DE1811232A1 - Helium-Kompressor - Google Patents

Description

STEEKRADE AKTIEHGESELLSCHAFT _s,_ickwor.,_; »Helium-Kompre Continental Elektroindustrie A QA a oq

Aktiengesellschaft · ' · ι υ ι ι *. ο

Schorch - Werke Oberhausen, den 25«. Hov. iyt>ö

St.F.Pat
He/Ri 2140/704

Helium-Kompre ssor»

Mit der Entwicklung der Hochtemperaturreaktoren zu größeren Leistungen tritt die Frage des Verdichtens von reinem wie vor allem auch von unreinem, radioaktive Substanzen enthaltendem Helium in größeren Mengen und auf höhere Drücke auf. Der hohe Preis wie auch die möglichen Aktivitäten des Heliums stellen die Forderung nach weitestmöglich verlustfreier Förderung und Verdichtung. Hierzu sind die "bekannten Kolbenkompressoren nicht geeignet, da sie in den Spalten zwischen Kolben und Zylinderwand einerseits und zwischen Welle und Stopfenbüchse andererseits nicht absolut dicht sein können« Man benutzte deshalb bisher zwei unterschiedliche Prinzipien, um diesem Mangel wirkungsvoll zu begegnen:

Einsatz von Membrankompressoren, deren Leistungen jedoch wegen des Membranmaterials sehr begrenzt sind. Die größten Kompressoren dieses Typs haben eioe Förderleistung von nur etwa 80 m /h bei ca. 100 atü Enddruck.

Einbringen eines üblichen Kolbenkompressors und des Antriebsmotors in einen heliumdichten Behälter. Der lach- ' teil dieser Lösung besteht in der Notwendigkeit", für jeden Wartungsvorgang den Behälter zusätzlich auftrennen zu müssen, abgesehen von dem auch räumlich hohen Aufwand» lachteilig ist hier weiterhin, daß die Lager der Motor« bzw. Verdichterwelle von Helium umspült werden«,

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ORIGINAL INSPECTED

-Die vorliegende Erfindung'beseitigt diese Nachteile, in dem sie dabei von dem Gedanken ausgeht, daß vorhandene Kompressoren leicht, mit Ausnahme an der Welle, nach

■—7 außen heliumdicht, d.h. mit einer Leckrate kleiner 10 Torr l/sec. erstellt werden können. Sie geht des weiteren davon aus, daß dasselbe auch für Elektromotoren gilt.

Die Lösung besteht erfindungsgemäß in einem Verdichter mit einem Gehäuse, das gasdicht gegenüber der Außenatmosphäre mit dem Gehäuse eines Elektromotors verbunden ist.

Durch die Verbindung, zweckmäßig der ohnehin vorhandenen Gehäuse beider /erhält _{man e}ine Gasdichtung des Kompressor- als auch des Motorgehäuses, ohne daß diese Dichtungen unmittelbar an der Welle anzubringen sind. Es wird die Dichtung zwischen einem ortsfesten und einem beweglichen Teil nunmehr erfindungsgemäß zwischen zwei zueinander unbewegten Teilen angeordnet. Das Aggregat ist zudem in der Fördermenge pro Zeiteinheit praktisch nicht begrenzt und in seinem Aufbau weniger aufwendig gegenüber bekannten Lösungen und zu Wartungszwecken gut zugänglich.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Motorläufer auf der Verdichterantriebswelle fliegend befestigt. Hieraus ergibt sich zwangläufig ein nur eine Durchführung eines bewegten Teiles aufweisendes Motorgehäuse, bei dem außerdem noch ein vom Helium umspültes Lager vermieden wird.

" Die Dichtung zwischen dem Verdichter und dem Antriebsmotor wird zweckmäßig durch Schweißen hergestellt, in be-

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sonderen Fällen beispielsweise durch eine Lippenschweißung.

