DE102016217286A1

DE102016217286A1 - pressure vessel

Info

Publication number: DE102016217286A1
Application number: DE102016217286.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Huth; Dieter Nass
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-03-15
Also published as: WO2018046241A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter (PRV) umfassend ein Mantelteil (CYL), mindestens einen Deckel (COV) und eine Befestigung (FXT) des Deckels (COV) an dem Mantelteil (CYL), wobei das Mantelteil (CYL) sich entlang einer Achse (X) erstreckt, wobei das Mantelteil (CYL) mittels des Deckels (COV) an einer Stirnseite verschließbar ausgebildet ist, derart, dass der Deckel (COV) axial in das Mantelteil (CYL) zumindest teilweise derart einführbar ist, dass ein eine Außendurchmesserfläche (ORD) des Deckels (COV) von einer Innendurchmesserfläche (IRD) des Mantelteils (CYL) umgeben ist, wobei die Befestigung (FXT) in der Weise ausgebildet ist, dass das Mantelteil (CYL) an der Innendurchmesserfläche (IRD) eine sich in Umfangsrichtung (CDR) erstreckende Nut (GRV) aufweist, in der ein sich in Umfangsrichtung (CDR) erstreckender Scherring (SHR) angeordnet ist, der den Deckel (COV) gegen ein axiales Ausrücken aus dem Mantelteil (CYL) sichert, wobei axial zwischen dem Deckel (COV) und dem Scherring (SHR) ein ringförmiger Dichtungsträger (SCR) des Druckbehälters (PRV) angeordnet ist, wobei der Dichtungsträger (SCR) mit einer ersten axialen Stirnfläche (AF1) axial an dem Deckel (COV) anliegt und dort eine erste Dichtung (SL1) zwischen dem Dichtungsträger (SCR) und dem Deckel (COV) aufweist. Auch zur besseren Montierbarkeit und Dichtung wird vorgeschlagen, dass die Befestigung (FXT) in der Weise ausgebildet ist, dass der Dichtungsträger (SCR) mit der ersten axialen Stirnfläche (AF1) axial einer axialen Anlagefläche (CSF) eines nach radial innen vorstehenden Absatzes (RSH) des Mantelteils (CYL) gegenübersteht und dort eine zweite Dichtung (SL2) aufweist, die zwischen der ersten axialen Stirnfläche (AF1) und der axialen Anlagefläche (CSF) angeordnet ist.The invention relates to a pressure vessel (PRV) comprising a shell part (CYL), at least one cover (COV) and a fastening (FXT) of the cover (COV) to the shell part (CYL), the shell part (CYL) extending along an axis (CYL). X), wherein the shell part (CYL) by means of the cover (COV) is closable on an end side, such that the cover (COV) axially in the shell part (CYL) at least partially inserted such that an outer diameter surface (ORD ) of the cover (COV) is surrounded by an inner diameter surface (IRD) of the shell part (CYL), wherein the attachment (FXT) is formed in such a way that the shell part (CYL) on the inner diameter surface (IRD) extends in the circumferential direction (CDR ) extending groove (GRV) in which a circumferentially extending (CDR) Scherring (SHR) is arranged, which secures the cover (COV) against axial disengagement from the shell part (CYL), wherein axially between the cover (COV ) and de s shear ring (SHR) an annular seal carrier (SCR) of the pressure vessel (PRV) is arranged, wherein the seal carrier (SCR) with a first axial end face (AF1) axially against the cover (COV) and there is a first seal (SL1) between the seal carrier (SCR) and the cover (COV). Also, for better mountability and sealing it is proposed that the attachment (FXT) is formed in such a way that the seal carrier (SCR) with the first axial end face (AF1) axially an axial bearing surface (CSF) of a radially inwardly projecting paragraph (RSH ) of the shell part (CYL) and there has a second seal (SL2), which is arranged between the first axial end face (AF1) and the axial bearing surface (CSF).

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter umfassend ein Mantelteil, mindestens einen Deckel und eine Befestigung des Deckels an dem Mantelteil, wobei das Mantelteil sich entlang einer Achse erstreckt, wobei das Mantelteil mittels des Deckels an einer Stirnseite verschließbar ausgebildet ist, derart, dass der Deckel axial in das Mantelteil zumindest teilweise derart einführbar ist, dass ein eine Außendurchmesserfläche des Deckels von einer Innendurchmesserfläche des Mantelteils umgeben ist, wobei die Befestigung in der Weise ausgebildet ist, dass das Mantelteil an der Innendurchmesserfläche eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut aufweist, in der ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Scherring angeordnet ist, der den Deckel gegen ein axiales Ausrücken aus dem Mantelteil sichert, wobei axial zwischen dem Deckel und dem Scherring ein ringförmiger Dichtungsträger des Druckbehälters angeordnet ist, wobei der Dichtungsträger mit einer ersten axialen Stirnfläche axial an dem Deckel anliegt und dort eine erste Dichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Deckel aufweist. The invention relates to a pressure vessel comprising a shell part, at least one cover and a fastening of the cover to the shell part, wherein the shell part extends along an axis, wherein the shell part is formed by the lid on a front side closable, such that the lid axially in the shell part is at least partially insertable such that an outer diameter surface of the cover is surrounded by an inner diameter surface of the shell part, wherein the attachment is formed in such a way that the shell part on the inner diameter surface has a circumferentially extending groove in which a Circumferentially extending shear ring is arranged, which secures the cover against axial disengagement from the shell part, wherein axially between the cover and the shear ring, an annular seal carrier of the pressure vessel is arranged, wherein the seal carrier with a first axial end face axially rests against the lid and there has a first seal between the seal carrier and the lid.

