Turboverdichtergehäuse, Verfahren zur Herstellung Die Erfindung betrifft ein Turboverdichtergehäuse, das sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei das Turboverdich ^¬ tergehäuse eine Einströmung eines axialen Einströmungsab ^¬ schnitts in einen Innenraum und eine Abströmung eines axialen Abströmungsabschnitts aus dem Innenraum heraus aufweist.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Turboverdichtergehäuses.

Turboverdichter mit entsprechenden Gehäusen finden vielerorts Einsatz. Es ist ein häufiges Bedürfnis in der Industrie Gase auf einen höheren Druck zu befördern. Ein Beispiel für einen derartigen Verdichter zeigt die US 7, 156, 627 B2. Die Erfindung beschäftigt sich mit derartigen und ähnlichen Verdichtern, wobei die Antriebsart hierbei frei wählbar und nicht von signifikanter Bedeutung ist. Turboverdichter, insbesondere Radialverdichter einer Bauart, bei der eine Welle mit ei ^¬ nem oder mehreren Verdichterlaufrädern zwischen zwei Lagern angeordnet ist, werden auch als Einwellenverdichter bezeichnet. Sogenannte Einwellenverdichter sind das bevorzugte An- wendungsgebiet der Erfindung. Turboverdichtergehäuse für die ^¬ se Maschinen weisen im Allgemeinen eine horizontale oder eine vertikale Trennfuge auf.

Sind diese Turboverdichter korrosiven Medien ausgesetzt, ist es üblich, diese aus einem entsprechend korrosionsbeständigen Werkstoff herzustellen. Grundsätzlich reicht es aus, im medienberührten Bereich mit einem korrosionsbeständigen Werkstoff das Turboverdichtergehäuse auszukleiden bzw. zu beschichten. Die Zugänglichkeit zum Beschichten der Innenraumoberfläche des Turboverdichtergehäuses ist regelmäßig sehr schwierig, teilweise für entsprechende Schweißautomaten unmöglich. Zur Fertigung müssen deshalb teilweise händische Auftragsschwei- ßungen durchgeführt werden, um die korrosionsbeständige

Schicht aufzubringen.

Alternativ besteht das komplette Gehäuse aus einem korrosi ^¬ onsbeständigen Material, beispielsweise aus einem korrosions- beständigen Gussmaterial.

Ausgehend von dem hohen Fertigungsaufwand bzw. den hohen Ma ^¬ terialkosten für ein Turboverdichtergehäuse, das zur Beförde ^¬ rung von korrosiven Gasen geeignet ist, hat es sich die Er- findung zur Aufgabe gemacht, ein eingangs definiertes Turbo ^¬ verdichtergehäuse derart weiterzubilden, dass mit einem ver ^¬ hältnismäßig niedrigen Fertigungsaufwand trotz einer Kosten ^¬ reduktion ein korrosionsbeständiges Gehäuse erzeugt werden kann, bevorzugt mit weniger Aufwand, niedrigeren Kosten und einem erhöhten Automatisierungsgrad.

Die Erfindung sieht vor, dass das eingangs definierte Turbo ^¬ verdichtergehäuse eine Beschichtung in dem Bereich aufweist, in dem das zu befördernde Medium auch korrosiv wirkt. Dies ist insbesondere im Einströmbereich in das Turboverdichterge ^¬ häuse der Fall. Bevorzugt ist nur der Einströmungsabschnitt korrosionshemmend beschichtet und der Abströmungsabschnitt weist diese Beschichtung nicht auf. Turboverdichter, insbesondere Radialturboverdichter weisen axial zwischen einer Einströmung und einer Abströmung eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Dichtung auf, die den axialen Einströmungsab ^¬ schnitt bzw. Einströmbereich von dem Abströmungsabschnitt dichtend trennt. In dem Einströmbereich herrscht hierbei stets der verhältnismäßig niedrige Einströmdruck und auf die- ser Dichtung lastet der Differenzdruck zwischen dem Einströmdruck und dem Abströmdruck. Alternativ können mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende Dichtungen in axialen Abständen zueinander vorgesehen sein, die kaskardenartig den Einströmdruck und den Abströmdruck in Druckdifferenzschritten voneinander abdichten. Jedenfalls entspricht es einem häufi ^¬ gen Anwendungsfall, dass der axiale Einströmungsabschnitt, bevorzugt nur der axiale Einströmungsabschnitt, korrosionsbe- ständig ausgeführt sein muss, weil nur dort das Prozessfluid zur Kondensation neigt.

