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Dokumentenidentifikation DE69629615T2 17.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000735269
Titel Dichtung für Deckelöffnung
Anmelder Dresser-Rand Co., Corning, N.Y., US
Erfinder Welch, John P., Olean, New York 14760, US
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69629615
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.03.1996
EP-Aktenzeichen 963017785
EP-Offenlegungsdatum 02.10.1996
EP date of grant 27.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.06.2004
IPC-Hauptklasse F04B 39/12

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor bzw. Verdichter und insbesondere auf einen Dichtungseinsatz zum Gebrauch bei dem Verdichter.

Diese Erfindung bezieht sich auf Verdichter, wie beispielsweise einen Topfverdichter. Topfverdichter sind Hochleistungs-, Hochgeschwindigkeitsverdichter, die häufig in einem Zug von Verdichtern installiert sind, die Ende-zu-Ende gekoppelt sind, die durch Trockenkupplungen angetrieben werden, die sich zwischen ihnen erstrecken. Die Verdichter umfassen einen Topf und Köpfe, die innerhalb der Grenzen des Topfes abgedichtet werden müssen. Leitungen zur Schmierung, für Hochdruckdichtungsgas und Drainage wurden herkömmlicherweise durch einen oder beide der Köpfe durch zu der Mittelachse des Topfes parallelen Leitungen gerichtet. Daher muss, wann immer der Kopf entfernt wird, jede der Kupplungen für diese Leitungen ebenfalls entfernt werden. Dies hat sich als zeitintensiv während des Service herausgestellt.

Außerdem liefern die Verdichter wenig Volumen, das für ein Kupplungsschutz verfügbar ist. Der induzierte Kupplungsverlust ist sehr hoch, und die Kupplungsschutztemperatur ist hoch, was zu unerwünschten Ergebnissen führen kann. Außerdem besteht häufig eine Anforderung, dass Sonden Zustände innerhalb des Verdichters messen, und es war schwierig, derartige Sonden zu installieren und sie für die Wartung auszubauen.

Ein Bedarf existiert für eine verbesserte Ausgestaltung, die die Verwendung eines derartigen Verdichters möglich machen wird, wobei die Anforderungen nach einem erhöhten Zugriff auf verschiedene Leitungen und Sensoren mit einem notwendigen Kupplungsschutzsystem verwirklicht wird.

Die FR-A-2 283 333 beschreibt einen Verdichter des Stands der Technik.

Die EP-A-0 183 332 beschreibt eine Saugrohrdichtung für einen Rotationsverdichter wie folgt. "Bei einem hermetischen Rotationsverdichter wird eine Saugrohrdichtung zwischen dem Zylinder und dem Saugrohr bereitgestellt. Das Saugrohrende erstreckt sich durch das Gehäuse des hermetischen Verdichters und wird daran beispielsweise mittels Schweißen abdichtend befestigt. Der Verdichterzylinder, der in dem Gehäuse positioniert ist, umfasst eine Öffnung in seiner zylindrischen Wand zum Aufnehmen des Endes des Saugrohrs, das sich in das Gehäuse erstreckt. Der Innendurchmesser der Öffnung ist größer als der Außendurchmesser des Saugrohres, so dass das Saugrohr verschiebbar in der Öffnung axial aufgenommen wird. Das Saugrohr wird mit dem Zylinder durch ein biegsames Dichtungsmittel abgedichtet, das zwischen dem Äußeren des Saugrohrs und dem Inneren der Öffnung angeordnet ist. Das Dichtungsmittel ist vorzugsweise ein O-Ring, der aus einem ölbeständigen, biegsamen Gummimaterial aufgebaut ist."

