DE2100690A1 - Einbaublock zum Einbau in einen mehrstufigen Radialverdichter - Google Patents

Description

Brown Boveri - Sulzer Turbomaschinen A.G., Zürich, Schweiz

Einbaublock zum Einbau in einen mehrstufigen Radialverdichter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einbaublock zum Einbau in ein axial ungeteiltes, zylindrisches Gehäuse eines mehrstufigen Radialverdichters für hohe Drücke, insbesondere bei waagrecht angeordneter Welle.

Die Montage mehrstufiger Radialpumpen oder -Verdichter wird erschwert, weil zwischen den einzelnen Laufrädern Diffusorkränze und Umlenkelemente anzuordnen sind. Man ist gezwungen, entweder ungeteilte Diffusorkränze und Umlenkelemente schon beim Aufschieben der Laufräder zwischen diese ebenfalls auf die Welle aufzuschieben oder aber von axial getrennten Diffusorkränzen und Umlenkelementen nach Aufschieben der Räder auf die Welle je die eine Hälfte jedes Diffusorkränzes und jedes Umlenkelementes von der einen Seite je zwischen zwei Räder und dann von der andern Seite die zv/eite Hälfte einzuschieben und alsdann beide Hälften durch Bolzen miteinander zu verbinden. Die nun zwischen den Rädern befindlichen Umlenkelemente können aber vor dem Einbau in das Gehäuse nur mit Hilfe der Dichtung gegenüber der Welle auf dem Rotor aufliegen. Eine solche Baugruppe ist dann ins Gehäuse einzuführen, wobei die Dichtung Gefahr läuft, infolge des Aufliegens der Umlenkelemente auf den Rädern beschädigt zu werden. Hernach sind die Deckel über die Wellenenden zu beiden Seiten an die Enden des Gehäuses heranzubringen und am Gehäuse zu befestigen. Anschliessend

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müssen an beiden Snden der Maschine von aussen her die Stopfbiichsgehäuse in Vertiefungen der Deckel eingeschoben und mit ihnen verbunden werden. Zuletzt müssen dann noch an beiden Gehäuseenden die Lager über die Wellenenden an die Deckel herangeschoben und am Gehäuse befestigt werden. Erst jetzt erhalten die Laufräder innerhalb der Umlenkelemente eine genau gesicherte zentrische Lage, so dass Dichtungen zwischen ihnen keine Berührung mehr mit ihnen besitzen. Während des ganzen Einbaus besteht also ernsthafte Gefahr für die mechanisch empfindlichen Teile der Dichtung, z.B. für die Labyrinthkämme berührungsloser Dichtbüchsen zwischen den drehenden und den feststehenden Teilen an den Wellenenden oder zwischen den einzelnen Stufen, weil sie zusammen mit schweren Bauteilen in andere schwere Bauteile nur mit einem geringen, gerade für die Dichtung genügenden Spiel und ohne genaue Führung an den für sie vorgesehenen Platz zu bringen sind. Besonders erschwerend bei einem solchen Einbau wirkt mit, dass die empfindlichen Teile, z.B. Labyrinthdichtungen, starr mit Bauteilen verbunden sind, die ein ungleich viel höheres Gewicht besitzen als die Dichtungsteile selber und dass sie sich zum Teil innerhalb des Gehäuses befinden und so schon vor beendetem Einbau jeder Kontrolle entzogen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Schwierigkeiten zu beheben und damit die Montage der genannten Radialverdichter zu erleichtern und zu verkürzen. Die Erfindung besteht darin, dass ein Einbaublock hergestellt wird, welcher die Welle mit den Laufrädern, den Diffusorkränzen und den

