EP0155581B1 - Topfgehäuse für eine Turbomaschine - Google Patents

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EP0155581B1
EP0155581B1 EP85102392A EP85102392A EP0155581B1 EP 0155581 B1 EP0155581 B1 EP 0155581B1 EP 85102392 A EP85102392 A EP 85102392A EP 85102392 A EP85102392 A EP 85102392A EP 0155581 B1 EP0155581 B1 EP 0155581B1
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EP
European Patent Office
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cover
pressure
housing
casing
teeth
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EP85102392A
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EP0155581A2 (de
EP0155581A3 (en
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Stephen Medgyesy
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Sulzer AG
Original Assignee
Gebrueder Sulzer AG
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Publication date
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Publication of EP0155581A3 publication Critical patent/EP0155581A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F01D25/265—Vertically split casings; Clamping arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F04D1/063—Multi-stage pumps of the vertically split casing type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/086—Sealings especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure turbomachine with a pot housing, which is closed at the end with a pressure cover, wherein sealing elements between the housing and cover seal the interior of the machine from the environment;
  • High-pressure pumps and compressors of the type mentioned are preferably used in high-pressure pumps and compressors, and turbines with axial and radial blading are used in machines in which the invention is preferably used.
  • the housing or pressure covers which usually seal such pump housings from the drive end, are provided with a flange and fastened to the housing with the aid of large expansion screws - and possibly nuts.
  • Elastic flat seals or O-rings which are arranged between the cover and the housing, serve as sealing elements for sealing the pump pressure to the outside (CH-PS 562 405).
  • Bayonets are also used to close containers or boilers (DE-C-503 860) and for small low-pressure centrifugal pumps in which the pump housing is freely attached to a drive motor on the floor without its own support (DE-A-19 59 087) -Closures known.
  • the component to be attached is connected to the housing by turning, and at the same time it is pressed against sealing elements as a result of an axial displacement.
  • the pressure cover and the pot housing of a high-pressure turbomachine cannot be closed in this way, since such a cover is used to seal the high pressure the necessary large axial force could hardly be solved after a short period of operation.
  • the object of the invention is therefore to provide a high-pressure turbomachine with a simple, light and space-saving design for the cover and housing, in which the seals can be replaced without dismantling the cover, and in which the machine is still removed and installed or the cover, the seals are not subjected to shear loads.
  • the end of the pot housing receiving the pressure cover has a radially inwardly projecting toothing in its opening for the insertion of the machine and the pressure cover corresponding in diameter to the inside width of the housing toothing has a radially outwardly directed toothing, whereby the arrangement of the teeth in the circumferential direction and their dimensions enable the cover to be inserted into the housing, and in addition that a flange ring enclosing the pressure cover is fastened to the end face of the housing with the interposition of sealing elements; the sealing elements, which each form a radial and an axial seal in the example shown, consist, for example, of elastomeric O-rings or metallic C-rings, as well as flange or spiral seals of a known type.
  • the hydraulic pressure is absorbed by this tooth connection;
  • the pressure is sealed, for example, by radial and axial O-rings, which are only inserted after the insertion unit consisting of rotor, stator and housing cover and after the above-mentioned rotation of the cover and are held by a flange ring.
  • protruding flanges and large expansion screws can be omitted, which means that the pressure cover and the housing can be made smaller than before.
  • the risk of damage to the sealing rings is practically eliminated.
  • inserting the seal in the event of leakage no longer requires removal of the housing cover.
  • Axial through holes in at least individual teeth of the pressure cover are necessary in order to enable the rotor, stator and pressure cover to be assembled into a slide-in unit with the aid of bolts screwed through these holes in the stator of the pump.
  • axial through bores in the housing teeth when dismantling the housing and the cover allow the teeth of the pressure cover and the housing, which are resting on one another and possibly firmly connected to one another, to be separated from one another by means of a hydraulic pressure medium before they are rotated against one another to open them.
  • the pot housing 1 (Fig. 1) takes on the shaft 2, on which one of the impellers 3 and a pressure relief piston 4 are attached, a stage housing 5 and the stator 6 of the last stage. It is closed to the right in FIG. 1 by a housing or pressure cover 7, into which a pressure compensation line 8 opens. In the inner cavity of the pressure cover 7 near the shaft, a relief bushing 9 surrounding the relief piston 4 is accommodated and a mechanical seal 10 is shown schematically.
  • the edge of the inner cavity 11 of the housing 1 is provided with a toothing projecting radially inwards, the teeth 12 of which are evenly distributed on the circumference and spaced apart.
  • Every second tooth 12 is provided with a bore 13 located eccentrically in it; As already mentioned, this serves to connect a pressure line of a hydraulic system (not shown), with the aid of which the teeth 12 are lifted off from the teeth 14 (FIG.
  • the teeth 14 are distributed radially outwards projecting on the outer circumference of the pressure cover, the diameter of which corresponds to the inside width of the housing teeth.
  • the shape and position of the teeth 12 and 14 are matched to one another in such a way that the teeth 14 of the pressure cover 7 are inserted into the housing between the teeth 12 and, after the pressure cover 7 is detached from the stator 5, 6, are fixed by rotation behind them.
  • Through bores 15 are also provided in the teeth 14, through which bolts 16 (FIG. 1) pass when the rotor 2, 3, 4, stator 5, 6, 9 and pressure cover 7 are joined together to form an insertion unit.
  • bolts 16 FIG. 1
  • FIG. 1 To fix the cover 7 in the insertion unit, these are screwed into tabs 17 provided with threaded holes 18 on the stator 6 of the last stage.
  • these screws 16 are loosened before the teeth 12 and 14 are brought into engagement with one another by the aforementioned rotation after the insertion of the unit.
  • annular groove 19 is inserted in the circumference of the pressure cover 7 and in the end face of the housing 1, in each of which an O-ring 20 is inserted as an elastic sealing element.
  • the sealing surfaces interacting with this are formed by a flange ring 21 closing the gap between the housing 1 and the pressure cover 7, which is placed on the housing 1 and fastened with screws 22 which engage in threaded bores 23.

