EP3581802A1 - Anordnung und verfahren zur abstützung eines radialturbomaschinenlaufrades - Google Patents

Anordnung und verfahren zur abstützung eines radialturbomaschinenlaufrades Download PDF

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EP3581802A1
EP3581802A1 EP18177778.0A EP18177778A EP3581802A1 EP 3581802 A1 EP3581802 A1 EP 3581802A1 EP 18177778 A EP18177778 A EP 18177778A EP 3581802 A1 EP3581802 A1 EP 3581802A1
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EP
European Patent Office
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radial
impeller
imp
shaft
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18177778.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frederic Hilgenberg
Dieter Nass
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to PCT/EP2019/063179 priority patent/WO2019238366A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
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    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/266—Rotors specially for elastic fluids mounting compressor rotors on shafts
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    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/70—Disassembly methods

Definitions

  • the invention relates to a method for disassembling or assembling such an arrangement.
  • Arrangements of the type defined at the outset are generally used for impellers which are arranged or mounted on the fly. This means that the bearing of the shaft or the rotor - in particular the radial bearing of the rotor - is only on one axial side of the impeller / the impellers. Accordingly, the radial turbine engine impeller is attached to a shaft end of the shaft.
  • Such an arrangement as is also known from so-called geared turbo compressors, can also be used independently of a geared turbo compressor - that is, driven or driving in another way.
  • these radial turbo machine impellers - impellers for short - are connected axially, preferably by means of a Hirth toothing - to a shaft end.
  • a shaft seal for example a gas seal or mechanical seal (fluid seal) and then a radial bearing are provided in the axial continuation of the shaft.
  • an axial bearing is regularly provided, which absorbs at least part of the thrust arising from the impeller due to the pressure difference.
  • the housing that surrounds the impeller or the impellers is generally formed in one piece in the circumferential direction.
  • This advantageous embodiment is made possible because there are no obstructing components, in particular storage, on one side due to the flying mounting, which would prevent the housing from being axially joined to the shaft end.
  • the housing can optionally have a substantially radial parting joint or a cover with a radial joint course. Basically, an essentially axial-radial parting line is also conceivable, but this option does not take advantage of all the advantages of the invention.
  • the gas seal is dismantled or assembled from the process gas side or from the side of the axial inflow into the compressor, since the shaft is anchored in the gearbox on the drive side, for example in the case of a geared compressor.
  • this would also be connected to the drive machine or another work machine in the line with a coupling, so that the gas seal is also installed on the process gas side in such a case.
  • Geared turbo compressors are already known, for example, from the following publications: EP3106670-A1 . EP3061991-A1 . EP3045686-A1 . WO2016091495-A1 . WO2016062549-A1 . WO2016046037-A1 . WO2015043879-A1 . WO2014195390-A1 . WO2012104366-A1 . WO2012104153-A1 ,
  • a decisive disadvantage of a generic arrangement of conventional design is that for assembly, disassembly or inspection, in particular the gas seal, the bearing or other components that are located axially behind the impeller, either the entire drive train or output train on which the Impeller of the compressor is attached axially at the end, must be dismantled or that the entire compressor of the generic arrangement must be dismantled from the shaft end and in itself in order to reach the corresponding components located axially behind the impeller.
  • the effort involved is extremely time and cost intensive, so that maintenance and service costs undesirably reduce the likelihood of sales of such arrangements.
  • the invention proposes an arrangement of the type defined in the introduction with the additional features of claim 1.
  • the procedural claims proposed a method for disassembly and assembly according to the invention.
  • one support element can be inserted per opening, which contacts the radial turbine engine impeller to intercept at least part of the weight.
  • These at least two - preferably several - support elements make it possible, on the one hand, to hold the impeller in an axial position, at the same time preventing the impeller from tipping and fixing the radial position of the impeller.
  • the support elements preferably also have at least partially radial support arrangements, for example radial contact surfaces or contact surfaces arranged obliquely between axial alignment and radial alignment, which contact on corresponding oblique surfaces of the impeller.
  • the first closable opening and a second closable opening are provided in the first housing wall.
  • a second support element is provided projecting through the second closable opening and the radial turbine machine impeller contacts a part of the weight force in a circumferential direction at a distance from the first support element.
  • a variant is particularly preferred in which a third closable opening is provided in the first housing wall, the arrangement being designed for an operating set-up in which the first support element and the second support element support the radial turbine engine impeller against the weight from below and the third support element secures the radial turbine engine impeller spaced from the other two support elements in the circumferential direction against tipping over.
  • the arrangement has exactly three support elements and corresponding openings in the housing wall.
  • At least one support element has a radial adjustment possibility for a contact surface for contacting the radial turbomachine impeller.
  • This radial adjustment option facilitates the insertion of the corresponding support elements through the corresponding openings, since the insertion, which is usually carried out axially, can take place independently of the contacting of the impeller.
