CH214463A - System with at least one turbo machine. - Google Patents

System with at least one turbo machine.

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CH214463A
CH214463A CH214463DA CH214463A CH 214463 A CH214463 A CH 214463A CH 214463D A CH214463D A CH 214463DA CH 214463 A CH214463 A CH 214463A
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CH
Switzerland
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housing
bearing
machine
bearing housing
machine housing
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18Lubricating arrangements
    • F01D25/20Lubricating arrangements using lubrication pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162Bearing supports

Description

  

  Anlage mit mindestens einer Turbomaschine.    Die Erfindung bezieht sich auf eine An  lage mit mindestens einer von einem gasför  migen Arbeitsmittel durchströmten Turbo  maschine, deren Welle aus einem     einen     gegenüber dem Aussendruck erhöhten Druck  aufweisenden Raum des Maschinengehäuses  herausgeführt und ausserhalb dieses Raumes  gelagert ist.  



  Beim Durchtritt von Wellen durch die  Gehäuse von Turbomaschinen sind Dichtun  gen z. B. in Form von Labyrinth- oder  Kohlendichtungen notwendig, um unzulässige  Verluste von Gasen zu vermeiden. Ausser  den bei solchen Dichtungen vorkommenden  immerhin noch ganz beträchtlichen Gasver  lusten stellen sich als weiterer Nachteil   insbesondere bei der Anwendung hoher  Temperaturen - häufige Betriebsschwierig  keiten infolge der grossen Wärmeausdehnun  gen ein.  



  Die Erfindung besteht darin, dass das  Lagergehäuse der Turbomaschine mit dem  Maschinengehäuse gasdicht verbunden und  nach     aussen    abgedichtet ist, so dass im Lager  gehäuse ebenfalls ein gegenüber dem Aussen  druck erhöhter Druck herrscht. Durch diese    Ausbildung der Lager können die     Nachteile     der bisher bekannten Bauarten vermieden  werden.  



  Das nach     aussen    abgedichtete Lager  gehäuse kann auf der einen Seite mit dem  Maschinengehäuse gasdicht verbunden     sein     und auf der andern Seite eine den Innen  raum des Lagergehäuses gegenüber dem  Aussenraum abdichtende     iStöpfbüchse    be  sitzen.

       Eine    solche     Ausführung        bringt    den  Vorteil mit sich, dass der durch die Stopf  büchse nach     aussen        hindurchzuführende    Wel  lenteil     dünner    ausgeführt werden kann als  die übrigen Wellenteile, weil dieser Wellen  teil     praktisch    nur durch das der Leistungs  übertragung entsprechende Drehmoment be  lastet ist.  



  Bei zwei miteinander gekuppelten Turbo  maschinen kann das     Gehäuse    des zwischen  beiden     Turbomaschinen    angeordneten Lagers  mit den beiden     Maschinengehäusen    gasdicht  verbunden und nach aussen abgedichtet sein.  Sofern dann die beiden gekuppelten Turbo  maschinen     ein    Verdichter und eine Gas  turbine sind,     wird        zweckmässigerweise    in  dem von Luft durchströmten Maschinen-           gehäuse        ein.    höherer Druck eingehalten als  im andern Maschinengehäuse, so dass eine  geringe Menge Luft aus dem einen Maschi  nengehäuse durch das Lagergehäuse in das  andere Maschinengehäuse strömen kann.  



  Die Lagergehäuse können mittels eines  nachgiebigen Balges mit einem der Maschi  nengehäuse gasdicht verbunden sein, sie kön  nen auch einen eigenen     Schmierölkreislauf     besitzen, wobei eine Kühlvorrichtung für das  01 des     Schmierölkreislaufes    vorgesehen sein  kann.  



  Dem Lagergehäuse kann weiter durch  eine Leitung ein gasförmiges Druckmittel  zugeführt werden, das unter höherem Druck  steht als das gasförmige Arbeitsmittel des  angeschlossenen Maschinengehäuses. In ge  wissen Fällen kann es sich empfehlen, eine  Kühlvorrichtung für das auf diese Weise  dem Lagergehäuse zugeführte Gas anzu  ordnen.  



