CN103140683B - 压缩机壳体盖的定心的固定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮机（TM）的具有沿着转子（R）延伸的纵轴线（AX）的壳体（CAS），尤其是涡轮压缩机壳体，所述壳体包括至少一个沿着纵轴线（AX）延伸的外罩件（SH）和至少一个在端侧的盖（COV），所述盖（COV）的轴向延伸部的一部分至少被外罩件（SH）围绕。为了降低径向间隙需要但不削弱机器的运行安全性和可用性而提出，盖（COV）相对于外罩件（SH）具有径向间隙（RCL）并且将盖（COV）的至少两个分离的引导元件（GE）在外罩件（SH）上设置在关于纵轴线（AX）的两个不同的周向位置上，其中，引导元件（GE）分别构成为，使得所述引导元件分别沿周向方向至少单向地阻挡盖（COV）的运动。

Description

压缩机壳体盖的定心的固定

技术领域

本发明涉及一种涡轮机的具有沿着转子延伸的纵轴线的壳体，尤其涡轮压缩机壳体，所述壳体包括至少一个沿着纵轴线延伸的外罩件和至少一个在端侧的盖，所述盖至少以其轴向延伸的一部分被外罩件所围绕。

背景技术

这种壳体结合相近任何涡轮机的应用与其是轴流式还是径流式涡轮机无关。此外，该结构形式能够考虑用于具有水平划分的壳体的涡轮机或者罐式结构的涡轮机或者具有竖直的接合部的涡轮机。在压缩的涡轮机和降压的涡轮机中，过程流体的温度和压力对于尤其是壳体的结构和尺寸而言具有决定性的意义。壳体的自然的薄弱点是实现进入到壳体的内部的部位，即例如接合部，或者其他可封闭的开口方案的部位，例如端侧的盖。壳体的其他薄弱点和总体构造通常由于转子穿过壳体的穿通部而得出，所述穿通部必须借助于轴密封件来密封。轴密封件通常为相对于轴而具有尽可能要最小化的径向间隙的区域，因此少量地消除过程流体的可预期的泄漏。然而，径向间隙不能够被任意地减小，因为壳体和剩余的机器部件的热负载、尤其在不稳定工作的情况下不是在全部机器构件上都是相同的，进而出现——也由不同的材料引起——热相对膨胀，所述热相对膨胀能够引起间隙减小。附加地，也需要考虑出于转子动力学和必要的制造公差的的径向间隙需求。只有在径向间隙需求加上安全余量的总和反应在构造中时，才实际上确保机器的工作安全性。

从DE3100039A1中已知盖在纵轴线的周向方向上的定向。

US4,822,240示出罐式壳体，所述罐式壳体的盖承载轴承和密封件。

FR593316A和GB1010300A分别公开内壳体在外壳体中的支承。

发明内容

因此，本发明的目的是，改进开始所述类型的壳体，使得降低径向间隙需求，而没有影响机械工作的安全性或可用性。

为了实现根据本发明的目的，提出根据本发明的涡轮机的壳体，所述壳体具有沿着转子延伸的纵轴线，所述壳体尤其是涡轮压缩机壳体，所述壳体包括至少一个沿着所述纵轴线延伸的外罩件和至少一个端侧的盖，其中所述壳体具有平行于所述纵轴线的水平接合部，所述盖的轴向延伸部的一部分至少被所述外罩件围绕，所述盖相对于所述外罩件具有径向的间隙，并且所述盖的至少两个分离的引导元件在所述外罩件上设置在关于所述纵轴线的两个不同的周向位置上，其中，所述引导元件分别构成为，使得所述引导元件分别沿周向方向至少单向地阻挡所述盖的运动，其中在所述壳体上设有定心部，所述定心部具有两个支承面，所述两个支承面贴靠在所述盖的接触面上，其中所述支承面和接触面构成为，使得仅在两侧阻挡所述盖垂直于所述纵轴线的水平运动。

