DE2711607A1 - Zusammengesetztes gehaeuse mit einer horizontalen teilung und verfahren zum herstellen desselben - Google Patents

Zusammengesetztes gehaeuse mit einer horizontalen teilung und verfahren zum herstellen desselben

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Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf große industrielle Kompressoren, Pumpen und andere ähnliche Ausrüstungsarten, bei denen äußere Gehäuse zur Anwendung kommen, die gewöhnlich als horizontal geteilte Gehäuse bezeichnet werden. Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes zusammengesetztes Gehäuse mit einer horizontalen Teilung und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Horizontal geteilte Gehäuse bestehen grundsätzlich aus trennbaren oberen und unteren Gehäusehälften, wobei jede Gehäusehälfte einen stabilen norizontalen Verschraubungsflansch an ihrem Umfang trägt. Die Verschraubungsflansche sind in geeigneter Weise gebohrt, um große Schrauben bzw. Gewindebolzen aufzunehmen, die die Mittel zum Zusammenhalten der zwei Gehäusehälften bilden.
In der Vergangenheit wurden horizontal geteilte Gehäuse nach zwei Verfahren hergestellt. Bei der einen Methode werden die oberen und unteren Gehäusehälften einstückig bzw. zusammenhängend als separate Abschnitte gegossen. Gemäß der zweiten Methode ist jede Gehäusehälfte ein Schweißgebilde, das aus separat geformten Komponenten, wie beispielsweise aus Einlaß- sowie Auslaßmündungen, peripheren Flanschabschnitten, Büchsenabschnitten, Gehäuseenden usw., hergestellt ist. Der vorliegend benutzte Ausdruck 'geformt' soll alle sich vom Gießen unterscheidende Formungsvorgänge beinhalten, einschließlich beispielsweise ein Walzen, Biegen, Schneiden usw.
Die der ersten Methode entsprechenden gegossenen Gehäuse haben sich bei kleineren Größen mit Innendurchmessern von bis zu etwa 1o16 mm (4o Zoll) allgemein als zweckmäßig erwiesen. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen haben derartige Gehäuse ein Gewicht von etwa 9o72 kg (2o ooo lbs). Es ergeben sich jedoch Probleme, wenn Versuche angestellt werden, die Gußkonstruktion für größere Gehäuse anzuwenden, insbesondere für solche mit Innendurchmessern von mehr als 1524 mm (6o Zoll). Ein solches Problem beruht auf der Schwierigkeit einer passenden Verankerung und Ab-
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Stützung der Formen während eines Gießvorgangs, um den Auftriebskräften des geschmolzenen Metalls entgegenzuwirken und dimensionsmäßig zufriedenstellende Gußgebilde zu erzeugen. Wenn sich die Kerne beim Gießen des flüssigen Metalls verschieben können, ist wahrscheinlich das gesamte Gußstück als Ausschuß zu behandeln, und zwar aufgrund seiner Unfähigkeit, innere Betriebsdrücke aushalten zu können. In weniger extremen Fällen, wenn noch kein Ausfall des Gußstücks vorliegt, ist mit größter Wahrscheinlichkeit ein ausgedehntes Bearbeiten erforderlich, um die entstehenden Dimensionsungenauigkeiten zu korrigieren.
Ein mit insgesamt gegossenen Gehäusen verbundenes anderes Problem besteht darin, daß solche Gehäuse auch qualitätsmäßig leiden, wenn ihre Größe zunimmt. Dies beruht darauf, daß es zunehmend schwieriger wird, die großen Mengen an erforderlichem geschmolzenen Metall in wirkungsvoller Weise zu gießen. Beispielsweise kann ein Gehäuse mit einem Innendurchmesserbereich von 2o32 - 2286 mm (80 - 9o Zoll) ein Gewicht von 36 287 - 45 359 kg (80 000 I00 000 lbs) haben. Wenn der Ausbeutefaktor des Gießvorgangs 4o % beträgt (in erster Linie infolge des Materialverlusts im Formeneinguß) , kann es erforderlich sein, tatsächlich bis zu 9o 718 kg (2oo 000 lbs) geschmolzenes Metall zu gießen. Bei der jetzigen Gießtechnologie ist dieses schwierig und in den meisten Fällen unmöglich, ohne daß bedeutende Nachteile in der Qualität des sich ergebenden Produkts entstehen.