  Zwei Ausführungsbeispiele des Erfin  dungsgegenstandes sind nachstehend an Hand  der     Fig.    1 und 2 der Zeichnung genauer  erläutert.  



  Bei den Anlagen nach     Fig.    1 und 2 sind  ein Turboverdichter 1 und eine Turbine 2  vorgesehen. Der Turboverdichter 1 saugt  durch die Leitung 3 Luft an und     drückt    sie  durch die Leitung 4 in einen Gaserhitzer 5.  Die erhitzte Luft und gegebenenfalls die  Verbrennungsgase werden dann durch die  Leitung 6 in die Turbine 2 geführt. Die Ab  gase der Turbine 2 strömen durch die Lei  tung 7 in weitere Verbrauchsstellen, z. B.  in eine     Niederdruckturbine    8     (Fig.2)    oder       ins    Freie. Der Rotor 9 des Turboverdichters 1       (Fig.    1) und der Rotor 10 der Turbine 2  sind in den Lagern 11     bezw.    12     bezw.    13  gelagert.

    



  Die in den Lagern 12 und 13 gelagerten  Wellen 14     bezw.    15 übertragen Drehmomente  und ragen in das Gehäuse der Turbomaschi  nen 1 und 2 hinein, in welchen das Arbeits  mittel unter einem gegenüber dem Aussen  druck erhöhten Druck sich befindet. Die  Gehäuse 16 und 17 der Lager 12 und 13  sind mit den Maschinengehäusen 1     bezw.    2    gasdicht verbunden und auch nach aussen  abgedichtet. Es kann sich demnach in den  Lagergehäusen ebenfalls ein gegenüber dem  Aussendruck erhöhter Druck einstellen.  



       Jedes    der Lager 12 und 13 besitzt einen  eigenen     Schmierölkreislauf,    der aus dem       Schmierölsumpf    18 über die Pumpe 19 durch  die Leitung 20 in das Lager 12     bezw.    13  führt und von hier wieder in den Schmieröl  sumpf ausmündet. Zur Kühlung des Schmier  ölsumpfes kann eine Kühlvorrichtung in  Form einer Rohrschlange 21 im     Schmieröl-          sumpf    untergebracht sein. Durch diese Rohr  schlange wird ein Kühlmittel geführt, wel  ches einen Teil der Wärme des Schmier  mittels abführt, so dass für das Schmier  mittel eine vorgeschriebene Temperatur ein  gehalten werden kann.  



  Das Gehäuse 16 des Lagers 12 ist mit  dem Maschinengehäuse des Turboverdich  ters 1 als ein Stück ausgeführt und durch  den nachgiebigen Balg 22 mit dem Gehäuse  der Turbine 2 gasdicht verbunden.  



  Um eine unzulässige Erwärmung des  Lagergehäuses 16 und damit des Lagers 12  zu verhindern, ist ein Kühlraum 23 vorge  sehen, in welchen das Kühlmittel gelangt,  das     bereits    die Kühlschlange 21 durchströmt  hat; der Austritt des Kühlmittels erfolgt  durch die Leitung 24. Das Innere des Lager  gehäuses 16 steht durch die Leitung 25 mit  der Förderleitung 4 des Verdichters in Ver  bindung. Da die Leitung 25 im Kühlraum 23  angeordnet ist, strömt in das Innere des  Lagergehäuses gekühlte Luft, die dann in  geringer Menge durch den Balg 22 nach der  Turbine 2 entweichen kann, weil das Ar  beitsmittel im Gehäuse des Turboverdichters 1  einen etwas höheren Druck aufweist als das  Arbeitsmittel im Gehäuse der Turbine 2.  



