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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für Zentrifugal- bzw. Radialverdichter.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Fertigen eines
Gehäuses
für Zentrifugal- bzw.
Radialverdichter.
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Bekanntlich
ist ein Zentrifugalverdichter eine Maschine, in die ein kompressibles
Fluid eingeführt und
mit einem höheren
Druck als seinem Einlassdruck herausgeführt wird.
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Zentrifugalverdichter
werden durch ein Gehäuse
oder einen zylindrischen Körper
gebildet, der an seinen Enden geschlossen ist und der die Betriebskomponenten
von der Maschine enthält.
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Zentrifugalverdichter
können
eine oder mehrere Stufen aufweisen und können für mittlere und/oder hohe Drucke
verwendet werden, aber in dem Rest der vorliegenden Beschreibung
wird insbesondere auf vielstufige Zentrifugalverdichter Bezug genommen.
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Nicht-abschließende Beispiele
der möglichen
Verwendungen von diesen Zentrifugalverdichtern sind: Reinjektion
von Gas, Rekompression von Gas, Verwendung des Verdichters in Verbindung
mit Versorgungsanlagen von gasförmigem
Brennstoff in Energieerzeugungsmaschinen, Raffinerien, Methanol-,
Ammoniak- und Harnstoff-Syntheseanlagen und in Hochdruckgas- oder
Flüssigerdgasleitungen.
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Um
die technischen Probleme besser zu verstehen, die in der vorliegenden
Erfindung auftreten, sollte zunächst
auf die 1 und 2 Bezug
genommen werden, die auf entsprechende Weise eine teilweise geschnittene
Vorderansicht und eine Seitenansicht von einem Gehäuse für Zentrifugalverdichter
zeigen, die gemäß dem Stand
der Technik aufgebaut sind.
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Das
Gehäuse
für bekannte
Zentrifugalverdichter ist in seiner Gesamtheit in den 1 und 2 durch
die Bezugszahl 10 bezeichnet.
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Das
Gehäuse 10 für Zentrifugalverdichter hat
einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 11, der gegenwärtig durch
Schmieden erhalten wird (beispielsweise unter Verwendung der Materialien
ASTM A350 LF2, ASTM A350 LF3, ASTM A266 CL2).
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Das
Gehäuse 10 hat
einen zylindrischen Körper 11,
in dem mehrere Öffnungen 12 und 13 durch
Bearbeitung ausgebildet sind, wobei der Gaseinlassflansch 14 und
der Ausgangsflansch 15 in den Löchern angeordnet sind.
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Der
Vorgang des Schweißens
der Düsen
des Einlassflansches 14 und des Auslassflansches 15 wird
in den Bereichen dieser Öffnungen 12 und 13 ausgeführt.
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Genauer
gesagt, die Düsen
der Flansche 14 und 15 werden auch durch Schmieden
erhalten und haben einen kegelförmigen
Körper,
der durch 16 bzw. 17 bezeichnet ist.
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Jede
dieser Düsen
hat einen kreisförmigen Rand 18 und 19 an
dem einen Ende, wo die Verbindungsfläche der Flansche 14 und 15 durch
Bearbeitung mit Werkzeugmaschinen ausgebildet wird.
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Der
Einlassflansch 14 und der Auslassflansch 15 von
dem im Wesentlichen zylindrischen Körper 11 des Gehäuses 10 werden
durch ein Schweißverfahren,
beispielsweise Elektrodenschweißen,
zusammengebaut.
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1 und 2 zeigen
in der Tat die Schweißnähte 20 zwischen
den Flanschen 14 und 15 und dem Gehäuse 10;
die Löcher 24 und 25,
die zum Anheben des Gehäuses 10 verwendet
werden, sind ebenfalls gezeigt.
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In
dem bekannten Verfahren werden nach diesem Montagevorgang eine entspannende
Wärmebehandlung
nach dem Schweißen
und alle Prüfungen,
die für
den Produktionszyklus vorgesehen sind, ausgeführt.
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Die
letzte Phase in diesem Zyklus besteht in der Arbeit zur Endbearbeitung
des Gehäuses 10,
der Stützfüße 21, 22 und 23 und
des Einlassflansches 14 und des Auslassflansches 15,
wobei diese Endbearbeitung im Allgemeinen mit Werkzeugmaschinen ausgeführt wird.
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Die
Stützfüße 21,22 und 23 sind
ebenfalls an dem zylindrischen Körper 11 des
Gehäuses 10 durch Schweißnähte 29 befestigt.
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Es
sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Gehäuse für Zentrifugalverdichter, die
gemäß dem Stand
der Technik konstruiert sind, gewisse größere Nachteile haben, und zwar
genau aufgrund des oben beschriebenen Weges, auf dem die bekannten
Gehäuse
gegenwärtig
gefertigt werden.
