DE2140096C3 - Turbokompressor, welcher das Arbeitsmedium bei niedriger Temperatur ansaugt - Google Patents

Description

7. Kompressor nach einem der vorangehenden Heizmittel räume vorhanden sind.

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bei einem Turbokompressor mit einer hochdruck-Verbindung (36) zwischen der Quelle (40) und seitigen Labyrinthdichtung kann die Quelle von Ardem Hohlraum (31) eine Heizvorrichtung (46) 50 beitsmedium gebildet sein durch die Niederdruckfür das Arbeitsmedium angeordnet ist. seite der Labyrinthdichtung. Dabei kann die Laby-

8. Kompressor nach Anspruch 1, 5 oder 6, da- rinthdichtung Teil eines Axialschub-Ausgleichkoldurch gekennzeichnet, daß die Quelle gebildet bens sein. Es ist weiterhin möglich, daß die Quelle wird durch eine Fördervorrichtung (60) und eine von Arbeitsmedium gebildet wird durch die Austritt-Heizvorrichtung (63), wobei die Fördervorrich- 55 seite einer Verdichtungsstufe des Turbokompressors tung (60) einen Teil des durch den Saugstutzen Die öffnung in der Trennwand, wodurch der Hohl (7) angesaugten Arbeitsmediums absaugt und raum und der im Saugstutzen verbleibende Raurr über die Heizvorrichtung (63) in den Hohlraum miteinander in Verbindung stehen, hat vorteilhafter (31) fördert. weise die Gestalt eines Ringspaltes, welcher sich voi

9. Kompressor nach einem der Ansprüche 1,5, 60 dem Einlauf des saugseitigen Laufrades des Turbo 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle kompressor und konzentrisch dazu erstreckt. Wei eine vom Turbokompressor unabhängige Quelle terhin kann die Trennwand einen Leitapparat fiiir da: (65) ist. dem saugseitigen Laufrad zuströmende Arbeitsme

dium aufweisen. Falls die Temperatur des Arbeits

65 mediums der Quelle nicht hoch genug ist, um ein«

Die Erfindung betrifft einen Turbokompressor, ausreichende thermische Isolierung der Lagerpartii

Icher das Arbeitsmedium bei niedriger Tempera- gegenüber dem Saugstutzen zu erreichen, kann de

durch einen Saugstutzen ansaugt, in welchem sich Quelle eine Heizvorrichtung nachgeschaltet sein. Be

einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Teil des durch den Saugstutzen angesaugten Arbeitsmediums mittels einer Fördervorrichtung aus dem Saugstutzen abgesaugt und nach Erwärmung in den Hohlraum eingeführt. Es ist weiterhin möglich, eine vom Türbokompressor unabhängige Quelle von Arbeitsmedium vor?nsehen.

Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. i im Längsschnitt, einen Turbokompressor gemäß dem Gegenstand der Erfindung,

Fig. 2 bis 4, im Teilquerschnitt, abgewandelte Ausführungsformen.

F i g. 1 im Längsschnitt stellt einen Turbokompressor dar, dessen Saugstutzen mit 1 und dessen saugseitige Lagerpartie mit 2 bezeichnet ist. Druckseitig ist ein Axialschub-Ausgleichskolben 3 mit Labyrinthdichtung 4 vorgesehen. Zwischen der Saugseite und ao der Druckseite des Turbokompressors befinden sich vier Verdichtungsstufen S, 6,7,8 mit je einem Laufrad bzw. 10, 11, 12 und 13, welche auf einer Hauptwelle 14 angeordnet sind. Das Arbeitsmedium erreicht in der letzten Verdichtungsstufe 8 den Enddruck und verläßt durch den Druckstutzen 15 den Turbokompressor. Die Hauptwelle 14 wird durch die bereits erwähnte saugseitige Lagerpartie 2 und durch eine druckseitige Lagerpartic 16 getragen. Ein Teil 17 der saugseitigen Lagerpartie 2 erstreckt sich bis in den 3d Saugstutzen 1. Das Schmieröl der Lagerpartie 2 befindet sich unter anderem in dem ölraum 18. Der ölraum 18 ist gegenüber der Hauptwelle 14 abgedichtet durch einen mit der Hauptwelle mitrolierenden Dichtring 19, welcher unter Federbelastung auf einem feststehenden Gegenstück 20 ruht. Der Dichtungsring 19 biidet mit dem Gegenstück 20 eine Dichtungsfläche 21. Im Betrieb leckt mit der Zeit ein Teil des Schmieröls durch die Dichlungsfläelic 21 aus dem ölraiim 18 und gelangt dann, dem l.'mfanj;, 22 der Hauptwelle 14 entlangfließend, in einen Sammelraum 23. Von dort fließt das Schmieröl über Kanäle 24 und 25 in einen (nicht gezeichneten) Sammelbehälter außerhalb des Turbokompressors. Ein Teil des nicht durch die Kanäle 24 und 25 abfließenden Lecköls wird nachträglich in olfangrüumen 26 und 27 ausgeschleudert. Wird der sich im Saugstutzen 1 befindliche Teil 17 der Lagcrpaiiie2 durch das angesaugte Arbeitsmedium niedriger Temperatur zu stark gekühlt, so wird das im Sammelraum 23 gelangte Lecköl so zähflüssig, daß sein Abfluß über die Kanäle 24 und 25 behindert wird. Dadurch entsteht die Gefahr, daß so viel Lecköl im Sammelraum 23 verbleibt, daß dies nicht von den ölfangräumen 26 und 27 aufgenommen werden kann und sodann durch einen Spalt 28 zwischen der Lagerpartie 2 und dem Rotor des Turbokompressors in den Saugstutzen gerät. Von dort wird es durch den Arbeitsmittelstrom mitgenommen und in den Kreislauf des Turbokompressors gebracht, wo es schädliche Ausv.irkun· So gen haben kann. Im Saugstutzen 1 ist daher erfindungsgemäß eine Trennwand 3i angebracht, die einen Hohlraum 31, welcher den sich im Saugstutzen 1 befindlichen Teil 17 der Laferpartie 2 umgibt und gegen den im Saugstutzen 1 verbleibenden Raum *5 32 abgrenzt. Der Hohlraum 31 steht mit dem Raum 32 über einen Ringspalt 33, welcher sich vor dem Finlauf 34 des Laufrades 1· und konzentrisch daiu erstreckt, in Verbindung. Der Hohlraum 3i steht weiterhin über eine Bohrung 35 in der Gehäusewand des Turbokompressors, eine Leitung 36 und eine weitere Bohrung 37 in Verbindung mit einem Raum 38 im Turbokompressor. Dieser Raum 38 steht über eine Bohrung 39 in Verbindung mit der Niederdruckseite 40 der Labyrinthdichtung 4 des Rotors.

