ATBECHDEDKESFRGBGRITLILUNLSEMCPTIESILTLVFIROMKCYALTRBGCZEEHUPLSKBAHRISYU........
J
DIM360 (Ver 1.5 21 Nov 2005) - 1100000/0
1860326
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20071128
EP
06010926.1
20060526
de
de
de
20071128
200748
20071128
200748
F04D 29/62 20060101AFI20061114BHEP
F04D 17/12 20060101ALI20061114BHEP
de
Mehrstufiger Turboverdichter
en
Multistage turbocompressor
fr
Turbocompresseur à plusieurs étages
1
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
00200520
2005P20913EP
Wittelsbacherplatz 2
80333 München
DE
Fingerhut, Udo
Karlstrasse 87
47443 Moers
DE
Zacharias, Wolfgang
Roonstrasse 35
47198 Duisburg
DE
AT
BE
BG
CH
CY
CZ
DE
DK
EE
ES
FI
FR
GB
GR
HU
IE
IS
IT
LI
LT
LU
LV
MC
NL
PL
PT
RO
SE
SI
SK
TR
AL
BA
HR
MK
YU
Die Erfindung betrifft einen dynamischen Verdichter, insbesondere Turboverdichter (10), mit einem Außengehäuse (12), einer Verdichtereinheit (14), die ein rohrförmiges Gehäuse (16) mit einer Außenwand (30) und vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt aufweist, wobei die Verdichtereinheit (14) in wenigstens einer in dem Außengehäuse (12) ausgebildeten, vorzugsweise kreisförmigen Öffnung (26), die eine Innenwand (28) aufweist, aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenwand (30) des rohrförmigen Gehäuses (16)und der Innenwand (28) der Öffnung (16), in der die Verdichtereinheit (14) aufgenommen ist, zwei voneinander beabstandete Dichtelemente (32) vorgesehen sind, und wobei ferner eine Fluid-Zuleitung (36) vorgesehen ist, die das Außengehäuse (12) durchsetzt und sich bis zwischen die voneinander beabstandeten Dichtelemente (32) erstreckt.
Die Erfindung betrifft einen dynamischen Verdichter, insbesondere Turboverdichter, mit einem Außengehäuse, einer Verdichtereinheit, die ein rohrförmiges Gehäuse mit einer Außenwand und vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt aufweist, wobei die Verdichtereinheit in wenigstens einer in dem Außengehäuse ausgebildeten, vorzugsweise kreisförmigen Öffnung, die eine Innenwand aufweist, aufgenommen ist.
Verdichtereinheiten in dynamischen Verdichtern, insbesondere in Turboverdichtern, müssen in engen Passungen zentriert werden. Eine nicht hinreichend eng ausgebildete Passung hat zur Folge, dass die zwischen rotierenden Bauteilen, wie insbesondere dem Rotor, und feststehenden Bauteilen, wie dem Gehäuse der Verdichtereinheit, erforderlichen Freiräume nicht so hinreichend eng ausgebildet werden können, wie es für einen hinreichend hohen Wirkungsgrad erforderlich ist.
Eine in hinreichend engen Passungen vorgenommene Zentrierung hat jedoch zur Folge, dass die Passungsstellen bei Verdichtung von verschmutzten oder korrosiven Gasen "verkleben". Diese "Verklebung" der Passungsstellen hat zur Folge, dass eine Demontage des Turboverdichters nur sehr schwierig und unter Umständen gar nicht mehr möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dynamischen Verdichter, insbesondere einen Turboverdichter zu schaffen, der auch nach Verdichtung von verschmutzen oder korrosiven Gasen ohne größere Schwierigkeiten demontiert werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit dem eingangs genannten dynamischen Verdichter, insbesondere Turboverdichter gelöst, bei dem zwischen der Außenwand des rohrförmigen Gehäuses und der Innenwand der Öffnung, in der die Verdichtereinheit aufgenommen ist, zwei voneinander beabstandete Dichtelemente vorgesehen sind, und wobei ferner eine Fluid-Zuleitung vorgesehen ist, die das Außengehäuse durchdringt und sich bis zwischen die voneinander beabstandeten Dichtelemente erstreckt.
