Zentrifugale Strömungsmaschine, insbesondere Hochdruckverdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zentrifugale Strömungsmaschine, insbesondere Hochdruckverdichter, die zu einem teilbaren Paket zusammengebaute, von einem Zylinder umschlossene Arbeitsstufen der Verdichtung, Lager, in denen der Läufer der Maschine montiert ist, sowie Aussenstopfbuchsen zur Vermeidung einer Leckage des Arbeitsmediums aus dem Strömungsteil der Maschine nach aussen enthält.
Zur Erzeugung eines Hochdruck-Arbeitsmediums werden zur Zeit Kreiselverdichter eingesetzt, die zu einem teilbaren Paket zusammengebaute Arbeitsstufen der Verdichtung aufweisen, welche durch Stufendichtungen getrennt und von einem Zylinder umschlossen sind. Bei diesen Maschinen liegen die Lager, in denen der Läufer der Maschine angeordnet ist, und die Aussenstopfbuchsen, welche Leckagen des Arbeitsmediums aus dem Strömungsteil des Verdichters nach aussen abwenden, ausserhalb des Pakets.
Den erwähnten Verdichtern haften wesentliche Nachteile an. Bei ihnen ist eine unmittelbare Kontrolle der Spalten in den Stufendichtungen ausgeschaltet. Dadurch ist es schwierig, die Spalten minimal auszuführen, was Überströmungen des Mediums zwischen den Stufen und somit Senkung der Wirtschaftlichkeit der Maschine mit sich bringt. Es sei bemerkt, dass dies für Maschinen mit relativ grossen Druckunterschieden zwischen den Verdichtungsstufen von besonders grossem Belang ist.
Bei den erwähnten Verdichtern werden Verformungen des Zylinders bzw. der Stirndeckel, die infolge des Innendrucks des zu verdichtenden Arbeitsmediums auftreten, auf die Lager des Läufers und Aussenstopfbuchsen übertragen, wodurch die Betriebssicherheit dieser Baugruppen vermindert wird.
Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zentrifugale Strömungsmaschine mit minimalen Spalten in den Stufendichtungen, mit hoher Betriebssicherheit der Lager und Aussenstopfbuchsen zu schaffen.
Dies wird dadurch erreicht, dass sich die Lager des Läufers und die Aussenstopfbuchsen unmittelbar im Paket befinden und an den Verbindungsstellen dieses Pakets mit dem Zylinder Dichtungsverschlüsse für das zu verdichtende Medium angeordnet sind.
Mit der nach der Erfindung ausgeführten zentrifugalen Strömungsmaschine werden die vorstehend gestellten Aufgaben mit Erfolg gelöst.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen zentrifugalen Strömungsmaschine unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verdichters im Längsschnitt,
Fig. 2 das Paket der Arbeitsstufen der Verdichtung, montiert mit abnehmbarer oberer Hälfte zur Kontrolle der Spalten,
Fig. 3 ein Schaltschema der Dichtungsverschlüsse (Baugruppen A) in Fig. 1,
Fig. 4 die in Fig. 1 dargestellte Baugruppe B, vergrössert.
Der beispielsweise beschriebene Kreiselverdichter enthält einen Zylinder 1 (Fig. 1 und 2), in dem sich die untere Hälfte 2 und die obere Hälfte 3 des Pakets der Arbeitsstufen der Verdichtung befinden. Zum Paket gehören Läufer 4, zwischen den Scheiben 6 des Pakets angeordnete Elemente 5 des Stators des Strömungsteils, Stufendichtungen 7, Lager 8 des Läufers 4, in einteiligen Stirnscheiben 10 untergebrachte Aussenstopfbuchsen 9. Das Paket ist durch einen Druckanschlag II im Zylinder I fixiert.
Zwischen der oberen Hälfte 3 des Pakets und den einteiligen Stirnscheiben 10 sind masshaltige Elemente 12 installiert und an den Verbindungsstellen des Pakets mit dem Zylinder I zur Hermetisierung des zu verdichtenden Mediums dienende Dichtungsverschlüsse (Baugruppen A) angeordnet.
Bei Montage wird der Läufer 4 auf der unteren Hälfte 2 des Pakets mit vorgegebenen Spalten zwischen den Stufendichtungen 7 auf behelfsmässigen Stützen aufgestellt. Dann werden die einteiligen Stirnscheiben 10 mit den Lagern 8 des Läufers
4, Aussenstopfbuchsen 9 und sonstigen Elementen des Statorteils der Maschine installiert. Nach der endgültigen Prüfung der Spalten zwischen den Stufendichtungen 7 wird die obere Hälfte 3 des Pakets aufgestellt. Das zusammengebaute Paket wird in den Zylinder I eingebracht und durch den Druckanschlag II fixiert.
Der Dichtungsverschluss besteht aus Ringräumen 13, 14, 15 (Fig. 3) und Dichtelementen 16.
Über Kanäle 17 sind die Hohlräume 13 mit dem Saugraum der Maschine und über Kanäle 18 mit einem geschlossenen Sammelbehälter (nicht dargestellt) für Leckströme des Dich- tungsmittels verbunden. Über Kanäle 19 ist den Hohlräumen 14 das Dichtungsmittel unter einem Druck zugeführt, der den im Hohlraum 13 unbedeutend überschreitet. Dieses Druckgefälle wird selbsttätig aufrechterhalten. Eventuelle Leckströme des Dichtungsmittels fliessen in die Hohlräume 15 ab und werden über Kanäle 20 aus der Maschine herausgeführt. Das dem Hohlraum 14 zugeführte Dichtungsmittel wird ebenfalls zur Druckdichtmachung der Aussenstopfbuchsen 9 des Läufers 4 benutzt.
