(19)
(11)EP 3 485 170 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
17.06.2020  Patentblatt  2020/25

(21)Anmeldenummer: 17761205.8

(22)Anmeldetag:  22.08.2017
(51)Int. Kl.: 
F04D 17/12  (2006.01)
F04D 29/42  (2006.01)
F04D 29/10  (2006.01)
F04D 29/62  (2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2017/071100
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2018/050404 (22.03.2018 Gazette  2018/12)

(54)

EINWELLENTURBOVERDICHTER

SINGLE-SHAFT TURBO COMPRESSOR

TURBOCOMPRESSEUR À UN SEUL ARBRE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 15.09.2016 DE 102016217672

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
22.05.2019  Patentblatt  2019/21

(73)Patentinhaber: Siemens Aktiengesellschaft
80333 München (DE)

(72)Erfinder:
  • HILGENBERG, Frederic
    45145 Essen (DE)
  • NASS, Dieter
    47447 Moers (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
CN-B- 103 398 012
DE-A1-102008 013 433
CN-U- 205 297 940
DE-T2- 69 629 615
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft einen Einwellenturboverdichter umfassend
    • einen sich entlang einer Achse erstreckenden Rotor,
    • ein Außengehäuse,
    • statische Strömungseinbauten,
    • Lager zur Unterstützung des Rotors,
    • mindestens eine erste Wellendichtung,
    wobei der Rotor eine Welle und an der Welle angeordnete Impeller aufweist, wobei die statischen Strömungseinbauten Zuleitelemente, Zwischenleitelemente und Ableitelemente umfassen, wobei das Außengehäuse einen ersten stirnseitigen Deckel, einen zweiten stirnseitigen Deckel und ein in Umfangsrichtung ungeteiltes und sich in Axialrichtung röhrenartig erstreckendes, stirnseitig beidseitig offenes Mantelteil aufweist, wobei das Außengehäuse derart ausgebildet ist, dass der erste Deckel im betriebsfertigen Zustand von innen des Außengehäuses her an einem nach radial innen vorstehendem, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz mit einem radial äußeren Umfang anliegt, wobei ein erstes Rotorende durch eine axiale erste Öffnung des ersten Deckels hindurchgeführt ist und ein Spalt zwischen dem Rotor und dem ersten Deckel an der Durchführung mittels der ersten Wellendichtung abgedichtet ist.

    [0002] Einwellenturboverdichter in Topfbauweise sind bereits aus WO2016042004-A1, WO2016026825-A1 bekannt. Einwellenturboverdichter in Topfbauweise bei denen der erste Deckel im betriebsfertigen Zustand von innen des Außengehäuses her an einem nach radial innen vorstehendem, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz mit einem radial äußeren Umfang anliegt sind bereits aus WO2016041841-A1, bekannt.

    [0003] Ein Gehäuse für einen Einwellenturboverdichter in Topfbauweise ist bereits aus der WO2016041800-A1 bekannt.

    [0004] Ein Montageverfahren für einen Einwellenturboverdichter in Topfbauweise ist bereits aus der WO2015158905-A1 bekannt. Eine Dichtung für einen Deckel eines Gehäuses eines Einwellenturboverdichters in Topfbauweise ist bereits aus der WO2012038398-A1 bekannt.

    [0005] Aus der DE 696 29 615 T2 und der DE 10 2008 013433 A1 sind bereits Zuleitungen bekannt, die sich durch Gehäuseteile und stirnseitige Gehäusedeckel erstrecken.

    [0006] Einwellenturboverdichter sind verhältnismäßig aufwändig zu montieren, insbesondere, wenn - wie bei der erfindungsgemäß bevorzugten Bauweise als Radialverdichter - das Außengehäuse für verhältnismäßig hohe Drücke ohne horizontale Teilfuge ausgebildet ist. Derartige Topfgehäuse müssen durch eine stirnseitige Einführöffnung entlang einer axialen Einführrichtung mit den entsprechenden Einbauten versehen werden. Zu den Einbauten gehören insbesondere statische Strömungseinbauten und rotierende Strömungseinbauten bzw. der Rotor mit den entsprechenden Laufrädern, die auch Impeller genannt werden. Insbesondere bei der Radialbauweise bedeutet das, dass ein im Wesentlichen fertig vormontierter Einsatz bestehend aus den rotierenden und den statischen Strömungsleitelementen axial in das topfförmige Außengehäuse eingeführt wird. Hierbei müssen die statischen und die rotierenden Strömungseinbauten aneinander fixiert und zueinander abgestützt werden, so dass eine transportfähige Einheit entsteht. Außerdem muss bei einer horizontalen Ausrichtung während des Einführens während des Einführens dieser transportfähigen Einheit das erste Rotorende, das die Einführbewegung anführt, gemeinsam mit den dort angebrachten statischen Strömungsleitelementen abgestützt werden. Ein derartiger Einsatz wird auch häufig als Cartridge bezeichnet. Die horizontale Einführrichtung ist bevorzugt, weil eine vertikale Einführung in das Topfgehäuse in Höhenrichtung sehr viel Platz benötigt bzw. die Verfügbarkeit eines geeignet hohen Krans erforderlich macht, der normalerweise in einem Maschinenhaus für eine derartige Anwendung nicht vorgesehen ist.

    [0007] Ein derartiger Montageaufwand ergibt sich dann nicht nur bei der Erstmontage sondern auch im Rahmen von Wartungsarbeiten. Insofern entscheiden vernünftige Montagekonzepte in erheblichem Ausmaß über die Vermarkungschancen einer derartigen Maschine. Zusätzlich, zu den hier nur oberflächlich umrissenen Problemen, entstehen weitere Schwierigkeiten beim Zusammenfügen, zum Beispiel, wenn Dichtelemente zwischen dem Außengehäuse und dem Einsatz bei der Montage leicht beschädigt werden können.

