WO2016042004A1 - Gehäusegussmodell, gehäusebaureihe, verfahren zur erzeugung eines gegossenen gehäuses einer radialturbofluidenergiemaschine - Google Patents

Gehäusegussmodell, gehäusebaureihe, verfahren zur erzeugung eines gegossenen gehäuses einer radialturbofluidenergiemaschine Download PDF

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housing
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casm
pressure
cast
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Sebastian Huth
Dieter Nass
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
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    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting

Definitions

  • the invention relates to a multi-part housing casting model for the production of the cast housing of Radialturbofluidenergiema- machine.
  • the invention relates to a housing series of a series of a radial turbofan energy machine.
  • the invention relates to a method for producing a cast housing of a radial turbofan energy machine comprising the steps:
  • Casing models due to the molding and casting - which corresponds to a copy of the mold - are identical to the mold casings except for differences that are immaterial to the invention.
  • Housing casting model, a housing series and method for producing a cast housing a radial turbofluid energy ⁇ machine employs. This is due to the fact that advantages in the radial turbofluid energy machine are due to the nature of the objects and methods according to the invention. This mental fusion is not always repeated in the following.
  • Radial turbo fluid energy machine for which the hergestell ⁇ th by means of the above presented objects and process housing are specified, as a turbo compressor often used in the form of pipeline compressors for production of natural gas.
  • Compressor stage must be specially adapted.
  • Radial Turbofluid energiemaschinen are usually provided as a compact unit with a drive or output on a ge ⁇ common platform. During maintenance or inspection of the radial turbo fluid energy machine an opening of a housing is usually required, and it is preferable to avoid an expense to the other is closed ⁇ aggregates. In particular, a drive or output of the radial turbofan energy machine should not have to be moved.
  • the casing to be produced by means of the initially defined objects and procedural ⁇ ren are preferred in pot design designed so that there is no parting line extending along the central axis or axis of rotation on the housing. Since the machines are usually placed horizontally on ⁇ , this type of parting joint is then also referred to as a horizontal parting line.
  • a parting line is accompanied by Loka ⁇ len, necessary in the region of the parting material concentrations that require space on the one hand, on the other hand, additional material and also cause changes in stiffness within the housing. Avoiding the horizontal parting joint also has the advantage in pot design that un ⁇ ter be no asymmetric in dealing direction deformations of the mechanical and thermal stresses on the housing, which can lead to alignment problems and leaks in the parting line.
  • the preferred application of the invention are the housings of radial turbocompressors, in particular designed as a pipeline compressor for the compression of natural gas.
  • the housing according to the invention a Radialturbofluidenergyma ⁇ machine can also be used for an expander. In essence, such a design is identical with reversal of the flow direction.
  • high pressure and "low pressure” are to be understood in the context of this document such that during normal operation of the machine according to the invention in the region of low pressure a lower pressure prevails than in the area of high pressure.
  • Low pressure does not necessarily mean that there mr ⁇ Schende pressure level in the order of atmospheric pressure or is below.
  • FIG. 5 shows a conventional Radialturbofluidenergyma- machine is in the form of a centrifugal compressor represented in longitudinal section-specific ⁇ automatically.
  • the illustrated radial turbofluid energy engine RFM comprises a rotor R which extends along an axis X and comprises the impellers IMP, specifically in the flow direction: a first impeller IMP1, a second impeller IMP 2 and a third impeller IMP3.
  • a process fluid PF passes through the inlet of a housing CAS in the interior of the machine and is by means of
  • Impeller IMP and compressed by means of stationary between the impellers arranged shelves to a final pressure.
  • the process fluid PF is collected in a high-pressure spiral HSP before it leaves the housing CAS radially through an outlet.
  • the housing CAS substantially comprises a housing casing CCV, on a low pressure side, a low-pressure cover LPC and on a high pressure side of a high pressure ⁇ lid HPC.
  • the high-pressure spiral HSP takes up so much radial
  • the housing CAS is bell-shaped with optimization of the material ⁇ requirement and the space requirement, wherein the larger outer and inner diameter is provided on the high pressure side due to the high-pressure spiral HSP.
  • large high-pressure cover of the HPC Gezzau ⁇ ses CAS must be particularly ⁇ det etcbil and sufficiently dimensioned due to the pressure with respect to its strength and complex fixed to the casing CCV in diameter.
  • the diameter of the high-pressure Spi ⁇ rale and thus the high-pressure lid shapes the overall size of the machine and causes high costs.
  • Due to the required bell shape of the housing CAS the lateral surface is also not nearly cylindrical and walls of the lateral surface are bent.
  • the likewise bell-shaped, because of the dimensions of the high pressure spiral HSP formed in ⁇ nenbündel IB can only along a first axial mounting direction DX1 in the housing CAS or the
  • Housing jacket CCV be introduced.
  • the introduction of the In ⁇ nenbündels IB is done through the opening of the housing shell by the high-pressure lid HPC. Due to the bell shape also to the inner diameter of the casing CAS is support of the inner beam IB in the housing shell does not mög ⁇ Lich during assembly of a waste, so that prolong a so-called horsetail the inner bundle IB along the rotor siege and outside the housing CAS on the low-pressure side or on the low-pressure cover the horsetail (eg Fig 3, 4, 5 EP 2 045 472 AI) is supported against the weight of the rotor, so that an axial introduction of the inner beam IB in the direction of the first mounting direction DX1 without obstructive contact of the inner beam IB on the inside of the
  • Housing jacket CCV can be done.
  • a further disadvantage of the conventional design of the radial turbofan energy machine RFM according to FIG. 5 is the enormous dimensions of the high pressure cover HPC, which is oriented in its diameter at the high pressure spiral HSP belonging to the inner bundle IB.
  • the large diameter be ⁇ dingt a massive thickness of the high-pressure lid HPC and requires particularly reliable stationary seals the high-pressure lid HPC to the housing jacket CCV, the
  • Casing jacket CCV is additionally weakened in the high-pressure area by fastening the HPC high-pressure lid by means of SCR screws.
  • the high weight of the HPC high-pressure cap calls in addition special measures also in the context of assembly for supporting and guiding the high-pressure lid HPC and a special care, so that the sealing of the high ⁇ pressure lid HPC is not destroyed in the joining process.
  • the invention has set itself the task, the
  • the invention proposes a method for producing a cast housing of the initially defined kind with the additional features of the method claim.
  • the invention proposes a novel housing series.
  • the particular advantage of the method according to the invention lies in the variability of the design of the housing required for the radial turbo fluid power machine, the housing being advantageously provided as a cast component in terms of flow and not the same number of complete ones for a large number of geometries for the high-pressure spiral
  • Low-pressure casing shell models only have to have an identical geometry or cross-sectional geometry at the end faces which are respectively opposite and which are to be joined, so that a largely smooth transition between see the assembled model parts is guaranteed.
  • Judging from the example shown in Figure 3 example shows that in an ultimate type variety of ten different geometries for the entire housing model coat only five high-pressure parts and two low-pressure parts must be be ⁇ riding provided. This saving is added to the special material savings resulting from the design of the housing as a cast component with integrated high-pressure Spira ⁇ le.
  • the special modularization on which the invention is based makes it possible not to provide the high-pressure spiral to an inner bundle to be introduced into the housing but to carry it out as an integral part of the housing.
  • High-pressure housing shell models can be selected which different high-pressure housing shell models fit to the same high-pressure model cover or the same opening vorse ⁇ hen, which is to close by means of the high-pressure model cover.