  • a particularly preferred embodiment variant is one in which each support element has at least two contact surfaces, at least one of which is configured obliquely that this inclined contact surface with increasing radial approach to the impeller results in both radial and axial bracing or fixing of the impeller.
  • At least one support element preferably all support elements, has an axial adjustment facility for one, preferably all, contact surfaces for contacting the radial turbine machine impeller of the corresponding support element.
  • At least two of three support elements have radial position adjustment devices and preferably at least some - particularly preferably all - support elements are designed to be adjustable in their axial position of the contact surfaces.
  • the axial adjustability can be designed to be combinable with the introduction of the support elements into the corresponding openings of the housing wall, preferably in the axial direction.
  • the radial adjustability of the contact surfaces of the support elements is particularly preferably designed such that at least one support element has a rotatably mounted sleeve with an eccentric bore, a support carrier being arranged in the eccentric bore such that the support carrier has at least one contact surface for contacting the impeller is formed and such that a rotation of the sleeve results in a radial displacement of the at least one contact surface in the radial direction.
  • the support elements are preferably arranged and designed to cooperate in such a way that they are suitable, in an operating position, to support the radial turbine engine impeller against the gravitational pull.
  • the method according to the invention for disassembling the arrangement provides that in a first step closable openings in the housing wall of the housing are opened, in a second step support elements are guided through this opening, in a third step the support elements are brought into contact with the radial turbine machine impeller and are stationary are attached in such a way that the radial turbomachine impeller is supported and secured, in particular the weight of the radial turbomachine impeller. In a fourth step, the shaft seal and / or the radial bearing is / are removed.
  • Assembly is carried out in the reverse order of steps and in reverse of the correspondingly described actions.
  • FIGS. 1 - 4 each show an embodiment of an arrangement AR according to the invention in different representations, so that identical reference numerals here mean identical components of an identical embodiment.
  • information such as axial, radial, tangential or circumferential direction on an axis X of a shaft SH, which is identical to the axis of rotation.
  • the arrangement AR comprises a radial turbine machine impeller IMP, a housing CAS with an axial and radial flow opening, an inlet flow opening INL and an outlet flow opening EXT, further comprising a shaft SH that extends along the axis X, at least one radial bearing RB (in the Figure 1 two radial bearings RB are shown axially spaced from each other) and at least one shaft seal SHS.
  • the shaft seal SHS seals a process pressure of a process gas PFL possibly existing in the housing CAS in such a way that essentially no process gas PFL can escape from the inside INS of the housing CAS in the region of a through opening TH.
  • the shaft SH is fixed in a bearing block BSP in a radial, axial or spatially unambiguous position by means of the at least one radial bearing RB and here additionally by means of a second radial bearing RB and an axial bearing AB outside the housing CAS.
  • a radial turbo machine impeller IMP is detachably attached to a shaft end SE of the shaft SH.
  • a Hirth toothing can preferably be provided with an axial attachment of the radial turbine machine impeller IMP to the shaft end SE.
  • the through opening TH of the housing CAS is provided for a first housing wall CW1 of the housing CAS, in this exemplary embodiment a modular design of the housing CAS with possible disassembly of the first housing wall CW1 is provided.
  • This disassembly option is used to disassemble the radial turbo machine impeller IMP from the CAS housing and, if necessary, to access other compressor components of the AR arrangement, which are located inside the INS of the CAS housing.
  • a one-piece design of the first housing wall CW1 of the housing CAS with the rest of the housing CAS is also possible.
  • closable openings OP1, OP2, OP3 are provided in the housing wall CW1, through the support elements SP1, SP2, SP3 into the interior INS of the housing CAS can be inserted so that they protrude through the housing wall CW1 and in this way - quasi from the outside - contact the radial turbine engine impeller IMP at least a part of the weight force, so that the radial turbine engine impeller in the housing CRS in a certain spatial position relative to the housing CAS, in particular radially and axially - can be fixed.
  • the individual support elements SP1, SP2, SP3 are spaced radially and in the circumferential direction CDR, at least the first support element SP1 and the second support element SP2 supporting the radial turbine engine impeller IMP from below against the gravitational acceleration g - that is, intercepting the weight of the radial turbine engine impeller IMP.
  • the upper third support element SP3 has a radial gap GAP to the radial outer edge of the impeller IMP, because this third support element SP3 essentially serves to fix the spatial position against tilting of the impeller IMP.
  • FIG. 2 the rear of the housing wall CW1 is visible, support elements SP1 and SP3 or the two closable openings OP1, OP3 being shown in their preferred radial and circumferential positions.
  • the second support element (not shown) or the second closable opening OP2 is arranged correspondingly mirror-symmetrically to an imaginary vertical plane through the axis X in the first housing wall CW1.
  • the Figures 3 and 4 show in detail the structure of a corresponding support element SP1, SP2, SP3.
  • the support element SP1, SP2, SP3 are to be fastened with fixing elements FXT virtually stationary on the first housing wall CW1 after passing through a corresponding lockable opening OP1, OP2, OP3.
