DE102014218945A1

DE102014218945A1 - Housing cast model, housing series, method of producing a cast housing of a radial turbofan energy machine

Info

Publication number: DE102014218945A1
Application number: DE102014218945.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Huth; Dieter Nass
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-03-24
Also published as: RU2669133C1; CN107073561A; WO2016042004A1; EP3183079A1; EP3183079B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses (CAS) einer Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) umfassend die folgenden Schritte: a) Zusammenstellung eines Gehäusegussmodells (CASM), b) Abformen des zusammengestellten Gehäusegussmodells (CASM), c) Gießen des Gussgehäuses (CAS). Daneben betrifft die Erfindung ein mehrteiliges Gehäusegussmodell zur Herstellung des Gussgehäuses der Radialturbofluidenergiemaschine. Die Erfindung betrifft eine Gehäusebaureihe einer Baureihe einer Radialturbofluidenergiemaschine.The invention relates to a method for producing a cast housing (CAS) of a radial turbofluid energy machine (RFM) comprising the following steps: a) assembling a casement model (CASM), b) molding the assembled casts model (CASM), c) casting the cast housing (CAS). In addition, the invention relates to a multi-part housing casting model for producing the cast housing of the radial turbofluid energy machine. The invention relates to a housing series of a series of a radial turbofan energy machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Gehäusegussmodell zur Herstellung des Gussgehäuses der Radialturbofluidenergiemaschine. The invention relates to a multi-part housing casting model for producing the cast housing of the radial turbofan energy machine.

Die Erfindung betrifft eine Gehäusebaureihe einer Baureihe einer Radialturbofluidenergiemaschine. The invention relates to a housing series of a series of a radial turbofan energy machine.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses einer Radialturbofluidenergiemaschine umfassend die Schritte:

a) Zusammenstellung eines Gehäusegussmodells,
b) Abformen des zusammengestellten Gehäusegussmodells,
c) Gießen des Gehäuses.

The invention relates to a method for producing a cast housing of a radial turbofan energy machine comprising the steps:

a) composition of a housing casting model,
b) molding the assembled housing casting model,
c) casting the housing.

In der Folge – insbesondere in der Figurenbeschreibung, wird häufig auf ein Gussgehäuse einer Radialturbofluidenergiemaschine Bezug genommen auch wenn sich die Erfindung zu erheblichen Anteilen stattdessen mit einem Gehäusegussmodell beschäftigt. Dies ist insbesondere darin begründet, dass Gehäusegussmodelle aufgrund des Abformens und Abgießens – was eine Kopie der Form entspricht – bis auf für die Erfindung unwesentliche Differenzen formidentisch mit den Gussgehäusen sind. In the following - in particular in the description of the figures - reference is frequently made to a cast housing of a radial turbofan energy machine, even though the invention deals with a housing casting model to considerable extent instead. This is due, in particular, to the fact that housing casting models, due to the molding and casting - which corresponds to a copy of the mold - are identical in shape to the cast housings except for differences that are insignificant for the invention.

In diesem Dokument wird auch häufig auf Eigenschaften, Vorteile und Merkmale von Radialturbofluidenergiemaschine Bezug genommen, wobei die Erfindung sich mit einem Gehäusegussmodell, einer Gehäusebaureihe und Verfahren zur Erzeugung eines gegossenen Gehäuses einer Radialturbofluidenergiemaschine beschäftigt. Dies ist darin begründet, dass Vorteile an der Radialturbofluidenergiemaschine in der Beschaffenheit der erfindungsgemäßen Gegenstände und Verfahren begründet sind. Diese gedankliche Zusammenführung ist in der Folge nicht immer wiederholt dargelegt. This document is also frequently referred to properties, advantages and features of radial turbofan energy machines, the invention being concerned with a housing cast model, a housing series and methods for producing a cast housing of a radial turbofluid energy machine. This is because advantages of the radial turbofan energy machine are due to the nature of the articles and methods of the invention. This mental fusion is not always repeated in the following.

Radialturbofluidenergiemaschinen, für die die mittels der eingangs vorgestellten Gegenstände und Verfahren hergestellten Gehäuse bestimmt sind, finden als Turboverdichter häufig Anwendung in Form von Pipelinekompressoren zur Förderung von Erdgas. Radial turbofluid energy machines, for which the housing produced by means of the initially presented articles and methods are intended, are often used as turbo-compressors in the form of pipeline compressors for the production of natural gas.

Die Gegebenheiten an Gehäusen für eine Radialturbofluidenergiemaschine, die mittels der eingangs vorgestellten Gegenstände und Verfahren hergestellt worden sind, sind vorliegend für die Ausbildung der Radialturbofluidenergiemaschine als Radialturboverdichter beschrieben. Bei der ebenfalls erfindungsgemäß möglichen Ausbildung der Radialturbofluidenergiemaschine als Radialturboexpander ist die Strömungsrichtung eines Prozessfluids gedanklich umzukehren, derart, dass beispielsweise Bezeichnungen, wie „stromabwärts“ sich zu „stromaufwärts“ ergeben. The circumstances of housings for a radial turbofan energy machine, which have been produced by means of the initially presented objects and methods, are described herein for the formation of the radial turbofan energy machine as a radial turbocompressor. In the embodiment of the radial turbofluid energy machine according to the invention as a radial turboexpander, the flow direction of a process fluid is to be reversed mentally, such that, for example, designations such as "downstream" result in "upstream".

In Abhängigkeit von den thermodynamischen Anforderungen an die Radialturbofluidenergiemaschine ist eine bestimmte Anzahl an Laufrädern an dem Rotor vorzusehen und die strömungsführenden Komponenten sind aerodynamisch anzupassen, insbesondere ein spiralförmiger Sammelraum des Gehäuses, auch als Hochdruckspirale bezeichnet, stromabwärts der letzten Verdichterstufe, muss speziell angepasst werden. Depending on the thermodynamic requirements for the radial turbofluid energy machine, a certain number of impellers must be provided on the rotor and the aerodynamic components must be aerodynamically adapted, in particular a spiral accumulation chamber of the housing, also referred to as high pressure spiral, downstream of the last compressor stage, must be specially adapted.

Radialturbofluidenergiemaschinen werden in der Regel als kompakte Einheit mit einem Antrieb oder Abtrieb auf einer gemeinsamen Plattform zur Verfügung gestellt. Bei einer Wartung oder einer Inspektion an der Radialturbofluidenergiemaschine ist eine Öffnung eines Gehäuses in der Regel obligatorisch, wobei es bevorzugt ist, einen Aufwand an den sonstigen angeschlossenen Aggregaten zu vermeiden. Insbesondere soll ein Antrieb oder Abtrieb der Radialturbofluidenergiemaschine nicht bewegt werden müssen. Radial turbofan energy machines are usually provided as a compact unit with a drive or output on a common platform. During maintenance or inspection on the radial turbofan energy machine, an opening of a housing is usually mandatory, and it is preferable to avoid an expense for the other connected units. In particular, a drive or output of the radial turbofan energy machine should not have to be moved.