  • Low pressure housing shell models can be selected, which match different Niederbuchgephaseusemantel models to the sel ⁇ ben low pressure model cover or provide the same opening, which is to close ver ⁇ means of the low pressure model cover.
  • Another advantageous development of the invention provides that the housing model casing is designed such that the cast housing to be produced therewith is formed undivided in the axial direction.
  • the housing model jacket is formed such that the thus produced Gussge ⁇ housing is configured undivided and in the circumferential direction.
  • the undivided design of the housing model shell in the axial direction relates only to the design of the shell itself, wherein this is formed axially closable by means of the already described Hochtikde ⁇ ckels and low pressure lid.
  • at least the area of the Hochdruckmodellspi ⁇ rale is performed with stiffening rib models, so that the wall thickness of the high-pressure model spiral or the high-pressure spiral can be made smaller, because the high-pressure spiral is executed in this way rib-stiffened.
  • Housing cast model comprises at least one embarkstellfußmodell, by means of which at least one Aufstellfuß is model-technically formable to the other cast housing.
  • Housing cast model is provided for the outlet nozzle and an extension direction along a
  • Outlet nozzle axis results from the training and attachment and an inlet nozzle model is provided as a detachable stock ⁇ part of the housing casting model for the inlet nozzle, wherein the inlet nozzle extends along an extension direction of an inlet nozzle axis, where ⁇ in the housing casting model and the formation and attachment of the nozzle models such is trained that the When the radial turbofan energy-generating machine with a horizontal axis is installed, the inlet nozzle axis and the outlet nozzle axis essentially lie in an identical horizontal plane.
  • FIG. 5 shows a schematic longitudinal section through a radial turbo fluid energy machine of conventional type
  • Figure 1 shows a schematic representation of a longitudinal ⁇ section through a multi-part (ie not one-piece) Casegussussmodell CASM comprising a housing model jacket CCVM, a high pressure model cover HCVM and a low pressure model cover LCVM.
  • FIG. 2 shows a housing casting model of this housing in a schematic three-dimensional view according to FIG Invention.
  • the high-pressure model jacket CCVM extends along an axis X from a high-pressure side HPS to a low-pressure side LPS.
  • the housing model jacket CCVM is divided in an axial plane perpendicular to the axis X in a circumferentially extending parting line SPA into a high-pressure model jacket HPCVM and a low-pressure model jacket LPCVM.
  • the high-pressure model ⁇ HPCVM coat is formed in an axial range as a high pressure model spiral HSPM with an opening for an off ⁇ takes clip.
  • the low-pressure model jacket LPCVM has an inlet opening IOC for an inlet connection IFL into the cast housing CAS.
  • the inlet nozzle model IFLM and the outlet nozzle model OFLM are shown. Both that
  • Outlet nozzle model OFLM extend along an axis, namely an inlet nozzle axis IFX and an outlet nozzle axis OFX.
  • the housing casting model CASM is sawn vorzugt formed such that, for a setting up of a corresponding radial Turbo Power engine with a horizon ⁇ talen orientation of the axis X (which is also present as a rotation axis of a rotor R in fully compiled radial fluid turbo Power engine RFM), as well as in Fi - Gur 2 is shown, the inlet nozzle axis IFX and the outlet nozzle axis OFX are arranged in the same horizontal plane.
  • the high-pressure spiral HSP or the high-pressure spiral model HSPM must each be adapted in size. Therefore, the method according to the invention provides that, in a first step, a compilation of the housing casting model CASM takes place, before in a second step
  • Cast housing model CASM takes place and finally in a third step, a casting of the housing CAS takes place.
  • the To ⁇ sammen ein the housing casting model CASM is under ⁇
  • the Housing model jacket CCVM and its division into a high pressure model jacket HPCM and a low pressure model jacket LPCVM are already explained.
  • the combination of the housing model jacket CCVM takes place from a selection of different low-pressure housing model jackets LPCVM and a selection of a suitable high-pressure housing model jacket HPCVM from different models, as shown in FIG. Figure 3 shows the possibilities of five different
  • HPCVM High Pressure Casing Models HPCVM (HPCVM 1 to HPCVM 5) and two different LPCVM low pressure casings (LPCVM 1, LPCVM 2) assemble CASM casemate according to step a).
  • LPCVM 1 to HPCVM 5 High Pressure Casing Models HPCVM (HPCVM 1 to HPCVM 5) and two different LPCVM low pressure casings (LPCVM 1, LPCVM 2) assemble CASM casemate according to step a).
  • LPCVM 1 to HPCVM 5 High Pressure Casing Models HPCVM (HPCVM 1 to HPCVM 5) and two different LPCVM low pressure casings (LPCVM 1, LPCVM 2) assemble CASM casemate according to step a).
  • LPCVM 1 to HPCVM 5 High Pressure Casing Models HPCVM (HPCVM 1 to HPCVM 5) and two different LPCVM low pressure casings (LPCVM 1, LPCVM 2) assemble CASM casemate according to step
  • HPCVM high-pressure casing models are selected for optimum efficiency with the best expansion ratio, impeller outer diameter and spiral base circle.
  • the various high-pressure casing model Coats HPCVM under ⁇ the high pressure model spiral HSPM divorced particular by differently sized plenums SCL.
  • the high-pressure model spiral HSPM provides Versteifungsmodellrip ⁇ pen FINM, in particular, the casting of stiffening ribs for stiffening ⁇ the high-pressure spiral HSP shown in Figure 4 are used.
  • the high-pressure model spiral HSPM has a spiral inlet SPI pointing radially outwards into the collecting space.
  • the spiral collecting space SCL of the high-pressure model spiral HSPM extends radially outward from the spiral inlet SPI, annularly in the circumferential direction and in the axial direction, starting from the spiral inlet SPI toward the low-pressure side LPS.
  • the spiral outlet is secant-like - approximately tangential to the circumferentially enjoyedre ⁇ ckenden spiral collection space SCL.
  • the housing model casing CCVM is provided with foot support models SUPM, wherein the support foot models SUPM support the housing CAS in a first vertical orientation against the ground in a setup as already defined above with a horizontally extending axis X.
  • the support foot models SUPM support the housing CAS in a first vertical orientation against the ground in a setup as already defined above with a horizontally extending axis X.
  • the Aufstellfußmodelle SUPM on the housing model jacket CCVM also Aufstellfußmodelle are provided so that the resulting housing CAS embarkstellf fele for two possible verti ⁇ cal alignments with horizontal axis X has.
  • the radial turbofan energy machine RFM which is shown schematically in longitudinal section in FIG. 4, has a cast housing CAS which extends along an axis X.
  • the Gussgefeldu ⁇ se CAS has a housing jacket CCV formed undivided in the circumferential direction.
  • the Radialturbofluidenergy ⁇ machine RFM is placed horizontally with horizontally extending axis X.
  • a rotor R which is axially guided out of the housing Ge ⁇ CAS extends.
  • the housing casing of the housing CCV CAS ⁇ means of a high pressure cap HCV is sealed from the environment.
  • the housing jacket CCV is closed off from the environment by means of a low-pressure cover LCV.
  • the rotor R is by means of a clutch CUP on the high pressure side HPS with a drive DRI torque transmitting verbun ⁇ the.
  • a radial bearing HBR On the high pressure side HPS is a radial bearing HBR, which is attached to the high pressure cover HCV.
  • a radial bearing LBR On the low pressure side LPS are a radial bearing LBR and a thrust bearing LBA, which are attached to the low pressure cover LCV.