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  • Rotary Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Turbomaschine mit einem Topfgehäuse, das stirnseitig mit einem Druckdeckel verschlossen ist, wobei Dichtelemente zwischen Gehäuse und Deckel den Innenraum der Maschine gegen die Umgebung abdichten; Hochdruckpupen und -kompressoren der genannten Art werden vorzugsweise bei Hochdruckpumpen und -kompressoren, sowie Turbinen mit axialer und radialer Beschaufelung sind in Maschinen, bei denen die Erfindung bebvorzugt angewendet wird, eingesetzt.
  • Bei einer Art bekannter Konstruktionen sind die Gehäuse- bzw. Druckdeckel, die derartige Pumpengehäuse meist vom Antrieb her stirnseitig abschliessen, mit einem Flansch versehen und mit Hilfe von grossen Dehnschrauben - und unter Umständen Muttern - am Gehäuse befestigt. Als Dichtelemente für die Abdichtung des Pumpendruckes gegen aussen dienen dabei elastische Flachdichtungen oder O-Ringe, die zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet sind (CH-PS 562 405). Diese Konstruktionen erfordern für die Aufnahme der Dehnschrauben ausladende Flansche am Gehäusedeckel und entsprechend ein relativ grosses Gehäuse; für eine Auswechslung der Dichtungen ist darüberhinaus eine Demontage des ganzen Deckels erforderlich.
  • Bei anderen Konstruktionen (Hitachi Review, Vo. 30 (1981), No. 6, Seite 6, Fig. 2) wird der mit radialen O-Ringen ausgestattete Gehäusedeckel in Achsrichtung in das Gehäuse eingeschoben und durch in Umfangsrichtung geteilte Scherringe gehalten. Diese Scherringe werden ihrerseits durch eine am Gehäuse befestigte Halterung fixiert, die auch mit dem Gehäusedeckel verschraubt ist. Diese Konstruktion ist sehr kompliziert und erfordert - beispielsweise zur Auswechslung der O-Ringe - einen erheblichen Aufwand für die Demontage und Remontage. Darüberhinaus sind die radialen O-Ringe beim Einschieben des Gehäusedeckels in das Gehäuse einer erheblichen Gefahr der Beschädigung ausgesetzt.
  • Bei einer bekannten Doppelmantel-Turbine (DE-C-963 523) ist die Dichtung in das Innere des Aussengehäuses eingebaut und über einen Zwischenring gehalten, der über einen Bajonett-Verschluss im Aussengehäuse gehalten ist; auch bei dieser Maschine ist das Ersetzen der Dichtung mühsam und aufwendig.
  • Zum Verschliessen von Behältern oder Kesseln (DE-C-503 860) und für kleine Niederdruck-Kreiselpumpen, bei denen das Pumpengehäuse ohne eigene Abstützung auf dem Boden frei an einen Antriebsmotor angesetzt ist (DE-A-19 59 087), sind ebenfalls Bajonett-Verschlüsse bekannt. Bei diesen Bajonett-Verschlüssen wird das anzusetzende Bauelement durch Drehen mit dem Gehäuse verbunden, wobei es gleichzeitig infolge einer axialen Verschiebung gegen Dichtelemente gepresst wird. Der Druckdeckel und das Topfgehäuse einer Hochdruck-Turbomaschine können auf diese Weise nicht verschlossen werden, da ein solcher Deckel wegen der zur Abdichtung des hohen Druckes notwendigen grossen Axialkraft nach kurzer Betriebszeit kaum mehr zu lösen wäre.