CN104011398A - 用于涡轮压缩机的轴承系统和具有轴承系统的涡轮压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于集成在用于压缩工艺气体的工艺(8)中的涡轮压缩机(1)的轴承系统，所述轴承系统具有：由润滑流体润滑的用于支承涡轮压缩机(1)的转子的轴承(4)；大气侧的轴密封件(5)，轴承(4)借助所述轴密封件朝向大气隔离；和收集罐(7)，以用于提供用于润滑轴承(4)的润滑流体，所述收集罐具有用于润滑流体从轴承(4)回流到收集罐(7)的回流管道(15)和加载管道(9)，所述加载管道连接于工艺(8)，使得收集罐(7)中的润滑流体由工艺气体加载有超压进而回流管道(15)加载有超压。在收集罐(7)中过量蒸发的工艺气体经由回流管道(11)导回到工艺(8)中。

Description

用于涡轮压缩机的轴承系统和具有轴承系统的涡轮压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮压缩机的轴承系统和一种具有轴承系统的涡轮压缩机。

背景技术

涡轮压缩机用于在工艺流程中压缩工艺气体。涡轮压缩机具有转子，所述转子借助轴承支承在包围转子的壳体之外。因为在涡轮压缩机运行时在转子和壳体之间存在相对运动，所以在转子的轴从壳体的内部伸向外的部位上预留间隙。该间隙借助轴密封件来消除，以便阻止工艺气体从涡轮压缩机的内部向外泄漏或者将泄漏至少保持为可接受地小的。如果工艺气体是可燃的、有毒的和/或危害环境的，那么对轴密封件在其密封效果方面的要求是高的。已知的是为轴承使用油润滑的滑动轴承、尤其是油润滑的可倾瓦块滑动轴承。滑动轴承的设计与转子的工作转速和转子动力学相协调，其中轴密封件和轴承直接相邻地设置在轴上。

在循环过程、例如制冷循环中，对轴密封件提出高的要求。工艺气体从涡轮压缩机的泄漏限制成最小值。如果例如轴密封件实施成例如用密封油封锁的液体密封件，那么密封油能够选择成与制冷剂是化学兼容的。通常，密封油也用作为用于轴承的润滑油，使得涡轮压缩机由组合式润滑/密封油系统来供给，其中密封油也必须适用于润滑和冷却轴承，由此密封油必须满足多种要求。例如，矿物油作为密封油不能够适用于润滑轴承和封锁轴密封件，因为矿物油与在制冷过程中使用的制冷剂不能兼容。特殊的合成油提供补救措施，然而所述合成油是强吸湿性的从而不允许与外界大气的空气湿度结合。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于涡轮压缩机的轴承系统和一种具有轴承系统的涡轮压缩机，其中在工艺气体泄漏少的情况下可靠地支承涡轮压缩机。

所述目的借助权利要求1和10的特征来实现。对此优选的设计方案在其他的从属权利要求中得出。

根据本发明的用于集成在用于压缩工艺气体的过程中的涡轮压缩机的轴承系统具有：由润滑流体润滑的轴承，以用于支承涡轮压缩机的转子；大气侧的轴密封件，轴承借助所述轴密封件朝向大气隔离；和收集罐，以用于提供用于润滑轴承的润滑流体，所述收集罐具有用于润滑流体从轴承回流到收集罐的回流管道和加载管道，所述加载管道连接到过程(Prozess)中，使得在收集罐中的润滑流体通过工艺气体加载有超压进而回流管道加载有超压。根据本发明的涡轮压缩机具有轴承系统。

优选地，收集罐具有导回管道，所述导回管道连接到过程中，使得为了将在收集罐中的超压保持为恒定，能够将过量的工艺气体导回到过程中。在此，优选的是，将过滤装置设置到导回管道中，从工艺气体中过滤润滑流体。加载管道还优选地具有节流机构和/或导回管道还优选地具有按压装置。按压装置优选为活塞式压缩机。

