WO2016041841A1 - Radialturbomachine mit topfförmigem aussengehäuse, wobei die spirale in der wandung des aussengehäuses ausgebildet ist - Google Patents

Radialturbomachine mit topfförmigem aussengehäuse, wobei die spirale in der wandung des aussengehäuses ausgebildet ist Download PDF

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WO2016041841A1
WO2016041841A1 PCT/EP2015/070720 EP2015070720W WO2016041841A1 WO 2016041841 A1 WO2016041841 A1 WO 2016041841A1 EP 2015070720 W EP2015070720 W EP 2015070720W WO 2016041841 A1 WO2016041841 A1 WO 2016041841A1
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housing
cas
rfm
radial
pressure
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PCT/EP2015/070720
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Sebastian Huth
Dieter Nass
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/005—Adjustable, sectional, expandable or flexible patterns
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    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • F04D17/125—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors the casing being vertically split
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a radial turbofluid energy machine
  • turbocompressor having a cast housing that extends along an axis, wherein the Gussgepatu ⁇ se has a housing shell, wherein the iron housing identifies an axial high-pressure side, wherein the iron housing a
  • Circumferential direction is formed undivided, wherein the radial ⁇ turbofluidenergymaschine identifies itself extending through the cast housing along the axis rotor.
  • turbocompressors As turbocompressors, they are often used in the form of pipeline compressors for the extraction of natural gas. Depending on the thermodynamic requirements of the turbocompressor, a certain number of impellers are present on the rotor.
  • a drive or output of the radial turbofan ⁇ energy machine should not have to be moved.
  • the units defined at the outset are preferable constructed in Topfbau ⁇ wise, so there is no up ent ⁇ ⁇ long is he stretching parting line on the housing of the central axis or axis of rotation.
  • this type of parting line is then also referred to as a horizontal parting line.
  • a parting line is associated with local material concentrations necessary in the region of the parting line, which on the one hand require installation space, on the other hand additional material and, moreover, cause stiffness cracks in the housing.
  • the avoidance of the horizontal parting line also has the advantage in the pot construction that under the mechanical and thermal loads on the housing no asymmetrical deformations occur in the direction of contact, which can lead to alignment problems and to leaks in the parting line.
  • the preferred application of the invention are radial turbocharger, in particular designed as a pipeline compressor for the compression of natural gas.
  • the radial turbofluid energy machine according to the invention can also be designed as an expander. In essence, such a design is identical with reversal of the flow direction.
  • high pressure and "low pressure” are to be understood in the context of this document such that in normal operation of the machine according to the invention in the region of low pressure, a lower pressure prevails than in the area of high pressure.
  • Low pressure does not necessarily mean that there mr ⁇ Schende pressure level in the order of atmospheric pressure or is below.
  • a conventional Radialturbofluidenergyma- machine in the form of a centrifugal compressor as a longitudinal section sche ⁇ matically reproduced.
  • the radial turbofluid energy ⁇ machine shown RFM comprises a rotor R, which extends along an axis X and the impeller IMP includes, in detail in the flow direction: a first impeller IMP1, a second impeller IMP 2 and a third impeller IMP3.
  • a process fluid PF passes through the inlet of a housing CAS into the interior of the machine and is compressed to a final pressure by means of the impeller IMP and by means of intermediate plates arranged in a stationary manner between the impellers.
  • the housing comprises essential CAS chen a housing jacket CCV, at a low pressure side low pressure ei ⁇ NEN lid LPC and on a high pressure side of a high-pressure cover HPC.
  • the high-pressure spiral HSP takes up so much radial space that the housing CAS is bell-shaped, optimizing the material requirement and the space requirement, the larger outer and inner diameter being provided on the high-pressure side due to the high-pressure spiral HSP.
  • Correspondingly large needs to be formed and also with regard due to the pressure of the high-pressure cover of the housing HPC CAS particularly regarding diam ⁇ sers lent its strength sufficiently dimensioned and at the
  • Housing jacket CCV be attached consuming.
  • the diameter of the high-pressure lid shapes the overall size of the machine and causes high costs. Due to the required bell shape of the housing CAS, the lateral surface is also not nearly cylindrical and walls of the lateral surface are bent. That due to the dimensions of the high-pressure spiral HSP also bell-shaped ⁇ In nenbündel IB can only along a first axial mounting direction DX1 in the housing or the CAS
  • Housing jacket CCV be introduced.
  • the introduction of the In ⁇ nenbündels IB is done through the opening of the housing shell by the high-pressure lid HPC.
  • the bell shape also on the inner diameter of the housing CAS support of the inner bundle IB in the housing shell becomes un ⁇ possible during assembly, so that the inner bundle IB is lengthened along the rotor with a so-called horsetail and extended outside the housing CAS on the low-pressure side of the horsetail (eg Fig. 3, 4, 5 of
  • EP 2 045 472 AI is supported against the weight of the rotor, so that an axial insertion of the inner beam IB in Rich ⁇ tion of the first mounting direction DX1 can be done without obstructive contact of the inner beam IB on the inside of the housing shell CCV.
  • This type of installation is very expensive and regularly requires additional supply of special tools, especially of the horsetail, the Ready ⁇ position associated with significant additional costs.
  • a further disadvantage of the conventional design of the radial turbofluid energy machine RFM according to FIG. 1 is the enormous dimensions of the high-pressure lid HPC, which is oriented in its diameter at the high-pressure spiral HSP belonging to the inner bundle IB.
  • the large diameter be ⁇ dingt a massive thickness of the high-pressure lid HPC and requires highly reliable stationary seals of the high-pressure lid HPC to the housing jacket CCV, wherein the housing shell CCV is further weakened in the high pressure region by the attachment of the high-pressure lid HPC means of screws SCR.
  • the high weight of the high-pressure lid HPC ⁇ he also calls special measures in the context of assembly for supporting and guiding the high-pressure lid HPC and special care, so that the seal of the high-pressure lid HPC is not destroyed in the joining process.
  • the invention has the object, a Ra ⁇ dialturbofluidenergiemaschine of the type mentioned in such a way that in particular the assembly effort is re ⁇ pokerd and the need is reduced, individual components - as in the present case to make the HPC high-pressure lid - excessively solid.
  • the invention proposes a radial turbofan energy machine of the type defined above with the additional features of the characterizing part of claim 1.
  • the invention proposes a method for mounting such a radial turbofan energy machine according to the method of claim 14.
  • Respectively dependent claims contain advantageous developments of the inventions.
  • Housing jacket means that, for example, a ho ⁇ zontal alignment of the axis of the extension of the machine - which is usually the axis of rotation, no - as is common practice - horizontal parting of this component.
  • the inventive construction of the axial high pressure side of the housing shell as a high pressure coil in a designated axial means that the plenum this high-pressure spiral defined by the cast housing exclusivelyswei ⁇ se is confined and thus is an integral part of the Ge ⁇ housing.
  • the housing in accordance with the inventions dung to an outer housing, so that no further, this Ge ⁇ housing surrounding housing must be provided. Entspre ⁇ accordingly, the housing according to the invention to the La ⁇ ge to bear the full operating pressure without any additional housing.
  • An additional covering of this housing for example for thermal or acoustic insulation, may also be useful in the context of the invention.
  • the housing has a pre-for an internal bundle ⁇ provided inside diameter which is not reduced by the high-pressure side high-pressure spiral in the axial region of the high-pressure spiral.
  • the housing is defined in ⁇ nen of a substantially cylindrical surface, so that the also preferably outside cylindrical out ⁇ led inner bundle sliding or rolling on rollers can be introduced.