Die Verdichtereinheit, in deren rohrförmigem Gehäuse die Statorelemente samt den auf einer Welle angebrachten Laufrädern angeordnet sind, ist in einer vorzugsweise kreisförmigen Öffnung des Außengehäuses aufgenommen, und zwar mit einer engen Passung, um hinreichend kleine Freiräume zwischen den mit der Welle rotierenden Laufrädern und der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses zu gewährleisten, die für einen hinreichend hohen Wirkungsgrad des dynamischen Verdichters, insbesondere eines Turboverdichters zwingend erforderlich sind.
Erfindungsgemäß sind zwischen der Außenwand des rohrförmigen Gehäuses und der Innenwand der Öffnung, in der die Verdichtereinheit aufgenommen ist, zwei voneinander beabstandete Dichtelemente vorgesehen. Diese voneinander beabstandeten Dichtelemente bilden zusammen mit der Außenwand des rohrförmigen Gehäuses und der Innenwand der Öffnung, in der die Verdichtereinheit aufgenommen ist, einen ringförmigen Zwischenraum. In den so gebildeten Zwischenraum erstreckt sich erfindungsgemäß eine Fluid-Zuleitung, der von außen Fluid, insbesondere Öl, zugeführt werden kann, um den ringförmigen Zwischenraum mit Öl zu füllen und insbesondere mit hohem Öldruck zu beaufschlagen. Durch den so in dem ringförmigen Zwischenraum einstellbaren hohen Öldruck können sich durch Verdichtung von verschmutzten oder korrosiven Gasen gebildete Verklebungen, die sich zwischen der Gehäuseaußenwand der Verdichtereinheit und der Innenwand der Aufnahme befinden, durch Schmieren und Aufweiten beseitigt werden, wobei die Verklebungen sonst ein Herausziehen bzw. Herausdrücken der Verdichtereinheit aus der in Form einer engen Passung ausgebildeten Aufnahme stark behindern oder unter Umständen unmöglich machen.
Insgesamt betrachtet, können mittels des so erfindungsgemäß gebildeten Zwischenraums, der mit Öldruck beaufschlagbar ist, radiale und/oder axiale Kräfte erzeugt werden. Eine Verklebung der Verdichtereinheit in der Aufnahme der Verdichtereinheit, die ein Folge der Verdichtung von verschmutzten oder korrosiven Gasen ist, kann mittels diese Kräfte problemlos beseitigt werden. Eine Demontage des erfindungsgemäßen Verdichters, die beispielsweise für Wartungsarbeiten vorzunehmen ist und bei der insbesondere die Verdichtereinheit aus ihrer Aufnahme zu lösen ist, kann dann nach Lösung der Verklebung problemlos vorgenommen werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Fluid-Zuleitung von einer oder mehreren Bohrungen gebildet, die sich durch das Außengehäuse bis zwischen die voneinander beabstandeten Dichtelemente erstrecken, wodurch auf praktische Weise, also insbesondere ohne beispielsweise zusätzliche Rohr-Druckleitungen vorzusehen, eine Fluid-Verteilung, insbesondere eine Öl-Verteilung realisierbar ist.
Bei einer praktischen Weiterbildung der Erfindung sind die Dichtelemente jeweils in einer in der Außenwand des rohrförmigen Gehäuses ausgebildeten Nut angeordnet. Alternativ können die Dichtelemente auch jeweils in einer in der Innenwand der Öffnung des Außengehäuses ausgebildeten Nut angeordnet sein.