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Umlenkelementen, dem hochdruckseitigen Deckel mitsamt der Stopfbüchse und dem Lager auf dieser Seite und den niederdruckseitigen Deckel mit der niederdruckseitigen Stopfbuchse ■ und dem Lager zu einem betriebsmässig zusammengesetzten Block vereinigt enthält, der dann in dieser Anordnung durch die Welle zusammengezogen gehalten ist. Ein solcher Block kann ausserhalb des Maschinengehäuses - zweckmässig unter Zuhilfenahme von Lehrstutζen - als zusammenhängender Bauteil zusammengestellt v/erden. Seine einzelnen Teile, besonders die feststehenden und bewegten Teile der Wellendichtungen, sind nach Zusammenziehen mit Hilfe der Welle in ihrer gegenseitigen Lage fixiert und gesichert. Der Block kann also leicht und ungefährdet über kleinere, und grosse Strecken unabhängig vom Gehäuse transportiert v/erden. Sr kann auch ohne Schwierigkeiten von der Iiiederdruckseite her in ein druckfestes, topfähnlich ausgebildetes Verdichtergehäuse eingeführt werden, derart, dass der Hochdruckdeckel unter Bildung einer Autoklavdichtung auf einem Innenflansch am einen Ende des Gehäuses und der Niederdruckdeckel unter Bildung einer Flanschdichtung auf dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses zur Auflage kommen. Nach der Einführung des Einbaublocks in das Gehäuse und der Befestigung des lliederdruckdeckels am Gehäuse können die zum Zusammenziehen des Blocks mittels der Welle verwendeten Teile wieder entfernt werden, um die Maschine für den ihr zugewiesenen Betrieb bereitzustellen.

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Zur Erreichung einer druckfesten Abdichtung der festen Blockteile gegen das Gehäuse können verschiedene Dichtungen schon vor der Einführung am Block angebracht werden. So kann z.B. der Niederdruckdeckel auf einer ringförmigen Fläche oder der Hochdruckdeckel auf seiner Auflagefläche oder auf einen zylindrischen Absatz oder der Block im Umfang im Bereich der Unlenkelemente je eine Dichtung besitzen, die nach Einbau des Blocks in das Gehäuse an der entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses aufliegen.

Die Umlenkelemente können in axialer Ebene getrennt ausgebildet und die beiden Hälften durch ausserhalb der Umlenkelenente versenkt angeordnete Bolzen zusammengezogen werden. Die Diffusorkränze können in die Umlenkelemente eingelegt oder zwischen je zwei Umlenkelemente gelegt sein. Die Umlenkeler.ente können aber auch mindestens zu einer Gruppe zusammengesetzt als ein zusammenhängendes Bauteil ausgebildet sein. Es empfiehlt sich, einen solchen Bauteil zur Erleichterung des Zusammenbaus des Einbaublocks in axialer Ebene getrennt auszubilden.

Zum Zusammenziehen des Einbaublocks mittels der Welle können Stützböcke verwendet werden, die je am einen Ende der Welle abgestützt das Packet der übrigen mit der Welle nicht fest verbundenen Teile des Blocks zusammenhalten und ihre genaue zentrische Lage sichern.

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Ein Ausführungsbeispiel eines Einbaubloeks nach der Erfindung - im Zustand nach gerade vollendetem Einbau in einem Topfgehäuse - ist auf der Zeichnung vereinfacht darge- stellt.

Auf der Welle 1 sind die Laufräder 2-7 von sechs aufeinanderfolgenden Verdichtungsstufen aufgezogen. Diese Laufräder können auf der Welle z.B. aufgepresst, aufgezogen oder aufgekeilt sein. Vor, zwischen und nach den Laufrädern sind Umlenkelemente 8-13 angeordnet und mittels je eines Absatzes 14 gegeneinander zentriert. An den Stellen 15 besitzen die Umlenkelemente Dichtelemente mit Labyrinthkämmen, v/elche je einer entsprechenden Dichtungsfläche eines Rades gegenüberliegen und damit die benachbarten Räume aufeinanderfolgender Druckstufen gegeneinander abdichten. In Ausnehmungen der Umlenkelemente 8-12 sind Diffusorkränze 16 eingelegt, welche eine verlustlose Umsetzung der Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie sichern. Die Diffusorkränze und auch das letzte Umlenkteil 13 besitzen Führungsschaufeln 17, welche die Umfang skomponen te der umgelenkten Strömung geeignet bestimmen. Die Umlenkelemente 8-13 sind axial in zwei Segmente geteilt, von denen je zwei durch versenkte Schrauben 18 zu einem vollen Ring zusammengezogen sind. Der Niederdruckdeckel 19 auf der einen Seite nimmt mit einer Zentrierung 20 das Packet der Umlenkelemente 8-13 auf und umschliesst in seiner zentralen Ausnehmung eine Stopfbüchse 21, ein Radiallager 22 und ein Spurlager 23. Alle in die Ausnehmung eingesetzten Teile sind

