DE102017208128A1 - Kompressor - Google Patents
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Abstract
Kompressor (10), mit einem Kompressorgehäuse (13), mit einem im Kompressorgehäuse (13) gelagerten Kompressorrotor (11), der eine Welle (14) und mehrere Kompressorstufen (16) ausbildende Laufschaufeln (15) aufweist, wobei zwischen zwei Kompressorstufen (16) ein Magnetlager (17) und ein Fanglager (18) angeordnet sind, die jeweils als geteilte Lager an der als einteilige Welle (14) ausgebildeten Welle montiert sind.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kompressor.
- Kompressoren werden auch als Verdichter bezeichnet. Kompressoren im Sinne der hier vorliegenden Erfindung kommen insbesondere in industrielle Anlagen zur Anwendung, so zum Beispiel in Luftzerlegungsanlagen. Kompressoren verfügen über ein Kompressorgehäuse sowie über ein im Kompressorgehäuse gelagerten Kompressorrotor, der mehrere Kompressorstufen bereitstellt.
- Um mit einem Kompressor eine gewünschte Verdichtung eines zu verdichtenden Mediums bereitzustellen, sind unter Umständen eine Vielzahl von in Strömungsrichtung des zu verdichtenden Mediums gesehen hintereinander angeordneten Kompressorstufen erforderlich, wodurch eine relativ lange Bauform einer Welle des Kompressorrotors verursacht wird. Lange Wellen des Kompressorrotors neigen jedoch zu Schwingungen, wodurch die Kompressorrotordynamik beeinträchtigt wird. Um dennoch relativ lange Wellen von Kompressorrotoren bereitzustellen, die weniger schwingungsanfällig sind, ist es in der Praxis üblich, die Wellen mit einem größeren Durchmesser auszuführen, wodurch insgesamt eine größere und schwerere Bauform der Kompressoren verursacht wird. Alternativ werden mehrere Kompressoren in Serie geschaltet.
- Sowohl die Ausführung von Wellen mit größerem Durchmesser als auch die Hintereinanderschaltung mehrerer Kompressoren verursacht hohe Kosten und ist daher von Nachteil.
- Es besteht Bedarf daran, auch an Kompressoren, deren Kompressorrotor eine Welle mit relativ geringem Durchmesser aufbaut, zur Gewährleistung einer hohen Anzahl von Kompressorstufen eine lange Bauform der Welle zu ermöglichen, und zwar ohne Beeinträchtigung der Kompressorrotordynamik.
- Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Kompressor zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch einen Kompressor nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind zwischen zwei Kompressorstufen ein Magnetlager und ein Fanglager angeordnet, die jeweils als geteilte Lager an der als einteilige Welle ausgebildeten Welle montiert sind.
- Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, zwischen zwei Kompressorstufen ein Magnetlager und ein Fanglager auszubilden, wobei das Magnetlager und das Fanglager als geteilte Lager ausgeführt sind, die an der einteiligen Welle des Kompressorrotors montiert sind. Über das Magnetlager können Schwingungen der Welle des Kompressorrotors gedämpft werden, wobei durch die geteilte Ausführung von Magnetlager und Fanglager die Welle einteilig ausgeführt sein kann. Dies erlaubt dann die Bereitstellung eines Kompressors mit einer Vielzahl von Kompressorstufen bei lang bauender Welle des Kompressorrotors mit geringem Durchmesser der Welle des Kompressorrotors sowie einteiliger Ausführung der Welle.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind das Magnetlager und das Fanglager in einem gemeinsamen Lagergehäuse aufgenommen, wobei das Lagergehäuse einen Strömungspfad zwischen den beiden Kompressorstufen, zwischen welchen das Magnetlager und das Fanglager angeordnet sind, abschnittsweise begrenzt. Hierdurch kann die Einheit aus Magnetlager und Fanglager besonders vorteilhaft in den Kompressor integriert werden.