  Das Gehäuse 17 des Lagers 13 ist auf  der einen Seite mit Hilfe des Balges 26 mit  dem Gehäuse der Turbine 2 gasdicht ver  bunden und besitzt auf der     andern    Seite eine  den Innenraum gegenüber dem Aussenraum  abdichtende Stopfbüchse 27. Die Welle 15  ist auf der Seite der Stopfbüchse 27 im  wesentlichen nur durch das der Leistungs-           übertraguüg    entsprechende     Drehmoment        he-          lastet,    so dass sie mit dem diesem Moment  entsprechend verminderten Durchmesser durch  die Stopfbüchse geführt werden kann.

   Der  Durchmesser der Welle 15 auf der Seite des  Rotors 10 muss wesentlich grösser sein, da  dieser Wellenteil nicht nur durch das Dreh  moment, sondern auch noch durch das vom  Gewicht des Rotors verursachte Biege  moment beansprucht ist.  



  Dem Gehäuse 17 werden durch die Lei  tung 28 aus der Abgasleitung 7 Abgase  zugeführt, die mit Hilfe der Kühlvorrich  tung 29 gekühlt werden.  



  Die Lagergehäuse 16 und 30 der Gas  turbinenanlage nach     Fig.    2 sind zwischen  den Gehäusen der Turbomaschinen 1 und 2       bezw.    2 und 8 angeordnet, gasdicht mit den  Gehäusen der     Turbomaschinen    1, 2     bezw.    8  verbunden und nach aussen abgedichtet. Dem  Gehäuse 16 wird durch die Leitung 25 mit  tels des Kühlers 31 gekühlte Luft aus der  Förderleitung 4 des Verdichters 1 zugeführt.  Das Lagergehäuse 30 erhält aus einer Zwi  schenstufe des Verdichters 1 über die Lei  tung 32 Luft zugeführt, welches durch den  Kühler 33 gekühlt wird. Durch die Leitun  gen 25 und 32 kann aus dem Gehäuse des  Verdichters 1 nur reine Luft in die Lager  gehäuse 16 und 30 überströmen.



  System with at least one turbo machine. The invention relates to a system with at least one turbo machine through which a gasför-shaped working medium flows, the shaft of which is led out of a space of the machine housing that is higher than the external pressure and is mounted outside this space.



  When waves pass through the housing of turbo machines, seals are gene z. B. in the form of labyrinth or carbon seals are necessary to avoid inadmissible losses of gases. In addition to the still quite considerable losses of gas that occur with such seals, a further disadvantage, particularly when using high temperatures, is frequent operational difficulties due to the large heat expansion conditions.



  The invention consists in that the bearing housing of the turbomachine is connected to the machine housing in a gas-tight manner and is sealed off from the outside, so that in the bearing housing there is also a pressure that is higher than the external pressure. This design of the bearings can avoid the disadvantages of the previously known types.



  The outwardly sealed bearing housing can be connected to the machine housing in a gas-tight manner on one side and a puffing box sealing the inner space of the bearing housing from the outer space on the other side.

       Such a design has the advantage that the shaft part to be passed through the stuffing box to the outside can be made thinner than the other shaft parts because this shaft part is practically only burdened by the torque corresponding to the power transmission.



  In the case of two turbo machines coupled to one another, the housing of the bearing arranged between the two turbo machines can be connected to the two machine housings in a gas-tight manner and sealed to the outside. If the two coupled turbo machines are a compressor and a gas turbine, it is expedient to have a machine housing through which air flows. higher pressure is maintained than in the other machine housing, so that a small amount of air can flow from one machine housing through the bearing housing into the other machine housing.



  The bearing housings can be connected gas-tight to one of the machine housings by means of a flexible bellows, they can also have their own lubricating oil circuit, whereby a cooling device can be provided for the oil of the lubricating oil circuit.



  A gaseous pressure medium which is at a higher pressure than the gaseous working medium of the connected machine housing can also be fed to the bearing housing through a line. In ge know cases it may be advisable to arrange a cooling device for the gas fed to the bearing housing in this way.



  Two embodiments of the subject invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2 of the drawing.



