DE2542336C3 - Mehrstufiger Radialverdichter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen Radialverdichter mit einem ungeteilten zylindrischen Gehäuse und einem Ständer aus einem Paket von miteinander fest verbundenen Scheiben mit zylindrischen Bohrungen, in denen Fassungen von Labyrinthdichtungen untergebracht sind. Eine solche Bauart von Radialverdichtern ist aus der deutschen Auslegeschrift 21 00 690 oder aus »Technische Rundschau Sulzer« 1/1975, Seiten 17 bis 36 (insbes. Bild 6 und 14) bekannt.

Radialverdichter dieser Bauart werden verwendet zur Verdichtung von Luft und anderen Gasen in der chemischen, erdölchemischen und Gasindustrie, zum Verdichten von Kältemitteldämpfen in großen Kälteanlagen oder auch zum Fördern von Flüssigkeiten. Ihr Vorteil gegenüber Radialverdichtern mit — meist horizontalen — Teilfugen von Gehäuse und Scheiben oder wenigstens der Scheiben liegt darin, daß die Konstruktion weniger materialaufwendig und wegen des Wegfalls von genau zu passenden Verbindungsflanschen einfacher ist und die Dichtheit besser zu gewährleisten ist. Außerdem ist die Gefahr von Verwerfungen geringer. Es können hohe Drücke in der Größenordnung von 200 bis 400 kp/cm² erreicht werden, wie sie z. B. in Ammoniaksyntheseanlagen erzeugt werden müssen.

Nachteilig ist bei diesen Verdichtern jedoch die Kompliziertheit der Montagearbeiten, wenn eine Revision oder eine Auswechslung von Teilen erforderlich wird. Da die Bohrungen in den Scheiben den gleichen Durchmesser aufweisen, muß der Zusammenbau von Läufer und Ständer außerhalb des Gehäuses durch aufeinanderfolgendes Aufsetzen der Laufräder auf die Welle erfolgen, wobei nach jedem Laufrad eine Scheibe und eine Fassung der Labyrinthdichtung mit Abdichtung angebracht werden muß.

Nachdem alle Räder auf die Welle aufgesetzt und alle Scheiben angebracht sind, werden letztere mit Bolzen zusammengespannt. Die Bolzen befinden sich in der Nähe des Außendurchmessers der Scheiben und verlaufen horizontal parallel zur Läuferachse. Danach kann das vollständig zusammengestellte Paket der Scheiben mit dein Läufer in das Gehäuse eingeschoben werden.

Der Auseinanderbau bei einer notwendigen Reparatur verläuft umgekehrt und erfordert die Herausnahme des Scheibenpakets aus dem Gehäuse, worauf dann Ständer und Läufer aufeinanderfolgend auseinanderge-S nommen werden müssen. Diese Auseinandernähme wird noch komplizierter, wenn die Laufräder auf die Welle aufgeschrumpft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Konstruktion für einen mehrstufigen Radialverdichter zu schaffen, daß der Läufer und die Labyrinthdichtungen ohne Ausbau des Scheibenpakets aus dem Verdichtergehäuse auseinandergenommen werden können.
Ausgehend von der eingangs vorausgesetzten Bauart wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Durchmesser der zylindrischen Bohrungen in den Scheiben entlang der Längsachse des Verdichters verschieden sind und zu wenigstens einer Stirnseite des Scheibenpakets hin stufenförmig zunehmen.

Bei einer solchen Ausbildung sind Wartungs-, Revisions- und Reparaturarbeiten um etwa die Hälfte billiger, weil zum Ausbau von Verschleißteilen und Ersetzung derselben ein Ausbau des Scheibenpaketes aus dem Gehäuse entbehrlich ist. Der Läufer und die Labyrinthdichtungen werden im Inneren des Verdichtergehäuses durch aufeinanderfolgende Abnahme der Laufrädet von der Welle und der zwischenliegenden Fassungen der Labyrinthe oder der anderen Ständereinheiten, beispielsweise der Eintrittsleitapparate, auseinander- und zusammengebaut.

Je weiter sich die herauszunehmenden Teil von der Randscheibe an der Stirnseite des Paketes befinden, desto kleiner ist ihr Sitzdurchmesser in der jeweiligen Scheibe. Es ist deshalb leicht möglich, diese Teile durch die Ausdrehungen in den Scheiben herauszunehmen, die sich näher /.ur Stirnseite des Paketes befinden, von welcher aus die Montagearbeiten beginnen.

