DE1628235C2 - Mehrstufiger Radialturbo-Verdichter - Google Patents

Description

günstiger Wirkungsgrad erzielt werden kann. Während man bisher die Radialturboverdichter in der Regel nur für große Fördermengen, etwa über 20 000 m³ pro Stunde, verwendete, ist es durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen möglich, den Turboverdichter der eingangs genannten Art auch bei kleinen Fördermengen und hohen Drücken zu verwenden, d. h. im Apparatebau und der chemischen Industrie, wo ein 24-Stundenbetrieb keine Seltenheit ist.,

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die Lagerteile der Verdichter-Baueinheit einen Lagerblock auf, der in Form einer Gabel ausgebildet ist und mit fluchtenden Bohrungen in der Gabel mit je einem Lager versehen ist. Hierdurch ist ein guter Sitz der Verdichterbaueinheit im Zentralgehäuse gewährleistet. Durch die beidseitige Abstützung der Welle in den beiden Teilen der Gabel wird nicht nur eine gleichmäßigere Verteilung der Belastung erreicht, sondern auch ein Verkippen der Welle gegen die Lagerachse verhindert. Außerdem können die Lager, da sie durch die zur Welle senkrecht verlaufende Trennfuge der Verdichterbaueinheit ein rundes Drehteil darstellen, mit sehr kleinen Toleranzen und sehr genau ausgeführt werden, so daß sich die Verwendung hydrostatischer Lager mit ihren bekannten Vorteilen anbietet.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin von Vorteil, wenn ein Laufradgehäuse eine Schulter aufweist, welche die Kompressor-Laufradbaueinheit gegen ein axiales Lösen in einer rückwärtigen Richtung vom Getriebegehäuse sichert. Diese Schulter trägt in günstiger Weise zur Verkürzung der Montagezeiten bei.

Besonders zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung auch, wenn ein von der Außenseite der rückwärtigen Wand des Zentralgehäuses abstehender Führungsstift in einem komplementären Loch des Flansches des Lagerblockes untergebracht ist. Dieser legt in vorteilhafter Weise die spezielle Winkelstellung des Lagerblockes in bezug auf das Zentralgehäuse und das Hauptzahnrad fest und sichert den Lagerblock gegen eine relative Drehung. Die Montagezeiten werden auch hierdurch in vorteilhafter Weise verkürzt.

Des ferneren ist die Erfindung dadurch vorteilhaft weiter ausgestaltet, daß das eine Lager in der einen Bohrung der Gabel einen größeren Durchmesser aufweist als das andere, diesem gegenüberliegenden Lager in der anderen Bohrung der Gabel und die Lager einen Schiebesitz in den Bohrungen haben. Durch die unterschiedliche Durchmessergröße der Lager, insbesondere dadurch, daß das bei ausgebauter Verdichtereinheit am weitesten außenliegende Lager kleiner als das näher am Verdichtergehäuse angebrachte Lager ausgebildet ist, kann nicht nur die Stabilität des Lagers bei gegebener Gabel durch Verkleinerung des Gewichtes des äußeren Lagers erreicht, sondern auch Material bei der Herstellung der Lagereinheit eingespart werden, während andererseits im Zentralgehäuse zumindest an einer Seite eine kleinere Bohrung mit den damit verbundenen Vorteilen, wie z. B. geringere Schwächung des Gehäuses, erzielt wird.

Durch den erfindungsgemäßen Radialturboverdichter, bei dem mehrere kleinere Ritzel sternförmig um ein großes Hauptantriebszahnrad angeordnet sind und von diesem angetrieben werden, wird eine Anlage mit austauschbaren Baueinheiten geschaffen, die jeweils für sich in sich vollständige Systeme sind.

Hierdurch ist weiter in vorteilhafter Weise die Abhängigkeit der Verdichtereinheiten voneinander infolge Temperaturschwankungen vermieden. Jede Verdichter-Baueinheit braucht also nur in sich für einen bestimmten Temperaturbereich betriebssicher ausgelegt zu sein.