Während des Betriebes des Turbokcmpressors verläßt das auf Enddruck verdichtete und daher sich auf eine höhere Temperatur befindliche Arbeitsmedium über einen Leitkanal 45 und dem Druckstutzen 15 den Turbokompressor. Der Teil des Arbeitsmediums, welcher durch die Labyrinthdichtung 4 hindurchleckt und einen höheren Druck hat, als im Saugstutzen herrscht, strömt von deren Niederdruckseite 40 durch die Bohrung 39, den Raum 38, die Bohrung 37, die Leitung 36 und die Bohrung 35 in den Hohlraum 31 und von dort in das Laufrad 10 des Rotors. Das den Hohlraum 31 durchströmende Arbeitsmedium erhöhter Temperatur isoliert den Teil 17 der Lagerpartie 2 thermisch von dem durch den Saugst'Hzen 1 strömende Arbeitsmedium niedriger Temperatur. Es wird dadurch verhindert, daß der Teil 17 der Lagerpartie so stark abkühlt, daß das im Sammelraum 23 gelangte Lecköl zu zähflüssig wird. Es behält seine ursprüngliche Viskosität, so daß es leicht durch die Kanäle 24 und 25 abfließt. Es tritt im Hohlraum 31 in der Nähe des Ringspaltes auch noch eine Ejektorwirkung auf, welche das Übertreten des Arbeitsmediums in das Laufrad fördert.

Für den Fall, daß die Temperatur des die Endstufe 8 verlassenden Arbeitsmediums nicht hoch genug ist, um den Hohlraum 31 ausreichend thermisch gegenüber dem durch den Saugstutzen 1 strömenden Arbeitsmedium zu isolieren, kann in der Leitung 36 eine Heizvorrichtung 46 angebracht werden, in welcher die Temperatur des Arbeitsmittels auf die erforderliche Höhe gebracht wird.

Die Trennwand 30 weist einen Leitapparat in der Form eines Flansches 47 auf, welcher die Einströmung des Arbeitsmediums in das Laufrad 8 der ersten Stufe 5 begünstigt.

Die erwähnte Labyrinthdichtung4 braucht nicht, wie für dieses Ausführungsbeispiel oben beschrieben, Teil eines Axialschub-Ausgleichskolben zu sein, sondern kann auch eine einfache Labyrinthdichtung sein.

Die Quelle von Arbeitsmedium höherer Temperatur als das angesaugte Arbeitsmittel wird bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 gebildet durch die Austrittseite der ersten Verdichtungsstufe des Turbokompressors. Der Leitkanal 50 der ersten Verdichtungsstufe 5 steht mit einer Bohrung 51 in Verbindung, in welcher Bohaing eine Leitung 52 angebracht ist. Die Leitung 52 führt über eine Heizvorrichtung 53 zur Bohrung 35 des durch die Trennwand 30 gebildeten Hohlraumes 31. Die Heizvorrichtung 53 ist eingeschaltet, wenn die Temperatur des Arbeitsmittels in der ersten Verdichtungsstufe nicht hoch genug ist, um eine ausreichende Aufwärmung des Hohlraumes 31 zu gewährleisten. Selbstverständlich kann auch die Austrittsscite einer anderen Verdichtungsstufe als Quelle von Arbeitsmedium gewählt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.? ist eine Fördervorrichtung 66 vorgesehen, welche einen Teil des durch den Saugstutzen 1 angesaugten Arbeitsmediums 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 Turbokompressor selbst geliefert. Dies ist nicht der Fall bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4, wo eine vom Turbokompressor unabhängige Quelle (45 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 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

zumindest ein Teil der saugseitigen Lagerpartie bePatentansprüche· findet. Bei einem solchen Turbokompressor besteht das Problem, daß der genannte Teil der Lagerpartie