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Zunächst sei
darauf hingewiesen, dass es heute notwendig ist, eine Montage – durch
das Schweißverfahren – des Gehäuses 10 mit
den Einlass- und Auslassflanschen 14 und 15 und
auch den Stützfüßen 21, 22 und 23 und
Zentrierungsblöcken auszuführen.
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Darüber hinaus
ist es notwendig, wenigstens einen Prüf- und Entspannungs-Wärmebehandlungsvorgang
an den geschweißten
Verbindungen auszuführen.
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Diese
Fakten bedeuten, dass das bekannte Verfahren, obwohl es sich über die
Jahre als recht effektiv erwiesen hat, zur gegenwärtigen Zeit übermäßig unökonomisch
ist sowohl in Bezug auf die Fertigungszeit als auch die Kosten zur
Produktion der Zentrifugalverdichter.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse für Zentrifugalverdichter
bereitzustellen, das in einer einfachen, schnellen und effizienten
Art und Weise gefertigt werden kann.
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Es
ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für Zentrifugalverdichter bereitzustellen, das
keine zeitraubenden Prüfarbeiten
nach der Fertigung erfordert.
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Ferner
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für Zentrifugalverdichter bereitzustellen,
mit dem es möglich
ist, eine wesentliche Verkürzung
in der Lieferzeit des fertiggestellten Gehäuses und auch eine wesentliche
Senkung im Preis des fertiggestellten Gehäuses zu erzielen.
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Es
ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für Zentrifugalverdichter bereitzustellen, das
in einer einfachen und kostenarmen Art und Weise ohne das Erfordernis
erzeugt werden kann, teure Materialien oder komplexe Technologie
zu verwenden.
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Gemäss der Erfindung
wird ein Gehäuse
für Zentrifugal-
bzw. Radialverdichter bereitgestellt, enthaltend einen im wesentlichen
zylindrischen Körper, der
innen hohl ist und seine eigene Mittelachse hat, dadurch gekennzeichnet,
daß die
Innenkammer des Gehäuses
eine innere Mittelachse hat, die mit der Drehachse des Verdichters
im wesentlichen zusammenfällt,
wobei die Mittelachse in Bezug auf die Mittelachse der äusseren
Oberfläche
des zylindrischen Körpers
so versetzt ist, daß das
Gehäuse
eine exzentrische Form hat mit Abschnitten unterschiedlicher Materialdicke,
um so Zonen hervorzurufen, wo der Befestigungspunkt für den Gaseinlass-Gegenflansch
und den Auslass-Gegenflansch gebildet werden kann.
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Genauer
gesagt, die Mittelachse kann in einer vertikalen Richtung in bezug
auf die äussere Oberfläche des
zylindrischen Körpers
des Gehäuses versetzt
sein.
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Gemäss einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat das Gehäuse
für Zentrifugalverdichter
einen Befestigungspunkt für
die Gaseinlass- und Auslassflansche, der direkt durch Bearbeitung
mit Werkzeugmaschinen auf der Seite mit einer grösseren Dicke des zylindrischen
Körpers
der Aussenfläche
des Gehäuses
erhalten ist.
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Gemäss einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat das Gehäuse
für Zentrifugalverdichter
zwei ebene Flächen,
die mittels einer Werkzeugmaschine in dem Bereich der Eingangs-
und Ausgangskanäle
gebildet sind.
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Gemäss einem
noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Löchern zum
Anheben des Gehäuses
und die Gewindelöcher zum
Verbinden mit den Stützfüssen des
Gehäuses auf
dem im wesentlichen zylindrischen Körper des Gehäuses für Zentrifugalverdichter
gebildet.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Fertigen eines
Gehäuses
für Zentrifugalverdichter,
das einen Schritt zur Ausbildung einer Kammer in dem Gehäuse für Verdichter,
wobei die Kammer eine innere Mittelachse hat, die in der vertikalen
Richtung in bezug auf die Mittelachse der äusseren Oberfläche des
zylindrischen Körpers
versetzt ist, und einen Schritt aufweist, der eine Bearbeitung mit
Werkzeugmaschinen in der Zone mit der grösseren Materialdicke des zylindrischen
Körpers
des Gehäuses
beinhaltet, um so den Befestigungspunkt für die Gaseinlass- und Auslass-Gegenflansche
zu bilden.
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Das
Verfahren zum Fertigen eines Gehäuses
für Zentrifugalverdichter
enthält
auch das Merkmal, daß zwei
ebene Flächen
mittels Werkzeugmaschinen-Bearbeitung in dem Bereich der Einlass- und Auslass-Kanäle gebildet
werden.