    [0008] Ein weiterer Problemkreis des bisherigen Standes der Technik ergibt sich in Folge von Anschlüssen, die beispielsweise Wellendichtungen an Ver- oder Entsorgungsleitungen für beispielsweise Sperrgas oder Absaugungen anschließen, die auch häufig entsprechend trennbar ausgebildet sein müssen, so dass eine Montage und Demontage ohne Zerstörung der Anschlüsse stattfinden kann. Die Abmaße der hier verwendeten Flansche und die Anzahl dieser Versorgungsleitungen führt häufig zu einem zusätzlichen Raumbedarf in radialer Richtung im Bereich der Rotorenden, so dass die Gehäuse teilweise größer gebaut werden, als es die thermodynamische/strömungstechnische Aufgabe der Maschine eigentlich erfordern würde.

    [0009] Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Maschine der eingangs definierten Art derartig weiterzubilden, dass eine Vereinfachung der Montage- und Wartungsarbeiten zu verzeichnen ist.

    [0010] Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird vorgeschlagen, den Einwellenturboverdichter der eingangs definierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 weiterzubilden.

    [0011] Der erfindungsgemäße Einwellenturboverdichter ist bevorzugt ein Einwellenradialturboverdichter. Grundsätzlich ist die Erfindung auch für axiale Verdichterbauweisen geeignet, aber die mit Radialverdichtern erreichbaren großen Druckverhältnisse sind besonders für die Topfbauweise des Außengehäuses zweckmäßig.

    [0012] Für besonders hohe Drücke ist die erfindungsgemäß vorgesehene Topfbauweise mit dem Mantelteil und den stirnseitigen Deckeln deswegen besonders sinnvoll, weil das Mantelteil dann nicht zu über den Umfang ungleichmäßen Verformungen neigt und daher keine Undichtigkeiten von diesen Verformungen verursacht werden. Der zumindest auf einer Seite axial von innen in der Mantelstruktur des Gehäuses an einem umlaufenden Absatz anliegende stirnseitige erste Deckel ist deswegen besonders vorteilhaft, weil lediglich Befestigungselemente für die Sicherung des Deckels in dieser Position vorgesehen werden müssen, die nur relativ geringen Druckdifferenzen standhalten müssen, weil im Betriebszustand bei hohem Überdruck im Inneren des Außengehäuses der erste Deckel von dem inneren Überdruck an der Anlagefläche im Außengehäuse angepresst wird, ohne, dass hierfür zusätzliche Befestigungsmittel vorgesehen werden müssen. Der erste Deckel wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lediglich von außen am Deckel und optional am Gehäuse angebrachten Laschen in Position gehalten, so dass zum Beispiel der Deckel die Position behält, wenn im Saugbereich der Turbomaschine Unterdruck entstehen sollte. Der mit zunehmendem Überdruck auch zunehmende Anpressdruck des ersten Deckels an diesem inneren umlaufenden Absatz bzw. den Anlageflächen der Mantelstruktur des Außengehäuses sorgt darüber hinaus für eine besonders gute Abdichtung mittels der dort bevorzugt axial anliegenden Dichtungen.

    [0013] Bevorzugt sind an dem ersten Deckel ausschließlich axial wirkende Dichtungen vorgesehen, damit im Rahmen des Einführens der Strömungseinbauten in das Außengehäuse eine radiale Relativverlagerung des Außengehäuses zu den Strömungseinbauten keinen Defekt dieser Dichtung in Folge von unbeabsichtigten Radialkontakten verursachen kann.

    [0014] Zweckmäßig umfassen die statischen Strömungseinbauten, die in dem Außengehäuse angeordnet sind Zuleitelemente, Zwischenleitelemente und Ableitelemente. Hierbei leiten die Zuleitelemente das durch eine Eintrittsöffnung in das Außengehäuse eintretende Prozessfluid den rotierenden Strömungsleitelementen und den Zwischenleitelementen zum Zwecke der Verdichtung zu.

    [0015] Stromabwärts der Zuleitelemente durchströmt das Prozessfluid die Zwischenleitelemente - also rotierende Strömungsleitelemente bzw. Laufräder oder Impeller und entsprechende stehende Strömungsleitelemente, die bei der Radialbauweise als sogenannte Rückführstufen ausgebildet sind. Diese stehende Strömungsleitelemente - die bei der Radialbauweise als Rückführstufen bezeichnet sind - werden hier auch als Zwischenleitelemente benannt.

    [0016] Nach der Durchströmung sämtlicher Laufräder bzw. Rückführstufen erreicht das Prozessfluid die in der Terminologie der Erfindung als Ableitelemente bezeichneten strömungsführenden Bauteile, die das Prozessfluid einem Strömungsaustritt aus dem Außengehäuse zuführen. Die Ableitelemente sind hierbei regelmäßig derart ausgebildet, dass das beschleunigte Prozessfluid verzögert wird und dementsprechend ein Druckaufbau (gemäß Bernoulli) stattfindet. In der Regel umfassen die Ableitelemente einen Diffusor, einen Sammelraum bzw. eine Sammelspirale. Das Prozessfluid mündet aus den Ableitelementen stromabwärts in der Regel in einen Austrittsflansch aus dem Außengehäuse und zum weiteren Transport in eine Rohrleitung.

    [0017] Erfindungsgemäß werden Zuleitungen und Ableitungen zur Versorgung der Wellendichtungen durch den ersten Deckel hindurch in eine Wandstärke des an dem ersten Deckel angrenzenden Mantelteils geführt und von dort aus jeweils in einen Anschlussflansch, wobei der Anschlussflansch fest mit dem Mantelteil verbunden ist. Auf diese Weise sind die Anschlussflansche auf einem größeren Durchmesser angeordnet, so dass für deren Anordnung und deren weitern Anschluss grundsätzlich mehr Bauraum zur Verfügung steht. Dementsprechend kann der erste Deckel im Durchmesser kleiner ausgebildet werden, ohne Rücksicht auf die Ausmaße der Anschlussflansche nehmen zu müssen. So kann die gesamte Maschine orientiert an den strömungstechnisch - thermodynamisch gestellten Anforderungen hinsichtlich ihres radialen Bauraums optimiert bzw. verkleinert werden.