- Vorzugsweise sind statorseitige Elemente des Magnetlagers an einem Magnetlagerträger und statorseitige Elemente des Fanglagers an einem Fanglagerträger aufgenommen, wobei der Magnetlagerträger und der Fanglagerträger miteinander verbunden sind und vorzugweise über den Fanglagerträger oder über den Magnetlagerträger in dem gemeinsamen Lagergehäuse montiert sind. Vorzugweise greift an dem Fanglagerträger oder an dem Magnetlagerträger ein einstellbares Abstützelement an, über welches die statorseitigen Elemente von Magnetlager und Fanglager gemeinsam am Lagergehäuse montiert und gemeinsam zur Welle ausrichtbar sind. Dies erlaubt eine einfache Montage von Magnetlager und Fanglager am gemeinsamen Lagergehäuse sowie darüber hinaus eine vorteilhafte Ausrichtung von Magnetlager und Fanglager zur Welle über das gemeinsame Abstützelement.
- Vorzugsweise ist das Magnetlager ein aktives Magnetlager, welches einen Sensor zur Erfassung von Wellenschwingungen und einen Aktuator zur Dämpfung von Wellenschwingungen umfasst. Mithilfe eines aktiven Magnetlagers können Wellenschwingungen der Welle des Kompressorrotors besonders vorteilhaft gedämpft werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist Lagergehäuse in einer Ausnehmung des Kompressorgehäuses aufgenommen und mit dem Kompressorgehäuses verbunden, wobei vorzugsweise an einer stromaufwärtigen Seite des Lagergehäuses gehäuseseitige Diffusorschaufeln und einer stromabwärtigen Seite des Lagergehäuses gehäuseseitige Rückführschaufeln angeordnet sind. Die Diffusorschaufeln und Rückführschaufeln nehmen Lagerkräfte auf und leiten dieselbe ins Kompressorgehäuse ab.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 : ein Detail eines erfindungsgemäßen Kompressors, nämlich einen Kompressorrotor des erfindungsgemäßen Kompressors; -
2 ein weiteres Detail des erfindungsgemäßen Kompressors. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor, zum Beispiel einen Kompressor für eine industrielle Anlage, wie zum Beispiel eine Luftzerlegungsanlage. Ein Kompressor wird auch als Verdichter bezeichnet.
-
1 und2 zeigen Details eines erfindungsgemäßen Kompressors10 , wobei in1 ein Kompressorrotor11 des Kompressors10 gezeigt ist. Der Kompressorrotor11 ist über Lager12 in einem in1 nicht gezeigten, jedoch in2 ausschnittsweise sichtbaren Kompressorgehäuse13 gelagert. - Der Kompressorrotor
11 umfasst eine Welle14 sowie mehrere an der Welle14 montierte Laufschaufeln15 , wobei die Laufschaufeln15 mehrere Laufschaufelkränze und damit mehrere Kompressorstufen16 ausbilden. Im in1 gezeigten, beispielhaften Ausführungsfall bilden die Laufschaufeln15 insgesamt sechs Kompressorstufen16 aus, die in Axialrichtung der Welle14 gesehen, hintereinander auf der Welle14 angeordnet sind. - Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind zwischen zwei Kompressorstufen
16 ein Magnetlager17 und ein Fanglager18 angeordnet, im gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa in der axialen Mitte der Welle14 zwischen zwei Kompressorstufen16 . Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung aus Magnetlager17 und Fanglager18 nicht zwangsweise im Bereich der axialen Mitte der Welle14 angeordnet sein muss, vielmehr kann diese Anordnung aus Magnetlager17 und Fanglager18 auch in Richtung auf ein axiales Ende bzw. eine axiale Seite der Welle14 des Kompressorrotors11 verlagert sein. - Magnetlager
17 und Fanglager18 sind dabei als geteilte, nämlich in Horizontalrichtung geteilte, Lager ausgeführt, sodass dieselben an der als einteilige Welle14 ausgebildeten Welle des Kompressorrotors11 zwischen zwei Kompressorstufen16 montierbar sind. - Gemäß