此外，优选的是，轴承系统具有过程侧的轴密封件，轴承借助所述轴密封件朝向过程侧隔离并且为所述轴密封件设有输送管道，经由所述输送管道能够将用于封锁过程侧的轴密封件的润滑油运送至所述轴密封件。轴承系统优选地具有轴承密封壳体，在所述轴承密封壳体中安置有轴承和轴密封件并且所述轴承密封壳体除入口和出口之外是封闭的。轴承系统还优选地具有泄漏导出管道，借助所述泄漏导出管道能够将工艺气体和润滑流体中的泄漏从过程侧的轴密封件导向收集罐。在泄漏导出管道中优选地设有分离器以用于将润滑流体从泄漏中分离，所述润滑流体能够经由泄漏导出管道运送到收集罐中。分离器与过程优选耦联，使得由分离器分离的工艺气体能够输送给过程。

根据本发明，回流管道通过工艺气体加载有超压，由此润滑流体在超压下从轴承流出。超压的大小设计成，使得在涡轮压缩机运行时，由于对轴承中的润滑流体的离心力作用阻止干燥运转。由于润滑流体以加压方式加载有工艺气体并且轴承借助大气侧的轴密封件朝向大气隔离，因此抑制润滑流体的大气接触。在此，能够有利地保持为不重要的是，例如润滑流体是否是禁止与大气接触的吸湿类型的。尤其地，吸湿性的润滑流体适合于制冷过程，使得根据本发明的轴承系统适合于用在制冷过程中。

通常，理想的是，制冷过程具有制冷剂相对于大气的尽可能少的泄漏，因为泄漏使环境承受负荷并且制冷循环过程必须再次以制冷剂的泄漏量填充。根据本发明的轴承系统的泄漏率是小的，因为所述轴承系统密闭地通过大气侧的轴密封件和收集罐的工艺气体加载与大气密闭地密封封闭，其中通过将被工艺气体污染的润滑流体导回到收集罐中，能够将从其中抽出的工艺气体导回到过程中。通过维持收集罐中的超压，有利地，阻止湿气从大气渗入到收集罐中，由此确保润滑流体用于润滑轴承并且用于封锁大气侧的轴密封件和/或过程侧的轴密封件的功能。此外，加载有超压的轴承密封壳体适合于在涡轮压缩机紧急运行时确保足够的润滑。

借助于大气侧的轴密封件和过程侧的轴密封件，轴承朝向过程侧并且朝向大气侧在两侧分别设有轴密封件。优选的是，用于过程侧的轴密封件的是双端面机械密封件(doppelte wirkende Gleitringdichtung)并且用于大气侧的轴密封件的是单端面机械密封件(einfach wirkendeGleitringdichtung)。优选的是，为每个轴密封件和轴承设有单独的润滑流体的输送部。用于封锁过程侧的双端面机械密封件的润滑流体的压强调节成，使得润滑流体在涡轮压缩机的任何工作点的压强都高于涡轮压缩机的密封压强。润滑流体的由此需要的压强此外借助于限流隔板在双端面机械密封件的回流管道中产生。轴承和单端面机械密封件分别例如经由限流隔板预先供给有恒定的润滑流体量。封闭的壳体完全由润滑流体填充。通过轴承密封壳体中的超压，抑制单端面机械密封件干燥运转。

借助根据本发明的轴承系统，实现工艺气体到大气中的低的泄漏。通过轴承系统的气密的密封，抑制润滑流体与大气接触。此外，轴承系统根据本发明加载有超压，使得涡轮压缩机具有良好的紧急运行特性。轴承系统中的超压通过从润滑流体中蒸发工艺气体来产生，所述工艺气体能够输送回到过程中，而无需到达到大气中。

附图说明

在下文中根据所附的示意图阐述具有根据本发明的轴承系统的根据本发明的涡轮压缩机的优选的实施方式。示出：

图1示出具有轴承系统的涡轮压缩机的管路和仪器流程图；以及

图2示出图1中的示出涡轮压缩机的右部区域的部分。

具体实施方式

如从附图中可见，涡轮压缩机1具有轴承系统2。涡轮压缩机1集成到用于压缩工艺气体的过程中。涡轮压缩机1的流体力学作用的区域是过程侧3，所述过程侧相对于大气分隔开。涡轮压缩机1的转子借助轴承4来支承，所述轴承设置在过程侧3之外。轴承4朝向大气借助大气侧的轴密封件5隔离并且朝向过程侧3借助过程侧的轴密封件6隔离。由此，借助轴密封件5、6，轴承4相对于大气和过程8气密地密封。轴承4和轴密封件5、6集成在轴承密封壳体26中，所述轴承密封壳体除入口和出口之外是封闭的。