Die verwendeten Begriffe „axialer Einströmungsabschnitt" und „axialer Abströmungsabschnitt" bedeuten, dass der jeweilige Gehäuseabschnitt eine axiale Erstreckung aufweist und der je ^¬ weilige axial sich erstreckende Gehäuseabschnitt eine Ein ^¬ strömung bzw. Abströmung umfasst. Diese Begriffe bedeuten nicht, dass die Einströmung bzw. Abströmung sich axial er- strecken müssen. In anderen Worten können die Begriffe „axialer Einströmungsabschnitt" und „axialer Abströmungsabschnitt auch als „axialer Gehäuseabschnitt mit Einströmung" bzw.

„axialer Gehäuseabschnitt mit Abströmung" formuliert werden. Zur Verbesserung der Zugänglichkeit sieht die Erfindung vor, dass eine Trennebene zwischen dem axialen Einströmungsab ^¬ schnitt und dem axialen Abströmungsabschnitt vorgesehen ist und diese beiden Abschnitte mittels einer durch die Wandstär ^¬ ke sich erstreckenden Schweißnaht geschweißt zusammengefügt sind. Diese Konstruktion eröffnet die Möglichkeit, zunächst den Einströmungsabschnitt seitens eines Innenraums des Turbo ^¬ verdichtergehäuses zu beschichten und anschließend die beiden axialen Abschnitte zusammenzuschweißen. Dementsprechend ist die Zugänglichkeit für die Beschichtung des Inneren des Tur- boverdichtergehäuses gegeben und diese Art der Beschichtung kann bevorzugt automatisiert durchgeführt werden. Anschlie ^¬ ßend - auch gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens - können der Einströmungsabschnitt und der Abströmungsabschnitt ent ^¬ lang einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden, mittels ei- ner durch die Wandstärke sich erstreckenden Schweißnaht ge ^¬ schweißt zusammengefügt sein. Auf diese Weise ist es möglich, den Beschichtungswerkstoff im Wesentlichen unabhängig von dem Werkstoff des Abströmungsabschnitts und dem Material der Schweißnaht auszuwählen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass axial zwischen der Trennebene und der Einströmung der Einströmungsabschnitt einen radial nach innen in den Innenraum vorstehenden, sich in einer Umfangsrichtung erstreckenden Absatz aufweist, der mit einer von der Einströmung axial fortweisenden Anlagefläche als Dichtfläche ausgebildet ist. Auf diese Weise umfasst der Einströmungsabschnitt des erfindungs- gemäßen Turboverdichtergehäuses auch den Dichtabsatz, der das möglicherweise korrosive Prozessmedium im Einströmbereich von den übrigen Bereichen des Turboverdichtergehäuses fernhält. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn der Beschichtungs- bereich sich von einer radial sich erstreckenden Grenzebene axial in den Innenraum hinein von der Trennebene fortweisend erstreckt, wobei die Grenzebene axial zwischen der Trennebene und der Anlagefläche angeordnet ist. Somit ist die Anlageflä ^¬ che, die als Dichtfläche ausgebildet ist noch Bestandteil des beschichteten Bereichs, so dass das zu verdichtende Gas unter den thermodynamischen Bedingungen im Einlaufbereich höchstens bis zur als Dichtfläche ausgebildeten Anlagefläche im Betrieb kommt und dementsprechend nur beschichtete Bereiche kontak ^¬ tiert . Bevorzugt ist die Beschichtung korrosionshemmend ausgebildet. Das bedeutet, dass die Beschichtung von dem beabsichtigten Prozessgas für den Verdichtungsprozess des Turboverdichters weniger schnell korrodiert als der Grundwerkstoff des Turbo ^¬ verdichtergehäuses im Einstömabschnitt .

