Topfgehäuse für eine Turbomaschine

Abstract

 Der Druckdeckel (7) hat eine radial nach aussen gerichtete Verzahnung (14); eine entsprechende Gegenverzahnung (12) ragt in den Innenhohlraum (11) des Gehäuses (1). Zum Verschliessen des Gehäuses (1) wird der Deckel (7) in das Gehäuse (1) eingeschoben und um einen Winkel verdreht, wodurch die Verzahnungen (12, 14) miteinander in Eingriff gebracht werden.
Die Dichtelemente (20) werden erst nach dem Einschub des Druckdeckels (7) eingesetzt und durch einen auf dem Gehäuse (1) besfestigten separaten Flanschring (21) gehalten.
Die einfache Konstrucktion erfordert für Deckel (7) und Gehäuse (1) kleinere Abmessungen als bisher; darüberhinaus sind die Dichtelemente (20) ersetzbar, ohne dass der Deckel (7) gelöst werden muss.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Topfgehäuse für eine Turbomaschine, das stirnseitig mit einem Druckdeckel verschlossen ist, wobei elastische Dichtelemente den Innenraum der Pumpe im Trennspalt zwischen Gehäuse und Deckel gegen die Umgebung abdichten; Topfgehäuse der genannten Art werden vorzugsweise bei Hochdruckpumpen und -kompressoren sowie Turbinen mit axialer und radialer Beschaufelung eingesetzt.

[0002] Bei einer Art bekannter Konstruktionen sind die Gehäuse- bzw. Druckdeckel, die derartige Pumpengehäuse meist vom Antrieb her stirnseitig abschliessen, mit einem Flansch versehen und mit Hilfe von grossen Dehnschrauben - und unter Umständen Muttern - am Gehäuse befestigt. Als Dichtelemente für die Abdichtung des Pumpendruckes gegen aussen dienen dabei elastische Flachdichtungen oder O-Ringe, die zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet sind (CH-PS 562 405). Diese Konstruktionen erfordern für die Aufnahme der Dehnschrauben ausladende Flansche am Gehäusedeckel und entsprechend ein relativ grosses Gehäuse; für eine Auswechslung der Dichtungen ist darüberhinaus eine Demontage des ganzen Deckels erforderlich.

[0003] (Hitachi Review, Vo. 30 (1981), No. 6, Seite 6, Fig. 2) Bei anderen Konstruktionen/wird der mit radialen O-Ringen ausgestattete Gehäusedeckel in Achsrichtung in das Gehäuse eingeschoben und durch in Umfangsrichtung geteilte Scherringe gehalten. Diese Scherringe werden ihrerseits durch eine am Gehäuse befestigte Halterung fixiert, die auch mit dem Gehäusedeckel verschraubt ist. Diese Konstruktion ist sehr kompliziert und erfordert - beispielsweise zur Auswechslung der O-Ringe - einen erheblichen Aufwand für die Demontage und Remontage. Darüberhinaus sind die radialen O-Ringe beim Einschieben des Gehäusedeckels in das Gehäuse einer erheblichen Gefahr der Beschädigung ausgesetzt.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache, leichte und platzsparende Konstruktion für Deckel und Gehäuse zu schaffen, bei der ein Ersetzen der Dichtungen ohne Demontage des Deckels möglich ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die den Druckdeckel aufnehmende Stirnseite des Topfgehäuses in ihrer Oeffnung für den Einschub der Pumpe eine radial nach innen ragende Verzahnung und der in seinem Durchmesser der lichten Weite der Gehäuseverzahnung entsprechende Druckdeckel eine radial nach aussen gerichtete Verzahnung tragen, wobei die Anordnung der Zähne in Umfangsrichtung und ihre Abmessungen ein Einführen des Deckels in das Gehäuse ermöglichen, und dass ferner auf der Stirnseite des Gehäuses unter Zwischenlage elastischen Dichtelementen ein den Druckdeckel umschliessender Flanschring befestigt ist; die Dichtelemente, die in dem gezeigten Beispiel je eine radiale und eine axiale Dichtung bilden, bestehen bei spielsweise aus elastomeren O-Ringen oder metallischen C-Ringen, sowie Flansch- oder Spiraldichtungen bekannter Bauart.