  • the cylinder shape may in this case be interrupted in places axially by recesses on the inner bundle or the inner surface of the housing shell.
  • the inner bundle preferably has a substantially constant outer diameter over the axial extension of the running wheels, which is pushed into a substantially constant inner diameter of the housing according to the invention.
  • the radial extent of the collecting chamber of the high pressure ⁇ spiral is preferably located substantially radially except ⁇ half of this inner diameter of the inner surface of the housing jacket, so that the inner diameter by the spatial extent of the high-pressure spiral is not reduced.
  • the inner bundle of a radial turbofluid energy machine according to the invention preferably along a guide rail from the high pressure side, starting ⁇ pushed into the housing ⁇ , without the additional assistance, for example, a horsetail, the inner beam IB beyond the housing supported on the low pressure side.
  • the inner beam IB is supported on the cylindrical Wesent ⁇ union inner surface of the housing - made ⁇ light through the substantially constant inner diameter.
  • High pressure lid can be made radially smaller than the low pressure lid or the outer diameter of the inner beam, wherein the inner bundle is introduced on the low pressure side.
  • the low-pressure side can be closed with a less massive cover and the seals are subjected to less stress due to the pressure prevailing in operation before ⁇ lower pressure compared to the high pressure side.
  • This advantage is mainly due to the fact that the outer diameter of the inner bundle is much lower due to the splitting of the high-pressure spiral compared to the conventional training.
  • the usual requirements of modern pipeline technology are that a pipeline compressor must be available in up to ten different sizes (mainly determined by the pressure ratio to be generated and the volumetric flow to be compressed) in order to be considered as meaningful technical equipment for a pipeline network ,
  • thermodynamic individual requirements of a particular machine are rather difficult to sell.
  • These up to ten different sizes must additionally be adaptable to the actual thermodynamic boundary conditions by virtue of the fluidic adjustments that can be made within the scope of the respective housing size.
  • These adjustments consist essentially of a variation of the number of impellers and the impeller aerodynamics and of an adaptation of the geometry of the high-pressure spiral.
  • the inventive affiliation of the high-pressure spiral to the housing requires for each housing size a further Vari ⁇ antenna diversity, which is particularly expensive in a design of the housing as a cast component in consequence of the different models of cast variants in conventional design.
  • Housing modules preferably by means of screws releasably and sealingly can be fastened together.
  • An alternative advantageous embodiment of the invention which is opposite the screwed solution preferably provides for that the high-pressure shell is technically model GWsge ⁇ quite attached to the low-pressure jacket in the production of the mold.
  • a low-pressure housing casing a plurality of high pressure jackets can be formed GPsge ⁇ right and these are axially angioge ⁇ adds to this model, the compiled -huntformen mold - existing usually made of molding sand.
  • a further advantageous embodiment of the radial turbofan energy machine according to the invention provides that the low ⁇ pressure side has a radial inlet opening and an adjoining inlet nozzle in the cast housing.
  • the radial inlet opening opens into a ring-shaped inlet chamber , where the process fluid accumulates distributed over the circumference in the downstream impellers of the compressor stages prior to compression.
  • a rib stiffening diametrically along an axial plane in the direction of flow and the inlet connection can be provided in the inlet connection, dividing the flow into two substantially equal portions for the passage of one half each of the annular inlet chamber. This rib acts at the same time stiffening for the inlet nozzle and the Schica ⁇ tion due to the radial opening, so that sets under the mechanical and thermal boundary conditions a lower and more symmetrical deformation during operation.
  • a further advantageous development of the invention provides that on the axial high pressure side the cast housing has a high-pressure opening for closing by means of a high-pressure lid, wherein on the low pressure side the Gussgephaseu ⁇ se has an axial low-pressure opening for closing by means of a low-pressure lid.
  • the respective covers have a passage opening for shaft ends of the rotor.
  • these shaft ends are mounted in each case from the inside of the housing on the other side of the lid provided radial / axial bearings are mounted, in the interest of stati ⁇ rule certainty two radial bearings and a thrust bearing or a radial bearing and a combined axial / Radial bearing can be provided.
  • the axial bearing of the rotor is located on the low pressure side attached to the low pressure lid.
  • the buildin ⁇ actuation of a radial bearing on the high pressure cap is provided ulterior of the interior of the housing.
  • both low-pressure watch a shaft seal on the low pressure cover or high pressure cover before ⁇ each side and high pressure side.
  • the shaft seal is preferably located in each case between the cover and the bearing or combined bearing.
  • a balance piston is provided, the low-pressure side axial front of the last impeller of the radial centrifugal compressor is exposed to the discharge pressure on the output side.
  • the high-pressure side end face of this Aus GmbHskol ⁇ bens which is sealed forming by means of a balance piston shaft seal of the low-pressure side end face of a differential pressure, is preferred from the suction pressure of the engine, wherein the inflow chamber or the A ⁇ flow communication with a chamber in communication by means of a compensation line, which partly is limited by the high pressure side end face of the balance piston.
  • a further advantage of this arrangement of the balance piston at the same time, according to the invention representational assignment of the high-pressure spiral to the housing is that which is from ⁇ same circuit exclusively with the housing shell or with channels in the housing shell in connection and can be attached firmly to the casing jacket and this way must be disconnected during any inspection to open the housing or a
  • the process fluid flows from the last compressor stage into the spiral collecting space.
  • the spiral collecting space extends substantially axially from the spiral inlet in the direction of the low pressure side.
  • this results in a space-saving reduction of the axial space requirement of the radial turbofan energy machine and, on the other hand, increases the efficiency by about 0.5% compared to a conventional arrangement with a spiral on the inner bundle due to the more favorable inflow into the collecting space.
  • radially extending stiffening ribs are provided on the exterior of the casting housing, at least in the area of the high-pressure spiral.
  • the cast housing comprises at least one stand on which the radial turbofan energy machine can be set up during operation.
  • Another way the number of variants of Ge ⁇ housings to reduce calculated by the cast housing basically comprises on two opposite sides of an up leveling foot for this purpose, so that the housing basically being suitable, situated in two different positions and orientations to become.
  • an advantageous development of the invention provides that the outlet nozzle has an extension direction along an outlet nozzle axis and the inlet nozzle has an extension direction along an inlet nozzle axis, wherein the casting ⁇ housing is formed such that the
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a radial turbofluid energy machine of conventional design
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a radial turbofan energy machine according to the invention
  • Figure 3 is a schematic three-dimensional view of a radial turbofluid energy machine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a conventional radial turbofan energy machine.
  • the radial turbofan energy machine RFM shown schematically in longitudinal section in FIG. 2 has a cast housing CAS which extends along an axis X.
  • the cast housing CAS has a housing jacket CCV, which is designed to be undivided in the circumferential direction.
  • the Radialturbofluidenergy ⁇ machine RFM is placed horizontally with horizontally extending axis X.
  • HPS high pressure side
  • LPS axial low-pressure side
  • the housing jacket CCV is closed to the environment by means of a low-pressure cover LCV.
  • the rotor R is connected by means of a clutch CUP on the high pressure side HPS with a drive DRI to transmit torque.
  • a shaft seal namely a high pressure shaft seal HSS and a low pressure shaft seal LSS to seal a is ER- stretching in the circumferential direction movement gap between the rotor R and the respective lid.
