DE2140096B2 - Turbokompressor, welcher das arbeitsmedium bei niedriger temperatur ansaugt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbokompressor, welcher das Arbeitsmedium bei niedriger Temperatur durch einen Saugstutzen ansaugt, in welchem sich

65 zumindest ein Teil der saugseitigen Lagerpartie befindet. Bei einem solchen Turbokompressor besteht das Problem, daß der genannte Teil der Lagerpartie durch das angesaugte Arbeitsmedium zu stark abgekühlt wird, so daß das aus der Lagerpartie weglekkende Schmieröl zumindest zum Teil zähflüssig wird oder gar erstarrt. Dadurch wird das regelmäßige Abfließen des Lecköls zum außerhalb des Tu~bokompressors angeordneten Sammelbehälter behindert, was wiederum zur Folge haben kann, daß Lecköl in den Kreislauf des Arbeitsmediums gerät.

Die Erfindung bezweckt, einen Turbokompressor di.-r eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei welchem der sich innerhalb des Saugstutzens befindliche Teil der Lagerpartie gegen zu starke Abkühlung durch das angesaugte Arbeitsmedium geschützt ist, so daß das obenerwähnte Problem nicht auftritt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Saugstutzen eine Trennwand angeordnet ist, die einen Hohlraum, welcher den sich im Saugstutzen befindlichen Teil der Lagerpartie umgibt, gegen den im Saugstutzen verbleibenden Raum und das darin strömende Arbeitsmedium abschirmt, wobei diese Räume über zumindest eine öffnung in der Trennwand miteinander in Verbindung stehen, während der Hohlraum in Verbindung steht mit einer Quelle von Arbeitsmedium höherer Temperatur als das Arbeitsmedium in dem im Saugstutzen verbleibenden Raum.

Es ist zwar bekannt, zur Vermeidung der Abkühlung bzw. des Unterschreitens bestimmter Temperaturen von Verdichterteilen dies zu beheizen, wie aus der britischen Patentschrift 667 981 und den deutschen Otfenlegungsschriften 1 428 040 und 1 935 603 hervorgeht. Jedoch betrifft die britische Patentschrift Maßnahmen, um Eisbildung auf den Kompressorteilen zu verhindern, indem ein Frostschutzmittel in den Ein'.aufluftstrom gedrückt wird. Die deutsche Offenlegungsschrift 1 428 040 beschreibt eine Anordnung, gemäß welcher zur Heizung der kritischen Leitschaufelträger- und Zylinderteile am Druckstutzen des Verdichters entnommene heiße Sperrluft in den Verstellraum der Leitschaufel eingeführt wird. Die deutsche Offenlegungsschrifi. 1935 603 offenbart einen beheizbaren Turboverdichter, bei welchem zwischen einem Innen- und einem Außenmantel Heizmittelräume vorhanden sind.

Bei einem Turbokompressor mit einer hochdruckseitigen Labyrinthdichtung kann die Quelle von Arbeitsmedium gebildet sein durch die Niederdruckseite der Labyrinthdichtung. Dabei kann die Labyrinthdichtung Teil eines Axialschub-Ausgleichkolbens sein. Es ist weiterhin möglich, daß die Quelle von Arbeitsmedium gebildet wird durch die Austrittseite einer Verdichtungsstufe des Turbokompressors Die Öffnung in der Trennwand, wodurch der Hohlraum und der im Saugstutzen verbleibende Raurr miteinander in Verbindung stehen, hat vorteilhafter weise die Gestalt eines Ringspaltes, welcher sich vo dem Einlauf des saugseitigen Laufrades des Turbo kompressors und konzentrisch dazu erstreckt. Wei terhin kann die Trennwand einen Leitapparat für da dem saugseitigen Laufrad zuströmende Arbeitsmc dium aufweisen. Falls die Temperatur des Arbeit; mediums der Quelle nicht hoch genug ist, um eir ausreichende thermische Isolierung der Lagerpart gegenüber dem Saugstutzen zu erreichen, kann di Quölle eine Heizvorrichtung nachgeschaltet sein. B

einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Teil des erstreckt, in Verbindung. Der Hohlraum 31 steht

durch den Saugstutzen angesaugten Arbeitsmediums weiterhin über eine Bohrung 35 in der Gehäusewand

mittels einer Fördervorrichtung aus dem Saugstutzen des Turbokompressors, eine Leitung 36 und eine

abgesaugt und nach Erwärmung in den Hohlraum weitere Bohrung 37 in Verbindung mit einem Raum

eingeführt. Es ist weiterhin möglich, eine vom Tür- 5 38 im Turbokompressor. Dieser Raum 38 steht über

bokompressor unabhängige Quelle von Arbeitsme- eine Bohrung 39 in Verbindung mit der Nieder-

dium vorzusehen. druckseite 40 der Labyrinthdichtung4 des Rotors.

Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- Während des Betriebes des Turbokompressors

Standes werden in der nachfolgenden Beschreibung verläßt das auf Enddruck verdichtete und daher sich

in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es io auf eine höhere Temperatur befindliche Arbeitsme-

zeigt dium über einen Leitkanal 45 und dem Druckstutzen

Fig. 1 im Längsschnitt, einen Turbokompressor 15 den Turbokompressor. Der Teil des Arbeiismedi-

gemäß dem Gegenstand der Erfindung, ums, welcher durch die Labyrinthdichtung 4 hin-

F i g. 2 bis 4, im Teilquerschnitt, abgewandelte durchleckt und einen höheren Druck hat, als im

Ausführungsformen. 15 Saugstutzen herrscht, strömt von deren Niederdruck-

Fig. 1 im Längsschnitt einen Turbokompressor seite 40 durch die Bohrung 39, den Raum 38, die dar. dessen Saugstutzen mit 1 und dessen saugseitige Bohrung 37, die Leitung 36 und die Bohrung 35 in Lagerpartie mit 2 bezeichnet ist. Druckseitig ist ein den Hohlraum 31 und von dort in das Laufrad 10 des Axialschub-Ausgleichskolbcn 3 mit Labyrinthdich- Rotors. Das den Hohl :um 33 durchströmende Artung 4 vorgesehen. Zwischen der Saugszite und der 20 beitsmedium erhöhter Temperatur isoliert den Teil Druckseite des Turbokompressors befinden sich vier 17 der Lagerpartie 1 thermisch von dem durch den Verdichtungsstufen 5, 6, 7, 8 mit je einem Laufrad Saugstutzen 1 strömende Arbeitsmedium niedriger bzw. 10, 11, 12 und 13, welche auf eine Hauptwelle Temperatur. Es wird dadurch verhindert, daß der 14 angeordnet sind. Das Arbeitsmedium erreicht in Teil 17 der Lagerpartie so stark abkühlt, daß das im der letzten Verdichtungsstufe 8 den Enddruck und 25 Sammelraum 23 gelangte Lecköl zu zähflüssig wird, verläßt durch den Druckstutzen 15 den Turbokom- Es behält seine ursprüngliche Viskosität, so daß es pressor. Die Hauptwelle 14 wird durch die bereits er- leicht durch die Kanäle 24 und 25 abfließt. Es tritt »ahnte saugseitige Lagerpartie 2 und durch eine im Hohlraum 31 in der Nähe des Ringspaltes auch druckseitige Lagerpartie 16 getragen. Ein Teil 17 der noch eine Ejektorwirkung auf, welche das Übertreten saugseitigen Lagerpartie 2 erstreckt sich bis in den 30 des Arbeitsmediums in das Laufrad fördert.
Saugstutzen 1. Das Schmieröl der Lagerpartie 2 be- Für den Fall, daß die Temperatur des die Endfindet sich unter anderem in dem ölraum 18. Der öl- stufe 8 verlassenden Arbeitsmediums nicht hoch geraum 18 ist gegenüber der Hauptwelle 14 abgedichtet nug ist, um den Hohlraum 31 ausreichend thermisch durch einen mit der Hauptwelle mitrotierenden gegenüber dem durch den Saugstutzen 2 strömenden Dichtring 19, welcher unter Federbelaslung auf 35 Arbeitsmedium zu isolieren, kann in der Leitung 36 einem feststehenden Gegenstück 20 ruht. Der Dich- eine Heizvorrichtung 46 angebracht werden, in weitungTing 19 bildet mit dem Gegenstück 20 eine eher die Temperatur des Arbeitsmittels auf die erfor-Dichtungsflache 21. Im Betrieb leckt mit der Zeit ein derliche Höhe gebracht wird.

