DE2504089B2 - Verschluss zur verriegelung eines deckels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschluß zur Verriegelung eines Deckels in einer Gehäusebohrung eines Druckbehälters, insbesondere des Gehäuses einer Rotations-Strömungsmaschine, mit einem Scherriegel, der in einer an der Innenfläche der Gehäusebohrung gebildeten Ringnut angeordnet ist und mit einem radial nach innen in die Gehäusebohrung vorstehenden Abschnitt an einer radial verlaufenden Fläche einer im Deckel gebildeten schulterförmigen Ausnehmung anliegt, und einem Stützring, der in der schulterförmigen Ausnehmung in Anlage mit deren radial und deren axial verlaufender Fläche sitzt und mit seiner Außenfläche an der Innenseite des Scherriegels anliegt und diesen in der Ringnut hält.

Die Erfindung geht damit von einem bekannten Verschluß (DT-OS 20 45 307) aus, bei dem jedoch der Scherriegel eine Formgebung aufweist, die bei entsprechend großen Innendrücken des abzudichtenden Behälters zu sehr hohen Kräften im Scherriegel führen. Das gleiche gilt auch für einen anderen bekannten Verschluß (GB-PS 1137 191), bei dem der Deckel durch eine Keilverspannung festgehalten ist und ein Ausgleich von rechts- und linksdrehenden Momenten nicht möglich ist. Anhand eines anderen bekannten Verschlusses mit Scherriegel ohne Stützring (US-PS 27 34 762) ist bereits eine Betrachtung der am Scherriegel angreifenden Momente erfolgt, doch ist nur von einem linksdrehenden Momentenpaar die Rede, das um so größer ist, je höher die Druckbelastung ist.

Tatsächlich aber wirken auf den Scherriegel nicht nur Druckkräfte in axialer Richtung ein, die zu einem Biegemoment im Scherriegel führen, sondern führen auch die bei hohen Drücken auftretenden elastischen Verformungen des Gehäuses und des Deckels zu radialen Kräften, die der Scherriegel aufzunehmen hat. Werden diese Kräfte bei der Formgebung der Verriegelung nicht in ausreichendem Maße berücksichtigt, so kann sich der Verschluß verbiegen. Bei

to Rotationsmaschinen kann sich dadurch eine Fehlausrichtung der Stator- und Rotorteile ergeben, die ein Anstreifen der Schaufeln oder sogar den Ausfall der Maschine zur Folge hat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Verschluß der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß bei einfacher Bauweise die unter Belastung entstehenden Biegemomente sehr gering sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäö dadurch gelöst, daß die radial verlaufende Fläche der schulterför-

migen Ausnehmung — in Axialrichtung gesehen — zwischen den beiden Seitenwänden der Ringnut liegt und daß der Scherriegel mit zwei vorstehenden Stützflächen versehen ist, von denen die eine an der Bodenfläche der Ringnut und die andere an derem axialen Ende der Gehäusebohrurg benachbarten Seitenwand der Ringnut anliegt, um die bezüglich des Schwerpunktes des Scherriegels geometrisch so gelegen sind, daß das vom Deckel auf den Scherriegel ausgeübte linksdrehende durch das vom Stützring

ausgeübte rechtsdrehende Moment im wesentlichen ausgeglichen ist.

Formgebung und Abstützung des Scherriegels sind demnach so vorgesehen, daß die lastbedingten, am Scherriegel angreifenden Momente im wesentlichen ausgeglichen sind und eine Axialverschiebung des Deckels verhindert wird. Es werden sowohl die vom Deckel als auch die vom Stützring ausgeübten Momentenpaare ausgeglichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Achsenschnitt durch einen Kompressor mit dem erfindungsgemäßen Verschluß,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1 in verkleinertem Maßstab und

Fig.3 einen Schnitt durch den Scherriegel zur Darstellung der an ihm angreifenden Kräfte und Momente.

