DE2411243A1 - Dichtungseinrichtung mit gassperre, insbesondere fuer kompressoren zur verfluessigung von erdgas - Google Patents

Dichtungseinrichtung mit gassperre, insbesondere fuer kompressoren zur verfluessigung von erdgas

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    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

DIPL. ING. DIETRICH LEWALD
PATENTANWALT
8 MÜNCHEN 4O
TELEFON 80 6514: BIRNATJEH STBASSS β
DEN
G. DIETHIOH
BIBNATTER STHASSE β
COMPAGNIE PRAHCAISE D1ETTn)ES ET DE CONSTRUCTION "IECHHIP", Rueil-Malmaison, Frankreich
Dichtungseinrichtung mit Gassperre, insbesondere für Kompressoren zur Verflüssigung von Erdgas
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abdichtung mittels Gassperren für ein Gas verarbeitende Naschinen, insbesondere Kompressoren zur Verflüssigung von Erdgas.
Im folgenden wird die Erfindung beschrieben mit Bezug auf Durchführungen der Welle solcher Maschinen durch die Wandungen des Stators, wobei besonders spezifiziert ist, daß die Erfindung auf jede Art von Durchführung einer sich drehenden und/oder verschiebenden Welle anwendbar ist, beispielsweise einer Schieberwelle, Verteilerwelle etc.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Dichtung für solche Wellendurchführungen herzustellen, indem man öl unter Druck sowie Kontaktringe und Schwimmringe verwendete. Diese Systeme wiesen jedoch erhebliche Nach" teile auf; schon im Normalbetrieb stellt sich ein Verbrauch des durch das Gas verschmutzten UIs ein und im lalle von Vorkommnissen wie beispielsweise einer plötzlichen Änderung der Drehzahl? Änderung des Druckades
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Grases etc. stellt sich eine ölzufuhr im Gas ein, welche katastrophale Konsequenzen im Verflüssigungskreis hallen kann.
Biese erheblichen Nachteile sollen durch die Maßnahme nach der Erfindung überwunden werden, wobei erfindungsgemäß nicht mit öl, sondern allein mit Gas gearbeitet werden soll.
Genauer gesagt, soll eine Torrichtung vorgeschlagen werden, die das durch die Maschine behandelte Gas nicht verunreinigt und die im geschlossenen Kreislauf die evtl. Verluste an behandeltem Gas, die durch die Vorrichtung erfolgen können, rückgewinnt,und zwar sowohl im Normalbetrieb wie dann, wenn etwas vorfällt.
Im wesentlichen besteht die Vorrichtung nach der Erfindung aus einem auf der Welle sitzenden Gehäuse zwischen dem stator der Maschine, mit dem es fest verbunden ist und dem Lager der Welle* wobei in diesem Gehäuse zwei gegen die Welle offene Ringkammern» die unter Druck gespeist sind, vorgesehen sind, wobei die erste inneneeitlg zum Kompressor angeordnete Kammer mit in der Verflüssigungeeinheit verfügbaren Gas gespeist ist und die zweite lagerseitig angeordnete Kammer mit inertem Gas gespeist ist und die dritte zwischen der ersten und zweiten Kammer vorgesehene Kammer unter einem Druck gehalten wird, der kleiner als die Drücke in diesen beiden Kammern ist? wobei die vierte zwischen der zweiten Kammer und dem Lager angeordnete weit weg mit der Atmosphäre über einen Sammler in Verbindung steht und desweiteren auf der Hochdruckseite der Maschine» einer fünften Riqjcamner zwischen Maschinenkörper und erster Kammer, die mit einer Niederdruokleitung für das vom Kompressor verarbeitete Gas in
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- 3 Verbindung steht.
So speist nach der Erfindung die erste Kammer die Leckverluste in das Innere des Körpers mit einem Sperrgas, entweder direkt für eine Mederdruckseite der Maschine oder über die fünfte Kammer für die Hochdruckseite der Maschine: aufgrund der Art des Sperrgases kann das in der Maschine verarbeitete Gas in keinem Fall verunreinigt sein; die Leckverluste aus der ersten gegen das Lager gerichteten Kammer werden von der dritten Kammer rückgewonnen; die Verluste der zweiten gegen das Innere des Körpers gerichteten Kammer werden von der dritten Kammer wieder genommen und die gegen das Lager - mit Inertgas - gerichteten Leckverluste werden von der vierten Kammer aufgenommen und weit weg durch den Sammler abgezogen.
Natürlich sind auf ,jeder Seite jeder Kammer nach der Erfindung um die Welle herum entsprechend Wahl und Zweckmäßigkeit bekannte die Leckverluste vermindernde Einrichtungen vorgesehen wie Schikanenf Labyrinthe, Kohlenstoffringe8 Toroiddichtungent Kunststoff&iehtungen und dergleichen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf einen Kompressor zur Verflüssigung von Erdgas mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:
Fig. 1 ein schematischer Schnitt durch zwei Vorrichtungen nach der Erfindung ist, die eine (oben in der Fig.) für die Hochdruckseite und die andere ( in der Figurenmitte ) für