  • the housing jacket CCV is in an axial plane perpendicular to the axis X extending in egg ⁇ ner indicated by a dash-dotted line and extending in the circumferential direction along the housing shell CCV parting line SPA between a
  • Thieves- A preferred alternative to the design of the housing jacket CCV is that the housing jacket CCV of the housing CAS in an axial plane perpendicular to the axis X (here also represented by the parting line SPA) extending extending in the circumferential direction transition between low pressure side LPS and high pressure side HPS has , where the
  • Casing shell as a casting in the axial direction is continuously integrally formed, as a result of a done before molding and casting in the casting process compilation of the housing casting model of a certain high-pressure model jacket and a particular low-pressure model jacket.
  • Low-pressure housing jackets are provided.
  • the high-pressure housing jacket HCV is provided with a high pressure spiral HSP comprising a collecting space SCL, wherein the collecting space SCL has a circumferentially tangetial and radially outwardly directed outlet opening OOC and a radially outwardly facing outlet nozzle OFL of the housing CAS or high-pressure housing jacket HPCV.
  • the low-pressure housing jacket LPCV On the low-pressure side LPS, the low-pressure housing jacket LPCV has a radial inlet opening IOP and an inlet connection piece IFL, which adjoins it against the flow direction, into the cast housing CAS.
  • inlet nozzle IFL is also a diametrically the nozzle in two equal halves dividing flow rib GFI, on the one hand stiffens the nozzle and on the other hand dividing the incoming process fluid PF into two substantially identical volume flows for the two halves of the annular inflow chamber.
  • FIG. 3 Also clearly visible in FIG. 3 are radially extending stiffening ribs FIN on the outside of the cast housing CAS at least in the area of the high-pressure spiral HSP.
  • This Ver ⁇ steifungsrippen FIN go in a horizontal installation of the machine preferably both towards the bottom in mounting feet SUPM above and in the opposite direction, so that the machine can be placed in the opposite vertical orientation with horizontally extending axis X.
  • This option may be especially useful if the Strö ⁇ flow direction to be reversed with the same arrangement of the drive DRI.
  • outlet connection RFL identifies an extension direction along a discharge nozzle axis OFX and A ⁇ occurs clip IFL identifies an extension direction along an inlet nozzle axis IFX, wherein the iron housing CAS is configured such that the outlet nozzle axis OFX and the inlet nozzle axis IFX in a list of the
  • Radial turbofluid energy machine RFM lie horizontally ⁇ the axis substantially in an identical horizontal plane.
  • a compensating piston BAP is provided on the rotor R which, by means of a compensating piston shaft seal BAS, separates a high-pressure chamber HPC from a low-pressure chamber LPC.
  • the balancing piston BAP is arranged axially in the direction of the high-pressure side HPS next to an impeller IMP of the rotor R. This impeller IMP adjacent to the compensating piston BAP is flowed through by the process fluid PF on the highest pressure level in the radial turbofluid energy machine RFM.
  • a compensation line BAC connects the low ⁇ pressure chamber LPC with the inlet chamber INC downstream of the inlet opening IOP.
  • This compensation line BAC is connected for this purpose only to openings in the housing jacket CCV.
  • the machine can be opened by removing the low-pressure cover LCV and a réellebün ⁇ del IB consisting of the rotor and surrounding flow-guiding components can be removed axially from the housing CAS, without dismantling the balancing line BAC.
  • a method for assembling the radial turbofluid energy machine RFM comprises the following steps: a) setting up the housing jacket CCV with a substantially horizontal axis X,
  • the inner bundle IBN comprises here as standing components the so-called
  • a high-pressure spiral HSP is part of the housing CAS with a spiral inlet SPI which opens radially inwardly from the high-pressure spiral spiral HSP and, viewed in the flow direction.
  • the low pressure side LPS extends downstream in Wesentli ⁇ chen axially in direction.
  • the collecting space SCL is located radially outward of the spiral inlet SPI.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) mit einem Gussgehäuse (CAS), das sich entlang einer Achse (X) erstreckt, wobei das Gussgehäuse (CAS) einen Gehäusemantel (CCV) aufweist, wobei das Gussgehäuse (CAS) eine axiale Hochdruckseite (HPS) aufweist, wobei das Gussgehäuse (CAS) eine axiale Niederdruckseite (LPS) aufweist, wobei der Gehäusemantel (CCV) in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist, wobei die Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) einen sich durch das Gussgehäuse (CAS) entlang der Achse (X) erstreckenden Rotor (R) aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage. Für eine besser Bauraumnutzung und/oder eine bessere Funktion wird vorgeschlagen, dass die axiale Hochdruckseite (HPS) des Gehäusemantels (CCV) in einem Axialbereich als eine Hochdruckspirale (HSP) mit einem Sammelraum (SCL) mit einer Austrittsöffnung (OOC) und einem Austrittsstutzen (OFL) des Gehäuses (CAS) ausgebildet ist, wobei der Rotor (R) an der Hochdruckseite (HPS) aus dem Gussgehäuse (CAS) heraus geführt ist, wobei der Rotor (R) an der Hochdruckseite (HPS) eine Kupplung (CUP) aufweist, die zum Anschluss an einen Antrieb (DRI) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
RADIALTURBOMACHINE MIT TOPFFÖRMIGEM AUSSENGEHÄUSE, WOBEI DIE SPIRALE IN DER WANDUNG DES
AUSSENGEHÄUSES AUSGEBILDET IST
5 Die Erfindung betrifft eine Radialturbofluidenergiemaschine,
insbesondere einen Turboverdichter, mit einem Gussgehäuse, dass sich entlang einer Achse erstreckt, wobei das Gussgehäu¬ se einen Gehäusemantel aufweist, wobei das Gussgehäuse eine axiale Hochdruckseite ausweist, wobei das Gussgehäuse eine
10 axiale Niederdruckseite aufweist, wobei der Gehäusemantel in
Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist, wobei die Radial¬ turbofluidenergiemaschine einen sich durch das Gussgehäuse entlang der Achse erstreckenden Rotor ausweist.
15 Radialturbofluidenergiemaschinen der eingangs definierten Art
finden als Turboverdichter häufig Anwendung in Form von Pipelinekompressoren zur Förderung von Erdgas. In Abhängigkeit von den thermodynamischen Anforderungen an den Turboverdichter ist eine bestimmte Anzahl an Laufrädern an dem Rotor vor-
20 zusehen und die strömungsführenden Komponenten sind aerodynamisch anzupassen, insbesondere ein spiralförmiger Sammelraum, auch als Hochdruckspirale bezeichnet, stromabwärts der letz¬ ten Verdichterstufe.
25 Die gattungsgemäßen Radialturbofluidenergiemaschinen werden
in der Regel als kompakte Einheit mit einem Antrieb oder Ab¬ trieb auf einer gemeinsamen Plattform zur Verfügung gestellt. Bei einer Wartung oder einer Inspektion an der Radialturbo- fluidenergiemaschine ist eine Öffnung eines Gehäuses in der
30 Regel obligatorisch, wobei es bevorzugt ist, einen Aufwand an
den sonstigen angeschlossenen Aggregaten zu vermeiden. Insbesondere soll ein Antrieb oder Abtrieb der Radialturbofluid¬ energiemaschine nicht bewegt werden müssen.
35 Die eingangs definierten Aggregate sind bevorzugt in Topfbau¬ weise konstruiert, so dass es an dem Gehäuse keine sich ent¬ lang der zentralen Achse beziehungsweise Rotationsachse er¬ streckende Teilfuge gibt. Da die Maschinen in der Regel hori- zontal aufgestellt werden, wird diese Art der Teilfuge dann auch als horizontale Teilfuge bezeichnet. Eine Teilfuge geht mit lokalen in dem Bereich der Teilfuge notwendigen Materialkonzentrationen einher, die einerseits Bauraum, andererseits zusätzlichen Werkstoff erfordern und außerdem Steifigkeits- sprünge in dem Gehäuse verursachen. Die Vermeidung der horizontalen Teilfuge hat bei der Topfbauweise auch den Vorteil, dass unter den mechanischen und thermischen Belastungen an dem Gehäuse keine in Umgangsrichtung asymmetrischen Verfor- mungen auftreten, die zu Ausrichtproblemen und zu Leckagen in der Teilfuge führen können.