Besonders bevorzugt befindet sich die Fügenaht der Schweißung zwischen dem Einströmungsabschnitt und dem Abströmungsab- schnitt nicht im beschichteten Bereich. Demensprechend kann der Beschichtungswerkstoff frei gewählt werden von dem

Schweißwerkstoff für das Zusammenfügen des Einströmungsab ^¬ schnitts und des Abströmungsabschnitts .

Besonders bevorzugt ist zumindest der Einstömabschnitt zur Längsachse des Turboverdichtergehäuses rotationssymmetrisch hinsichtlich der Kontur des Innenraums ausgebildet. Die Rota ^¬ tionssymmetrie sollte derart sein, dass ein automatisiertes Beschichten möglich ist. Etwaige Aussparungen, zum Beispiel für einen Einströmstutzen, zählen in der erfindungsgemäßen Terminologie der Rotationssymmetrie zum Zwecke der Automati ^¬ sierung des Beschichtens nicht zu einer Zerstörung der benö ^¬ tigten Rotationssymmeterie . Auch aus Kostengründen ist es zweckmäßig, wenn der Einströ ^¬ mungsabschnitt als geschmiedetes Bauteil ausgebildet ist und/oder der Abströmungsabschnitt als gegossenes Bauteil.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Tur- boverdichters anzuwenden auf einen erfindungsgemäßen Turboverdichter werden folgende Schritte durchgeführt. Erfindungs ^¬ gemäß werden der axiale Einströmungsabschnitt und der axiale Abströmungsabschnitt bereitgestellt. Der Innenraum des Ein ^¬ strömungsabschnitts wird zumindest teilweise beschichtet in einem Beschichtungsbereich mit einer Beschichtung .

Anschließend werden der Einströmungsabschnitt und der Abströ ^¬ mungsabschnitt zusammengeschweißt entlang einer sich in Um- fangsrichtung erstreckenden, mittels einer durch die Wand- stärke sich erstreckenden Schweißnaht in einer radial verlau ^¬ fenden Trennebene zwischen dem axialen Einströmungsabschnitt und dem axialen Abströmungsabschnitt.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Figuren näher be- schrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Turboverdichter, Figur 2 die Darstellung eines schematischen Flussdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1 zeigt einen Radialturboverdichter als

Einwellenmaschine mit einem erfindungsgemäßen Turboverdich- tergehäuse TCC in schematischer Darstellung als Längsschnitt. Das Turboverdichtergehäuse TCC erstreckt sich entlang einer Längsachse X. Die Figur 1 zeigt Einbauten des Turboverdich- ters, um die Funktion des Turboverdichtergehäuses TCC zu ver ^¬ deutlichen .

Entlang der Längsachse X erstreckt sich ein Rotor R des Tur- boverdichters , der zu einem in das Turboverdichtergehäuse TCC einzubauenden Bündel CART gehört. An einer axialen Stirnseite ist das Turboverdichtergehäuse TCC bzw. ein Mantelab ^¬ schnitt BCA des Turboverdichtergehäuses TCC mittels eines lösbaren zweiten Deckels CV2 verschlossen. Die gegenüberlie- gende axiale Stirnseite (links) weist einen ersten Deckel CV1 auf, der im fertigen Zustand fester Bestandteil des Turboverdichtergehäuses TCC ist und nicht lösbar befestigt ist. Die Seite des nicht lösbaren ersten Deckels CV1 weist eine Ein ^¬ strömung INL auf, durch die ein potentiell korrosives Pro- zessgas im Betrieb des Turboverdichters einströmt. In dem

Einströmbereich INL1 kommt es mit höherer Wahrscheinlichkeit zu einer Kondensation des Prozessgases, weil das Prozessgas noch verhältnismäßig kalt sein kann, da noch keine Verdich ^¬ tungsarbeit in das Prozessgas irreversibel eingetragen worden ist. Durch die Verdichtungsarbeit in Verdichterstufen erwärmt sich das Prozessgas signifikant. Dementsprechend nimmt die relative Feuchte des Gases ab.