Druckbehälter nach der Erfindung sind derart ausgebildet, dass man diese öffnen kann, um beispielsweise Bauteile in diesen Druckbehältern anzuordnen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Druckbehälter sind die Gehäuse von Turbomaschinen, in denen ein Gas verdichtet oder entspannt werden kann. Üblicherweise haben diese Gehäuse bzw. Druckbehälter einen Einlass und einen Auslass für ein Prozessgas auf unterschiedlichen Druckniveaus. Im Falle der Turbomaschine ist in dem Druckbehälter eine strömungsführende Einrichtung angeordnet, die es ermöglicht, einem Prozessfluid technische Arbeit zuzuführen oder zu entnehmen. In vielen dieser Fluidenergiemaschinen ist mindestens ein drehbarer Rotor angeordnet, der auch aus dem Druckbehälter abgedichtet mittels Wellendichtungen herausgeführt ist, um mechanische Leistung von dem Rotor abzugreifen oder auf diesen zu übertragen. Derartige Druckbehälter werden bevorzugt bei höheren Drücken bzw. Druckdifferenzen zwischen der Umgebung und dem Innenraum als sogenannte Topfgehäuse ausgebildet, die keine Teilfuge entlang einer mit der Rotorachse in der Regel zusammenfallenden Achse aufweisen, sondern eher senkrecht zu dieser Achse. Diese Topfgehäuse umfassen in der Regel ein Mantelteil und mindestens einen stirnseitigen Deckel, wobei sich das Mantelteil mit einer Längsachse entlang einer Achse, Längsachse bzw. Rotorachse erstreckt. Pressure vessels according to the invention are designed so that you can open them, for example, to arrange components in these pressure vessels. A preferred field of application of the pressure vessels according to the invention are the housings of turbomachines, in which a gas can be compressed or expanded. Usually, these housings or pressure vessels have an inlet and an outlet for a process gas at different pressure levels. In the case of the turbomachine, a flow-guiding device is arranged in the pressure vessel, which makes it possible to supply or remove technical work from a process fluid. In many of these fluid energy machines at least one rotatable rotor is arranged, which is also guided out of the pressure vessel sealed by means of shaft seals to tap or transfer mechanical power from the rotor. Such pressure vessels are preferably formed at higher pressures or pressure differences between the environment and the interior as so-called pot housing having no parting line along an axis coincident with the rotor axis usually, but rather perpendicular to this axis. As a rule, these cup casings comprise a casing part and at least one front-side cover, wherein the casing part extends with a longitudinal axis along an axis, longitudinal axis or rotor axis.

Die üblichste Befestigung eines derartigen Deckels an einem Mantelteil sieht vor, dass eine Flanschverbindung das Festschrauben und Abdichten des Deckels an bzw. zu dem Mantelteil ermöglicht. Ein Nachteil einer derartigen Flanschverbindung liegt darin, dass der Flansch, bzw. die Flanschpaarung, insbesondere im Bereich der notwendigen Schraubverbindungen raumgreifend ist und dieser Platzbedarf mit zunehmender Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung ebenfalls stark anwächst. Außerdem ist die Fertigung aufwändig. The most common attachment of such a cover to a shell part provides that a flange connection allows the screwing and sealing of the lid on or to the shell part. A disadvantage of such a flange connection is that the flange or the flange pairing, in particular in the area of the necessary screw connections, takes up a large area and this space requirement likewise increases strongly with increasing pressure difference between the interior and the surroundings. In addition, the production is complex.

Eine Alternative, den Druckbehälter zu verschließen ist mittels eines sogenannten Scherrings gegeben. Ein Scherring ist bereits aus der DE 102013208357 B3 , DE 36 26 416 A1 oder der US 3,552,789 A bekannt. An alternative to close the pressure vessel is given by means of a so-called shear ring. A shear ring is already out of the DE 102013208357 B3 . DE 36 26 416 A1 or the US 3,552,789 A known.

Ein Nachteil der zum Beispiel aus der DE 102013208357 B3 bekannten Konstruktion an dem Druckbehälter zur Sicherung eines Deckels gegen axiales Ausrücken aus einem Mantelteil liegt insbesondere in der Abdichtung des Deckels zu dem Mantelteil. Die bekannten Konstruktionen sehen vor, dass der Deckel oder ein Dichtungsträger über eine in der Regel radial wirkende Dichtung verfügt, die beim axialen Einrücken des Deckels oder des Dichtungsträgers in das Mantelteil bereits mit dem Mantelteil in dichtenden Kontakt tritt. Die teilweise sehr schweren Bauteile derart präzise zu bewegen, dass das axiale Einrücken des Deckels inklusive der Dichtung nicht zu einer Beschädigung der Dichtung führt, ist sehr schwierig. Auch eine entsprechende Bewegung eines entsprechend großen massiven Dichtungsträgers ist hier problematisch, wenn hoch zu belastende radiale Dichtungen und Dichtungsträger vorgesehen werden. Dementsprechend kommt es häufig im Rahmen der Montage zu einer Zerstörung oder zu einer Vorschädigung von Dichtungen, so dass die Montageprozedur teilweise wiederholt werden muss oder die Dichtigkeit des Druckbehälters eingeschränkt ist oder die Lebensdauer der Dichtung verkürzt sein kann. Besonders nachteilhaft ist hierbei, dass die Unversehrtheit der Dichtung nicht einwandfrei festgestellt werden kann. A disadvantage of for example from the DE 102013208357 B3 known construction of the pressure vessel for securing a lid against axial disengagement of a shell part is in particular in the sealing of the lid to the shell part. The known constructions provide that the cover or a seal carrier has a generally radially acting seal, which already enters into sealing contact with the casing part when the cover or the seal carrier is axially engaged in the casing part. To move the sometimes very heavy components so precisely that the axial engagement of the lid including the seal does not lead to damage to the seal is very difficult. A corresponding movement of a correspondingly large solid seal carrier is problematic here, if highly loaded radial seals and seal carrier are provided. Accordingly, it often comes in the context of assembly to destruction or pre-damage of seals, so that the assembly procedure must be partially repeated or the tightness of the pressure vessel is limited or the life of the seal can be shortened. A particular disadvantage here is that the integrity of the seal can not be determined properly.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die bekannten Nachteile des Standes der Technik zu verringern bzw. zumindest teilweise aufzuheben. The invention has set itself the task of reducing the known disadvantages of the prior art or at least partially cancel.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung einen Druckbehälter der eingangs definierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Kennzeichnens des unabhängigen Anspruchs vor. Die abhängigen Ansprüche beinhalten jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. To solve the problem, the invention proposes a pressure vessel of the type defined above with the additional features of characterizing the independent claim. The dependent claims each contain advantageous developments of the invention.