  • Both on the high pressure side HPS and on the Nie ⁇ der horrseite LPS are each a shaft seal, namely, a high pressure shaft seal HSS and a low pressure shaft seal LSS to seal a circumferentially extending movement gap between the rotor R and the respective lid.
  • the housing jacket CCV is in an axial plane perpendicular to the axis X extending in egg ⁇ ner indicated by a dash-dotted line and extending in the circumferential direction along the housing shell CCV parting line SPA ( Figure 1) between a
  • the be ⁇ preferred alternative of the design of the housing shell CCV is that the housing shell CCV of the housing CAS in an axial plane perpendicular to the axis X (also shown here by means of the parting line SPA ( Figure 1)) extending in the circumferential direction extending transition between low pressure side LPS and high-pressure side HPS, wherein the housing shell is continuously integrally formed as a casting in the axial direction, as a result of a made prior to molding and casting in the casting process compilation of the housing casting model of a particular high-pressure model jacket and a certain low-pressure model jacket.
  • SPA Parting line
  • Low-pressure housing jackets are provided.
  • the high-pressure housing jacket HCV is provided with a high pressure spiral HSP comprising a collecting space SCL, wherein the collecting space SCL has a circumferentially tangetial and radially outwardly directed outlet opening OOC and a radially outwardly facing outlet nozzle OFL of the housing CAS or high-pressure housing jacket HPCV.
  • the low-pressure housing jacket LPCV On the low-pressure side LPS, the low-pressure housing jacket LPCV has a radial inlet opening IOP and an inlet connection piece IFL, which adjoins it against the flow direction, into the cast housing CAS.
  • inlet connection IFL is also the socket diametrically into two equal halves dividing flow rib GFI ( Figure 1), on the one hand stiffen the neck and ⁇ other hand, the incoming process fluid PF ( Figure 2) in two substantially identical volumetric flow rates for the two halves of the annular inflow ⁇ divides.
  • FIG. 2 also shows that radially extending stiffening ribs FIN on the outside of the cast housing CAS at least in the region of the high-pressure spiral HSP.
  • This Ver ⁇ steifungsrippen FIN go in a horizontal installation of the machine preferably both towards the bottom in mounting feet SUPM above and in the opposite direction, so that the machine can be placed in the opposite vertical orientation with horizontally extending axis X.
  • This option may be especially useful if the Strö ⁇ flow direction to be reversed with the same arrangement of the drive DRI.
  • FIG. 2 also shows that the outlet nozzle RFL has an extension direction along an outlet nozzle axis OFX, and the inlet nozzle IFL has an extension direction along a direction of extension
  • Inlet nozzle axis IFX identifies, wherein the cast housing CAS is formed such that the outlet nozzle axis OFX and the inlet nozzle axis IFX in a list of radial turbofan energy engine RFM with horizontally extending axis lie substantially in an identical horizontal plane.
  • a compensating piston BAP is provided on the rotor R which separates a high-pressure chamber HPC from a low-pressure chamber LPC by means of a compensating piston shaft seal BAS.
  • the balance piston BAP is arranged axially in the direction of the high pressure side HPS adjacent to an impeller IMP of the rotor R. This is adjacent to the balance piston BAP.
  • te impeller IMP is traversed by the process fluid PF on the highest in the radial turbofluid energy machine RFM pressure level.
  • a compensation line BAC connects the low ⁇ pressure chamber LPC with the inlet chamber INC downstream of the inlet opening IOP. This compensation line BAC is connected for this purpose only to openings in the housing jacket CCV.
  • the machine can be opened by removing the low-pressure cover LCV and a réellebün ⁇ del IBN consisting of the rotor and surrounding flow-guiding components can be axially removed from the housing CAS, without dismantling the compensation line BAC.
  • a method for assembling the radial turbofluid energy machine RFM comprises the following steps: a) setting up the housing jacket CCV with a substantially horizontal axis X,
  • the inner bundle IBN here comprises as stationary components the so-called return stages RRS or intermediate bottoms which respectively downstream of an impeller IMP the process fluid PF by 180 ° C from radially outward to radially inwardly diverting and the downstream befindli ⁇ chen stage axially in the forward following impeller.
  • a high-pressure spiral HSP is part of the housing CAS with a spiral inlet SPI opening radially inwardly from the high-pressure spiral HSP and viewed against the flow direction.
  • a spiral inlet SPI opening radially inwardly from the high-pressure spiral HSP and viewed against the flow direction.
  • downstream of the collecting space SCL extends substantially axially in the direction of the low pressure side LPS.
  • the collecting space SCL is located radially outward of the spiral inlet SPI.
  • FIG. 5 shows a schematic longitudinal section through a conventional radial turbofan energy machine. The essential features of this machine were already described in the introduction to the description.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses (CAS) einer Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) umfassend die folgenden Schritte: a) Zusammenstellung eines Gehäusegussmodells (CASM), b) Abformen des zusammengestellten Gehäusegussmodells (CASM), c) Gießen des Gussgehäuses (CAS). Daneben betrifft die Erfindung ein mehrteiliges Gehäusegussmodell zur Herstellung des Gussgehäuses der Radialturbofluidenergiemaschine. Die Erfindung betrifft eine Gehäusebaureihe einer Baureihe einer Radialturbofluidenergiemaschine.

Description

Beschreibung
Gehäusegussmodell, Gehäusebaureihe, Verfahren zur Erzeugung eines gegossenen Gehäuses einer Radialturbofluidenergiema- schine
Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Gehäusegussmodell zur Herstellung des Gussgehäuses der Radialturbofluidenergiema- schine .
Die Erfindung betrifft eine Gehäusebaureihe einer Baureihe einer Radialturbofluidenergiemaschine .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses einer Radialturbofluidenergiemaschine umfassend die Schritte:
a) Zusammenstellung eines Gehäusegussmodells,
b) Abformen des zusammengestellten Gehäusegussmodells, c) Gießen des Gehäuses.
In der Folge - insbesondere in der Figurenbeschreibung, wird häufig auf ein Gussgehäuse einer Radialturbofluidenergiema¬ schine Bezug genommen auch wenn sich die Erfindung zu erheblichen Anteilen stattdessen mit einem Gehäusegussmodell beschäftigt. Dies ist insbesondere darin begründet, dass
Gehäusegussmodelle aufgrund des Abformens und Abgießens - was eine Kopie der Form entspricht - bis auf für die Erfindung unwesentliche Differenzen formidentisch mit den Gussgehäusen sind .
In diesem Dokument wird auch häufig auf Eigenschaften, Vorteile und Merkmale von Radialturbofluidenergiemaschine Bezug genommen, wobei die Erfindung sich mit einem
Gehäusegussmodell, einer Gehäusebaureihe und Verfahren zur Erzeugung eines gegossenen Gehäuses einer Radialturbofluid¬ energiemaschine beschäftigt. Dies ist darin begründet, dass Vorteile an der Radialturbofluidenergiemaschine in der Be¬ schaffenheit der erfindungsgemäßen Gegenstände und Verfahren begründet sind. Diese gedankliche Zusammenführung ist in der Folge nicht immer wiederholt dargelegt. Radialturbofluidenergiemaschinen, für die die mittels der eingangs vorgestellten Gegenstände und Verfahren hergestell¬ ten Gehäuse bestimmt sind, finden als Turboverdichter häufig Anwendung in Form von Pipelinekompressoren zur Förderung von Erdgas .