Die mittels der eingangs definierten Gegenstände und Verfahren herzustellenden Gehäuse sind bevorzugt in Topfbauweise konstruiert, so dass es an dem Gehäuse keine sich entlang der zentralen Achse beziehungsweise Rotationsachse erstreckende Teilfuge gibt. Da die Maschinen in der Regel horizontal aufgestellt werden, wird diese Art der Teilfuge dann auch als horizontale Teilfuge bezeichnet. Eine Teilfuge geht mit lokalen, in dem Bereich der Teilfuge notwendigen Materialkonzentrationen einher, die einerseits Bauraum, andererseits zusätzlichen Werkstoff erfordern und außerdem Steifigkeitssprünge in dem Gehäuse verursachen. Die Vermeidung der horizontalen Teilfuge hat bei der Topfbauweise auch den Vorteil, dass unter den mechanischen und thermischen Belastungen an dem Gehäuse keine in Umgangsrichtung asymmetrischen Verformungen auftreten, die zu Ausrichtproblemen und zu Leckagen in der Teilfuge führen können. The housing to be produced by means of the objects and methods defined at the outset are preferably constructed in pot construction, so that there is no parting line extending along the central axis or axis of rotation on the housing. Since the machines are usually placed horizontally, this type of parting joint is then also referred to as a horizontal parting line. A parting line is associated with local, necessary in the region of the parting material concentrations, on the one hand space, on the other hand require additional material and also cause stiffness jumps in the housing. The avoidance of the horizontal parting line also has the advantage in the pot construction that under the mechanical and thermal loads on the housing no asymmetrical deformations occur in the direction of contact, which can lead to alignment problems and to leaks in the parting line.

In der Terminologie dieses Dokumentes bedeutet die Bezugnahme auf eine Achse stets die Bezugnahme auf die zentrale Erstreckungsachse des Gehäuses – wenn nicht anders angegeben. Vorliegend ist diese zentrale Erstreckungsachse in der Regel nahezu oder absolut identisch mit einer Rotationsachse eines Rotors der Radialfluidenergiemaschine, für die das Gehäuse hergestellt worden ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mittels dem erfindungsgemäßen Gehäusemodells. In the terminology of this document, reference to an axis always means reference to the central axis of extension of the housing, unless otherwise specified. In the present case, this central extension axis is usually almost or completely identical to a rotational axis of a rotor of the radial fluid energy machine, for which the housing has been produced by the method according to the invention and by means of the housing model according to the invention.

Insbesondere sind Begriffe, wie axial, radial, tangential oder Umfangsrichtung auf diese Achse bezogen. In particular, terms such as axial, radial, tangential or circumferential direction are related to this axis.

Die bevorzugte Anwendung der Erfindung sind die Gehäuse von Radialturboverdichtern, insbesondere ausgebildet als Pipelineverdichter zur Verdichtung von Erdgas. Alternativ kann das erfindungsgemäße Gehäuse einer Radialturbofluidenergiemaschine auch für einen Expander verwendet werden. Im Wesentlichen ist eine derartige Ausbildung identisch unter Umkehr der Strömungsrichtung. The preferred application of the invention are the housing of radial turbocompressors, in particular designed as a pipeline compressor for the compression of natural gas. Alternatively, the housing of a radial turbofluid energy machine according to the invention can also be used for an expander. In essence, such a design is identical with reversal of the flow direction.

Die Begriffe „Hochdruck“ und „Niederdruck“ sind im Rahmen dieses Dokumentes derart zu verstehen, dass im Normalbetrieb der erfindungsgemäßen Maschine im Bereich des Niederdrucks ein geringerer Druck herrscht als im Bereich des Hochdrucks. Niederdruck bedeutet nicht zwingend, dass sich das dort herrschende Druckniveau in der Größenordnung des atmosphärischen Druckes oder darunter befindet. The terms "high pressure" and "low pressure" are to be understood in the context of this document such that in normal operation of the machine according to the invention in the region of low pressure, a lower pressure prevails than in the area of high pressure. Low pressure does not necessarily mean that the prevailing pressure level is in the order of magnitude of the atmospheric pressure or below.

In 5 ist eine herkömmliche Radialturbofluidenergiemaschine in Form eines Radialverdichters als Längsschnitt schematisch wiedergegeben. Diese Darstellung dient der Illustration der bisherigen Gehäusekonstruktion. Die gezeigte Radialturbofluidenergiemaschine RFM umfasst einen Rotor R, der sich entlang einer Achse X erstreckt und die Impeller IMP umfasst, im einzelnen in Strömungsrichtung: einen ersten Impeller IMP1, einen zweiten Impeller IMP 2 und einen dritten Impeller IMP3. Ein Prozessfluid PF gelangt durch den Einlass eines Gehäuses CAS in das Innere der Maschine und wird mittels der Impeller IMP und mittels zwischen den Impellern stationär angeordneter Zwischenböden auf einen Enddruck verdichtet. Nach dem dritten Impeller IMP3 wird das Prozessfluid PF in einer Hochdruckspirale HSP gesammelt, bevor es das Gehäuse CAS durch einen Austritt radial verlässt. Das Gehäuse CAS umfasst im Wesentlichen einen Gehäusemantel CCV, auf einer Niederdruckseite einen Niederdruckdeckel LPC und auf einer Hochdruckseite einen Hochdruckdeckel HPC. In 5 a conventional radial turbofluid energy machine in the form of a centrifugal compressor is shown schematically as a longitudinal section. This illustration serves to illustrate the previous housing construction. The radial turbofluid energy engine RFM shown comprises a rotor R which extends along an axis X and comprises the impellers IMP, specifically in the flow direction: a first impeller IMP1, a second impeller IMP 2 and a third impeller IMP3. A process fluid PF passes through the inlet of a housing CAS in the interior of the machine and is compacted by means of the impeller IMP and by means of stationary between the impellers arranged intermediate floors to a final pressure. After the third impeller IMP3, the process fluid PF is collected in a high-pressure spiral HSP before it leaves the housing CAS radially through an outlet. The housing CAS essentially comprises a housing jacket CCV, on a low-pressure side a low-pressure cover LPC and on a high-pressure side a high-pressure cover HPC.

Die Hochdruckspirale HSP beansprucht so viel radialen Bauraum, dass das Gehäuse CAS unter Optimierung des Materialbedarfs und des Bauraumbedarfs glockenförmig ausgebildet ist, wobei der größere Außen- und Innendurchmesser auf der Hochdruckseite bedingt durch die Hochdruckspirale HSP vorgesehen ist. The high-pressure spiral HSP claimed so much radial space that the housing CAS is bell-shaped, optimizing the material requirements and space requirements, the larger outer and inner diameter is provided on the high pressure side due to the high pressure spiral HSP.

Dementsprechend groß muss der Hochdruckdeckel HPC des Gehäuses CAS insbesondere hinsichtlich des Durchmessers ausgebildet sein und aufgrund des Druckes auch hinsichtlich seiner Stärke hinreichend dimensioniert und an dem Gehäusemantel CCV aufwändig befestigt werden. Der Durchmesser der Hochdruckspirale und damit des Hochdruckdeckels prägt die Gesamtgröße der Maschine und verursacht hohe Kosten. Correspondingly large, the high-pressure lid HPC of the housing CAS must be designed, in particular, with regard to the diameter and, due to the pressure, also be adequately dimensioned in terms of its thickness and attached to the housing jacket CCV in a complex manner. The diameter of the high-pressure spiral and thus the high-pressure lid shapes the overall size of the machine and causes high costs.