Der Deckelverschluß wird nachfolgend anhand eines Kompressors 10 gemäß Fig. 1 näher beschrieben, jedoch hat die Erfindung einen wesentlich breiteren Anwendungsbereich und kann auch zur Halterung des Deckels eines Druckbehähers oder einer Pumpe u. dgl. dienen. Bei der Rotationsmaschine gemäß F i g. 1 handelt es sich um einen Trommelkompressor mit einem verhältnismäßig dickwandigen zylindrischen Gehäuse 11 und einer axial verlaufenden Gehäusebohrung 12. Ein zweites Innengehäuse 13 in der Gehäusebohrung 12 trägt die Statorteile, nämlich mehrere Trennwände 14,15,16. Gemäß F i g. 1 sind die beiden Laufräder 17 und 19 der ersten Stufe derart angeordnet, daß sie in entgegengesetzte Richtung weisen, so daß die Stufen des ersten und die des zweiten Kompressorabschnitts jeweils Rücken-an-Rücken zueinander liegen. Infoige dieser gegensinnigen Anordnung der Stufen jedos Kompressorabschnitts werden die auf die Welle 20 einwirkenden Druckkräfte weitgehend ausgeglichen.

Die letzte Stufe des ersten Kompressorabschnitts ist

über einen Diffusorkanal und eine Umkehreinrichtung (nicht gezeigt) an den Einlaufbereich dei zweiten Stufe zwischen den Trennwänden 14 un.i 55 angeschlossen. Das Wellenlager 22 ist in einer einstückig am Gehäuse 11 angeformten Stirnwand angeordnet und das andere Wellenlager 25 ist in einem getrennten Deckel 26 vorgesehen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel endet das Innengehäuse 13 in einem bestimmten Abstand vor dem offenen Ende des Gehäuses 11. Eine Ringnut 28 mit radial verlaufenden Seitenwänden 30 und 31 und einer axial verlaufenden Bodenfläche 32 ist in den verstärkten Abschnitt 34 des Gehäuses 11 in der Nähe des offenen Gehäuseendes eingearbeitet. Zwischen dem Deckel 26 und dem Gehäuse 11 liegt ein Verschluß 35, der aus einem ersten, unterteilten Scherriegel 39 und einem Stützring 40 besteht.

Wie F i g. 1 am deutlichsten zeigt, ist in dem Deckel 26 eine ringschulterförmige Ausnehmung 27 mit einer radial verlaufenden, den Außenumfang des Deckels durchsetzenden Fläche 36 und einer axial verlaufenden Fläche 37 ausgebildet, die senkrecht zur Fläche 36 verläuft und die Stirnfläche des Deckels 26 durchsetzt. In zusammengebautem Zustand liegt die Fläche 36 der Ausnehmung 27 — in Achsrichtung gesehen — zwischen den radialen Seitenwänden 30 und 31 der Ringnut 28. Der Scherriegel 39 sitzt in der Ringnut 28 und stützt sich an der Seitenwand 30 und der Bodenfläche 32 der Ringnut 28 ab. Der Scherriegel 39 ragt in die Gehäusebohrung hinein und liegt an der radialen Fläche 36 der Ausnehmung 27 an. Diese Anlagefläche ist ausreichend groß, um die innerhalb der zugelassenen Grenzen auftretenden Beanspruchungen während des Betriebs der Maschine unter Lastbedingungen auszuhalten.

Zwischem dem Scherriegel 39 und der axial verlaufenden Fläche 37 der Ausnehmung 27 befindet sich der Stützring 40 in Form eines kreisförmigen Rings von rechteckigem Querschnitt, dessen Innendurchmesser mit dem Durchmesser der Fläche 37 übereinstimmt.

Der Scherriegel 39 besteht aus vier getrennten Segmenten 50, 51, 52 und 53, um ein Einsetzen in die Ringnut zu ermöglichen. Die Endfläche jedes Segments ist derart ausgebildet, daß sich im zusammengebauten Zustand drei axial verlaufende Verbindungsstellen 56, 57 und 58 sowie eine radial verlaufende Verbindungsstelle 59 ergeben. Jede an einer Verbindungsstelle befindliche Segmentfläche ist genau bearbeitet, so daß die Segmente nach dem Einsetzen in die Ringnut wirkungsmäßig einem einteiligen Scherring entsprechen. Beim Einsetzen der Scherringsegmente in die Ringnut wird der Stützring in die Ausnehmung 27 des Deckels 26 eingeschoben und der Deckel seitlich zur Gehäuseöffnung verschoben, so daß der Scherriegel in Anlage sowohl an die Fläche 36 des Deckels als auch die Ringnut angedrückt wird. In dieser Lage wird der Stützring durch Schrauben 49 gesichert, um eine weitere Verschiebung oder Fehlausrichtung der Vorrichtung zu verhindern.