Begriffe, wie axial, radial, tangential oder Umfangsrichtung sind jeweils auf die Achse des Mantelteils bezogen, sofern nicht anders angegeben. Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Achse im Betrieb des Druckbehälters, der bevorzugt das Gehäuse einer Turbomaschine – insbesondere eines Turboverdichters – verkörpert, horizontal ausgerichtet. Terms, such as axial, radial, tangential or circumferential direction are each related to the axis of the shell part, unless otherwise stated. According to the invention, the axis is preferred during operation of the pressure vessel, which is preferably the housing a turbomachine - in particular a turbocompressor - embodied, aligned horizontally.

Unabhängig von den konkreten Rückbezügen und der Reihenfolge der Ansprüche ist auch eine beliebige technisch sinnvolle Kombination der jeweiligen Anspruchsmerkmale dem Rahmen der Erfindung zuzurechnen, sofern alle Merkmale des unabhängigen Anspruchs vorhanden sind. Regardless of the specific back references and the order of the claims, any technically meaningful combination of the respective claim characteristics is also attributable to the scope of the invention, provided that all features of the independent claim are present.

Alternativ zu der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführung des Mantelteils ohne Teilung entlang oder parallel zu der Achse bzw. Längsache kann – bevorzugt für vergleichsweise niedrige Drücke – der Druckbehälter bzw. das Gehäuse auch mit einer sich im Wesentlichen parallel zu der Achse erstreckenden Teilfuge oder entlang dieser Achse sich erstreckenden Teilfuge ausgebildet sein, so dass der Einbau von in den Druckbehälter angeordneten Maschinenkomponenten erleichtert ist. Unabhängig von dem Vorhandensein einer Teilfuge im Bereich des Mantelteils des Druckbehälters konzentriert sich die Erfindung auf eine Anordnung bzw. Befestigung und Abdichtung des Mantelteils im Bereich eines zu dem Druckbehälter gehörenden Deckels, der stirnseitig des Mantelteils – in der Regel senkrecht zu der Achse sich erstreckend – angeordnet ist. As an alternative to the invention preferred embodiment of the shell part without division along or parallel to the axis or Längsache may - preferably for comparatively low pressures - the pressure vessel or the housing with a substantially parallel to the axis extending parting line or along this axis itself be formed extending parting line, so that the installation of arranged in the pressure vessel machine components is facilitated. Regardless of the presence of a parting line in the region of the shell part of the pressure vessel, the invention focuses on an arrangement or fastening and sealing of the shell part in the region of a belonging to the pressure vessel lid, the front side of the shell part - usually perpendicular to the axis extending - is arranged.

Die Zusammenstellung eines Druckbehälters insbesondere im Bereich des Baus von Turbomaschinenen aus einem Mantelteil und einem Deckel wird regelmäßig auch als sogenanntes Topfgehäuse bezeichnet (englisch auch „barrel type casing“). Diese Topfgehäuse weisen ein bevorzugt in Umfangsrichtung ungeteiltes Mantelteil auf, wobei die Erfindung auch an geteilten Mantelteilen umsetzbar ist. Das Mantelteil kann an beiden axialen Stirnseiten offen ausgebildet sein und jeweils mit einem Deckel, erfindungsgemäß auf mindestens einer axialen Stirnseiten mittels eines erfindungsgemäßen Deckels auf erfindungsgemäße Art und Weise verschlossen werden. Typischerweise ist ein erfindungsgemäßer Druckbehälter nur auf einer axialen Stirnseite mit einem Deckel auf erfindungsgemäße Art und Weise verschlossen und auf der anderen axialen Stirnseite kann der Deckel zweckmäßig auf eine andere Art und Weise befestigt werden – beispielsweise kann ein Deckel mittels eines an dem Mantelteil vorgesehenen, in Umfangsrichtung sich erstreckenden festen Absatzes gegen axiales Ausrücken nach außen gesichert sein. The composition of a pressure vessel in particular in the field of construction of turbomachinery from a shell part and a lid is regularly referred to as a so-called pot housing (also called "barrel type casing"). These cup casings have a casing part which is undivided preferably in the circumferential direction, wherein the invention can also be implemented on split casing parts. The casing part can be designed to be open at both axial end sides and in each case with a lid, according to the invention, to be closed on at least one axial end side by means of a lid according to the invention in the manner according to the invention. Typically, a pressure vessel according to the invention is closed only on one axial end side with a lid in the manner according to the invention and on the other axial end of the lid can be conveniently attached in a different manner - for example, a lid provided by means provided on the shell part, in Circumferentially extending fixed paragraph be secured against axial disengagement to the outside.