Infolge der vorteilhaft gelegten Trennfuge bzw. der senkrecht zu den Antriebswellen liegenden Trennebenen und der genauen Bearbeitungsmöglichkeiten der

ίο runden Drehteile ist die Verwendung von hydrostatischen Lagern, wie erwähnt, ermöglicht worden. Eine Vorrichtung fördert unter hohem Druck stehendes Schmiermittel radial durch jedes Lager zur Oberfläche der Welle, und es ist eine Dichtungsvorrichtung zwischen dem Laufrad und einem Flansch des Lagerblockes vorgesehen, die einen Labyrinthkanal axial zu einer Dichtungsplatte bildet. Der zwangläufig bei hydrostatischen Lagern austretende ölstrom wird somit in vorteilhafter Weise und einfach an der Vermischung mit dem Fördermedium durch die Labyrinthdichtungen gehindert. Deren Ausbildung ist durch die runde Form der einzelnen Teile ebenfalls sehr begünstigt. Der erfindungsgemäße Radialturboverdichter kann somit vorteilhaft gut mit Schmiermittel versehen werden, ohne daß das Fördermedium hierdurch verunreinigt wird. Die Verwendung hydrostatischer Lager setzt den Verschleiß herab und vereinfacht die Wartung.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten

der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines vierstufigen Radialturboverdichters gemäß der Erfindung,

F i g. 2 den Schnitt der Verdichter-Laufrad-Baueinheit in Verbindung mit dem zugeordneten Gehäuse,

F i g. 3 eine Einzelheit des Lagerblocks im Schnitt und

Fig. 4 die Draufsicht der Fig. 3.

Der in den Zeichnungen dargestellte vierstufige Radialturboverdichter enthält unter anderem ein Getriebe-Zentralgehäuse 20, das als gemeinsamer und direkter Träger für die zahlreichen Stufen dient, von denen in den Figuren zwei mit A, B angedeutet sind. Das Gehäuse 20 ist aus einem Paar von gegenüberliegenden kreisrunden, tiefgezogenen Platten 23 und 24 gebildet. Die rückwärtige Platte 23 besitzt einen in Umfangsrichtung verlaufenden Randflansch, der an

einem komplementären Flansch der vorderen Platte 24 starr und dicht angeschraubt ist. Ein. in F i g. 2 dargestelltes großes Hauptzahnrad 27 ist in. einer schmalen Kammer zwischen den Platten 23 und 24 angeordnet. In Fig. 2 ist lediglich ein mit dem Hauptzahnrad 27 kämmendes Ritzel 46 gezeigt. Es versteht sich, daß die Zahl der Verdichterstufen, die dem Hauptzahnrad zugeordnet werden, verändert werden kann.

Jede Verdichterstufe A oder B ist der anderen mit Ausnahme der Größe ähnlich. Jede Stufe ist in ähnlicher Weise mit einer Verdichter-Laufrad-Baueinheit oder Lagereinheit versehen, die in ähnlicher Weise in dem Getriebe-Zentralgehäuse zwecks Zuordnung seines Ritzels 46 zum Hauptzahnrad 27 befestigt ist. Die zahlreichen Stufen sind regelmäßig um das Getriebe-Zentralgehäuse herum versetzt, und zwar in einem solchen erwünschten Abstand zueinander, daß ihr Gewicht auf das tragende Zentralgehäuse 20 günstig

verteilt ist. Da die einzelnen Stufen des Verdichters von einander ähnlicher Konstruktion sind, wird nur eine der Stufen nachstehend im einzelnen beschrieben.