    [0018] Dieser neu erschlossene Freiheitsgrad der Gestaltung kann neben den Materialersparnissen auch in Folge der strömungstechnischen Optimierung zu Wirkungsgradgewinnen führen.

    [0019] Um den Durchmesser des ersten Deckels möglichst verkleinern zu können, damit auch Dichtungsdurchmesser im Interesse der Vereinfachung von Dichtungen reduziert werden können, kann es vorteilhaft sein, wenn das Mantelteil an der axialen Stirnseite des ersten Deckels einen sich radial nach innen erstreckenden Abschnitt aufweist, der über die Wandstärke des Mantelteils der sonstigen Axialerstreckung derart hinausgeht, dass sich der Absatz für die Anlage des ersten Deckels von innen her ergibt und die radiale Erstreckung nach innen über die radiale Erstreckung der an dem Mantelteil angebrachten Anschlussflansche hinausgeht. Im Sinne der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, wenn der erste Deckel zumindest ein Wellendichtungsstatorteil umfasst bzw. ein Wellendichtungsstatorteil einer ersten Wellendichtung fest an dem Deckel angebracht bzw. lösbar befestigt ist. Besonders zweckmäßig kann die erste Wellendichtung als ein gemeinsamer Einsatz aus einem Wellendichtungsstatorteil und einem Wellendichtungsrotorteil an dem ersten Deckel angebracht sein, wobei eine gleichzeitige Anbringung an dem Rotor besonders sinnvoll ist, damit eine gemeinsame transportfähige Einheit im Verbund mit den statischen Strömungseinbauten entsteht.

    [0020] Erfindungsgemäß weist der erste Deckel einen nach radial innen ragenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz auf, an dem die erste Wellendichtung von axial außen her anliegt, so dass die erste Wellendichtung von außen her entnehmbar ist. Obgleich der erste Deckel an einem nach innen ragenden Absatz des Mantelteils des Außengehäuses anliegt und auf diese Weise für einen dichtenden Verschluss des Außengehäuses sorgt, ist es vorteilhaft, wenn die Wellendichtung selbst von axial außen her an einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz des Deckels dichtend anliegt, so dass im Rahmen von Wartungsarbeiten diese Wellendichtung einfach entnehmbar ist. Aufgrund des bedeutend geringeren Durchmessers der Außenkontur der Wellendichtung im Vergleich zum Deckel werden zur Befestigung der Wellendichtung an dem ersten Deckel nur Befestigungselementebenötigt, die nicht so groß sind, wie vergleichbare Befestigungselemente für den ersten Deckel sein müssten, wenn der von außen an dem mantelförmigen Außengehäuse angebracht wäre. Dementsprechend sorgt die Modularität des Deckels mit der Wellendichtung und des Außengehäusemantels einerseits für Raumersparnis und andererseits für besonders einfache Wartungsarbeiten. Sinnvollerweise sind die Wellendichtungen für den ersten Deckel und/oder der erste Deckel zu dem Mantelteil des Außengehäuses mit jeweils einer axial wirkenden Dichtung versehen, so dass Beschädigungen im Verlauf der Montage unwahrscheinlich sind.

    [0021] Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Deckel zerlegbar in ein Mittelteil und ein das Mittelteil im wesentlichen konzentrisch umgebendes Ringteil modular aufgebaut ist, derart, dass das Ringteil den radial äußeren Umfang des ersten Deckels für die Anlage an dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz des Außengehäuses aufweist und das Mittelteil mit einem nach außen vorstehenden und sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Absatz an einer korrespondierenden Anlagefläche des Ringteils von außen her dichtend anliegt.

    [0022] Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Zuleitungen und Ableitungen der ersten Wellendichtung sich durch den ersten Deckel - nämlich durch das Mittelteil und durch das Ringteil - in eine Wandstärke des an dem ersten Deckel angrenzenden Mantelteils erstrecken.

    [0023] Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen im Längsschnitt näher beschrieben. Es zeigen:
    Figuren 1 bis 7
    jeweils einen schematischen Längsschnitt entlang der Wellenachse eines Einwellenturboverdichters in verschiedenen Bauteilzusammenstellungen bzw. Montage- oder Demontagephasen.
    Figuren 8 und 9
    jeweils einen schematischen Längsschnitt eines in der Figur 1 ausgewiesenen Details VIII bzw. IX, wobei die Schnittebenen der Ansichten um die Achse X gedreht zueinander versetzt sind.


    [0024] Begriffe, wie axial, radial, tangential oder vergleichbare Ausdrücke beziehen sich stets auf eine zentrale Achse, falls dies nicht anders angegeben ist.

    [0025] Die Figurenbeschreibungen beziehen sich in der Regel auf mehrere Figuren, sofern Sachverhalte beschrieben werden, die eine übergreifende Geltung haben. Wenn konkrete in einzelnen Figuren dargestellte Sachverhalten in Bezug genommen werden, wird auf die spezielle Figur bezogen. Dementsprechend sind in den verschiedenen Figuren gleiche Bauteile identischer Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen.

    [0026] Figuren 1-8 zeigen jeweils einen Einwellenturboverdichter STC in schematischer Wiedergabe in einem Längsschnitt.