[0006] Bei der neuen Konstruktion, bei der die Zähne des Gehäuses und diejenigen des Deckels durch eine Drehung des Druckdeckels "zur Deckung gebracht" werden, wird der hydraulische Druck durch diese Zahnverbindung aufgenommen; die Abdichtung des Pumpendruckes erfolgt durch radiale und axiale O-Ringe, die erst nach dem Einschub der aus Rotor, Stator und Gehäusedeckel bestehenden Einschubeinheit und nach der vorstehend erwähnten Drehung des Deckels montiert und von einem Flanschring gehalten werden. Zum einen können daher bei der neuen Konstruktion ausladende Flansche und grosse Dehnschrauben entfallen, wodurch der Druckdeckel und das Gehäuse kleiner als bisher ausgeführt werden können. Zum anderen ist die Gefahr einer Beschädigung der Dichtringe praktisch ausgeschaltet. Darüberhinaus erfordert ein Einsetzen der Dichtung bei Leckagen keinen Ausbau des Gehäusedeckels mehr.

[0007] Werden mindestens einzelne Zähne des Druckdeckels mit axialen Durchgangsbohrungen versehen, so kann man mit Hilfe von durch diese Bohrungen hindurch im Stator der Pumpe verschraubte Bolzen den Zusammenbau von Rotor, Stator und Druckdeckel zu einer Einschubeinheit erleichtern.

[0008] Weiterhin ermöglichen axiale Durchgangsbohrungen in der Gehäuseverzahnung für die Demontage von Gehäuse und Deckel die aufeinander aufliegenden und gegebenenfalls fest miteinander verbundenen Zähne von Druckdeckel und Gehäuse mittels eines hydraulischen Druckmittels voneinander zu lösen, ehe sie zum Oeffnen gegeneinander verdreht-werden.

[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung als Schnitt in einer Meridianebene im Bereich des Gehäuse-oder Druckdeckels einen Ausschnitt aus dem im wesentlichen zylindrischen Topfgehäuse einer Hochdruck-Kreiselpumpe;

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf das Zylindergehäuse der Fig. 1 von rechts bei ausgebauter Einschubeinheit;

Fig. 3 stellt in Gegenrichtung zu Fig. 2 eine Aufsicht auf den Druckdeckel von links bei "abgenommenem" Leit- und Laufrad dar.

[0010] Das Topfgehäuse 1 (Fig. l) nimmt neben der Welle 2, auf der eines der Laufräder 3 und ein Druckentlastungskolben 4 befestigt sind, ein Stufengehäuse 5 und das Leitrad 6 der letzten Stufe auf. Es ist in Fig. 1 nach rechts durch einen Gehäuse- oder Druckdeckel 7 abgeschlossen, in den ein Druckausgleichsleitung 8 einmündet. Im wellennahen Innenhohlraum des Druckdeckels 7 ist eine den Entlastungskolben 4 umgebende Entlastungsbuchse 9 untergebracht sowie eine Gleitringdichtung 10 schematisch wiedergegeben.

[0011] Wie Fig. 2 zeigt, ist im Bereich des offenen Gehäuseendes der Rand des Innenhohlraums 11 des Gehäuses 1 mit einer radial nach innen ragenden Verzahnung versehen, deren Zähne 12 gleichmässig auf dem Umfang verteilt und in Abstand zueinander angeordnet sind. Jeder zweite Zahn 12 ist mit einer in ihm exzentrisch gelegenen Bohrung 13 versehen; diese dient, wie bereits erwähnt, zum Anschluss einer Druckleitung eines nicht dargestellten hydraulischen Systems,mit dessen Hilfe die Zähne 12 von den im montierten Zustand dahinterliegenden Zähnen 14 (Fig. 3) des Druckdeckels 7 bei einer Demontage abgehoben werden, wofür, wie aus Fig. 1 ersichtlich, zwischen dem Deckel 7 und dem Stufengehäuse 5 bzw. dem Leitrad 6 ein axiales Spiel vorhanden ist, das bei der Montage wirksam wird und ein Drehen des Druckdeckels 7 im Topfgehäuse ohne axiale Kräfte und ohne axialer Verschiebungen bei diesem Drehen erlaubt.

