Getriebeverdichter und Verfahren zur Montage

Die Erfindung betrifft einen Getriebeverdichter umfassend ein Getriebe und mindestens einen als Turboverdichter ausgebilde ^¬ ten Verdichter, wobei das Getriebe zum Antrieb des Verdich ^¬ ters eine Verdichterantriebswelle, die drehmomentübertragend mit einem um eine Rotationsachse X drehbar ausgebildeten

Impeller des Verdichters verbunden ist, wobei der Verdichter ein Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse Anformungen aufweist zum Abstützen an Auflagen des Getriebeverdichters. Weiterhin beschäftigt sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Monta- ge eines Getriebeverdichters, insbesondere eines Getriebever ^¬ dichters der eingangs definierten Art, wobei schrittweise zu ^¬ nächst ein Getriebe mit einem um eine Rotationsachse drehba ^¬ ren Impeller des Getriebeverdichters drehmomentübertragend montiert bereitgestellt werden und anschließend ein

Verdichtergehäuse in axialer Richtung derart an das Getriebe herangeführt wird, dass in axialer Endposition dieser Bewe ^¬ gung der Impeller von dem Verdichtergehäuse umgeben ist.

Getriebeverdichter der eingangs definierten Art sind bereits aus der deutschen Patentschrift DE 44 23 784 C2 bekannt. Die strömungsführenden Gehäuse von derartigen Getriebeverdichtern, die auch als Prozessgasradialturbinen bezeichnet werden, werden im Regelfall mit senkrechter Stutzenstellung ausgeführt. Das bedeutet, dass der Einlaufstutzen sich in verti- kaier Richtung nach oben erstreckt und das zu verdichtende Fluid von oben nach unten in das strömungsführende Gehäuse bzw. an den Impeller heranströmt. Größere Abmaße des

Verdichtergehäuses stellen bei der Montage eine Herausforde ^¬ rung dar, da eine gängige Montagemethode vorsieht, dass das Verdichtergehäuse über das Laufrad - also das Laufrad fort ^¬ schreitend umgebend - an das Getriebe seitlich bzw. in axia ^¬ ler Richtung der Impellerrotationsachse, herangeführt wird. Hierbei bleibt zwischen dem Verdichtergehäuse und dem an dem Getriebe bereits angebrachten Impeller in der Regel ein Radialspiel von lediglich wenigen Millimetern, z.B. 5mm, so dass eine entsprechen genaue Führung dieser axialen Montagebewegung unter Baustellenbedingungen eine aufwendige Herausforde- rung bedeutet.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, den eingangs definierten Getriebeverdichter bzw. das eingangs definierte Montageverfahren derart weiterzubilden, dass die Montage des Verdichtergehäuses eines Getriebeverdichters auch unter Bau ^¬ stellenbedingungen sicherer erfolgen kann.

Aus der JP1320397A1 ist bereits eine Anordnung aus einem Antrieb und einem Verdichter bekannt, bei der ein

Verdichtergehäuse auf einer gemeinsamen Grundplatte mit dem

Antrieb befestigt ist. Aus der DE DE4423784C2 ist ein Getrie ^¬ beverdichter bekannt, bei der ein Antrieb an dem Getriebege ^¬ häuse axial verschieblich angebracht ist. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein Getriebeverdichter der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der mittels der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 fortgebildet ist. Weiterhin wird ein Montageverfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch vorgeschlagen. Die je- weils rückbezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

In der Begriffswelt der Erfindung bedeutet die Richtungsanga ^¬ be „axial" - wenn nicht anders angegeben - die axiale Rich- tung der Rotationsachse des eines Impellers des Verdichters der in dem Verdichtergehäuse angeordnet ist

Die erfindungsgemäße Ausbildung von Paaren von Anformungen an dem Verdichtergehäuse und Auflagern des Getriebeverdichters unter Zwischenanordnung von Lagerelementen, derart, dass die beschriebene axiale Bewegung im Rahmen der Montage derart ge ^¬ führt ist, dass ein Kollisionskontakt zwischen dem

Verdichterlaufrad und dem Verdichtergehäuse nicht stattfinden kann, ermöglicht eine Montage auf der Baustelle mit dort ein ^¬ fach verfügbaren Mitteln, beispielsweise mittels eines weniger präzisen Autokrans. Diese Eigenschaften sind nicht nur bei Erstmontage durch den Lieferanten des Getriebeverdichters von Vorteil, sondern besonders vorteilhaft für Wartungsvor ^¬ gänge, die ebenfalls eine Demontage des Verdichters erfordern können. Darüber hinaus ermöglichen die mit den Lagerelementen ausgestatteten Auflager bzw. Ausformungen ein Lösen des