盖在外罩元件上的常规固定方式提出，借助于螺栓沿径向方向固持盖。在此，在根据本发明的意义中，有利的是：盖具有至少一个优选在周向方向上延伸的径向突出的凸出部，所述凸出部从内部在开口的区域中支撑在壳体的同样优选沿周向方向延伸的径向向内凸起的凸出部上，使得在壳体中存在超压的情况下压紧盖以牢固地贴靠于壳体的外罩元件，其中两个径向的凸出部彼此贴靠。如在EP1933038A1中描述的借助于径向的凸出部贴靠解决克服例如在压缩机中内部压力的作用而将盖固定在外罩件上的问题。然而，完全未改变的是，仍存在沿径向方向对盖进行定心的问题。这是特别困难的，因为在此盖是用于转子的径向轴承和轴密封件的承载件，所述承载件穿过盖的开口。将盖在此构成为全部径向间隙相关的部件的承载件具有下述显著的优点：关于所述径向间隙相关的构件的公差链被大量缩短，使得得到已经降低的径向间隙需求。这种布置在盖的不正确地径向对准方面是尤其易受影响的，使得在此本发明的应用是尤其适宜的。本发明基于，盖相对于壳体获得定心。如开始已经阐明的，盖在交叠的轴向延伸的区域中不能够借助于定心的匹配而相对于外罩元件对准，因为在所述部位需要提供相对小的间隙，以便尤其在不稳定工作期间但是也在静态的工作条件下确保热相对膨胀。本发明一方面实现盖的区域相对于外罩件尤其由于热相对膨胀所引起的相对运动并且另一方面实现盖相对于壳体的外罩件在其他区域中的定心。优选地，盖在限定纵轴线与盖的交点的区域中相对于壳体的外罩件定心。

有利的改进形式提出，将两个引导元件设置成，使得其支撑盖的重力。这种支撑在安装期间是极其有用的，因为对于这种盖而言不必提供暂时的支撑。

此外有利的是，盖具有在壳体的接合部处的凹部中支撑盖的重力的成型部。所述凹部适宜地构造成，使得在盖上的成型部双向地限制竖直运动。

以该方式，在盖上的、例如由于摩擦力所引起的力既不能够使盖竖直向下运动也不能够使盖竖直向上运动。

此外适宜的是，在壳体上设有具有两个支承面的定心部，所述支承面贴靠在盖的接触面上，其中支承面和接触面构造成，使得仅在两侧阻挡盖COV垂直于纵轴线AX的水平运动。此外，不由于定心部本身而限制可动性。

沿穿过纵轴线的垂直线设置的定心部应当双向地阻挡垂直于纵轴线沿水平方向的可动性。优选地，两个引导部在盖上仅具有一个支承面，并且定心部具有相对于盖的两个支承面。

本发明的优选的应用领域是具有1000mm或更大的外直径的盖。尤其适当的是，引导元件构成为，使得在工作中得到基本上同心于纵轴线的径向间隙。以该方式，转子动力学的考虑能够主导径向间隙的设计。在此，工作能够理解为根据设计的额定工作并且不能够理解为例如在机器启动或停止期间的暂态状态。尤其适当的是，沿着穿过纵轴线延伸的水平线设置两个引导元件。

尤其当盖具有在周向方向上延伸的第一支承面时，在大的盖中(大于1000mm的直径)本发明是尤其适宜的，所述第一支承面与在外罩件上的第二支承面密封地共同作用，其中优选设有用于将盖固定在外罩件和盖上的紧固元件，其中第二支承面的面法线指向到壳体内部中并且第一支承面的面法线相反地指向，使得在壳体的内部中的超压将两个支承面相对彼此压紧。

沿着穿过纵轴线的水平线设置的两个引导元件优选能够为下述引导元件：所述引导元件至少单向地阻挡沿垂直线的可动性，尤其克服重力支撑盖。

适当地，在外罩件上设有两个水平支架，盖克服重力作用被支撑在所述支架上并且附加地在外罩件上适当地设有引导部，所述引导部阻挡盖沿垂直于外罩件的纵轴线的水平方向的运动。构成为水平支架的两个引导元件与外罩件的纵轴线共同限定一个平面。在两侧阻挡垂直于外罩件的纵轴线的水平运动的第三引导部具有贴靠于盖的对应的接触面的支承面，所述支承面优选距穿过外罩件的纵轴线的共同的竖直平面不远于20mm。