Die vorliegende Erfindung ist, wie sie in den Ansprüchen beansprucht ist.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Topfverdichter bereitgestellt, der einen Kopf mit einem zylindrischen Außendurchmesser und mindestens einen durch den Kopf ausgebildeten Durchgang aufweist. Ein Gehäuse wird bereitgestellt, das einen zylindrischen Innendurchmesser und einen dahindurch ausgebildeten Durchgang aufweist. Der Kopf wird innerhalb des Gehäuses angebracht, wobei der zylindrische Außendurchmesser des Kopfes dem zylindrischen Innendurchmessers des Gehäuse gegenüberliegt und die Durchgänge ausgerichtet sind. Ein Dichtungseinsatz mit einer äußeren Oberfläche, die zu der Krümmung des Innendurchmessers des Gehäuses gekrümmt ist, nimmt den Innendurchmesser des Gehäuses abdichtend in Eingriff, während eine zweite Oberfläche des Dichtungseinsatzes den Kopf abdichtend in Eingriff nimmt. Der Dichtungseinsatz weist einen Durchgang dahindurch auf, der den Durchgang in dem Kopf mit dem Durchgang in dem Gehäuse verbindet.

In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die erste Dichtungsoberfläche eine darin ausgebildete O-Ring-Rille auf, wobei der Verdichter ferner einen in der O-Ring-Rille unterbrachten O-Ring aufweist. In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Dichtungseinsatz eine zylindrische Oberfläche, die die zweite Oberfläche bildet, und eine darin ausgebildete O-Ring-Rille zum Aufnehmen eines O-Rings auf.

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, in denen zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Topfverdichters, die die vorliegenden Rohrleitungsverbindungen dargestellt;

2 eine Querschnittsansicht eines Topfverdichters, der eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, einschließlich des Kopfdurchlass-Dichtungseinsatzes;

3 ist eine Endansicht des Topfverdichters von 2;

4 ist eine Querschnittsansicht des Topfverdichters, die die Installation des Kopfdurchlass-Dichtungseinsatzes zeigt;

5 ist eine Draufsicht des Kopfdurchlass-Dichtungseinsatzes;

6 ist eine Schnittansicht der Dichtung, die entlang der Linie A-A in 5 genommen ist;

7 ist eine Schnittansicht der Dichtung, die entlang der Linie B-B in 5 genommen ist;

8 ist eine Darstellung des Kopfes, der in Position in dem Topfgehäuse bewegt wird; und

9 ist eine Ansicht des in dem Topfgehäuse installierten Kopfes.

Mit Bezug auf 1 wird ein herkömmlicher Topfverdichter 10 dargestellt. Der Verdichter umfasst ein Topfgehäuse 12 und einen Kopf 14, der in den Innendurchmesser des Topfgehäuses passt und daran abgedichtet ist. Zahlreiche Leitungen 16 sind an dem Kopf an verschiedenen Positionen um die Mittelachse 18 des Verdichters angebracht. Die Leitungen 16 umfassen Leitungen für Gasdichtungen, zur Schmierung, für Lüftungen und Abflüsse. Wie es ersichtlich ist, erfordert jede Leitung einen Durchgang 20 und einen Durchgang 22, die durch den Kopf zu bohren sind, wobei das äußere Ende des Durchgangs 20 mit einem Gewinde versehen ist, um einen Abdichtstopfen 24 zu empfangen. Die Leitung 16 ist abdichtend mit dem Ende des Durchgangs 22 verbunden und erstreckt sich im Allgemeinen parallel zu der Achse 18 über das Ende des Gehäuses hinaus, wo sie sich nach außen dreht, um eine Kupplung 26 zu bilden. Der Kopf selber wird durch einen Scherring 28 in Position gehalten. Eine Kupplung 30 und ein Kupplungsschutz 32 sind an dem Kolben innerhalb des Verdichters angebracht.