  In the systems according to FIGS. 1 and 2, a turbo compressor 1 and a turbine 2 are provided. The turbo compressor 1 sucks in air through the line 3 and presses it through the line 4 into a gas heater 5. The heated air and possibly the combustion gases are then fed through the line 6 into the turbine 2. The gases from the turbine 2 flow through the device 7 in other consumption points, z. B. in a low pressure turbine 8 (Fig.2) or outside. The rotor 9 of the turbo compressor 1 (Fig. 1) and the rotor 10 of the turbine 2 are respectively in the bearings 11. 12 resp. 13 stored.

    



  The shafts 14 supported in bearings 12 and 13 respectively. 15 transmit torques and protrude into the housing of the turbo machines 1 and 2, in which the working medium is under a pressure that is higher than the external pressure. The housings 16 and 17 of the bearings 12 and 13 are respectively with the machine housings 1. 2 connected gas-tight and also sealed to the outside. Accordingly, a pressure that is higher than the external pressure can also develop in the bearing housings.



       Each of the bearings 12 and 13 has its own lubricating oil circuit, respectively, from the lubricating oil sump 18 via the pump 19 through the line 20 into the bearing 12. 13 leads and empties from here again into the sump lubricating oil. To cool the lubricating oil sump, a cooling device in the form of a pipe coil 21 can be accommodated in the lubricating oil sump. A coolant is passed through this snake pipe, which dissipates part of the heat of the lubricant so that a prescribed temperature can be maintained for the lubricant.



  The housing 16 of the bearing 12 is designed as one piece with the machine housing of the Turboverdich age 1 and is connected to the housing of the turbine 2 in a gas-tight manner by the flexible bellows 22.



  In order to prevent inadmissible heating of the bearing housing 16 and thus the bearing 12, a cooling chamber 23 is provided in which the coolant that has already flowed through the cooling coil 21 passes; the exit of the coolant takes place through the line 24. The interior of the bearing housing 16 is through the line 25 with the delivery line 4 of the compressor in connection. Since the line 25 is arranged in the cooling space 23, cooled air flows into the interior of the bearing housing, which can then escape in small quantities through the bellows 22 after the turbine 2, because the working medium in the housing of the turbo compressor 1 has a slightly higher pressure than the working fluid in the housing of the turbine 2.



  The housing 17 of the bearing 13 is on the one hand with the help of the bellows 26 with the housing of the turbine 2 gas-tight connected and on the other side has a stuffing box 27 sealing the interior from the exterior. The shaft 15 is on the side of the stuffing box 27 is essentially only relieved by the torque corresponding to the power transmission, so that it can be guided through the stuffing box with the diameter correspondingly reduced to this torque.

   The diameter of the shaft 15 on the side of the rotor 10 must be much larger, since this shaft part is not only stressed by the torque, but also by the bending moment caused by the weight of the rotor.



  The housing 17 is fed through the device 28 from the exhaust pipe 7 exhaust gases, which are cooled with the aid of the device 29 Kühlvorrich.



