DE3238972C2 - Horizontal geteiltes Gehäuse einer Strömungsarbeitsmaschine für Gase oder Dämpfe - Google Patents

Abstract

Das horizontal geteilte Gehäuse einer Strömungsmaschine, beispielsweise eines Radialkompressors hat eine Gehäusehälfte, die mit Spiralnuten an der inneren Umfangsfläche versehen ist, sowie eine weitere Gehäusehälfte, die mit Ausnehmungen in Abschnitten versehen ist, die den Auslaßspiralen entsprechen. An der inneren Umfangsfläche eines zweiten Gehäuses werden Spiralnuten ausgebildet. Dieses zweite Gehäuse wird an der weiteren Gehäusehälfte so befestigt, daß es die Ausnehmungen umschließt. Das so gebaute horizontal geteilte Gehäuse ist billig in der Herstellung und ermöglicht den Einsatz eines horizontal geteilten Gehäuses einer Turbomaschine mit wenig Raumbedarf und geringem Gewicht.

Description

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Die Erfindung betrifft ein horizontal geteiltes, mit wenigstens einem Einlaß und wenigstens einem Auslaß versehenes Gehäuse einer Strömungsarbeitsmaschine für Gase oder Dämpfe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches, in der Achsebene geteiltes Gehäuse für einen mehrstufigen Radialverdichter ist aus der CH-PS 3 50 408 bekannt Nachteilig ist der große Durchmesser der Auslaßspirale.

Aus der CH-PS 31 232 ist eine Zentrifugalpumpe bekannt die ein vertikal geteiltes inneres Gehäuseteil aufweist das am Außenumfang mit einem äußeren Gehäuseteil versehen ist, das innenseitig mit wenigstens einer Ausnehmung versehen ist, die zusammen mit wenigstens einer Ausnehmung im inneren Gehäuseteil Strömungskanäle bildet Der herstellungstechnische Aufwand für eine so gestaltete Zentrifugalpumpe ist sehr groß. Es fehlt ein Spiralkanal.

Zum Stand der Technik gehört schließlich ein horizontal geteiltes, einen Einlaß und einen Auslaß aufweisendes Gehäuse, dessen Gehäusehälften längs axialer Flansche miteinander durch Bolzen verbindbar sind. Die Bauelemente der Gehäuseteile sind miteinander verschweißt (US-PS 41 37 006). Ein solches Gehäuse erfordert eine große Anzahl erforderlicher Schweißschritte.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Gehäuse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrads der Strömungsarbeitsmaschine sein Außendurchmesser und damit sein Gewicht erheblich verringert werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gehäuses einer Strömungsarbeitsmaschine.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch einen einwelligen

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65 mehrstufigen Radialkompressor mit einer ersten Ausführungsform eines horizontal geteilten Gehäuses,

F i g. 2 den Schnitt H-H von F i g. 1,

F i g. 3A den Schnitt A-Cvon F i g. 2,

F i g. 3B den Schnitt D-Fvon F i g. 2,

F i g. 4A und 4B ein Ausführungsbeispiel für das zweite Gehäuse gemäß F i g. 1 bis 3,

F i g. 5 im Querschnitt den Auslaßspiralabsrfinitt einer zweiten Ausführungsform eines horizontal geteilten Gehäuses,

F i g. 6 im Längsschnitt einen einwelligen mehrstufigen Radialkompressor mit einer dritten Ausführungsform eines horizontal geteilten Gehäuses,

F i g. 7 den Schnitt VIl-VII von F i g. 6,

F i g. 8 den Schnitt VHI-VIII von F i g. 7,

F i g. 9 den Schnitt IX-IX von F i g. 7,

Fi g. 10 eine Unteransicht des zweiten Gehäuses von Fig. 7,

F i g. 11 den Schnitt XI-XI von F i g. 10 und

F i g. 12 den Schnitt XII-XII1 von F i g. 10.