Der Stützring 40 dient außerdem zur Übertragung radial gerichteter Kräfte von dem Deckel 26 auf den Scherriegel 39. Vorzugsweise ist die axiale Breite des Stützrings 40 so gewählt, daß die auf den Scherriegel 39 einwirkenden Radialkräfte im Sinne der Fig. 1 links vom Schwerpunkt 65 (F i g. 3) des Scherriegels 39 angreifen. In entsprechender Weise ist die Anlagefläche zwischen der Fläche 36 der Ausnehmung 27 und dem Scherriegel 39 derart gewählt, daß die sich ergebenden Axialkräfte auf den Scherriegel 39 unterhalb seines Schwerpunktes 65 einwirken. Diese Kräfte sind in dem Kräftediagramm gemäß F i g. 3 mit Fi und F₄ bezeichnet. Da die Anlageflächen zwischen dem Scherriegel, dem Deckel und dem Stützring bekannt sind, lassen sich die Kräfte Fi und F4 und somit die dadurch bedingten Kippoder Biegemomente für jede Belastung der Maschine ermitteln.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Scherriegel 39 mit einer vorstehenden Stützfläche 67 versehen, die an der Bodenfläche 32 der Ringnut 28 anliegt, sowie mit einer vorstehenden Stützfläche 68, die an der Seitenwand 30 anliegt. Diese Stützflächen sind geometrisch derart gelegen, daß sie ein auf den Scherriegel einwirkendes Drehmoment erzeugen, das im wesentlichen gleich groß, aber entgegengesetzt dem durch die Kräfte F\ und F^ des Deckels hervorgerufenen Moment sind. Infolgedessen heben sich die um den Schwerpunkt 65 des Scherriegels 39 hervorgerufenen Drehmomente im wesentlichen auf, und der Scherriegel ist gegenüber dem Gehäuse auf Druck belastet.

Die Stützflächen 67 und 68 sind so bemessen, daß die sich ergebenden Kräfte F2 und Fj in einer bestimmten Entfernung vom Schwerpunkt 65 des Scherriegels 39 angreifen. In der Praxis wird die Stützfläche 67 derart gelegt, daß das Moment F2C/2 gleich dem Moment F\d\ ist. In entsprechender Weise ist die Lage der Stützfläche 68 derart gewählt, daß das Moment F3C/3 gleich dem Moment F^cU ist.

Da sich die Biegemomente auf die oben beschriebene Weise aufheben, wird die Verformung des Stützriegels wesentlich herabgesetzt und seine Belastbarkeit erheblich gesteigert. Die Druckkräfte werden in eine radiale Kraft F₂, die auf die Bodenfläche 32 der Ringnut 28 einwirkt und eine axiale Kraft F3 zerlegt, die an die Seitenwand 30 der Ringnut 28 übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verschluß zur Verriegelung eines '■ ^KeIs in einer Gehäusebohrung eines Druckbehähers, insbesondere des Gehäuses einer Rotations-Strömungsmaschine, mit einem Scherriegel, der in einer an der Innenfläche der Gehäusebohrung gebildeten Ringnut angeordnet ist und mit einem radial nach innen in die Gehäusebohrung vorstehenden Abschnitt an einer radial verlaufenden Fläche einer im Deckel gebildeten schulterförmigen Ausnehmung anliegt und einem Stützring, der in der schulterförmigen Ausnehmung in Anlage mii deren radial ynd deren axial verlaufender Fläche sitzt und mit seiner Außenfläche an der Innenseite des Scherriegels anliegt und diesen in der Ringnut hält, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufende Fläche (36) der schulterförmigen Ausnehmung (27) — in Axialrichtung gesehen — zwischen den beiden Seitenwänden (30,31) der Ringnut (28) liegt und daß der Scherriegel (39) mit zwei vorstehenden Stützflächen (67,68) versehen ist, von denen die eine (67) an der Bodenfläche (32) der Ringnut (28) und die andere (68) an der dem axialen Ende der Gehäusebohrung benachbarten Seitenwand (30) der Ringnut (28) anliegt und die bezüglich des Schwerpunktes (65) des Scherriegels (39) geometrisch so gelegen sind, daß das vom Deckel auf den Scherriegel ausgeübte linksdrehende durch das vom Stützring ausgeübte rechtsdrehende Moment im wesentlichen ausgeglichen ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (65) des Scherriegels (39) außerhalb des Außenumfanges des Deckels (26) gelegen ist.