Ein Deckel für einen Druckbehälter nach der Erfindung kann besonders bevorzugt Träger einer Wellendichtung im Bereich einer für die Hindurchführung eines Rotorendes vorgesehenen zentralen Öffnung sein und auch Träger eines Lagers zur Lagerung eines derartigen Rotors sein. Diese Kombination von Deckel mit Wellendichtung und Lager hat den besonderen Vorteil, dass diese Bauteile miteinander vormontiert werden können und eine separate koaxiale Ausrichtung dieser einzelnen Bauteile zueinander und zu dem Mantelteil durch eine gemeinsame Ausrichtung des Deckels ersetzt werden kann. A lid for a pressure vessel according to the invention may particularly preferably be carriers of a shaft seal in the region of a central opening provided for the passage of a rotor end and also be carriers of a bearing for supporting such a rotor. This combination of lid with shaft seal and bearing has the particular advantage that these components can be preassembled together and a separate coaxial alignment of these individual components to each other and to the shell part can be replaced by a common orientation of the lid.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass einerseits keine Flanschverbindung mehr notwendig ist und andererseits der Deckel selbst nicht mehr Träger einer statischen Deckeldichtung ist, sondern ein separater Dichtungsträger vorgesehen ist, der mindestens zwei Dichtungen aufweist, wovon eine erste Dichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Deckel dichtet und eine zweite Dichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Mantelteil dichtet, wobei beide dieser Dichtungen axial anliegen – also in Fügerichtung- und somit beschädigungsfrei zur Anlage gebracht werden. Der Dichtungsträger ist in seinen Ausmaßen und seinem Gewicht sehr viel handlicher als der Deckel und ermöglicht damit auf sehr viel einfachere Art und Weise eine beschädigungsfreie Montage als in herkömmlicher Weise. Besonders bevorzugt weist das Mantelteil für diesen Dichtungsträger eine sich radial nach außen erstreckende Ausnehmung im Axialbereich des Dichtungsträgers (in montiertem Zustand) an einer Innendurchmesserfläche auf, so dass der Dichtungsträger in dieser Ausnehmung zumindest mit einem Teil der Radialerstreckung angeordnet ist. Auf ähnliche Art und Weise ist es zweckmäßig, wenn der Deckel im axialen Bereich des Dichtungsträgers eine radial außen befindliche dritte Ausnehmung aufweist, in der der Dichtungsträger teilweise radial und zumindest teilweise axial angeordnet ist. Die oben definierte erste Ausnehmung und die dritte Ausnehmung ermöglichen eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, die vorsieht, dass die erste Dichtung und/oder die zweite Dichtung an einer axialen Stirnseite des Dichtungsträgers angeordnet ist. Hierbei ist es sinnvoll, wenn die erste Dichtung sich in dem Bereich der Axialerstreckung des Dichtungsträgers befindet, der sich im Radialbereich der dritten Ausnehmung befindet und auf diese Weise die axiale Dichtwirkung zwischen dem Dichtungsträger und dem Deckel in Folge dieser Anordnung der ersten Dichtung eintritt. The particular advantage of the invention is that on the one hand no flange is no longer necessary and on the other hand, the lid itself is no longer a carrier of a static cover seal, but a separate seal carrier is provided which has at least two seals, of which a first seal between the seal carrier and the Lid seals and seals a second seal between the seal carrier and the shell part, both of these seals abut axially - so in joining direction and thus be brought without damage to the plant. The seal carrier is much more manageable in its dimensions and weight than the lid and thus allows a much simpler way a damage-free installation than in a conventional manner. Particularly preferably, the jacket part for this seal carrier on a radially outwardly extending recess in the axial region of the seal carrier (in the assembled state) on an inner diameter surface, so that the seal carrier is arranged in this recess at least with a portion of the radial extent. In a similar manner, it is expedient for the cover to have, in the axial region of the seal carrier, a third recess located radially on the outside, in which the seal carrier is arranged partially radially and at least partially axially. The above-defined first recess and the third recess allow a particularly preferred development of the invention, which provides that the first seal and / or the second seal is arranged on an axial end face of the seal carrier. It is useful if the first seal is in the region of the axial extension of the seal carrier, which is located in the radial region of the third recess and in this way enters the axial sealing action between the seal carrier and the lid as a result of this arrangement of the first seal.

Gleichfalls ist es zweckmäßig, wenn sich die zweite Dichtung in dem Radialbereich des Dichtungsträgers befindet, der sich im Radialbereich der ersten Ausnehmung befindet, so dass die axiale Dichtwirkung der zweiten Dichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Mantelteil eintritt. Likewise, it is expedient if the second seal is located in the radial region of the seal carrier, which is located in the radial region of the first recess, so that the axial sealing action of the second seal between the seal carrier and the jacket part occurs.