  • the support element SP1 - SP3 essentially consists of an outer sleeve OSV, an inner sleeve ISV and a central bolt CBT. Contact surfaces CSF are provided on the central bolt CBT for contacting and intercepting the radial turbine engine impeller IMP.
  • the inner sleeve ISV has an eccentric bore EXC for receiving the central pin CBT.
  • the central bolt CBT shifts in the radial direction, so that in a certain circumferential position of the inner sleeve ISV the contact surfaces CSF of the support element SP1-SP3 contact corresponding contact surfaces of the radial turbine machine impeller IMP and in this way with a corresponding setting of all the provided support elements SP1-SP3 of an arrangement AR according to the invention, the radial turbine machine impeller IMP is fixedly positioned relative to the housing CAS and in particular the weight of the impeller IMP is absorbed.
  • each of the closable openings OP1, OP2, OP3 in the first housing wall CW1 of the housing CRF is opened in the first step 1.
  • support elements SP1-SP3 are guided through these openings OP1-OP3.
  • the support elements SP1 - SP3 are brought into contact with the radial turbine machine impeller and fixed in place. The attachment is carried out in such a way that the radial turbomachine impeller IMP is supported and secured, in particular the weight of the radial turbomachine impeller IMP.
  • the support elements SP1, SP2, SP3 receive the concentric bearings of the shaft SH with the impeller IMP, so that assembly and disassembly of the shaft seal SHS and the bearing RB is possible.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Anordnung (AR), umfassend- Radialturbomaschinenlaufrad (IMP),- Gehäuse (CAS) mit axialer und radialer Strömungsöffnung (INL, EXT),- Welle (SH), die sich entlang einer Achse (X) erstreckt,- mindestens ein Radiallager (RB),- mindestens eine Wellendichtung (SHS),wobei das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) an einem Wellenende (SE) der Welle (SH) lösbar angebracht ist, wobei das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) sich in einem Inneren (INS) des Gehäuses (CAS) befindet,wobei die Welle (SH) sich durch eine Durchführungsöffnung (TH), vorgesehen in einer ersten Gehäusewand (CW1) des Gehäuses (CAS), abgedichtet mittels der Wellendichtung (SHS) erstreckt, wobei die Wellendichtung (SHS) axial zwischen dem Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) und dem Radiallager (RB) an der Welle (SH) angeordnet ist. Zur Reduktion der Montage- und Wartungskosten sind mindestens zwei verschließbare Öffnungen (OP1, OP2, OP3) in der Gehäusewand (CW1) vorgesehen, wobei jeweils ein Unterstützungselement (SP1, SP2, SP3) durch die jeweils verschließbare Öffnung (OP1, OP2, OP3) hindurch ragt und das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) zumindest einen Teil der Gewichtskraft abfangend kontaktiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung, umfassend
    • ein Radialturbomaschinenlaufrad,
    • ein Gehäuse mit axialer und radialer Strömungsöffnung,
    • eine Welle, die sich entlang einer Achse erstreckt,
    • mindestens ein Radiallager,
    • mindestens eine Wellendichtung,
    wobei das Radialturbomaschinenlaufrad an einem Wellenende der Welle lösbar angebracht ist,
    wobei das Radialturbomaschinenlaufrad sich in einem Inneren des Gehäuses befindet,
    wobei die Welle sich durch eine Durchführungsöffnung, vorgesehen in einer ersten Gehäusewand des Gehäuses, abgedichtet mittels der Wellendichtung erstreckt,
    wobei die Wellendichtung axial zwischen dem Radialturbomaschinenlaufrad und dem Radiallager an der Welle angeordnet ist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Demontage oder Montage einer derartigen Anordnung.
  • Anordnungen der eingangs definierten Art kommen in der Regel bei "fliegend" angeordneten bzw. gelagerten Laufrädern zur Anwendung. Das bedeutet, dass die Lagerung der Welle bzw. des Rotors - insbesondere die Radiallagerung des Rotors - sich nur auf einer axialen Seite des Laufrades / der Laufräder befindet. Dementsprechend ist das Radialturbomaschinenlaufrad an einem Wellenende der Welle angebracht. Eine derartige Anordnung, wie sie auch von sogenannten Getriebeturboverdichtern bekannt ist, kann auch unabhängig von einem Getriebeturboverdichter - also auf andere Art angetrieben oder antreibend - verwendet werden.
  • Bei dem für die erfindungsgemäße Anordnung typischen Einsatz der fliegend gelagerter Radialverdichterlaufräder bzw. Radialturbomaschinenlaufräder werden diese Radialturbomaschinenlaufräder - kurz Laufräder -axial, bevorzugt mittels einer Hirth-Verzahnung - mit einem Wellenende verbunden. In axialer Fortsetzung der Welle sind eine Wellendichtung, zum Beispiel eine Gasdichtung oder Gleitringdichtung (Fluiddichtung) und anschließend eine Radiallagerung vorgesehen. Zusätzlich zu der Radiallagerung ist regelmäßig auch eine Axiallagerung vorgesehen, die zumindest einen Teil des aus dem Laufrad infolge der Druckdifferenz entstehenden Schubes aufnimmt.