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mitsamt dem Ringdeckel 24 durch die Verschraubungen 25 und

26 gegen den Deckel 19 gezogen. Der Hochdruckdeckel 27 auf der anderen Seite nimmt seinerseits in einer zentralen Ausnehmung die Hochdruckstopfbüchse 28 und das Radiallager 29 auf. Eine Verschraubung 30 zieht diese Elemente gegen den Deckel. Mit einer Zentrierfläche 55 hält der Deckel auch das Packet der Umlenkelemente 7 - 13.

An jedem Ende der Welle 1 sitzt auf einem konischen Abschnitt je eine Kupplungshälfte 31 bzw. 32, die mittels je einer auf die Gewindeenden 33 bzw. 34 aufgeschraubten Mutter festgezogen sind. Diese Gewindeenden dienen zusätzlich zum Zusammenziehen und zum Zusammenhalten der einzelnen Blockteile 2 - 13, 16, 19, 21 - 23, 24, 28 und 29. Zu diesem Zweck sind an den beiden Deckeln 19 und 27 Stützböcke 35 bzw. 36 zentrisch befestigt, die mittels der Muttern 37 bzw. 38 gegen die Deckel 19 bzw. 27 gezogen werden können, so, dass das axiale Lagerspiel im Spurlager 23 exakt eingehalten ist und das Spiel 39 zwischen dem letzten Umlenkelement 13 und dem Hochdruckdeckel

27 verschwindet. Man sieht, dass in einem derart zusammengezogenen Einbaublock sämtliche Teile mit Hilfe der Zentrierabsätze 14 und der Zentrierflächen 20 und 55 über die Radiallager 22 und 29 und die Welle 1 unverrückbar in zentrischer Lage fixiert sind. Damit sind insbesondere auch die empfindlichen Dichtelemente 15 in den Umlenkteilen 8-13 vor einem Aufliegen auf den Gegenflächen an den Laufrädern 2-7 geschützt,

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Ein so zusammengezogener Block kann ohne Schadengefahr über jede Strecke transportiert werden. Insbesondere kann aber der Zusammenbau bequem und übersichtlich ausserhalb des Gehäuses z.B. auf einem entsprechenden Lehrgerüst von allen Seiten leicht zugänglich ausgeführt werden, so dass auch während der Montage die Beschädigungsgefahr für Dichtungen beseitigt ist.

Zum axialen Zusammenhalten der Umlenkelemente 8-13

am Niederdruckdeckel auch später noch während des

vkönnen,

Betriebes"beim Zusammenbau des Blocks Gewindestangen 40 angezogen werden. Im übrigen kann ebenso beim Zusammenbau auch eine Dichtung 41 z.B. in das erste Umlenkelement 8 eingelegt werden, welche später im Betrieb den Hochdruckraum des Verdichters gegen den Niederdruckraum abdichtet. Dichtungen können schliesslich auch am Hochdruckdeckel eingesetzt werden. So sind die Dichtung 42 in die axiale Sitzfläche und die Dichtungen 43 in die radiale Sitzfläche des Hochdruckdeckels 27 eingesetzt.