Jc nach der Anzahl der Stufen des Verdichters (meist

Ao nicht mehr als sechs) kann der Abbau von einem Ende oder aber von den beiden Enden her beginnen. Im letzteren Fall werden sich die kleinsten Durchmesser der Ausdrehungen in den Scheiben befinden, die in der Mitte des Pakets liegen, während die beiden Randscheiben (an den beiden Enden des Pakets) die größten Ausdrehungen aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung sind keine besonderen Hilfseinrichtungen wie Rollengleise od. dgl. zum Ausbau des Scheibenpaketes erforderlich, was die Kapitalanlagen um 10 bis 15% herabsetzt.

bei einer geringen Stufenzahl des Verdichters genügt es, wenn die Durchmesser zu einer der Stirnseiten hin zunehmen, so daß Montagearbeiten nur von dorther erfolgen. Bei größeren Stufenzahlen ist es jedoch zweckmäßig, wenn sich die kleinste Bohrung in der Mitte des Scheibenpakets befindet, während alle übrigen Bohrungen für die Fassungen der Labyrinthdichtungen Durchmesser besitzen, die zu den beiden Stirnseiten des Scheibenpaketes hin stufenförmig

f>o zunehmen.

Die Laufräder sitzen mit einem Bewegungssitz auf der Welle, wobei ihr Mitdrehen durch einen Formschluß sichergestellt ist. Das Laufrad, das auf der Welle an der Stelle des kleinsten Durchmessers der Scheibenbohrun-

<>5 gen sitzt, kann mittels eines Festsitzes, z. B. eines Schrumpfpreßsitzes, angebracht sein.

Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der

Zeichnungen weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die halbgeschnittene Seitenansicht eines Junfstufigen Radialverdichters gemäß der Erfindung;

F i g. 2 das Scheibenpaket des Verdichters gemäß F i g. 1 im Längsschnitt;

Fig.3 eine Labyrinthdichtung im vergrößerten Maßstab;

Fig.4 die Abdichtung des Spaltes zwischen dem Gehäuse und dem Scheibenpaket im vergrößertem Maßstab;

F i g. 5 die halbgeschnittene Seitenansicht eines zweistufigen Radialverdichters, wobei die Durchmesser der in den Scheiben ausgeführten Ausdrehungen für die Fassungen der Labyrinihdichtungen nur zur Austrittsseite hin stufenförmig zunehmen;

Fig.6 das Scheibenpaket des Verdichters gemäß F i g. 5 im Längsschnitt.

Der in F i g. 1 dargestellte fünfstufige Radialverdichter hat ein ungeteiltes Gehäuse I₁ in dessen Innerem ein Ständer 2 und ein Läufer 3 untergebracht sind.

Der Ständer 2 besteht aus einem Paket von miteinander fest verbundenen Scheiben 4,5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14,die zylindrische Bohrungen 15(Fig. 2) für Fassungen 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 besitzen. Der Durchmesser der Bohrungen 15 ist längs der Verdichterachse verschieden und nimmt zu den Stirnseiten des Scheibenpaketes 4—14 hin stufenförmig zu. Den kleinsten Durchmesser hat die Bohrung I 5 zum Unterbringen der Fassungen 22, 23, die sich im mittleren Teil des Scheibenpaketes 4—14 befindet, während die übrigen Bohrungen 15 Durchmesser besitzen, die zu den beiden Stirnseiten des Scheibenpaketes 4—14 hin stufenförmig zunehmen.

Der Läufer 3 stellt eine Welle 28 dar, auf der die Laufräder 29, 30, 31, 32, 33 der einzelnen Stufen angebracht sind.

Das Gehäuse 1 des Radialverdichters ist in Form eines hohlen Zylinders mit einem Saugstutzen 34 und einem Druckstutzen 35 ausgeführt und besitzt Stützen 36, mit deren Hilfe es an einem Rahmen (nicht abgebildet) befestigt ist, sowie Flansche 37, an denen Deckel 38 befestigt sind, welche den Verdichter an den Stirnseiten abdecken.

Die Scheiben 4—14 der Stufen sind mittels Spannbolzen 39 miteinander verbunden. In der axialen Richtung wird die Lage des Scheibenpaketes durch Befestigung an einem inneren Flansch 40 des Gehäuses 1 fixiert.

Die Innenräume der Scheiben 4—14 der Stufen bilden zusammen mit den Fassungen 16—27 einen Raum, in dem die Welle 28 mit den Laufrädern 29—33 angeordnet ist, die zusammen mit Diffusoren 41 und nach innen durchströmten Leitapparaten 42 den Strömungsteil des Verdichters bilden.

In jedem stirnseitigen Deckel 38 des Gehäuses 1 ist ein Lager 43 angeordnet, in welchem die Welle 28 gelagert ist. An der Austrittsstelle der Welle 28 aus dem Gehäuse 1 ist sie durch eine Stopfbuchse 44 oder eine Labyrinthdichtung abgedichtet.