Aufgrund der erforderlichen Glockenform des Gehäuses CAS ist die Mantelfläche auch nicht annähernd zylindrisch und Wände der Mantelfläche sind gebogen. Das wegen der Abmessungen der Hochdruckspirale HSP ebenfalls glockenförmig ausgebildete Innenbündel IB kann nur entlang einer ersten axialen Montagerichtung DX1 in das Gehäuse CAS beziehungsweise den Gehäusemantel CCV eingeführt werden. Die Einführung des Innenbündels IB erfolgt durch die Öffnung des Gehäusemantels seitens des Hochdruckdeckels HPC. Infolge der Glockenform auch an dem Innendurchmesser des Gehäuses CAS ist eine Abstützung des Innenbündels IB in dem Gehäusemantel nicht möglich während der Montage, so dass man mit einem sogenannten Schachtelhalm das Innenbündel IB entlang des Rotors verlängert und außerhalb des Gehäuses CAS auf der Niederdruckseite oder an dem Niederdruckdeckel den Schachtelhalm (z.B. 3, 4, 5 der EP 2 045 472 A1 ) gegen die Gewichtskraft des Rotors abstützt, so dass eine axiale Einführung des Innenbündels IB in Richtung der ersten Montagerichtung DX1 ohne behindernden Kontakt des Innenbündels IB auf der Innenseite des Gehäusemantels CCV erfolgen kann. Due to the required bell shape of the housing CAS, the lateral surface is also not nearly cylindrical and walls of the lateral surface are bent. The bell-shaped due to the dimensions of the high pressure spiral HSP inner bundle IB can be introduced only along a first axial mounting direction DX1 in the housing CAS or the housing shell CCV. The introduction of the inner bundle IB takes place through the opening of the housing shell on the part of the HPC high-pressure cover. Due to the bell shape and on the inner diameter of the housing CAS support of the inner beam IB in the housing shell is not possible during assembly, so that one extends the inner beam IB along the rotor with a so-called horsetail and outside the housing CAS on the low pressure side or on the Low pressure cover the horsetail (eg 3 . 4 . 5 of the EP 2 045 472 A1 ) is supported against the weight of the rotor, so that an axial insertion of the inner beam IB in the direction of the first mounting direction DX1 can be done without obstructive contact of the inner beam IB on the inside of the housing shell CCV.

Diese Art der Montage ist sehr aufwändig und erfordert regelmäßig die zusätzliche Lieferung von Spezialwerkzeugen, insbesondere des Schachtelhalms, dessen Bereitstellung mit signifikanten Zusatzkosten einhergeht. This type of assembly is very complex and regularly requires the additional delivery of special tools, especially the horsetail, the provision of which is associated with significant additional costs.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Ausbildung der Radialturbofluidenergiemaschine RFM gemäß 5 besteht in den gewaltigen Abmessungen des Hochdruckdeckels HPC, der sich in seinem Durchmesser an der zu dem Innenbündel IB gehörenden Hochdruckspirale HSP orientiert. Der große Durchmesser bedingt auch eine massive Dicke des Hochdruckdeckels HPC und erfordert besonders zuverlässige stationäre Abdichtungen des Hochdruckdeckels HPC zu dem Gehäusemantel CCV, wobei der Gehäusemantel CCV im Hochdruckbereich zusätzlich durch die Befestigung des Hochdruckdeckels HPC mittels Schrauben SCR geschwächt ist. Das hohe Gewicht des Hochdruckdeckels HPC erfordert darüber hinaus besondere Maßnahmen auch im Rahmen der Montage zur Abstützung und Führung des Hochdruckdeckels HPC und eine besondere Sorgfalt, damit die Abdichtung des Hochdruckdeckels HPC im Fügevorgang nicht zerstört wird. Another disadvantage of the conventional construction of the radial turbofluid energy machine RFM according to 5 consists in the enormous dimensions of the high-pressure lid HPC, which is oriented in its diameter at the belonging to the inner beam IB high-pressure spiral HSP. The large diameter also requires a massive thickness of the high-pressure lid HPC and requires particularly reliable stationary seals of the high-pressure lid HPC to the housing shell CCV, the housing shell CCV in the high pressure area is additionally weakened by the attachment of the high-pressure lid HPC screws SCR. The high weight of the HPC high-pressure lid also requires special measures in the context of assembly for supporting and guiding the HPC high-pressure lid and special care so that the seal of the HPC high pressure lid is not destroyed in the joining process.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Gehäusegussmodell, die Gehäusebaureihe und das Verfahren zur Erzeugung eines gegossenen Gehäuses einer Radialturbofluidenergiemaschineso zu verbessern, dass zumindest einige der oben angeführten Nachteile zumindest teilweise vermieden werden. The invention has set itself the task of improving the housing cast model, the housing series and the method for producing a cast housing of a radial turbofluid energy machine so that at least some of the above-mentioned disadvantages are at least partially avoided.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses der eingangs definierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Verfahrensanspruchs vor. To achieve the object, the invention proposes a method for producing a cast housing of the type defined above with the additional features of the method claim.

Daneben schlägt die Erfindung ein neuartiges Gehäusegussmodell vor. In addition, the invention proposes a novel housing casting model.

Daneben schlägt die Erfindung eine neuartige Gehäusebaureihe vor. In addition, the invention proposes a novel housing series.

Jeweils auf unabhängige Ansprüche zurückbezogene Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen. Each dependent on independent claims related claims contain advantageous developments of the inventions.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Variabilität der Gestaltung des für die Radialturbofluidenergiemaschine benötigten Gehäuses, wobei das Gehäuse strömungstechnisch vorteilhaft als Gussbauteil bereitgestellt wird und für eine Vielzahl von Geometrien für die Hochdruckspirale nicht die gleiche Anzahl an vollständigen Gussgehäusemodellen bereitgestellt werden muss. Die verschiedenen auswählbaren Hochdruckgehäusemantelmodelle und Niederdruckgehäusemantelmodelle müssen an den sich jeweils gegenüberstehenden und einander anzufügenden Stirnflächen lediglich eine identische Geometrie bzw. Querschnittsgeometrie aufweisen, so dass ein weitestgehend glatter Übergang zwischen den zusammengefügten Modellteilen gewährleistet ist. The particular advantage of the method according to the invention lies in the variability of the design of the housing required for the radial turbofluid energy machine, wherein the housing is advantageously provided as a cast component in terms of flow, and for a large number of geometries for the high-pressure spiral, it is not necessary to provide the same number of complete cast housing models. The various selectable high-pressure housing jacket models and low-pressure housing jacket models only have to have an identical geometry or cross-sectional geometry at the end faces facing one another and to be joined, so that a largely smooth transition between the assembled model parts is ensured.