Verdichtergehäuses aus der Betriebsposition und ein Verschie- ben des Verdichtergehäuses, so dass bereits verschiedene Bau ^¬ teile des Getriebeverdichters ohne vollständige Entfernung des Verdichtergehäuses hinreichend zugänglich für Wartungsar ^¬ beiten werden. Auf diese Weise ist es denkbar, dass eine War ^¬ tung oder Inspektion des Getriebeverdichters ohne entspre- chende Hebevorrichtung stattfinden kann. Der erfindungsgemäßen Gleitlagung erlaubt eine Bewegung des Verdichtergehäuses aus einer Betriebsposition heraus in eine Serviceposition, in der das Verdichterlaufrad bzw. der Verdichterimpeller von außen für Wartungszwecke zugänglich ist und ein Verfahren des Verdichtergehäuses aus dieser Serviceposition heraus in die Betriebsposition.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Getriebeverdichter zwei Lagerelemente umfasst, nämlich ein erstes Lagerelement zwischen einer erste Anformung an dem Verdichtergehäuse und einer erste Auflage des Getriebever ^¬ dichters sowie ein zweites Lagerelement zwischen einer zwei ^¬ ten Anformung und einer zweiten Auflage des Getriebeverdichters. Diese beiden Lagerelemente ermöglichen jeweils eine Be- wegung des Verdichtergehäuses in Richtung der Rotationsachse des Impellers und sind bevorzugt radial beabstandet angeord ^¬ net, wobei die radiale Beabstandung derart orientiert ist, dass es einen Horizontalabstand zwischen der Rotationsachse und den Gleitlagern gibt, wobei auf jeder horizontalen Seite der Rotationsachse ein Lagerelement vorgesehen ist. Eine der ^¬ artige Anordnung verhindert zuverlässig ein Kippen des

Verdichtergehäuses um eine Achse parallel zur Rotationsachse und dient naturgemäß der vertikalen Abstützung der Gewichts ^¬ kraft des Verdichtergehäuses.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lagerelemente jeweils mindestens ein Fixierelement auf ^¬ weisen, mittels dessen die Axialposition feststellbar ist. Auf diese Weise können die Lagerelemente nicht nur zu Monta ^¬ gezwecken benutzt werden, sondern auch als reguläres Auflager zum Abfangen der Gewichtskraft und etwaiger Betriebsdrehmo- mente an dem Verdichtergehäuse im Betrieb. Zweckmäßig ist das jeweilige Lagerelement mit einer Verschiebevorrichtung verse ^¬ hen. Die Verschiebevorrichtung kann zweckmäßig als Gewindestange mit entsprechenden Elementen in Eingriff stehen, die bevorzugt Gewindebohrungen aufweisen, so dass beispielsweise ein Drehen der Gewindestange einen axialen Versatz des

Verdichtergehäuses an dem jeweiligen Lagerelement bewirkt. Gleichzeitig ist eine derartige Verschiebevorrichtung mit Ge ^¬ windevortrieb in axialer Bewegungsvorrichtung einfach fixierbar, beispielsweise mittels Kontermuttern oder einer sonsti- gen Verdrehsicherung an der Gewindestange.

Alternativ kann auch eine Hydraulik für den Antrieb der axialen Verschiebung vorgesehen sein.

Insbesondere bei verhältnismäßig schweren Verdichtergehäusen ist es sinnvoll, wenn die Auflager Bestandteil jeweils einer Stütze sind, die an einer Grundplatte des Getriebeverdichters sich abstützend befestigt sind, an welcher Grundplatte sich auch das Getriebe sich abstützt bzw. befestigt ist. Zweckmäßig ist das Auflager nicht direkt an einem Gehäuse des Getriebes - z.B. an einer Seitenwand - befestigt, so dass es aufgrund der Gewichtskraft des Verdichtergehäuses nicht zu einer Verformung des Getriebegehäuses und damit zu einem et ^¬ waigen Versatz der Verdichterwellen kommen kann.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Verdichtergehäuse oder der Grundplatte ver ^¬ tikal unter der Rotationsachse eine Mittenführung vorgesehen ist, welche mit einer an dem Getriebe oder der Grundplatte befestigten Führungsführung derart ausgebildet ist, dass eine horizontale Bewegung in radialer Richtung des