Das Ritzel 46 wird von einer Laufradwelle 47 der ersten Verdichterstufe A getragen. Die Laufradwelle ist in einer Lagervorrichtung gelagert und verläuft parallel zur Welle des Hauptzahnrades. Der Lagerblock ist an seinem Umfang zwischen seinen Enden gegabelt, um eine ringförmige Gabelung 49 zu schaffen, in der das Ritzel 46 frei drehbar ist (Fig. 2). Dieses ragt aus der Gabel 49 radial so weit nach außen, daß es mit dem Hauptzahnrad 27 in Eingriff kommt. Auf der einen Seite der Gabel 49 sitzt der Lagerblock 48 in einer Bohrung 52 mit verringertem Durchmesser und Schiebesitz für ein Lager 51, und zwar in 'der vorderen Gehäuseplatte 24. Auf der gegenüberliegenden Seite der Gabel 49 besitzt der Lagerblock 48 ein zweites Lager 53 mit größerem Durchmesser. Dieses Lager 53 hat einen Schiebesitz in der Bohrung 55 der rückwärtigen Gehäuseplatte 23. Der Lagerblock enthält neben dem großen Lager 53 einen radial verlaufenden kreisrunden Flansch. 56, dessen innere Seite auf der Außenseite der rückwärtigen Gehäuseplatte 23 aufliegt und demzufolge das Maß vorbestimmt, um das der Lagerblock in die Bohrungen 52 und 55 eingeführt werden kann. Der Flansch 56 weist ein in F i g. 4 gezeigtes Führungsstiftloch 57 auf, das einen Führungsstift 58, der von der rückwärtigen Gehäuseplatte absteht, aufnimmt, und zwar als Mittel zur Festlegung der richtigen Winkellage des Lagerblockes 48 relativ zum Zentralgehäuse 20. Der Führungsstift 58 legt in Zusammenarbeit mit dem Führungsstiftloch 57 den Lagerblock 48 so fest, daß das offene Ende seiner Gabel 49 über dem Umfang des Hauptzahnrades 27 liegt oder dies überspannt, so daß das Ritzel 46 in Eingriff mit letzterem kommt. Der Führungsstift 58 verhindert ferner eine relative Drehung zwischen dem Lagerblock 48 und dem Zentralgehäuse 20. Eine auf dem verkleinerten äußeren Ende der Gabel 49 auf die Laufradwelle aufgeschraubte Mutter 59 hält einen hydrostatischen Druckring 61 gegen eine Schulter 62 der Laufradwelle. Der Ring 61 ist gegenüber der Stirnseite des ortsfesten Lagerblockes angeordnet Wenn der Lagerblock in die Bohrungen 52 und 55 des Zentralgehäuses eingesetzt ist, ragt die Mutter aus der vorderen Platte 24 nach außen heraus. Eine an der Platte 24 angeschraubte Kronenkappe 64 deckt die Mutter und das Drucklager schützend ab.

Die Schmierölrohrverteilung ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht näher beschrieben. Einzelheiten können den Zeichnungen entnommen werden. Insbesondere zeigt F i g. 3 die Ausbildung der hydrostatischen Lager in den Bohrungen des Lagerblocks 48, der in Form einer Gabel 49 ausgebil-. det ist. Zur Verdeutlichung ist der Flansch 56 mit dem Führungsstiftloch 57 gezeigt. In Draufsicht ist die Lage der einzelnen Teile in F i g. 4 verdeutlicht, wobei auch hier die Schmierölverteilungskanäle ohne Bezugszeichen gezeigt sind.

Ein Turboverdichterlaufrad 87 ist gemäß Fig.2 mit dem linken Ende der Laufradwelle 47 aus einem Stück hergestellt. Das Laufrad ist außerhalb der Getriebegehäuseplatte 23 angeordnet. Es arbeitet in einem Laufradgehäuse 88, das vermittels eines Ringes von Schrauben 89 an der Außenseite der Getriebegehäuseplatte 23 befestigt ist. Durch das Laufrad wird über das Einlaßrohr eines Kranzes 91, der das Laufradgehäuse abdeckt, angesaugte Luft über das Umfangs-.oder Auslaßende des Laufrades in das Eintrittsgehäuse 124 verdichtet abgegeben.

Der Zweck einer mit nicht näher dargestellten Labyrinthdichtungen versehenen Dichtungsanordnung 97 besteht darin, Druckluft, die eventuell aus dem Laufradgehäuse um den normalerweise an der Rücksehe des Laufrades vorhandenen Zwischenraum und durch den Labyrinthkanal zu einem Zwischendichtungsraum entweicht, über den in Fig.2 gezeigten Kanal 115 abzulassen und zu entlüften. Die Dichtungsanordnung 97 bewirkt ferner die Entlüftung weiterer Dämpfe durch den Entlüftungskanal 117. Die Kanäle 115 und 117 sind axial hintereinander angeordnet.