Zum Wärmedehnungsausgleich des Pakets sind an jedem der Elemente 21 (s. Baugruppe B in Fig. 1), die die Scheiben der an Maximaldruck des Arbeitsmediums aufweisenden Stufe zusammenziehen, Wärmeausgleichvorrichtungen 22 des Pakets (Fig. 4) angeordnet.
Bei Montage des Pakets wird zwischen der Oberfläche 23 des zusammenziehenden Elements und der Auflagefläche 24 der Scheibe des Pakets eine Spalte a belassen, die dem Wert der Wärmeausdehnungen des Pakets gleich ist. Durch den Druckanschlag II wird eine vorläufige Kraft erzeugt, die zu einer zuverlässigen Fixierung des Pakets im Zylinder I ausreicht. Mit Druckzunahme innerhalb der Maschine wird die Spalte a beseitigt und eine (in Fig. 4 punktiert angedeutete) Spalte geschaffen, die zum Temperaturausgleich des Pakets ausreicht. Die Wärmeausdehnungen des Pakets werden somit nicht auf den Druckanschlag II übertragen.
Centrifugal flow machine, especially high pressure compressor
The present invention relates to a centrifugal flow machine, in particular a high-pressure compressor, the compression work stages that are assembled into a divisible package and enclosed by a cylinder, bearings in which the machine's rotor is mounted, and external glands to prevent the working medium from leaking from the flow part of the machine contains to the outside.
To generate a high-pressure working medium, centrifugal compressors are currently used which have compression work stages assembled into a divisible package, which are separated by stage seals and enclosed by a cylinder. In these machines, the bearings in which the rotor of the machine is arranged and the outer glands, which prevent leakage of the working medium from the flow part of the compressor to the outside, are outside the package.
The compressors mentioned have significant disadvantages. With them, direct control of the gaps in the step seals is switched off. As a result, it is difficult to make the gaps minimal, which entails overflows of the medium between the stages and thus a reduction in the economic efficiency of the machine. It should be noted that this is particularly important for machines with relatively large pressure differences between the compression stages.
In the compressors mentioned, deformations of the cylinder or the end cover, which occur as a result of the internal pressure of the working medium to be compressed, are transferred to the bearings of the rotor and outer glands, which reduces the operational reliability of these assemblies.
It is the purpose of the present invention to eliminate the drawbacks mentioned above.
The invention is based on the object of creating a centrifugal fluid flow machine with minimal gaps in the step seals and with high operational reliability of the bearings and outer glands.
This is achieved in that the bearings of the rotor and the outer glands are located directly in the package and sealing closures for the medium to be compressed are arranged at the connection points of this package with the cylinder.
With the centrifugal fluid flow machine embodied according to the invention, the objects set out above are successfully achieved.
For a better understanding of the invention, an embodiment of the centrifugal flow machine according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 is a schematic representation of the compressor in longitudinal section,
Fig. 2 the package of the work stages of compaction, mounted with a removable upper half to control the gaps,
FIG. 3 is a circuit diagram of the sealing closures (assemblies A) in FIG. 1,
4 shows the assembly B shown in FIG. 1, enlarged.
The centrifugal compressor described as an example contains a cylinder 1 (FIGS. 1 and 2) in which the lower half 2 and the upper half 3 of the package of the work stages of compression are located. The package includes runners 4, elements 5 of the stator of the flow part arranged between the disks 6 of the package, step seals 7, bearings 8 of the runner 4, outer glands 9 housed in one-piece end disks 10. The package is fixed in cylinder I by a pressure stop II.
Dimensionally accurate elements 12 are installed between the upper half 3 of the package and the one-piece end disks 10 and sealing closures (assemblies A) serving to hermetically seal the medium to be compressed are arranged at the connection points of the package with the cylinder I.
During assembly, the rotor 4 is placed on the lower half 2 of the package with predetermined gaps between the step seals 7 on makeshift supports. Then the one-piece end disks 10 with the bearings 8 of the rotor
4, outer glands 9 and other elements of the stator part of the machine installed. After the final examination of the gaps between the step seals 7, the upper half 3 of the package is erected. The assembled package is placed in cylinder I and fixed by pressure stop II.
The sealing closure consists of annular spaces 13, 14, 15 (FIG. 3) and sealing elements 16.
The cavities 13 are connected to the suction chamber of the machine via channels 17 and to a closed collecting container (not shown) for leakage flows of the sealing means via channels 18. The sealing agent is fed to the cavities 14 via channels 19 at a pressure which insignificantly exceeds that in the cavity 13. This pressure gradient is maintained automatically. Any leakage currents of the sealant flow into the cavities 15 and are led out of the machine via channels 20. The sealant supplied to the cavity 14 is also used to pressure-seal the outer glands 9 of the rotor 4.
To compensate for the thermal expansion of the package, heat compensation devices 22 of the package (FIG. 4) are arranged on each of the elements 21 (see assembly B in FIG. 1), which draw together the disks of the stage having the maximum pressure of the working medium.
When assembling the package, a gap a is left between the surface 23 of the contracting element and the bearing surface 24 of the disk of the package, which gap is equal to the value of the thermal expansion of the package. The pressure stop II generates a preliminary force that is sufficient to reliably fix the package in the cylinder I. As the pressure inside the machine increases, the gap a is eliminated and a gap (indicated by dotted lines in FIG. 4) is created which is sufficient to equalize the temperature of the package. The thermal expansions of the package are therefore not transferred to the pressure stop II.