Verdichtergehäuses blockiert ist. Eine zusätzliche Funktion dieser Mittenführung besteht vorteilhafte darin, dass die Führungsführung derart ausgebildet ist, dass eine axiale Be ^¬ weglichkeit der Mittenführung in der Führungsführung auf relative Wärmedehnungen der Komponenten des Getriebeverdichters beschränkt ist. Auf diese Weise ist nicht nur eine Axialbewe ^¬ gung des Verdichtergehäuses in größerem Ausmaß als die rela ^¬ tive Wärmedehnung blockiert, sondern auch verhindert, dass das Verdichtergehäuse relativ zu den übrigen Bestandteilen des Getriebeverdichters um eine Achse senkrecht zur Rotation ^¬ sachse drehbar bzw. kippbar ist. Das Verkippen ist deswegen verhindert, weil in Zusammenwirkung mit der axialen Fixiermöglichkeit der Gleitlager mit der Blockade einer Axialbewe ^¬ gung in der Mittenführung eine räumliche Dreipunkte-Fixierung des Verdichtergehäuses gegeben ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage hat den Vorteil, dass zunächst das Verdichtergehäuse in sicherem axialen Ab ^¬ stand zu dem bereits an dem Getriebe mittels einer Antriebs ^¬ welle angebrachten Impeller mit seinen Anformungen auf die Auflager aufgesetzt werden kann. Mittels der durch das paarweise Aufsetzen der Anformungen des

Getriebeverdichtergehäuses auf die Auflager unter Zwischenan ^¬ ordnung der erfindungsgemäßen Lagerelemente entstehenden beiden lagernden Führungen ist das Verdichtergehäuse einerseits zunächst sicher vertikal mit seiner Gewichtskraft abgestützt und andererseits in axiale Richtung bewegbar, so dass eine Axialbewegung mit fortschreitender zunehmender Umgebung des Impellers durch das Verdichtergehäuse ohne Verwendung eines besonders präzise arbeitenden Kranes möglich wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach der Annäherung des Verdichtergehäuses an das Getriebe unter Lagerung mittels der Gleitlager und Erreichen der axialen Endposition die Lagerelemente mittels jeweils zugehöriger Fixiervorrichtungen in ihrer axialen Position festgestellt werden. An den Lagerelementen bzw. Gleitlagern können Vorkehrungen bzw. Formelemente ausgebildet sein, die ein Verkippen des Verdichtergehäuses senkrecht zur Rotationsachse abstüt ^¬ zen. Vorteilhaft ist nach der Verlagerung des

Verdichtergehäuses in die axiale Endposition vorgesehen, die ^¬ se eine Kippbewegung des Verdichtergehäuses während der Axi ^¬ albewegung verhindernden Formelemente derart zu verändern, dass die Abstützung gegen das Kippen deaktiviert ist. Bei ^¬ spielsweise können diese Formelemente Schrauben oder Gewinde ^¬ stangen aufweisen, deren Verdrehen dazu führt, dass nicht mehr gegen eine entsprechende Kippbewegung an dem Gleitlager abgestützt ist. Diese Deaktivierung der Kippverhinderung erfolgt vorteilhaft nach einem Verfahrensschritt der Fixierung einer Mittenführung vertikal unterhalb der Rotationsachse an dem Verdichtergehäuse in einer Führungsführung in axialer Richtung, so dass die Kippverhinderung von der Mittenführung im Betrieb übernommen ist. Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels hinsichtlich des Getriebeverdichters und anhand desselben Ausführungsbeispiels auch hinsichtlich des erfindungsgemäßen Montageverfahrens unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine dreidimensionale Darstellung von für die Erfindung relevanter Bauelemente des Getriebeverdichters unter Illustration des Montageverfahrens,

Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung ei ^¬ nes Details der Figur 1 aus anderer Sichtrichtung gemäß Perspektive II der Figur 1 und Figur 3 eine perspektivische schematische Darstellung von

Details der Gleitlagerung und Mittenführung gemäß Perspektive III der Figur 1. Figur 1 zeigt eine perspektivische schematische Wiedergabe von Bauteilen des erfindungsgemäßen Getriebeverdichters GCO, die für die Erfindung bedeutsam sind. Bauteile von unterge ^¬ ordneter Bedeutung oder ohne Bedeutung für die Erfindung sind entweder nur symbolisch angedeutet oder nicht dargestellt. Im Zusammenhang mit der Erfindung sind geometrische Angaben, wie axial, radial, Umfangsrichtung, tangential stets auf die eine Rotationsachse X eines Impellers IMPCO eines Verdichters COl bezogen - wenn nicht anders angegeben.

Der in Figur 1 dargestellte Getriebeverdichter GCO umfasst ein Getriebe GE (welches nur mit einem Gehäuseunterteil wie ^¬ dergegeben ist) und einen hier beispielhaft wiedergegebenen Verdichter COl (der hier nur als Verdichtergehäuse CASCO und symbolisch angedeutet als Impeller IMPCO dargestellt ist) .