In der Terminologie dieses Dokumentes bedeutet die Bezugnahme auf eine Achse stets die Bezugnahme auf die zentrale Erstre- ckungsachse des Gehäuses - wenn nicht anders angegeben. Ins¬ besondere sind Begriffe, wie axial, radial, tangential oder Umfangsrichtung auf diese Achse bezogen.
Die bevorzugte Anwendung der Erfindung sind Radialturbover- dichter, insbesondere ausgebildet als Pipelineverdichter zur Verdichtung von Erdgas. Alternativ kann die erfindungsgemäße Radialturbofluidenergiemaschine auch als Expander ausgebildet sein. Im Wesentlichen ist eine derartige Ausbildung identisch unter Umkehr der Strömungsrichtung.
Die Begriffe „Hochdruck" und „Niederdruck" sind im Rahmen dieses Dokumentes derart zu verstehen, dass im Normalbetrieb der erfindungsgemäßen Maschine im Bereich des Niederdrucks ein geringerer Druck herrscht als im Bereich des Hochdrucks. Niederdruck bedeutet nicht zwingend, dass sich das dort herr¬ schende Druckniveau in der Größenordnung des atmosphärischen Druckes oder darunter befindet.
In Figur 1 ist eine herkömmliche Radialturbofluidenergiema- schine in Form eines Radialverdichters als Längsschnitt sche¬ matisch wiedergegeben. Die gezeigte Radialturbofluidenergie¬ maschine RFM umfasst einen Rotor R, der sich entlang einer Achse X erstreckt und die Impeller IMP umfasst, im einzelnen in Strömungsrichtung: einen ersten Impeller IMP1, einen zweiten Impeller IMP 2 und einen dritten Impeller IMP3. Ein Pro- zessfluid PF gelangt durch den Einlass eines Gehäuses CAS in das Innere der Maschine und wird mittels der Impeller IMP und mittels zwischen den Impellern stationär angeordneter Zwischenböden auf einen Enddruck verdichtet. Nach dem dritten Impeller IMP3 wird das Prozessfluid PF in einer Hochdruckspi¬ rale HSP gesammelt, bevor es das Gehäuse CAS durch einen Aus¬ tritt radial verlässt. Das Gehäuse CAS umfasst im Wesentli- chen einen Gehäusemantel CCV, auf einer Niederdruckseite ei¬ nen Niederdruckdeckel LPC und auf einer Hochdruckseite einen Hochdruckdeckel HPC. Die Hochdruckspirale HSP beansprucht so viel radialen Bauraum, dass das Gehäuse CAS unter Optimierung des Materialbedarfs und des Bauraumbedarfs glockenförmig aus- gebildet ist, wobei der größere Außen- und Innendurchmesser auf der Hochdruckseite bedingt durch die Hochdruckspirale HSP vorgesehen ist. Dementsprechend groß muss der Hochdruckdeckel HPC des Gehäuses CAS insbesondere hinsichtlich des Durchmes¬ sers ausgebildet sein und aufgrund des Druckes auch hinsicht- lieh seiner Stärke hinreichend dimensioniert und an dem
Gehäusemantel CCV aufwändig befestigt werden. Der Durchmesser des Hochdruckdeckels prägt die Gesamtgröße der Maschine und verursacht hohe Kosten. Aufgrund der erforderlichen Glockenform des Gehäuses CAS ist die Mantelfläche auch nicht annähernd zylindrisch und Wände der Mantelfläche sind gebogen. Das wegen der Abmessungen der Hochdruckspirale HSP ebenfalls glockenförmig ausgebildete In¬ nenbündel IB kann nur entlang einer ersten axialen Montage- richtung DX1 in das Gehäuse CAS beziehungsweise den
Gehäusemantel CCV eingeführt werden. Die Einführung des In¬ nenbündels IB erfolgt durch die Öffnung des Gehäusemantels seitens des Hochdruckdeckels HPC. Infolge der Glockenform auch an dem Innendurchmesser des Gehäuses CAS gestaltet sich eine Abstützung des Innenbündels IB in dem Gehäusemantel un¬ möglich während der Montage, so dass man mit einem sogenannten Schachtelhalm das Innenbündel IB entlang des Rotors verlängert und außerhalb des Gehäuses CAS auf der Niederdruck- seite den Schachtelhalm (z.B. Fig 3, 4, 5 der
EP 2 045 472 AI) gegen die Gewichtskraft des Rotors abstützt, so dass eine axiale Einführung des Innenbündels IB in Rich¬ tung der ersten Montagerichtung DX1 ohne behindernden Kontakt des Innenbündels IB auf der Innenseite des Gehäusemantels CCV erfolgen kann. Diese Art der Montage ist sehr aufwändig und erfordert regelmäßig die zusätzliche Lieferung von Spezial- werkzeugen, insbesondere des Schachtelhalms, dessen Bereit¬ stellung mit signifikanten Zusatzkosten einhergeht.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Ausbildung der Radialturbofluidenergiemaschine RFM gemäß Figur 1 besteht in den gewaltigen Abmessungen des Hochdruckdeckels HPC, der sich in seinem Durchmesser an der zu dem Innenbündel IB gehörenden Hochdruckspirale HSP orientiert. Der große Durchmesser be¬ dingt auch eine massive Dicke des Hochdruckdeckels HPC und erfordert besonders zuverlässige stationäre Abdichtungen des Hochdruckdeckels HPC zu dem Gehäusemantel CCV, wobei der Gehäusemantel CCV im Hochdruckbereich zusätzlich durch die Befestigung des Hochdruckdeckels HPC mittels Schrauben SCR geschwächt ist. Das hohe Gewicht des Hochdruckdeckels HPC er¬ fordert darüber hinaus besondere Maßnahmen auch im Rahmen der Montage zur Abstützung und Führung des Hochdruckdeckels HPC und eine besondere Sorgfalt, damit die Abdichtung des Hoch- druckdeckels HPC im Fügevorgang nicht zerstört wird.
Ausgehend von dem Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hat sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Ra¬ dialturbofluidenergiemaschine der eingangs genannten Art der- art weiterzubilden, dass insbesondere der Montageaufwand re¬ duziert wird und die Notwendigkeit verringert wird, einzelne Bauteile - wie vorliegend den Hochdruckdeckel HPC - übermäßig massiv auszubilden. Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung eine Radialturbofluidenergiemaschine der eingangs definierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vor. Daneben schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer derartigen Radialturbofluidenergiemaschine gemäß dem Verfahren zu Anspruch 14 vor. Jeweils rückbezogene Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen .
Eine in Umfangsrichtung ungeteilte Ausbildung des
Gehäusemantels bedeutet, dass es bei beispielsweise einer ho¬ rizontalen Ausrichtung der Achse der Erstreckung der Maschine - die in der Regel die Rotationsachse ist, keine - wie häu- fig üblich - horizontale Teilfuge dieses Bauteils gibt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der axialen Hochdruckseite des Gehäusemantels als eine Hochdruckspirale in einem dafür bestimmten Axialbereich bedeutet, dass der Sammelraum dieser Hochdruckspirale von dem Gussgehäuse definiert beziehungswei¬ se eingegrenzt ist und damit einstückiger Bestandteil des Ge¬ häuses ist.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Gehäuse im Sinne der Erfin- dung um ein Außengehäuse, so dass kein weiteres, dieses Ge¬ häuse umgebendes Gehäuse, vorgesehen werden muss. Entspre¬ chend ist das Gehäuse im Sinne der Erfindung dazu in der La¬ ge, den vollen Betriebsdruck zu ertragen, ohne weitere Zusatzgehäuse. Eine zusätzliche Verkleidung dieses Gehäuses, beispielsweise zur thermischen oder akustischen Isolierung, kann auch im erfindungsgemäßen Sinne zweckmäßig sein.
Bevorzugt weist das Gehäuse einen für ein Innenbündel vorge¬ sehenen Innendurchmesser auf, der durch die hochdruckseitige Hochdruckspirale in dem Axialbereich der Hochdruckspirale nicht reduziert ist. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse in¬ nen von einer im Wesentlichen zylindrischen Oberfläche definiert, so dass das ebenfalls bevorzugt außen zylindrisch aus¬ geführte Innenbündel gleitend oder auf Rollen rollend einge- führt werden kann. Die zylinderform kann hierbei stellenweise axial von Ausnehmungen an dem Innenbündel oder der inneren Oberfläche des Gehäusemantels unterbrochen sein. Dementsprechend bevorzugt hat das Innenbündel über die axiale Erstreckung der Laufräder einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser, der in einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser des erfindungsgemäßen Gehäuses hineingeschoben wird. Die radiale Erstreckung des Sammelraums der Hochdruck¬ spirale befindet sich bevorzugt im Wesentlichen radial außer¬ halb dieses Innendurchmessers der inneren Oberfläche des Gehäusemantels, so dass der Innendurchmesser durch die räumliche Ausdehnung der Hochdruckspirale nicht reduziert wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Innenbündel einer erfindungsgemäßen Radialturbofluidenergiemaschine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt entlang einer Führungsschiene von der Hochdruckseite ausgehend in das Gehäuse hin¬ ein geschoben werden kann, ohne die zusätzliche Zuhilfenahme beispielsweise eines Schachtelhalms, der das Innenbündel IB jenseits des Gehäuses auf der Niederdruckseite abstützt.
Stattdessen stützt sich das Innenbündel IB auf der im Wesent¬ lichen zylindrischen Innenoberfläche des Gehäuses ab - ermög¬ licht durch den im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser.
Eine Trennung der Hochdruckspirale von dem Innenbündel und die Angliederung an das Gehäuse, sowie die Einführung des Innenbündels in die Radialturbofluidenergiemaschine von der Niederdruckseite aus, vereinfachen die Montage erfindungsge- mäß erheblich und führen dazu, dass der Hochdruck-seitige
Hochdruckdeckel radial kleiner ausgeführt werden kann als der Niederdruckdeckel oder der Außendurchmesser des Innenbündels, wobei das Innenbündel auf der Niederdruckseite eingeführt wird .
Die Niederdruckseite lässt sich aufgrund des im Betrieb vor¬ herrschenden niedrigeren Drucks im Vergleich zu der Hochdruckseite mit einem weniger massiven Deckel verschließen und die Dichtungen sind weniger stark beansprucht. Dieser Vorteil beruht in der Hauptsache darauf, dass der Außendurchmesser des Innenbündels in Folge der Abspaltung der Hochdruckspirale gegenüber der herkömmlichen Ausbildung viel geringer ist. Die üblichen Anforderungen moderner Pipelinetechnologie sehen vor, dass ein Pipelineverdichter in bis zu zehn verschiedenen Baugrößen (in der Hauptsache bestimmt durch das zu erzeugende Druckverhältnis und den zu verdichtenden Volumenstrom) verfügbar sein muss, um als sinnvolle technische Ausstattung für ein Pipelinenetz in Betracht bezogen zu werden.
Produkte kleinerer Baureihen sind eher schwer verkäuflich. Mit dieser Typenvielfalt ist nur eine ungefähre Annäherung an die thermodynamischen individuellen Anforderungen einer konkreten Maschine möglich. Diese bis zu zehn verschiedenen Baugrößen müssen zusätzlich an die tatsächlichen thermodynamischen Randbedingungen anpassbar sein durch die im Rahmen der jeweiligen Gehäusegröße vornehmbaren strömungstechnischen Anpassungen. Diese Anpassungen bestehen im Wesentlichen aus einer Variation der Impelleranzahl und der Impelleraerodynamik und aus einer Anpassung der Geometrie der Hochdruckspirale.
Die erfindungsgemäße Angliederung der Hochdruckspirale an das Gehäuse erfordert für jede Gehäusebaugröße eine weitere Vari¬ antenvielfalt, die bei einer Ausführung des Gehäuses als Gussbauteil in Folge der verschiedenen Gussmodellvarianten in herkömmlicher Machart besonders kostspielig ist.
Daher ist es nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass eine zur Achse senkrecht orientierte Teilfuge zwischen dem Niederdruckmantel und dem Hochdruckman¬ tel des Gehäuses vorgesehen ist und diese beiden
Gehäusemodule bevorzugt mittels Schrauben lösbar und dichtend aneinander befestigt werden können.
Eine alternative vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, welche gegenüber der verschraubten Lösung bevorzugt ist, sieht vor, dass der Hochdruckmantel modelltechnisch an den Niederdruckmantel bei der Erzeugung der Gussform bedarfsge¬ recht angebracht wird. Hierbei ist vorgesehen, dass zu einem Niederdruckgehäusemantel mehrere Hochdruckmäntel bedarfsge¬ recht ausgebildet werden können und diese axial aneinanderge¬ fügt werden, um an diesem zusammengestellten Modell die - in der Regel aus Formsand bestehende - Gussform abzuformen. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Radialturbofluidenergiemaschine sieht vor, dass die Nieder¬ druckseite eine radiale Eintrittsöffnung und einen daran sich anschließenden Eintrittsstutzen in das Gussgehäuse aufweist. Bevorzugt mündet die radiale Eintrittsöffnung in eine ring¬ förmige Eintrittskammer, wo sich das Prozessfluid vor der Verdichtung in den stromabwärts befindlichen Impellern der Verdichterstufen über den Umfang verteilt sammelt. In dem Eintrittsstutzen kann eine sich in Strömungsrichtung und den Eintrittsstutzen diametral entlang einer Axialebene versteifende Rippe vorgesehen sein, die die Strömung in zwei im Wesentlichen gleiche Anteile aufteilt zur Durchflutung jeweils einer Hälfte der ringförmigen Eintrittskammer. Diese Rippe wirkt gleichzeitig für den Eintrittsstutzen und die Schwä¬ chung aufgrund der radialen Öffnung versteifend, so dass sich unter den mechanischen und thermischen Randbedingungen eine geringere und symmetrischere Verformung im Betrieb einstellt. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf der axialen Hochdruckseite das Gussgehäuse eine Hochdrucköffnung zum Verschließen mittels eines Hochdruckdeckels aufweist, wobei auf der Niederdruckseite das Gussgehäu¬ se eine axiale Niederdrucköffnung zum Verschließen mittels eines Niederdruckdeckels aufweist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die jeweiligen Deckel eine Durchtrittsöffnung für Wellenenden des Rotors aufweisen. Weiterhin ist es sinnvoll, wenn diese Wellenenden in jeweils von dem Inneren des Gehäuses ausgesehen jenseitig der Deckel vorgesehenen Radial- /Axial-Lagern gelagert sind, wobei im Interesse der stati¬ schen Bestimmtheit zwei Radiallager und ein Axiallager oder ein Radiallager und ein kombiniertes Axial-/Radial-Lager vorgesehen sein können. Besonders bevorzugt befindet sich die axiale Lagerung des Rotors auf der Niederdruckseite befestigt an dem Niederdruckdeckel. Ebenfalls bevorzugt ist die Befes¬ tigung eines Radiallagers an dem Hochdruckdeckel jenseitig des Inneren des Gehäuses vorgesehen. Weiterhin ist es bevorzugt, jenseitig des Inneren des Gehäuses sowohl niederdruck- seitig als auch hochdruckseitig jeweils eine Wellendichtung an den Niederdruckdeckel beziehungsweise Hochdruckdeckel vor¬ zusehen. Bevorzugt befindet sich die Wellendichtung jeweils zwischen dem Deckel und dem Lager beziehungsweise kombinier- ten Lager.
