EP3045686A1 - Anordnung zur befestigung eines spiralgehäuses an ein getriebegehäuse und getriebeverdichter mit einer solchen anordnung - Google Patents

Anordnung zur befestigung eines spiralgehäuses an ein getriebegehäuse und getriebeverdichter mit einer solchen anordnung Download PDF

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EP3045686A1
EP3045686A1 EP16150033.5A EP16150033A EP3045686A1 EP 3045686 A1 EP3045686 A1 EP 3045686A1 EP 16150033 A EP16150033 A EP 16150033A EP 3045686 A1 EP3045686 A1 EP 3045686A1
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EP
European Patent Office
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arrangement
mold element
arr
transmission housing
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16150033.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Weule
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3045686A1 publication Critical patent/EP3045686A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F04D25/163—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows driven by a common gearing arrangement
    • 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
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/601—Mounting; Assembling; Disassembling specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • volute casings In the past, the attachment of volute casings to gearbox housings has proven problematic with increasing volute size.
  • the increasingly larger volute casings place demands on the connection between the volute casing and the gearbox housing, which can no longer be met with previous designs.
  • the compound must have a particularly high rigidity, because the heavily trained spiral housing, despite their high weight, must not shift following the gravity, otherwise it could come to contacts during operation between the impeller or the impeller and the inner housing wall of the spiral housing.
  • the running games which should ensure the freedom of contact, are usually chosen as small as possible, otherwise the efficiency of the machine suffers.
  • the pinion shaft bearings must be adjusted in terms of their axial position.
  • the reasons for a shift of the pinion shaft bearings in dependence on other design parameters, for example, the size of the impeller or restrictions on the installation space, are also often redordynamische considerations.
  • the previous way of connection does not allow a flexible design of the radial bearing position on the pinion shaft. Rather, the connections itself is expansive in the axial direction and widened the axial length of the pinion shaft and the entire gear compressor so considerably.
  • a back-related dependent claim relates to a transmission compressor for solving precisely this problem in the specific and preferred case of the transmission compressor.
  • the preferred application of the invention is in connection with a Getriebefluidenergymachine, in particular it is expedient to provide the arrangement of a gear compressor.
  • a transmission compressor may also include stages, which are designed as expander and, where appropriate, the drive other designed as a compressor stages serve or support the drive at least.
  • the transmission housing is used in such an arrangement, the accommodation of a transmission for transmitting technical work or performance.
  • a drive shaft for the gear compressor is led out of the gear housing and is coupled to a drive machine.
  • the drive machine can be an electric motor or another fluid energy machine, for example a steam turbine.
  • a direct connection of the gear compressor to such a drive machine or to an output machine is not absolutely necessary; It can also be made a compound by means of an intermediate gear to achieve desired ratios and speeds.
  • the preferred solution remains the direct connection of the gear compressor by means of a coupling to a drive.
  • the gear housing serves on the one hand as an oil pan and on the other hand as a mechanical support of the spiral housing of the radial turbofan energy machines.
  • the radial turbofan energy machines or their spiral housings are fixedly mounted on the transmission housing and, as a rule or preferably there, are completely supported, in particular against gravity.
  • the gear housing is preferably designed such that it has a horizontal parting line horizontally positioned and can be disassembled into an upper part and a lower part.
  • An advantageous development of the invention provides in this case that the lower part of the attachment of the spiral housing is used and the upper part is not.
  • the lower part preferably has material thicknesses that are substantially at least twice as large as the material thicknesses on the upper part.
  • Between the spiral housing and the gear housing, in particular preferably the lower part of the gear housing there is a contact surface, where the spiral housing is supported on a first mold element, that is provided between the gear housing and the volute casing.
  • An advantageous development of the invention provides that not only a first mold element between the gear housing and the spiral housing is provided, but a plurality of mold elements comprising the first mold element are arranged for this purpose between the two housings. At least the first mold element extends with respect to the first axis of the respective pinion shaft further in the radial direction than in the circumferential direction. In addition to the first mold element preferably further arranged between the gear housing and the volute casing mold elements, preferably all, the feature of greater radial extent. This formation of the first element element, which is further expanded in the radial direction, ensures a higher rigidity of the connection and a better load capacity of the connection of the spiral housing to the transmission housing.
  • the load collective on the connection includes, in addition to the weight of the volute, for example, other forces, such as support forces.
  • the nozzles are located at the inlet or outlet in the volute casing or out of the volute casing.
  • the relatively far extending in the radial direction extension of the first mold element or the mold elements causes a particularly stable with respect to radial forces connection between the volute casing and the transmission housing. These radial loads occur in particular due to the weight of the volute casing and due to stem forces on the volute casing.
  • the first mold element is preferably fastened to the first volute casing and the first mold element is fastened to the transmission casing.