Die vorstehenden Probleme haben die Industrie angeregt, nach Alternativen für die insgesamt gegossene Konstruktion größerer Gehäuse zu suchen. Die bisher befolgte Alternative entspricht der genannten zweiten Methode, bei der Gußkomponenten vollständig vermieden werden. Stattdessen ist jede Gehäusehälfte in Abschnitt« unterteilt, beispielsweise halbzylindrische Mantelhälften, Flansche, abgerundete Köpfe usw., die separat geformt und danach miteinander verschweißt werden. Während zwar bei dieser Technik Gießprobleme vermieden, werden, ergeben sich hierbei andere und in gleicher Weise erhebliche Probleme. Beispielsweise wird es schwierig und in vielen Fällen unmöglich, Abschnitte mit optimaler Wan-
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dungsdicke zu biegen und zu schweißen, was insbesondere bei Hochdruckanwendungen gilt. Diese Probleme sind besonders an den die Rotorlagerungen tragenden Gehäuseenden wie auch an den Mündungsstellen gravierend, wo die Gehäusemäntel beträchtlich geschwächt sind. Um die benötigte Festigkeit zu bilden, muß der Hersteller häufig auf die Anwendung äußerlich angeschweißter Eckbleche bzw. Zwickel (gussets) oder dergleichen zurückgreifen, wodurch jedoch die Gesamtkosten des entstehenden Gehäuses beträchtlich vergrös- sert werden. In den Fällen, wo solche zusätzliche Verstärkungstechniken ungeeignet sind, wird es erforderlich, entweder zu einer Gußkonstruktion mit allen ihren oben erwähnten Nachteilen zurückzukehren oder alternativ den Nenndruck des Gehäuses zu senken. Wenn dieses durchgeführt wird, müssen gewöhnlich zusätzliche, hintereinander betriebene Maschinen zugefügt werden, um die Verfahrenserfordernisse zu erfüllen, und selbstverständlich führt dieses zu einer maßgeblichen Erhöhung der Gesamtkosten der Anlage
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer dritten und erheblich verbesserten alternativen Gestaltung für horizontal geteilte Gehäuse. Es soll ein zusammengesetztes Gehäuse geschaffen werden, bei dem die oberen und unteren Gehäusehälften Schweißgebilde mit gegossenen und geformten Komponenten sind. Das Gehäuse soll viele der vorteilhaften Merkmale der vorbekannten gegossenen und geformten Gestaltungen haben, jedoch soller die mit diesen bekannten Ausbildungen verbundenen Probleme vermieden werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein zusammengesetztes Gehäuse mit einer horizontalen Teilung erfindungsgemäß durch die* im Kennzeichen von Anspruch 1 genannten Merkmale aus. Ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines solchen Gehäuses zeichnet 'sich erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 5 genannten Merkmale aus. Das zusammengesetzte horizontal geteilte Gehäuse enthält ein Einlaßende mit oberen und unte ren gegossenen Einlaßendabschnitten, ferner ein Auslaßende mit oberen und unteren gegossenen Auslaßendabschnitten und trennbare obere sowie untere halbzylindrische Mantelabschnitte, die sich
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axial zwischen den Einlaß- und Auslaßenden erstrecken. Der obere halbzylindrische Mantelabschnitt ist an entgegengesetzten Enden mit den oberen Einlaß- und Auslaßendabschnitten verschweißt, um eine obere Gehäusehälfte zu bilden. Der untere halbzylindrische Mantelabschnitt ist in ähnlicher Weise an entgegengesetzten Enden mit den unteren Einlaß- und Auslaßendabschnitten verschweißt, um eine untere Gehäusehälfte zu bilden. Äußere Verschraubungsflansche an den oberen und unteren Gehäusehälften bilden die Mittel, durch die die obere Gehäusehälfte an der unteren Gehäusehälfte angebracht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - in einer perspektivischen Ansicht ein horizontal geteiltes, zusammengesetztes Gehäuse nach der vorliegenden Erfindung, wobei die einzelnen Gehäusekomponenten in einem auseinandergezogenen Zustand dargestellt sind, unc zwar vor dem Zusammenbauen bzw. Verschweißen zu oberen und unteren Gehäusehälften,