1. Turbokompressor, welcher das Arbeitsme- durch das angesaugte Arbeitsmedium zu stark abgedium bei niedriger Temperatur durch einen Saug- 5 kühlt wird, so daß das aus der Lagerpartie weglekstutzen ansaugt, in welchem sich zumindest ein kende Schmieröl zumindest zum Teil zähflüssig wird Teil der saugseitigen Lagerpartie befindet, d a - oder gar erstarrt. Dadurch wird das regelmäßige Abdurch gekennzeichnet, daß im Saugstut- fließen des Lecköls zum außerhalb des Turbokomzen eine Trennwand (30) angeordnet ist, die pressors angeordneten Sammelbehalter behindert, einen Hohlraum (31), welcher den sich im Saug- io was wiederum zur Folge haben kann, daß Lecköl in stutzen (1) befindlichen Teil (17) der Lagerpartie den Kreislauf des Arbeitsmediums gerät. (2) umgibt, gegen den im Saugstutren verbleiben- Die Erfindung bezweckt, einen Turbokompressor

den Raum (32) und das dann strömende Arbeits- der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei n.edium abschirmt, wobei diese Räume (31, 32) welchem der sich innerhalb des Saugstutzens befindiiber zumindest eine öffnung (33) in der Trenn- 15 liehe Teil der Lagerpartie gegen zu starke Abkühlung wand (30) miteinander in Verbindung stehen, durch das angesaugte Arbeitsmedium geschützt ist, während der Hohlraum (31) in Verbindung steht so daß das obenerwähnte Problem nicht auftritt. Ermit einer Quelle (40, 50, 60, 65) von Arbeitsme- findungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im dium von höherer Temperatur als das Arbeitsme- Saugstutzen eine Trennwand angeordnet ist, die dium in dem im Saugstutzen verbleibenden Raum 20 einen Hohlraum, welcher den sich im Saugstutzen (32). befindlichen Teil der Lagerpartie umgibt, gegen den

2. Kompressor nach Anspruch 1, mit einer im Saugstutzen verbleibenden Raum und das darin hochdruckscitigen Labyrinthdichtung, dadurch strömende Arbeitsmedium abschirmt, wobei diese gekennzeichnet, daß die Quelle gebildet wird Räume über zumindest eine öffnung in der Trenndurch die Niederdruckscite der Labyrinthdich- 25 wand miteinander in Verbindung stehen, während tung. der Hohlraum in Verbindung steht mit einer Quelle

3. Kompressor nach Anspruch 1, mit einem von Arbeitsmedium höherer Temperatur als das Ar-Axialschub-Ausgleichskolben mit Labyrinthdich- bcitsmedium in dem im Saugstutzen verbleibenden tung, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle gc- Raum.

bildet wird durch die Niederdruckseite (40) der 30 Es ist zwar bekannt, zur Vermeidung der Abküh-

Labyrinthdichtung (4). lung bzw. des Unterschreitens bestimmter Tempera-

4. Kompressor nach Anspruch I, dadurch ge- türen von Verdichterteilen diese zu beheizen, wie aus kennzeichnet, daß die Qurlle durch die Austritt- der britischen Patentschrift 667 981 und den deutseite (50) einer Verdichtungsstufe (5) des Korn- sehen Offenlegungsschriften 1428 040 und 1935 603 pressors gebildet wird. 35 hervorgeht. Jedoch betrifft die britische Patentschrift

5. Kompressor nach einem der vorangehenden Maßnahmen, um Eisbildung auf den Kompressortei-Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß die öff- len zu verhindern, indem ein Frostschutzmittel in den nung in der Trennwand (30) gebildet wird durch Einlaufluftstrom gedruckt wird. Die deutsche Offeneinen Ringspalt (33), welcher sich vor dem Ein- lcgungsschrift 1 428 040 beschreibt eine Anordnung, lauf des saugseitigen Laufrades (10) des Korn- 40 gemäß welcher zur Heizung der kritischen Leitschaupressors und konzentrisch dazu erstreckt. feiträger- und Zylinderteile am Druckstutzen des

6. Kompressor nach einem der vorangehenden Verdichters entnommene heiße Sperrluft in den VerAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stellraum der Leitschaufeln eingeführt wird. Die Trennwand (30) einen Leitapparat (47) für das deutsche Offenlegungsschrift 1935 603 offenbart dem saugseitigen Laufrad (10) zuströmende At- 45 einen bcheizbaren Turboverdichter, bei welchem beitsmedium aufweist. zwischen einem Innen- und einem Außenmantel