  • first element element When attaching the first element element to the transmission housing, it is particularly expedient to provide a material connection, for example by means of welding.
  • the stiffening effects are particularly evident when extending at least the first mold element, preferably a plurality of mold elements radially over at least 50% of the maximum radius of the largest first impeller of the respective first pinion shaft.
  • the largest first impeller reference is made here to the possibility of a multi-stage design of a provided at a shaft end of the pinion shaft radial turbofluid energy machine.
  • the most common design, however, is single-stage, so that no feedback stage between the two wheels is required and the flying arrangement of the impeller on the pinion shaft also remains controllable rotor dynamic.
  • first mold element In addition to the first mold element, it is expedient if there is at least one second and at least one third mold element, which are arranged between the two housings for the purpose of connection between the gear housing and the spiral housing.
  • the first spiral housing has a first rear side flange, which is arranged in axial order between the first impeller and the first mold element. Particularly preferably, this rear side flange and the opening to be closed on the back of the spiral housing - ie on the side facing the gear housing - formed larger in diameter than the maximum diameter of the impeller of the pinion shaft of this fluid energy machine, so that a solution of the back flange of the Rest of the spiral housing allows removal of the spiral housing without having to remove the impeller.
  • FIG. 1 illustrated gearbox GC with four arranged on a gear housing volute casings VC, VC1 - VC4 or their neck.
  • the individual volute VC as the first volute VC1, second volute VC2, third volute VC3, fourth volute VC4.
  • All of these spiral casings VC, VC1-VC4 are each equipped with an inventive arrangement ARR for connecting the spiral casing VC, VC1-VC4 to the gearbox GC.
  • the embodiments relate in each case to the first volute casing VC1, these embodiments are readily transferable to the other connections.
  • the outflow of the provided on the other side of the transmission housing GC third volute VC3 and fourth volute VC4 are also visible.
  • FIG. 1 In the presentation of the FIG. 1 is the transmission housing GC or the gear compressor GTC with the gearbox GC in a horizontal operational statement, between the two volute casings VC1, VC2 an uncovered part of a parting line TF can be seen in a parting plane TFP, which extends horizontally along the entire transmission housing GC ,
  • the parting line TF divides the gearbox GC into an upper part UCP and a lower part LCP.
  • FIG. 2 shows the section according to the award II-II FIG. 1 a first impeller IMP1 of the transmission compressor GTC together with the cut first volute casing VC1 and a part of the transmission casing GC and a first pinion shaft PS1 extending along a first axis X1.
  • a first impeller IMP1 of the transmission compressor GTC together with the cut first volute casing VC1 and a part of the transmission casing GC and a first pinion shaft PS1 extending along a first axis X1.
  • Pinion shaft PS1 On the other side of the first not shown Pinion shaft PS1 is located at a second shaft end, a third impeller with the third volute VC3.
  • an axially extending shaft extends in a manner not shown through the transmission housing GC.
  • the impellers mounted on the pinion shafts are arranged on-the-fly, that is, a radial bearing RB is located only on the side of the impeller facing the gearbox GC
  • the lower part LCP of the gear housing GC has significantly thicker wall thicknesses than the upper part UCP, since the volute casings VC1 - VC4 are fastened exclusively to the lower part LCP.
  • the wall thicknesses of the lower part LCP are preferably on average at statically relevant points at least twice as thick as those of the lower part LCP.
  • the pinion shaft PS1 is mounted in radial bearings RB and the transmission housing GC is sealed against the escape of oil at the passages of the first Ritelwelle PS1 in the region of the parting line TF by means of oil seals OSH. Due to the operating pressure of a process fluid in the volute VC1 - VC4 also a shaft seal SSH is provided.
  • the spiral casings VC1-VC4 each have a backside flange BSF which is fastened to the spiral casing VC1-VC4 by means of screws.
  • first mold elements FE1 which extend further in a radial direction RD than in a circumferential direction CD.
  • first mold elements FE1 further mold elements FE2 - FE5 are provided.
  • the mold elements FE1 - FE5 are welded to the transmission housing GC and extend - in FIG. 4 apparent - with respect to the first axis X1 substantially radially at the positions 3 o'clock (third form element FE3), 4:30 o'clock (second form element FE2), 6 o'clock (first form element FE1), 7:30 o'clock (fifth form element FE5), 9 o'clock (fourth form element FE4).
  • the respective form element FE3, FE4 directly to the parting line TF and extends substantially horizontally.
  • the mold elements FE1-FE5 attached to the lower part LCP of the transmission housing GC by means of welding extend essentially radially in a radial manner with respect to the first axis X1. This arrangement is preferably in each case identical to the individual fluid energy machines or volute casings VC1-VC4.