Insbesondere bei toxischen Gasen ist es zweckmäßig, wenn zusätzlich zu diesen Axialdichtungen der Dichtungsträger noch axial weiter außen – also zur Umgebung hin – angeordnete Radialdichtungen aufweist, sowohl zwischen dem Dichtungsträger und dem Mantelteil als auch zwischen dem Dichtungsträger und dem Deckel. Auf diese Weise wird eine doppelte Dichtung vorgesehen, die einen Gasaustritt aus dem Innenraum des Druckbehälters in die Umgebung sicherer verhindert. Zur Überwachung oder zur Absaugung kann eine erste Ableitung vorgesehen sein, die in einem Spaltbereich zwischen der ersten Axialdichtung und der bevorzugt vorzusehenden Radialdichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Deckel einmündet, so dass etwaiges Austreten des Prozessgases registriert und ggf. abgesaugt werden kann. In analoger Weise ist es zweckmäßig, wenn eine zweite Ableitung bzw. ein weiterer Überwachung- und Absaugekanal in den Spalt mündet, der von der zweiten axial wirkenden Dichtung, dem Dichtungsträger bzw. dem Mantelteil und der optional zusätzlichen radial wirkenden Dichtung definiert ist. In particular, in the case of toxic gases, it is expedient if, in addition to these axial seals, the seal carrier also has axially further outward radial seals, ie between the seal carrier and the jacket part and between the seal carrier and the cover. In this way, a double seal is provided, the one Gas leakage from the interior of the pressure vessel into the environment safer prevented. For monitoring or suction, a first discharge can be provided, which opens in a gap region between the first axial seal and the radial seal preferably to be provided between the seal carrier and the lid, so that any leakage of the process gas can be registered and, if necessary, extracted. In an analogous manner, it is expedient if a second discharge or a further monitoring and suction channel opens into the gap, which is defined by the second axially acting seal, the seal carrier or the casing part and the optional additional radially acting seal.

Bevorzugt ist der Dichtungsträger nach der Erfindung in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet, so dass etwaige Teilfugen des Dichtungsträgers nicht Ursache für Undichtigkeiten sein können. Dementsprechend ist es besonders bevorzugt, wenn die erste Ausnehmung sich in dem Mantelteil bis zu dem axial stirnseitigen Ende erstreckt, von dem aus der Dichtungsträger axial in das Mantelteil und an den Deckel heran eingeführt wird. Preferably, the seal carrier according to the invention in the circumferential direction undivided, so that any part of the seal carrier joints can not be cause for leaks. Accordingly, it is particularly preferred if the first recess extends in the casing part up to the axially front end, from which the seal carrier is introduced axially into the casing part and onto the lid.

Der Scherring ist bevorzugt in Umfangsrichtung in mindestens drei Umfangssegmente unterteilt ausgebildet. Bevorzugt sind vier oder mindestens als vier Umfangssegmente als Unterteilung des Scherrings vorgesehen. Dementsprechend kann der Scherring problemlos in die Nut auf der Innendurchmesserfläche des Mantelteils von radial innen her eingeführt werden, indem die einzelnen Segmente in einer Montagesequenz nacheinander verbaut werden. Besonders bevorzugt ist der Scherring auch in Axialrichtung in mindestens einen ersten Axialabschnitt und einen zweiten Axialabschnitt unterteilt. Auf diese Weise kann der dem Deckel näher angeordnete Axialabschnitt des Scherrings, der auch in Umfangsrichtung segmentiert ist, zumindest radial formschlüssig entweder durch sich selbst oder bevorzugt durch ein angrenzendes Bauteil, beispielsweise mittels des Dichtungsträgers formschlüssig gegen radiales Ausrücken gesichert werden. Eine axiale Sicherung der Position des Scherrings, des Dichtungsträgers bzw. des Deckels erfolgt endgültig durch die Montage des zweiten Axialabschnittes des Scherrings, der ebenfalls auch in Umfangsrichtung segmentiert ausgebildet ist und auch als Haltering bezeichnet werden kann. Bevorzugt kann dieser zweite Axialabschnitt gemeinsam mit dem ersten Axialabschnitt die axiale Erstreckung der Nut für den Scherring im Wesentlichen nahezu vollständig ausfüllen, bis auf ein kleines Montagespiel, so dass sowohl der Dichtungsträger als auch der Deckel in der axialen Position gegen ein axiales Ausrücken nach außen durch den Scherring gesichert sind. The shear ring is preferably formed in the circumferential direction divided into at least three circumferential segments. Preferably, four or at least four circumferential segments are provided as a subdivision of the shear ring. Accordingly, the shear ring can be smoothly inserted into the groove on the inner diameter surface of the skirt portion from radially inward by successively installing the individual segments in a mounting sequence. Particularly preferably, the shear ring is divided in the axial direction in at least a first axial portion and a second axial portion. In this way, the lid arranged closer axial portion of the shear ring, which is also segmented in the circumferential direction, at least radially positively locking either by itself or preferably by an adjacent component, for example by means of the seal carrier positively secured against radial disengagement. An axial securing of the position of the shear ring, the seal carrier or the cover takes place definitively by the mounting of the second axial section of the shear ring, which is also segmented in the circumferential direction and can also be referred to as a retaining ring. Preferably, this second axial portion, together with the first axial portion substantially substantially completely fill the axial extent of the groove for the shear ring, except for a small mounting clearance, so that both the seal carrier and the lid in the axial position against axial disengagement to the outside the shear ring are secured.

Der zweite Axialabschnitt des Scherrings ist mittels einer Sicherung, beispielsweise mittels einer Schraube gegen insbesondere radiales Ausrücken gesichert. Insbesondere ist es möglich, den zweiten Axialabschnitt mittels einer Schraube an dem ersten Axialabschnitt zu befestigen. Über den Umfang wird dementsprechend jedes in Umfangsrichtung sich erstreckende Segment des zweiten Axialabschnitts mittels einer entsprechenden Sicherung gesichert, bevorzugt mittels mehrerer dieser Sicherungen. The second axial portion of the shear ring is secured by means of a fuse, for example by means of a screw against particular radial disengagement. In particular, it is possible to fasten the second axial section by means of a screw to the first axial section. Accordingly, each circumferentially extending segment of the second axial section is secured by means of a corresponding securing over the circumference, preferably by means of a plurality of these fuses.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt: In the following the invention with reference to a specific embodiment with reference to a drawing is described in more detail. It shows:

1 einen schematischen Längsschnitt eines Ausschnitts eines Druckbehälters im Bereich der Befestigung des Deckels an einem Mantelteil. 1 a schematic longitudinal section of a section of a pressure vessel in the region of attachment of the lid to a shell part.