Der in der Zeichnung gezeigte Rotor i hat eine Vieizahl von Lauf rädern \b, die in Rücklauf- bzw. Gegenstrombeziehung angeordnet und an einer drehenden Welle la gehalten sind. Um die Laufschaufeln \b sind zur Regulierung und Führung eines Gaszustroms zu den Laufrädern Xb und eines Gasabstroms davon Leiträder 2 angeordnet Ein horizontal geteiltes Gehäuse 3 ist so ausgelegt daß es dem Innendruck widersteht den Rotor 1 für die Drehung lagert und die Leiträder 2 an Ort und Stelle hält Das horizontal geteilte Gehäuse 3 hat eine obere Gehäusehälfte 3a und eine untere Gehäusehälfte 3b, die starr miteinander durch nicht gezeigte Bolzen an Flanschen 3a'und 3b' verbunden sind, die an der oberen Gehäusehälfte 3a bzw. unteren Gehäusehälfte 3b sich axial erstreckend ausgebildet sind, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Die eine Gehäusehälfte 3b ist an ährer inneren Umfangsfläche mit Ausnehmungen 41 und 51 zur Bildung von Auslaßspiralen 4 und 5 versehen, während die andere Gehäusehälfte 3a mit swii in Umfangsrichtung erstreckenden Ausnehmungen 44 und 54 an den Stellen versehen ist, die den Auslaßspiralen 4 und 5 entsprechen. Mit der äußeren Umfangsfläche der anderen Gehäusehälfte 3a ist durch Schweißen ein Gehäuseteil 6 mit einer halbzylindrischen Form so verbunden, daß die Ausnehmungen 44 und 54 umschlossen werden. Das Gehäuseteil 6 ist an seiner inneren Umfangsfläche mit den Ausnehmungen 42 und 52 zur Bildung der Auslaßspiralen 4 und 5 versehen, so daß dadurch die Tiefe der Auslaßspiralen 4 und 5 verringert wird, während die Kanalquerschnittsfläche gesteigert wird. Die Ausnehmungen 42 und 52 sind an einem Ende mit den Ausnehmungen 41 und 52 und am anderen Ende mit einem Auslaßstutzen verbunden, der an der einen Gehäusehälfte 3b angebracht ist. Ein an der Außenseite des die letzte Stufe bildenden Laufrads \b'angebrachter Diffusor 7 hat eine reduzierte Länge, so daß die Auslaßspiralen 4 und 5 direkt an einer Außenseite des Diffusors 7 gebildet werden.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, werden die Auslaüspiralen 4 und 5 auf der Seite der oberen Gehäuschälftc 3a von den Leiträdern bzw. Leitkränzen 2, den Ausnehmungen 44 und 54 des Gehäuses 3 und den Ausnehmungen 42 und 52 an der inneren Umfangsfläche des Gehäuseteils 6 und auf der Seite der unteren Gehäusehälfte 3b durch die Ausnehmungen 41 und 51 an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 3 und den Leiträdern bzw. Leitkränzen 2 gebildet. Die Ausnehmungen 41, 51, 42 und 52 sind so ausgebildet, daß der Abstand zwischen

den äußeren Umfangsflächen der Auslaßspiralen 4 und 5 und der Mitte O des Gehäuses 3 zum Auslaßstutzen 8 hin, der sich an der unteren Gehäusehälfte 36 befindet nacheinander größer werden, so daß die Auslaßspiralen 4 und 5 eine Querschnittsfläche haben, die zum Auslaßstutzen 8 hin fortschreitend zunimmt.