  • the first mold element FE1 or the mold elements FE1 - FE5 each have a first axial bore BH1, through which a fastener SCR - a screw - for fixing the first volute VC1 or VC1 - VC4, on the first mold element FE1 is guided, wherein the fastening element SCR braces a contact surface CSS of the spiral housing VG with the contact surface CSF of the first formula element.
  • the rear side flange BSF of the volute casing VC1-VC4 is hereby provided with screwed-in stud bolts (that is to say the fastening elements SCR) which are arranged coaxially with the first bores BH1.
  • the mold elements FE1 - FE5 have a recess REC which is perpendicular to the first axis X1 and into which the first axial bore BH1 opens, the recess REC having a contact shoulder in the region of the mouth of the first bore BH1, which is substantially perpendicular to the axial longitudinal extent the first bore BH1 extends, wherein the recess REC is formed such that a nut SN can be clamped by the fastening element SCR against this abutment shoulder, so that a contact force between the contact surface CSS of the spiral housing VG and the contact surface CSF of the first element element FE1 arises.
  • the recess REC has an axial width of at least the thickness of the nut SN, so that rotation of the nut SN, a completion of the insertion of the fasteners can be made in the axial direction. This execution allows disassembly of the entire volute casing VC1 - VC4 including rear flange BSF, without having to open the gearbox GC necessarily.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (ARR) umfassend - ein Getriebegehäuse (GC), - mindestens eine erste Ritzelwelle (PS1), - mindestens eine erste Radialturbofluidenergiemaschine (RTF1), wobei sich die erste Ritzelwelle (PS1) entlang einer ersten Achse (X1) durch das Getriebegehäuse (GC) erstreckt und mit mindestens einem ersten Wellenende (SHE1) aus dem Getriebegehäuse (GC) herausgeführt ist, wobei die erste Ritzelwelle (PS1) mindestens ein erstes Laufrad (IMP1) außerhalb des Getriebegehäuses (GC) mit dem ersten Wellenende (SHE1) trägt, wobei das erste Laufrad (IMP1) in einem ersten Spiralgehäuse (VC1) der ersten Radialturbofluidenergiemaschine (RTF1) angeordnet ist, wobei das erste Spiralgehäuse (VC1) an dem Getriebegehäuse (GC) angebracht ist. Damit eine Anbindung des Spiralgehäuses (VC1) an das Getriebegehäuse (GC) belastbarer ist, wird vorgeschlagen, dass das erste Spiralgehäuse (VC1) an dem Getriebegehäuse (GC) unter Zwischenanordnung mindestens eines ersten Formelements (FE1) befestigt ist, wobei eine Kontaktfläche (CSF) zwischen dem ersten Spiralgehäuse (VC1) und dem ersten Formelement (FE1) in Radialrichtung (RD) bezogen auf die erste Achse (X1) sich weiter erstreckt als in Umfangsrichtung (CD) bezogen auf die erste Achse (X1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend
    • ein Getriebegehäuse,
    • mindestens eine erste Ritzelwelle,
    • mindestens eine erste Radialturbofluidenergiemaschine,
    wobei sich die erste Ritzelwelle entlang einer ersten Achse durch das Getriebegehäuse erstreckt und mit mindestens einem ersten Wellenende aus dem Getriebegehäuse herausgeführt ist, wobei die erste Ritzelwelle mindestens ein erstes Laufrad außerhalb des Getriebegehäuses mit dem ersten Wellenende trägt, wobei das erste Laufrad in einem ersten Spiralgehäuse der ersten Radialturbofluidenergiemaschine angeordnet ist, wobei das erste Spiralgehäuse an dem Getriebegehäuse angebracht ist. Daneben betrifft die Erfindung auch einen Getriebeverdichter mit einer solchen Anordnung.
  • Anordnungen bzw. Getriebeverdichter der eingangs genannten Art sind bereits aus der DE 10 2011 003525 A1 bekannt.
  • In der Vergangenheit hat sich die Befestigung von Spiralgehäusen an Getriebegehäusen mit zunehmender Spiralgehäusegröße als problematisch erwiesen. Die zunehmend größer werdenden Spiralgehäuse stellen an die Verbindung zwischen dem Spiralgehäuse und dem Getriebegehäuse Anforderungen, die mit bisherigen Bauweisen nicht mehr abgedeckt werden können. Die Verbindung muss eine besonders hohe Steifigkeit aufweisen, weil die schwer ausgebildeten Spiralgehäuse sich trotz ihres hohen Eigengewichts nicht der Schwerkraft folgend verlagern dürfen, da es sonst zu Kontakten im Betrieb zwischen dem Impeller bzw. dem Laufrad und der inneren Gehäusewand des Spiralgehäuses kommen könnte. Die Laufspiele, die die Kontaktfreiheit sicherstellen sollen, sind hierbei in der Regel möglichst klein gewählt, weil ansonsten die Effizienz der Maschine leidet.
