DE1628233C3

DE1628233C3 - Device for driving turbo compressors with an overhung impeller

Info

Publication number: DE1628233C3
Application number: DE19671628233
Authority: DE
Inventors: Miroslav Prag; Beran Jaromir Chabry; Rerych Zdenek Horni Pocernice; Misarek Dushan Prag; Futera (Tschechoslowakei)
Original assignee: Ckd Praha, Oborovy Podnik, Prag
Priority date: 1967-10-05
Filing date: 1967-10-05
Publication date: 1976-09-16

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.The invention relates to a device for driving turbo compressors with a flying on a stationary pin mounted impeller, which is independently driven by a drive shaft will.

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.In terms of flow, a turbo compressor with an overhung impeller has an advantageous axial inlet for the medium to be compressed in the impeller and the possibility of a better sealing of the housing in which the parting plane does not have to be horizontal without complicating the assembly.

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.The mentioned advantages of the floating bearing of the impeller of turbo compressors are with the existing ones Versions largely due to the great elasticity of the drive shaft and the related low frequencies of the natural vibrations of the drive shaft including the impeller, d. H. the critical speed of the entire rotor of the turbo compressor, limited. With only that in mind Turbo compressors with an operating speed that is sufficiently different from the critical speed of their rotors differs, can be used, the possible applications of these turbo compressors are in terms of speed considerably limited.

Die bisher angewandten Methoden zur Beseitigung dieser Mängel 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.The methods used to date to eliminate these deficiencies have further disadvantages. One the methods are based on reducing the weight of the impeller, but this is achieved through mechanical properties the material used is limited, and the other method is to increase the stiffness of movement the drive shaft, d. H. in increasing the diameter of the drive shaft and the Shortening their length, in particular the length of their cantilevered end on which the impeller or the wheels are attached. Increasing the diameter of the drive shaft and thus also of their journals result in a rapid increase in mechanical losses in the bearings.

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.The length of the overhung end of the drive shaft can only be in be shortened to a certain extent because the usually in the space between the bearing and the impeller housed stuffing box must be taken into account.

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.In other existing versions, the impeller of the turbo compressor is overhung and rotatable mounted on a fixed pin that bears the weight of the impeller. The impeller is driven via an independent drive shaft, one end of which is coaxial with the hub of the impeller from its front or suction side used and the other end in a thrust bearing in the extension of the fixed pin is mounted. Since the drive shaft runs through the suction chamber here, it must be special Emphasis should be placed on the seal. Furthermore, the medium to be conveyed cannot be exactly axial Flow in the direction of the suction chamber, which must necessarily worsen the suction effect. If further on one side of the impeller has a fixed bearing journal and on the other side a bearing for the independent one Drive shaft are required, the result is an overall length that should not be underestimated. the Construction is complex and results in a reduction in mechanical properties due to losses in seals and bearings Efficiency with itself.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Turbokompressor zu schaffen, der einen möglichst gedrängten, einfachen Aufbau und einen optimalen mechanischen, strömungstechnischen 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.It is the object of the invention to create a turbo compressor that is as compact and simple as possible Structure and an optimal mechanical, fluidic efficiency and with the * furthermore, in the construction of the individual components, only their special, separate functional purpose is largely taken into account and the size influences of other components are largely eliminated.

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.This object is achieved according to the invention in that the drive shaft passes coaxially through the longitudinal cavity of the stationary journal is passed freely, with its free end with a wedge head is inserted into the hub of the impeller from the rear and firmly connected, while the other End is stored in a thrust bearing.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung kann der Deckel des Gehäuses des Turbokompressors mit einem Axiallager zur Aufnahme eines auf der Antriebswelle angeordneten Bundes versehen sein.According to a preferred development, the cover of the housing of the turbo compressor with a Axial bearings can be provided to accommodate a collar arranged on the drive shaft.

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.With a turbo compressor according to the invention, an extremely optimal flow guidance is possible, and the mechanical resistances are reduced to a minimum.
Further advantages are the shortened axial length of the turbo compressor and the easy dismantling of the impeller from the housing, material savings and weight reduction.

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.The cover serves outside of its actual function as a closure of the housing at the same time as a Support of the rotor. The rotor forms together with the support cover, the axial bearing and the stuffing box system a closed structural unit that is outside the actual housing into which it is inserted and in which, it is fastened with screws, can be assembled.

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.An embodiment according to the invention is described with reference to the drawing, the figure of which shows a longitudinal section.
An impeller 1 of the rotor of the turbo compressor is cantilevered on a stationary bearing journal 2. The fixed pin 2 has a continuous longitudinal cavity 3 and is provided on its surface at the point 2 of the bearing of the impeller hub with a layer of a bearing metal.

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 lösbarThe fixed pin 2 is in an independent partition of the housing 5 of the turbo compressor, z. B. in a cover 4, used on the housing 5 of the turbo compressor z. B. detachable by means of screws

befestigt ist.is attached.

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.The torque is transmitted to the impeller 1 by a drive motor (not shown) via a drive shaft 6. One end of the drive shaft 6 is connected to a wedge head 7 from the rear inserted into the extended hub of the impeller 1 and firmly connected by means of a pin 8. The drive shaft 6 passes coaxially through the longitudinal cavity 3 in the stationary pin 2. Your other end is provided with a collar 9 for support against axial bearings 10. At a distance from the federal government 9 is on the Drive shaft 6 arranged one half of a coupling 11 for connection to the (not shown) drive motor. The collar 9 together with the axial bearings 10 is used to secure the axial position of the drive shaft 6 and thus also of the impeller 1. The intermediate ring part in the continuous longitudinal cavity 3 between the drive shaft 6 and the inner cylindrical surface of the pin 2 is in communication with a Channel 12 through which z. B. Lubricating oil fed to the sliding points of the impeller 1 by a lubrication system will. A shell 13 attached to the cover 4 secures the axial position of the axial bearing 10. The cap 14, which is attached to the Extended hub of the impeller 1 is attached, serves on the one hand to seal the wedge head 7 of the drive shaft 6 and on the other hand for the flow guidance of the sucked gas stream.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for driving turbo compressors with a floating on a fixed Trunnion-mounted impeller, which is independently driven by a drive shaft, thereby characterized in that the drive shaft (6) coaxially through the longitudinal cavity (3) of the fixed bearing pin is passed freely, with its free end with a wedge head in the The hub of the impeller (1) is inserted from the rear and firmly connected, while the other End is mounted in a thrust bearing (10).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cover (4) of the housing (5) of the Turbo compressor with an axial bearing (10) for receiving one arranged on the drive shaft (6) Federal (9) is provided.