Neben den beispielhaft dargestellten Verdichter COl werden in der Regel von dem Getriebe GE weitere Verdichter angetrieben. Bei der hier dargestellten Ausführung des Getriebeverdichters GCO ist es vorgesehen, dass neben dem dargestellten Verdichter COl ein weiterer Verdichter neben dem Getriebe GE angeordnet ist und auf der von dem Betrachter der Figur 1 abgewendeten Seite des Getriebes GE ebenfalls zwei Verdichter vorgesehen sind, wobei alle Verdichter von dem gemeinsamen Getriebe GE angetrieben werden. Wie bereits eingangs erläu ^¬ tert, ist es ein wesentliches Merkmal eines Getriebeverdich ^¬ ters GCO, dass es ein zentrales Getriebe GE gibt, welches verschiedene Abtriebswellen aufweist, die dem Antrieb ver ^¬ schiedener Verdichter dienen.

Der Getriebeverdichter GCO weist eine Grundplatte BP auf, an der das Getriebe GE und der Verdichter COl befestigt und ver ^¬ tikal abgestützt sind. Ein bevorzugtes Anwendungsfeld der Er ^¬ findung sind Verdichter COl, die ein derart schweres

Verdichtergehäuse CASCO aufweisen, das es entweder besondere Verstärkungsmaßnahmen an dem Getriebe GE erfordern würden, würde man das Gehäuse CASCO an dem Getriebe GE direkt befes ^¬ tigten oder es zu Verformungen an dem Gehäuse des Getriebes GE führen, die sich ungünstig auf die korrekte Lage der

Abtriebswellen bzw. der Wellen der Verdichter COl auswirken würden und damit auch in dem Getriebe GE an Zahnrädern zu Eigentümlichkeiten an dem jeweiligen Tragbild der Zahnräder führen würden. Um diese Beeinträchtigungen zu vermeiden ist es in Figur 1 vorgesehen, dass das Verdichtergehäuse CASCO sich mittels Anformungen SUPCASl, SUPCAS2 vertikal an Aufla ^¬ gern SUP1, SUP2 beidseitig der Rotationsachse X abstützt, welcher Auflager SUP1, SUP2 sich direkt an der Bodenplatte BP abstützen und dort befestigt sind.

Im Einzelnen sind in der Figur 1 die Anformungen SUPCASl, SUPCAS2 in der dargestellten Perspektive rechts der Rotationsachse X als erste Anformungen SUPCASl und links der Rotati- onsachse X als zweite Anformungen SUPCAS2 vorgesehen. Während des Montageverfahrens sind jeweils zwei erste Anformungen SUPCASl und zwei zweite Anformungen SUPCAS2, die jeweils axi ^¬ al hintereinander angeordnet sind, das Verdichtergehäuse CASCO vertikal abstützend im Eingriff. Diese axial doppelte Abstützung dient der Verhinderung eines Kippens des

Verdichtergehäuses CASCO um eine Achse senkrecht zur Rotati ^¬ onsachse X. Um eine statische Überbestimmung in der Endposi ^¬ tion aus dem Zusammenwirken von Auflagen SUP1, SUP2 und

Anformungen SUPCASl, SUPCAS2 zu verhindern, wird von den bei- den axial hintereinander angeordneten abstützenden

Anformungen SUPCASl, SUPCAS2 entlastet durch Einfahren eines Unterstützungsstempels SST1, SST2.

Die Absicherung gegen ein Verkippen des Verdichtergehäuses CASCO übernimmt stattdessen eine Führungsführung GG einer vertikal unter der Rotationsachse X befindlichen Mittenführung MGCO des Verdichtergehäuses CASCO, welche das

Verdichtergehäuse CASCO relativ zu der Grundplatte BP bzw. dem Getriebe GE nicht nur in radialer Richtung zentriert, sondern auch eine Bewegungsfreiheit in axialer Richtung bis auf eine Wärmerelativdehnung (die zuvor rechnerisch bestimmt worden ist) einschränkt. In Zusammenwirken mit den beidseitig der Rotationsachse X befindlichen Anformungen SUPCASl,

SUPCAS2 und Auflagen SUP1, SUP2 verhindert die damit verwirk- lichte Dreipunktlagerung wirksam ein Kippen des