Es versteht sich, daß die oben beschriebenen zahlreichen Teile, die auf der Laufradwelle befestigt sind, eine Lagereinheit oder Verdichterbaueinheit bilden, die vermittels des Laufrades 87 am einen Ende der Laufradwelle und vermittels der Mutter 59 am anderen Ende zusammengehalten wird. Beim Zusammenbau der Verdichter-Baueinheit wird die Ablenkdichtungsplatte 98 zunächst mit einer nicht dargestellten federnden Laufbuchse versehen. Die Dichtungsanordnung 97 wird dann eingesetzt. Als nächstes werden der Lagerblock 48 mit dem Ritzel 46, das in dessen Gabelung angeordnet ist, auf der Welle montiert.

Der Flansch 56 des Lagerblockes 48 wird hierauf mit der Ablenkdichtungsplatte verschraubt. Sodann wird der Druckring 61 auf die Welle aufgesetzt. Die gesamte Anordnung wird dann schließlich auf der Welle zwischen dem Laufrad am einen Ende und der Mutter 59 gesichert, die abschließend auf dem entgegengesetzten Ende der Welle in Einstellage ge-, schraubt wird.

Der Nabenring weist einen Schiebesitz auf den Umfangen der Ablenkdichtungsplatte 98 und des

50' Flansches 56 des Lagerblockes auf. Ein radialer Flansch 119 um das Ende des Nabenringes wird vermittels eines Ringes von Schrauben 89 mit der Außenseite der rückwärtigen Gehäuseplatte 23 verschraubt. Zusammenwirkende Schultern 121 des Nabenringes und der Ablenkdichtungsplatte 98 iichern die Verdichterlaufrad-Baueinheit gegen eine

; _:>-axiale Bewegung vom Zentralgehäuse 20 fort.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 chen Wartungsarbeiten bedingen nachteilige Schwie- Patentansprüche: rigkeiten. Durch die horizontale Trennfuge besteht für Reparaturen die nachteilige Notwendigkeit, die

1. Mehrstufiger Radialturboverdichter, der gesamte obere Hälfte der Laufradgehäuse und des mehrere zueinander parallele, von einem gemein- 5 Getriebekastens abzunehmen. Selbst nach öffnen der samen Zahnrad durch Ritzel angetriebene Wellen angeschweißten oder angenieteten Laufradgehäuse und darauf angeordnete Lauf räder aufweist, da- und Freilegung des Lagers von außen kann dieses durch gekennzeichnet, daß jede Ver- nicht ohne weiteres ersetzt werden, da hierzu Teile dichterstufe aus einer Verdichter-Baueinheit (46, des Getriebes selbst herausgenommen werden müs-47, 48, 87, 88, 91) besteht, wobei die Gehäuse- io sen. Eine Wartung der bekannten Anlage durch peteile (88, 91) dieser Einheit mit zur Welle (47) riodisches Ab- und Anbauen der Lager ist also mit senkrecht verlaufender Trennfuge aneinander lie- erheblichen Schwierigkeiten verbunden.

gen, und daß die Verdichter-Baueinheit in das Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

Zentralgehäuse (23,24) einsteckbar ist. steht deshalb darin, bei ei,nem Verdichter der ein-

2. Radialturboverdichter nach Anspruch 1, da- 15 gangs genannten, bekannten Art die Wartung des Ladurch gekennzeichnet; daß die Lagerteile der gers, beispielsweise Austausch, durch bessere ZuVerdichter-Baueinheit einen Lagerblock (48) auf- gänglichkeit zu vereinfachen und erleichtern, ohne weisen, der in Form einer Gabel (49) ausgebildet daß dabei die Demontage einer weiteren Verdichterist und mit fluchtenden Bohrungen (52, 55) in der stufe und des Getriebes erforderlich ist.

Gabel mit je einem Lager (51, 53) versehen ist. 20 Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

3. Radialturboverdichter nach Anspruch 1 oder gelöst, daß jede Verdichterstufe aus einer Verdichter-2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufradge- baueinheit besteht, wobei die Gehäuseteile dieser häuse (88) eine Schulter (121) aufweist, die die Einheit mit zur Welle senkrecht verlaufender Trenn-" Verdichter-Laufrad-Baueinheit gegen ein axiales fuge aneinanderliegen, und daß die Verdichterbau-Lösen in einer rückwärtigen Richtung vom Zen- 25 einheit in das Zentralgehäuse einsteckbar ist. Durch tralgehäuse (20) sichert. die vorteilhafte Einsteckbarkeit der Verdichterbau-