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hochdruck-Turbomaschine mit einer einfachen, leichten und platzsparenden Konstruktion für Deckel und Gehäuse zu schaffen, bei der ein Ersetzen der Dichtungen ohne Demontage des Deckels möglich ist, und bei der weiterhin bei Aus- und Einbau der Maschine bzw. des Deckels die Dichtungen keinen Scherbelastungen unterworfen werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die den Druckdeckel aufnehmende Stirnseite des Topfgehäuses in ihrer Oeffnung für den Einschub der Maschine eine radial nach innen ragende Verzahnung und der in seinem Durchmesser der lichten Weite der Gehäuseverzahnung entsprechende Druckdeckel eine radial nach aussen gerichtete Verzahnung tragen, wobei die Anordnung der Zähne in Umfangsrichtung und ihre Abmessungen ein Einführen des Deckels in das Gehäuse ermöglichen, und dass ferner auf der Stirnseite des Gehäuses unter Zwischenlage Dichtelementen ein den Druckdeckel umschliessender Flanschring befestigt ist; die Dichtelemente, die in dem gezeigten Beispiel je eine radiale und eine axiale Dichtung bilden, bestehen beispielsweise aus elastomeren O-Ringen oder metallischen C-Ringen, sowie Flansch- oder Spiraldichtungen bekannter Bauart.
  • Bei der neuen Konstruktion, bei der die Zähne des Gehäuses und diejenigen des Deckels durch eine Drehung des Druckdeckels ohne eine gleichzeitige Axialverschiebung "zur Deckung gebracht" werden, wird der hydraulische Druck durch diese Zahnverbindung aufgenommen; die Abdichtung des Druckes erfolgt beispielsweise durch radiale und axiale O-Ringe, die erst nach dem Einschub der aus Rotor, Stator und Gehäusedeckel bestehenden Einschubeinheit und nach der vorstehend erwähnten Drehung des Deckels montiert und von einem Flanschring gehalten werden. Zum einen können daher bei der neuen Konstruktion ausladende Flansche und grosse Dehnschrauben entfallen, wodurch der Druckdeckel und das Gehäuse kleiner als bisher ausgeführt werden können. Zum anderen ist die Gefahr einer Beschädigung der Dichtringe praktisch ausgeschaltet. Darüberhinaus erfordert ein Einsetzen der Dichtung bei Leckagen keinen Ausbau des Gehäusedeckels mehr.
  • Axiale Durchgangsbohrungen bei mindestens einzelnen Zähnen des Druckdeckels sind notwendig, um mit Hilfe von durch diese Bohrungen hindurch im Stator der Pumpe verschraubte Bolzen den Zusammenbau von Rotor, Stator und Druckdeckel zu einer Einschubeinheit zu ermöglichen.
  • Weiterhin gestatten axiale Durchgangsbohrungen in der Gehäuseverzahnung bei der Demontage von Gehäuse und Deckel die aufeinander aufliegenden und gegebenenfalls fest miteinander verbundenen Zähne von Druckdeckel und Gehäuse mittels eines hydraulischen Druckmittels voneinander zu lösen, ehe sie zum Oeffnen gegeneinander verdreht werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt in schematischer Darstellung als Schnitt in einer Meridianebene im Bereich des Gehäuse- oder Druckdeckels einen Ausschnitt aus dem im wesentlichen zylindrischen Topfgehäuse einer Hochdruck-Turbomaschine;
    Fig. 2
    ist eine Aufsicht auf das Zylindergehäuse der Fig. 1 von rechts bei ausgebauter Einschubeinheit;
    Fig. 3
    stellt in Gegenrichtung zu Fig. 2 eine Aufsicht auf den Druckdeckel von links bei "abgenommenem" Leit- oder Laufrad dar.