Figur 2 - eine Figur 1 ähnelnde Ansicht, gemäß derer die Gehäusekomponenten zusammengeschweißt sind, um obere und untere Gehäusehälften zu bilden,
Figur 3 - in einer anderen perspektivischen Ansicht die zusammengebauten Gehäusehälften und
Figur 4 - in einer Figur 1 ähnelnden Ansicht eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren 1-3 ist ein horizontal geteiltes, zusammengesetztes Gehäuse nach der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Hinweiszahl 1o bezeichnet. Ein Gehäuse dieser Art eignet sich vor allem für größere Zentrifugalkompressoren, beispielsweise solche mit Innendurchmessern von mehr als 1o16 mm (4o Zoll), obwohl die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Beginnend mit der rechten Seite der Zeichnungen ist es ersichtlich, daß das Gehäuse 1o obere uid untere gegossene Einlaßendabschnitte 12 und 14 enthält. Der obere Einlaßendabschnitt 12 ist eine einzige, zusammenhängend gegossene Komponente mit einer Einlaßmündung 16, die einen oberen
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Flansch 18 hat, mit einem massiven bzw. stabilen horizontalen Verschraubungsflansch 2o und mit Lagerring-Stützflanschen 22. Der untere Einlaßendabschnitt 14 ist als eine mit dem oberen Einlaßendabschnitt 12 zusammenpassende Hälfte ausgebildet und auch mit massiven bzw. stabilen horizontalen Verschraubungsflanschen 24 sowie Lagerring-Stützflanschen 26 versehen.
An dem entgegengesetzten oder linksseitigen Ende enthält das Gehäuse 1o ferner obere und untere gegossene Auslaßendabschnitte 28 sowie 3o. Der obere Auslaßendabschnitt 28 ist ebenfalls eine einstückig gegossene Komponente, die eine in einem zweiten oberen Flansch 34 endende Auslaßmündung 32 enthält, wobei sich Verschraubungsflansche 36 horizontal und seitlich bzw. quer von dem unteren Rand des oberen Auslaßendabschnitts 28 erstrecken. In ähnlicher Weise ist der untere Auslaßendabschnitt 3o eine gegossene Komponente, die ebenfalls Verschraubungsflansche 38 aufweist. Es ist darauf hinzuweisen, jedoch nicht dargestellt, daß die oberen und unteren Auslaßendabschnitte 28, 3o auch einstückig gegossene Lagerring-Stützflansche enthalten, die den den Einlaßendabschnitten 12, 14 zugeordneten Flanschen 22, 26 entsprechen.
Das Gehäuse 1o enthält ferner obere und untere halbzylindrische, geformte Hüllen- bzw. Mantelabschnitte 4o und 42. Diese werden anfänglich als ebene, warmgewalzte Tafeln bzw. Platten gebildet, die dann zu den in den Zeichnungen dargestellten hylbzylindrischei Formen gebogen werden. Obere und untere, sich horizontal erstrekkende Verschraubungsflansche 44, 46 sind den oberen und unteren Mantelabschnitten 4o, 42 zugeordnet. In typischer Weise werden die Flansche 44, 46 von warmgewalzten ebenen Tafeln bzw. Platten geschnitten.
Es ist somit ersichtlich, daß das Gehäuse 1o bei der anfänglichen Herstellungsstufe eine Vielzahl separater Komponenten aufweist, von denen einige gegossen und andere gebogen bzw. geformt sind, und zwar in typischer Weise durch einen anfänglichen Warmwalzvorgang, bei dem stabile bzw. massive ebene Tafeln bzw. Platten hergestellt werden, die dann entweder geschnitten oder zu den er-
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wünschten Formen gebogen werden. Zu den gegossenen Komponenten gehören die oberen sowie unteren Einlaßendabschnitte 12, 14 und die oberen sowie unteren Auslaßendabschnitte 28. 3o.