Es ist ersichtlich, dass, wenn der Kopf 14 entfernt werden muss, alle Kupplungen 26 und Leitungen 16 zuerst abgetrennt werden müssen, um Platz für den Kopf zu schaffen, damit er aus dem Ende des Gehäuses entlang der Mittelachse 18 geschoben werden kann. Dies hat sich bei dem Service als unzweckmäßig und zeitintensiv herausgestellt. Außerdem hindert die Anwesenheit der Leitungen 16 den Kupplungsschutz 32 daran, noch größer als möglich zu sein, um ein störendes Einwirken auf die Leitungen zu vermeiden. Für Hochleistungs-, Hochgeschwindigkeitsverdichter, die in einem Zug angeordnet sind und durch Trockenkupplungen angetrieben werden, ist es üblich, dass der der Kupplungsverlust hohe Kupplungsschutztemperaturen auf Grund des für den Kupplungsschutz verfügbaren geringen Volumens verursacht. Dies kann ein Sicherheitsrisiko verursachen sowie auch eine Standardinstrumentierung, wie beispielsweise Drähte, Packungsstopfbuchsen und dergleichen, beschädigen. Bei in einer Kette angeordneten Verdichtern gibt es wenig Zugriff auf die Lager, Dichtungen und die Kupplung, und dies hat zu einer Ausgestaltung mit vielen Komponenten geführt, wie beispielsweise Adaptern, die mit radialen Instrumentnaben, Ablenkplatten oder Labyrinthen und Schalenkupplungsschutzeinrichtungen an jeder Seite des Verdichters dornartig versehen sind. Dies hat ferner zu besonderen Kupplungsabstandshaltern und zwei- oder dreiteiligen Abstandshaltern anstatt eines einfachen Rohrs geführt. Diese Ausgestaltung impliziert häufig eine schlechte Kupplungsauswuchtung oder Auswuchtungswiederholbarkeit, was Auswuchtungsmaßnahmen an Ort und Stelle erfordert, die kostspielig sind. Gegenwärtig gibt keinen Zugriff auf die radialen Schwingungssonden, wenn die Maschine läuft, während einschlägige Codes entfernbare Sonden im Dienst erfordern.

Mit Bezug nun auf die 2 bis 9 wird ein Topfverdichter 40 dargestellt, der eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert. Der Verdichter 40 umfasst einen Kopf 42 und ein Topfgehäuse 44. Der Kopf weist eine Reihe von darin ausgebildeten Durchgängen 46 und radialen Durchgängen 48 auf, wobei sich die radialen Durchgänge zu dem Durchmesser der äußeren Oberfläche 50 des Kopfes hin öffnen, der dem Durchmesser der inneren Oberfläche 52 des Topfgehäuses gegenüberliegt. Die radialen Durchgänge 48 sind mit radialen Durchgängen 54 ausgerichtet, die durch das Topfgehäuse ausgebildet sind, und die Durchgänge werden durch einen Kopfdurchlass-Dichtungseinsatz 56 verbunden, der am besten in den 5 bis 7 dargestellt ist. Ein Servicerohr 58 ist abdichtend an der äußeren Oberfläche des Topfgehäuses 44 in Fluid-Verbindung mit dem radialen Durchgang 54 befestigt.

Wie es am besten in den 5 bis 7 ersichtlich ist, ist der Kopfdurchlass-Dichtungseinsatz 56 ringförmig und weist eine äußere Oberfläche 60 auf, die mit einem Radius gekrümmt ist, der dem Krümmungsradius des inneren Oberflächendurchmessers 52 des Topfgehäuses 44 eng angenähert ist. Eine O-Ring-Rille 62 ist in der äußeren Oberfläche ausgebildet, um einen O-Ring 64 zu empfangen, um gegen den Innendurchmesser 52 des Topfgehäuses 44 abzudichten. Die O-Ring-Rille 62 ist ausgestaltet, um den O-Ring 64 innerhalb der Rille 62 mit nach innen gerichteten Rändern 66 einzufangen. Dies wird sicherstellen, dass der O-Ring innerhalb der Rille trotz der Krümmung der äußeren Oberfläche 60 bleibt, wobei er gegen den Innendurchmesser 52 des Topfgehäuses noch abdichtend drücken kann.