此外，轴承系统2具有收集罐7，在所述收集罐中提供润滑油作为润滑流体。收集罐7通常没有完全由润滑油填充，使得收集罐7中的润滑油具有自由的表面。在润滑油的自由的表面之上，加载管道9在顶侧通到收集罐7中，所述加载管道与过程8连接。在加载管道9中设有加载调节阀10，使得来自过程8的工艺气体经由加载调节阀10以调节压强的方式加载有工艺气体。加载调节阀10限制过程8的工艺气体的压强，使得在收集罐7中存在预定的超压。此外，导回管道11在顶侧通到收集罐7中，所述导回管道具有导回调节阀12，其中在导回管道11中安装有导回过滤器13和设为按压装置的活塞式压缩机14。

加载调节阀10和导回调节阀12彼此协调，使得在收集罐7中始终存在预定的超压。经由加载管道9和加载调节阀10能够将工艺气体从过程8补充到收集罐7中，而经由导回管道11、导回调节阀12、导回过滤器13和活塞式压缩机14能够将过量的工艺气体从收集罐7导回到过程8中。借助活塞式压缩机14能够克服存在于收集罐7和过程8之间的压差，其中借助导回过滤器13能够将污染随着润滑油滤除。

在轴承4上设有回流管道15，经由所述回流管道将润滑油从轴承4导向收集罐7。由于在收集罐7中存在超压，在轴承4的出口处同样存在超压，使得轴承4始终以加压的方式加载有润滑油。大气侧的轴密封件5借助润滑油来封锁，其中通过大气侧的轴密封件5漏出的泄漏由回流管道15收集在容器中。

为了供给轴承4和轴密封件5、6，轴承系统2具有输送管道17，所述输送管道通到收集罐7中。在输送管道17中安装有泵18以用于运送来自收集罐7的润滑油，在所述泵的下游在输送管道17中安装有冷却器19以用于冷却润滑油。为了在输送管道17中进行压强控制而安装溢流阀20和压力保持阀21，其中溢流阀20在泵18的压强侧提供通到收集罐7的导回部并且借助在冷却器19下游的压力保持阀21将过量的润滑油导回到收集罐7。此外，在输送管道17中安装有入流过滤器22，借助所述入流过滤器能够对润滑油在其进入到轴密封件5、6和轴承4之前进行过滤。

为了将过程侧的轴密封件6的泄漏导出而设有泄漏导出管道23，所述泄漏导出管道经由分离器24导回至收集罐7。从过程侧的轴密封件6漏出的泄漏是润滑油并且被工艺气体污染。工艺气体在分离器24中分离并且经由分离隔板25导回至过程8。工艺气体溶解在由分离器24分离的润滑流体中并且输送给收集罐7。在那里，将被工艺气体污染的润滑油排气，由此过量的工艺气体能够经由导回管道11导回至过程8。

轴承系统2构成为用于润滑轴承4并且用于用润滑油封锁轴密封件5、6。润滑油经由优选由电动马达驱动的泵18从收集罐7中被抽吸并且置于压力下。借助溢流阀20，轴承系统2受到保护以抵抗在泵20下游的高的超压。借助冷却器19将润滑油冷却，因为由于在轴承4和轴密封件5、6中的摩擦润滑油能够已经被加热。压力保持阀21安装到返回到收集罐7的旁路管道中，由此润滑油的所需的压强通过泵18的输送量的一部分量的溢流来调节。对压力保持阀21替选地，能够考虑泵18的转速调节装置或其驱动器。