Axial beabstandet von der Einströmung INL1 ist die Abströ- mung EXT1, wobei der hier dargestellte Turboverdichter zwei Abströmungen EXT, hat, da die Maschine zweiflutig bzw. dop- pelflutig ist - also auch mit zwei Einströmungen INL1, INL2 ausgebildet ist. Die rechtsseitig angeordnete Einströ ^¬ mung INL2 und Abströmung EXT sind für die Erfindung unerheb- lieh.

Die Einströmung INL1 führt das Prozessgas in einen Innenraum CAC des Turboverdichtergehäuses TCC. Das Turboverdich ^¬ tergehäuse TCC ist in einer radial verlaufenden Trennebe- ne SPL zwischen einem axialen Einströmungsabschnitt INAl und einem axialen Abströmungsabschnitt EXA1 entlang einer sich in Umfangsrichtung CDR erstreckenden, mittels einer durch die Wandstärke sich erstreckenden Schweißnaht WSE geschweißt aus- gebildet. Der Innenraum CAC des Einströmungsabschnitts INAl ist zumindest teilweise mit einer Beschichtung CLD in einem Beschichtungsbereich CLA versehen. Axial zwischen der Trennebene SPL und der Einströmung INLl weist der Einströmungsabschnitt INAl einen radial nach innen in den Innenraum CAC vorstehenden, sich in einer Umfangsrich- tung CDR erstreckenden Absatz SSH auf. Der Absatz SSH ist mit einer von der Einströmung INLl axial fortweisenden Anlageflä- che als Dichtfläche CSF ausgebildet. Diese Dichtfläche CSF dichtet zu einer korrespondierenden Dichtfläche des Bündels CART die Einströmung INLl gegenüber der Abströmung EXT ab. Dementsprechend bleibt die Thermodynamik der Einströ ^¬ mung INLl axial auf den Einströmungsabschnitt INAl be- schränkt. Daher sieht die Erfindung vor, nur einen Beschichtungsbereich CLA zu beschichten, der sich von einer radial sich erstreckenden Grenzebene CLM axial in den Innenraum CAC hinein von der Trennebene SPL fortweisend erstreckt, wobei die Grenzebene CLM axial zwischen der Trennebene SPL und der Anlagefläche angeordnet ist. Diese korrosionshemmende Be ^¬ schichtung CLD verhindert in dem Einströmungsabschnitt INAl die Korrosion des Turboverdichtergehäuses TCC. Hierbei befin ^¬ det sich die Fügenaht der Schweißung zwischen dem Einströmungsabschnitt INAl und dem Abströmungsabschnitt EXA1 nicht im beschichteten Bereich. Deswegen kann der Schweißwerkstoff und der Werkstoff des Abströmungsabschnitts EXA1 unabhängig von dem Werkstoff der Beschichtung CLD gewählt werden. Die Innenkontur des Innenraums CAC des Einströmungsab ^¬ schnitts INAl ist, bis auf die Aussparung für die Einströ- mung INLl rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass ein automatisiertes Beschichten stattfinden kann, insbesondere ein Auftragschweißen des Beschichtungswerkstoffs. Der Einströ ^¬ mungsabschnitt INAl ist als geschmiedetes Bauteil ausgebil ^¬ det, wobei der Abströmungsabschnitt EXA1 als gegossenes Bau- teil ausgebildet ist.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Turboverdichtergehäuses TCC. In einem ersten Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen des axi- alen Einströmungsabschnitts INAl eines axialen

Abströmungsabschnitts EXAl .

In einem zweiten Schritt b) erfolgt ein zumindest teilweises Beschichten des Innenraums CAC des Einströmungsabschnit ^¬ tes INAl mit einer Beschichtung CLD in einem Beschichtungsbe- reich CLA. Dieser Schritt erfolgt bevorzugt automatisiert.

In einem dritten Schritt c) werden der Einströmungsab ^¬ schnitt INAl und der Abströmungsabschnitt EXAl zusammenge ^¬ schweißt entlang einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden und durch die gesamte Wandstärke sich erstreckenden Schweiß ^¬ naht WSE . Die Schweißnaht liegt in einer radial verlaufenden Trennebene SPL zwischen dem axialen Einströmungsab ^¬ schnitt INAl und dem axialen Abströmungsabschnitt EXAl .