Bevorzugt auf der Hochdruckseite der auf dem Rotor befindli¬ chen Impeller ist ein Ausgleichskolben vorgesehen, dessen niederdruckseitige axiale Front dem Enddruck ausgangsseitig des letzten Impellers des Radialturboverdichters ausgesetzt ist. Die hochdruckseitige Stirnfläche dieses Ausgleichskol¬ bens, die mittels einer Ausgleichskolbenwellendichtung von der niederdruckseitigen Stirnfläche einen Differenzdruck bildend abgedichtet ist, steht bevorzugt unter dem Saugdruck der Maschine, wobei die Einströmkammer beziehungsweise die Ein¬ strömung mittels einer Ausgleichsleitung mit einer Kammer in Verbindung steht, die teilweise von der hochdruckseitigen Stirnfläche des Ausgleichskolben begrenzt ist. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung des Ausgleichskolbens bei gleichzei- tig erfindungsgemäßer gegenständlicher Zuordnung der Hochdruckspirale zu dem Gehäuse besteht darin, dass die Aus¬ gleichsleitung ausschließlich mit dem Gehäusemantel beziehungsweise mit Kanälen in dem Gehäusemantel in Verbindung steht und an dem Gehäusemantel fest angebracht werden kann und auf diese Weise bei keiner Inspektion getrennt werden muss, um das Gehäuse zu öffnen beziehungsweise einen
Gehäusedeckel zu entfernen. Dies geht einher mit dem grund¬ sätzlichen Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung, dass das ganze Innenbündel mit wenige Aufwand aus dem Gehäuse heraus- gezogen werden kann, da bevorzugt die Abtriebs- oder An¬ triebsseite der Maschine auf der Hochdruckseite angeordnet ist und das Innenbündel Niederdruck-seitig axial aus dem Ge¬ häuse bei der Demontage herausgeführt wird, so dass eine An¬ triebsmaschine o der Abtriebsmaschine der Demontage des In- nenbündels nicht im Weg ist. In Sinne der Montage ist es hierbei zweckmäßig, wenn die Hochdrucköffnung eine geringere lichte Weite als die Nieder¬ drucköffnung aufweist. Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hochdruckspirale einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden radial von innen nach außen mündenden Spiralein- lass aufweist. Durch den Spiraleinlass strömt das Prozess- fluid aus der letzen Verdichterstufe in den Spiralsammelraum. Der Spiralsammelraum erstreckt sich im Wesentlichen axial von dem Spiraleinlass ausgehend in Richtung der Niederdruckseite. Hierbei ergibt sich einerseits eine bauraumsparende Reduktion des axialen Platzbedarfs der Radialturbofluidenergiemaschine und andererseits erhöht sich aus strömungstechnischen Gründen gegenüber einer herkömmlichen Anordnung mit einer Spirale an dem Innenbündel in Folge der günstigeren Einströmung in den Sammelraum der Wirkungsgrad um etwa 0,5%.
Zur Verbesserung der Steifigkeit und Belastbarkeit ist es zweckmäßig, wenn sich radial erstreckende Versteifungsrippen außen an dem Gussgehäuse zumindest in dem Bereich der Hochdruckspirale vorgesehen sind.
Zur Reduktion der Anzahl der Bauteile ist es zweckmäßig, wenn das Gussgehäuse mindestens einen Aufstellfuß umfasst, auf dem die Radialturbofluidenergiemaschine im Betrieb aufstellbar ist. Eine weitere Möglichkeit, die Variantenvielfalt an Ge¬ häusen zu reduzieren ergibt sich, indem das Gussgehäuse grundsätzlich auf zwei gegenüberliegenden Seiten einen Auf- stellfuß zu diesem Zweck umfasst, so dass das Gehäuse sich grundsätzlich dazu eignet, in zwei unterschiedlichen Positionen bzw. Orientierungen aufgestellt zu werden.
Insbesondere für die Anwendung bei der Förderung von Erdgas mittels einer Pipeline ist es vorteilhaft, wenn die Pipeline aufgrund der Anordnung des Verdichters in der Pipeline keinen Höhenversatz haben muss. Deswegen sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Austrittsstutzen eine Erstreckungsrichtung entlang einer Austrittsstutzenachse aufweist und der Eintrittsstutzen eine Erstreckungsrichtung entlang einer Eintrittsstutzenachse aufweist, wobei das Guss¬ gehäuse derart ausgebildet ist, dass die
Austrittsstutzenachse und die Eintrittsstutzenachse bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine mit horizon¬ talverlaufender Achse bzw. Rotationsachse des Rotors im We¬ sentlichen in einer identischen Horizontalebene liegen.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher be¬ schrieben. Neben dem Ausführungsbeispiel und neben den expli¬ ziten Rückbezügen und den daraus entstehenden Merkmalskombinationen der Ansprüche gibt es für den Fachmann weitere Kombinationsmöglichkeiten der hier offenbarten Merkmale, die ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind. Es zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Radialturbofluidenergiemaschine herkömmlicher Bauart,
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Radialturbofluidenergiemaschine erfindungsgemäßer Bauart,
Figur 3 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Radialturbofluidenergiemaschine .
Die Gegebenheiten an der erfindungsgemäßen Radialturbofluidenergiemaschine sind vorliegend für die Ausbildung als Radi¬ alturboverdichter beschrieben. Bei der ebenfalls erfindungsgemäß möglichen Ausbildung als Radialturboexpander ist die Strömungsrichtung eines Prozessfluid PF gedanklich umzukehren, dass beispielsweise Bezeichnungen, wie „stromabwärts" sich zu „stromaufwärts" ergeben.
Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine herkömmliche Radialturbofluidenergiemaschine . Bereits in der Beschreibungseinleitung wurden die wesentlichen Merkmale dieser Maschine beschrieben. Die in der Figur 2 im Längsschnitt schematisch wiedergegebene Radialturbofluidenergiemaschine RFM weist ein Gussgehäuse CAS auf, das sich entlang einer Achse X erstreckt. Das Gussgehäu- se CAS weist einen Gehäusemantel CCV auf, der in Umfangsrich- tung ungeteilt ausgebildet ist. Die Radialturbofluidenergie¬ maschine RFM ist horizontal mit sich horizontal erstreckender Achse X aufgestellt. Auf der in der Figur 2 links wiedergeb¬ ebenen Seite befindet sich eine axiale Hochdruckseite HPS des Gussgehäuses CAS. Auf der rechts wiedergegebenen Seite befin¬ det sich eine axiale Niederdruckseite LPS . Entlang der Achse X erstreckt sich ein Rotor R der axial aus dem Gehäuse CAS herausgeführt ist. Auf der Hochdruckseite HPS ist der
Gehäusemantel CCV des Gehäuses CAS mittels eines Hochdruckde- ckels HCV gegenüber der Umgebung verschlossen. Auf der Niederdruckseite LPS ist der Gehäusemantel CCV mittels eines Niederdruckdeckels LCV gegenüber der Umgebung verschlossen. Der Rotor R ist mittels einer Kupplung CUP auf der Hochdruckseite HPS mit einem Antrieb DRI drehmomentübertragend verbun- den.