  • Das Topfgehäuse 1 (Fig. 1) nimmt neben der Welle 2, auf der eines der Laufräder 3 und ein Druckentlastungskolben 4 befestigt sind, ein Stufengehäuse 5 und das Leitrad 6 der letzten Stufe auf. Es ist in Fig. 1 nach rechts durch einen Gehäuse- oder Druckdeckel 7 abgeschlossen, in den eine Druckausgleichsleitung 8 einmündet. Im wellennahen Innenhohlraum des Druckdeckels 7 ist eine den Entlastungskolben 4 umgebende Entlastungsbuchse 9 untergebracht sowie eine Gleitringdichtung 10 schematisch wiedergegeben.
  • Wie Fig. 2 zeigt, ist im Bereich des offenen Gehäuseendes der Rand des Innenhohlraumes 11 des Gehäuses 1 mit einer radial nach innen ragenden Verzahnung versehen, deren Zähne 12 gleichmässig auf dem Umfang verteilt und im Abstand zueinander angeordnet sind. Jeder zweite Zahn 12 ist mit einer in ihm exzentrisch gelegenen Bohrung 13 versehen; diese dient, wie bereits erwähnt, zum Anschluss einer Druckleitung eines nicht dargestellten hydraulischen Systems, mit dessen Hilfe die Zähne 12 von den im montierten Zustand dahinterliegenden Zähnen 14 (Fig. 3) des Druckdeckels 7 bei einer Demontage abgehoben werden, wofür - wie aus Fig. 1 ersichtlich - zwischen dem Deckel 7 und dem Stufengehäuse 5 bzw. dem Leitrad 6 ein axiales Spiel vorhanden ist, das bei der Montage wirksam wird und ein Drehen des Druckdeckels 7 im Topfgehäuse ohne axiale Kräfte und ohne axiale Verschiebungen bei diesem Drehen erlaubt.
  • Die Zähne 14 sind radial nach aussen vorstehend auf dem äusseren Umfang des Druckdeckels verteilt, der in seinem Durchmesser der lichten Weite der Gehäuseverzahnung entspricht. Form und Lage der Zähne 12 und 14 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Zähne 14 des Druckdeckels 7 zwischen den Zähnen 12 hindurch in das Gehäuse eingeführt werden und nach Lösen des Druckdeckels 7 vom Stator 5, 6 durch eine Drehung hinter diesen fixiert werden.
  • In den Zähnen 14 sind ebenfalls durchgehende Bohrungen 15 vorgesehen, durch die beim Zusammenfügen von Rotor 2, 3, 4, Stator 5, 6, 9 und Druckdeckel 7 zu einer Einschubeinheit Schraubenbolzen 16 (Fig. 1) hindurchgreifen. Diese werden zur Fixierung des Deckels 7 in der Einschubeinheit in mit Gewindebohrungen 18 versehene Laschen 17 am Leitrad 6 der letzten Stufe eingeschraubt. Selbstverständlich werden diese Schrauben 16 gelöst, bevor nach dem Einschub der Einheit die Zähne 12 und 14 durch die erwähnte Drehung miteinander in Eingriff gebracht werden.
  • Zur axialen und radialen Abdichtung des Innenhohlraumes 11 sind in den Umfang des Druckdeckels 7 und in die Stirnfläche des Gehäuses 1 je eine Ringnut 19 eingelassen, in die als elastisches Dichtelement je ein O-Ring 20 eingelegt ist. Die mit diesem zusammenwirkenden Dichtflächen werden gebildet durch einen den Spalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Druckdeckel 7 verschliessenden Flanschring 21, der auf das Gehäuse 1 aufgesetzt und mit Schrauben 22 befestigt ist, die in Gewindebohrungen 23 eingreifen.
  • Die richtige, nach jeder Demontage und Montage wieder gleiche Positionierung des Druckdeckels 7 gegenüber dem Gehäuse 1 wird gewährleistet durch einen Positionierstift 25, der in eine Bohrung 24 (Fig. 2) in der Gehäusestirnfläche eingreift und für den Flanschring 21 die richtige Lage gegenüber dem Gehäuse 1 sicherstellt; die Justierung des Druckdeckels 7 gegenüber dem Flanschring 21 erfolgt dann durch einen Justierkeil 26, der in entsprechende Ausnehmungen dieser beiden Elemente eingelegt ist.