Die Gegebenheiten an Gehäusen für eine Radialturbofluidener- giemaschine, die mittels der eingangs vorgestellten Gegen- stände und Verfahren hergestellt worden sind, sind vorliegend für die Ausbildung der Radialturbofluidenergiemaschine als Radialturboverdichter beschrieben. Bei der ebenfalls erfindungsgemäß möglichen Ausbildung der Radialturbofluidenergie¬ maschine als Radialturboexpander ist die Strömungsrichtung eines Prozessfluids gedanklich umzukehren, derart, dass bei¬ spielsweise Bezeichnungen, wie „stromabwärts" sich zu „strom¬ aufwärts" ergeben.
In Abhängigkeit von den thermodynamischen Anforderungen an die Radialturbofluidenergiemaschine ist eine bestimmte Anzahl an Laufrädern an dem Rotor vorzusehen und die strömungsführenden Komponenten sind aerodynamisch anzupassen, insbesondere ein spiralförmiger Sammelraum des Gehäuses, auch als Hochdruckspirale bezeichnet, stromabwärts der letzten
Verdichterstufe, muss speziell angepasst werden.
Radialturbofluidenergiemaschinen werden in der Regel als kompakte Einheit mit einem Antrieb oder Abtrieb auf einer ge¬ meinsamen Plattform zur Verfügung gestellt. Bei einer Wartung oder einer Inspektion an der Radialturbofluidenergiemaschine ist eine Öffnung eines Gehäuses in der Regel obligatorisch, wobei es bevorzugt ist, einen Aufwand an den sonstigen ange¬ schlossenen Aggregaten zu vermeiden. Insbesondere soll ein Antrieb oder Abtrieb der Radialturbofluidenergiemaschine nicht bewegt werden müssen.
Die mittels der eingangs definierten Gegenstände und Verfah¬ ren herzustellenden Gehäuse sind bevorzugt in Topfbauweise konstruiert, so dass es an dem Gehäuse keine sich entlang der zentralen Achse beziehungsweise Rotationsachse erstreckende Teilfuge gibt. Da die Maschinen in der Regel horizontal auf¬ gestellt werden, wird diese Art der Teilfuge dann auch als horizontale Teilfuge bezeichnet. Eine Teilfuge geht mit loka¬ len, in dem Bereich der Teilfuge notwendigen Materialkonzentrationen einher, die einerseits Bauraum, andererseits zusätzlichen Werkstoff erfordern und außerdem Steifigkeitssprünge in dem Gehäuse verursachen. Die Vermeidung der horizontalen Teilfuge hat bei der Topfbauweise auch den Vorteil, dass un¬ ter den mechanischen und thermischen Belastungen an dem Gehäuse keine in Umgangsrichtung asymmetrischen Verformungen auftreten, die zu Ausrichtproblemen und zu Leckagen in der Teilfuge führen können.
In der Terminologie dieses Dokumentes bedeutet die Bezugnahme auf eine Achse stets die Bezugnahme auf die zentrale Erstre¬ ckungsachse des Gehäuses - wenn nicht anders angegeben. Vor¬ liegend ist diese zentrale Erstreckungsachse in der Regel na- hezu oder absolut identisch mit einer Rotationsachse eines Rotors der Radialfluidenergiemaschine, für die das Gehäuse hergestellt worden ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mittels dem erfindungsgemäßen Gehäusemodells. Insbesondere sind Begriffe, wie axial, radial, tangential oder Umfangsrichtung auf diese Achse bezogen.
Die bevorzugte Anwendung der Erfindung sind die Gehäuse von Radialturboverdichtern, insbesondere ausgebildet als Pipe- lineverdichter zur Verdichtung von Erdgas. Alternativ kann das erfindungsgemäße Gehäuse einer Radialturbofluidenergiema¬ schine auch für einen Expander verwendet werden. Im Wesentlichen ist eine derartige Ausbildung identisch unter Umkehr der Strömungsrichtung .
Die Begriffe „Hochdruck" und „Niederdruck" sind im Rahmen dieses Dokumentes derart zu verstehen, dass im Normalbetrieb der erfindungsgemäßen Maschine im Bereich des Niederdrucks ein geringerer Druck herrscht als im Bereich des Hochdrucks. Niederdruck bedeutet nicht zwingend, dass sich das dort herr¬ schende Druckniveau in der Größenordnung des atmosphärischen Druckes oder darunter befindet.
In Figur 5 ist eine herkömmliche Radialturbofluidenergiema- schine in Form eines Radialverdichters als Längsschnitt sche¬ matisch wiedergegeben. Diese Darstellung dient der Illustration der bisherigen Gehäusekonstruktion. Die gezeigte Radial- turbofluidenergiemaschine RFM umfasst einen Rotor R, der sich entlang einer Achse X erstreckt und die Impeller IMP umfasst, im einzelnen in Strömungsrichtung: einen ersten Impeller IMP1, einen zweiten Impeller IMP 2 und einen dritten Impeller IMP3. Ein Prozessfluid PF gelangt durch den Einlass eines Ge- häuses CAS in das Innere der Maschine und wird mittels der
Impeller IMP und mittels zwischen den Impellern stationär angeordneter Zwischenböden auf einen Enddruck verdichtet. Nach dem dritten Impeller IMP3 wird das Prozessfluid PF in einer Hochdruckspirale HSP gesammelt, bevor es das Gehäuse CAS durch einen Austritt radial verlässt. Das Gehäuse CAS umfasst im Wesentlichen einen Gehäusemantel CCV, auf einer Niederdruckseite einen Niederdruckdeckel LPC und auf einer Hoch¬ druckseite einen Hochdruckdeckel HPC. Die Hochdruckspirale HSP beansprucht so viel radialen
Bauraum, dass das Gehäuse CAS unter Optimierung des Material¬ bedarfs und des Bauraumbedarfs glockenförmig ausgebildet ist, wobei der größere Außen- und Innendurchmesser auf der Hochdruckseite bedingt durch die Hochdruckspirale HSP vorgesehen ist.
Dementsprechend groß muss der Hochdruckdeckel HPC des Gehäu¬ ses CAS insbesondere hinsichtlich des Durchmessers ausgebil¬ det sein und aufgrund des Druckes auch hinsichtlich seiner Stärke hinreichend dimensioniert und an dem Gehäusemantel CCV aufwändig befestigt werden. Der Durchmesser der Hochdruckspi¬ rale und damit des Hochdruckdeckels prägt die Gesamtgröße der Maschine und verursacht hohe Kosten. Aufgrund der erforderlichen Glockenform des Gehäuses CAS ist die Mantelfläche auch nicht annähernd zylindrisch und Wände der Mantelfläche sind gebogen. Das wegen der Abmessungen der Hochdruckspirale HSP ebenfalls glockenförmig ausgebildete In¬ nenbündel IB kann nur entlang einer ersten axialen Montagerichtung DX1 in das Gehäuse CAS beziehungsweise den
Gehäusemantel CCV eingeführt werden. Die Einführung des In¬ nenbündels IB erfolgt durch die Öffnung des Gehäusemantels seitens des Hochdruckdeckels HPC. Infolge der Glockenform auch an dem Innendurchmesser des Gehäuses CAS ist eine Ab- stützung des Innenbündels IB in dem Gehäusemantel nicht mög¬ lich während der Montage, so dass man mit einem sogenannten Schachtelhalm das Innenbündel IB entlang des Rotors verlän- gert und außerhalb des Gehäuses CAS auf der Niederdruckseite oder an dem Niederdruckdeckel den Schachtelhalm (z.B. Fig 3, 4, 5 der EP 2 045 472 AI) gegen die Gewichtskraft des Rotors abstützt, so dass eine axiale Einführung des Innenbündels IB in Richtung der ersten Montagerichtung DX1 ohne behindernden Kontakt des Innenbündels IB auf der Innenseite des
Gehäusemantels CCV erfolgen kann.