    [0027] Der Einwellenturboverdichter STC umfasst einen sich entlang der Achse X erstreckenden Rotor R, der eine Welle SH und an der Welle SH angeordnete Impeller IMP (nur beispielhaft referenziert) aufweist. Ein Außengehäuse OC ist mit einem ersten stirnseitigen Deckel CV1 und einem zweiten stirnseitigen Deckel CV2 zur Abdichtung eines Mantelteils BC des Außengehäuses OC versehen. Die Deckel CV1, CV2 weisen Öffnungen OP1, OP2 auf, durch die sich jeweilige Enden des Rotors R erstrecken. Der Rotor R ist mittels Lagern BG bzw. Radiallagern radial abgestützt, wobei ein Axiallager BGA den Rotor R in einer bestimmten Axiallage hält.

    [0028] Das Mantelteil BC ist mit einer sich horizontal erstreckenden Axialrichtung entlang einer Achse X auf einer Fußeinheit SUP aufgestellt. Das Mantelteil BC weist eine Zuströmung INL auf, wobei eine vorhandene Abströmung nicht in der schematischen Wiedergabe sichtbar dargestellt ist. Ein Prozessfluid PF strömt (in dem hier nicht dargestellten Betrieb) durch die Zuströmung INL ein und würde im Betrieb von den statischen Strömungseinbauten SFE und den rotierenden Strömungseinbauten RFE beschleunigt bzw. verdichtet werden, so dass insgesamt eine Druckerhöhung des Prozessfluids PF erfolgt.

    [0029] Der Einwellenturboverdichter STC in der Figur 1 befindet sich in einer ersten Montagephase, in der ein stirnseitig beidseitig offenes Mantelteil BC eines Außengehäuses OC noch nicht mit dem Rest des Einwellenturboverdichters STC zusammengefügt ist. Der Rest des Einwellenturboverdichters STC umfasst statische Strömungseinbauten SFE und rotierende Strömungseinbauten RFE. In dieser Phase der Montage wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Bündel CART umfassend
    • statische Strömungseinbauten SFE,
    • rotierende Strömungseinbauten RFE bzw. den Rotor R, die Welle SH,
    • stirnseitige Deckel CV1, CV2 eines Außengehäuses OC
    • Lager BG, BGA
    • Wellendichtungen SHS1, SHS2
    axial in das stirnseitig beidseitig öffene Mantelteil BC des Außengehäuses OC eingeführt.

    [0030] Bei der in Figur 1 gezeigten Montagephase wird das oben beschriebene Bündel CART (oder Cartridge) - also eine Anordnung aus dem Rotor R, den statischen Strömungseinbauten SFE, dem ersten Deckel CV1 und einem zweiten Deckel CV2 seitens einem ersten Rotorende RE1 bzw. zweiten Rotorende RE2 sowie an beiden Seiten vorgesehenen Wellendichtungen SHS1, SHS2 (Wellendichtungen SHS1, SHS2 zur Abdichtung eines umlaufenden Spaltes GP an der jeweiligen Durchführung der Rotorenden RE1, RE2 durch die Öffnungen OP1 bzw. OP2), den Lagern BG, BGA axial in das Mantelteil BC des Außengehäuses OC eingeführt. Während dieses Einführvorgangs ist die als transportierbare Einheit ausgebildete Anordnung mittels einer ersten Rolle WH1 und einer Konsole CON axial beweglich in einer Laufschiene TR abgestützt.

    [0031] Der zweite Deckel CV2 ist mittels Abstandshalter DSC von axial benachbarten Ableitelementen EXE des Bündels CART axial um einen axialen Abstandsspalt DGP beabstandet. Bei den Abstandshaltern DSC handelt es sich hier in dem Ausführungsbeispiel um mehrere axial verlaufende Schrauben, die von außen in den zweiten Deckel CV2 eingeschraubt sind und axial gegen den Zug der zentral das Bündel CART axial mittels des Zentrierbauteils CE und des axialen Lagers BGA auf Druck verspannenden Welle SH den zweiten Deckel CV2 zu den Ableitelementen EXE auf Abstand halten.

    [0032] In der Figur 2 ist dieses Bündel bereits weiter in das Außengehäuse OC eingeführt.

    [0033] In der in Figur 2 dargestellten zweiten Phase der Montage wird die Konsole CON abgelöst von einer zweiten Rolle WH2, die mit dem Mantelteil BC an einer inneren Oberfläche in Kontakt tritt und dort axial weiter in das Außengehäuse einrückend das Bündel führt.

    [0034] Die Figur 3 zeigt das weitere axiale Einrücken der Anordnung in das Mantelteil BC des Außengehäuses OC, wobei neben dem ersten Rad WH1 ein weiteres erstes Rad WH1' als Zusatz oder Alternative dargestellt ist. Das erste Rad WH1 ist Bestandteil eines an dem zweiten Deckel CV2 angebrachten Sonderteils, das nach erfolgter Montage demontiert werden kann und das weitere erste Rad WH1' ist als integraler Bestandteil des zweiten Deckels CV2 ausgebildet. Das weitere erste Rad WH1' kann während des Betriebs des Einwellenturboverdichters STC an dem zweiten Deckel CV2 verbleiben. Das zusätzliche weitere erste Rad WH1' ermöglicht eine einfachere axiale Verlagerung des zweiten Deckels ohne den Rest des Bündels CART.

    [0035] In der in Figur 4 dargestellten Montagephase ist die Anordnung bestehend aus dem Rotor, den Deckeln CV1, CV2, den statischen Strömungseinbauten SFE umfassend Zuleitelemente INE, Zwischenleitelemente IBE und Ableitelemente EXE vollständig in das Mantelteil BC des Außengehäuses OC eingerückt. Aufgrund der Abstandshalter DSC erreicht das Bündel CART eine nach radial innen in dem Mantelteil BC vorstehende Anlageschulter SHI axial dichtend eher als der zweite Deckel CV2 an einer Stirnseite des Mantelteils BC zur Anlage kommt. Die Abstandshalter DSC werden dann zurück versetzt oder entfernt, so dass auch der zweite Deckel CV2 an dem Mantelteil BC anliegt.