Bei einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung weist das rohrförmige Gehäuse einen stufenförmigen Abschnitt auf, umfassend einen ersten Teilabschnitt mit einem ersten Außenwand-Abschnitt und einen zweiten Teilabschnitt mit einem zweiten Außenwand-Abschnitt, wobei der erste Teilabschnitt gegenüber dem zweiten Teilabschnitt versetzt ist, und wobei die wenigstens eine in dem Außengehäuse ausgebildete Öffnung der Stufenform angepasst ist und einen ersten Innenwand-Abschnitt, der dem ersten Außenwand-Abschnitt gegenüberliegt, und einen zweiten Innenwand-Abschnitt, der dem zweiten Außenwand-Abschnitt gegenüberliegt, aufweist, und wobei ferner eines der beiden Dichtelemente zwischen dem ersten Außenwand-Abschnitt und dem ersten Innenwand-Abschnitt und das andere Dichtelement zwischen dem zweiten Außenwand-Abschnitt und dem zweiten Innenwand-Abschnitt vorgesehen ist.
Die so erfindungsgemäß gebildete Stufe wirkt wie ein Kolben, der über die erfindungsgemäß vorgesehene Fluid-Zuleitung mit Öldruck beaufschlagt werden kann, um die Verdichtereinheit aus ihrer Aufnahme zu drücken, wodurch letztlich ein zusätzliches vorteilhaftes Mittel für die Demontage des dynamischen Verdichters bereitgestellt wird. Mittels der Dichtelemente wird hierbei sichergestellt, dass ein hinreichend hoher Öldruck aufgebaut werden kann. Der stufenförmige Abschnitt kann auch zweistückig ausgebildet sein, derart, dass der erste Teilabschnitt lösbar mit dem zweiten Teilabschnitt verbunden ist. Ferner kann der erfindungsgemäß ausgebildete Kolben dazu verwendet werden, unter Umständen miteinander verklebte Teilabschnitte für Demontagezwecke durch Beaufschlagung des Kolbens mit Öldruck radial und/oder axial voneinander zu trennen.
Nachfolgend wird ein. Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine Halbschnitt-Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboverdichters, und
Fig. 2
eine Schnitt-Darstellung eines Ausschnitts eines weiteren erfindungsgemäßen Turboverdichters.
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Turboverdichter 10 in einer Halbschnitt-Darstellung gezeigt. Der Turboverdichter 10 umfasst ein Außengehäuse 12, in dem eine Verdichtereinheit 14 in Form eines Bündels angeordnet ist. Die Verdichtereinheit 14 umfasst ein Innengehäuse in Form eines rohrförmigen Gehäuses 16, in dem ein Laufrad 18 auf einer Welle 19 angebracht ist. An der Innenwand 20 des rohrförmigen Gehäuses ist ein Statorelement 22 angebracht.
Von dem Außengehäuse 12 erstrecken sich radial drei Gehäuseelemente in Form von Stützwänden 24, die vorliegend auch als Trennwände für unterschiedliche Prozess-Stufen vorgesehen sind. Die Verdichtereinheit 14 ist in drei kreisförmigen Öffnungen 26, die in den Stützwänden 24 ausgebildet und axial ausgerichtet sind, in jeweils einer engen Passung aufgenommen.
Zwischen der als Sitz für die Verdichtereinheit 14 vorgesehenen Innenwand 28 der Öffnung 26, die in der in Fig. 1 links angeordneten Stützwand 24 ausgebildet ist, und der Außenwand 30 des rohrförmigen Gehäuses 16 sind zwei Dichtelemente 32 voneinander beabstandet in Dichtelement-Nuten angeordnet, die in dem rohrförmigen Gehäuse 16 ausgebildet sind. Alternativ können die Dichtelement-Nuten auch in der Innenwand 28 der Öffnung 26 ausgebildet sein. Vorliegend erstrecken sich die beiden voneinander beabstandeten Dichtelemente 32 um das rohrförmige Gehäuse 16 herum und bilden zusammen mit der Außenwand 30 des rohrförmigen Gehäuses 16 und der Innenwand 28 der Öffnung 26, in der die Verdichtereinheit 14 aufgenommen ist, einen ringförmigen Zwischenraum 34. Ausgehend von diesem Zwischenraum 34 erstreckt sich eine Bohrung 36 durch die Stützwand 24 und das Außengehäuse 12 nach außen.