Die Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Druckbehälters PRV eines Ausschnitts im Bereich einer Befestigung FXT eines Deckels COV an einem Mantelteil CYL des Druckbehälters PRV. Die Darstellung erstreckt sich nur bis zu einer Achse X, die auch Längsachse des Mantelteils CYL und Drehachse eines Rotors ROT eines Turboverdichters ist, dessen Gehäuse durch den Druckbehälter PRV verkörpert ist. Die Darstellung ist auch in Axialrichtung abgeschnitten, weil die anschließenden Bauteile keine erfindungsgemäße Relevanz aufweisen. The FIGURE shows a schematic longitudinal section of a pressure vessel PRV of a cutout in the region of a fastening FXT of a cover COV on a jacket part CYL of the pressure vessel PRV. The illustration extends only to an axis X, which is also the longitudinal axis of the shell part CYL and axis of rotation of a rotor ROT of a turbocompressor whose housing is embodied by the pressure vessel PRV. The representation is also cut in the axial direction, because the subsequent components have no relevance according to the invention.

Der Druckbehälter PRV weist einen unter einem Innendruck stehenden Innenraum INC auf, wobei der Deckel COV den Innenraum INC des Druckbehälters PRV axial stirnseitig gegenüber der Umgebung AMB abdichtet. Der Deckel COV weist eine zentrale Öffnung auf, durch die sich ein Ende des Rotors ROT hindurch erstreckt. Der Deckel COV ist gleichzeitig Träger einer Wellendichtung SEA, die einen verbleibenden Bewegungsspalt zwischen dem Rotor ROT und der Begrenzungskontur der zentralen Öffnung des Deckels COV abdichtet. Daneben trägt der Deckel COV auch ein Lager BEA zumindest zur radialen Unterstützung des Rotors ROT. The pressure vessel PRV has an interior space INC that is under an internal pressure, wherein the cover COV seals the interior space INC of the pressure vessel PRV axially in front of the surroundings AMB. The lid COV has a central opening through which one end of the rotor ROT extends. The cover COV is at the same time a carrier of a shaft seal SEA, which seals a remaining movement gap between the rotor ROT and the boundary contour of the central opening of the cover COV. In addition, the cover COV also carries a bearing BEA at least for the radial support of the rotor ROT.