Der zusammengezogene Block kann in ein geeignetes Gehäuse 44 eingeführt werden. Hierzu besitzt er an seinem Umfang mehrere Rollen 45, die ihn bis vor die Einführung der Zentrierfläche 46 in die entsprechende Gegenzentrierfläche des Gehäuses an der Innenwand des Gehäuses führen. Zuletzt übernehmen noch die Anschrägungen 47 und 48 die letzte Führung, um den Block auf der Hochdruckseite endgültig in die Zentrierfläche 46 am Hochdruckende des Gehäuses zu führen. Gleichzeitig

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übernimmt am Niederdruckende des Gehäuses die Zentrierfläche 49 die Führung des Blocks an der Niederdruckseite. Der Block liegt nun mit seinem Aussenflansch am Niederdruckdeckel 19 auf dem Gehäuseende 50 auf und kann nunmehr mit den Deckelschrauben 51 festgezogen werden. Der Hochdruckdeckel 27 befindet sich dabei immer noch in geringem Abstand vom Innenflansch 52 auf der Hochdruckseite des Gehäuses 44. Nach Lösen der Mutter 38 kann der Deckel 27 mit Hilfe von Laschen 53 gegen die als Autoklavdichtung zur Wirkung kommende Fläche 54 des Innenflansches 52 am Gehäuse 44 gezogen werden. Damit wird der Verdichter betriebsbereit und die Muttern 34 und 35, sowie die Stützböcke 32 und 33 können entfernt werden.

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Claims (11)

P atentansprüche

1.J Einbaublock zum Einbau in ein axial ungeteiltes, zylindrisches Gehäuse eines mehrstufigen Radialverdichters für hohe Drücke, insbesondere bei waagrecht angeordneter Velle, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit den Laufrädern, den Diffusorkränzen und den Umlenkelementen, dem hochdruckseitigen Deckel mitsamt der Stopfbuchse und dem Lager auf dieser Seite und dem niederdruckseitigen Deckel mit der niederdruckseitigen Stopfbuchse und dem Lager zu einem betriebsmässig zusammengesetzten Block vereinigt und mittels der Welle in dieser Anordnung zusammengezogen gehalten sind, so dass dieser Block als zusammenhängender Bauteil von der Niederdruckseite her in ein druckfestes, topfähnlich ausgebildetes Verdichtergehäuse eingeführt werden kann, derart, dass der Hochdruckdeckel unter Bildung einer Autoklavdichtung auf einem Innenflansch am einen Ende des Gehäuses und der Niederdruckdeckel unter Bildung einer Flanschdichtung auf dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses zur Auflage kommen.

2. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckdeckel auf einer ringförmigen Fläche eine Dichtung besitzt, mit der er nach Einbau in das Gehäuse auf der Stirnseite des Topfgehäuses aufliegt.

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3. Sinbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckdeckel in der Auflagefläche eine ringförmige Flächendichtung besitzt, mit der er nach Einbau in das Gehäuse auf einem Innenflansch an der Bodenseite des Topfgehäuses aufliegt.

4. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckdeckel auf einem zylindrischen Absatz einen Dichtungsring besitzt, welcher nach Einbau in das Gehäuse auf der zylindrischen Innenfläche des Innenflansches am Topfgehäuse aufliegt.

5. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Block auf dem Umfang im Bereich der Umlenkelemente eine Dichtung besitzt, die nach Einbau in das Gehäuse an der zylindrischen Innenfläche des Topfgehäuses aufliegt.

6. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkelemente in axialer Ebene getrennt ausgebildet und die beiden Hälften durch in den Umlenkelementen versenkt angeordnete Bolzen zusammengezogen sind.

7. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorkränze in die Umlenkelemente eingelegt sind.

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8. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorkränze zwischen je zwei. Umlenkelemente gelegt sind.

9. Einbaublock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den Umlenkelementen mindestens eine Gruppe als ein zusammenhängendes Bauteil ausgebildet ist.

10. Einbaublock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteil zusammenhängender Umlenkelemente in axialer Ebene getrennt ausgebildet ist.

11. Einbaublock nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stützböcke, die je am einen Ende der Welle abgestützt das Packet der übrigen mit der Welle nicht fest verbundenen Teile des Blocks zusammengezogen halten.

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