Der Bohrung 36 kann über einen Hydraulik-Anschluss (nicht dargestellt) von außen Öl zugeführt werden, um den ringförmigen Zwischenraum 34 mit Öl zu füllen und insbesondere unter hohen Öldruck zu setzen. Durch den so in dem ringförmigen Zwischenraum 34 einstellbaren hohen Öldruck können sich durch Verdichtung von verschmutzten oder korrosiven Gasen gebildete Verklebungen, die sich zwischen der Außenwand 30 des rohrförmigen Gehäuses 16 und der Innenwand 28 der aufnehmenden Öffnung 26 befinden, durch Schmieren und Aufweiten beseitigt werden, die sonst ein Herausziehen bzw. Herausdrücken der Verdichtereinheit 14 aus der in Form einer engen Passung ausgebildeten Aufnahme stark behindern oder unter Umständen unmöglich machen würden. Gleichzeitig wird eine Axialkraft erzeugt, die ein Herausdrücken der Verdichtereinheit 14 aus der Passung, insbesondere für Demontagezwecke, unterstützt.
Die in der Fig. 1 mittig angeordnete Stützwand 24 ist ebenfalls mittels zweier voneinander beabstandeter Dichtelemente 32 gegenüber einem Bund 38 abgedichtet, wobei die Dichtelemente 32 in Nuten aufgenommen sind, die in dem Bund 38 ausgebildet sind. Alternativ können die Nuten auch in der Innenwand 28 der mittig angeordneten Stützwand 24 ausgebildet sein. Auch diese beiden Dichtelemente 32 bilden in Verbindung mit der Stirnseite des die Verdichtereinheit 14 umfassenden Bundes 38 und in Verbindung mit der Innenwand 28 der in der Stützwand 24 ausgebildeten Öffnung 26 einen ringförmigen Zwischenraum 34, der durch Aufbringen von Öldruck in der Bohrung 36 radial aufgeweitet werden kann. Auch hier ist die Verdichtereinheit 14 samt dem Bund 38 in einer engen Passung in der in Stützwand 24 ausgebildeten Öffnung 26 aufgenommen.
In der in Fig. 1 rechts dargestellten Stützwand 24 dient die Öffnung 26 der Aufnahme der Verdichtereinheit 14 samt einem das Gehäuse 16 der Verdichtereinheit 14 umfassenden Bund 38, wobei hier lediglich ein Dichtelement 32 vorgesehen ist, so dass hinsichtlich dieser Stützwand 24 eine ringförmige Zwischenraumausbildung nicht vorgesehen ist, und mithin auch keine schwimmende Lagerung der Verdichtereinheit 14 mittels Öldruck. Von dem Außengehäuse 12 erstrecken sich ferner noch mehrere Radialwände 40, die vorliegend in Form von Leitblechen ausgebildet sind.
Alternativ können sich die Stützwände 24 auch von dem Gehäuse 16 der Verdichtereinheit 14 erstrecken, wobei in diesem Fall die Dichtelemente 32 zwischen der Innenwand des Außengehäuses 12 und der freien Stirnseiten der Stützwände 24 angeordnet sind. Die Stützwände 24 können an das Gehäuse 16 der Verdichtereinheit 14 bzw. an dem Außengehäuse 12 angeschweißt sein. Ferner können sie auch einstückig mit dem Außengehäuse 12 bzw. dem Gehäuse 16 der Verdichtereinheit 14 sein, derart, dass sie beispielsweise bereits während der Fertigung des Gehäuses 16 bzw. des Außengehäuses 12 aus dem "Vollen" gefräst werden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Stützwände 24 ermöglichen eine wirksame Abstützung zwischen Außengehäuse 12 und Verdichtereinheit 16.