Mit Vorteil kann zur Erhöhung des Schwungmomentes als Antriebsmotor ein Außenläufermotor verwendet werden; es kann zweckmäßig sein, bei großen Aggregaten die Kompressorwelle nach beiden Seiten aus dem Kompressorgehäuse, herausragen zu lassen und auf beiden Seiten der Welle einen Motor gasdicht mit dem Kompressorgehäuse zu verbinden. Durch geeignete Bemessung kann der Motor als Schwungausgleichsglied für den Verdichter dienen«

Als Motor wird bevorzugt ein Kurzschlußläufer verwendet.

Um ein Kontaminieren der Motorteile zu verhindern, kann ihm ein kleiner Spülstrom reinen Gases zugeführt werden, das weiterhin, in den Kurbelgehäuseraum des Kompressors übertritt. Von hier aus kann es entweder durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinder in das Fördermedium eingehen oder in einen Auffangbehälter oder in die Saugleitung des Kompressors abgelassen werden.

Im Hinblick auf das Fördern oder Verdichten von aktiven Gasen ist die Erfindung nicht auf das Verdichten von Helium begrenzt? ihr Wert besteht auch beim Verdichten bzw. Fördern anderer, in der nuklearen Technik verwendeter Gase wie z.B. COp, N₂, o.a..

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In den anliegenden zwei Figuren der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schnitt dargestellt. In beiden !Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen die gleichen Einzelheiten·

Ein Drei-Kolben-Kompressor üblicher Bauart, Tgl. ]?ig. 1, weist ein Gehäuse 1 auf, in dem seine Kompressorwelle 2 gelagert ist. Die Kolben sind mit 4 bezeichnet, die jweils in Büchsen 5 eingepaßt sind. Die Kompressorwelle ragt über die Axialwandungen 6 bzw. 7 des Kompressorgehäuses 1 fliegend hinaus; an ihren Enden 8 bzw. 9 sind Rotoren 10 bzw. 11 je eines Elektromotors angeflanscht. Die Motorstatoren 12 bzw. 13 sind mit dem Motorgehäuse 14 und 15 und diese gasdicht mit dem Kompressorgehäuse 1 durch Schweißen verbunden. Die eine Schweißung 16 ist direkt ausgeführt. Am anderen Ende 9 der Kompressorwelle 2 ist die Dichtung als Lippenschweißung 17 gestaltet. Es wäre ohne weiteres

gesc möglich, statt der Schweißdichtungen z.B. tungen zu verwenden. Die Lippenschweißdichtung 17 bestehet aus dem Flansch 18 des Kompressors und dem Flanscfc 19 des Motors 15, mit denen der Motor zum Kompressor zentriert wird.

Die beiden Elektromotoren 14 und 15 sind beides Kurzschlußläufermotoren, deren Käfigläufer 10 bzw. 11 fliegend auf den Enden 8 und 9 der Kompreasorwelle 2 angeordnet sind. Die Motorengehäuse 14 und 15 sind ihrerseits gasdicht, genau wie das Kompressorgehäuse auch gasdicht ist.

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Die Kompressorlager nehmen die durch die magnetischen Zugkräfte sowie durch das Läufergewicht Terursachten Kräfte zusätzlich auf» Eine Abdichtung zwischen dem Kompressorgehäuse 1 und den Motorgehäusen 14- und 15 ist nicht notwendig« Da durch die Verbindung .zwischen Kompressor und Motor Gas in den Motorraum eintritt, werden Motorgehäuse , Befestigungsflansch und Gegenschild für die auftretenden Überdrücke konstruiert· Um die Beeinflußung der Motorteile durch die radioaktiven Eigenschaften des Gases auf ein Minimum zu reduzieren ist es notwendig, die Konzentration im Gehäuse 14 "bzw» 15 gering zu halten. Zu diesem Zweck wird das Motorgehäuse in nicht dargestellter Weise mit einem nicht aktiven Sperrgas ««spült.