Die F i g. 3A und 3B zeigen die Änderung der Querschnittsfläche der Auslaßspiralen 4 und 5, wobei die Schnittpositionen A bis Fvon Fig.2 im einzelnen dargestellt sind. Fig.3A zeigt die Änderung der Querschnittsfläche der Auslaßspiralen auf der Seite der unteren Gehäusehälfte 36. Man sieht, daß die Ausnehmung 4ί so ausgebildet ist, daß die vom Auslaßstutzen 8 am weitesten entfernten Abschnitte A die kleinste Querschnittsfläche haben, während die Querschnittsflächen der Abschnitte B und C fortlaufend zunehmen. F i g. 3B zeigt die Änderung der Querschnittsfläche der Auslaßspiralen auf der Seite der oberen Gehäusehälfte 3a. Dabei ist die Ausnehmung 44 in einem Abschnitt der oberen Gehäusehälfte 3a entsprechend der Breite der Spiralen ausgebildet, um dadurch die Querschnittsfläche zu steigern, wobei die Tiefe der Ausnehmung 42 allmählich vom Abschnitt D zum Abschnitt fund zum Abschnitt F zunimmt, so daß die Querschnittsflächen der Auslaßspiralen nacheinander zum Auslaßstutzen 8 hin vergrößert werden. Durch die fortlaufende Steigerung der Querschnitisflächen der Auslaßspiralen 4 und 5 zum Auslaßsiuizen 8 hin ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des von der letzten Laufradstufe 16 abgegebenen Gases in den Auslaßspiralen 4 und 5 allmählich gleichförmig zu machen.

F i g. 2 und 3 zeigen nur die Auslaßspirale 4. Die Auslaßspirale 5 hat den gleichen Aufbau, so daß eine nähere Erläuterung nicht erforderlich ist.

F i g. 4 zeigt eine Herstellungsmöglichkeit des Gehäuseteils 6. In geneigten Abschnitten einer ebenen Platte werden zunächst die Ausnehmungen 42 und 52 ausgebildet, wie dies in Fig.4A gezeigt ist. Dann wird die Platte zu der in Fig.4b gezeigten halbzylindrischen Form gebogf n, damit die Platte in innigen Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 3 gelangen kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausnehmungen 42 und 52 durch Änderung der Tiefe in der einen Umfangsrichtung einfach herzustellen. Durch Befestigung des so gefertigten Gehäuseteils 6 an der Gehäusehälfte 3a (oder 36/ welche keinen Auslaßstc.uzen 8 trägt, ist es möglich, auf einfache Weise das horizontal geteilte Gehäuse 3 zu fertigen.

Der Gasstrom in einem einwelligen mehrstufigen Kompressor mit dem horizontal geteilten Gehäuse soll nun anhand von Fig. I erläutert werden. Das Gas wird durch einen Saugstutzen 9 angesaugt. Sein Druck wird durch die Laufräder 16 und 16'der in zwei Stufen angeordneten Niederdruckseite erhöht. Dann strömt das Gas aus dem Diffusor 7 durch die Auslaßspirale 4 und vom Auslaßstutzen 8 über eine Leitung 10 bis zur Abführung aus dem Gehäuse 3. Nach einer Kühlung im Kühler 11, der in die Leitung 10 eingesetzt ist, wird das Gas durch einen Saugstutzen 12 zur Seite mit dem höheren Druck angesaugt Hier wird der Druck des Gases durch die in drei Stufen angeordneten Lauf räder Ib und 16'der Hochdruckseite weiter erhöht. Das Gas strömt dann durch den Diffusor 7 und die Auslaßspirale 5 und wird über einen nicht gezeigten Auslaßstutzen in eine Abgabeleitung 13 geführt, über die es zur nächstfolgenden Station befördert wird, wo es gebraucht wird.

Bei dem gezeigten Arsführungsbeispiel braucht das Gehäuseteil nur an dem Auslaßspiralabschnitt der einen Gehäusehälfte befestigt zu werden. Dadurch wird die Schweißfläche verringert und die Herstellung des horizontal geteilten Gehäuses vereinfacht so daß sich wenig Raum erfordernde Abmessungen und ein geringes Gewicht ergeben, wodurch das horizontal geteilte Gehäuse billig hergestellt werden kann.