Fig. 2 zeigt eine Schnitt-Darstellung eines Ausschnitts eines weiteren erfindungsgemäßen Turboverdichters 10, wobei das Gehäuse 16 der Verdichtereinheit 14 einen stufenförmigen Abschnitt, umfassend zwei radial zueinander versetzte Teilabschnitte 42, aufweist. Die beiden Teilabschnitte 42 sind über eine Schraubenverbindung 44 miteinander verbunden. Durch den Versatz der beiden Teilabschnitte 42 bildet sich eine stufenförmige Übergangsstelle aus, wobei die Verdichtereinheit 14 an dieser Übergangsstelle axial anliegt. Auch hier sind zur Abdichtung je zwei Dichtelemente 32 vorgesehen, wobei sich eine Bohrung 36 von außen durch das Außengehäuse 12 und weiter durch die Stützwand 24 bis zu der stufenförmigen Übergangsstelle erstreckt. Wird die stufenförmige Übergangsstelle, die erfindungsgemäß wie ein Kolben wirkt, mit Öldruck beaufschlagt, wirkt auf den rechten Gehäuseabschnitt 42 eine axial nach rechts gerichtete Kraft ein. Durch einen geeignet hohen Öldruck kann daher das Gehäuse 16 aus seiner in der Stützwand 24 ausgebildeten Aufnahme gedrückt werden. So kann die Demontage des Turboverdichters 10 wesentlich vereinfacht werden.
1. Dynamischer Verdichter,
insbesondere Turboverdichter (10),
mit einem Außengehäuse (12), einer Verdichtereinheit (14), die ein rohrförmiges Gehäuse (16) mit einer Außenwand (30) und vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt aufweist,
wobei die Verdichtereinheit (14) in wenigstens einer in dem Außengehäuse (12) ausgebildeten, vorzugsweise kreisförmigen Öffnung (26), die eine Innenwand (28) aufweist, aufgenommen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Außenwand (30) des rohrförmigen Gehäuses (16)und der Innenwand (28) der Öffnung (26), in der die Verdichtereinheit (14) aufgenommen ist, zwei voneinander beabstandete Dichtelemente (32) vorgesehen sind, und
wobei ferner eine Fluid-Zuleitung (36) vorgesehen ist, die das Außengehäuse (12) durchdringt und sich bis zwischen die voneinander beabstandeten Dichtelemente (32) erstreckt.
2. Dynamischer Verdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fluid-Zuleitung (36) von einer oder mehreren Bohrungen gebildet ist, die sich durch das Außengehäuse (12) bis zwischen die voneinander beabstandeten Dichtelemente (32) erstrecken.
3. Dynamischer Verdichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtelemente (32) jeweils in einer in der Außenwand (30) des rohrförmigen Gehäuses (16) ausgebildeten Nut angeordnet sind.
4. Dynamischer Verdichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtelemente (32) jeweils in einer in der Innenwand (28) der Öffnung (26) des Außengehäuses (12) ausgebildeten Nut angeordnet sind.
5. Dynamischer Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das rohrförmige Gehäuse (16) einen stufenförmigen Abschnitt aufweist,
umfassend einen ersten Teilabschnitt (42) mit einem ersten Außenwand-Abschnitt und einen zweiten Teilabschnitt (42) mit einem zweiten Außenwand-Abschnitt,
wobei der erste Teilabschnitt (42) gegenüber dem zweiten Teilabschnitt (42) versetzt ist, und
wobei die wenigstens eine in dem Außengehäuse (12) ausgebildete Öffnung (46) der Stufenform angepasst ist und einen ersten Innenwand-Abschnitt, der dem ersten Außenwand-Abschnitt gegenüberliegt,
und einen zweiten Innenwand-Abschnitt, der dem zweiten Außenwand-Abschnitt gegenüberliegt, aufweist, und
wobei ferner eines der beiden Dichtelemente (32) zwischen dem ersten Außenwand-Abschnitt und dem ersten Innenwand-Abschnitt und das andere Dichtelement zwischen dem zweiten Außenwand-Abschnitt und dem zweiten Innenwand-Abschnitt vorgesehen ist.