Geht man von dem in 3 gezeigten Beispiel aus, zeigt sich, dass bei einer erreichbaren Typenvielfalt von zehn verschiedenen Geometrien für den gesamten Gehäusemodellmantel lediglich fünf Hochdruckteile und zwei Niederdruckteile bereitgestellt werden müssen. Diese Ersparnis addiert sich zu der besonderen Materialersparnis, die sich aus der Gestaltung des Gehäuses als Gussbauteil mit integrierter Hochdruckspirale ergibt. Die spezielle Modularisierung, die der Erfindung zugrunde liegt, ermöglicht es, die Hochdruckspirale nicht an einen in das Gehäuse einzuführenden Innenbündel vorzusehen sondern als integralen Bestandteil des Gehäuses auszuführen. Dadurch reduziert sich der Durchmesser des Innenbündels, so dass die Maschine insgesamt mit einem geringeren radialen Bauraum ausgeführt werden kann. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hochdrucköffnung eine geringere Weite als die Niederdrucköffnung aufweist und dementsprechend der Deckel für die Hochdrucköffnung beziehungsweise der Hochdruckmodelldeckel sehr viel kleiner und damit auch materialsparender ausgebildet werden kann. If one goes from the in 3 shown example, it turns out that with an achievable variety of types of ten different geometries for the entire housing model jacket only five high-pressure parts and two low-pressure parts must be provided. This savings adds up to the special material savings resulting from the design of the housing as a cast component with integrated high-pressure spiral. The special modularization on which the invention is based makes it possible not to provide the high-pressure spiral to an inner bundle to be introduced into the housing but to carry it out as an integral part of the housing. As a result, the diameter of the inner bundle is reduced, so that the machine as a whole can be designed with a smaller radial space. In this case, it is particularly advantageous if the high-pressure opening has a smaller width than the low-pressure opening and, accordingly, the cover for the high-pressure opening or the high-pressure model cover can be made much smaller and thus also less material-consuming.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Zusammenstellen aus verschiedenen Hochdruckgehäusemantelmodellen ausgewählt werden kann, welche verschiedenen Hochdruckgehäusemantelmodelle zu dem selben Hochdruckmodelldeckel passen bzw. die gleiche Öffnung vorsehen, die mittels des Hochdruckmodelldeckels zu verschließen ist. Another advantageous development of the invention provides that when assembling from different high-pressure housing jacket models can be selected which different Hochdruckgehäusemantelmodelle fit to the same high-pressure model cover or provide the same opening to be closed by means of the high-pressure model cover.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Zusammenstellen aus verschiedenen Niederdruckgehäusemantelmodellen ausgewählt werden kann, welche verschiedenen Niederdruckgehäusemantelmodelle zu dem selben Niederdruckmodelldeckel passen bzw. die gleiche Öffnung vorsehen, die mittels des Niederdruckmodelldeckels zu verschließen ist. Another advantageous development of the invention provides that, when assembling different low-pressure housing jacket models, it is possible to select which different low-pressure housing jacket models match the same low-pressure model cover or provide the same opening to be closed by means of the low-pressure model cover.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusemodellmantel derart ausgebildet ist, dass das damit herzustellende Gussgehäuse in Axialrichtung ungeteilt ausgebildet ist. Another advantageous development of the invention provides that the housing model casing is designed such that the cast housing to be produced therewith is formed undivided in the axial direction.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Gehäusemodellmantel derart ausgebildet ist, dass das damit herzustellende Gussgehäuse auch in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist. Die ungeteilte Ausbildung des Gehäusemodellmantels in Axialrichtung bezieht sich nur auf die Ausführung des Mantels selbst, wobei dieser mittels des bereits beschriebenen Hochdruckdeckels und Niederdruckdeckels axial verschließbar ausgebildet ist. Furthermore, it is expedient if the housing model casing is designed such that the cast housing to be produced therewith is also designed to be undivided in the circumferential direction. The undivided design of the housing model shell in the axial direction relates only to the design of the shell itself, which is formed axially closable by means of the already described high pressure lid and low pressure lid.

Zweckmäßig ist zumindest der Bereich der Hochdruckmodellspirale mit Versteifungsrippenmodellen ausgeführt, so dass die Wandstärke der Hochdruckmodellspirale beziehungsweise der Hochdruckspirale geringer ausgeführt werden kann, weil die Hochdruckspirale auf diese Weise Rippen-versteift ausgeführt ist. Suitably, at least the region of the high-pressure model spiral is designed with stiffening rib models, so that the wall thickness of the high-pressure model spiral or the high-pressure spiral can be made smaller, because the high-pressure spiral is designed rib-stiffened in this way.

Die Bauteilvielfalt wird weiter reduziert, wenn das Gehäusegussmodell mindestens ein Aufstellfußmodell umfasst, mittels dessen mindestens ein Aufstellfuß modelltechnisch an das sonstige Gussgehäuse anformbar ist. The diversity of components is further reduced if the housing casting model comprises at least one Aufstellfußmodell, by means of which at least one Aufstellfuß modeling technology to the other cast housing can be formed.

Besonders zweckmäßig, insbesondere bei einer Ausbildung der herzustellenden Radialturbofluidenergiemaschine ist es, wenn ein Austrittsstutzenmodell als lösbarer Bestandteil des Gehäusegussmodells für den Austrittsstutzen vorgesehen ist und eine Erstreckungsrichtung entlang einer Austrittsstutzenachse sich aus der Ausbildung und Anbringung ergibt und ein Eintrittsstutzenmodell als lösbarer Bestandteil des Gehäusegussmodells für den Eintrittsstutzen vorgesehen ist, wobei der Eintrittsstutzen sich entlang einer Erstreckungsrichtung einer Eintrittsstutzenachse erstreckt, wobei das Gehäusegussmodell und die Ausbildung und Anbringung der Stutzenmodelle derart ausgebildet ist, dass die Eintrittsstutzenachse und die Austrittsstutzenachse bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine mit horizontalverlaufender Achse im Wesentlichen in einer identischen Horizontalebene liegen. It is particularly expedient, in particular in the case of a design of the radial turbofan energy machine to be produced, if an outlet nozzle model is provided as a releasable component of the housing casting model for the outlet nozzle and an extension direction along an outlet nozzle axis results from the design and attachment, and an inlet nozzle model as a detachable component of the housing casting model for the inlet nozzle is provided, wherein the inlet nozzle extends along an extension direction of an inlet nozzle axis, wherein the housing casting model and the formation and attachment of the nozzle models is formed such that the inlet nozzle axis and the outlet nozzle axis at a Installation of the radial turbofan energy machine with horizontal axis lying substantially in an identical horizontal plane.

Besonders zweckmäßig lassen sich mittels der Erfindung Gehäusebaureihen herstellen, die jeweils Bestandteile einer Radialturboenergiemaschine sind. Particularly useful can be produced by means of the invention housing series, which are each components of a radial turbo energy machine.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Neben dem Ausführungsbeispiel und neben den expliziten Rückbezügen und den daraus entstehenden Merkmalskombinationen der Ansprüche gibt es für den Fachmann weitere Kombinationsmöglichkeiten der hier offenbarten Merkmale, die ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind. Es zeigen: In the following the invention with reference to a specific embodiment with reference to drawings is described in detail. In addition to the exemplary embodiment and in addition to the explicit back covers and the resulting combinations of features of the claims, there are for the skilled person further combination possibilities of the features disclosed here, which are also attributable to the invention. Show it:

1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Gehäusegussmodell nach der Erfindung, 1 a schematic longitudinal section through a housing casting model according to the invention,

2 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Gehäusegussmodells nach der Erfindung, 2 a schematic three-dimensional view of a housing casting model according to the invention,

3 eine schematische Wiedergabe des Zusammenstellens eines Gehäusegussmodells, 3 a schematic representation of the composition of a housing casting model,

4 ein schematischer Längsschnitt durch eine Radialturbofluidenergiemaschine mit einem Gussgehäuse hergestellt nach der Erfindung, 4 a schematic longitudinal section through a radial turbofan energy machine with a cast housing manufactured according to the invention,

5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Radialturbofluidenergiemaschine herkömmlicher Bauart, 5 a schematic longitudinal section through a radial turbofluid energy engine of conventional design,

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch ein mehrteiliges (also nicht einteiliges) Gehäusegussmodell CASM umfassend einen Gehäusemodellmantel CCVM, einen Hochdruckmodelldeckel HCVM und einen Niederdruckmodelldeckel LCVM. 2 zeigt ein Gehäusegussmodell dieses Gehäuses in schematischer dreidimensionaler Ansicht nach der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a longitudinal section through a multi-part (ie not one-piece) Casegussussmodell CASM comprising a housing model jacket CCVM, a high pressure model cover HCVM and a low pressure model cover LCVM. 2 shows a Gehäusegussmodell this housing in a schematic three-dimensional view of the invention.