Die Laufräder 29—33 und die Welle 28 besitzen Labyrinthdichtungen 45, die eine Überströmung des Strömungsmediums aus der Stufe mit höherem Druck zur Stufe mit niedrigerem Druck verhindern.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, ist jede Labyrinthdichtung 45 durch Kämme 46 an den Laufrädern 29—33 und der Welle 28 sowie durch Hülsen 47 gebildet. Zwischen dem Außenhalbmesser der Kämme 46 an den Einzelteilen des Läufers 3 und dem Innenhalbmesser der Hülse 47 verbleibt nur ein kleiner Spalt von 01, bis 0,15 mm. Die

Hülsen 47 der Labyrinthdichtungen 45 sind in den Fassungen 16—27 untergebracht

Die Scheiben 4—14 der Stufen besitzen zylindrische Bohrungen 15 für die Fassungen 16—27, deren Durchmesser längs der Achse der Welle 28 verschieden ist, und zwar nimmt dieser Durchmesser zu den Stirnseiten des Scheibenpaketes hin stufenförmig zu.

Den kleinsten Durchmesser hat die Bohrung 15 zum Unterbringen der Fassungen 22 und 23, die längs der Achse der Welle 28 im mittleren Teil des Scheibenpaketes 4—14 sitzen. Alle übrigen Bohrungen 15 haben Durchmesser, die zu den beiden Stirnseiten des Scheibenpaketes 4—14 hin stufenförmig zunehmen.

Die Fassungen 16—27 der Labyrinthdichtungen 45 werden in den zylindrischen Bohrungen 15 innerhalb der Scheiben 4—14 befestigt. Die Labyrinthhülsen 47 sowie die Fassungen 16—27 der Labyrinthdichtungen 45 und die Scheiben 4—14 haben keine horizontalen Teilebenen.

Während die beschriebene Konstruktion nur wenig Teilfugen aufweist, die einer Abdichtung bedürfen, so kommt es doch sehr auf die Abdichtung der einzelnen Stoßfugen an. Dies bezieht sich in erster Linie auf den Spalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Scheibenpaket 4—14, da hier längs der Achse des Verdichters verschiedene Drücke herrschen.

Zur Verhinderung von Gasüberströmungen durch den Spalt zwischen der Innenfläche des Gehäuses 1 und der Außenfläche des Scheibenpaketes mit den Scheiben 4, 6, 8, 10, 12, 14 sind in den letzteren Nuten 48 eingearbeitet, in denen Dichtungsringe 49 (Fig. 4) eingelegt sind. Diese Ringe 49 schaffen eine Abdichtung zwischen den einzelnen Teilen des Gehäuses 1 in axialer Richtung, d. h., sie verhindern Gasüberströmungen von der Druckseite zur Saugseite durch den Spalt zwischen den Scheiben 4, 6, 8, 10, 12, 14 und der Ausdrehung des Gehäuses 1.

Die Dichtungsringe 49 können einen runden oder anderen Querschnitt aufweisen und sind aus Gummi, Fluorkunststoff oder anderen Polymeren je nach den Eigenschaften des zu verdichtenden Mediums gefertigt.

Der Läufer 3 ist zerlegbar ausgeführt. Zu diesem Zweck sind die Laufräder 29, 30,32, 33 auf der Welle 28 drehfest und axialverschieblich aufgesetzt. Lediglich das Laufrad 31 ist unbeweglich aufgesetzt, z. B. aufgeschrumpft. Die Fixierung dieses Laufrades 31 in axialer Richtung besorgt ein Bund 50 auf der Welle 28 an der einen Seite des Laufrades und eine auf der Welle 28 eingewalzte Hülse 51 an der anderen Seite. Eine Festlegung in axialer Richtung ist auch auf andere Weise möglich, beispielsweise durch Anbringung von nicht dargestellten Stiften in der Nabe eines der Laufräder.

Es ist auch die axialbewegliche Anordnung aller Räder 29 bis 33 möglich, wobei die drehfeste Verbindung durch Schlitze oder eine andere geeignete formschlüsiiige Verbindung erfolgt.

Es kann in Frage kommen eine Befestigung mit Federkeilen und axialer Fixierung, Aufsetzen auf Kegeln mit Festspannen durch Muttern, Befestigung durch Preßsitz mit hydraulischer Streckung der Laufradnabe beim Anbringen auf der Welle oder bei der Abnahme von derselben.

Die Verdichtung des Mediums erfolgt in üblicher Weise während dessen Strömung vom Saugstutzen 34 bis zum Druckstutzen 35 der Reihe nach durch alle fünf Verdichtungsstufen.

Zum Strömungsteil des Ständers gehören ferner: eine

Saugkammer 52, die sich vor der ersten Stufe befindet, und eine Sammelkammer 53 hinter der letzten Stufe des Kreiselverdichters.

Am Eingang in die erste Stufe ist eine Einrichtung 54 zur Regelung der Förderleistung des Verdichters angeordnet.