Diese Art der Montage ist sehr aufwändig und erfordert regel¬ mäßig die zusätzliche Lieferung von Spezialwerkzeugen, insbe- sondere des Schachtelhalms, dessen Bereitstellung mit signi¬ fikanten Zusatzkosten einhergeht.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Ausbildung der Radi- alturbofluidenergiemaschine RFM gemäß Figur 5 besteht in den gewaltigen Abmessungen des Hochdruckdeckels HPC, der sich in seinem Durchmesser an der zu dem Innenbündel IB gehörenden Hochdruckspirale HSP orientiert. Der große Durchmesser be¬ dingt auch eine massive Dicke des Hochdruckdeckels HPC und erfordert besonders zuverlässige stationäre Abdichtungen des Hochdruckdeckels HPC zu dem Gehäusemantel CCV, wobei der
Gehäusemantel CCV im Hochdruckbereich zusätzlich durch die Befestigung des Hochdruckdeckels HPC mittels Schrauben SCR geschwächt ist. Das hohe Gewicht des Hochdruckdeckels HPC er- fordert darüber hinaus besondere Maßnahmen auch im Rahmen der Montage zur Abstützung und Führung des Hochdruckdeckels HPC und eine besondere Sorgfalt, damit die Abdichtung des Hoch¬ druckdeckels HPC im Fügevorgang nicht zerstört wird.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, das
Gehäusegussmodell, die Gehäusebaureihe und das Verfahren zur Erzeugung eines gegossenen Gehäuses einer Radialturbofluid- energiemaschineso zu verbessern, dass zumindest einige der oben angeführten Nachteile zumindest teilweise vermieden wer- den .
Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses der eingangs defi- nierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Verfahrensan- Spruchs vor.
Daneben schlägt die Erfindung ein neuartiges
Gehäusegussmodell vor.
Daneben schlägt die Erfindung eine neuartige Gehäusebaureihe vor .
Jeweils auf unabhängige Ansprüche zurückbezogene Unteransprü¬ che beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Variabilität der Gestaltung des für die Radialturbo- fluidenergiemaschine benötigten Gehäuses, wobei das Gehäuse strömungstechnisch vorteilhaft als Gussbauteil bereitgestellt wird und für eine Vielzahl von Geometrien für die Hochdruckspirale nicht die gleiche Anzahl an vollständigen
Gussgehäusemodellen bereitgestellt werden muss. Die verschie¬ denen auswählbaren Hochdruckgehäusemantelmodelle und
Niederdruckgehäusemantelmodelle müssen an den sich jeweils gegenüberstehenden und einander anzufügenden Stirnflächen lediglich eine identische Geometrie bzw. Querschnittsgeometrie aufweisen, so dass ein weitestgehend glatter Übergang zwi- sehen den zusammengefügten Modellteilen gewährleistet ist. Geht man von dem in Figur 3 gezeigten Beispiel aus, zeigt sich, dass bei einer erreichbaren Typenvielfalt von zehn verschiedenen Geometrien für den gesamten Gehäusemodellmantel lediglich fünf Hochdruckteile und zwei Niederdruckteile be¬ reitgestellt werden müssen. Diese Ersparnis addiert sich zu der besonderen Materialersparnis, die sich aus der Gestaltung des Gehäuses als Gussbauteil mit integrierter Hochdruckspira¬ le ergibt. Die spezielle Modularisierung, die der Erfindung zugrunde liegt, ermöglicht es, die Hochdruckspirale nicht an einen in das Gehäuse einzuführenden Innenbündel vorzusehen sondern als integralen Bestandteil des Gehäuses auszuführen. Dadurch reduziert sich der Durchmesser des Innenbündels, so dass die Maschine insgesamt mit einem geringeren radialen Bauraum ausgeführt werden kann. Hierbei ist es besonders vor¬ teilhaft, wenn die Hochdrucköffnung eine geringere Weite als die Niederdrucköffnung aufweist und dementsprechend der De¬ ckel für die Hochdrucköffnung beziehungsweise der Hochdruckmodelldeckel sehr viel kleiner und damit auch materialsparender ausgebildet werden kann.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Zusammenstellen aus verschiedenen
Hochdruckgehäusemantelmodellen ausgewählt werden kann, welche verschiedenen Hochdruckgehäusemantelmodelle zu dem selben Hochdruckmodelldeckel passen bzw. die gleiche Öffnung vorse¬ hen, die mittels des Hochdruckmodelldeckels zu verschließen ist .
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Zusammenstellen aus verschiedenen
Niederdruckgehäusemantelmodellen ausgewählt werden kann, welche verschiedenen Niederdruckgehäusemantelmodelle zu dem sel¬ ben Niederdruckmodelldeckel passen bzw. die gleiche Öffnung vorsehen, die mittels des Niederdruckmodelldeckels zu ver¬ schließen ist. Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusemodellmantel derart ausgebildet ist, dass das damit herzustellende Gussgehäuse in Axialrichtung ungeteilt ausgebildet ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Gehäusemodellmantel derart ausgebildet ist, dass das damit herzustellende Gussge¬ häuse auch in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist. Die ungeteilte Ausbildung des Gehäusemodellmantels in Axialrich- tung bezieht sich nur auf die Ausführung des Mantels selbst, wobei dieser mittels des bereits beschriebenen Hochdruckde¬ ckels und Niederdruckdeckels axial verschließbar ausgebildet ist . Zweckmäßig ist zumindest der Bereich der Hochdruckmodellspi¬ rale mit Versteifungsrippenmodellen ausgeführt, so dass die Wandstärke der Hochdruckmodellspirale beziehungsweise der Hochdruckspirale geringer ausgeführt werden kann, weil die Hochdruckspirale auf diese Weise Rippen-versteift ausgeführt ist.
Die Bauteilvielfalt wird weiter reduziert, wenn das
Gehäusegussmodell mindestens ein Aufstellfußmodell umfasst, mittels dessen mindestens ein Aufstellfuß modelltechnisch an das sonstige Gussgehäuse anformbar ist.
Besonders zweckmäßig, insbesondere bei einer Ausbildung der herzustellenden Radialturbofluidenergiemaschine ist es, wenn ein Austrittsstutzenmodell als lösbarer Bestandteil des
Gehäusegussmodells für den Austrittsstutzen vorgesehen ist und eine Erstreckungsrichtung entlang einer
Austrittsstutzenachse sich aus der Ausbildung und Anbringung ergibt und ein Eintrittsstutzenmodell als lösbarer Bestand¬ teil des Gehäusegussmodells für den Eintrittsstutzen vorgese- hen ist, wobei der Eintrittsstutzen sich entlang einer Erstreckungsrichtung einer Eintrittsstutzenachse erstreckt, wo¬ bei das Gehäusegussmodell und die Ausbildung und Anbringung der Stutzenmodelle derart ausgebildet ist, dass die Eintrittsstutzenachse und die Austrittsstutzenachse bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine mit horizon- talverlaufender Achse im Wesentlichen in einer identischen Horizontalebene liegen.
