums die gesamte Axiallänge geringer ausgeführt werden kann. Zusätzlich ist die Verbindungsstelle mittels des umgebenden Laufrades gegenüber dem Umgebungsmedium geschützt.If the impeller has a central bore with a constructionally designed axial extension, the connection point can advantageously be arranged axially within this bore or recess, whereby the entire axial length can be made smaller in the interests of rotor dynamics and for reducing the installation space. In addition, the connection point is protected by means of the surrounding impeller against the surrounding medium.

Zweckmäßig ist die feste trennbare Kupplung an der Verbindungsstelle als Stirnverzahnungskupplung ausgebildet. Derartige Kupplungen werden auch als Plan-Kerb-Verzahnungen oder Hirthverzahnungen bezeichnet. Die Hirthverzahnung ermöglicht nicht nur eine formschlüssige Übertragung verhältnismäßig hoher Drehmomente, sondern auch eine sehr präzise koaxiale Zentrierung der aneinander zu fügenden Wellenabschnitte. So ist es möglich, Wellen von einem Durchmesser von beispielsweise 300 mm mit einer Genauigkeit von 3 μm ohne zusätzliche Vorkehrungen lediglich mittels der Hirthverzahnung zueinander zu zentrieren. Das einzige Erfordernis hierzu ist eine bevorzugte zu dem von der Hirthverzahnung eingerahmten Kreis zentrisch wirkende Zugkraft, die zweckmäßig mittels einer Schraube, die eine hinreichende Dehnschaft aufweist, bereitgestellt wird. Hierzu sind bevorzugt Abschnitte des ersten und des zweiten Wellenabschnitts hohl ausgeführt bzw. mit Gewinden oder Anlageflächen versehen, in die die Schraube eingeschraubt oder an denen eine Anlagefläche der Schraube oder einer Mutter angelegt werden kann.Conveniently, the fixed separable coupling is formed at the junction as Stirnverzahnungskupplung. Such clutches are also referred to as plan-serrations or Hirth serrations. The serration not only allows a positive transmission of relatively high torques, but also a very precise coaxial centering of the shaft sections to be joined together. Thus, it is possible to center waves of a diameter of for example 300 mm with an accuracy of 3 microns without additional precautions only by means of Hirth gearing to each other. The only requirement for this is a preferred to the circle framed by the Hirth gearing concentric tensile force, which is conveniently provided by means of a screw having a sufficient expansion shaft. For this purpose, preferably portions of the first and the second shaft portion are hollow or provided with threads or contact surfaces, into which the screw is screwed or on which a contact surface of the screw or a nut can be applied.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher verdeutlicht. Neben dem speziellen Ausführungsbeispiel ergeben sich für den Fachmann insbesondere durch die Kombination sämtlicher auch in den Ansprüchen erwähnter erfindungsgemäßer Merkmale weitere Möglichkeiten, die Erfindung auszuführen. Es zeigt:In the following the invention with reference to a specific embodiment with reference to a drawing is illustrated in more detail. In addition to the specific exemplary embodiment, further possibilities for carrying out the invention arise for the person skilled in the art, in particular through the combination of all inventive features also mentioned in the claims. It shows:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung. 1 a longitudinal section through an inventive arrangement.

1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Welle S, einem Laufrad I und einer Wellendichtung SS. Die Welle S gehört zu einer Fluidenergiemaschine FEM, die nur mit den hier erwähnten Bauteilen – demgemäß nicht vollständig – dargestellt ist. Die Welle S ist auf der einen Seite mit einem fest an der Welle S angeordneten Laufrad I versehen, und auf der anderen Seiten mit einem nicht dargestellten Elektromotor ED als Antrieb D. Die Welle S ist an einer Verbindungsstelle JP mittels einer festen und lösbaren Kupplung CP axial teilbar ausgebildet. Die Welle S erstreckt sich entlang einer Maschinenachse X. Andere auf eine Achse beziehbare Richtungsangaben beziehen sich stets auf die Maschinenachse X, wenn die nicht anders angegeben ist. 1 shows a longitudinal section through an inventive arrangement with a shaft S, an impeller I and a shaft seal SS. The shaft S belongs to a fluid energy machine FEM, which is only with the components mentioned here - thus not completely - is shown. The shaft S is provided on one side with a fixedly arranged on the shaft S impeller I, and on the other side with an electric motor ED, not shown as a drive D. The shaft S is at a junction JP by means of a fixed and releasable coupling CP formed axially divisible. The shaft S extends along a machine axis X. Other directions referring to an axle always refer to the machine axis X unless otherwise indicated.

