DE1628233B2 - Vorrichtung zum antrieb von turbokompressoren mit einem fliegend gelagerten laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antrieb von Turbokompressoren mit einem fliegend auf einem feststehenden Zapfen gelagerten Laufrad, das durch eine Antriebswelle selbständig angetrieben wird.

Strömungsmäßig weist ein Turbokompressor mit fliegend gelagertem Laufrad einen vorteilhaften Axialeintritt für das zu verdichtende Medium in das Laufrad und die Möglichkeit einer besseren Abdichtung des Gehäuses auf, bei dem die Trennungsebene nicht horizontal sein muß, ohne die Montage zu erschweren.

Die erwähnten Vorteile der fliegenden Lagerung des Laufrades von Turbokompressoren sind bei den bestehenden Ausführungen zum großen Teil durch die große Elastizität der Antriebswelle und die damit zusammenhängenden niedrigen Frequenzen der Eigenschwingungen der Antriebswelle einschließlich Laufrad, d. h. die kritische Drehzahl des ganzen Rotors des Turbokompressors, eingeschränkt. Mit Rücksicht darauf, daß nur Turbokompressoren mit einer Betriebsdrehzahl, die sich genügend von der kritischen Drehzahl ihrer Rotoren unterscheidet, verwendet werden können, sind die Einsatzmöglichkeiten dieser Turbokompressoren drehzahlmäßig erheblich begrenzt

Die bisher angewandten Methoden zur Beseitigung dieser Mangel bringen weitere Nachteile mit sich. Einer der Methoden liegt die Herabsetzung des Laufradgewichtes zugrunde, die jedoch durch mechanische Eigenschaften des verwendeten Materials beschränkt ist, und die andere Methode besteht in der Steigerung der Bewegungssteifheit der Antriebswelle, d. h. in der Vergrößerung des Durchmessers der Antriebswelle und der Verkürzung ihrer Länge, insbesondere der Länge ihres fliegend gelagerten Endes, an welchem das Laufrad oder die Laufräder befestigt sind. Das Vergrößern des Durchmessers der Antriebswelle und somit auch von deren Lagerzapfen hat einen schnellen Anstieg der mechanischen Verluste in den Lagern zur Folge.

Die Länge des fliegend gelagerten Endes der Antriebswelle kann aus Konstruktionsgründen lediglich in einem gewissen Maße verkürzt werden, weil die in der Regel im Raum zwischen dem Lager und dem Laufrad untergebrachte Stopfbuchse berücksichtigt werden muß.

In weiteren bestehenden Ausführungen ist das Laufrad des Turbokompressors fliegend und drehbar auf einem feststehenden Zapfen gelagert, der das Gewicht des Laufrades trägt. Der Antrieb des Laufrades erfolgt über eine selbständige Antriebswelle, die koaxial mit einem Ende in die Nabe des Laufrades von dessen Vorder- bzw. Saugseite her eingesetzt und mit dem anderen Ende in einem Axiallager in der Verlängerung des feststehenden Zapfens gelagert ist. Da hier die Antriebswelle durch die Saugkammer führt, muß besonderer Wert auf die Abdichtung gelegt werden. Weiter kann das zu fördernde Medium nicht in genau axialer Richtung in die Saugkammer strömen, was notwendig den Saugeffekt verschlechtern muß. Wenn weiter auf der einen Seite des Laufrades ein feststehender Lagerzapfen und auf der anderen Seite Lager für die selbständige Antriebswelle benötigt werden, ergibt sich notwendig eine nicht zu unterschätzende Baulänge. Die Konstruktion ist aufwendig und bringt durch Verluste in Dichtungen und Lagern eine Verringerung des mechanischen Wirkungsgrades mit sich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Turbokompressor zu schaffen, der einen möglichst gedrängten, einfachen Aufbau und einen optimalen mechanischen, strö-. ' mungstechnischen Wirkungsgrad aufweist und bei dem ferner beim Aufbau der einzelnen Bauteile weitgehend nur deren besonderer, eigener Funktionszweck berücksichtigt ist und Größeneinflüsse anderer Bauteile weitgehend ausgeschaltet sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Antriebswelle koaxial durch den Längshohlraum des feststehenden Lagerzapfens frei hindurchgeführt ist, wobei ihr freies Ende mit einem Keilkopf in die Nabe des Laufrades von der Rückseite her eingesetzt und fest verbunden ist, während ihr anderes Ende in einem Axiallager gelagert ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung kann der Deckel des Gehäuses des Turbokompressors mit einem Axiallager zur Aufnahme eines auf der Antriebswelle angeordneten Bundes versehen sein.