Besonders zweckmäßig lassen sich mittels der Erfindung
Gehäusebaureihen herstellen, die jeweils Bestandteile
Radialturboenergiemaschine sind. Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher be¬ schrieben. Neben dem Ausführungsbeispiel und neben den expli¬ ziten Rückbezügen und den daraus entstehenden Merkmalskombinationen der Ansprüche gibt es für den Fachmann weitere Kom- binationsmöglichkeiten der hier offenbarten Merkmale, die ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind. Es zeigen: einen schematischen Längsschnitt durch ein Gehäusegussmodell nach der Erfindung, eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Gehäusegussmodells nach der Erfindung,
eine schematische Wiedergabe des Zusammenstellens eines Gehäusegussmodells, ein schematischer Längsschnitt durch eine Radial¬ turbofluidenergiemaschine mit einem Gussgehäuse hergestellt nach der Erfindung, Figur 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Radialturbofluidenergiemaschine herkömmlicher Bauart,
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Längs¬ schnitts durch ein mehrteiliges (also nicht einteiliges) Gehäusegussmodell CASM umfassend einen Gehäusemodellmantel CCVM, einen Hochdruckmodelldeckel HCVM und einen Niederdruckmodelldeckel LCVM. Figur 2 zeigt ein Gehäusegussmodell dieses Gehäuses in schematischer dreidimensionaler Ansicht nach der Erfindung .
Der Hochdruckmodellmantel CCVM erstreckt sich entlang einer Achse X von einer Hochdruckseite HPS zu einer Niederdrucksei- te LPS . Der Gehäusemodellmantel CCVM ist in einer Axialebene senkrecht zur Achse X in einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Teilfuge SPA geteilt in einen Hochdruckmodellmantel HPCVM und einen Niederdruckmodellmantel LPCVM. Der Hoch¬ druckmodellmantel HPCVM ist in einem Axialbereich als eine Hochdruckmodellspirale HSPM mit einer Öffnung für einen Aus¬ trittsstutzen ausgebildet. Der Niederdruckmodellmantel LPCVM weist eine Eintrittsöffnung IOC für einen Eintrittsstutzen IFL in das Gussgehäuse CAS auf. In der dreidimensionalen Darstellung der Figur 2 sind das Eintrittsstutzenmodell IFLM und das Austrittsstutzenmodell OFLM dargestellt. Sowohl das
Eintrittsstutzenmodell IFLM als auch das
Austrittsstutzenmodell OFLM erstrecken sich entlang einer Achse, nämlich einer Eintrittsstutzenachse IFX bzw. einer Austrittsstutzenachse OFX. Das Gehäusegussmodell CASM ist be- vorzugt derart ausgebildet, dass bei einer Aufstellung einer entsprechenden Radialturboenergiemaschine, mit einer horizon¬ talen Ausrichtung der Achse X (die auch als Rotationsachse eines Rotors R bei vollständig zusammengestellter Radial- fluidturboenergiemaschine RFM vorliegt) , wie es auch in Fi- gur 2 abgebildet ist, sind die Eintrittsstutzenachse IFX und die Austrittsstutzenachse OFX in der gleichen Horizontalebene angeordnet. Bei unterschiedlichen thermodynamischen Anforderungen an die in der Figur 4 dargestellte Radialturbofluid- energiemaschine RFM ist die Hochdruckspirale HSP beziehungs- weise das Hochdruckspiralenmodell HSPM jeweils in der Größe anzupassen. Deswegen sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass in einem ersten Schritt eine Zusammenstellung des Gehäusegussmodells CASM erfolgt, bevor in einem zweiten
Schritt ein Abformen des zusammengestellten
Gussgehäusemodells CASM stattfindet und schließlich in einem dritten Schritt ein Gießen des Gehäuses CAS erfolgt. Die Zu¬ sammenstellung des Gehäusegussmodells CASM erfolgt unter An¬ wendung der bereits erläuterten Modularität des Gehäusemodellmantels CCVM und dessen Aufteilung in einen Hochdruckmodellmantel HPCM und einen Niederdruckmodellmantel LPCVM. Je nach thermodynamischer Anforderung erfolgt die Zusammenstellung des Gehäusemodellmantels CCVM aus einer Aus- wähl verschiedener Niederdruckgehäusemodellmäntel LPCVM und einer Auswahl eines geeigneten Hochdruckgehäusemodellmantels HPCVM aus verschiedenen Modellen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Figur 3 zeigt die Möglichkeiten, aus fünf verschiedenen
Hochdruckgehäusemodellmänteln HPCVM (HPCVM 1 bis HPCVM 5) und zwei verschiedenen Niederdruckgehäusemodellmänteln LPCVM (LPCVM 1, LPCVM 2) das Gehäusegussmodell CASM gemäß dem Verfahrensschritt a) zusammenzustellen. Die Anzahl der Auswahl- möglichkeiten für die beiden Modellteile ist hier nur beispielhaft. Auf diese Weise kann die
Hochdruckgehäusemodellmänteln HPCVM im Sinne eines optimalen Wirkungsgrads ausgewählt werden mit hierzu bestem Erstre- ckungsverhältnis , Laufradaußendurchmesser und Spiralgrund- kreis.
Die verschiedenen Hochdruckgehäusemodellmäntel HPCVM unter¬ scheiden sich insbesondere durch unterschiedlich große Sammelräume SCL der Hochdruckmodellspirale HSPM. Insbesondere die Hochdruckmodellspirale HSPM sieht Versteifungsmodellrip¬ pen FINM vor, die insbesondere dem Abguss von Versteifungs¬ rippen zur Versteifung der in Figur 4 dargestellten Hochdruckspirale HSP dienen. Die Hochdruckmodellspirale HSPM weist einen radial nach außen in den Sammelraum weisenden Spiraleinlass SPI auf. Der Spi- ralsammelraum SCL der Hochdruckmodellspirale HSPM erstreckt sich radial nach außen ausgehend von dem Spiraleinlass SPI, ringförmig in Umfangsrichtung und in axialer Richtung ausge- hend von dem Spiraleinlass SPI in Richtung der Niederdruckseite LPS . Der Spiralaustritt liegt hierbei Sekanten-artig - annähernd tangential zu dem sich in Umfangsrichtung erstre¬ ckenden Spiralsammelraum SCL. Der Gehäusemodellmantel CCVM ist mit AufStellfußmodellen SUPM versehen, wobei die Aufstellfußmodelle SUPM sowohl bei einer Aufstellung, wie sie bereits oben mit horizontal sich erstre- ckender Achse X definiert wurde, das Gehäuse CAS in einer ersten Vertikalorientierung gegen den Untergrund abstützen. Daneben ist vorgesehen, dass auf der gegenüberliegenden Seite der Aufstellfußmodelle SUPM an dem Gehäusemodellmantel CCVM ebenfalls Aufstellfußmodelle vorgesehen sind, so dass das re- sultierende Gehäuse CAS Aufstellfüße für zwei mögliche Verti¬ kalausrichtungen bei horizontaler Achse X aufweist.
Die in der Figur 4 im Längsschnitt schematisch wiedergegebene Radialturbofluidenergiemaschine RFM weist ein Gussgehäuse CAS auf, das sich entlang einer Achse X erstreckt. Das Gussgehäu¬ se CAS weist einen Gehäusemantel CCV auf, der in Umfangsrich- tung ungeteilt ausgebildet ist. Die Radialturbofluidenergie¬ maschine RFM ist horizontal mit sich horizontal erstreckender Achse X aufgestellt. Auf der in der Figur 2, 4 weiter links wiedergebebenen Seite befindet sich eine axiale Hochdrucksei¬ te HPS des Gussgehäuses CAS. Auf der rechts wiedergegebenen Seite befindet sich eine axiale Niederdruckseite LPS . Entlang der Achse X erstreckt sich ein Rotor R der axial aus dem Ge¬ häuse CAS herausgeführt ist. Auf der Hochdruckseite HPS ist der Gehäusemantel CCV des Gehäuses CAS mittels eines Hoch¬ druckdeckels HCV gegenüber der Umgebung verschlossen. Auf der Niederdruckseite LPS ist der Gehäusemantel CCV mittels eines Niederdruckdeckels LCV gegenüber der Umgebung verschlossen. Der Rotor R ist mittels einer Kupplung CUP auf der Hochdruck- seite HPS mit einem Antrieb DRI drehmomentübertragend verbun¬ den .