Teil des Schmieröls durch die Dichtungsfläche 21 Die Trennwand 30 weist einen Leitapparat in der

*us dem ölraum 18 und gelangt dann, dem Umfang 40 Form eines Flansches 47 auf, welcher die Einströ-

22 der Hauptwelle 14 entlangfließend, in einen Sam- mung des Arbeitsmediums in das Laufrad 8 der er-

melraum 23. Von dort fließt das Schmieröl über Ka- sten Stufe 5 begünstigt.

räle 24 und 25 in einen (nicht gezeichneten) Sam- Die erwähnte Labyrinthdichtung4 braucht nicht,

melbehälter außerhalb des Turbokompressors. Ein wie für dieses Ausführungsbeispiel oben beschrieben.

Teil des nicht durch die Kanäle 24 und 25 abfließen- 45 Teil eines Axialschub-Ausgleichskolben zu sein, son-

den Lecköls wird nachträglich in ölfangräumen 26 dem kann auch eine einfache Labyrinthdichtung

und 27 ausgescnleudert. Wird der sich im Saugstut- sein.

ten 1 befindliche Teil 17 der Lagerpartie 2 durch das Die Quelle von Arbeitsmedium höherer Temperatingesaugte Arbeitsmedium niedriger Temperatur zu tür als das angesaugte Arbeitsmittel wird bei der stark gekühlt, so wird das im Sammelraum 23 ge 50 Ausführungsform gemäß F i g. 2 gebildet durch die langte Lecköl so zähflüssig, daß sein Abfluß über die Austrittseite der ersten Verdichtungsstufe des Turbo-Kanäle 24 und 25 behindert wird. Dadurch entsteht komprtjsors. Der Leitkanal 50 der ersten Verdichdie Gefahr, daß so viel Lecköl im Sammelraum 23 tungsstufe5 steht mit einer Bohrung 5) in Verbinverbleibt, daß dies nicht von den ölfangräumen 26 dung, in welcher Bohrung eine Leitung 52 ange- und 27 aufgenommen werden kann und sodann 55 bracht ist. Die Leitung 52 führt über eine Heizvordurch einen Spalt 28 zwischen der Lagerpartie 2 und richtung 53 zur Bohrung 35 des durch die Trenndem Rotor des Turbokompressors in den Saugstut- wand 30 gebildeten Hohlraumes 31. Die Heizvorzen gerät. Von dort wird es durch den Arbeitsmittel- richtung 53 ist eingeschaltet, wenn die Temperatur strom mitgenommen und in den Kreislauf des Turbo- des Arbeitsmittels in der ersten Verdichtungsstufe kompressors gebracht, wo es schädliche Auswirkun- 60 nicht hoch genug ist, urn eine ausreichende Aufwärgcn haben kann. Im Saugstutzen 1 ist daher erfin- mung der, Hohlraumes 31 zu gewährleisten. Selbstdungsgemäß eine Trennwand 30 angebracht, die verständlich kann auch die Austrittsseite einer andeeinen Hohlraum 31, welcher den sich im Saugstut- ren Verdichtungsstufe als Quelle von Arbeitsmedium zcn 2 befindlichen Teil 17 der Lagerpartie 2 umgibt gewählt werden.