Der Deckel COV ist mittels eines Scherrings SHR gegen ein axiales Ausrücken auf dem Mantelteil CYL gesichert. Unter einem erhöhten Innendruck im Innenraum INC drückt der Deckel COV in der Darstellung nach axial rechts – also in Richtung der Umgebung AMB nach außen. Der Scherring SHR fängt hierbei die axial wirkenden Kräfte aus dem Deckel COV bzw. dem Innendruck im Innenraum INC ab und überträgt diese auf das Mantelteil CYL. In dem Kraftfluss zwischen dem Deckel COV und dem Scherring SHR befindet sich erfindungsgemäß ein Dichtungsträger SCR. Demensprechend ist der Deckel COV mittels des Scherrings SHR nur mittelbar über den Dichtungsträger SCR gegen ein axiales Ausrücken gesichert. Die Radialerstreckung des Deckels COV von der Achse X aus ist definiert durch eine Außendurchmesserfläche ORD. Damit der Deckel COV axial in das Mantelteil CYL eingeführt werden kann, ist das Mantelteil CYL in dem Axialbereich des Deckels COV nach radial innen definiert durch einen Innendurchmesserfläche IRD, die um ein Fügespiel auf einem größeren Durchmesser sich befindet als die Außendurchmesserfläche ORD des Deckels COV. In der Innendurchmesserfläche IRD des Mantelteils CYL ist eine erste Ausnehmung RZ1 vorgesehen, in der zumindest ein Teil der Radialerstreckung des Dichtungsträgers SCR angeordnet ist. Bis auf das Fügespiel erstreckt sich der Dichtungsträger SCR radial nach innen in den Radialbereich des Deckels COV hinein, so dass der Deckel COV aufgrund der Erstreckung des Dichtungsträgers SCR nach radial innen gegen ein axiales Ausrücken gesichert ist. In dem konkreten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Deckel COV axial in Richtung der Umgebung AMB im Wesentlichen so weit, wie der Dichtungsträger SCR, indem der Deckel an einer Außendurchmesserfläche ORD eine dritte Ausnehmung RZ3 aufweist, die mit der Größe der Radialerstreckung nach radial innen in dem Bereich der Außendurchmesserfläche ORD des Dichtungsträgers SCR korrespondiert und in etwa sich soweit axial in Richtung der Umgebung AMB erstreckt, wie der Dichtungsträger SCR. Der schon mit der ersten Ausnehmung RZ1 vergrößerte Durchmesser der Innendurchmesserfläche IRD des Mantelteils CYL weist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut GRV auf, in der zumindest ein Teil der Radialerstreckung des Scherrings SHR radial aufgenommen ist. Der nach radial innen gerichtete Teil der Radialerstreckung des Scherrings liegt axial an dem Dichtungsträger SCR an und stützt die nach axial außen gerichtete Druckkraft des Deckels COV an dem Mantelteil CYL ab. Der Scherring SHR ist hierbei in einen ersten Axialabschnitt SRA1 und einen zweiten Axialabschnitt SRA2 aufgeteilt. Während der Dichtungsträger SCR in Umfangsrichtung ungeteilt ausgebildet ist, ist der Scherring SHR in Umfangsrichtung CDR segmentiert in mindestens drei Segmente unterteilt, bevorzugt vier oder mehr als vier Segmente. Diese Unterteilung in Umfangsrichtung ist in der Figur nicht illustriert. Infolge der Erstreckung der ersten Ausnehmung RZ1 bis zu dem axial stirnseitigen Ende des Mantelteils CYL ist es möglich, den Dichtungsträger SCR axial in das Mantelteil CYL bis zu einer axialen Endposition einzuführen. Hierbei kommt eine erste Dichtung SL1 zwischen dem Deckel COV und dem Dichtungsträger SCR axial zur Anlage und eine zweite Dichtung SL2 zwischen dem Mantelteil CYL und dem Dichtungsträger SCR ebenfalls axial zur Anlage. Hierbei kommt eine axial in den Innenraum INC weisende Stirnfläche AF1 des Dichtungsträgers SCR mit der zweiten Dichtung SL2 an einem nach radial innen vorstehenden Absatz RSH des Mantelteils CYL zur Anlage. In der axialen Endposition kommen darüber hinaus eine dritte Dichtung SL3 radial zwischen dem Deckel COV und dem Dichtungsträger SCR radial zur Anlage und eine vierte Dichtung SL4 kommt zwischen dem Mantelteil CYL und dem Dichtungsträger SCR ebenfalls radial zur Anlage. Zwischen der ersten Dichtung SL1 und der dritten Dichtung SL3 ist für den Spalt zwischen dem Dichtungsträger SCR und dem Deckel COV eine erste Ableitung TX1 vorgesehen, die eine Überwachung, ggf. eine Absaugung dieses Spaltes im Falle einer Undichtigkeit der ersten Dichtung SL1 ermöglicht. Analog ist zwischen der zweiten Dichtung SL2 und der vierten Dichtung SL4 eine zweite Ableitung TX2 vorgesehen, die eine Überwachung und Absaugung von Prozessgas im Falle einer Undichtigkeit der zweiten Dichtung SL2 ermöglicht. Das Einfügen des Scherrings SHR erfolgt zunächst durch Einsetzten der Segmente des ersten Axialabschnitts SRA1 des Scherrings SHR in radial nach außen gerichteter und axial nach innen gerichteter Bewegungsreihenfolge für jedes einzelne Umfangssegment. Sobald sich die Umfangssegmente und das Mantelteil CYL des ersten Axialabschnitts SRA1 in der axialen Endposition befinden, werden die Umfangssegmente des zweiten Axialabschnitts SRA2 axial und radial in ihre Endposition gebracht und mittels jeweils mindestens einer Sicherung SCC pro Umfangssegment bevorzugt mittels mindestens zweier Sicherungen SCC insbesondere gegen radiales Ausrücken gesichert. Bevorzugt ist die Sicherung SCC als mindestens eine axiale Schraube und/oder mindestens eine radiale Schraube zur Befestigung des zweiten Axialabschnitts an dem ersten Axialabschnitts SRA1 des Scherrings SHR und/oder dem Mantelteil CYL ausgebildet. Der Nutgrund GRG der Nut GRV befindet sich auf einem größeren Durchmesser als der Durchmesser der ersten Ausnehmung RZ1. Die Umfangsrichtung ist in der Figur mit CDR ausgewiesen. The cover COV is secured by means of a shear ring SHR against axial disengagement on the shell part CYL. Under an increased internal pressure in the interior INC, the cover pushes COV in the illustration to the right axially - ie in the direction of the environment AMB to the outside. The shear ring SHR in this case captures the axially acting forces from the cover COV or the internal pressure in the inner space INC and transmits them to the shell part CYL. In the power flow between the cover COV and the shear ring SHR according to the invention is a seal carrier SCR. Demensprechend is the cover COV means of the shear ring SHR only indirectly via the seal carrier SCR against axial disengagement secured. The radial extent of the cover COV from the axis X is defined by an outer diameter surface ORD. In order for the cover COV to be inserted axially into the cover part CYL, the cover part CYL in the axial region of the cover COV is defined radially inward by an inner diameter surface IRD, which is a joining clearance on a larger diameter than the outer diameter surface ORD of the cover COV. In the inner diameter surface IRD of the casing part CYL, a first recess RZ1 is provided, in which at least part of the radial extent of the seal carrier SCR is arranged. Except for the joining play, the seal carrier SCR extends radially inwardly into the radial region of the cover COV, so that the cover COV is secured radially inward against axial disengagement due to the extension of the seal carrier SCR. In the specific embodiment, the cover COV extends axially in the direction of the environment AMB substantially as far as the seal carrier SCR by the lid on an outer diameter surface ORD has a third recess RZ3, with the size of the radial extent radially inward in the area the outer diameter surface ORD of the seal carrier SCR corresponds and extends approximately as far axially in the direction of the environment AMB as the seal carrier SCR. The already enlarged with the first recess RZ1 diameter of the inner diameter surface IRD of the shell portion CYL has a circumferentially extending groove GRV, in which at least a portion of the radial extent of the shear ring SHR is received radially. The radially inwardly directed part of the radial extension of the shear ring abuts axially on the seal carrier SCR and supports the axially outwardly directed pressure force of the cover COV on the casing part CYL. The shear ring SHR is in this case divided into a first axial section SRA1 and a second axial section SRA2. While the seal carrier SCR is formed undivided in the circumferential direction, the shear ring SHR segmented in the circumferential direction CDR is divided into at least three segments, preferably four or more than four segments. This subdivision in the circumferential direction is not illustrated in the figure. Due to the extension of the first recess RZ1 to the axially front end of the shell part CYL, it is possible to insert the seal carrier SCR axially into the shell part CYL up to an axial end position. Here comes a first seal SL1 between the cover COV and the seal carrier SCR axially to the plant and a second seal SL2 between the shell part CYL and the seal carrier SCR also axially to the plant. In this case, an end face AF1 of the seal carrier SCR pointing axially into the interior INC with the second seal SL2 comes into abutment against a radially inwardly projecting shoulder RSH of the casing part CYL. Moreover, in the axial end position, a third seal SL3 radially comes to bear radially between the cover COV and the seal carrier SCR, and a fourth seal SL4 likewise comes into radial contact between the cover part CYL and the seal carrier SCR. Between the first seal SL1 and the third seal SL3, a first derivation TX1 is provided for the gap between the seal carrier SCR and the cover COV, which permits monitoring, if necessary, extraction of this gap in the event of leakage of the first seal SL1. Similarly, a second drain TX2 is provided between the second seal SL2 and the fourth seal SL4, which allows monitoring and extraction of process gas in the event of leakage of the second seal SL2. The insertion of the shear ring SHR is first carried out by inserting the segments of the first axial section SRA1 of the shear ring SHR in radially outwardly directed and axially inwardly directed sequence of movements for each individual circumferential segment. As soon as the circumferential segments and the shell part CYL of the first axial section SRA1 are in the axial end position, the peripheral segments of the second axial section SRA2 are axially and radially brought into their final position and by means of at least one fuse SCC per circumferential segment preferably by means of at least two fuses SCC in particular against radial Releasing secured. Preferably, the fuse SCC is formed as at least one axial screw and / or at least one radial screw for fastening the second axial section to the first axial section SRA1 of the shear ring SHR and / or the shell section CYL. The groove bottom GRG of the groove GRV is located on a larger diameter than the diameter of the first recess RZ1. The circumferential direction is indicated in the figure with CDR.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013208357 B3 [0004, 0005]
DE 3626416 A1 [0004]
US 3552789 A [0004]