Bei der in F i g. 5 gezeigten zweiten Ausführungsform haben die Ausnehmungen 41 und 51, die an der inneren Umfangsfläche der einen Gehäusehälfte 36 ausgebildet sind, die mit dem Auslaßstutzen 8 versehen ist eine konstante Tiefe, während Ausnehmungen 43 und 53 an einem Abschnitt der Innenfläche der anderen Gehäusehälfte 3a ausgebildet sind, die keinen Auslaßstutzen 8 aufweist Der Aufbau dieser Ausführungsform entspricht dem der ersten Ausführungsform der F i g. 1 und 4, wobei jedoch die Auslaßspiralen 4 und jede weitere Auslaßspirale einen Abschnitt aufweisen, in welchem die Querschnittsfläche in Umfangsrichtung gesehen konstant ist Obwohl dadurch der Arbeitswirkungsgrad etwas verrit.gert wird, hat diese zweite Ausführungsform den zusätzlichen Vorteil einer weiter vereinfachten Herstellung und dadurch einer weiteren Verbilligung.

Bei der in den F i g. 6 bis 12 gezeigten dritten Ausführungsform haben zur Steigerung der Kanalquerschnittsfläche dtr Auslaßspiralen 4 und 5 verglichen mit denen der ersten und zweiten Ausführungsform die Ausnehmungen 42 und 52 am zweiten Gehäuse 6 jeweils eine Breite, die größer ist als die der Ausnehmungen 41 und

51 an der Innenfläche der unteren Gehäusehälfte 36. Die Ausnehmung 42 hat somit eine Breite, die größer ist als die der Ausnehmung 41, während die Ausnehmung

52 eine Breite hat, die größer ist als die der Ausnehmung 51.

Der Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche der Ausnehmungen 42 und 52 am Gehäuseteil 6 und der Mitte O des Gehäuses 3 ist größer als der Abstand zwischen den äußeren Umfangsflächen der Ausnehmungen 41 und 52 an der unteren Gehäusehälfte 3ύ und der Mitte O des Gehäuses 3. Somit haben in dieser Ausführungsform die Auslaßspiralen 4 und 5 jeweils eine Tiefe und eine Breite, die auf der Seite der oberen Gehäusehälfte 3a größer sind als auf der Seite der unteren Gehäusehälfte 36. Dadurch ist es erforderlich, eine glatte bzw. weiche Verbindung am Flanschabschnitt 3a' zwischen den Ausnehmungen 41 und 42 bzw. 51 und 52 zu erzeugen, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. Die Form des Kanals der Auslaßspiralen 4 und 5 am Flanschabschniit 3a'wird anhand der F i g. 7 und 9 erläutert. Die ausgezogenen Linien und die strichpunktierten Linien a bis e in F i g. 9 zeigen die Fern der Auslaßspiralen 4 und 5 an den Abschnitten a bis e von F i g. 6. Bei dieser Ausfüh rungsform sind die Ausnehmungen 42 und 52 in dem Flunscnauschnitt 3a'so ausgeführt, daß ihre Tiefe und Breite zum Auslaßstutzen 8 hin fortschreitend zunahmen. Dadurch kann die glatte Verbindung am Flanschabschnitt 3a'zwischen den Ausnehmungen 41 und 51, die an der unteren Gehäusehälfte 36 ausgebildet sind, und den Ausnehmungen 42 und 52, die am Gehäuseteil 6 ausgebildet werden, geschaffen werden.

Bei dieser Ausführungsform hat jede der Ausnehmungen 41, 51 an der unteren Gehäusehälfto 36 eine konstante Tiefe, während die Ausnehmungen 42 und 52 am Gehäuseteil 6 jeweils eine Tiefe haben, die, wie bei der ersten Ausführui.{isform vom Flanschabschnitt 3a' zum Auslaßstutzen 8 hin fortschreitend größer wird. Das bedeutet, daß die Ausnehmungen 42 und 52 so, wie in Fig. 7 gezeigt ist, ausgebildet sind, wobei der Ab-

stand zwischen den äußeren Umfangsflächen der Auslaßspiralen 4 und 5 und der Mitte Odes Gehäuses zum Auslaßstutzen 8 hin fortschreitend zunimmt. Dadurch ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des von dem Laufrad 16'der letzten Stufe abgegebenen Gases im Auslaßstutzen 8 im wesentlichen gleichförmig zu machen.