Auf der Hochdruckseite HPS befindet sich ein Radiallager HBR, das an dem Hochdruckdeckel HCV angebracht ist. Auf der Nie¬ derdruckseite LPS befinden sich ein Radiallager LBR und ein Axiallager LBA, die an dem Niederdruckdeckel LCV angebracht sind. Sowohl auf der Hochdruckseite HPS als auch auf der Nie¬ derdruckseite LPS befinden sich jeweils eine Wellendichtung, nämlich eine Hochdruckwellendichtung HSS und eine Niederdruckwellendichtung LSS, um einen sich in Umfangsrichtung er- streckenden Bewegungsspalt zwischen dem Rotor R und dem jeweiligen Deckel abzudichten. Der Gehäusemantel CCV ist in einer Axialebene senkrecht zur Achse X sich erstreckend in ei¬ ner mittels einer strichpunktierten Linie angedeuteten und sich in Umfangsrichtung entlang des Gehäusesmantels CCV er- streckenden Teilfuge SPA zwischen einem
Niederdruckgehäusemantel LCV und einem Hochdruckgehäusemantel HCV getrennt ausgebildet und mittels einer Verschraubung, an¬ gedeutet durch Schrauben SCR, lösbar zusammengefügt. Die be- vorzugte Alternative der Ausbildung des Gehäusemantels CCV besteht darin, dass der Gehäusemantel CCV des Gehäuses CAS in einer Axialebene senkrecht zur Achse X (hier auch mittels der Teilfuge SPA dargestellt) sich erstreckend einen sich in Um- fangsrichtung erstreckenden Übergang zwischen Niederdruckseite LPS und Hochdruckseite HPS aufweist, wobei der
Gehäusemantel als Gussteil in Axialrichtung kontinuierlich einstückig ausgebildet ist, in Folge einer vor dem Abformen und Abgießen im Gussverfahren erfolgten Zusammenstellung des Gehäusegussmodells aus einem bestimmten Hochdruckmodellmantel und einem bestimmten Niederdruckmodellmantel. Auf diese Weise gelingt es, verschiedene Hochdruckmantelgeometrien mit Nie¬ derdruckmantelgeometrien zu kombinieren, wobei die Gussmodelle nur für die unterschiedlichen Hochdruckmäntel und
Niederdruckgehäusemäntel vorzusehen sind.
Der Hochdruckgehäusemantel HCV ist mit einer Hochdruckspirale HSP aufweisend einen Sammelraum SCL versehen, wobei der Sammelraum SCL eine in Umfangsrichtung tangetial und radial nach außen gerichtete Austrittsöffnung OOC und einen radial nach außen weisenden Austrittsstutzen OFL des Gehäuses CAS beziehungsweise Hochdruckgehäusemantels HPCV aufweist. Auf der Niederdruckseite LPS weist der Niederdruckgehäusemantel LPCV eine radiale Eintrittsöffnung IOP auf und einen daran sich gegen die Strömungsrichtung betrachtet sich anschließenden Eintrittsstutzen IFL in das Gussgehäuse CAS. Diese Bauteile sind in der Figur 3 ebenso wie der Austittsstutzen OFL sichtbar .
In dem Eintrittsstutzen IFL befindet sich auch eine den Stutzen diametral in zwei gleiche Hälften teilende Strömungsrippe GFI, die einerseits den Stutzen versteift und andererseits das einströmende Prozessfluid PF in zwei im Wesentlichen identische Volumenströme für die beiden Hälften der ringförmigen Einströmkammer aufteilt.
Auch in der Figur 3 gut erkennbar sind sich radial erstreckende Versteifungsrippen FIN außen an dem Gussgehäuse CAS zumindest in dem Bereich der Hochdruckspirale HSP. Diese Ver¬ steifungsrippen FIN gehen bei einer horizontalen Aufstellung der Maschine bevorzugt sowohl zum Boden hin in Aufstellfüße SUPM über als auch in die entgegensetzte Richtung, damit die Maschine auch in umgekehrter Vertikalorientierung mit sich horizontal erstreckender Achse X aufgestellt werden kann. Diese Option kann besonders zweckmäßig sein, wenn die Strö¬ mungsrichtung umgekehrt werden soll bei gleicher Anordnung des Antriebs DRI . In der Figur 3 ist daneben auch erkennbar, dass der Austrittsstutzen RFL eine Erstreckungsrichtung entlang einer Austrittsstutzenachse OFX ausweist und der Ein¬ trittsstutzen IFL eine Erstreckungsrichtung entlang einer Eintrittsstutzenachse IFX ausweist, wobei das Gussgehäuse CAS derart ausgebildet ist, dass die Austrittsstutzenachse OFX und die Eintrittsstutzenachse IFX bei einer Aufstellung der
Radialturbofluidenergiemaschine RFM mit horizontal verlaufen¬ der Achse im wesentlichen in einer identischen Horizontalebene liegen. In der Figur 2 ist an dem Rotor R ein Ausgleichskolben BAP vorgesehen, der mittels einer Ausgleichskolbenwellendich- tung BAS eine Hochdruckkammer HPC von einer Niederdruckkammer LPC trennt. Der Ausgleichskolben BAP ist axial in Richtung der Hochdruckseite HPS neben einem Impeller IMP des Ro- tors R angeordnet. Dieser dem Ausgleichskolben BAP benachbarte Impeller IMP wird von dem Prozessfluid PF auf dem in der Radialturbofluidenergiemaschine RFM höchsten Druckniveau durchströmt. Eine Ausgleichsleitung BAC verbindet die Nieder¬ druckkammer LPC mit der Eintrittskammer INC stromabwärts der Eintrittsöffnung IOP. Diese Ausgleichsleitung BAC ist zu diesem Zweck nur an Öffnungen in dem Gehäusemantel CCV angeschlossen. Auf diese Weise kann die Maschine durch Abnahme des Niederdruckdeckels LCV geöffnet werden und ein Innenbün¬ del IB bestehend aus dem Rotor und umgebenden strömungslei- tenden Komponenten kann aus dem Gehäuse CAS axial entfernt werden, ohne die Ausgleichsleitung BAC zu demontieren. Ein Verfahren zur Montage der Radialturbofluidenergiemaschine RFM sieht die folgenden Schritte vor: a) Aufstellen des Gehäusemantels CCV mit im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Achse X,
b) Anordnen einer sich im Wesentlichen parallel zur Achse X erstreckenden Führungsschiene GL vor der Niederdrucköff¬ nung LPO, wobei die Niederdrucköffnung LPO geöffnet ist, c) Bereitstellen des Innenbündels IBN mindestens umfassend den Rotor R und an Impellern IMP des Rotors R angeordne¬ te strömungsleitende stehende Komponenten, die mit dem Rotor R gemeinsam eine transportierbare Einheit bilden, d) Einführen des Innenbündels IBN entlang der Führungs¬ schiene GL in den Gehäusemantel CCV; das Innenbündel IBN umfasst hierbei als stehende Komponenten die sogenannten
Rückführstufen RRS beziehungsweise Zwischenböden, die jeweils stromabwärts eines Impellers IMP das Prozess- fluid PF um 180°C von radial nach außen nach radial nach innen strömend umleiten und der stromabwärts befindli- chen Stufe axial in den nachfolgenden Impeller zuleiten.