2 sind das Magnetlager17 und das Fanglager18 in einem gemeinsamen Lagergehäuse19 aufgenommen. Das Lagergehäuse19 ist in einer Ausnehmung im Kompressorgehäuse13 eingesetzt, wobei das Lagergehäuse19 einen Strömungspfad20 zwischen den beiden Kompressorstufen16 , zwischen welchen das Lagergehäuse19 und damit das Magnetlager17 und das Fanglager18 angeordnet sind, abschnittsweise begrenzt. -
2 kann dabei entnommen werden, dass an einer stromaufwärtigen Seite des Lagergehäuses19 gehäuseseitige Diffusorschaufeln21 und an einer stromabwärtigen Seite des Lagergehäuses19 gehäuseseitige Rückführschaufeln22 angeordnet sind, die in dem abschnittsweise vom Lagergehäuse19 begrenzten Strömungspfad20 integriert sind. Lagerkräfte, die ausgehend vom Magnetlager17 und Fanglager18 in das Lagergehäuse19 eingetragen werden, können über die gehäusseitigen Diffusorschaufeln21 sowie gehäuseseitigen Rückführschaufeln22 in das Kompressorgehäuse13 abgeleitet werden. - Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Magnetlager
17 als aktives Magnetlager ausgeführt, welches einen Sensor23 zur Erfassung von Wellenschwingungen der Welle14 und einen Aktuator24 zur Dämpfung der Wellenschwingungen umfasst. Sowohl das Magnetlager17 als auch das Fanglager18 verfügen über rotorseitige Elemente und statorseitige Elemente, wobei die rotorseitigen Elemente der Welle14 des Wellenrotors11 zugeordnet sind und zusammen mit der Welle14 rotieren, und wobei die statorseitigen Elemente von Magnetlager17 und Fanglager18 am statorseitigen Lagergehäuse19 montiert sind. - Die statorseitigen Elemente des Magnetlagers
17 sind an einem Magnetlagerträger25 und die statorseitigen Elemente des Fanglagers18 an einem Fanglagerträger26 montiert. Magnetlagerträger25 und Fanglagerträger26 sind dabei über sich vorzugsweise in Axialrichtung der Welle14 erstreckende Befestigungselemente27 miteinander verbunden, wobei dieselben entweder über den Magnetlagerträger25 oder, wie gezeigt, vorzugsweise über den Fanglagerträger26 mithilfe eines Abstützelements27 am Lagergehäuse19 montiert sind. - Über das gemeinsame Abstützelement
27 , welches als einstellbares Abstützelement ausgebildet ist und in2 am Fanglagerträger26 angreift, können Fanglagerträger26 und Magnetlagerträger25 und damit die statorseitigen Elemente von Magnetlager17 und Fanglager18 gemeinsam zur Welle14 des Kompressorrotors11 ausgerichtet werden. - Wie bereits ausgeführt, ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel das Magnetlager
17 als aktives Magnetlager ausgebildet, welches den Sensor23 und den Aktuator24 umfasst. Statorseitige Baugruppen des Sensors23 sind dabei vorzugsweise an einem Sensorträger28 des Magnetlagerträgers25 und statorseitige Elemente des Aktuators24 an einem Aktuatorträger29 des Magnetlagerträgers25 befestigt, wobei der Sensorträger28 am Aktuatorträger29 und der Aktuatorträger29 am Fanglagerträger26 befestigt ist, um über das am Fanglagerträger26 angreifende Abstützelement27 am Lagergehäuse19 montiert zu werden. -
2 zeigt weiterhin Kabel30 ,31 , wobei ein erstes Kabel30 zum Aktuator24 und ein zweites Kabel31 zum Sensor23 des Magnetlagers17 führt. Beide Kabel30 ,31 sind über Stecker32 ,33 an eine nicht gezeigte Steuerungseinrichtung anschließbar, die die vom Sensor23 erfassten Wellenschwingungen auswertet und abhängig hiervon den Aktuator24 des Magnetlagers17 zur Dämpfung der Wellenschwingungen ansteuert. - Mit der Erfindung ist es möglich, einen Kompressor bereitzustellen, dessen Kompressorrotor