  The bearing housing 16 and 30 of the gas turbine system according to FIG. 2 are between the housings of the turbo machines 1 and 2 respectively. 2 and 8 arranged, gastight with the housings of the turbo machines 1, 2 respectively. 8 connected and sealed to the outside. The housing 16 is supplied with cooled air from the delivery line 4 of the compressor 1 through the line 25 with means of the cooler 31. The bearing housing 30 receives air from an intermediate stage of the compressor 1 via the device 32, which is cooled by the cooler 33. Through the lines 25 and 32, only pure air can flow over into the bearing housing 16 and 30 from the housing of the compressor 1.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Anlage mit mindestens einer von einem gasförmigen Arbeitsmittel durchströmten Turbomaschine, deren Welle aus einem einen gegenüber dem Aussendruck erhöhten Druck aufweisenden Raum des Maschinengehäuses herausgeführt und ausserhalb dieses Raumes gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse der Turbomaschine mit dem Maschinengehäuse gasdicht verbunden und nach aussen abgedichtet ist, so dass im Lagergehäuse ebenfalls ein gegenüber dem Aussendruck erhöhter Druck herrscht. UNTERANSPRÜUCHE: 1. PATENT CLAIM: System with at least one turbomachine through which a gaseous working medium flows, the shaft of which is led out of a space in the machine housing that has a pressure higher than the external pressure and is mounted outside this space, characterized in that the bearing housing of the turbomachine is connected to the machine housing in a gas-tight manner and after is sealed on the outside, so that there is also an increased pressure in the bearing housing compared to the external pressure. SUBClaims: 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das nach aussen abgedichtete Lagergehäuse auf der einen Seite mit dem Maschinengehäuse gasdicht verbunden ist und auf der andern Seite eine den Innen raum des Lagergehäuses gegenüber dem Aussenraum abdichtende Stopfbüchse besitzt. 2. Anlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Stopf büchse nach aussen hindurchgeführte Wellen teil dünner ausgebildet ist als die übrigen Wellenteile. 3. System according to patent claim, characterized in that the outwardly sealed bearing housing is gas-tight on one side with the machine housing and on the other side has a stuffing box sealing the interior of the bearing housing from the exterior. 2. System according to dependent claim 1, characterized in that the shaft passed through the stuffing box to the outside is partly thinner than the other shaft parts. 3. Anlage nach Patentanspruch, mit min destens zwei miteinander gekuppelten Turbo maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des zwischen beiden Turbomaschinen angeordneten Lagers mit den beiden Maschi nengehäusen gasdicht verbunden und nach aussen abgedichtet ist. 4. Anlage nach Unteranspruch 3, mit Verdichter und Gasturbine, dadurch gekenn zeichnet, dass in dem von Luft durchströmten Maschinengehäuse ein höherer Druck herrscht als im andern Maschinengehäuse, so dass Luft aus dem .einen Maschinengehäuse durch das Lagergehäuse ins andere Maschinen gehäuse strömt. 5. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse mit tels eines nachgiebigen Balges mit dem Ma schinengehäuse gasdicht verbunden ist. 6. System according to patent claim, with at least two turbo machines coupled to one another, characterized in that the housing of the bearing arranged between the two turbo machines is connected to the two machine housings in a gas-tight manner and is sealed to the outside. 4. System according to dependent claim 3, with a compressor and gas turbine, characterized in that there is a higher pressure in the machine housing through which air flows than in the other machine housing, so that air flows from the machine housing through the bearing housing into the other machine housing. 5. System according to claim, characterized in that the bearing housing is connected to the machine housing in a gastight manner by means of a resilient bellows. 6th Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das im Gehäuse befind liche Lager einen eigenen Schmierölkreislauf besitzt. 7. Anlage nach Unteranspruch 6, gekenn zeichnet durch eine Kühlvorrichtung für das 01 des iSchmierölkreislaufes. B. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lagergehäuse durch eine Leitung ein gasförmiges Druckmittel zugeführt wird, das unter höherem Druck steht als das gasförmige Arbeitsmittel des angeschlossenen Maschinengehäuses. 9. Anlage nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch eine Kühlvorrichtung für das in das Lagergehäuse eingeführte Gas. System according to claim, characterized in that the bearing located in the housing has its own lubricating oil circuit. 7. System according to dependent claim 6, characterized by a cooling device for the 01 of the lubricating oil circuit. B. System according to claim, characterized in that the bearing housing is supplied through a line with a gaseous pressure medium which is under higher pressure than the gaseous working medium of the connected machine housing. 9. Plant according to claim, marked is characterized by a cooling device for the gas introduced into the bearing housing.
CH214463D 1940-04-22 1940-04-22 System with at least one turbo machine. CH214463A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE901017C (en) * 1949-02-04 1954-01-07 English Electric Co Ltd Gas turbine with lubricating and sealing device on the bearing
DE956824C (en) * 1953-11-06 1957-01-24 Rolls Royce Lubricating oil system for gas turbines and jet engines of aircraft
DE1207713B (en) * 1962-02-13 1965-12-23 Boelkow Gmbh Device for sealing and lubricating highly stressed shaft bearings

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