Durch das in der soeben beschriebenen Weise erfolgende Unterteilen des Gehäuses 1o ergeben sich zahlreiche wichtige Vorteile. So haben beispielsweise beide obere Einlaß- und Auslaßendabschnitte 12, 28 eine Anzahl von gewölbten Bereichen mit sehr klei nen Radien, insbesondere bei 48, wo die Mündungen und die Lagerring-Stütz flansche die abgerundeten Gehäuseenden verbinden. In vielen Fällen, insbesondere wenn das Gehäuse für Hochdruckanwendungen entwickelt wird, ist es schwierig wenn nicht gar unmöglich, ausreichend dicke Materialien zu biegen, um derartig kleine Radien zu erzeugen. Wenn somit die zweite Methode als Herstellungstechnik benutzt wird, muß der Hersteller entweder dünnere Materialien verwenden, die durch außen angeschweißte Anschlußbleche bzw. Zwickel (gussets) oder dergleichen verstärkt werden, oder der Nenndruck des Gehäuses muß gesenkt werden. Wenn die Endabschnitte entsprechend der vorliegenden Erfindung gegossen werden, können kleine Radien erzeugt werden, während dennoch optimale Materialdicken angewendet werden.
Durch das anfängliche Trennen der gegossenen Endabschnitte 12, 14, 28 und 3o von den geformten Mantelabschnitten 4o, 42 werden große Gußformen und die hiermit verbundenen Probleme vermieden, wodurch die Gießwirksamkeit wie auch die Qualität des sich ergebenden Produkts verbessert werden. Die halbzylindrischen Mantelabschnitte 4o, 42 werden geformt, wie durch Walzen und Biegen, da diese Techniken besonders wirkungsvoll und vorteilhaft sind, wenn die Geometrie der Komponenten relativ einfach ist und keine Vielzahl von Abbiegungen, Verbindungsstellen und dergleichen enthält.
Die nächste Stufe beim Herstellen eines zusammengesetzten Gehäuses nach der vorliegenden Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. In dieser Figur sind die zuvor beschriebenen separaten Komponenten durch Verschweißen in obere und untere Gehäusehälften 1oa und 1ob zusammengebaut. Es ist ersichtlich, daß die obere Gehäusehälf-
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te 1oa durch folgende Schweißvorgänge gebildet wird: Anschweißen der oberen Verschraubungsflansche 44 an den oberen Mantelabschnitt 4o längs einer schematisch mit 5o bezeichneten Linie; Anschweißen der oberen Einlaß- sowie Auslaßendabschnitte 12, 28 und ihrer entsprechenden Verschraubungsflansche 2o, 36 an den oberen Mantelabschnitt 4o und die zugeordneten oberen Verschraubungsflansche 44 längs schematisch mit 52 bezeichneter Linien. Die Schweißvorgänge dieser Art sind relativ einfach, da sie an Stellen durchgeführt werden, die keine Komplikationen infolge enger Biegungen, veränderlicher Materialdicken usw. bereiten. Die untere Gehäusehälfte 1ob wird in einer ähnlichen Weise hergestellt, nämlich durch Anschweißen der unteren Verschraubungsflansche 46 an den unteren Mantelabschnitt 42 und durch anschließendes Anschweißen der unteren Einlaß- sowie Auslaßendabschnitte 14, 3o an den unteren Mantelabschnitt 42 sowie die diesem zugeordneten Verschraubungsflansche.
Die Verschraubungsflansche der unteren Gehäusehälfte 1ob werden dann gebohrt, damit sie massive Gewindebolzen 54 aufnehmen können. Diese können durch Löcher 56 ragen, welche in die Verschraubungsflansche der oberen Gehäusehälfte 1oa gebohrt werden. Gemäß Figur 3 kann dann die obere Gehäusehälfte 1oa in lösbarer Weise auf der unteren Gehäusehälfte 1ob angebracht werden, wobei die Gewindebolzen 54 vertikal durch die Löcher 56 ragen. Danach werden Muttern 58 auf die Bolzen 54 aufgeschraubt, um die zwei Gehäusehälften fest miteinander zu verbinden und ein druckdichtes Gehäuse zu bilden, in dem sich drehende Komponenten (nicht dargestellt) abgestützt sind.
Bei der alternativen Ausführungsform aus Figur 4 sind gegossene Gehäuseendabschnitte 6o, 62, 64 und 66 jeweils mit Verschraubungsf lanschen 68 versehen, die einstückig angegossene Verlängerungen 68a haben. Diese Verlängerungen können wie bei 7ο stumpfgeschweißt und auch an die oberen sowie unteren halbzylindrischen Mantelabschnitte 74, 76 angeschweißt werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber derjenigen aus den Figuren 1-3 besteh darin, daß bei ihr die Anzahl der StumpfschweiBungen *n den Verschraubungsf lanschen 68 vermindert ist.