In der Fig. 2 ist die eine A"b Schluß se it e des Kom.pres.sorgehäuses 1 dargestellt, an dem ein Elektromotor anderer Bauart gasdicht angeschlossen ist« Is handelt sich hierbei auch um einen Kurzschlußläufermotor, und zwar um einen Außenläufer. Diese Motorbauart weist ein besonderes hohes Schwungmoment auf, was zur Erreichung eines ruhigeren Kompressorlaufes sehr zweckmäßig ist. Der Motorläufer 11 des Aussenläufermotors ist unter Erreichung eines großen Durchmesserwertes glockenförmig ausgebildet. Der Motorständer 13 befindet sich innerhalb des Läufers und ist über Konsolen 20 mit dem Motorgehäuse 15 verbunden..

Die im Motor entstehende Verluatwärme muß vom Außenge-009823/1073

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häuse 15 des Motors abgeführt werden.

Die Außenkühlung des Gehäuses kann entweder durch aufgeschweißte Rippen, oder bei größeren Maschinen mittels eingeschweißter Kühlrohre erfolgen. Als Kühlmittel kommt sowohl luft als auch Wasser in Präge. Wesentlieh ist, daß eine fremde i*y?*ung erfolgt. Bei luftkühlung ist somit für die Kühlung der Kühlrohre ein Ventilator, der mit einem fremd angetriebenen Motor gekuppelt ist, erforderlich. Günstig ist, die Rohre für j|| Wasserkühlung vorzusehen, da in diesem Falle ein zusätzlicher Ventilator wegfallen kann. Die Kühlung im Motorinneren kann nach bekannten Methoden mit Innenventilatoren, die vorzugsweise aus Flügeln des Kurzschlußkäfigs bestehen, erfolgen. In diesem Falle kann sowohl eine sogenannte einseitige als auch eine zweiseitige Belüftung vorgesehen werden.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß insbe- _ sondere bei-großen leistungen die Kompressorwelle mit Flanschwellenende ausgestattet werden kann. Der läufer des Elektromotors muß < ,nn mit Flanschwelle oder ähnlichen Konstruktionen ausgeführt werden. Die Stromzuführung zur Ständerwicklung muß durch einen gasdichten Klemmkasten, zweckmäßigerweise mittels gasdichten Durchführungen, angeschlossen werden.

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Pa t entansprüche t

Claims (1)

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   Schere!; - V,^reriie

   St«P.rat
   He/Ri 2H0/7Ü4

   Patentaiisprüche;

   1.) Verdichter $ vorzugsweise zum Fördern eines eine radioaktive Substanz enthaltenden Gases mit einem Gehäuse, das gasdicht gegenüber der Außenatmosphäre mit dem Gehäuse eines Elektromotors verbunden ist»

   2.) Verdichter nach Anspruch 1 mit einem fliegend auf der Verdichterwelle befestigten Motorläufer.

   3.) Verdichter ηε "· Anspruch 1 oder 2 mit einem Kurzschlußläufermotor.

   4.) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Außenläufermotor.

   5«) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem über einen Zwischenflansch am Verdichter angeflanschten Motor.

   6.) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ausgebildet als Kolbenverdichter«

   7«) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dichtung zwischen ihm und dem Motorgehäuse durch Schweißen hergestellt ist,

   COS 623/107 3

   ORIGlMAL INSPECTED _ _r _

   ο, 1 Vercio.ixer us.en eiueih der y^spräcue 1 bis T₅. bei der: die Dicktun,:: zvtizcneii inn. ur. den Motorgenäuse .durch eine lijvpenschv/eil'ung liergestellt ist.

   9.) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, "bei dem der Motorläufer Schwungausgleichglied für den Verdichter ist.

   10.) Verdichter nach einem der Anspruch 1 "bis 9> an dem an beiden Enden der Verdichterwelle ein Motor angebracht ist.

   11.) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Motorgehäuse von einem nicht aktiven Sperrgas durchspült ist,

   12.) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem fremdgekühlten Motor.

   ÜQFY 0 Q 3 3 2 3 / 1 0 7 3 _BAD original