F i g. 10 bis 12 zeigen im einzelnen die Form der Ausnehmungen 42 und 52, die am Gehäuseteil 6 ausgebildet sind. Das Gehäuseteil 6 kann wie bei der ersten Ausführungsform leicht dadurch gefertigt werden, daß die Ausnehmungen 42 und 52 an einer ebenen Platte ausgebildet werden, die dann in eine halbzylindrische Form für einen innigen Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der oberen Gehäusehälfte 3a gebogen wird. Durch Verbinden des auf diese Weise erzeugten Gehäuseteils 6 mit der oberen Gehäusehälfte 3a durch Schweißen ist es möglich, das horizontal geteilte Gehäuse in einfacher Weise herzustellen. Wenn das Gehäuseteil 6 durch Biegen einer ebenen Platte hergestellt wird, ist die Stärke des Gehäuseteils 6 auf eine solche Plattenstärke begrenzt, die noch biegbar ist. Dadurch wird es schwierig, bei den Ausnehmungen 42 und 52 eine große Tiefe zu erzielen. Da jedoch hinsichtlich der Breite des Gehäuseteils 6 keine Grenzen gesetzt sind, ist es möglich, jeden gewünschten Wert für die Breite der Ausnehmungen 42 und 52 auszuwählen. Somit kann jeder gewünschte Wert für die Kanalquerschnittsfläche der Auslaßspiralen 4 und 5 frei gewählt werden, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt, ohne daß die Stärke des Gehäuseteils 6 wesentlich gesteigert wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform haben die Ausnehmungen 42 und 52 an dem Gehäuseteil 6 eine konstante Breite. Die Ausnehmungen 42 und 52 können jedoch auch eine Breite aufweisen, die zum Auslaßstutzen 8 hin vom Flanschabschnitt 3a' fortlaufend

Züniffinli. Außerdem können bei uicScf AüsführUngs-

form die an der unteren Gehäusehälfte 3b ausgeführten Ausnehmungen 41 und 51 eine konstante Tiefe haben, wobei jedoch ihre Tiefe auch wie bei der ersten Ausführungsform zum Auslaßstutzen 8 hin von dem Flanschabsehriitt 3;;'aus fortlaufend zunehmen kann.

Mit der dritten Ausführungsform können die gleichen Wirkungen wie mit der ersten und zweiten Ausführungsform erreicht werden. Bei der dritten Ausführungsform kann jedoch die Breite der Auslaßspiralen am Gehäuseteil 6 gesteigert werden. Dadurch ist es möglich, die Kanalquerschnittsfläche der Auslaßspiralen 4 und 5 frei zu wählen, ohne die Stärke des Gehäuseteils 6 wesentlich zu erhöhen. Dies resultiert in Wirkungsgradverbesserungen an der Strömungsmaschine und erleichtert das Biegen der ebenen Platte, wenn das zweite Gehäuse durch Biegen einer solchen Platte hergestellt wird.

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Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Horizontal geteiltes, mit wenigstens einem Einlaß und wenigstens einem Auslaß versehenes Gehäuse einer Strömungsarbeitsmaschine für Gase oder Dämpfe, dessen Gehäusehälften längs axialer Flansche miteinander verbunden sind und Ausnehmungen zur Bildung wenigstens einer Auslaßspirale aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang der einen Gehäusehälfte (3a) ein Gehäuseteil (6) angebracht ist, das innenseitig mit wenigstens einer Ausnehmung (42,52) versehen ist die zusammen mit wenigstens einer Ausnehmung (44,54) in der einen Gehäusehälfte (3a) und mit der Ausnehmung in der anderen Gehäusehälfte (3b) die Ausiaßspirale (4,5) bildet

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuseteil (6) aus einer ebenen, mit wenigstens einer Ausnehmung (42,52) versehenen Flaue in eine halbzylirtdrisehe Form gebogen ist

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuseteil (6) an der äußeren Umfangsfläche der einen Gehäusehälfte (3a) angeschweißt ist

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