  • Auch insbesondere bei großen Getriebeverdichtern kann es erforderlich sein, dass die Ritzelwellenlager hinsichtlich ihrer Axialposition angepasst werden müssen. Die Gründe für eine Verlagerung der Ritzelwellenlager in Abhängigkeit von anderen Konstruktionsparametern, beispielsweise der Größe des Laufrades oder Einschränkungen des Bauraums, sind auch häufig rotordynamische Erwägungen. Bei besonders großen Laufrädern ist es beispielsweise besser, wenn die Ritzelwelle kürzer ausgebildet ist, damit das Biegemoment infolge der Gewichtskraft auf die Laufräder in der Welle gewisse Grenzen nicht überschreitet. Die bisherige Art und Weise der Anbindung ermöglicht eine flexible Gestaltung der Radiallagerposition an der Ritzelwelle nicht. Vielmehr ist die Anbindungen selbst raumgreifend in axialer Richtung und verbreitert die axiale Baulänge der Ritzelwelle und des gesamten Getriebeverdichters damit erheblich.
  • Ausgehend von den Nachteilen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Anbindung des Spiralgehäuses an das Getriebegehäuse einerseits stabiler und mit höherer Steifigkeit vorzusehen und andererseits konstruktiv flexibler zu gestalten, dass insbesondere für die Position der Radiallager der Ritzelwelle keine besonderen Vorgaben aus der Anbindung gemacht werden müssen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht eine Anordnung der eingangs definierten Art vor mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die jeweils rückbezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Ein rückbezogener Unteranspruch bezieht sich auf einen Getriebeverdichter zur Lösung eben dieses Problems in dem speziellen und bevorzugten Fall des Getriebeverdichters.
  • Die bevorzugte Anwendung der Erfindung ist in Verbindung mit einer Getriebefluidenergiemachine, insbesondere ist es zweckmäßig, die Anordnung an einem Getriebeverdichter vorzusehen. Ein derartiger Getriebeverdichter kann auch Stufen umfassen, die als Expander ausgebildet sind und ggf. dem Antrieb anderer als Verdichter ausgebildeten Stufen, dienen oder den Antrieb zumindest unterstützen. Das Getriebegehäuse dient bei einer derartigen Anordnung der Unterbringung eines Getriebes zur Übertragung technischer Arbeit bzw. Leistung.
  • Bei einem Getriebeverdichter ist es insbesondere zweckmäßig, wenn eine Antriebswelle für den Getriebeverdichter aus dem Getriebegehäuse herausgeführt ist und an einer Antriebsmachine angekuppelt ist. Als Antriebsmaschine kann hierbei ein elektrischer Motor oder auch eine andere Fluidenergiemaschine dienen, beispielsweise eine Dampfturbine. Eine direkte Anbindung des Getriebeverdichters an eine derartige Antriebsmaschine oder an eine Abtriebsmaschine ist nicht unbedingt notwendig; es kann auch eine Verbindung mittels eines Zwischengetriebes hergestellt werden, um gewünschte Übersetzungen und Drehzahlen zu erzielen. Die bevorzugte Lösung bleibt jedoch die direkte Anbindung des Getriebeverdichters mittels einer Kupplung an einen Antrieb. Das Getriebegehäuse dient einerseits als Ölwanne und andererseits als mechanischer Träger der Spiralgehäuse der Radialturbofluidenergiemaschinen. Die Radialturbofluidenergiemaschinen bzw. deren Spiralgehäuse sind an dem Getriebegehäuse fest angebracht und in der Regel bzw. bevorzugt dort vollständig, insbesondere gegen die Schwerkraft abgestützt.
  • Das Getriebegehäuse ist bevorzugt derart ausgebildet, dass es horizontal aufgestellt eine horizontale Teilfuge aufweist und in ein Oberteil und ein Unterteil zerlegbar ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht hierbei vor, dass das Unterteil der Anbringung der Spiralgehäuse dient und das Oberteil nicht. Dementsprechend weist das Unterteil infolge der statischen Aufgabe bevorzugt Materialstärken auf, die im Wesentlichen mindestens doppelt so groß sind, wie die Materialstärken an dem Oberteil. Zwischen dem Spiralgehäuse und dem Getriebegehäuse, insbesondere bevorzugt dem Unterteil des Getriebegehäuses, befindet sich eine Kontaktfläche, wo das Spiralgehäuse an einem ersten Formelement abgestützt wird, dass zwischen dem Getriebegehäuse und dem Spiralgehäuse vorgesehen ist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nicht nur ein erstes Formelement zwischen dem Getriebegehäuse und dem Spiralgehäuse vorgesehen ist, sondern mehrere Formelemente, das erste Formelement umfassend, zu diesem Zweck zwischen den beiden Gehäusen angeordnet sind. Zumindest das erste Formelement erstreckt sich bezogen auf die erste Achse der jeweiligen Ritzelwelle weiter in Radialrichtung als in Umfangsrichtung. Neben dem ersten Formelement weisen bevorzugt weitere zwischen dem Getriebegehäuse und dem Spiralgehäuse angeordnete Formelemente, bevorzugt alle, das Merkmal der größeren Radialerstreckung auf. Diese in Radialrichtung weiter ausgedehnte Ausbildung des ersten Formelements sorgt für eine höhere Steifigkeit der Anbindung und eine bessere Belastbarkeit der Anbindung des Spiralgehäuses an das Getriebegehäuse. Das Belastungskollektiv auf die Anbindung umfasst neben der Gewichtskraft des Spiralgehäuses beispielsweise auch andere Kräfte, wie Stutzenkräfte. Die Stutzen befinden sich am Einlass oder Auslass in das Spiralgehäuse bzw. aus dem Spiralgehäuse heraus.