Die Dichtung umfasst dahindurch einen großen Durchlass 68, der eine Fortsetzung der Durchgänge 48 und 54 bildet. Der Durchlass 68 liegt innerhalb der radialen Grenzen des O-Rings 64. Ein Paar von Löchern 70 mit Senkern 72 werden durch die Dichtung gebohrt, um Bolzen aufzunehmen, um die Dichtung in dem Kopf 42 anzuschrauben. Wie es am besten in den 2 und 4 ersichtlich ist, wird eine Öffnung 74 durch den Außendurchmesser 50 des Kopfes gebohrt, um die Dichtung 56 aufzunehmen, so dass sich nur ein kleiner Abschnitt der Dichtung und des O-Rings 64 von dem Außendurchmesser 50 nach außen erstreckt, um den Innendurchmesser 52 des Topfgehäuses 54 dichtend in Eingriff zu nehmen. Die Öffnung weist eine ringförmige untere Oberfläche 76 und eine zylindrische Seitenoberfläche 78 auf. Die Dichtung 56 weist eine zylindrische Seitenoberfläche 80 mit einer darin ausgebildeten O-Ring-Rille 82 auf, um einen O-Ring 84 aufzunehmen. Der O-Ring 84 dichtet zwischen den zylindrischen Seitenoberflächen 78 und 80 des Kopfes und der Dichtung ab. Die Innenoberfläche 86 der Dichtung 56 ist mit einer Reihe von radialen Durchgängen 88 ausgebildet, die sich zu dem Durchlass 58 öffnen und zu der Seitenoberfläche 80 erstrecken, um den Druck auf die Dichtung 84 auszugleichen. Die Dichtungseinsätze 56 können aus Polyetheretherketon (PEEK), wie beispielsweise Arlon 1000, oder anderen geeigneten Materialien hergestellt werden.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Dichtung 56 eine abgedichtete Verbindung zwischen den Durchgang 48 in dem Kopf und dem Durchgang 54 in dem Topfgehäuse 44 bereitstellt. Um den Kopf aus dem Gehäuse auszubauen, ist es ferner nur erforderlich, den Scherring 28 zu entfernen und den Kopf lediglich aus dem Ende 90 des Gehäuses zusammen mit den jeweiligen, daran angebrachten Dichtungen 56 hinauszuschieben, wobei die Notwendigkeit eliminiert wird, die Rohrleitungen, wie beispielsweise die Leitungen 16 bei der herkömmlichen Ausgestaltung, abzutrennen. Wenn der Kopf in dem Topfgehäuse 44 zu installieren ist, werden die Dichtungen einfach in ihre jeweiligen Öffnungen 74 geschraubt, und der Kopf wird in das Gehäuse 44 an dem Ende 90 geschoben. Es ist ersichtlich, dass das Ende 90 des Topfgehäuses 44 eine Abfasung 92 aufweist, die, wenn der Kopf in das Ende des Topfgehäuses geschoben wird, wie es in 8 ersichtlich ist, den O-Ring 64 zusammendrücken, und den O-Ring nicht zerreißen oder schlitzen wird. Der O-Ring 64 erstreckt sich, wenn er nicht komprimiert ist, radial nach außen mit einen Abstand, der größer als der Innendurchmesser 52 des Topfgehäuses ist. Sobald die Abfasung 92 den O-Ring ausreichend zusammendrückt, muss der Kopf nur weiter in das Topfgehäuse zu seiner passenden Endposition geschoben werden, bei der der O-Ring 64 das Topfgehäuse abdichtend in Einriff nehmen wird, um den Durchgang abzudichten, wie es in 9 ersichtlich ist. Wenn der Kopf 42 nicht in der passenden Winkelbeziehung mit dem Gehäuse 44 um die Achse 18 eingeführt wird, ermöglichen die Dichtungen 56, das der Kopf einfach hinreichend um eine Achse 18 gedreht wird, um den Kopf passend zu orientieren. Wie es gewürdigt wird, gibt es typischerweise zwei Köpfe 42, die in jedem Gehäuse 44 nahe an deren Enden angebracht sind, und jeder Kopf kann derartige Dichtungen 56 anbringen, wie es für den Betrieb des Verdichters gewünscht ist.