  • Bei einer derartigen fliegenden Anordnung ist das Gehäuse, das das Laufrad oder die Laufräder umgibt in der Regel in Umfangsrichtung einstückig ausgebildet. Diese vorteilhafte Ausführung wird ermöglicht, weil es infolge der fliegenden Lagerung einseitig keine hindernden Bauteile, insbesondere Lagerung, gibt, die ein axiales Fügen des Gehäuses an das Wellenende verhindern würde. Das Gehäuse kann aus Montagegründen optional eine im Wesentlichen radiale Teilfuge oder einen Deckel mit radialem Fugenverlauf aufweisen. Grundsätzlich ist auch eine im Wesentlichen axial-radial-verlaufende Teilfuge denkbar, diese Option nutzt aber nicht alle Vorteile der Erfindung aus.
  • Herkömmlich ist die Wellendichtung und die Wellenlagerung der Welle, an deren Wellenende das Laufrad bzw. die Anordnung vorgesehen ist, nicht ohne weiteres demontierbar bzw. montierbar, sondern eine Demontage beginnt herkömmlich axial seitens des Laufrads und eine Reihenfolge der Montage schließt in der Regel mit der Montage des Laufrads ab, wenn von weiteren Bauelementen, zum Beispiel Rohrleitungen abgesehen wird.
  • Die Demontage bzw. Montage der Gasdichtung erfolgt von der Prozessgasseite bzw. von der Seite der axialen Zuströmung in den Verdichter, da die Welle zum Beispiel bei einem Getriebeverdichter antriebsseitig im Getriebekasten verankert ist.
  • Bei der Einzelanwendung einer fliegenden Stufe bzw. einer erfindungsgemäßen Anordnung würde diese gleichfalls mit einer Kupplung mit der Antriebsmaschine oder einer anderen Arbeitsmaschine im Strang verbunden sein, so dass auch in einem derartigen Fall prozessgasseitige die Montage der Gasdichtung erfolgt.
  • Eine Umsetzung der Erfindung in Verbindung mit einem Einwellenverdichter ist besonders vorteilhaft. Getriebeturboverdichter sind zum Beispiel bereits aus den folgenden Veröffentlichungen bekannt: EP3106670-A1 , EP3061991-A1 , EP3045686-A1 , WO2016091495-A1 , WO2016062549-A1 , WO2016046037-A1 , WO2015043879-A1 , WO2014195390-A1 , WO2012104366-A1 , WO2012104153-A1 .
  • Ein entscheidender Nachteil einer gattungsgemäßen Anordnung herkömmlicher Bauart liegt darin, dass zur Montage, Demontage oder Inspektion, insbesondere der Gasdichtung, der Lagerung oder anderer Bauteile, die sich axial hinter dem Laufrad befinden, entweder der gesamte Antriebs- oder Abtriebs-Strang, an dem das Laufrad des Verdichters axial endseitig angebracht ist, demontiert werden muss oder, dass der gesamte Verdichter der gattungsgemäßen Anordnung von dem Wellenende und in sich demontiert werden muss, um die entsprechenden axial hinter dem Laufrad befindlichen Bauelemente zu erreichen. Der damit verbundene Aufwand ist äußerst zeit- und kostenintensiv, so dass Wartungs- und Servicekosten die Vertriebswahrscheinlichkeit derartiger Anordnungen unerwünscht reduzieren.
  • Ausgehend von den Problemen und Nachteilen der herkömmlichen Bauweise hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Anordnung der eingangs definierten Art derart weiterzubilden, dass der Montageaufwand und die Wartungskosten reduziert werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anordnung der eingangs definierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Daneben wird gemäß der Verfahrensansprüche jeweils eine Methode zur Demontage und zur Montage nach der Erfindung vorgeschlagen.