如上面已经详述，盖优选是至少一个轴密封件的承载件，所述轴密封件密封在开口处盖和转子之间的周向间隙。附加地，盖能够适当地是用于支承转子的径向轴承的承载件。尤其优选地，轴密封件包括干式气密件。尤其在轴密封件包括干式气密件的情况下，盖有利地配设有加热器，所述加热器在过程气体尤其冷的情况下将干式气密件加热到适当的工作温度。例如，在蒸发气体应用中，在-160℃的情况下进行压缩，使得必须借助于集成在盖中的加热器将干式气密件加热到例如-100℃的适当的工作温度。

本发明提出，壳体具有平行于纵轴线的水平接合部。

附图说明

下面，根据特殊的实施例参考附图详细地描述本发明。除了实施例之外，尤其从从属权利要求与独立权利要求的任意组合中对于本领域技术人员而言得出本发明的其他的实施方案。其示出：

图1示出横贯涡轮压缩机的一部分的纵截面，该部分示出根据本发明的壳体的主要部分，

图2示出涡轮压缩机的在图1中借助于II显示的视图，

图3图1中的在安装时的细节图，

图4示出图1中的在工作时的细节图。

具体实施方式

图1示出涡轮机TM，即具有根据本发明的壳体CAS或涡轮压缩机壳体的涡轮压缩机TCO。壳体CAS沿着纵轴线AX延伸并且具有水平的接合部TF，所述水平的接合部借助于接合部螺丝TFS保持在一起。壳体CAS能够被划分成外罩件SH和盖COV。外罩件SH设有水平的接合部TF。盖COV构成为是不分割的，且具有垂直于纵轴线AX的、基本上平坦的延伸部，所述延伸部具有基本上是圆形的外轮廓。盖在围绕外罩件SH的纵轴线的区域中基本上与圆形的外轮廓同心地具有开口OP，沿着纵轴线AX延伸的转子R穿过所述开口从壳体CAS中引出。盖COV承载轴密封件SSL和径向轴承BE。轴密封件SSL在轴向顺序上从机器的内部起包括迷宫式密封件LS和干式气密件DGS、碳环密封件KRS。涡轮压缩机TCO设置用于压缩蒸发气体，这伴随着过程气体的-160℃范围内的温度。为了为干式气密件提供>-100℃的适当的工作温度，在盖COV中集成有加热器HEA，所述加热器邻接于干式气密件DGS。加热器HEA借助作为换热介质的油OL工作。

如在图3和4中示出，盖COV包括基本元件BE和环形元件RE，所述环形元件从外部以围住盖COV的方式借助于第一螺丝SC1旋紧到壳体CAS上。环形元件RE具有在周向方向上延伸的成型部PRO，所述成型部在装配时(图3、图4)接合在沿周向方向延伸的槽GR中。环形元件RE匹配于盖COV的在向外指向的一侧上的外轮廓并且借助于两个螺丝SC2与盖COV牢固旋紧。在工作时，借助于螺丝SC1，环形元件RE在壳体CAS的外罩件SH上借助于螺丝SC1的旋紧与通过成型部PRO和槽GR形成的形状配合一样具有径向间隙。盖COV相对于外罩件SH的径向定向借助于两个引导部GE和一个定心部CCE进行。两个引导部GE分别形成水平支撑部SUPH，所述水平支撑部在水平的接合部TF的区域中克服重力G来支撑盖COV。定心部CCE是水平的定心部ZEH并且阻挡盖COV沿水平方向垂直于外罩件SH的纵轴线AX运动。水平支撑部SUPH防止盖COV仅在一侧沿竖直方向克服重力G运动。

定心部CCE在两侧阻挡垂直于转向轴线AX的水平运动；其具有两个支承面CS，所述两个支承面贴靠在属于盖COV的环形元件RE的接触面CS上。也能够称作为水平作用的定心元件的对心引导部CCE与环形元件RE的接触面CS和支承面SC分别成对地构成为，使得支承面SH距穿过纵轴线AX的竖直平面不远于10mm。此外，水平的支架SUPH与纵轴线AX共同地限定水平的平面。这种几何关系在图2中示出。