Eine Teilung der Welle S an der Verbindungsstelle JP durch Lösen der axial teilbaren festen lösbaren Kupplung CP ermöglicht die Zerlegung der Welle S in einen ersten Wellenabschnitt SP1 und eine zweiten Wellenabschnitt SP2, wobei der erste Wellenabschnitt SP1 mit dem nicht dem nicht näher dargestellten Antrieb D durch den Elektromotor ED als Antriebswelle DS in Verbindung steht und der zweite Wellenabschnitt SP2 Träger eines Laufrades I ist.A division of the shaft S at the junction JP by releasing the axially separable fixed releasable coupling CP allows the disassembly of the shaft S in a first shaft portion SP1 and a second shaft portion SP2, wherein the first shaft portion SP1 with the non-illustrated drive D by the electric motor ED is connected as drive shaft DS and the second shaft section SP2 is carrier of an impeller I.

Das Laufrad I ist als Zentrifugalverdichterlaufrad ausgebildet und weist eine axial verlaufende zentrale Ausnehmung BH bzw. Bohrung auf. In der Ausnehmung BH ist der zweite Wellenabschnitt SP2 als hohl gebohrter Zapfen mittels eines Schrumpfsitzes befestigt, wobei im Bereich des Kontaktes zwischen den zweiten Wellenabschnitt SP2 und der Bohrungsoberfläche eine reibungserhöhende Zwischenschicht IL in Form einer Chemisch-Nickel-Beschichtung vorgesehen ist. Auf der dem ersten Wellenabschnitt SP1 zugewendeten Stirnseite des zweiten Wellenabschnitts SP2 ist der zweite Wellenabschnitt SP2 mit einer Stirnverzahnung HS versehen. Mit einer korrespondieren Stirnverzahnung HS des ersten Wellenabschnitts auf der dem zweiten Wellenabschnitt axial zugewendeten Stirnseite bilden diese beiden Stirnverzahnungen HS eine zusammen wirkende Hirthverbindung bzw. Hirthverzahnung und dementsprechend einen Formschluss für die feste, lösbare, axiale Kupplung CP. Die erforderlichen Axialkräfte, damit die Kupplung CP die Drehmomente ohne auszurücken übertragen kann, werden durch eine Dehnschraube TB von dem ersten Wellenabschnitt SP1 auf den zweiten Wellenabschnitt SP2 übertragen. Die Dehnschraube TB ist in den ersten Wellenabschnitt in eine zentral verlaufende axiale Gewindebohrung TH eingeschraubt und liegt an der von dem ersten Wellenabschnitt SP1 abgewendeten Seite des zweiten Wellenabschnitts SP2 mit einer Mutter NU an einer stirnseitigen axialen Anlagefläche an. Der erste Wellenabschnitt SP1 besteht aus einem ersten Wellenteilabschnitt SS1 und einem zweiten Wellenteilabschnitt SS2, wobei der erste Wellenteilabschnitt SS1 eine Streckgrenze von etwa 350 N/m² aufweist und der zweite Wellenteilabschnitt SS2 eine Steuergrenze von 700 N/m² aufweist. Diese Materialauswahl ist darin begründet, dass der als Antriebswelle DS gestaltete erste Wellenabschnitt SP1 im Bereich des Elektromotors ED ein Standardwellenmaterial (z. B. ST52) aufweist, welches zum Zwecke der Kupplung CP mittels der Hirtverzahnung HS nicht geeignet ist. Daher ist der zweite Wellenteilabschnitt SS2 mittels eines Schrumpfsitzes PP1 unter Applikationen der schon zuvor beschriebenen Zwischenschicht IL an dem ersten Wellenteilabschnitt SS1 befestigt. Auf diese Weise ist die Hirtverzahnung HS in der Lage, hohe Drehmomente von dem Elektromotor ED auf das Laufrad I zu übertragen. Zwischen dem Laufrad I und dem nicht näher dargestellten Modul, das den ersten Wellenabschnitt antreibt oder abtreibt, bzw. dem Elektromotor ED, ist eine ungeteilte