  • Mittels der mindestens zwei verschließbaren Öffnungen in der Gehäusewand ist jeweils ein Unterstützungselement pro Öffnung einführbar, das das Radialturbomaschinenlaufrad zumindest einen Teil der Gewichtskraft abfangend kontaktiert. Diese mindestens zwei - bevorzugt mehreren - Unterstützungselemente ermöglichen einerseits das Laufrad in axialer Position zu halten, gleichzeitig wird ein Kippen des Laufrades verhindert und die radiale Position des Laufrades wird fixiert. Dementsprechend ist es bei der Demontage und bei der Montage mindestens eines Lagers oder einer Wellendichtung des Verdichters von der Welle möglich, den Verdichter selbst nicht demontieren zu müssen, da das Laufrad durch die entsprechenden Unterstützungselemente in der axialen und radialen - bzw. der räumlichen - Position gehalten wird, bevorzugt genau an der Stelle, wo das Wellenende bei vollständig montierter Maschine das Laufrad in einer bestimmten Position fixieren würde bzw. sollte. Es ist somit möglich, die Lagerung und Wellendichtung und sogar das Laufrad selbst gemeinsam mit dem Gehäuse und ggf. weiteren Peripherien unter Nutzung der erfindungsgemäßen Unterstützungselemente, die durch entsprechende Öffnungen in das Innere des Gehäuses zum Kontaktieren und Unterstützen des Laufrades eingeführt werden, im Wesentlichen unverändert zu montieren bzw. zu demontieren und auf diese Weise eine Vielzahl an Arbeitsgängen einzusparen, die ohne die entsprechenden Unterstützungselemente notwendig sind, damit es nicht zu Kollisionen zwischen Begrenzungen des Innenraums des Gehäuses durch ein nicht mehr räumlich in einer bestimmten Lage gehaltenes Laufrad kommt. Die Unterstützungselemente haben bevorzugt neben axialen Anlageflächen auch zumindest teilweise radiale Unterstützungsvorkehrungen, beispielsweise radiale Kontaktflächen oder zwischen axialer Ausrichtung und radialer Ausrichtung schräg angeordnete Kontaktflächen, die an entsprechenden schrägen Flächen des Laufrades kontaktieren. Schließlich sind die Unterstützungselemente bzw. die Kontaktflächen der Unterstützungselemente und die korrespondierenden Flächen an dem Laufrad derart ausgebildet, dass eine translatorische oder rotatorische räumliche Bewegung bei Fortfall der Unterstützung des Wellenendes nicht möglich ist.
  • Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn mindestens zwei verschließbare Öffnungen, die erste verschließbare Öffnung und eine zweite verschließbare Öffnung in der ersten Gehäusewand vorgesehen sind. Hierbei ist es sinnvoll, wenn ein zweites Unterstützungselement durch die zweite verschließbare Öffnung hindurch ragend vorgesehen ist und das Radialturbomaschinenlaufrad in einer Umfangsrichtung beabstandet zu dem ersten Unterstützungselement einen Teil der Gewichtskraft abfangend kontaktiert.
  • Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der eine dritte verschließbare Öffnung in der ersten Gehäusewand vorgesehen ist, wobei die Anordnung für eine Betriebsaufstellung ausgebildet ist, in der das erste Unterstützungselement und das zweite Unterstützungselement das Radialturbomaschinenlaufrad gegen die Gewichtskraft von unten her unterstützen und das dritte Unterstützungselement das Radialturbomaschinenlaufrad von den beiden anderen Unterstützungselementen in Umfangsrichtung beabstandet gegen ein Umkippen sichert. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Anordnung genau drei Unterstützungselemente und korrespondierende Öffnungen in der Gehäusewand aufweist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Unterstützungselement eine radiale Verstellmöglichkeit für eine Kontaktfläche zum Kontaktieren des Radialturbomaschinenlaufrades aufweist. Diese radiale Verstellmöglichkeit erleichtert das Einsetzen der entsprechenden Unterstützungselemente durch die entsprechenden Öffnungen, da das in der Regel axial erfolgende Einführen entsprechend unabhängig von der Kontaktierung des Laufrades erfolgen kann. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei der jedes Unterstützungselement mindestens zwei Kontaktflächen aufweist, von denen wenigstens eine schräg ausgebildet ist, so dass diese schräge Kontaktfläche mit zunehmender radialer Annäherung an das Laufrad eine sowohl radiale als auch eine axiale Verspannung bzw. Fixierung des Laufrades zur Folge hat.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Unterstützungselement, bevorzugt alle Unterstützungselemente, eine axiale Verstellmöglichkeit für eine, bevorzugt alle Kontaktflächen zum Kontaktieren des Radialturbomaschinenlaufrades des entsprechenden Unterstützungselementes aufweist.
  • Besonders bevorzugt weisen zumindest zwei von drei Unterstützungselementen radiale Lageverstelleinrichtungen auf und bevorzugt sind zumindest einige - besonders bevorzugt alle - Unterstützungselemente in ihrer Axiallage der Kontaktflächen verstellbar ausgebildet. Die axiale Verstellbarkeit kann mit der bevorzugt in Axialrichtung erfolgenden Einführung der Unterstützungselemente in die entsprechenden Öffnungen der Gehäusewand kombinierbar ausgebildet sein.
  • Die radiale Verstellbarkeit der Kontaktflächen der Unterstützungselemente ist besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass mindestens ein Unterstützungselement eine drehbar gelagerte Hülse mit einer exzentrischen Bohrung aufweist, wobei in der exzentrischen Bohrung ein Unterstützungsträger angeordnet ist, derart, dass der Unterstützungsträger mit mindestens einer Kontaktfläche zum Kontaktieren des Laufrades ausgebildet ist und derart, dass ein Verdrehen der Hülse eine radiale Verlagerung der mindestens einen Kontaktfläche in Radialrichtung zur Folge hat.