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Die
Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Vorderansicht von einem Gehäuse für Zentrifugalverdichter nach
dem Stand der Technik zeigt;
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2 eine
schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht von einem Gehäuse für bekannte Zentrifugalverdichter
zeigt, wobei beide 1 und 2 zur Erleichterung
des Verständnisses
der auftretenden technischen Probleme beigefügt sind;
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3 eine
schematische, teilweise geschnittene Ansicht von einem Gehäuse für Zentrifugalverdichter
gemäß der Erfindung
zeigt;
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4 eine
zweite schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht von einem
Gehäuse
für Zentrifugalverdichter
gemäß der Erfindung
zeigt;
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5 eine
schematische Seitenansicht von einem Gehäuse für Zentrifugalverdichter gemäß der Erfindung
zeigt; und
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6 eine
schematische Draufsicht von einem Gehäuse für Zentrifugalverdichter gemäß der Erfindung
zeigt.
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In
den 3 bis 6 ist das Gehäuse für Zentrifugalverdichter
gemäß der Erfindung
in seiner Gesamtheit durch die Bezugszahl 30 bezeichnet.
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Das
Gehäuse 30 für Zentrifugalverdichter hat
einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 31, der innen
hohl ist; dieser im Wesentlichen zylindrische Körper 31 hat eine Mittelachse,
die in den 3 und 4 durch
die Bezugszahl 32 bezeichnet ist.
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Die
innere Kammer des Gehäuses 30,
die durch die zylindrische Innenfläche 33 gebildet ist,
hat eine innere Mittelachse, die mit der Bezugszahl 34 bezeichnet
ist.
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Die
Achse 34 von der zylindrischen Innenfläche 33 fällt mit
der Drehachse der Maschine zusammen und ist, in vertikaler Rich tung,
in Bezug auf die Mittelachse 32 von der Außenfläche des
zylindrischen Körpers 31 versetzt.
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Als
eine Folge dieser Konfiguration der zwei Achsen 32 und 34 hat
das Gehäuse 30 eine
exzentrische Form, die, wie in dem Rest der vorliegenden Beschreibung
besser dargestellt ist, eine effizientere Nutzung des Materials
und der Form des zylindrischen Körpers 31 gestattet.
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Tatsächlich hat
auf diese Weise das Gehäuse 30 eine
exzentrische Form, in der Abschnitte von dem zylindrischen Körper 31 eine
unterschiedliche Dicke haben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Rohform von dem Gehäuse 30 durch
Schmieden erhalten.
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Somit
wird in diesem Ausführungsbeispiel der
Befestigungspunkt für
den Gaseinlass-Gegenflansch 35 und den Auslass-Gegenflansch 36 direkt durch
Werkzeugmaschinen-Bearbeitung der Außenfläche von dem Gehäuse 30,
insbesondere in dem Abschnitt mit der größeren Materialdicke von dem
zylindrischen Körper 31,
erhalten.
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Diese
Bearbeitung zeigt, dass die Öffnungen in
dem Einlasskanal 35 und Auslasskanal 36 auf der dickeren
Seite von dem zylindrischen Körper 31 gebildet
sind.
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Die
ebenen Flächen 37 und 38 sind
ebenfalls, durch eine Werkzeugmaschine, in dem Bereich des Einlasskanals 35 und
des Auslasskanals 36 gebildet.
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In
dem zylindrischen Körper 31 sind
auch die Löcher 39, 40, 41 und 42 zum
Anheben des Gehäuses 30 und
auch die Gewindelöcher 43, 44, 46 und 47 ausgebildet,
die zum Verbinden der Befestigungsbügel während der Bearbeitungsvorgänge verwendet werden;
die Gewindelöcher 45 und 48 sind
auch sichtbar.
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Die
Erfindung bezieht sich darüber
hinaus auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses 30 für Radial-
bzw. Zentrifugalverdichter.
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Das
Verfahren gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
einen Schritt zum Bilden einer Kammer innerhalb des Gehäuses für Verdichter 30,
wobei diese Kammer, die durch die zylindrische Innenfläche 33 gebildet
ist, eine innere Mittelachse 34 hat, die, in der vertikalen
Richtung, in Bezug auf die Mittelachse 32 von der Außenfläche des zylindrischen
Körpers 31 des
Gehäuses 30 versetzt bzw.
verschoben ist.
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Das
Verfahren enthält
ferner einen Schritt zum Bearbeiten des Gehäuses 30 unter Verwendung von
Werkzeugmaschinen in der Zone einer größeren Materialdicke, um so
den Befestigungspunkt für
den Gaseinlass-Gegenflansch 35 und den Auslass-Gegenflansch 36 zu
bilden.