Wellendichtung SS vorgesehen. Die Wellendichtung SS dichtet die Durchführung der Welle S durch eine Gehäusewand CW ab. Die Wellendichtung SS ist als eine in Umfangsrichtung ungeteilte Trockengasdichtung ausgeführt, welche mit nur sehr wenig Sperrgas bei gleichzeitig sehr hoher Dichtigkeit und geringen Reibungswerten positiv den Gesamtwirkungsgrad beeinflusst. Die zentrale Bohrung BH des Laufrads I ist auf der von der Verbindungsstelle JP bzw. dem ersten Wellenabschnitt SP1 abgewendeten Seite mit einem Deckel CV gegen das Eindringen von Verschmutzungen versiegelt.The impeller I is designed as a centrifugal compressor impeller and has an axially extending central recess BH or bore. In the recess BH, the second shaft portion SP2 is secured as a hollow-drilled pin by means of a shrink fit, wherein in the region of contact between the second shaft portion SP2 and the bore surface, a friction-increasing intermediate layer IL is provided in the form of a chemical nickel coating. On the front side of the second shaft section SP2 facing the first shaft section SP1, the second shaft section SP2 is provided with a front toothing HS. With a corresponding face serration HS of the first shaft section on the second shaft section axially facing end face these two serrations HS form a cooperating Hirth or Hirth and accordingly a form fit for the fixed, detachable, axial coupling CP. The required axial forces to allow the clutch CP to transmit the torques without disengagement are transferred by an expansion screw TB from the first shaft portion SP1 to the second shaft portion SP2. The expansion screw TB is screwed into the first shaft portion in a centrally extending axial threaded hole TH and abuts on the side facing away from the first shaft portion SP1 side of the second shaft portion SP2 with a nut NU on an end face axial abutment surface. The first shaft section SP1 consists of a first shaft section SS1 and a second shaft section SS2, wherein the first shaft section SS1 has a yield strength of about 350 N / m ² and the second shaft section SS2 has a control boundary of 700 N / m ² . This material selection is based on the fact that the first shaft section SP1 designed as drive shaft DS has a standard shaft material (eg ST52) in the region of the electric motor ED which is not suitable for the purpose of the clutch CP by means of the herd toothing HS. Therefore, the second shaft section SS2 is fastened to the first shaft section SS1 by means of a shrink fit PP1 under applications of the intermediate layer IL already described above. In this way, the Hirtverzahnung HS is able to transmit high torques from the electric motor ED to the impeller I. Between the impeller I and the module not shown, which drives or aborts the first shaft portion, or the electric motor ED, an undivided shaft seal SS is provided. The shaft seal SS seals the passage of the shaft S through a housing wall CW. The shaft seal SS is designed as a dry gas seal undivided in the circumferential direction, which positively influences the overall efficiency with only a very small amount of sealing gas and at the same time very high tightness and low friction values. The central bore BH of the impeller I is sealed on the side facing away from the junction JP or the first shaft portion SP1 side with a lid CV against the ingress of contaminants.