  • Die sich relativ weit in Radialrichtung erstreckende Ausdehnung des ersten Formelementes bzw. der Formelemente bewirkt eine besonders hinsichtlich radialer Kräfte stabile Verbindung zwischen dem Spiralgehäuse und dem Getriebegehäuse. Diese radialen Belastungen treten besonders in Folge der Gewichtskraft des Spiralgehäuses und in Folge von Stutzenkräften an dem Spiralgehäuse auf. Zusätzlich wirkt das erste Formelement bzw. wirken die Formelemente, die derart ausgebildet sind wie versteifende Rippen zwischen dem Spiralgehäuse und dem Getriebegehäuse, wobei der Gesamtverbund im Sinne der Festigkeit und Steifigkeit von dieser erfindungsmäßen Ausbildung profitiert. Hierzu ist bevorzugt das erste Formelement an dem ersten Spiralgehäuse befestigt und das erste Formelement an dem Getriebegehäuse befestigt.
  • Bei der Befestigung des ersten Formelements an dem Getriebegehäuse ist es besonders zweckmäßig, eine stoffschlüssige Verbindung vorzusehen, beispielsweise mittels Schweißens. Die Versteifungseffekte treten besonders zutage, wenn sich mindestens das erste Formelement, bevorzugt mehrere Formelemente sich radial über mindestens 50% des maximalen Radius des größten ersten Laufrades der jeweiligen ersten Ritzelwelle erstrecken. Mit dem größten ersten Laufrad ist hierbei Bezug genommen auf die Möglichkeit einer mehrstufigen Ausbildung einer an einem Wellenende der Ritzelwelle vorgesehenen Radialturbofluidenergiemaschine. Die häufigste Ausführung ist jedoch einstufig, so dass keine Rückführstufe zwischen den beiden Laufrädern erforderlich ist und die fliegende Anordnung des Laufrades an der Ritzelwelle auch rotordynamisch beherrschbar bleibt.
  • Neben dem ersten Formelement ist es zweckmäßig, wenn es mindestens ein zweites und mindestens ein drittes Formelement gibt, die zum Zwecke der Verbindung zwischen dem Getriebegehäuse und dem Spiralgehäuse zwischen den beiden Gehäusen angeordnet sind.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Spiralgehäuse einen ersten Rückseitenflansch aufweist, der in axialer Reihenfolge zwischen dem ersten Laufrad und dem ersten Formelement angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dieser Rückseitenflansch und die damit zu verschließende Öffnung auf der Rückseite des Spiralgehäuses - also auf der Seite, die dem Getriebegehäuse zugewendet ist - im Durchmesser größer ausgebildet als der Maximaldurchmesser des Laufrades der Ritzelwelle dieser Fluidenergiemaschine, so dass eine Lösung des Rückseitenflanschs von dem Rest des Spiralgehäuses ein Abnehmen des Spiralgehäuses ermöglicht, ohne das Laufrad entfernen zu müssen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das erste Formelement - bevorzugt mehrere Formelemente - jeweils eine axiale erste Bohrung aufweisen, durch die ein Befestigungselement zur Befestigung des ersten Spiralgehäuses an dem ersten Formelement hindurchgeführt ist. Dieses Befestigungselement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass eine Anlagefläche des Spiralgehäuses mit der Kontaktfläche des ersten Formelementes verspannt ist. Besonders bevorzugt ist die Anlagefläche des Spiralgehäuses als Teil des Rückseitenflanschs ausgebildet. Die Befestigungselemente sind bevorzugt als Schrauben, besonders bevorzugt als Stiftschrauben ausgeführt. Eine sinnvolle Weiterbildung des ersten Formelementes sieht vor, dass eine senkrecht zur ersten Achse zugängliche Ausnehmung vorgesehen ist, in die die axiale erste Bohrung mündet, wobei die Ausnehmung eine Anlageschulter im Bereich der Einmündung der ersten Bohrung aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zur axialen Längserstreckung der ersten Bohrung erstreckt, wobei die Ausnehmung derart ausgebildet ist, dass eine Schraubenmutter vom dem Befestigungselement gegen diese Anlageschulter verspannt werden kann, so dass eine Anpresskraft zwischen der Anlagefläche des Spiralgehäuses und der Kontaktfläche des ersten Formelements entsteht. Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeipiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine seitliche Darstellung eines Getriebeverdichters mit einer erfindungsgemäßen Anordnung,
    Figur 2
    einen Querschnitt durch einen Getriebeverdichter nach Figur 1 gemäß dem Schnitt II-II
    Figur 3
    einen Schnitt durch den Getriebeverdichter im Wesentlichen im Bereich der Teilfuge gemäß dem mit III-III in Figur 1 bezeichneten Schnitt,
    Figur 4
    einen Schnitt gemäß dem Schnitt IV-IV, der in Figur 2 aufgewiesen ist,
    Figur 5
    eine Detailansicht des in Figur 2 mit VI ausgewiesenen Details.