Eine Anzahl von Vorteilen werden durch die Verwendung der Dichtungen 56 verwirklicht. Wie es in 2 ersichtlich ist, kann der Durchmesser des Kupplungsschutzes 94 größer als derjenige sein, der bei dem Verdichter 10 verwendet wird. Wie es in 3 ersichtlich ist, kann eine Anzahl von Leitungen 58 durch das Gehäuse und in den Kopf um den Umfang des Gehäuses und des Kopfes verbunden werden, wobei jede einen der Dichtungseinsätze 56 verwendet. Ende-zu-Ende-Rohrleitungen könnten nahe entlang dem Äußeren des Gehäuses über den kürzest möglichen Abstand laufen, was zu dem minimalen Druckabfall führt. Die Anzahl von Bohrungen innerhalb der Köpfe wird zusammen mit der Menge des Schweißens und der nachfolgenden Wärmebehandlung verringert. Keine Enden mit Gewinde oder Stopfen müssen in dem Kopf installiert werden. Der Kupplungsschutz kann so groß wie der Außendurchmesser des Gehäuses sein, womit es ein größeres Volumen gibt, und die Kupplungsverlustprobleme sowie die Notwendigkeit für Ablenkplatten eliminiert werden, wobei ein einfacher Zugriff auf das Lager und die Kupplung gegeben wird. Die Instrumentierung kann durch das Gehäuse laufen, so dass es keine Notwendigkeit für Adapter oder Endabdeckungen oder Schutzeinrichtungen gibt, um die Drähte zu schützen.

Es sollte ebenfalls ersichtlich sein, dass es möglich sein würde, die Dichtungen 56 in in dem Gehäuse ausgebildeten Öffnungen anzubringen, falls es gewünscht ist. Bei einem derartigen Aufbau sollte das Ende des Kopfes, das die Dichtungen zuerst berührt, ebenfalls abgefast sein.

Obwohl eine einzige Ausführungsform der Erfindung in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform begrenzt ist, sondern für zahlreiche Neuanordnungen, Modifikationen und Substitutionen von Teilen und Elementen geeignet ist, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Zusammenfassend wird ein Kopfdurchlass-Dichtungseinsatz 56 zum Gebrauch bei einem Topfverdichter 40 offenbart, der einen innerhalb eines Topfgehäuses 44 untergebrachten Kopf 42 aufweist. Der Dichtungseinsatz 56 weist eine gekrümmte äußere Oberfläche 60 auf, die mit der Krümmung des Innendurchmessers des Topfgehäuses 44 übereinstimmt. Ein O-Ring ist innerhalb einer O-Ring-Rille 62 in der äußeren Oberfläche untergebracht, um die innere Oberfläche des Topfgehäuses abdichtend in Eingriff zu nehmen. Der Dichtungseinsatz 56 wird innerhalb eines Durchlasses 68 aufgenommen, der in der äußeren zylindrischen Oberfläche des Kopfes ausgebildet ist. Eine Abfasung 92 an dem Ende des Gehäuses 44 ermöglicht dem Kopf und dem daran angebrachten Dichtungseinsatz, ohne Schaden an dem O-Ring in die passende Position innerhalb des Topfgehäuses geschoben zu werden.

Die Erfindung liefert die erwähnten Vorteile, indem sich Fluid-Leitungen durch den Topf in die radiale äußere Seite des Kopfes erstrecken, anstatt dass die Fluid-Leitung in den Kopf durch eine Endfläche desselben in einer hauptsächlich axialen Richtung eintritt.