    [0036] Gleichzeitig ist das Zentrierbauteil CE zur axialen Ausrichtung bzw. Verspannung des Rotors R zu dem ersten Deckel CV1, das in den Figuren 1-3 mit dem Bezugszeichen CE ausgewiesen ist, entfernt worden, so dass eine seitens des ersten Rotorendes RE1 vorgesehene Kupplung CUP genutzt werden kann, einen Antrieb DR anzubringen.

    [0037] Das Zuleitelement INE hält den Rotor R während der Montage im Wesentlich koaxial zu den statischen Strömungseinbauten SFE.

    [0038] Während der zweite Deckel CV2 in der Figur 4 sich bereits in der axialen Endlage befindet und auf diese Weise dichtend anliegt, ist der erste Deckel CV1 noch nicht in der axial dichtenden Anlage angekommen und wird erst unter Zunahme des axialen Abstandes zu dem Zuleitelement INE axial in die Endlage gezogen, so dass eine axial wirkende Dichtung SAX zwischen dem Mantelteil BC und dem ersten Deckel CV1 zur dichtenden Anlage kommt. Eine an dem ersten Deckel CV1 und an dem zweiten Deckel CV2 befestigte und dichtend angebrachte erste Wellendichtung SHS1 bzw. SHS2 liegt axial von außen an einem nach innen vorstehenden Absatz der jeweiligen Deckel CV1, CV2 an, so dass zu Wartungszwecken die jeweilige Wellendichtung SHS1, SHS2 axial nach außen hin abgezogen werden kann, wenn die axial angrenzenden Bauteile, wie Lager BG oder Kupplung CUP vorher entfernt worden sind.

    [0039] Zumindest der erste Deckel CV1 weist Zuleitungen SPL und Ableitungen EXL der ersten Wellendichtung SHS1 auf, die sich durch den ersten Deckel CV1 hindurch in eine Wandstärke des an dem ersten Deckel CV1 angrenzenden Mantelteils BC erstreckend vorgesehen sind und von dort aus jeweils in einen Anschlussflansch FG1, FG2 münden, der jeweils fest mit dem Mantelteil BC verbunden ist. Zwischen dem ersten Deckel CV1 und der ersten Wellendichtung SHS1 ist eine statische Dichtung CSS zur axialen Anlage vorgesehen. Der erste Deckel CV1 weist einen nach radial innen ragenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz CVS auf, an dem die erste Wellendichtung SHS1 von axial außen her anliegt, so dass die erste Wellendichtung SHS1 von außen her entnehmbar ist.

    [0040] Die erste Wellendichtung SHS1 umfasst (analog zur zweiten Wellendichtung) ein Wellendichtungsrotorteil SHR1 und ein Wellendichtungsstatorteil SH1 umfasst, die als gemeinsamer Einsatz an dem ersten Deckel CV1 und/oder dem Rotor R montierbar ausgebildet sind.

    [0041] Figur 5 zeigt den Zustand des Einwellenturboverdichters STC in der Phase einer Demontage, beispielsweise zu Wartungszwecken. Ein reduziertes Bündel CART' wird aus dem Außengehäuse OC zumindest teilweise axial ausgerückt. Das reduzierte Bündel CART' ist gegenüber dem ursprünglichen Bündel CART um die Zuleitelemente INE, die erste Wellendichtung SHS1, das Lager BG an dem ersten Wellenende RE1 vermindert. Figur 5 zeigt, dass das Bündel CART auch als reduziertes Bündel CART' unabhängig von diesen Differenzbauteilen bewegt werden kann, so dass diese wartungsintensiven Differenzbauteile im Umkehrschluss auch bearbeitet werden können, ohne das Bündel CART bzw. reduzierte Bündel CART' zwingend axial zu bewegen.

    [0042] Figur 6 zeigt außerdem, dass ohne eine Bewegung des kompletten Bündels CART der zweite Deckel CV2 axial von der Anordnung entfernt werden kann, so dass in dem Bereich der dortigen Wellendichtung, Lager und sonstiger Bauteile Wartungsarbeiten mit wenig Aufwand durchführbar sind. Figur 7 zeigt, dass auch bei entferntem ersten Deckel CV1 das restliche Bündel CART' mit einem zusätzlichen Hilfswerkzeug AUT1 axial aus dem Außengehäuse OC heraus bewegt werden kann.

    [0043] Die Figuren 8 und 9 zeigen jeweils ein in der Figur 1 mit VIII bzw. IX ausgewiesenes Detail in unterschiedlicher Orientierung der Axialebene des Längsschnitts bzw. für unterschiedliche Umfangspositionen. Die Darstellung ist hier spiegelbildlich zu der Figur 1.

    [0044] Der in den Figuren 8, 9 dargestellte erste Deckel CV1 weist eine erste Öffnung OP1 zur Hindurchführung der Welle SH mit dem Rotorende RE auf, das von einem Mittelteil CCP des ersten Deckels CV1 umgeben ist. Das Mittelteil CCP ist von einem Ringteil CAP des ersten Deckels CV1 konzentrisch umgeben. Die erste Wellendichtung SHS1 ist die erste Öffnung OP1 umgebend in das Mittelteil CCP eingesetzt und wird mittels Zuleitungen SPL mit Sperrgas versorgt, wobei sich die Zuleitung SPL radial durch das Ringteil CAP und das Mittelteil CCP bis hin zur ersten Wellendichtung SHS1 erstreckt. In Figur 9 ist ein ähnlicher Sachverhalt für die Ableitung EXL dargestellt, die sich ausgehend von der ersten Wellendichtung SHS1 durch das Mittelteil CCP und anschließend durch das Ringteil CAP hindurch erstreckt. Das Ringteil CAP weist einen radial äußeren Umfang auf, der für die Anlage des ersten Deckels CV1 an den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz RS des Außengehäuses OC vorgesehen ist. Das Mittelteil CCP weist einen nach außen vorstehenden und sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Absatz RS2 auf, der an einer korrespondierenden Anlagefläche des Ringteils CAP von außen her dichtend anliegt.