11 in Axialrichtung eine relativ lange und in Radialrichtung eine relativ dünne Welle14 aufweist, um bei klein bauendem Kompressor eine Vielzahl von Kompressorstufen16 bereitzustellen, und zwar ohne Beeinträchtigung der Dynamik des Kompressorrotors11 . Hierzu sind an der einteiligen Welle14 des Kompressorrotors11 zwischen zwei Kompressorstufen16 ein Magnetlager17 und ein Fanglager18 montiert, die jeweils als geteilte Lager ausgeführt sind, um dieselben zwischen den beiden Kompressorstufen16 einfach montieren zu können. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kompressor
- 11
- Kompressorrotor
- 12
- Lager
- 13
- Kompressorgehäuse
- 14
- Welle
- 15
- Laufschaufel
- 16
- Kompressorstufe
- 17
- Magnetlager
- 18
- Fanglager
- 19
- Lagergehäuse
- 20
- Strömungspfad
- 21
- Diffusorschaufel
- 22
- Rückführschaufel
- 23
- Sensor
- 24
- Aktuator
- 25
- Magnetlagerträger
- 26
- Fanglagerträger
- 27
- Befestigungsmittel
- 28
- Sensorträger
- 29
- Aktuatorträger
- 30
- Kabel
- 31
- Kabel
- 32
- Stecker
- 33
- Stecker
Claims (8)
- Kompressor (10), mit einem Kompressorgehäuse (13), mit einem im Kompressorgehäuse (13) gelagerten Kompressorrotor (11), der eine Welle (14) und mehrere Kompressorstufen (16) ausbildende Laufschaufeln (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Kompressorstufen (16) ein Magnetlager (17) und ein Fanglager (18) angeordnet sind, die jeweils als geteilte Lager an der als einteilige Welle (14) ausgebildeten Welle montiert sind.
- Kompressor nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (17) und das Fanglager (18) in einem gemeinsamen Lagergehäuse (19) aufgenommen sind, wobei das Lagergehäuse (19) einen Strömungspfad (20) zwischen den beiden Kompressorstufen (16), zwischen welchen das Magnetlager (17) und das Fanglager (18) angeordnet sind, abschnittsweise begrenzt. - Kompressor nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (21) in einer Ausnehmung des Kompressorgehäuses (13) aufgenommen und mit dem Kompressorgehäuses (13) verbunden ist. - Kompressor nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass an einer stromaufwärtigen Seite des Lagergehäuses (19) gehäuseseitige Diffusorschaufeln (21) und einer stromabwärtigen Seite des Lagergehäuses (19) gehäuseseitige Rückführschaufeln (22) angeordnet sind. - Kompressor nach einem der
Ansprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass das statorseitige Elemente des Magnetlagers (17) an einem Magnetlagerträger (25) und statorseitige Elemente des Fanglagers (18) an einem Fanglagerträger (26) aufgenommen sind, wobei der Magnetlagerträger (25) und der Fanglagerträger (26) miteinander verbunden sind und über den Magnetlagerträger (25) oder der Fanglagerträger (26) in dem gemeinsamen Lagergehäuse (19) montiert sind. - Kompressor nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Magnetlagerträger (25) oder an dem Fanglagerträger (26) ein einstellbares Abstützelement (27) angreift, über welches die statorseitigen Elemente von Magnetlager (17) und Fanglager (18) gemeinsam am Lagergehäuse (19) montiert und gemeinsam zur Welle (14) ausrichtbar sind. - Kompressor nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (17) ein aktives Magnetlager ist, welches einen Sensor (23) zur Erfassung von Wellenschwingungen und einen Aktuator (24) zur Dämpfung von Wellenschwingungen umfasst. - Kompressor nach
Anspruch 5 und7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetlagerträger (25) einen Aktuatorträger (29) und einen Sensorträger (28) umfasst, wobei der Sensorträger (28) mit dem Aktuatorträger (29) verbunden ist, und wobei der Aktuatorträger (29) mit dem Fanglagerträger (26) verbunden ist.
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