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Claims (5)

  1. G 5ο 798 -su
    Firma K B SOUTHERN, INC., 7oo North thirty-ninth Street, Birmingham, Alabama 35222 (USA)
    Zusammengesetztes Gehäuse mit einer horizontalen Teilung und Verfahren zum Herstellen desselben
    Patentansprüche
    ,,Zusammengesetztes Gehäuse mit einer horizontalten Teilung, gekennzeichnet durch ein Einlaßende mit oberen sowie unteren gegossenen Einlaßendabschnitten (12, 14; 6o, 62), durch ein Auslaßende mit oberen sowie unteren gegossenen Auslaßendabschnitten (28, 3o; 64, 66), durch einen allgemein zylindrischen und sich zwischen den Einlaß- sowie Auslaßenden erstreckenden Mantel mit trennbaren oberen sowie unteren halbzylindrischen Mantelabschnitten (4o, 42; 74, 76), wobei der obere halbzylindrische Mantelabschnitt (4o; 74) an entgegengesetzten Enden mit den oberen Einlaß- und Auslaßendabschnitten (12, 28; 6o, 66) verschweißt ist, um eine obere GehLusehälfte (1oa) zu bilden und wobei der untere halbzylindrische Mantelabschnitt (42; 76) an entgegengesetzten Enden mit den unteren Einlaß- und Auslaßendabschnitten (14, 3o; 62, 64) verschweißt ist, um eine untere Gehäusehälfte (1ob) zu bilden, ferner durch äußere Verschraubungsf lansche (2o, 24, 36, 38, 44, 46; 68) an den oberen und unteren Gehäusehälfte (1oa, 1ob) und durch mit den Verschraubungsf lanschen zusammenarbeitende Mittel (54, 58) zum lösbaren Anbringen der oberen Gehäusehälfte (1oa) an der unteren Gehäusehälfte (1ob).
  2. 2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Verschraubungsflansche einstückig mit den Einlaß- und Auslaßendabschnitten (12, 14, 28, 3o) gegossene Endsegmente (2o, 24, 36, 38) enthalten und daß mittlere . Formsegmente (44, 46) an den Endsegmenten (2o, 24, 36, 38) und an den halbzylindrischen Mantelabschnitten (4o, 42) angeschweißt sind.
    «noa^/n^? - 2 -
    ORIGINAL INSPeCTEO
  3. 3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Verschraubungsflansche (68) einstückig mit den Einlaß- und Auslaßendabschnitten (6o, 62, 64, 66) gegossen und an den halb zylindrischen Mantelabschnitten (74, 76) angeschweißt sind.
  4. 4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet daß die Endabschnitte (12, 14, 28, 3o; 6o, 62, 64, 66) einstückig gegossene, äußere, in Segmente unterteilte Lagerring-Stützflansche (22, 26) aufweisen, die konzentrisch zur Längsachse des Gehäuses angeordnet sind.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen eines zusammengesetzten Gehäuses mit einer horizontalen Teilung, dadurch gekennzeichnet, daß obere und untere Einlaß- und Auslaßendabschnitte separat gegossen und jeweils mit zusammenhängenden äußeren Verschraubungsflanschsegmenten ausgebildet werden, daß obere und untere geformte halbzylindrische Mantelabschnitte gebildet werden, daß geformte mittlere Flanschsegmente an den Mantelabschnitten angeschweißt werden, daß die entgegengesetzten Enden der oberen Mantelabschnitte an den oberen Einlaß- und Auslaßendabschnitten angeschweißt werden, um eine obere Gehäusehälfte mit einem durchgehenden äußeren oberen Verschraubungsflansch zu bilden, daß die entgegengesetzten Enden des unteren Mantelabschnitts an den unteren Einlaß- und Auslaßendabschnitten angeschweißt werden, um eine untere Gehäusehälfte mit einem durchgehenden unteren Verschraubungsflansch zu bilden, und daß die obere Gehäusehälfte in lösbarer Weise auf der unteren Gehäusehälfte angebracht wird, und zwar durch abnehmbares Verbinden der Verschraubungsf lansche .
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