Der Hochdruckmodellmantel CCVM erstreckt sich entlang einer Achse X von einer Hochdruckseite HPS zu einer Niederdruckseite LPS. Der Gehäusemodellmantel CCVM ist in einer Axialebene senkrecht zur Achse X in einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Teilfuge SPA geteilt in einen Hochdruckmodellmantel HPCVM und einen Niederdruckmodellmantel LPCVM. Der Hochdruckmodellmantel HPCVM ist in einem Axialbereich als eine Hochdruckmodellspirale HSPM mit einer Öffnung für einen Austrittsstutzen ausgebildet. Der Niederdruckmodellmantel LPCVM weist eine Eintrittsöffnung IOC für einen Eintrittsstutzen IFL in das Gussgehäuse CAS auf. In der dreidimensionalen Darstellung der 2 sind das Eintrittsstutzenmodell IFLM und das Austrittsstutzenmodell OFLM dargestellt. Sowohl das Eintrittsstutzenmodell IFLM als auch das Austrittsstutzenmodell OFLM erstrecken sich entlang einer Achse, nämlich einer Eintrittsstutzenachse IFX bzw. einer Austrittsstutzenachse OFX. Das Gehäusegussmodell CASM ist bevorzugt derart ausgebildet, dass bei einer Aufstellung einer entsprechenden Radialturboenergiemaschine, mit einer horizontalen Ausrichtung der Achse X (die auch als Rotationsachse eines Rotors R bei vollständig zusammengestellter Radialfluidturboenergiemaschine RFM vorliegt), wie es auch in 2 abgebildet ist, sind die Eintrittsstutzenachse IFX und die Austrittsstutzenachse OFX in der gleichen Horizontalebene angeordnet. Bei unterschiedlichen thermodynamischen Anforderungen an die in der 4 dargestellte Radialturbofluidenergiemaschine RFM ist die Hochdruckspirale HSP beziehungsweise das Hochdruckspiralenmodell HSPM jeweils in der Größe anzupassen. Deswegen sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass in einem ersten Schritt eine Zusammenstellung des Gehäusegussmodells CASM erfolgt, bevor in einem zweiten Schritt ein Abformen des zusammengestellten Gussgehäusemodells CASM stattfindet und schließlich in einem dritten Schritt ein Gießen des Gehäuses CAS erfolgt. Die Zusammenstellung des Gehäusegussmodells CASM erfolgt unter Anwendung der bereits erläuterten Modularität des Gehäusemodellmantels CCVM und dessen Aufteilung in einen Hochdruckmodellmantel HPCM und einen Niederdruckmodellmantel LPCVM. Je nach thermodynamischer Anforderung erfolgt die Zusammenstellung des Gehäusemodellmantels CCVM aus einer Auswahl verschiedener Niederdruckgehäusemodellmäntel LPCVM und einer Auswahl eines geeigneten Hochdruckgehäusemodellmantels HPCVM aus verschiedenen Modellen, wie dies in 3 dargestellt ist. The high-pressure model jacket CCVM extends along an axis X from a high-pressure side HPS to a low-pressure side LPS. The housing model jacket CCVM is divided in an axial plane perpendicular to the axis X in a circumferentially extending parting line SPA into a high-pressure model jacket HPCVM and a low-pressure model jacket LPCVM. The high-pressure model jacket HPCVM is formed in an axial region as a high-pressure model spiral HSPM with an opening for an outlet nozzle. The low-pressure model jacket LPCVM has an inlet opening IOC for an inlet connection IFL into the cast housing CAS. In the three-dimensional representation of the 2 the inlet nozzle model IFLM and the outlet nozzle model OFLM are shown. Both the inlet nozzle model IFLM and the outlet nozzle model OFLM extend along an axis, namely an inlet nozzle axis IFX and an outlet nozzle axis OFX. The housing casting model CASM is preferably designed such that when a corresponding radial turbo energy machine is set up, with a horizontal orientation of the axis X (which is also present as the axis of rotation of a rotor R when the radial fluid turbo energy machine RFM is completely assembled), as in FIG 2 is illustrated, the inlet nozzle axis IFX and the outlet nozzle axis OFX are arranged in the same horizontal plane. At different thermodynamic requirements of the in the 4 Radial Turbofluidenergiemaschine shown RFM is the high-pressure spiral HSP and the high-pressure spiral model HSPM each to be adjusted in size. Therefore, the method according to the invention provides that, in a first step, the housing casting model CASM is assembled before, in a second step, molding of the assembled cast housing model CASM takes place and finally casting of the housing CAS takes place in a third step. The combination of the housing casting model CASM is carried out using the already explained modularity of the housing model jacket CCVM and its division into a high pressure model jacket HPCM and a low pressure model jacket LPCVM. Depending on the thermodynamic requirement, the CCVM Housing Shell Model is assembled from a variety of LPCVM Low Pressure Housing Model Covers and a selection of a suitable HPCVM High Pressure Housing Model Shell from various models as described in US Pat 3 is shown.

3 zeigt die Möglichkeiten, aus fünf verschiedenen Hochdruckgehäusemodellmänteln HPCVM (HPCVM 1 bis HPCVM 5) und zwei verschiedenen Niederdruckgehäusemodellmänteln LPCVM (LPCVM 1, LPCVM 2) das Gehäusegussmodell CASM gemäß dem Verfahrensschritt a) zusammenzustellen. Die Anzahl der Auswahlmöglichkeiten für die beiden Modellteile ist hier nur beispielhaft. Auf diese Weise kann die Hochdruckgehäusemodellmänteln HPCVM im Sinne eines optimalen Wirkungsgrads ausgewählt werden mit hierzu bestem Erstreckungsverhältnis, Laufradaußendurchmesser und Spiralgrundkreis. 3 shows the possibilities, from five different high-pressure housing model jackets HPCVM (HPCVM 1 to HPCVM 5) and two different LPCVM low-pressure housing model jackets (LPCVM 1, LPCVM 2), the housing casting model CASM according to the method step a) put together. The number of choices for the two model parts is only an example here. In this way, the HPCVM high pressure shell models can be selected for optimum efficiency with best aspect ratio, impeller outer diameter, and spiral base circle.

Die verschiedenen Hochdruckgehäusemodellmäntel HPCVM unterscheiden sich insbesondere durch unterschiedlich große Sammelräume SCL der Hochdruckmodellspirale HSPM. Insbesondere die Hochdruckmodellspirale HSPM sieht Versteifungsmodellrippen FINM vor, die insbesondere dem Abguss von Versteifungsrippen zur Versteifung der in 4 dargestellten Hochdruckspirale HSP dienen. The various high-pressure housing model jackets HPCVM differ in particular by differently sized collecting spaces SCL of the high-pressure model spiral HSPM. In particular, the high pressure model spiral HSPM provides stiffening model ribs FINM, in particular the Casting of stiffening ribs to stiffen the in 4 used high-pressure spiral HSP serve.