Claims

Pressure vessel (PRV) comprising a shell part (CYL), at least one cover (COV) and a cover (FXT) of the cover (COV) on the shell part (CYL), the shell part (CYL) extending along an axis (X), wherein the casing part (CYL) is closable on one end side by means of the cover (COV), such that the cover (COV) is at least partially axially insertable into the casing part (CYL) in such a way that an outer diameter surface (ORD) of the cover (COD) COV) is surrounded by an inner diameter surface (IRD) of the shell part (CYL), wherein the attachment (FXT) is formed in such a way that the shell part (CYL) on the inner diameter surface (IRD) has a groove (CDR) extending in the circumferential direction (FIG. GRV) in which is disposed a circumferentially extending (CDR) shearing ring (SHR) which secures the cover (COV) against axial disengagement from the sheath portion (CYL), axially between the cover (COV) and the shearing ring (SHR) a ringfö The seal carrier (SCR) with a first axial end face (AF1) abuts axially on the cover (COV) and there a first seal (SL1) between the seal carrier (SCR) and the cover (COV), characterized in that the attachment (FXT) is formed in such a way that the seal carrier (SCR) with the first axial end face (AF1) axially an axial bearing surface (CSF) of a radially inwardly projecting paragraph ( RSH) of the shell part (CYL) and there has a second seal (SL2), which is arranged between the first axial end face (AF1) and the axial bearing surface (CSF).

Pressure vessel (PRV) according to claim 1, the shell part (CYL) having in the axial region of the seal carrier (SCR) a first recess (RZ1) in the inner diameter surface (IRD), the first recess (RZ1) being axially directly bounded by the radially inwardly projecting shoulder (RSH), wherein the seal carrier (SCR) is arranged with a part of its radial extent in the first recess (RZ1).

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1, 2, wherein the seal carrier (SCR) in the circumferential direction (CDR) is formed undivided.

Pressure vessel (PRV) according to at least one of claims 1 to 3, wherein the shear ring (SHR) in the circumferential direction (CDR) is divided into at least three circumferential segments.

Pressure vessel (PRV) according to at least one of claims 1 to 4, wherein the seal carrier (SCR) in the axial direction in at least a first axial section (SRA1) and a second axial section (SRA2) is divided.

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1 to 5, wherein the groove (GRV) in a groove bottom (GRG) has a larger diameter than the first recess (RZ1).

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1 to 6, wherein the groove (GRV) is located in the axial region of the first recess (RZ1).

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1 to 7, wherein the first recess (RZ1) extends to the axial end of the shell part (CYL) which is closed by the cover (COV).

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1 to 8, wherein the seal carrier (SCR) on the part of the shell (CYL) and / or on the part of the cover (COV) has two in the circumferential direction (CDR) extending additional seals.

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1 to 9, wherein the seal carrier (SCR) in the axial region of the groove (GRV) has a radially outer second recess (RZ2), in which the shear ring (SHR) partially radially and at least partially is arranged axially.

Pressure vessel (PRV) according to at least one of the preceding claims 1 to 10, wherein the cover (COV) in the axial region of the seal carrier (SCR) has a radially outer third recess (RZ3), in which the seal carrier (SCR) partially radially and at least partially arranged axially.