Eine Hochdruckspirale HSP ist erfindungsgemäß Bestandteil des Gehäuses CAS mit einem von der Hochdruckspirale HSP aus und gegen die Strömungsrichtung betrachtet radial nach innen mün- denden Spiraleinlass SPI. Von dem Spiraleinlass SPI ausgehend erstreckt sich stromabwärts der Sammelraum SCL im Wesentli¬ chen axial in Richtung der Niederdruckseite LPS . Weiterhin befindet sich der Sammelraum SCL radial außen von dem Spiraleinlass SPI .

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) mit einem Gussge¬ häuse (CAS) , das sich entlang einer Achse (X) er- streckt,
wobei das Gussgehäuse (CAS) einen Gehäusemantel (CCV) aufweist,
wobei das Gussgehäuse (CAS) eine axiale Hochdrucksei¬ te (HPS) aufweist,
wobei das Gussgehäuse (CAS) eine axiale Niederdrucksei¬ te (LPS) aufweist,
wobei der Gehäusemantel (CCV) in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist,
wobei die Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) einen sich durch das Gussgehäuse (CAS) entlang der Achse (X) erstreckenden Rotor (R) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die axiale Hochdruckseite (HPS) des
Gehäusemantels (CCV) in einem Axialbereich als eine Hochdruckspirale (HSP) mit einem Sammelraum (SCL) mit einer Austrittsöffnung (OOC) und einem Austrittsstutzen (OFL) des Gehäuses (CAS) ausgebildet ist,
wobei der Rotor (R) an der Hochdruckseite (HPS) aus dem Gussgehäuse (CAS) heraus geführt ist,
wobei der Rotor (R) an der Hochdruckseite (HPS) eine
Kupplung (CUP) aufweist, die zum Anschluss an einen An¬ trieb (DRI) ausgebildet ist.
2. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach Anspruch 1, wobei der Gehäusemantel (CCV) des Gehäuses (CAS) in ei¬ ner Axialebene senkrecht zur Achse (X) sich erstreckend eine sich in Umfangsrichtung erstreckende
Teilfuge (SPA) zwischen Niederdruckseite (LPS) und Hochdruckseite (HPS) aufweist, die mittels Verschrau- bungen lösbar zusammengefügt ist. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach Anspruch 1, wobei der Gehäusemantel (CCV) des Gehäuses (CAS) in ei¬ ner Axialebene senkrecht zur Achse (X) sich erstreckend einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Übergang zwischen Niederdruckseite (LPS) und Hochdrucksei¬ te (HPS) aufweist, der als Gussteil in Axialrichtung kontinuierlich einstückig ausgebildet ist infolge einer im Gussverfahren erfolgten Zusammenstellung des
Gehäusegussmodels aus einem bestimmten Hochdruckmodell¬ mantel und einem bestimmten Niederdruckmodellmantel.
Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach einem der Ansprüche 1 -3,
wobei die Niederdruckseite (LPS) eine radiale Ein¬ trittsöffnung (IOP) und einen daran sich anschließenden Eintrittsstutzen (IFL) in das Gussgehäuse (CAS) auf¬ weist.
Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach einem der Ansprüche 1 -4,
wobei auf der axialen Hochdruckseite (HPS) das Gussge¬ häuse (CAS) eine Hochdrucköffnung (HPO) zum Verschlie¬ ßen mittels eines Hochdruckdeckels (HCV) aufweist, wobei auf der Niederdruckseite (LPS) das Gussgehäu¬ se (CAS) eine axiale Niederdrucköffnung (LPO) zum Verschließen mittels eines Niedrigdruckdeckels (LCV) auf¬ weist.
Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach Anspruch 5, wobei die Hochdrucköffnung (HPO) eine geringere lichte Weite als die Niederdrucköffnung (LPO) aufweist.
Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach einem der Ansprüche 1 - 6,
wobei der Gehäusemantel (CCV) in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach einem der Ansprüche 1 - 7,
wobei die Hochdruckspirale (HSP) einen sich in Umfangs richtung erstreckenden radial nach innen mündenden Spi raleinlass (SPI) aufweist, wobei sich der Sammel¬ raum (SCL) im Wesentlichen axial von dem Spiralein- lass (SPI) ausgehend in Richtung der Niederdrucksei¬ te (LPS) erstreckt.
9. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach einem der Ansprüche 1 - 8,
wobei sich radial erstreckende Versteifungsrippen (FIN) außen an dem Gussgehäuse (CAS) zumindest in dem Bereich der Hochdruckspirale (HSP) vorgesehen sind.
10. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach einem der Ansprüche 1 - 9,
wobei das Gussgehäuse (CAS) mindestens einen Aufstell¬ fuss (SUP) umfasst, auf dem die Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) im Betrieb aufstellbar ist.
11. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach Anspruch 4, wobei der Austrittsstutzen (OFL) eine Erstreckungsrich- tung entlang einer Austrittsstutzenachse (OFX) aufweist und der Eintrittsstutzen (IFL) eine Erstreckungsrich- tung entlang einer Eintrittsstutzenachse (IFX) auf¬ weist, wobei das Gussgehäuse (CAS) derart ausgebildet ist, dass die Austrittsstutzenachse (OFX) und die
Eintrittsstutzenachse (IFX) bei einer Aufstellung der Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) mit horizontal verlaufender Achse (X) im Wesentlich in einer identischen Horizontalebene liegen.
12. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach Anspruch 4, wobei die Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) einen Ausgleichskolben (BAP) an dem Rotor (R) aufweist, der mittels einer Ausgleichskolbenwellendichtung (BAS) eine Hochdruckkammer (HPC) von einer Niederdruckkammer (LPC) trennt, wobei der Ausgleichskolben (BAP) axial in Richtung der Hochdruckseite (HPS) neben einem
Impeller (IMP) des Rotors (R) angeordnet ist, der von einem Prozessfluid auf dem in der Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) höchsten Druckniveau durchströmt wird .
13. Radialturbofluidenergiemaschine (RFM) nach Anspruch 12, wobei eine Ausgleichsleitung (BAC) die Niederdruckkammer (LPC) mit einer Eintrittskammer (INC) stromabwärts der Eintrittsöffnung (IOP) verbindet und die Aus¬ gleichsleitung (BAC) zu diesem Zweck nur an Öffnungen des Gehäusemantels (CCV) angeschlossen ist.
14. Verfahren zur Montage einer Radialturbofluidenergiema¬ schine (RFM) nach mindestens einem der Ansprüche 5 - 13, dadurch gekennzeichnet durch die folgenden Schrit¬ te :
a) Aufstellen des Gehäusemantels (CCV) mit im Wesentli¬ chen horizontal ausgerichteter Achse (X) ,
b) Anordnen einer sich im Wesentlichen parallel zur Achse (X) sich erstreckenden Führungsschiene (GL) vor der Niederdrucköffnung (LPO) , wobei die Niederdrucköff¬ nung (LPO) geöffnet ist,
c) Bereitstellen eines Innenbündels (IBN) mindestens umfassend den Rotor (R) und an Impellern (IMP) des Rotors (R) angeordnete strömungsleitende stehende Kompo¬ nenten, die mit dem Rotor (R) gemeinsam eine transportierbare Einheit bilden,
d) Einführen des Innenbündels (IBN) entlang der Führungsschiene (GL) in den Gehäusemantel (CCV) .
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