盖COV相对于外罩件SH具有径向的间隙RCL。

盖COV具有在周向方向上延伸的第一支承面SFCOV，所述第一支承面与在外罩件SH上的第二支承面SFCAS密封地共同作用，其中第二支承面SFCAS的面法线指向壳体CAS的内部中并且第一支承面SFCOV的面法线相反地指向，使得在壳体CAS的内部中的超压将两个支承面SFCAS、SFCOV相对彼此压紧。

Claims (13)

1.涡轮机(TM)的壳体(CAS)，所述壳体具有沿着转子(R)延伸的纵轴线(AX)，所述壳体包括至少一个沿着所述纵轴线(AX)延伸的外罩件(SH)和至少一个端侧的盖(COV)，其中所述壳体具有平行于所述纵轴线的水平接合部，所述盖(COV)的轴向延伸部的一部分至少被所述外罩件(SH)围绕，

其特征在于，

所述盖(COV)相对于所述外罩件(SH)具有径向的间隙(RCL)，并且

所述盖(COV)的至少两个分离的引导元件(GE)在所述外罩件(SH)上设置在关于所述纵轴线(AX)的两个不同的周向位置上，其中，所述引导元件(GE)分别构成为，使得所述引导元件分别沿周向方向至少单向地阻挡所述盖(COV)的运动，

其中在所述壳体上设有定心部(CCE)，所述定心部具有两个支承面(SC)，所述两个支承面贴靠在所述盖(COV)的接触面(CS)上，其中所述支承面(SC)和接触面(CS)构成为，使得仅在两侧阻挡所述盖(COV)垂直于所述纵轴线(AX)的水平运动。

2.根据权利要求1所述的壳体(CAS)，其中所述壳体是涡轮压缩机壳体。

3.根据权利要求1或2所述的壳体(CAS)，其中所述盖(COV)具有开口(OP)，所述转子(R)能够被引导穿过所述开口。

4.根据权利要求1或2所述的壳体(CAS)，其中所述引导元件(GE)设置并且构成为，使得所述引导元件承受所述盖(COV)的重力。

5.根据权利要求1或2所述的壳体(CAS)，其中所述引导元件(GE)设置成，使得在工作时得到基本上与所述纵轴线(AX)同心的所述间隙(RCL)。

6.根据权利要求4所述的壳体(CAS)，其中沿着穿过所述纵轴线(AX)的水平线设置两个引导元件(GE)并且沿着穿过所述纵轴线的竖直线设置所述定心部(CCE)。

7.根据权利要求3所述的壳体(CAS)，其中所述盖(COV)包括至少一个轴密封件(SSL)，借助于所述至少一个轴密封件能够密封在所述转子(R)和所述盖(COV)的所述开口(OP)之间的周向间隙(SG)。

8.根据权利要求1或2项所述的壳体(CAS)，其中所述盖(COV)包括径向轴承(RB)。

9.根据权利要求7所述的壳体(CAS)，其中所述盖(COV)所包括的所述轴密封件(SSL)包括干式气密件(DGS)。

10.根据权利要求9所述的壳体(CAS)，其中所述盖(COV)包括用于加热所述轴密封件(SSL)或所述干式气密件(DGS)的加热器(HEA)。

11.根据权利要求1或2所述的壳体(CAS)，其中所述壳体(CAS)具有平行于所述纵轴线(AX)的接合部(TF)。

12.根据权利要求1或2所述的壳体(CAS)，其中两个所述引导元件(GE)仅在一侧阻挡所述盖(COV)的自由的竖直运动并且所述定心部(CCE)仅在两侧阻挡所述盖(COV)的垂直于所述纵轴线(AX)的水平的***。

13.根据权利要求1或2所述的壳体(CAS)，其中所述盖(COV)具有沿周向方向延伸的第一支承面(SFCOV)，所述第一支承面与在所述外罩件(SH)上的第二支承面(SFCAS)密封地共同作用，其中所述第二支承面(SFCAS)的面法线指向所述壳体(CAS)的内部，并且所述第一支承面(SFCOV)的面法线相反地指向，使得在所述壳体(CAS)的所述内部中的超压将两个支承面相互压紧。