Anspruch[de]
  1. Kompressor mit:

    einem zylindrischen Gehäuse (44), das mindestens eine zylindrische Innenoberfläche (52) und mindestens einen radialen Durchgang (54) aufweist, der da hindurch ausgebildet ist und sich durch die Innenoberfläche (52) öffnet;

    einem Kopf (42) mit einer zylindrischen Außenoberfläche (50), wobei mindestens ein radialer Durchgang (48) da hindurch ausgebildet ist und sich durch die Außenoberfläche (50) öffnet, und einer Öffnung (74), die in der Außenoberfläche des Kopfes ausgebildet ist und sich um den radialen Durchgang erstreckt,

    wobei die Außenoberfläche (50) des Kopfes (42) der Innenoberfläche (52) des Gehäuses (44) gegenüberliegt, wobei ihre jeweilige Durchgänge ausgerichtet sind; und

    einem Dichtungseinsatz (56), der in der Öffnung (74) aufgenommen ist und eine erste Oberfläche (60), die die Innenoberfläche (52) des Gehäuses (44) abdichtend in Eingriff nimmt, und eine zweite Oberfläche, die den Kopf (42) abdichtend in Eingriff nimmt, aufweist, wobei der Dichtungseinsatz (56) einen Durchgang (68) da hindurch aufweist, der den Durchgang (48) in dem Kopf (42) mit dem Durchgang (54) in dem Gehäuse (44) verbindet, um einen abgedichteten Fluiddurchgangsweg zwischen dem Kopf (42) und dem Gehäuse (44) zu bilden.
  2. Kompressor gemäß Anspruch 1, bei dem die Innenoberfläche (52) des Gehäuses (44) gekrümmt ist, und bei dem entsprechende Außenoberfläche (60) der Dichtung (56) zu der Krümmung der Innenoberfläche (52) des Gehäuses (44) gekrümmt ist.
  3. Kompressor gemäß Anspruch 1, bei dem der Dichtungseinsatz ferner eine Mehrzahl von da hindurch ausgebildeten Löchern (70) aufweist, die angeordnet sind, um Befestigungsmittel zum Befestigen des Dichtungseinsatzes (56) an dem Kopf (42) oder dem Gehäuse (44) aufzunehmen.
  4. Kompressor gemäß Anspruch 1, bei dem ein Ende des Gehäuses (44) eine abgeschrägte Kante (92) zum Ineingriffnehmen des Dichtungseinsatzes (56) aufweist.
  5. Kompressor gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem die entsprechende Außenoberfläche (60) des Dichtungseinsatzes (56) eine darin ausgebildete Rille (62) aufweist, und ferner einen äußeren O-Ring (64) umfasst, der in die Rille (62) eingepasst ist.
  6. Kompressor gemäß Anspruch 2, 3 oder 5, bei dem der Dichtungseinsatz eine Rille (82) aufweist, die in seiner zylindrischen Seite ausgebildet ist, und ferner einen O-Ring (82) umfasst, der in die Rille (82) eingepasst ist.
  7. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Öffnung (74) eine zylindrische Seitenoberfläche aufweist, wobei die zylindrische Seitenoberfläche des Dichtungseinsatzes (56) die zylindrische Seitenoberfläche des Kopfes (42) abdichtend in Eingriff nimmt, wobei die Öffnung (74) gebildet wird.
  8. Kompressor gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem der Dichtungseinsatz (56) eine Innenoberfläche (86) aufweist, die parallel zu seiner entsprechenden Außenoberfläche (60) ist, wobei die Innenoberfläche (86) eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Rillen aufweist, die den Durchgang durch den Dichtungseinsatz mit der zylindrischen Seitenoberfläche (80) des Dichtungseinsatzes verbinden.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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