Die Hochdruckmodellspirale HSPM weist einen radial nach außen in den Sammelraum weisenden Spiraleinlass SPI auf. Der Spiralsammelraum SCL der Hochdruckmodellspirale HSPM erstreckt sich radial nach außen ausgehend von dem Spiraleinlass SPI, ringförmig in Umfangsrichtung und in axialer Richtung ausgehend von dem Spiraleinlass SPI in Richtung der Niederdruckseite LPS. Der Spiralaustritt liegt hierbei Sekanten-artig – annähernd tangential zu dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Spiralsammelraum SCL. The high-pressure model spiral HSPM has a spiral inlet SPI pointing radially outwards into the collecting space. The spiral collecting space SCL of the high-pressure model spiral HSPM extends radially outward from the spiral inlet SPI, annularly in the circumferential direction and in the axial direction from the spiral inlet SPI toward the low-pressure side LPS. The spiral outlet is secant-like - approximately tangential to the circumferentially extending spiral collection space SCL.

Der Gehäusemodellmantel CCVM ist mit Aufstellfußmodellen SUPM versehen, wobei die Aufstellfußmodelle SUPM sowohl bei einer Aufstellung, wie sie bereits oben mit horizontal sich erstreckender Achse X definiert wurde, das Gehäuse CAS in einer ersten Vertikalorientierung gegen den Untergrund abstützen. Daneben ist vorgesehen, dass auf der gegenüberliegenden Seite der Aufstellfußmodelle SUPM an dem Gehäusemodellmantel CCVM ebenfalls Aufstellfußmodelle vorgesehen sind, so dass das resultierende Gehäuse CAS Aufstellfüße für zwei mögliche Vertikalausrichtungen bei horizontaler Achse X aufweist. The housing model casing CCVM is provided with stand-up models SUPM, wherein the stand-up models SUPM both support the housing CAS in a first vertical orientation against the ground in a setup as already defined above with a horizontally extending axis X. In addition, it is provided that on the opposite side of the Aufstellfußmodelle SUPM on the housing model jacket CCVM also Aufstellfußmodelle are provided so that the resulting housing CAS Aufstellfüße for two possible vertical orientations with horizontal axis X has.

Die in der 4 im Längsschnitt schematisch wiedergegebene Radialturbofluidenergiemaschine RFM weist ein Gussgehäuse CAS auf, das sich entlang einer Achse X erstreckt. Das Gussgehäuse CAS weist einen Gehäusemantel CCV auf, der in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist. Die Radialturbofluidenergiemaschine RFM ist horizontal mit sich horizontal erstreckender Achse X aufgestellt. Auf der in der 2, 4 weiter links wiedergebebenen Seite befindet sich eine axiale Hochdruckseite HPS des Gussgehäuses CAS. Auf der rechts wiedergegebenen Seite befindet sich eine axiale Niederdruckseite LPS. Entlang der Achse X erstreckt sich ein Rotor R der axial aus dem Gehäuse CAS herausgeführt ist. Auf der Hochdruckseite HPS ist der Gehäusemantel CCV des Gehäuses CAS mittels eines Hochdruckdeckels HCV gegenüber der Umgebung verschlossen. Auf der Niederdruckseite LPS ist der Gehäusemantel CCV mittels eines Niederdruckdeckels LCV gegenüber der Umgebung verschlossen. Der Rotor R ist mittels einer Kupplung CUP auf der Hochdruckseite HPS mit einem Antrieb DRI drehmomentübertragend verbunden. The in the 4 Radial turbofluid energy machine RFM schematically represented in longitudinal section has a cast housing CAS which extends along an axis X. The cast housing CAS has a housing jacket CCV, which is undivided in the circumferential direction. The radial turbofan energy machine RFM is placed horizontally with the axis X extending horizontally. On the in the 2 . 4 further left side is an axial high pressure side HPS of the cast housing CAS. On the right side, there is an axial low pressure side LPS. Along the axis X extends a rotor R which is led out of the housing CAS axially. On the high-pressure side HPS, the housing jacket CCV of the housing CAS is closed against the environment by means of a high-pressure cover HCV. On the low-pressure side LPS, the housing jacket CCV is closed off from the environment by means of a low-pressure cover LCV. The rotor R is connected to transmit torque by means of a clutch CUP on the high-pressure side HPS to a drive DRI.

Auf der Hochdruckseite HPS befindet sich ein Radiallager HBR, das an dem Hochdruckdeckel HCV angebracht ist. Auf der Niederdruckseite LPS befinden sich ein Radiallager LBR und ein Axiallager LBA, die an dem Niederdruckdeckel LCV angebracht sind. Sowohl auf der Hochdruckseite HPS als auch auf der Niederdruckseite LPS befinden sich jeweils eine Wellendichtung, nämlich eine Hochdruckwellendichtung HSS und eine Niederdruckwellendichtung LSS, um einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Bewegungsspalt zwischen dem Rotor R und dem jeweiligen Deckel abzudichten. Der Gehäusemantel CCV ist in einer Axialebene senkrecht zur Achse X sich erstreckend in einer mittels einer strichpunktierten Linie angedeuteten und sich in Umfangsrichtung entlang des Gehäusesmantels CCV erstreckenden Teilfuge SPA (1) zwischen einem Niederdruckgehäusemantel LCV und einem Hochdruckgehäusemantel HCV getrennt ausgebildet und mittels einer Verschraubung, angedeutet durch Schrauben SCR, lösbar zusammengefügt. Die bevorzugte Alternative der Ausbildung des Gehäusemantels CCV besteht darin, dass der Gehäusemantel CCV des Gehäuses CAS in einer Axialebene senkrecht zur Achse X (hier auch mittels der Teilfuge SPA (1) dargestellt) sich erstreckend einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Übergang zwischen Niederdruckseite LPS und Hochdruckseite HPS aufweist, wobei der Gehäusemantel als Gussteil in Axialrichtung kontinuierlich einstückig ausgebildet ist, in Folge einer vor dem Abformen und Abgießen im Gussverfahren erfolgten Zusammenstellung des Gehäusegussmodells aus einem bestimmten Hochdruckmodellmantel und einem bestimmten Niederdruckmodellmantel. Auf diese Weise gelingt es, verschiedene Hochdruckmantelgeometrien mit Niederdruckmantelgeometrien zu kombinieren, wobei die Gussmodelle nur für die unterschiedlichen Hochdruckmäntel und Niederdruckgehäusemäntel vorzusehen sind. On the high pressure side HPS is a radial bearing HBR, which is attached to the high pressure cover HCV. On the low pressure side LPS are a radial bearing LBR and a thrust bearing LBA, which are attached to the low pressure cover LCV. Both on the high pressure side HPS and on the low pressure side LPS are each a shaft seal, namely a high pressure shaft seal HSS and a low pressure shaft seal LSS to seal a circumferentially extending movement gap between the rotor R and the respective lid. The housing jacket CCV is in an axial plane perpendicular to the axis X extending in a direction indicated by a dotted line and extending in the circumferential direction along the housing shell CCV parting line SPA ( 1 ) formed between a low-pressure housing jacket LCV and a high-pressure housing jacket HCV separately and detachably joined together by means of a screw, indicated by screws SCR. The preferred alternative of forming the housing jacket CCV is that the housing jacket CCV of the housing CAS in an axial plane perpendicular to the axis X (here also by means of the parting line SPA ( 1 ) has extending in a circumferentially extending transition between low pressure side LPS and high pressure side HPS, wherein the housing shell is continuously integrally formed as a casting in the axial direction, as a result of a done before molding and casting in the casting process compilation of the housing casting model of a particular high-pressure model jacket and a certain low-pressure model jacket. In this way it is possible to combine different high-pressure jacket geometries with low-pressure jacket geometries, the casting models being provided only for the different high-pressure jackets and low-pressure jacket jackets.