  • Bevorzugt sind die Unterstützungselemente zusammenwirkend derart angeordnet und ausgebildet, dass sie geeignet sind, in einer Betriebsposition, das Radialturbomaschinenlaufrad gegen die Erdanziehung abzustützen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Demontage der Anordnung sieht vor, dass in einem ersten Schritt verschließbare Öffnungen in der Gehäusewand des Gehäuses geöffnet werden, in einem zweiten Schritt Unterstützungselemente durch diese Öffnung hindurchgeführt werden, in einem dritten Schritt die Unterstützungselemente mit dem Radialturbomaschinenlaufrad in Kontakt gebracht und ortsfest befestigt werden, derart, dass eine Abstützung und Sicherung des Radialturbomaschinenlaufrades, insbesondere der Gewichtskraft des Radialturbomaschinenlaufrades, gegeben ist. In einem vierten Schritt wird/werden die Wellendichtung und/oder das Radiallager demontiert.
  • Eine Montage wird in umgekehrter Schrittreihenfolge und unter Umkehrung der entsprechend beschriebenen Handlungen durchgeführt.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße Anordnung,
    Figur 2
    eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
    Figur 3
    ein mit III in Figur 1 ausgewiesenes Detail,
    Figur 4
    ein mit IV in Figur 3 ausgewiesenes Detail,
    Figur 5
    eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Figuren 1 - 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung AR in unterschiedlichen Darstellungen, so dass identische Bezugszeichen hier identische Bauteile eines identischen Ausführungsbeispiels bedeuten. In dem gesamten Dokument beziehen sich Angaben, wie axial, radial, tangential oder Umfangsrichtung auf eine Achse X einer Welle SH, die identisch ist mit der Rotationsachse. Die erfindungsgemäße Anordnung AR umfasst ein Radialturbomaschinenlaufrad IMP, ein Gehäuse CAS mit axialer und radialer Strömungsöffnung, eine einlassende Strömungsöffnung INL und eine auslassende Strömungsöffnung EXT, weiterhin umfassend eine Welle SH, die sich entlang der Achse X erstreckt, mindestens ein Radiallager RB (in der Figur 1 sind zwei axial zueinander beabstandete Radiallager RB abgebildet) und mindestens eine Wellendichtung SHS. Die Wellendichtung SHS dichtet einen in dem Gehäuse CAS ggf. herrschenden Prozessdruck eines Prozessgases PFL derart ab, dass im Wesentlichen kein Prozessgas PFL aus dem Inneren INS des Gehäuses CAS im Bereich einer Durchführungsöffnung TH entweichen kann. Dies gilt umso mehr, falls sich im Inneren INS des Gehäuses CAS ein toxisches Prozessfluid PFL oder sonst gefährliches Prozessfluid PFL befinden sollte. Die Welle SH ist mittels des mindestens einen Radiallagers RB und hier zusätzlich mittels eines zweiten Radiallagers RB und eines Axiallagers AB außerhalb des Gehäuses CAS in einem Lagerbock BSP in einer radialen, axialen bzw. räumlich eindeutigen Position fixiert. Ein Radialturbomaschinenlaufrad IMP ist an einem Wellenende SE der Welle SH lösbar angebracht. In nicht dargestellter Weise kann hierzu bevorzugt eine Hirth-Verzahnung mit einer axialen Befestigung des Radialturbomaschinenlaufrades IMP an dem Wellenende SE vorgesehen sein. Die Durchführungsöffnung TH des Gehäuses CAS ist einer ersten Gehäusewand CW1 des Gehäuses CAS vorgesehen, wobei in diesem Ausführungsbeispiel eine modulare Ausbildung des Gehäuses CAS mit einer möglichen Demontage der ersten Gehäusewand CW1 vorgesehen ist. Diese Demontagemöglichkeit dient der Demontage des Radialturbomaschinenlaufrades IMP aus dem Gehäuse CAS heraus und ggf. der Zugänglichkeit weiterer Verdichterbauteile der Anordnung AR, die sich im Inneren INS des Gehäuses CAS befinden. Grundsätzlich ist auch eine einstückige Ausbildung der ersten Gehäusewand CW1 des Gehäuses CAS mit dem Rest des Gehäuses CAS möglich. Eine vollständige Demontage bzw. eine Entfernung des Radialturbomaschinenlaufrades IMP aus dem Gehäuse CAS heraus ist verhältnismäßig aufwendig, da bei einer Wiedermontage sämtliche dieser Bauteil wieder zueinander abgedichtet und zentriert werden müssen. Um einen derartigen Aufwand beispielsweise bei einer Inspektion des Radiallagers RB oder der Wellendichtung SHS zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass verschließbare Öffnungen OP1, OP2, OP3 in der Gehäusewand CW1 vorgesehen sind, durch die Unterstützungselemente SP1, SP2, SP3 hindurch in das Innere INS des Gehäuses CAS eingeführt werden können, so dass diese durch die Gehäusewand CW1 hindurch ragen und auf diese Weise - quasi von außen angebracht - das Radialturbomaschinenlaufrad IMP zumindest ein Teil der Gewichtskraft abfangend kontaktieren, so dass das Radialturbomaschinenlaufrad IMP in dem Gehäuse CRS in einer bestimmten räumlichen Position relativ zu dem Gehäuse CAS, insbesondere radial und axial - fixiert werden kann. Die einzelnen Unterstützungselemente SP1, SP2, SP3 sind radial und in Umfangsrichtung CDR voneinander beabstandet, wobei zumindest das erste Unterstützungselement SP1 und das zweite Unterstützungselement SP2 das Radialturbomaschinenlaufrad IMP von unten her gegen die Erdbeschleunigung g - also die Gewichtskraft des Radialturbomaschinenlaufrades IMP abfangend - abstützen. Das obere dritte Unterstützungselement SP3 weist einen radialen Spalt GAP zu der radialen Außenkante des Laufrads IMP auf, weil dieses dritte Unterstützungselement SP3 im Wesentlichen der Fixierung der räumlichen Lage gegen ein Verkippen des Laufrades IMP dient.