und gegen den im Saugstutzen 1 verbleibenden Raum 65 Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist eine

32 abgrenzt. Der Hohlraum 31 steht mit dem Raum Fördervorrichtung 60 vorgesehen, welche einen Teil

32 über einen Ringspalt 33, welcher sich vor dem des durch den Saugstutzen 1 angesaugten Arbeitsme-

Einlauf 34 des Laufrades 10 und konzentrisch dazu diums über eine Leitung 61 absaugt und über eine

Leitung 62 mit einer Heizvorrichtung 63 dem Hohlraum 31 zuführt.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das durch den Hohlraum 31 geleitete Arbeitsmedium durch den Turbokornpressor selbst geliefert. Dies ist nicht der Fall bei der Ausfühmngsform gemäß F i g. 4, wo eine vom Turbokompressor unabhängige Quelle 65 ein selbes wie vom Turbokompressor verarbeitetes Arbeitsmedium von geeignetem Druck und geeigneter Temperatur enthält. Die Quelle kann z.B. ein Teil des Kondensators der Anlage, in welcher der Turbokompressor arbeitet, bilden. Die Quelle 65 ist mittels einer mit einem Ventil 66 versehenen Leitung 67 mit dem Hohlraum 31 verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Turbokompressor, welcher das Arbeitsmedium bei niedriger Temperatur durch einen Saugstutzen ansaugt, in welchem sich zumindest ein Teil der saugseitigen Lagerpartie befindet, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugstutzen eine Trennwand (30) angeordnet ist, die einen Hohlraum (31), welcher den sich im Saugstutzen (1) befindlichen Teil (17) der Lagerpartie (2) umgibt, gegen den im Saugstutzen verbleibenden Raum (32) und das darin strömende Arbeitsmedium abschirmt, wobei diese Räume (31, 32) über zumindest eine Öffnung (33) in der Trennwand (30) miteinander in Verbindung stehen, während der Hohlraum (31) in Verbindung steht mit einer Quelle (40, 50, 60, 65) von Arbeitsmedium von höherer Temperatur als das Arbeitsmedium in dem im Saugstutzen verbleibenden Raum (32).

2. Kompressor nach Anspruch 1, nut einer hochdruckseitigen Labyrinthdichtung, dadu^rch gekennzeichnet, daß die Quelle gebildet wird durch die Niederdruckseite der Labyrinthdichtung.

3. Kompressor nach Anspruch 1, mit einem Axialschub-Ausgleichskolben mit Labyrinthdichtung, dadurch gekennzeichnet daß die Quelle gebildet wird durch die Niederdruckseite (40) der 3a Labyrinthdichtung (4).

4. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle durch die Austrittseite (50) einer Verdichtungsstufe (5) des Kompressors gebildet wird.

5. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung in der Trennwand (30) gebildet wird durch einen Ringspalt (33), welcher sich vor dem Einlauf des saugseitigen Laufrades (10) des Kornpressors und konzentrisch dazu erstreckt.

6. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (30) einen LeiUipparat (47) für das dem saugseitigen Laufrad (10) zuströmende Arbeitsmedium aufweist.

7. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (36) zwischen der Quelle (40) und dem Hohlraum (31) eine Heizvorrichtung (46) für das Arbeitsmedium angeordnet ist.

8. Kompressor nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle gebildet wird durch eine Fördervorrichtung (60) und eine Heizvorrichtung (63), wobei die Fördervorrichtung (60) einen Teil des durch den Saugstutzen (7) angesaugten Arbeitsmediums absaugt und über die Heizvorrichtung (63) in den Hohlraum (31) fördert.

9. Kompressor nach einem der Ansprüche 1,5, 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle eine vom Turbokompressor unabhängige Quelle (65) ist.