    [0045] Auf diese Weise ist es möglich, bei verbleibendem Ringteil CAP das Mittelteil CCP inklusive der ersten Wellendichtung SHS1 zu demontieren und entsprechend Wartungsarbeiten zu unterziehen. Dieser Sachverhalt ist in den Figuren 5 und 7 dargestellt, in denen das Ringteil CAP an dem Außengehäuse OC verbleibt. Die Übergänge zwischen dem Ringteil CAP und dem Mittelteil CCP im Bereich der Zuleitungen SPL und Ableitungen EXL sind jeweils mittels umlaufender Dichtungen SEA1, SEA2 bzw. SEA3, SEA4, SEA5 zueinander und zur Umgebung hin abgedichtet, so dass jeweils ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Spaltbereich zwischen dem Mittelteil CCP und dem Ringteil CAP unter dem Druck der entsprechenden Zuleitung SPL bzw. Ableitung EXL steht.


    Ansprüche

    1. Einwellenturboverdichter (STC) umfassend

    - einen sich entlang einer Achse (X) erstreckenden Rotor (R),

    - ein Außengehäuse (OC),

    - Lager (BG) zur Unterstützung des Rotors (R),

    - mindestens eine erste Wellendichtung (SHS1),

    wobei der Rotor (R) eine Welle (SH) und an der Welle (SH) angeordnete Impeller (IMP) aufweist,
    wobei das Außengehäuse (OC) einen ersten stirnseitigen Deckel (GV1), einen zweiten stirnseitigen Deckel CV2) und ein in Umfangsrichtung ungeteiltes und sich in Axialrichtung röhrenartig erstreckendes, stirnseitig beidseitig offenes Mantelteil (BC) aufweist,
    wobei das Außengehäuse (OC) derart ausgebildet ist, dass der erste Deckel (CV1) im betriebsfertigen Zustand von innen des Außengehäuses (OC) her an einem nach radial innen vorstehenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz (RS) mit einem radial äußeren Umfang anliegt,
    wobei ein erstes Rotorende (RE1) durch eine axiale erste Öffnung (OP1) des ersten Deckels (CV1) hindurchgeführt ist und ein Spalt (GP) zwischen dem Rotor (R) und dem ersten Deckel (CV1) an der Durchführung mittels der ersten Wellendichtung (SHS1) abgedichtet ist,
    wobei der erste Deckel (CV1) mit der ersten Wellendichtung (SHS1)verbunden ist,
    wobei Zuleitungen (SPL) und Ableitungen (EXL) der ersten Wellendichtung (SHS1) sich durch den ersten Deckel (CV1) hindurch in eine Wandstärke des an dem ersten Deckel (CV1) angrenzenden Mantelteils (BC) erstreckend vorgesehen sind und von dort aus jeweils in einen Anschlussflansch (FG1, FG2) münden, der jeweils fest mit dem Mantelteil (BC) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Deckel (CV1) einen nach radial innen ragenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz (CVS) aufweist, an dem die erste Wellendichtung (SHS1)von axial außen her anliegt, so dass die erste Wellendichtung (SHS1) von außen her entnehmbar ist.
     
    2. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 1, wobei der Einwellenturboverdichter (STC) statische Strömungseinbauten (SFE) umfasst, die in dem Außengehäuse (OC) angeordnet sind, wobei die statischen Strömungseinbauten (SFE) Zuleitelemente (INE), Zwischenleitelemente (IBE) und Ableitelemente (EXE) umfassen.
     
    3. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Anschlussflansche (FG1, FG2) jeweils axial stirnseitig an dem Mantelteil (BC) angebracht sind,
    wobei das Mantelteil (BC) an der axialen Stirnseite des ersten Deckels (CV1) einen sich radial nach innen erstreckenden Abschnitt aufweist, der über die Wandstärke des Mantelteils (BC) der sonstigen Axialerstreckung derart hinausgeht, dass sich der Absatz (RS) für die Anlage des ersten Deckels (CV1) von innen her ergibt und die radiale ErStreckung nach innen über die radiale Erstreckung der an dem Mantelteil (BC) angebrachten Anschlussflansche (FG1, FG2) hinausgeht.
     
    4. Einwellenturboverdichter (STC) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
    wobei die erste Wellendichtung (SHS1) an dem ersten Deckel (CV1) befestigt ist,
    wobei die erste Wellendichtung (SHS1) ein Wellendichtungsrotorteil (SHR1) und ein Wellendichtungsstatorteil (SHS1) umfasst, die als gemeinsamer Einsatz an dem ersten Deckel (CV1) und/oder dem Rotor (R) montierbar ausgebildet sind.
     
    5. Einwellenturboverdichter (STC) nach mindestens dem vorhergehenden Anspruch 2, wobei zwischen dem ersten Deckel (CV1) und der ersten Wellendichtung (SHS1) eine statische Dichtung (CSS) zur axialen Anlage vorgesehen ist.
     
    6. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 5,
    wobei der erste. Deckel (CV1) an den Zuleitelementen (INE) befestigt ist.
     
    7. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 6,
    wobei die Zuleitelemente (INE) an den Zwischenleitelementen (IBE) befestigt sind.
     
    8. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 7,
    wobei die Zwischenleitelemente (IBE) an den Ableitelementen (EXE) befestigt sind.
     
    9. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 8,
    wobei der zweite Deckel (CV2) radial an den Ableitelementen (EXE) zentriert ist.
     
    10. Einwellenturboverdichter (STC) nach Anspruch 8,
    wobei der Rotor (R) auf der axialen Seite des ersten Deckels (CV1) eine Kupplung (CUP) aufweist zum Anschluss eines Antriebs (DR).
     