  • In der Figur 2 ist die Rückseite der Gehäusewand CW1 sichtbar, wobei Unterstützungselemente SP1 und SP3 bzw. die beiden verschließbaren Öffnungen OP1, OP3 in ihrer bevorzugten Radial- und Umfangsposition dargestellt sind. Das nicht dargestellte zweite Unterstützungselement bzw. die zweite verschließbare Öffnung OP2 ist entsprechend spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Vertikalebene verlaufend durch die Achse X in der ersten Gehäusewand CW1 angeordnet.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen im Detail den Aufbau eines entsprechenden Unterstützungselementes SP1, SP2, SP3. Das Unterstützungselement SP1, SP2, SP3 ist mit Befestigungselementen FXT quasi ortsfest an der ersten Gehäusewand CW1 nach Hindurch-Führung durch eine entsprechende verschließbare Öffnung OP1, OP2, OP3 zu befestigen. Das Unterstützungselement SP1 - SP3 besteht im Wesentlichen aus einer äußeren Hülse OSV, einer inneren Hülse ISV und einem zentralen Bolzen CBT. An dem zentralen Bolzen CBT sind Kontaktflächen CSF zum Kontaktieren und Abfangen des Radialturbomaschinenlaufrades IMP vorgesehen. Die innere Hülse ISV weist eine exzentrische Bohrung EXC zur Aufnahme des zentralen Bolzens CBT auf. Bei Drehung der inneren Hülse ISV verlagert sich der zentrale Bolzen CBT in Radialrichtung, so dass in einer bestimmten Umfangsposition der inneren Hülse ISV die Kontaktflächen CSF des Unterstützungselementes SP1 - SP3 korrespondierende Kontaktflächen des Radialturbomaschinenlaufrades IMP kontaktieren und auf diese Weise bei einer entsprechenden Einstellung aller vorgesehenen Unterstützungselemente SP1 - SP3 einer erfindungsgemäßen Anordnung AR das Radialturbomaschinenlaufrad IMP relativ zu dem Gehäuse CAS fest positioniert ist und insbesondere die Gewichtskraft des Laufrades IMP abgefangen ist.
  • In Figur 5 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Demontage bzw. Montage mit vier aufeinanderfolgenden Schritten 1, 2, 3, 4 illustriert. Bei der Demontage wird in dem ersten Schritt 1 jede der verschließbaren Öffnungen OP1, OP2, OP3 in der ersten Gehäusewand CW1 des Gehäuses CRF geöffnet. In einem zweiten Schritt 2 werden Unterstützungselemente SP1 - SP3 durch diese Öffnungen OP1 - OP3 hindurchgeführt. In einem dritten Schritt werden die Unterstützungselemente SP1 - SP3 mit dem Radialturbomaschinenlaufrad IMP in Kontakt gebracht und ortsfest befestigt. Die Befestigung erfolgt derart, dass eine Abstützung und Sicherung des Radialturbomaschinenlaufrades IMP, insbesondere der Gewichtskraft des Radialturbomaschinenlaufrades IMP, gegeben ist.
  • In einem vierten Schritt wird/werden die Wellendichtung SHS und/oder das Radiallager RB demontiert.
  • Eine erfindungsgemäße Montage erfolgt in umgekehrter Schrittreihenfolge und unter Umkehrung der beschriebenen Handlungen.
  • Die erfindungsgemäßen Unterstützungselemente SP1, SP2, SP3 erhalten die konzentrische Lager der Welle SH mit dem Laufrad IMP, so dass eine Montage und Demontage der Wellendichtung SHS und des Lagers RB möglich ist.