Auf der Hochdruckseite HPS befindet sich ein Radiallager HBR, das an dem Hochdruckdeckel HCV angebracht ist. Auf der Nie- derdruckseite LPS befinden sich ein Radiallager LBR und ein Axiallager LBA, die an dem Niederdruckdeckel LCV angebracht sind. Sowohl auf der Hochdruckseite HPS als auch auf der Nie¬ derdruckseite LPS befinden sich jeweils eine Wellendichtung, nämlich eine Hochdruckwellendichtung HSS und eine Niederdruckwellendichtung LSS, um einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Bewegungsspalt zwischen dem Rotor R und dem jeweiligen Deckel abzudichten. Der Gehäusemantel CCV ist in einer Axialebene senkrecht zur Achse X sich erstreckend in ei¬ ner mittels einer strichpunktierten Linie angedeuteten und sich in Umfangsrichtung entlang des Gehäusesmantels CCV erstreckenden Teilfuge SPA (Figur 1) zwischen einem
Niederdruckgehäusemantel LCV und einem Hochdruckgehäusemantel HCV getrennt ausgebildet und mittels einer Verschraubung, an¬ gedeutet durch Schrauben SCR, lösbar zusammengefügt. Die be¬ vorzugte Alternative der Ausbildung des Gehäusemantels CCV besteht darin, dass der Gehäusemantel CCV des Gehäuses CAS in einer Axialebene senkrecht zur Achse X (hier auch mittels der Teilfuge SPA (Figur 1) dargestellt) sich erstreckend einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Übergang zwischen Niederdruckseite LPS und Hochdruckseite HPS aufweist, wobei der Gehäusemantel als Gussteil in Axialrichtung kontinuierlich einstückig ausgebildet ist, in Folge einer vor dem Abformen und Abgießen im Gussverfahren erfolgten Zusammenstellung des Gehäusegussmodells aus einem bestimmten Hochdruckmodellmantel und einem bestimmten Niederdruckmodellmantel. Auf diese Weise gelingt es, verschiedene Hochdruckmantelgeometrien mit
Niederdruckmantelgeometrien zu kombinieren, wobei die Gussmodelle nur für die unterschiedlichen Hochdruckmäntel und
Niederdruckgehäusemäntel vorzusehen sind.
Der Hochdruckgehäusemantel HCV ist mit einer Hochdruckspirale HSP aufweisend einen Sammelraum SCL versehen, wobei der Sammelraum SCL eine in Umfangsrichtung tangetial und radial nach außen gerichtete Austrittsöffnung OOC und einen radial nach außen weisenden Austrittsstutzen OFL des Gehäuses CAS beziehungsweise Hochdruckgehäusemantels HPCV aufweist. Auf der Niederdruckseite LPS weist der Niederdruckgehäusemantel LPCV eine radiale Eintrittsöffnung IOP auf und einen daran sich gegen die Strömungsrichtung betrachtet sich anschließenden Eintrittsstutzen IFL in das Gussgehäuse CAS. Diese Bauteile sind in der Figur 2 ebenso wie der Austittsstutzen OFL sicht¬ bar .
In dem Eintrittsstutzen IFL befindet sich auch eine den Stut- zen diametral in zwei gleiche Hälften teilende Strömungsrippe GFI (Figur 1), die einerseits den Stutzen versteift und an¬ dererseits das einströmende Prozessfluid PF (Figur 2) in zwei im Wesentlichen identische Volumenströme für die beiden Hälf¬ ten der ringförmigen Einströmkammer aufteilt.
Auch in der Figur 2 gut erkennbar sind sich radial erstreckende Versteifungsrippen FIN außen an dem Gussgehäuse CAS zumindest in dem Bereich der Hochdruckspirale HSP. Diese Ver¬ steifungsrippen FIN gehen bei einer horizontalen Aufstellung der Maschine bevorzugt sowohl zum Boden hin in Aufstellfüße SUPM über als auch in die entgegensetzte Richtung, damit die Maschine auch in umgekehrter Vertikalorientierung mit sich horizontal erstreckender Achse X aufgestellt werden kann. Diese Option kann besonders zweckmäßig sein, wenn die Strö¬ mungsrichtung umgekehrt werden soll bei gleicher Anordnung des Antriebs DRI . In der Figur 2 ist daneben auch erkennbar, dass der Austrittsstutzen RFL eine Erstreckungsrichtung entlang einer Austrittsstutzenachse OFX ausweist und der Ein- trittsstutzen IFL eine Erstreckungsrichtung entlang einer
Eintrittsstutzenachse IFX ausweist, wobei das Gussgehäuse CAS derart ausgebildet ist, dass die Austrittsstutzenachse OFX und die Eintrittsstutzenachse IFX bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine RFM mit horizontal verlaufen- der Achse im wesentlichen in einer identischen Horizontalebene liegen.
In der Figur 4 ist an dem Rotor R ein Ausgleichskolben BAP vorgesehen, der mittels einer Ausgleichskolbenwellendich- tung BAS eine Hochdruckkammer HPC von einer Niederdruckkammer LPC trennt. Der Ausgleichskolben BAP ist axial in Richtung der Hochdruckseite HPS neben einem Impeller IMP des Rotors R angeordnet. Dieser dem Ausgleichskolben BAP benachbar- te Impeller IMP wird von dem Prozessfluid PF auf dem in der Radialturbofluidenergiemaschine RFM höchsten Druckniveau durchströmt. Eine Ausgleichsleitung BAC verbindet die Nieder¬ druckkammer LPC mit der Eintrittskammer INC stromabwärts der Eintrittsöffnung IOP. Diese Ausgleichsleitung BAC ist zu diesem Zweck nur an Öffnungen in dem Gehäusemantel CCV angeschlossen. Auf diese Weise kann die Maschine durch Abnahme des Niederdruckdeckels LCV geöffnet werden und ein Innenbün¬ del IBN bestehend aus dem Rotor und umgebenden strömungslei- tenden Komponenten kann aus dem Gehäuse CAS axial entfernt werden, ohne die Ausgleichsleitung BAC zu demontieren.
Ein Verfahren zur Montage der Radialturbofluidenergiemaschine RFM sieht die folgenden Schritte vor: a) Aufstellen des Gehäusemantels CCV mit im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Achse X,
b) Anordnen einer sich im Wesentlichen parallel zur Achse X erstreckenden Führungsschiene GL vor der Niederdrucköff- nung LPO, wobei die Niederdrucköffnung LPO geöffnet ist, c) Bereitstellen des Innenbündels IBN mindestens umfassend den Rotor R und an Impellern IMP des Rotors R angeordne¬ te strömungsleitende stehende Komponenten, die mit dem Rotor R gemeinsam eine transportierbare Einheit bilden, d) Einführen des Innenbündels IBN entlang der Führungs¬ schiene GL in den Gehäusemantel CCV; das Innenbündel IBN umfasst hierbei als stehende Komponenten die sogenannten Rückführstufen RRS beziehungsweise Zwischenböden, die jeweils stromabwärts eines Impellers IMP das Prozess- fluid PF um 180°C von radial nach außen nach radial nach innen strömend umleiten und der stromabwärts befindli¬ chen Stufe axial in den nachfolgenden Impeller zuleiten.