Bei einem Turbokompressor gemäß der Erfindung ist eine ausgesprochen optimale Strömungsführung möglich, und die mechanischen Widerstände sind auf ein Minimum reduziert.
Weitere Vorteile bestehen in der verkürzten axialen Baulänge des Turbokompressors und in der leichten Demontagemöglichkeit des Laufrades aus dem Gehäuse, in Materialersparnis und Gewichtsverringerung.

Der Deckel dient außerhalb seiner eigentlichen Funktion als Verschluß des Gehäuses zugleich als ein Träger des Rotors. Der Rotor bildet zusammen mit dem Tragdeckel, dem Axiallager und dem Stopfbuchsensystem eine geschlossene Baueinheit, die außerhalb des eigentlichen Gehäuses, in das sie eingeschoben und in dem sie mit Schrauben befestigt wird, zusammengebaut werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, deren Figur einen Längsschnitt zeigt.

Ein Laufrad 1 des Rotors des Turbokompressors ist auf einem feststehenden Lagerzapfen 2 fliegend gelagert. Der feststehende Zapfen 2 weist einen durchlaufenden Längshohlraum 3 auf und ist auf seiner Oberfläche an der Stelle 2 der Lagerung der Laufradnabe mit einer Schicht eines Lagermetalls versehen.

Der feststehende Zapfen 2 ist in eine selbständige Zwischenwand des Gehäuses 5 des Turbokompressors, z. B. in einen Deckel 4, eingesetzt, der am Gehäuse 5 des Turbokompressors z. B. mittels Schrauben lösbar

befestigt ist.

Die Übertragung des Drehmomentes auf das Laufrad 1 von einem (nicht gezeigten) Antriebsmotor erfolgt über eine Antriebswelle 6. Das eine Ende der Antriebswelle 6 ist mit einem Keilkopf 7 von der Rückseite her in die verlängerte Nabe des Laufrades 1 eingesetzt und mittels eines Stiftes 8 fest verbunden. Die Antriebswelle 6 geht koaxial durch den Längshohlraum 3 im feststehenden Zapfen 2 hindurch. Ihr anderes Ende ist mit einem Bund 9 zur Abstützung gegen Axiallager 10 versehen. In einem Abstand vom Bund 9 ist an der Antriebswelle 6 eine Hälfte einer Kupplung 11 zur Verbindung mit dem (nicht gezeigten) Antriebsmotor angeordnet. Der Bund 9 zusammen mit den Axiallagern 10 dient zur Sicherung der Axiallage der Antriebswelle 6 und somit auch des Laufrades 1. Der Zwischenringteil im durchgehenden Längshohlraum 3 zwischen der Antriebswelle 6 und der inneren zylinderförmigen Oberfläche des Zapfens 2 steht in Verbindung mit einem Kanal 12, durch den z. B. Schmieröl zu den Gleitstellen des Laufrades 1 von einem Schmiersystem geführt wird. Eine am Deckel 4 befestigte Schale 13 sichert die Axiallage des Axiallagers 10. Die Kappe 14, die an der verlängerten Nabe des Laufrades 1 befestigt ist, dient einerseits zur Abdichtung des Keilkopfes 7 der Antriebswelle 6 und andererseits zur Strömungsführung des angesaugten Gasstromes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Antrieb von Turbokompressoren mit einem fliegend auf einem feststehenden Zapfen gelagerten Laufrad, das durch eine Antriebswelle selbständig angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6) koaxial durch den Längshohlraum (3) des feststehenden Lagerzapfens frei hindurchgeführt ist, wobei ihr freies Ende mit einem Keilkopf in die Nabe des Laufrads (1) von der Rückseite her eingesetzt und fest verbunden ist, während ihr anderes Ende in einem Axiallager (10) gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) des Gehäuses (5) des Turbokompressors mit einem Axiallager (10) zur Aufnahme eines auf der Antriebswelle (6) angeordneten Bundes (9) versehen ist.