Claims (9)

  1. Anordnung (AR), umfassend
    - Radialturbomaschinenlaufrad (IMP),
    - Gehäuse (CAS) mit axialer und radialer Strömungsöffnung (INL, EXT),
    - Welle (SH), die sich entlang einer Achse (X) erstreckt,
    - mindestens ein Radiallager (RB),
    - mindestens eine Wellendichtung (SHS),
    wobei das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) an einem Wellenende (SE) der Welle (SH) lösbar angebracht ist, wobei das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) sich in einem Inneren (INS) des Gehäuses (CAS) befindet,
    wobei die Welle (SH) sich durch eine Durchführungsöffnung (TH), vorgesehen in einer ersten Gehäusewand (CW1) des Gehäuses (CAS), abgedichtet mittels der Wellendichtung (SHS) erstreckt,
    wobei die Wellendichtung (SHS) axial zwischen dem Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) und dem Radiallager (RB) an der Welle (SH) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine verschließbare Öffnung (OP1) in der Gehäusewand (CW1) vorgesehen ist,
    wobei ein Unterstützungselement (SP1) durch die erste verschließbare Öffnung (OP1) hindurch ragt und das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) zumindest einen Teil der Gewichtskraft abfangend kontaktiert.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    wobei mindestens zwei verschließbare Öffnungen (OP1, OP2), die erste verschließbare Öffnung (OP1) und eine zweite verschließbare Öffnung (OP2) in der ersten Gehäusewand (CW1) vorgesehen sind, wobei ein zweites Unterstützungselement (SP2) durch die zweite verschließbare Öffnung (OP2) hindurch ragend vorgesehen ist und das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) in einer Umfangsrichtung (CDR) beabstandet zu dem ersten Unterstützungselement (SP1) zumindest einen Teil der Gewichtskraft abfangend kontaktiert.
  3. Anordnung AR nach Anspruch 2,
    wobei eine dritte verschließbare Öffnung (OP3) in der ersten Gehäusewand (CW1) vorgesehen ist, wobei die Anordnung (AR) für eine Betriebsaufstellung ausgebildet ist, in der das erste Unterstützungselement (SP1) und das zweite Unterstützungselement (SP2) das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) gegen die Gewichtskraft von unten her unterstützen und das dritte Unterstützungselement (SP3) das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) von den beiden anderen Unterstützungselementen (SP1, SP2) in Umfangsrichtung (CDR) beabstandet, gegen ein Umkippen sichert.
  4. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3,
    wobei mindestens ein Unterstützungselement (SP1, SP2, SP3) eine radiale Verstellmöglichkeit (RAJ) für eine Kontaktfläche zum Kontaktieren des Radialturbomaschinenlaufrades (IMP) aufweist.
  5. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4,
    wobei die Unterstützungselemente (SP1, SP2, SP3) eine radiale Verstellmöglichkeit (RAJ) zum radialen Verlagern der Kontaktfläche zum Kontaktieren des Radialturbomaschinenlaufrads (IMP) aufweisen.
  6. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5,
    wobei mindestens ein Unterstützungselement (SP1, SP2, SP3) eine drehbar gelagerte Hülse mit einer exzentrischen Bohrung (EXC) aufweist, wobei in der exzentrischen Bohrung (EXC) ein Unterstützungsträger (SPC) angeordnet ist, derart, dass der Unterstützungsträger (SPC) mit mindestens einer Kontaktfläche (CSF) zum Kontaktieren des Radialturbomaschinenlaufrades (IMP) aufweist und derart, dass ein Verdrehen der Hülse (SLV) eine radiale Verlagerung der mindestens einen Kontaktfläche (CSF) zur Folge hat.
  7. Anordnung AR nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, wobei die Unterstützungselemente (SP1, SP2, SP3) zusammenwirkend derart ausgebildet sind, dass sie geeignet sind, das Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) gegen die Erdanziehung (g) abzustützen.
  8. Verfahren zur Demontage einer Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 7,
    wobei ein schrittweises Vorgehen vorsieht, dass zum Zwecke der Demontage
    in einem ersten Schritt verschließbare Öffnungen (OP1, OP2, OP3) in der ersten Gehäusewand (CW1) des Gehäuses (CAS) geöffnet werden,
    in einem zweiten Schritt Unterstützungselemente (SP1, SP2, SP3) durch diese Öffnungen (OP1, OP2, OP3) hindurchgeführt werden,
    in einem dritten Schritt die Unterstützungselemente (SP1, SP2, SP3) mit dem Radialturbomaschinenlaufrad (IMP) in Kontakt gebracht und ortsfest befestigt werden, derart, dass eine Abstützung und Sicherung des Radialturbomaschinenlaufrads (IMP), insbesondere der Gewichtskraft des Radialturbomaschinenlaufrads (IMP), gegeben ist,
    in einem vierten Schritt die Wellendichtung (SHS) und/oder das Radiallager (RB) demontiert wird/werden.
  9. Verfahren zur Montage einer Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 7,
    wobei zum Zwecke der Montage die Schritte 1 - 4 nach Anspruch 8, in umgekehrter Reihenfolge und unter Umkehrung der Handlungen vollzogen werden.
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