    11. Einwellenturboverdichter (STC) nach mindestens einem der vorhergehenden Anspruche 1 bis 10,
    wobei der erste Deckel (CV1) zerlegbar in ein Mittelteil (CCP) und ein das Mittelteil (CCP) im wesentlichen konzentrisch umgebendes Ringteil (CAP) modular aufgebaut ist, derart, dass das Ringteil (CAP) radial äußeren Umfang des ersten Deckels (CV1) für die Anlage an dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Absatz (RS) des Außengehäuses (OC) aufweist und das Mittelteil (CCP) mit einem nach außen vorstehenden und sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Absatz (RS2) an einer korrespondierenden Anlagefläche des Ringteils (CAP) von außen her dichtend, anliegt.
     
    12. Einwellenturboverdichter (STC) nach mindestens dem vorhergehenden Anspruch 11,
    wobei Zuleitungen (SPL) und Ableitungen (EXL) der ersten Wellendichtung (SHS1) sich durch den ersten Deckel (CV1) nämlich durch das Mittelteil (CCP) und durch das Ringteil (CAP) in eine Wandstärke des an dem ersten Deckel (CV1) angrenzenden Mantelteils (BC) erstrecken.
     


    Claims

    1. Single-shaft turbo compressor (STC), comprising

    - a rotor (R) extending along an axis (X),

    - an outer housing (OC),

    - a bearing (BG) for supporting the rotor (R),

    - at least one first shaft seal (SHS1),

    the rotor (R) having a shaft (SH) and impellers (IMP) arranged on the shaft (SH),
    the outer housing (OC) having a first end-face cover (CV1), a second end-face cover (CV2) and a casing part (BC) which is undivided in the peripheral direction, extends in the axial direction in the manner of a pipe and is open at the end on both sides,
    the outer housing (OC) being formed in such a way that a radially outer periphery of the first cover (CV1), when ready for operation, from the inside of the outer housing (OC), is in contact with a radially inwardly protruding step (RS) extending in the peripheral direction,
    a first rotor end (RE1) being guided through an axial first opening (OP1) of the first cover (CV1), and a gap (GP) between the rotor (R) and the first cover (CV1) being sealed on the feedthrough by means of the first shaft seal (SHS1),
    the first cover (CV1) being connected to the first shaft seal (SHS1),
    supply lines (SPL) and discharge lines (EXL) of the first shaft seal (SHS1) being provided so as to extend through the first cover (CV1) into a wall thickness of the casing part (BC) adjoining the first cover (CV1) and from there, opening out in each case into a connecting flange (FG1, FG2), which is rigidly connected in each case to the casing part (BC),
    characterized in that
    the first cover (CV1) comprises a radially inwardly protruding step (CVS) extending in the peripheral direction, with which the first shaft seal (SHS1) is in contact from axially outside so that the first shaft seal (SHS1) can be removed from outside.
     
    2. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 1,
    wherein the single-shaft turbo compressor (STC) comprises static flow fittings (SFE) which are arranged in the outer housing (OC), wherein the static flow fittings (SFE) include supply elements (INE), intermediate guide elements (IBE) and discharge elements (EXE).
     
    3. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 1 or 2,
    wherein the connecting flanges (FG1, FG2) are each attached to the casing part (BC) at the axial end face thereof,
    wherein the casing part (BC) comprises a radially inwardly extending portion on the axial end face of the first cover (CV1), which portion goes beyond the wall thickness of the casing part (BC) of the other axial extension in such a way that the step (RS) with which the first cover (CV1) is in contact emerges from inside, and the radial extension goes inwardly beyond the radial extension of the connecting flanges (FG1, FG2) attached to the casing part (BC).
     
    4. Single-shaft turbo compressor (STC) according to any of the preceding Claims 1 to 3,
    wherein the first shaft seal (SHS1) is attached to the first cover (CV1),
    wherein the first shaft seal (SHS1) comprises a shaft seal rotor part (SHR1) and a shaft seal stator part (SHS1), which are designed to be mountable as a common insert on the first cover (CV1) and/or the rotor (R).
     
    5. Single-shaft turbo compressor (STC) according to at least the preceding Claim 2, wherein a static seal (CSS) is provided for axial contact between the first cover (CV1) and the first shaft seal (SHS1).
     
    6. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 5,
    wherein the first cover (CV1) is attached to the supply elements (INE).
     
    7. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 6,
    wherein the supply elements (INE) are attached to the intermediate guide elements (IBE).
     
    8. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 7,
    wherein the intermediate guide elements (IBE) are attached to the discharge elements (EXE).
     
    9. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 8,
    wherein the second cover (CV2) is radially centered on the discharge elements (EXE).
     
    10. Single-shaft turbo compressor (STC) according to Claim 8,
    wherein the rotor (R) comprises a coupling (CUP) on the axial side of the first cover (CV1) for connecting a drive (DR).
     
    11. Single-shaft turbo compressor (STC) according to at least one of the preceding Claims 1 to 10,
    wherein the first cover (CV1) has a modular structure so that it can be disassembled into a central part (CCP) and an annular part (CAP) which surrounds the central part (CCP) in a substantially concentric manner, in such a way that the annular part (CAP) comprises a radially outer periphery of the first cover (CV1) for contact with the step (RS), which extends in the peripheral direction, of the outer housing (OC), and the central part (CCP) is in sealing contact from outside with an outwardly protruding second step (RS2) which extends in the peripheral direction on a corresponding contact surface of the annular part (CAP).
     
    12. Single-shaft turbo compressor (STC) according to at least the preceding Claim 11,
    wherein supply lines (SPL) and discharge lines (EXL) of the first shaft seal (SHS1) extend through the first cover (CV1), in particular through the central part (CCP) and through the annular part (CAP) into a wall thickness of the casing part (BC) adjoining the first cover (CV1).
     