[0012] Die Zähne 14-sind radial nach aussen vorstehend auf dem äusseren Umfang des Druckdeckels verteilt, der in seinem Durchmesser der lichten Weite der Gehäuseverzahnung entspricht. Form und Lage der Zähne 12 und 14 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Zähne 14 des Druckdeckels 7 zwischen den Zähnen 12 hindurch in das Gehäuse eingeführt werden und nach Lösen des Druckdeckels 7 vom Stator 5, 6 durch eine Drehung - im vorliegenden Beispiel um /8 - hinter diesen fixiert werden.

[0013] In den Zähnen 14 sind ebenfalls durchgehende Bohrungen 15 vorgesehen, durch die beim Zusammenfügen von Rotor 2, 3, 4, Stator 5, 6, 9 und Druckdeckel 7 zu einer Einschubeinheit Schraubenbolzen 16 (Fig. l) hindurch-greifen. Diese werden zur Fixierung des Deckels 7 in der Einschubeinheit in mit Gewindebohrungen 18 versehene Laschen 17 am Leitrad 6 der letzten Stufe eingeschraubt. Selbstverständlich werden diese Schrauben 16 gelöst, bevor nach dem Einschub der Einheit die Zähne 12 und 14 durch die erwähnte Drehung miteinander in Eingriff gebracht werden.

[0014] Zur axialen und radialen Abdichtung des Innenhohlraumes 11 - und sind in den Umfang des Druckdeckels 7/in die Stirnfläche des Gehäuses 1 je eine Ringnut 19 eingelassen, in die als elastisches Dichtelement je ein O-Ring 20 eingelegt ist. diesem Die mit / zusammenwirkenden Dichtflächen werden gebildet durch einen den Spalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Druckdeckel 7 verschliessenden Flanschring 21, der auf das Gehäuse 1 aufgesetzt und mit Schrauben 22 befestigt ist, die in Gewindebohrungen 23 eingreifen.

[0015] Die richtige nach jeder Demontage und Montage wieder gleiche Positionierung des Druckdeckels 7 gegenüber dem Gehäuse 1 wird gewährleistet durch einen Positionierstift 25, der (Fig. 2) in eine Bohrung 24/in der Gehäusestirnfläche eingreift und für den Flanschring 21 die richtige Lage gegenüber dem Gehäuse 1 sicherstellt; die Justierung des Druckdeckels 7 gegenüber dem Flanschring 21 erfolgt dann durch einen Justierkeil 26, der in entsprechende Ausnehmungen dieser beiden Elemente eingelegt ist.

Ansprüche

1. Topfgehäuse für eine Turbomaschine, das stirnseitig mit einem Druckdeckel verschlossen ist, wobei Dichtelemente den Innenraum der Pumpe im Trennspalt zwischen Gehäuse und Deckel gegen die Umgebung abdichten, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druckdeckel (7) aufnehmende Stirnseite des Topfgehäuses (1) in ihrer Oeffnung (₁₁) für den Einschub der Pumpe eine radial nach innen ragende Verzahnung (12) und der in seinem Durchmesser der lichten Weite der Gehäuseverzahnung (12) entsprechende _Druckdeckel (7) eine radial nach aussen gerichtete Verzahnung (14) tragen, wobei die Anordnung der Zähne (12, 14) in Umfangsrichtung und ihre Abmessungen ein Einführen des Deckels (7) in das Gehäuse (1) ermöglichen, und dass ferner auf der Stirnseite des Gehäuses (1) unter Zwischenlage von elastischen Dichtelementen (20) ein den Druckdeckel (7) umschliessender Flanschring. (21) befestigt ist.

₂. Topfgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne Zähne (14) des Druckdeckels (7) axial durchbohrt sind.

₃. Topfgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckdeckel (7) für die Montage mit Hilfe von durch die Bohrungen (15) seiner Zähne (14) geführten Schraubenbolzen (16) mit dem Stator (5, 6) der Pumpe zu einer Einschubeinheit vereinigt ist.

4. _Topfgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne Zähne (12) der Gehäuseverzahnung axial durchbohrt sind.

Zeichnung