Verdichtergehäuses CASCO um eine Achse senkrecht zur Rotati ^¬ onsachse X. Im Einzelnen sieht das Montageverfahren nach der Erfindung vor, dass in einem ersten Schritt ST1 das zum Beispiel etwa 12 Tonnen schwere Verdichtergehäuse CASCO mittels eines Krans in senkrechter Ausrichtung mit den an dem Verdichtergehäuse CASCO vorgesehenen Anformungen SUPCAS1, SUPCAS2 auf den Auf- lagern SUP1, SUP2 aufgesetzt wird. Im Einzelnen wird zunächst eine jeweils als Gleitlagereinheit SUl, SU2 ausgebildete La ^¬ gereinheit BE an den Auflagern SUP1, SUP2 befestigt. Die Gleitlagereinheit SUl umfasst eine Gleitfläche SLS, die auf einer Kontaktfläche CSF des jeweiligen Auflagers SUP1, SUP2 zu gleiten vermag. Die Gleitlagereinheit SUl, SU2 umfasst au ^¬ ßerdem eine vertikale Anpassplatte VP, mittels derer die Höhenausrichtung des Verdichtergehäuses CASCO bestimmt wird. Schließlich dient ein U-förmiger Halter HO dazu, die

Anformung SUPCAS1, SUPCAS2 unter vertikaler Zwischenanordnung der vertikalen Anpassplatte VP an der Gleitlagereinheit SUl, SU2 zu befestigen. Nach erfolgter vertikaler Absenkung des Verdichtergehäuses CASCO auf die Gleitlagereinheiten SUl, SU2 werden die Gleitlagereinheiten SUl, SU2 an den entsprechenden Auflagern SUP1, SUP2 gelöst und es erfolgt eine axiale Bewe- gung des Verdichtergehäuses CASCO auf das Getriebe GE im Rah ^¬ men des zweiten Schrittes ST2. Diese axiale Bewegung erfolgt mittels des als Gewindestange ausgebildeten Fixierelementes FEI, FE2 auf beiden Seiten der Rotationsachse X, wobei auf der Gewindestange des Fixierelementes FEI, FE2 Muttern ver- dreht werden, die in der jeweiligen axialen Anlage für einen Vortriebe des Verdichtergehäuses CASCO sorgen. In der axialen Endlage, in der der Impeller IMPCO radial von dem

Verdichtergehäuse CASCO vollständig umgeben ist, werden die Muttern an den Fixierelementen FEI dazu genutzt, die axiale Lage des Verdichtergehäuses CASCO festzulegen. Damit es nicht zu einer Überlastung der Gleitlagereinheiten SUl, SU2 kommt, können diese mittels eines - bevorzugt bereits auf der Bau ^¬ stelle vorhandenen - Kranes mittels an dem Verdichtergehäuse CASCO vorgesehenen Anhängeösen LH entlastet werden. Eine derartige Entlastung stellt so gut wie keine Anforderungen an die Präzision des dafür genutzten Kranes. In der axialen Endposition des Verdichtergehäuses CASCO wer ^¬ den die beidseitigen Gleitlagereinheiten SU1, SU2 axial mittels der Fixierelemente FEI, FE2 gesichert und zusätzlich mittels weiterer Befestigungselemente CS an den Auflagern SUP1, SUP2 befestigt.

In der axialen Endlage befindet sich ein vertikal unter der Rotationsachse X am unteren Ende des Verdichtergehäuses CASCO befindlicher Mittenführungsnocken in einer ebenfalls an diesem Ort angeordneten Führungsführung GG des Getriebeverdich- ters GCO, wobei die Führungsführung GG Verstellelemente AE aufweist, die eine exakte Ausrichtung der Mittenführung MGCO in horizontaler Richtung senkrecht zur Rotationsachse X ermöglichen. Im Einzelnen sind diese Verstellelemente AE mit Gewinden stufenlos auf diese Horizontalausrichtung einstell- bar.

Zusätzlich weist die Führungsführung GG ein in axialer Richtung die Mittenführung MGCO fixierendes Joch YK auf, das mit ^¬ tels einer Anpassplatte AP das Spiel der Mittenführung MGCO in der Führungsführung GG in axialer Richtung auf die Erfordernisse der relativen Wärmedehnung beschränkbar macht. Mittels der unteren Mittenführung MGCO und der fixierten Gleitlagereinheiten SU1, SU2 ist das Verdichtergehäuse CASCO in drei Punkten räumlich fixiert, so dass ein ungewolltes

Verkippen ausgeschlossen ist. Dies ermöglicht es, die Zusatzstützen SST1, SST2 derart zu verkürzen, dass diese

Verkippsicherung deaktiviert ist. Anschließend wird unter an ^¬ derem auf der Seite des Getriebes GE das

Verdichtergehäuse CASCO verschlossen, so dass die Öffnung OP, durch die der Impeller IMPCO axial eingeführt worden ist, be ^¬ triebsfertig verschlossen ist.