  • Die Figuren illustrieren ein einziges Ausführungsbeispiel aus unterschiedlichen Ansichten. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hierbei gleiche Bauteile. Das in Figur 1 dargestellte Getriebegehäuse GC mit vier an einem Getriebegehäuse angeordneten Spiralgehäusen VC, VC1 - VC4 bzw. deren Stutzen. Hierbei sind die einzelnen Spiralgehäuse VC als erstes Spiralgehäuse VC1, zweites Spiralgehäuse VC2, drittes Spiralgehäuse VC3, viertes Spiralgehäuse VC4. Alle diese Spiralgehäuse VC, VC1 - VC4 sind jeweils mit einer erfindungsgemäßen Anordnung ARR zur Anbindung des Spiralgehäuses VC, VC1 - VC4 an das Getriebegehäuse GC ausgerüstet. Beispielhaft beziehen sich die Ausführungen jeweils auf das erste Spiralgehäuse VC1, diese Ausführungen sind auf die anderen Anbindungen ohne weiteres übertragbar.
  • Die beiden von vorne sichtbaren Spiralgehäuse, das erste Spiralgehäuse VC1 und das zweite Spiralgehäuse VC2 weisen jeweils eine axiale Ansaugung auf und einen radialen Abströmstutzen. Die Abströmstutzen der auf der anderen Seite des Getriebegehäuses GC vorgesehenen dritten Spiralgehäuse VC3 und vierten Spiralgehäuse VC4 sind ebenfalls sichtbar.
  • In der Darstellung der Figur 1 befindet sich das Getriebegehäuse GC bzw. der Getriebeverdichter GTC mit dem Getriebegehäuse GC in einer horizontalen Betriebsaufstellung, wobei zwischen den beiden Spiralgehäusen VC1, VC2 ein nicht verdeckter Teil einer Teilfuge TF in einer Teilfugenebene TFP erkennbar ist, die sich horizontal entlang des gesamten Getriebegehäuses GC erstreckt. Die Teilfuge TF teilt das Getriebegehäuse GC in ein Oberteil UCP und ein Unterteil LCP.
  • In Figur 2 zeigt der Schnitt gemäß der Auszeichnung II-II nach Figur 1 ein erstes Laufrad IMP1 des Getriebeverdichters GTC gemeinsam mit dem geschnittenen ersten Spiralgehäuse VC1 und einem Teil des Getriebegehäuses GC und einer ersten Ritzelwelle PS1, die sich entlang einer ersten Achse X1 erstreckt. Auf der nicht dargestellten anderen Seite der ersten Ritzelwelle PS1 befindet sich an einem zweiten Wellenende ein dritter Impeller mit dem dritten Spiralgehäuse VC3. Analog erstreckt sich im Bereich des zweiten Spiralgehäuses bzw. des vierten Spiralgehäuses eine sich axial erstreckende Welle in nicht näher dargestellter Weise durch das Getriebegehäuse GC. Die Auf den Ritzelwellen angebrachten Impeller sind fliegend angeordnet, das heißt, dass sich nur auf der Seite des Impellers, die dem Getriebegehäuse GC zugewendet ist, ein Radiallager RB befindet.
  • Das Unterteil LCP des Getriebegehäuses GC weist deutlich dickere Wandstärken auf, als das Oberteil UCP, da die Spiralgehäuse VC1 - VC4 ausschließlich an dem Unterteil LCP befestigt sind. Die Wandstärken des Unterteils LCP sind bevorzugt im Mittel an statisch relevanten Stellen mindestens doppelt so dick, wie die des Unterteils LCP.