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Das
Verfahren enthält
ferner einen Schritt, in dem zwei ebene Flächen 37 und 38 durch
eine Werkzeugmaschine in dem Bereich des Einlasskanals 35 und
des Auslasskanals 36 gebildet werden.
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Wie
gesehen wurde, hat das Gehäuse 30 des
Zentrifugalverdichters eine Exzentrizität, die, aufgrund der variablen
Dicke des zylindrischen Körpers 31,
gestattet, dass der Befestigungspunkt für die Gaseinlass- und Auslass-Gegenflansche
direkt durch Werkzeugmaschinen-Bearbeitung der Außenfläche des
Gehäuses 30 gebildet
werden können.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die Öffnungen
in dem Gehäuse 30 direkt
zu formen und ihre Endbearbeitung auszuführen.
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Die
Stützfüße und die
Zentrierungsblöcke werden
an dem Gehäuse 30,
das bereits endbearbeitet ist, durch Gewindeverbindungen (Schrauben)
angebracht.
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Grundsätzlich wird
die Konstruktion der Rohform für
das äußere Gehäuse von
einstufigen Zentrifugalverdichtern in einer derartigen Weise ausgeführt, dass
die Einlass- und Auslassflansche durch Bearbeitung direkt auf der äußeren Fläche von
dem Gehäuse 30 ausgebildet
werden können.
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Auf
diese Weise wird die Montage, durch Schweißen, des Gehäuses 30 mit
dem Einlassflansch 35 und dem Auslassflansch 36,
den Stützfüßen (nicht
gezeigt) und den Zentrierungsblöcken
eliminiert, und der Schritt, der das Prüfen und die entspannende Wärmebehandlung
der geschweißten Verbindungen
beinhaltet, wird ebenfalls überflüssig gemacht.
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Es
ist deshalb klar, dass die innovative Idee der vorliegenden Erfindung
in der Tatsache besteht, dass zwei unterschiedliche Achsen 32 und 34 in
dem Gehäuse 30 vorgesehen
werden, wobei die erste mit der Rotationsachse der Maschine im Wesentlichen zusammenfällt und
die zweite relativ zur äußeren Oberfläche des
zylindrischen Körpers 31 in
Bezug zueinander versetzt bzw. verschoben sind, um so einer Abschnitt
von Material zu bilden, in dem der Einlasskanal 35 und
der Auslasskanal 36 gebildet werden können.
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Die
charakteristischen Merkmale des Gehäuses für Zentrifugalverdichter, das
den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, und auch die damit
erzielbaren Vorteile ergeben sich klar aus der vorstehenden Beschreibung.
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Die
folgenden endgültigen
Anmerkungen und Beobachtungen werden deshalb hier hinzugefügt, um die
oben genannten Vorteile mit größerer Präzision und
Klarheit zu definieren.
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Zunächst hat
die Erfindung einen breiten Anwendungsbereich, der es beispielsweise
ermöglicht, dass
sie auf alle einstufigen Verdichter mit nominalen Gehäusedrucken
in dem Bereich von 213 kg/cm3 bis 354 kg/cm3 und mit Einlass- und Auslassflanschen mit Abmessungen
zwischen 5,24 cm (6")
und 35,56 cm (14")
angewendet werden kann; diese nummerischen Werte werden offensichtlich
als Beispiel angegeben.
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Zweitens
hat die Erfindung den wichtigen Vorteil, der in der Eliminierung
des Prozesses besteht, der die Konstruktion der Rohform von den
Einlass- und Auslassflanschen beinhaltet.
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Weiterhin
werden mit dem beschriebenen Verfahren die Eliminierung des Schweißprozesses und
auch die Eliminierung der entspannenden Wärmebehandlung des Gehäuses und
der Flansche erhalten.
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Ferner
werden die Schritte, die zerstörungsfreie
Prüfvorgänge beinhalten,
wie beispielsweise die Verwendung von Ultraschall und Röntgen, eliminiert.
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Die
Eliminierung aller dieser Bearbeitungsvorgänge beeinflusst positiv die
Fertigungskosten des Gehäuses.
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Die
Erfindung gestattet ferner eine wesentliche Verkürzung in der Zeit, die zur
Lieferung des endbearbeiteten Gehäuses erforderlich ist.
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Es
wird auch eine signifikante Verringerung in der Anzahl von Arbeitsgängen erzielt,
die das Anordnen oder Positionieren des Gehäuses des Zentrifugalverdichters
auf den Werkzeugmaschinen beinhalten.
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Schließlich ist
es mit dem beschriebenen besonderen Ausführungsbeispiel möglich, eine
wesentliche Kostensenkung des endbearbeiteten Gehäuses mit
einer daraus resultierenden Vergrößerung in der Wettbewerbsfähigkeit
zu erzielen.