    Revendications

    1. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre, comprenant

    - un rotor (R) s'étendant suivant un axe (X),

    - une enveloppe (OC) extérieure,

    - des paliers (BG) pour soutenir le rotor (R),

    - au moins une première étanchéité (SHS1) d'arbre,

    le rotor (R) ayant un arbre (SH) et un impulseur (IMP) monté sur l'arbre (SH),
    l'enveloppe (OC) extérieure ayant un premier couvercle (CV1) du côté frontal, un deuxième couvercle (CV2) du côté frontal et une partie (BC) de surface latérale, ouverte des deux côtés du côté frontal, non subdivisée dans la direction périphérique et s'étendant à la manière d'un tuyau dans la direction axiale,
    l'enveloppe (OC) extérieure étant constituée de manière à ce que le premier couvercle (CV1), dans l'état prêt à fonctionner, s'applique par un pourtour extérieur radialement de l'intérieur de l'enveloppe (OC) extérieure à un ressaut (RS) en saillie vers l'intérieur radialement et s'étendant dans la direction du pourtour,
    dans lequel une première extrémité (RE1) du rotor est guidée dans une première ouverture (OP1) axiale du premier couvercle (CV1) et un intervalle (GP), entre le rotor (R) et le premier couvercle (CV1) dans le passage, est rendu étanche au moyen de la première étanchéité (SHS1) d'arbre,
    dans lequel le premier couvercle (CV1) est relié à la première étanchéité (SHS1) d'arbre,
    dans lequel des conduits (SPL) d'amenée et des conduits (EXL) d'évacuation sont prévus en s'étendant à travers le premier couvercle (CV1) dans une épaisseur de paroi de la partie (BC) de surface latérale voisine du premier couvercle (CV1) et de là débouchent, chacun dans une bride (FG1, FG2) de raccordement, qui est reliée fixement à la partie (BC) de surface latérale,
    caractérisé en ce que
    le premier couvercle (CV1) a un ressaut (CVS) en saillie vers l'intérieur radialement et s'étendant dans la direction du pourtour, où la première étanchéité (SHS1) d'arbre s'applique de l'extérieur axialement, de manière à ce que la première étanchéité (SHS1) d'arbre puisse être retirée de l'extérieur.
     
    2. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 1, dans lequel le turbocompresseur (STC) à un seul arbre comprend des garnissages (SFE) statiques d'écoulement, qui sont disposés dans l'enveloppe (OC) extérieure, les garnissages (SFE) statiques d'écoulement comprenant des éléments (INE) d'amenée, des éléments (IBE) de conduite intermédiaires et des éléments (EXE) d'évacuation.
     
    3. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel les brides (FG1, FG2) de raccordement sont mises du côté frontal axialement chacune sur la partie (BC) de surface latérale, la partie (BC) de surface latérale ayant, sur le côté frontal axial du premier couvercle (CV1), une partie s'étendant vers l'intérieur radialement, qui va au-delà de l'épaisseur de paroi de la partie (BC) de surface latérale du reste de l'étendue axiale, de manière à ce que le ressaut (RS) fasse que le premier couvercle (CV1) s'applique de l'intérieur et de manière à ce que l'étendue radiale aille au-delà vers l'intérieur de l'étendue radiale de la bride (FG1, FG2) de raccordement mise sur la partie (BC) de surface latérale.
     
    4. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant l'une des revendications 1 à 3 précédentes,
    dans lequel la première étanchéité (SHS1) d'arbre est fixée au premier couvercle (CV1),
    dans lequel la première étanchéité (SHS1) d'arbre comprend une partie (SHR1) rotorique d'étanchéité d'arbre et une partie (SHS1) statorique d'étanchéité d'arbre, qui sont constituées de manière à pouvoir être montées sous la forme d'un insert commun sur le premier couvercle (CV1) et/ou le rotor (R).
     
    5. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant au moins la revendication 2 précédente, dans lequel, entre le premier couvercle (CV1) et la première étanchéité (SHS1) d'arbre, est prévue une étanchéité (CSS) statique destinée à s'appliquer axialement.
     
    6. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 5,
    dans lequel le premier couvercle (CV1) est fixé aux éléments (INE) d'amenée.
     
    7. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 6,
    dans lequel les éléments (INE) d'amenée sont fixés aux éléments (IBE) de conduite intermédiaires.
     
    8. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 7,
    dans lequel les éléments (IBE) de conduite intermédiaires sont fixés aux éléments (EXE) d'évacuation.
     
    9. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 8,
    dans lequel le deuxième couvercle (CV2) est centré radialement sur les éléments (EXE) d'évacuation.
     
    10. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant la revendication 8,
    dans lequel le rotor (R) a, du côté axial du premier couvercle (CV1), un accouplement (CUP) pour le raccordement d'un entraînement (DR).
     
    11. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant au moins l'une des revendications 1 à 10 précédentes,
    dans lequel le premier couvercle (CV1) est constitué modulairement, de manière décomposable en une partie (CCP) médiane et en une partie (CAP) annulaire entourant sensiblement concentriquement la partie (CCP) médiane, de manière à ce que la partie (CAP) annulaire soit le pourtour extérieur radialement du premier couvercle (CV1) pour l'application au ressaut (RS) s'étendant dans la direction périphérique de l'enveloppe (OC) extérieure et de manière à ce que la partie (CCP) médiane s'applique de manière étanche de l'extérieur à une surface d'application correspondante de la partie (CAP) annulaire, par un deuxième ressaut (RS2) en saillie vers l'extérieur et s'étendant dans la direction du pourtour.
     
    12. Turbocompresseur (STC) à un seul arbre suivant au moins la revendication 11 précédente,
    dans lequel des conduits (SPL) d'amenée et des conduits (EXL) d'évacuation de la première étanchéité (SHS1) d'arbre passent à travers le premier couvercle (CV1), à savoir à travers la partie (CCP) médiane et à travers la partie (CAP) annulaire, dans une épaisseur de paroi de la partie (BC) de surface latérale voisine du premier couvercle (CV1).
     




    Zeichnung



























    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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