  • Die Ritzelwelle PS1 ist in Radiallagern RB gelagert und das Getriebegehäuse GC ist gegen den Austritt von Öl an den Durchführungen der ersten Ritelwelle PS1 im Bereich der Teilfuge TF mittels Öldichtungen OSH gedichtet. Wegen des Betriebsdrucks eines Prozessfluids in dem Spiralgehäuse VC1 - VC4 ist außerdem eine Wellendichtung SSH vorgesehen. Die Spiralgehäuse VC1 - VC4 weisen jeweils einen Rückseitenflansch BSF auf, der an dem Spiralgehäuse VC1 - VC4 mittels Schrauben befestigt ist.
  • Zwischen dem Getriebegehäuse GC und dem Spiralgehäuse VC1 - VC4 befinden sich jeweils erste Formelemente FE1, die sich weiter in einer Radialrichtung RD erstrecken als in einer Umfangsrichtung CD. Neben dem ersten Formelement FE1 sind weitere Formelemente FE2 - FE5 vorgesehen. Die Formelemente FE1 - FE5 sind an dem Getriebegehäuse GC angeschweißt und erstrecken sich - in Figur 4 ersichtlich - bzgl. der ersten Achse X1 im Wesentlichen radial auf den Positionen 3 Uhr (drittes Formelement FE3), 4:30 Uhr (zweites Formelement FE2), 6 Uhr (erstes Formelement FE1), 7:30 Uhr (fünftes Formelement FE5), 9 Uhr (viertes Formelement FE4). In den Positionen 3 Uhr und 9 Uhr befindet sich das jeweilige Formelement FE3, FE4 direkt an der Teilfuge TF und erstreckt sich im Wesentlichen horizontal. Die an dem Unterteil LCP des Getriebegehäuses GC mittels Schweißens angebrachten Formelemente FE1-FE5 erstrecken sich im Wesentlichen radial strahlenförmig bezüglich der ersten Achse X1. Diese Anordnung ist bevorzugt an den einzelnen Fluidenergiemaschinen bzw. Spiralgehäusen VC1 - VC4 prinzipiell jeweils gleich ausgebildet.
  • Wie in der Figur 5 dargestellt, weist das erste Formelement FE1 bzw. weisen die Formelemente FE1 - FE5 jeweils eine erste axiale Bohrung BH1 auf, durch die ein Befestigungselement SCR - eine Schraube - zur Befestigung des ersten Spiralgehäuses VC1 bzw. aller Spiralgehäuse VC1 - VC4, an dem ersten Formelement FE1 hindurchgeführt ist, wobei das Befestigungselement SCR eine Anlagefläche CSS des Spiralgehäuses VG mit der Kontaktfläche CSF des ersten Formelements verspannt. Der Rückseitenflansch BSF des Spiralgehäuses VC1 - VC4 ist hierbei mit eingeschraubten Stiftschrauben (das sind die Befestigungselemente SCR) versehen, die koaxial zu den ersten Bohrungen BH1 angeordnet sind. Ein axiales Heranführen des Rückseitenflasches BSF mit den Stiftschrauben, führt diese Befestigungselemente SCR in die ersten Bohrungen BH1 ein. Die Formelemente FE1 - FE5 weisen eine senkrecht zur ersten Achse X1 zugängliche Ausnehmung REC auf, in die die erste axiale Bohrung BH1 mündet, wobei die Ausnehmung REC eine Anlageschulter im Bereich der Einmündung der ersten Bohrung BH1 aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zur axialen Längserstreckung der ersten Bohrung BH1 erstreckt, wobei die Ausnehmung REC derart ausgebildet ist, dass eine Schraubenmutter SN von dem Befestigungselement SCR gegen diese Anlageschulter verspannt werden kann, so dass eine Anpresskraft zwischen der Anlagefläche CSS des Spiralgehäuses VG und der Kontaktfläche CSF des ersten Formelements FE1 entsteht. Die Ausnehmung REC weist eine axiale Breite von wenigstens der Stärke der Schraubenmutter SN auf, so dass unter Drehung der Schraubenmutter SN ein Abschließen des Einführens der Befestigungselemente in axialer Richtung erfolgen kann. Diese Ausführung ermöglicht eine Demontage des gesamten Spiralgehäuses VC1 - VC4 inklusive Rückseitenflansch BSF, ohne zwingend das Getriebegehäuse GC öffnen zu müssen.