Der Hochdruckgehäusemantel HCV ist mit einer Hochdruckspirale HSP aufweisend einen Sammelraum SCL versehen, wobei der Sammelraum SCL eine in Umfangsrichtung tangetial und radial nach außen gerichtete Austrittsöffnung OOC und einen radial nach außen weisenden Austrittsstutzen OFL des Gehäuses CAS beziehungsweise Hochdruckgehäusemantels HPCV aufweist. Auf der Niederdruckseite LPS weist der Niederdruckgehäusemantel LPCV eine radiale Eintrittsöffnung IOP auf und einen daran sich gegen die Strömungsrichtung betrachtet sich anschließenden Eintrittsstutzen IFL in das Gussgehäuse CAS. Diese Bauteile sind in der 2 ebenso wie der Austittsstutzen OFL sichtbar. The high-pressure housing jacket HCV is provided with a high pressure spiral HSP comprising a collecting space SCL, wherein the collecting space SCL has a circumferentially tangetial and radially outwardly directed outlet opening OOC and a radially outwardly facing outlet nozzle OFL of the housing CAS or high-pressure housing jacket HPCV. On the low-pressure side LPS, the low-pressure housing jacket LPCV has a radial inlet opening IOP and an inlet connection piece IFL, which adjoins it against the flow direction, into the cast housing CAS. These components are in the 2 as well as the outlet socket OFL visible.

In dem Eintrittsstutzen IFL befindet sich auch eine den Stutzen diametral in zwei gleiche Hälften teilende Strömungsrippe GFI (1), die einerseits den Stutzen versteift und andererseits das einströmende Prozessfluid PF (2) in zwei im Wesentlichen identische Volumenströme für die beiden Hälften der ringförmigen Einströmkammer aufteilt. In the inlet nozzle IFL is also a diametrically the nozzle in two equal halves dividing flow rib GFI ( 1 ), which on the one hand stiffens the nozzle and on the other hand, the inflowing process fluid PF ( 2 ) is divided into two substantially identical volume flows for the two halves of the annular inflow chamber.

Auch in der 2 gut erkennbar sind sich radial erstreckende Versteifungsrippen FIN außen an dem Gussgehäuse CAS zumindest in dem Bereich der Hochdruckspirale HSP. Diese Versteifungsrippen FIN gehen bei einer horizontalen Aufstellung der Maschine bevorzugt sowohl zum Boden hin in Aufstellfüße SUPM über als auch in die entgegensetzte Richtung, damit die Maschine auch in umgekehrter Vertikalorientierung mit sich horizontal erstreckender Achse X aufgestellt werden kann. Also in the 2 Radially extending stiffening ribs FIN can be easily recognized on the outside of the cast housing CAS, at least in the region of the high-pressure spiral HSP. These stiffening ribs With a horizontal installation of the machine, FIN preferably proceeds both toward the ground in support feet SUPM and also in the opposite direction, so that the machine can also be set up in a reverse vertical orientation with the axis X extending horizontally.

Diese Option kann besonders zweckmäßig sein, wenn die Strömungsrichtung umgekehrt werden soll bei gleicher Anordnung des Antriebs DRI. In der 2 ist daneben auch erkennbar, dass der Austrittsstutzen RFL eine Erstreckungsrichtung entlang einer Austrittsstutzenachse OFX ausweist und der Eintrittsstutzen IFL eine Erstreckungsrichtung entlang einer Eintrittsstutzenachse IFX ausweist, wobei das Gussgehäuse CAS derart ausgebildet ist, dass die Austrittsstutzenachse OFX und die Eintrittsstutzenachse IFX bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine RFM mit horizontal verlaufender Achse im wesentlichen in einer identischen Horizontalebene liegen. This option may be particularly useful if the flow direction is to be reversed with the same DRI drive arrangement. In the 2 In addition, it can also be seen that the outlet nozzle RFL has an extension direction along an outlet nozzle axis OFX and the inlet nozzle IFL has an extension direction along an inlet nozzle axis IFX, wherein the casting housing CAS is designed such that the outlet nozzle axis OFX and the inlet nozzle axis IFX when installing the radial turbofluid energy machine RFM lie horizontally extending axis substantially in an identical horizontal plane.

In der 4 ist an dem Rotor R ein Ausgleichskolben BAP vorgesehen, der mittels einer Ausgleichskolbenwellendichtung BAS eine Hochdruckkammer HPC von einer Niederdruckkammer LPC trennt. Der Ausgleichskolben BAP ist axial in Richtung der Hochdruckseite HPS neben einem Impeller IMP des Rotors R angeordnet. Dieser dem Ausgleichskolben BAP benachbarte Impeller IMP wird von dem Prozessfluid PF auf dem in der Radialturbofluidenergiemaschine RFM höchsten Druckniveau durchströmt. Eine Ausgleichsleitung BAC verbindet die Niederdruckkammer LPC mit der Eintrittskammer INC stromabwärts der Eintrittsöffnung IOP. Diese Ausgleichsleitung BAC ist zu diesem Zweck nur an Öffnungen in dem Gehäusemantel CCV angeschlossen. Auf diese Weise kann die Maschine durch Abnahme des Niederdruckdeckels LCV geöffnet werden und ein Innenbündel IBN bestehend aus dem Rotor und umgebenden strömungsleitenden Komponenten kann aus dem Gehäuse CAS axial entfernt werden, ohne die Ausgleichsleitung BAC zu demontieren. In the 4 a compensation piston BAP is provided on the rotor R, which separates a high-pressure chamber HPC from a low-pressure chamber LPC by means of a compensating piston shaft seal BAS. The balance piston BAP is arranged axially in the direction of the high pressure side HPS adjacent to an impeller IMP of the rotor R. This impeller IMP adjacent to the compensating piston BAP is flowed through by the process fluid PF on the highest pressure level in the radial turbofluid energy machine RFM. A balancing line BAC connects the low-pressure chamber LPC to the inlet chamber INC downstream of the inlet opening IOP. This compensation line BAC is connected for this purpose only to openings in the housing jacket CCV. In this way, the machine can be opened by removing the low-pressure cover LCV and an inner bundle IBN consisting of the rotor and surrounding flow-conducting components can be axially removed from the housing CAS, without dismantling the balancing line BAC.

Ein Verfahren zur Montage der Radialturbofluidenergiemaschine RFM sieht die folgenden Schritte vor:

a) Aufstellen des Gehäusemantels CCV mit im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Achse X,
b) Anordnen einer sich im Wesentlichen parallel zur Achse X erstreckenden Führungsschiene GL vor der Niederdrucköffnung LPO, wobei die Niederdrucköffnung LPO geöffnet ist,
c) Bereitstellen des Innenbündels IBN mindestens umfassend den Rotor R und an Impellern IMP des Rotors R angeordnete strömungsleitende stehende Komponenten, die mit dem Rotor R gemeinsam eine transportierbare Einheit bilden,
d) Einführen des Innenbündels IBN entlang der Führungsschiene GL in den Gehäusemantel CCV; das Innenbündel IBN umfasst hierbei als stehende Komponenten die sogenannten Rückführstufen RRS beziehungsweise Zwischenböden, die jeweils stromabwärts eines Impellers IMP das Prozessfluid PF um 180°C von radial nach außen nach radial nach innen strömend umleiten und der stromabwärts befindlichen Stufe axial in den nachfolgenden Impeller zuleiten.