Eine Hochdruckspirale HSP ist erfindungsgemäß Bestandteil des Gehäuses CAS mit einem von der Hochdruckspirale HSP aus und gegen die Strömungsrichtung betrachtet radial nach innen mündenden Spiraleinlass SPI. Von dem Spiraleinlass SPI ausgehend erstreckt sich stromabwärts der Sammelraum SCL im Wesentli- chen axial in Richtung der Niederdruckseite LPS . Weiterhin befindet sich der Sammelraum SCL radial außen von dem Spiral- einlass SPI . Figur 5 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine herkömmliche Radialturbofluidenergiemaschine . Bereits in der Beschreibungseinleitung wurden die wesentlichen Merkmale dieser Maschine beschrieben.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung eines Gussgehäuses (CAS) einer Radialturbofluidenergiemaschine (RFM)
umfassend die folgenden Schritte:
a) Zusammenstellung eines Gehäusegussmodells (CASM) , insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 2 - 10, wobei das Gehäusegussmodell (CASM) einen
Gehäusemodellmantel (CCVM) aufweist,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) und der
Gehäusemodellmantel (CCVM) sich entlang einer Achse (X) erstrecken,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) eine axiale Hoch¬ druckseite (HPS) aufweist,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) eine axiale Nieder¬ druckseite (LPS) aufweist,
wobei der Gehäusemodellmantel (CCVM) in einer Axialebe¬ ne senkrecht zur Achse (X) sich erstreckend eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Teilfuge (SPA) auf- weist, die den Gehäusemodellmantel (CCVM) in einen
Hochdruckmodellmantel (HPCVM) und einen Niederdruckmo¬ dellmantel (LPCVM) unterteilt,
wobei der Hochdruckmodellmantel (HPCVM) in einem Axial¬ bereich als eine Hochdruckmodellspirale (HSPM) mit ei- ner Austrittsöffnung (OOC) für einen Austrittsstutzen (OFL) ausgebildet ist,
wobei mehrere Hochdruckmodellmäntel (HPCVM1, HPCVM2, HPCVM3,...) mit zueinander unterschiedlich großen Hochdruckmodellspirale (HSPM1, HSPM2, HSPM3 , ... ) vorgesehen sind, so dass die Zusammenstellung erfolgt aus einer
Auswahl eines einzelnen Hochdruckmodellmantels (HPCVM) und dem Niederdruckmodellmantel (LPCVM) ,
b) Abformen des zusammengestellten
Gehäusegussmodells (CASM) ,
c) Gießen des Gussgehäuses (CAS) . Mehrteiliges Gehäusegussmodell (CASM) zur Herstellung eines Gussgehäuses (CAS) einer Radialturbofluidenergie- maschine (RFM) , das sich entlang einer Achse (X) erstreckt,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) einen
Gehäusemodellmantel (CCVM) aufweist,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) eine axiale Hoch¬ druckseite (HPS) aufweist,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) eine axiale Nieder¬ druckseite (LPS) aufweist,
wobei der Gehäusemodellmantel (CCVM) des
Gehäusegussmodells (CASM) in einer Axialebene senkrecht zur Achse (X) sich erstreckend eine sich in Umfangs- richtung erstreckende Teilfuge (SPA) aufweist,
wobei die axiale Hochdruckseite (HPS) des
Gehäusemodellmantels (CCVM) in einem Axialbereich als eine Hochdruckspirale (HSP) mit einer Austrittsöff¬ nung (OOC) für einen Austrittsstutzen (OFL) des Gussgehäuses (CAS) ausgebildet ist.
Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei die Niederdruckseite (LPS) eine radiale Ein¬ trittsöffnung (IOC) für einen Eintrittsstutzen (IFL) in das Gussgehäuse (CAS) aufweist.
Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei auf der axialen Hochdruckseite (HPS) das
Gehäusegussmodell (CASM) eine Hochdrucköffnung (HPO) zum Verschließen des Gussgehäuses (CAS) mittels eines Hochdruckdeckels (HCV) aufweist,
wobei auf der Niederdruckseite (LPS) das
Gehäusegussmodell (CASM) eine axiale Niederdrucköff¬ nung (LPO) zum Verschließen des Gussgehäuses (CAS) mit¬ tels eines Niedrigdruckdeckels (LCV) ausweist.
5. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 4, wobei die Hochdrucköffnung (HPO) eine geringere
Weite als die Niederdrucköffnung (LPO) aufweist. 6. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei der Gehäusemodellmantel (CCVM) derart ausgebildet ist, dass das damit herzustellende Gussgehäuse (CAS) in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist. 7. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei der Gehäusemodellmantel (CCVM) derart ausgebildet ist, dass das damit herzustellende Gussgehäuse (CAS) in Axialrichtung ungeteilt ausgebildet ist. 8. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei die Hochdruckspirale (HSP) einen sich in Umfangs- richtung erstreckenden radial nach innen mündenden Spi- raleinlass (SPI) und einen Sammelraum (SCL) aufweist, wobei sich der Sammelraum (SCL) im Wesentlichen axial von dem Spiraleinlass (SPI) ausgehend in Richtung der
Niederdruckseite (LPS) erstreckt.
9. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei sich radial erstreckende Versteifungsmodellrip- pen (FINM) außen an dem Gehäusegussmodell (CASM) zumindest in dem Bereich der Hochdruckmodellspirale (HSPM) vorgesehen sind.
10. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 2,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) mindestens ein Auf¬ stellfussmodell (SUPM) umfasst, mittels dessen mindes¬ tens ein Aufstellfuß (SUP) modelltechnisch an das sons¬ tige Gussgehäuse (CAS) anformbar ist.
11. Gehäusegussmodell (CASM) nach Anspruch 3, wobei ein Austrittsstutzenmodell (OFLM) als Bestandteil des Gehäusegussmodells (CASM) für den Austrittsstut¬ zen (OFL) vorgesehen ist und eine Erstreckungsrichtung entlang einer Austrittsstutzenachse (OFX) aufweist und ein Eintrittsstutzenmodell (IFLM) als Bestandteil des Gehäusegussmodell (CASM) für den Eintrittsstutzen (IFL) vorgesehen ist und eine Erstreckungsrichtung entlang einer Eintrittsstutzenachse (IFX) aufweist, wobei das Gehäusegussmodell (CASM) derart ausgebildet ist, dass die Austrittsstutzenachse (OFX) und die
Eintrittsstutzenachse (IFX) bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) mit horizontal verlaufender Achse (X) im Wesentlich in einer identi- sehen Horizontalebene liegen.
12. Mehrteiliges Gehäusegussmodell (CASM) zur Herstellung verschiedener Gussgehäuse (CAS) einer Baureihe (RTS) einer Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) , umfassend ein Gehäusegussmodell (CASM) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 2 - 10,
wobei das Gehäusegussmodell (CASM) zu einem Nieder¬ druckmodellmantel (LPCVM) mehrere - mindestens zwei - Hochdruckmodellmäntel (HPCVM) umfasst,
wobei zur Erzeugung eines bestimmten Gussgehäuses (CAS) ein bestimmter Hochdruckmodellmantel (HPCVM) auswählbar ist und axial an den Niederdruckmodellmantel (LPCVM) anfügbar ist. 13. Gehäusebaureihe einer Baureihe (RTS) einer Radialturbo- fluidenergiemaschine (RFM) , hergestellt mittels eines mehrteiligen Gehäusegussmodells (CASM) nach Anspruch 10 und/oder nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
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