从过程侧的轴密封件6经由泄漏导出管道23导出的被工艺气体污染的润滑油导向分离器24。在由分离器24分离并且被工艺气体污染的润滑油进入到收集罐中时，所述润滑油被降压并且被加热，因为在收集罐7中的温度通常高于进入的润滑油的温度。通过所述降压和加热，剩余的在润滑油中溶解的工艺气体蒸发并且由此在收集罐7中产生超压。当在收集罐7中达到预定的超压时，导回阀12响应并且将收集罐7中的压强维持恒定于预定的值。通过导回调节阀12导出的工艺气体能够可靠地通过优选实施成聚结过滤器的导回过滤器13经由活塞式压缩机14输送给过程8。替选地，也能够考虑的是，经由导回调节阀12将工艺气体输送给废物处理系统。对活塞式压缩机14替选地，能够考虑用于提升压强的喷射器。

因为始终维持在收集罐7和回流管道15中的预定的超压，收集罐7经由加载调节阀10耦联于过程8。由此，由过程8始终为收集罐7供给所需的工艺气体。这尤其在过程开动和停止时是尤其必要的。在泵18失效的情况下，对轴承4的润滑和对轴密封件5、6的封锁通过封闭的壳体来提供，在所述壳体中安装有轴承4和轴密封件5、6。

虽然本发明详尽地通过优选的实施例来详细图解说明和描述，但本发明不局限于公开的示例并且其他的变型形式能够由本领域技术人员从中推导出，而不会脱离本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于集成在用于压缩工艺气体的过程(8)中的涡轮压缩机(1)的轴承系统，所述轴承系统具有：由润滑流体润滑的轴承(4)，以用于支承所述涡轮压缩机(1)的转子；大气侧的轴密封件(5)，所述轴承(4)借助大气侧的所述轴密封件朝向大气隔离；和收集罐(7)，以用于提供用于润滑所述轴承(4)的所述润滑流体，所述收集罐具有用于所述润滑流体从所述轴承(4)回流到所述收集罐(7)的回流管道(15)和加载管道(9)，所述加载管道连接到所述过程(8)中，使得在所述收集罐(7)中的所述润滑流体通过所述工艺气体加载有超压进而所述回流管道(15)加载有超压。

2.根据权利要求1所述的轴承系统，

其中所述收集罐(7)具有导回管道(11)，所述导回管道连接到所述过程(8)中，使得为了维持所述收集罐(7)中的超压恒定，能够将过量的工艺气体导回到所述过程(8)中。

3.根据权利要求2所述的轴承系统，

其中在所述导回管道(11)中设有过滤装置(13)，所述过滤装置从所述工艺气体中过滤润滑流体。

4.根据权利要求2或3所述的轴承系统，

其中所述加载管道(9)具有节流机构(10)和/或所述导回管道(11)具有按压装置(14)。

5.根据权利要求4所述的轴承系统，

其中所述按压装置(14)是活塞式压缩机。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承系统，

其中所述轴承系统(2)具有过程侧的轴密封件(6)，所述轴承(4)借助过程侧的所述轴密封件朝向过程侧(3)隔离并且为过程侧的所述轴密封件设有输送管道(17)，经由所述输送管道能够将用于封锁过程侧的所述轴密封件(6)的润滑流体运送至过程侧的所述轴密封件。

7.根据权利要求6所述的轴承系统，

其中所述轴承系统(2)具有轴承密封壳体(26)，在所述轴承密封壳体中安置有所述轴承(4)和所述轴密封件(5，6)并且所述轴承密封壳体除了入口和出口之外是封闭的。

8.根据权利要求6或7所述的轴承系统，

其中所述轴承系统(2)具有泄漏导出管道(23)，借助所述泄漏导出管道能够将来自工艺气体和润滑流体的泄漏从过程侧的所述轴密封件(6)导向所述收集罐(7)。

9.根据权利要求8所述的轴承系统，

其中在所述泄漏导出管道(23)中设有分离器(24)以用于从泄漏中分离所述润滑流体，所述润滑流体能够经由所述泄漏导出管道(23)运送到所述收集罐(7)中。

10.根据权利要求9所述的轴承系统，

其中所述分离器(24)与所述过程(8)耦联，使得由所述分离器(24)分离的工艺气体能够输送给所述过程(8)。

11.一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机具有根据权利要求1至10中任一项所述的轴承系统(2)。