A method of assembling the radial turbofan energy machine RFM involves the following steps:

a) setting up the housing jacket CCV with a substantially horizontal axis X,
b) arranging a guide rail GL extending substantially parallel to the axis X in front of the low-pressure opening LPO, the low-pressure opening LPO being open,
c) provision of the inner bundle IBN comprising at least the rotor R and impeller IMP of the rotor R arranged flow-conducting standing components which together with the rotor R form a transportable unit,
d) inserting the inner bundle IBN along the guide rail GL into the housing jacket CCV; the inner bundle IBN here comprises as standing components the so-called return stages RRS or intermediate bottoms, which in each case downstream of an impeller IMP, redirect the process fluid PF by 180 ° C. from radially outward to radially inward and axially convey the downstream stage into the downstream impeller.

Eine Hochdruckspirale HSP ist erfindungsgemäß Bestandteil des Gehäuses CAS mit einem von der Hochdruckspirale HSP aus und gegen die Strömungsrichtung betrachtet radial nach innen mündenden Spiraleinlass SPI. Von dem Spiraleinlass SPI ausgehend erstreckt sich stromabwärts der Sammelraum SCL im Wesentlichen axial in Richtung der Niederdruckseite LPS. Weiterhin befindet sich der Sammelraum SCL radial außen von dem Spiraleinlass SPI. According to the invention, a high-pressure spiral HSP is part of the housing CAS with a spiral inlet SPI opening radially inwardly from the high-pressure spiral HSP and viewed against the flow direction. Starting from the spiral inlet SPI, downstream of the collecting space SCL extends substantially axially in the direction of the low-pressure side LPS. Furthermore, the collecting space SCL is located radially outward of the spiral inlet SPI.

5 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine herkömmliche Radialturbofluidenergiemaschine. Bereits in der Beschreibungseinleitung wurden die wesentlichen Merkmale dieser Maschine beschrieben. 5 shows a schematic longitudinal section through a conventional radial turbofluid energy machine. The essential features of this machine were already described in the introduction to the description.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2045472 A1 [0018]

Claims

Method for producing a cast housing (CAS) of a radial turbofluid energy machine (RFM) comprising the following steps: a) assembling a housing casting model (CASM), in particular according to at least one of claims 2-10, wherein the housing casting model (CASM) has a housing model jacket (CCVM), the housing cast model (CASM) and the housing model jacket (CCVM) extending along an axis (X), wherein the housing cast model (CASM) has a high pressure axial side (HPS), wherein the housing cast model (CASM) has an axial low pressure side (LPS), the housing model jacket (CCVM) having a circumferentially extending parting line (SPA) extending in an axial plane perpendicular to the axis (X) which divides the housing model jacket (CCVM) into a high pressure model jacket (HPCVM) and a low pressure model jacket (LPCVM), wherein the high-pressure model jacket (HPCVM) is formed in an axial region as a high-pressure model spiral (HSPM) with an outlet opening (OOC) for an outlet nozzle (OFL), wherein a plurality of high pressure model jackets (HPCVM1, HPCVM2, HPCVM3, ...) are provided with mutually different sized high pressure model spirals (HSPM1, HSPM2, HSPM3, ...) such that the assembly is made up of a selection of a single high pressure model jacket (HPCVM) and the low pressure model jacket (LPCVM) b) molding the assembled housing casting model (CASM), c) Casting the Cast Housing (CAS).

Multi-part housing casting model (CASM) for producing a cast housing (CAS) of a radial turbofluid energy machine (RFM), which extends along an axis (X), the housing cast model (CASM) having a housing model jacket (CCVM), wherein the housing cast model (CASM) has a high pressure axial side (HPS), wherein the housing cast model (CASM) has an axial low pressure side (LPS), wherein the housing model casing (CCVM) of the housing casting model (CASM) has a circumferentially extending parting line (SPA) extending in an axial plane perpendicular to the axis (X), wherein the axial high-pressure side (HPS) of the housing model jacket (CCVM) is formed in an axial region as a high-pressure spiral (HSP) with an outlet opening (OOC) for a discharge port (OFL) of the cast housing (CAS).

Casing model (CASM) according to claim 2, wherein the low pressure side (LPS) has a radial inlet opening (IOC) for an inlet connection (IFL) in the cast housing (CAS).

Housing cast model (CASM) according to claim 2, wherein on the high-pressure axial side (HPS) the housing casting model (CASM) has a high-pressure opening (HPO) for closing the cast housing (CAS) by means of a high-pressure cover (HCV), wherein on the low pressure side (LPS) the housing casting model (CASM) has an axial low pressure port (LPO) for closing the casting housing (CAS) by means of a low pressure cover (LCV).

Casing model (CASM) according to claim 4, wherein the high-pressure opening (HPO) has a smaller inside width than the low-pressure opening (LPO).

Housing cast model (CASM) according to claim 2, wherein the housing model casing (CCVM) is formed such that the casting housing (CAS) to be produced therewith is formed undivided in the circumferential direction.

Housing cast model (CASM) according to claim 2, wherein the housing model jacket (CCVM) is formed such that the cast housing (CAS) to be produced therewith is formed undivided in the axial direction.

Housing cast model (CASM) according to claim 2, wherein the high-pressure spiral (HSP) has a circumferentially extending radially inwardly opening spiral inlet (SPI) and a collecting space (SCL), wherein the collecting space (SCL) extends substantially axially from the spiral inlet (SPI) in the direction of the low pressure side (LPS).

Housing cast model (CASM) according to claim 2, wherein radially extending stiffening model ribs (FINM) are provided on the outside of the housing cast model (CASM) at least in the region of the high-pressure model spiral (HSPM).

Housing cast model (CASM) according to claim 2, wherein the housing cast model (CASM) comprises at least one Aufstellfussmodell (SUPM), by means of which at least one Aufstellfuß (SUP) modelally to the other cast housing (CAS) is formable.

Housing cast model (CASM) according to claim 3, wherein an outlet nozzle model (OFLM) is provided as part of the housing casting model (CASM) for the outlet nozzle (OFL) and has an extension direction along an outlet nozzle axis (OFX) and a Inlet nozzle model (IFLM) is provided as part of the housing casting model (CASM) for the inlet nozzle (IFL) and an extension direction along an inlet nozzle axis (IFX), wherein the housing casting model (CASM) is formed such that the outlet nozzle axis (OFX) and the inlet nozzle axis ( IFX) in a lineup of the radial turbofluid energy machine (RFM) with a horizontal axis (X) lie essentially in an identical horizontal plane.

Multi-part housing casting model (CASM) for producing various cast housings (CAS) of a series (RTS) of a radial turbofluid energy machine (RFM), comprising a housing casting model (CASM) according to at least one of the preceding claims 2-10, wherein the Casing Casting Model (CASM) to a Low Pressure Model Shell (LPCVM) comprises a plurality of - at least two - High Pressure Model Jackets (HPCVM), wherein a specific high-pressure model jacket (HPCVM) can be selected to produce a specific cast housing (CAS) and can be attached axially to the low-pressure model jacket (LPCVM).

Housing series of a series (RTS) of a radial turbofluid energy machine (RFM), produced by means of a multi-part casement model (CASM) according to claim 10 and / or by the method according to claim 1.