Die Reihenfolge des Zusammenbaus des Verdichters ist die folgende:

Aus den Scheiben 4 —14 wird das Paket mit Hilfe von Spannbolzen 39 zusammengesetzt. Das gebildete Paket wird einer mechanischen Bearbeitung am Außendurchmesser der Scheiben 4, 6, 8, 10, 12 und 14 und am Innendurchmesser der Bohrungen 15 unterzogen. Auf das gebildete Paket werden die Dichtungsringe 49 aufgesetzt, es werden die Fassungen 22 und 23 eingesetzt und befestigt, wonach das Paket in das Gehäuse 1 eingeschoben wird.

Nach dem Einbau des Paketes und dessen Befestigung am Flansch 40 des Gehäuses 1 mit Hilfe der Bolzen 39 wird die Welle 28 mit dem auf ihr festsitzenden Laufrad 31 angeordnet. Da die Welle 28 noch nicht in Lagern 43 ruht, sind zur Verhütung von Verkantungen und dabei möglichen Beschädigungen der Labyrinthdichtungen 45 an ihr Bünde 55 (F i g. 3) ausgeführt, deren Durchmesser etwas (um 0,05—0,1 mm) größer als der Außendurchmesser der Kämme 46 der Labyrinthdichtung 45 ist.

Einer dieser Bünde 55 befindet sich mittig an der Stelle der Fassung 22 der Labyrinthdichtung 45, die im Paket als erste untergebracht wird. Außerdem wird eines der Enden der Welle 28 von einer Vorrichtung unterstützt. In dieser Zeit werden die Montageoperationen vom anderen Ende her durchgeführt.

Bei Unterstützung des rechten Endes der Welle wird nacheinander die Montage der Fassungen 2t, 20,19, 18, 17, 16 abwechselnd mit dem Anbringen der Laufräder 30, 29, und der Einrichtung 54 zur Regelung der Förderleistung des Verdichters ausgeführt.

Danach wird der Deckel 38, das linke Lager 43 und die Stopfbuchsendichtung 44 montiert. An der Welle 28 is

s innerhalb der Fassung 16 gleichfalls ein vorstehendet Bund 55 vorhanden.

Nach der Montage des linken Lagers 43 wird die unterstützende Vorrichtung abgenommen, und es werden der Reihe nach montiert: Laufräder 32 und 33.

ίο Entlastungskolben 56, Hülse 57 und Mutter 58, Fassungen 24, 25, 26, 27. Danach werden der rechte Deckel 38, das rechte Lager 43 und die rechte Stopfbuchsendichtung 44 montiert. Die Auseinandernähme erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge.

Bei einem Radialverdichter mit geringerer Anzahl der Verdichtungsstufen, wie er in Fi g. 5 dargestellt ist, sind zweckmäßigerweise in den Scheiben 60 bis 64 zum Unterbringen von Fassungen 65, 66, 67, 68 und 69 zylindrische Bohrungen 59 (Fig.6) ausgeführt, deren

ία Durchmesser nur zu einer der Stirnseiten des Scheiben paketes 60 bis 64 hin stufenförmig zunimmt. Im Beispie erfolgt die Durchmesserzunahme zur rechten Stirnseite hin. Diese Ausbildung hat fertigungstechnische Vorteile So ist z. B. die mechanische Bearbeitung der stufenför

2<i migen Ausdrehungen im Paket vereinfacht.

Im übrigen ist die Bauart des Radialverdichten gemäß F i g. 5 der Konstruktion des Verdichters ähnlich der in F i g. 1 dargestellt ist. Der Zusammenbau diese: Verdichters erfolgt ähnlich dem vorstehend beschriebe

ίο nen: Durch aufeinanderfolgende Anordnung auf der Welle 70 der Laufräder 71, 72 und der Fassungen 65 bi< 69 im Paket der Scheiben 60 bis 64 entsprechend der fortschreitend zunehmenden Durchmessern der zylind rischen Bohrungen 59, und zwar vom kleinerer Durchmesser nach rechts zum größeren Durchmesser.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Mehrstufiger Radialverdichter mit einem ungeteilten zylindrischen Gehäuse und einem Ständer aus einem Paket von miteinander fest verbundenen Scheiben mit zylindrischen Bohrungen, in denen Fassungen von Labyrinthdichtungen untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der zylindrischen Bohrungen (15; 59) in den Scheiben (4 bis 14; 60 bis 64) entlang der Längsachse des Verdichters verschieden sind und zu wenigstens einer Stirnseite des Scheibenpaketes hin stufenförmig zunehmen.
2. 2. Mehrstufiger Radialverdichter nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die im mittleren Teil des Scheibenpaketes (4 bis 14) ausgeführte Bohrung den kleinsten Durchmesser aufweist und alle übrigen Bohrungen Durchmesser besitzen, die zu beiden Stirnseiten des Scheibenpaketes (4 bis 14) hin stufenförmig zunehmen.