Der erste Wellenabschnitt SP1 in der Ausnehmung BH des Laufrades I weist ein positives erstes Radialspiel RC1 auf. Die Bohrung BH ist mit einem sich radial nach innen erstreckenden Absatz SC1 versehen zur axialen Lagebestimmung des zweiten Wellenabschnitts SP2 während der Montage des zweiten Abschnitts SP2 an dem Laufrad I mittels Schrumpfens. Der zweite Wellenteilabschnitt SS2 weist eine zentrale Ausnehmung CR1 auf, in welcher der erste Wellenteilabschnitt SS1 angeordnet ist, wobei eine axiale Anlage zwischen dem ersten Wellenteilabschnitt SS1 und dem zweiten Wellenteilabschnitt SS2 auf einem radialen Außendurchmesser an korrespondierenden sich in Umfangsrichtung erstreckenden Anlageflächen CS der beiden Wellenteilabschnitte SS1, SS2 erfolgt. Die Herstellung des radialen Schrumpfsitzes RSF erfolgt unter permanenter Applikation einer axialen Vorspannung mittels eines nicht dargestellten Hilfsbolzens, statt der Dehnschraube, welcher Hilfsbolzen unter Zwischenanordnung einer Tellerfeder auf den zweiten Wellenteilabschnitt SS2 einwirkt, so dass es nicht zu einem axialen Versatz kommt.The first shaft section SP1 in the recess BH of the impeller I has a positive first radial clearance RC1. The bore BH is provided with a radially inwardly extending shoulder SC1 for axially locating the second shaft portion SP2 during assembly of the second portion SP2 to the impeller I by means of shrinking. The second shaft portion SS2 has a central recess CR1 in which the first shaft portion SS1 is disposed with an axial abutment between the first shaft portion SS1 and the second shaft portion SS2 on a radially outer diameter at corresponding circumferentially extending abutment surfaces CS of the two shaft portions SS1 , SS2 takes place. The preparation of the radial shrink fit RSF is carried out under permanent application of an axial bias by means of an auxiliary bolt, not shown, instead of the expansion screw, which auxiliary bolt acts with interposition of a plate spring on the second shaft portion SS2, so that it does not come to an axial offset.

Claims

Arrangement, in particular a fluid energy machine (FEM), comprising a shaft (S) extending along a machine axis (X), and a shaft seal (SS), wherein the shaft (S) or components firmly connected to the shaft engage in the region of the shaft seal (SS) adjacent areas has an outer diameter which is larger than a minimum inner diameter of the shaft seal (SS), characterized in that the shaft seal (SS) is formed undivided in the circumferential direction and the shaft at a connection point (JP) by means of a fixed, detachable Coupling (CP) axially divisible into at least a first shaft portion (SP1) and a second shaft portion (SP2) is formed, wherein the connection point (JP) is arranged such that when dissolved clutch (CP), the shaft seal (SS) of the the first shaft portion (SP1) or the second shaft portion (SP2) is removable.

Arrangement according to claim 1, wherein in addition to the shaft seal (SS) on the shaft (S) fixedly arranged impeller (I) is provided.

Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the fluid energy machine (FEN) is a turbocompressor or a turbo gas expander.

Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the shaft seal (SS) is a gas seal or a dry gas seal.

Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first shaft portion (SP1) is a drive shaft (DS).

An assembly according to the preceding claim 5, wherein said first shaft portion (SP1) has a first shaft portion (SS1) and a second shaft portion (SS2), said first shaft portion (SS1) being made of a material of higher yield strength than said second shaft portion (SS2), preferably has a yield strength which is 1.5 to 2.5 times higher.

Arrangement according to claim 5, wherein the first shaft section (SS2) is the shaft (S) of an electric motor (ED).

Arrangement according to claim 6 or 7, wherein the first shaft portion (SS1) is connected to the second shaft portion (SS2) by means of a shrink fit (RSF).

Arrangement according to at least one of the preceding claims, wherein the impeller (I) is a centrifugal compressor impeller.

Arrangement according to at least one of the preceding claims, wherein the coupling (CP) is a Stirnzahnkupplung.

Arrangement according to at least one of the preceding claims 1 to 10, wherein the coupling (CP) is biased by means of at least one expansion screw (TB) in axial contact.

Arrangement according to at least one of the preceding claims 1 to 11, wherein the impeller (I) has a central axial recess (BH), in which the second shaft portion (SP2) is at least partially arranged.

Arrangement according to claim 12, wherein the second shaft portion (SP2) in the recess (BH) by means of a shrink fit (RSF) is attached.

Arrangement according to claim 13, wherein the shrink fit is provided with a friction-increasing intermediate layer (IL).

Arrangement according to at least one of the preceding claims, wherein the connection point (JP) at least partially in the recess (BH) is arranged.