Claims (3)

  1. Hochdruck-Turbomaschine mit einem Topfgehäuse, das stirnseitig mit einem Druckdeckel verschlossen ist, wobei Dichtelemente zwischen Gehäuse und Deckel den Innenraum der Maschine gegen die Umgebung abdichten, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druckdeckel (7) aufnehmende Stirnseite des Topfgehäuses (1) in ihrer Oeffnung (11) für den Einschub der Maschine eine radial nach innen ragende Verzahnung (12) und der in seinem Durchmesser der lichten Weite der Gehäuseverzahnung (12) entsprechende Druckdeckel (7) eine radial nach aussen gerichtete Verzahnung (14) tragen, wobei die Anordnung der Zähne (12, 14) in Umfangsrichtung und ihre Abmessungen ein Einführen des Deckels (7) in das Gehäuse (1) ermöglichen, dass ferner mindestens einzelne Zähne (14) des Druckdeckels (7) axial durchbohrt sind, und dass schliesslich die Dichtelemente (20) ausserhalb des Ueberlappungsbereichs von Gehäuse /1) und Deckel (7) angeordnet und durch einen den Druckdeckel (7) umschliessenden Flanschring (21) auf der Stirnseite des Gehäuses (1) abgedeckt sind.
  2. Hochdruck-Turbomaschine mit einem Topfgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckdeckel (7) für die Montage mit Hilfe von durch die Bohrungen (15) seiner Zähne (14) geführten Schraubenbolzen (16) mit dem Stator (5, 6) der Maschine zu einer Einschubeinheit vereinigt ist.
  3. Hochdruck-Turbomaschine mit einem Topfgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne Zähne (12) der Gehäuseverzahnung axial durchbohrt sind.
EP85102392A 1984-03-19 1985-03-04 Topfgehäuse für eine Turbomaschine Expired - Lifetime EP0155581B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1370/84A CH662865A5 (de) 1984-03-19 1984-03-19 Topfgehaeuse fuer eine kreiselpumpe.
CH1370/84 1984-03-19

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0155581A2 EP0155581A2 (de) 1985-09-25
EP0155581A3 EP0155581A3 (en) 1987-05-27
EP0155581B1 true EP0155581B1 (de) 1991-05-08

Family

ID=4208826

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP85102392A Expired - Lifetime EP0155581B1 (de) 1984-03-19 1985-03-04 Topfgehäuse für eine Turbomaschine

Country Status (8)

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US (1) US4701103A (de)
EP (1) EP0155581B1 (de)
JP (1) JPS60212697A (de)
BR (1) BR8501195A (de)
CH (1) CH662865A5 (de)
DE (2) DE3410931C1 (de)
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