Claims (13)

  1. Anordnung (ARR) umfassend
    - ein Getriebegehäuse (GC),
    - mindestens eine erste Ritzelwelle (PS1),
    - mindestens eine erste Radialturbofluidenergiemaschine (RTF1),
    wobei sich die erste Ritzelwelle (PS1) entlang einer ersten Achse (X1) durch das Getriebegehäuse (GC) erstreckt und mit mindestens einem ersten Wellenende (SHE1) aus dem Getriebegehäuse (GC) herausgeführt ist,
    wobei die erste Ritzelwelle (PS1) mindestens ein erstes Laufrad (IMP1) außerhalb des Getriebegehäuses (GC) mit dem ersten Wellenende (SHE1) trägt,
    wobei das erste Laufrad (IMP1) in einem ersten Spiralgehäuse (VC1) der ersten Radialturbofluidenergiemaschine (RTF1) angeordnet ist,
    wobei das erste Spiralgehäuse (VC1) an dem Getriebegehäuse (GC) angebracht ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Spiralgehäuse (VC1) an dem Getriebegehäuse (GC) unter Zwischenanordnung mindestens eines ersten Formelements (FE1) befestigt ist,
    wobei eine Kontaktfläche (CSF) zwischen dem ersten Spiralgehäuse (VC1) und dem ersten Formelement (FE1) in Radialrichtung (RD) bezogen auf die erste Achse (X1) sich weiter erstreckt als in Umfangsrichtung (CD) bezogen auf die erste Achse (X1).
  2. Anordnung (ARR) nach Anspruch 1,
    wobei mindestens ein erstes Formelement (FE1) an dem ersten Spiralgehäuse (VC1) befestigt ist und das erste Formelement (FE1) an dem Getriebegehäuse (GC) befestigt ist.
  3. Anordnung (ARR) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei sich mindestens das erste Formelement (FE1) sich radial erstreckt über mindestens 50% eines maximalen Radius des größten ersten Laufrades (IMP1) der jeweiligen ersten Ritzelwelle (PS1).
  4. Anordnung (ARR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
    wobei das erste Formelement (FE1) stoffschlüssig an dem Getriebegehäuse (GC) befestigt ist.
  5. Anordnung (ARR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
    wobei das Getriebegehäuse (GC) eine in einer Betriebsaufstellung horizontal sich erstreckende Teilfuge (TF) aufweist, die das Getriebegehäuse (GC) in einer Betriebsaufstellung in ein Oberteil (UCP) und ein Unterteil (LCP) aufteilt.
  6. Anordnung (ARR) nach Anspruch 5,
    wobei das Formelement (FE) nur an dem Unterteil (LCP) angebracht ist.
  7. Anordnung (ARR) nach Anspruch 5,
    wobei an der Teilfuge (TF) mindestens ein weiteres Formelement (FE) an dem Getriebegehäuse (GC) angebracht ist.
  8. Anordnung (ARR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
    wobei die Wandstärke von mindestens 70% der Wände des Unterteils (LCP) mindestens 200% der Wandstärke von mindestens 70% der Wände des Oberteils (UCP) beträgt.
  9. Anordnung (ARR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8,
    wobei an dem Getriebegehäuse (GC) mindestens drei Formelemente (FE), das erste Formelement (FE1), ein zweites Formelement (FE2) und ein drittes Formelement (FE3), angebracht sind.
  10. Anordnung (ARR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9,
    wobei das erste Spiralgehäuse (VC1) einen ersten Rückseitenflansch (BSF1) aufweist, der in axialer Reihenfolge zwischen dem ersten Laufrad (IMP1) und dem ersten Formelement (FE1) angeordnet ist.
  11. Anordnung (ARR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10,
    wobei das erste Formelement (FE1) eine axiale erste Bohrung (BH1) aufweist, durch die ein Befestigungselement (SCR) zur Befestigung des ersten Spiralgehäuses (VC1) an dem ersten Formelement (FE1) hindurchgeführt ist, wobei das Befestigungselement (SCR) eine Anlagefläche (CSS) des Spiralgehäuses (VG) mit der Kontaktfläche (CSF) des ersten Formelements (FE1) verspannt.
  12. Anordnung (ARR) nach mindestens einem dem vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11,
    wobei das erste Formelement (FE1) eine senkrecht zur ersten Achse zugängliche Ausnehmung (REC) aufweist, in die die axiale erste Bohrung (BH1) mündet, wobei die Ausnehmung (REC) eine Anlageschulter im Bereich der Einmündung der erste Bohrung (BH1) aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zur axialen Längserstreckung der ersten Bohrung (BH1) erstreckt, wobei die Ausnehmung derart ausgebildet ist, dass eine Schraubenmutter (SN) von dem Befestigungselement (SCR) gegen diese Anlageschulter verspannt werden kann, so dass eine Anpresskraft zwischen der Anlagefläche (CSS) des Spiralgehäuses (VG) und der Kontaktfläche (CSF) des ersten Formelements (FE1) entsteht.
  13. Getriebeverdichter (GTC) mit einer Anordnung (AAR) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP16150033.5A 2015-01-14 2016-01-04 Anordnung zur befestigung eines spiralgehäuses an ein getriebegehäuse und getriebeverdichter mit einer solchen anordnung Withdrawn EP3045686A1 (de)

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