4. Radialturboverdichter nach einem der An- einheit können Reparaturen besonders leicht ausgesprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein führt werden. Das gegebenenfalls schadhafte Lager von der Außenseite der rückwärtigen Wand (23) wird mit der betreffenden Verdichterbaueinheit gedes Zentralgehäuses abstehender Führungsstift 3° meinsam aus dem Zentralgehäuse herausgezogen, (58) in einem komplementärem Loch (57) des nachdem nur wenige Schrauben vorher gelöst worden Flansches (56) des Lagerblockes (48) unterge- sind. Beim Lösen dieser Schrauben trennt sich die bracht ist. · Verdichterbaueinheit automatisch in die Teile des

5. Radialturboverdichter nach einem oder meh- Kompressorgehäuses und die der Lagereinheit, die in reren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- 35 der Regel meist zuerst durch Verschleiß beschädigt zeichnet, daß das eine Lager (53) in der einen sind und ausgewechselt werden müssen. Lediglich die Bohrung (55) der Gabel (49) einen größeren Lagereinheit muß vorrätig sein, wozu kein allzu gro-Durchmesser aufweist als das andere, diesem ge- ßer Raum notwendig ist. Es wird eine neue Lagereingenüberliegende Lager (51) in der anderen Boh- heit an die Gehäuseteile angeschraubt und wieder in rung (52) der Gabel und die Lager (51, 53) einen 40 das Zentralgehäuse eingesteckt. In kürzester Zeit Schiebesitz in den Bohrungen (52,55) haben. kann der mehrstufige Radialturboverdichter weiterarbeiten, während dann die Schaden an dem inzwischen ausgewechselten Lager untersucht und beho-

ben werden.

45 Ein erheblicher Vorteil bei dem Turboverdichter gemäß der Erfindung besteht in der zur Antriebswelle senkrecht verlaufenden Trennfuge. Durch ihren senk-

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Radial- rechten Verlauf ist es möglich, sämtliche Teile, d. h. turboverdichter, der mehrere zueinander parallele, die der Verdichtergehäuse und des Lagers, vermittels von einem gemeinsamen Zahnrad durch Ritzel ange- 50 Drehen herzustellen. Durch diese Dreharbeiten sind triebene Wellen und darauf angeordnete Laufräder besonders genaue Arbeiten ermöglicht, und insbesonaufweist. dere die Teile der Lagereinheit können mit geringsten

Bekannt ist ein mehrstufiger Radialturboverdich- Spalten ausgeführt werden. Hierdurch können Spaltter, dessen Antrieb von einem zentral in dem Ver- Verluste auf ein Minimum herabgesetzt werden. Die dichter angeordneten Zahnrad mit an dessen Umfang 55 Aufteilung der Verdichterbaueinheit entlang der zur angeordneten Ritzeln erfolgt, die alle in einem ge- Welle senkrecht verlaufenden Trennfuge gestattet someinsamen Getriebekasten angeordnet sind. Wäh- gar die Verwendung ungeteilter hydrostatischer Larend das Hauptzahnrad von einem Motor über eine ger zur Lagerung des Laufrades. Hierdurch wird der zentral angeordnete Hauptwelle angetrieben wird, Wirkungsgrad der Lagerung in vorteilhafter Weisestehen die am Umfang des Zahnrades befindlichen 60 gesteigert.

Ritzel in Verbindung mit je zwei Laufrädern. Jedes Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Turboverdich-

Laufrad läuft in einem ihm zugeordneten getrennten ters besteht auch in der Erweiterung seiner Anwen-Laufradgehäuse. Je zwei Laufräder mit Gehäuse be- dungsmöglichkeiten, nämlich seiner Verwendung finden sich auf je einer Seite des Antriebszahnrades, auch bei kleineren Fördermengen. Dies ist bisher in in dessen Achsrichtung gesehen und hinter dem Ge- 65 der Regel daran gescheitert, daß bei kleinen Fördertriebekasten, mengen mit relativ hohen Drücken, z. B. 6 oder

Die notwendigerweise auch bei dieser bekannten 7 Bar, die Spaltverluste in den in der Welle verlaufen-Vorrichtung in gewissen Zeitabständen erforderli- den Trennfugen der Gehäuse so groß sind, daß kein