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die Niederdruckseite und ( unten in der Pig.) einer die Drücke in den Kammern erläuternden Graphik;
Pig. 2 ist ein Prinzipschaltbild einer Anwendung der erfindungegemäßen Maßnahme auf einen Kompressor zur Verflüssigung von Erdgas.oder Naturgas.
In Pig. 1 ist oben eine Vorrichtung für eine Eoohdruokeeite dargestellt; zwischen dem Stator 1 und dem Lager 3 ist das Gehäuse 5 nach der Erfindung mit 5 Kammern 11 - 15« die die Welle 2 umgeben, versehen; die Kammer 11 wird mit Gas Gl gespeist, das aus der Verflüssigungseinheit unter einem Druck Pl stammt ( Graphik unten in der Pig. ); die Kammer wird mit Inertgas G3 unter einem Druck P2 gespeist; die Kammer 13 wird unter einem Druck P3, der geringfügig kleiner als der atmosphärische ist, durch eine Pumpe 17 oder eine äquivalente Einrichtung gehalten; das rückgewonne Gas G2 besteht aus einem Gemisch der Gase Gl und G3» die Kammer steht mit der Atmosphäre über einen entfernten Sammler in Verbindung, der das Inertgas G3 abzieht; die Kammer wird unter einem Druck G5 ( graphische Darstellung unten in der Pig. ) gehalten, der kleiner als der Hochdruck HP und der Druck Pl ist und beispielsweise gleich dem Niederdruck BP ist, wobei das rückgewonnene Gas Sperrgas Gl ist.
Mitten in der Pig. 1 ist die Vorrichtung für eine Niederdrucksseite BP dargestellt, die identisch mit der Vor -richtung für eine Hochdruckseite HP ist; sie umfaßt die gleichen Anordnungen ( mit Bezugszeichen, die um 100 erhöht sind ) und ist hiermit Kammer mit Kammer verbunden; der einzige Unterschied besteht darin, daß die Niederdruck-
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seite BP keine Kammer 115 aufweist und von der die Graphik erkennen läßt, daß sie unnütz wäre.
fig. 2 ist das Prinzipschaltbild einer Anwendung nach der Erfindung auf einen Kompressor zur Verflüssigung von Erdgas: die Einheiten zur Verflüssigung von Erdgas umfassen wenigstens einen Kompressor mit ein oder mehreren Körpern ( die Pig. zeigt zur Vereinfachung einen Kompressor 31 mit einem einzigen Körper ), welcher Gas unter Druok einer Tiefsttemperatureinheit 32 über eine Druckleitung 33 und eine Saugleitung 34 liefert; das Erdgas wird über eine Leitung 35 zugeführt und tritt verflüssigt über eine leitung 36 aus zu einem Speicher 37. In Pig. 2 erkennt man die Lager 3 und 103 und die Gehäuse 5 und 105, die bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurden. Der Kompressor wird im allgemeinen durch eine nicht dargestellteDampfturbine angetrieben. Die Abdichtungsgehäuse nach der Erfindung verwenden als Gas solche, die in Fabriken zur Erdgasverflüssigung verfügbar sind, das heißt, leiehtbrennstoffgas C fuel-gaz ) Gl, welches volumenmäßig aus etwa 1/3 Stickstoff und 2/3 Methan besteht, aus dem kalten Ende von Wärmeaustauschern austretendes Gas G2, das aus etwa 2/3 Stickstoff und 1/3 Methan besteht und Kessel-B&uohgas G3t das aus etwa 15 % CO« und 85 £ Stickstoff mit Spuren von Sauerstoff besteht. Im Falle einer Gasturbine kann man durch Nachverbrennung erzeugtes Inertgas verwenden. Das Gas Gl kommt unter dem Druok der Cryogeneinheit 32 über eine Leitung 45 an und wird über einen Sammler 46 auf die Brenner des Kessels 39 gerlohtet. Das Gas G2 tritt aus der Einheit 32 über eine Leitung 47 aus und ein Mehrwegschieber 48 ermöglicht es ? «3 gegen die Leitung 45 und den Sammler 46 oder gegen eine Abfackelung 50 oder ein Netz von Fackeln oder Zündbrennern zu richten. Die hochdruckseitige Kammer 15 wird entweder mit der Saugseite 34 oder C wie dargestellt ) mit dem Saugkasten 58 über eine Leitung 59 verbunden. Die
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Kammern 11 und 111 werden miteinander über eine Ausgleichslsitung 60 verbunden und nehmen Gas öl bei diesem Druck Pl Über eine Leitung 61 unter Steuerung durch einen Regelschieber 62 auf, der selbst von einer Steuerung 63 betätigt ist, die zwei Druckeignale empfängt, eines aus der Leitung 59, das andere aus der Leitung 60s der Überdruck der Kammer 11 bezüglich der Kammer 15 C Pl P5 ) und der Kammer 111 bezüglich des Saugkastens 58 C Pl-BP } wird so auf einen bestimmten Wert geregelt. Sie Kammern 13 und 113 werden miteinander über eine Auegleichsleitung 75 verbunden; das Überdruckgebläse 17 Bchickt gegen den Gl-Gas-Sammler 46 das bei 13 und 113 abgezogene Sas zurück? ein vorher festgelegter Druck P3 wird über einen Druckregler 65 aufrechterhalten» der auf einen Saugschieber des Überdruckgebläses 17 oder auf seine Geschwindigkeit einwirkt. Das extrahierte Gas kann nach Belieben gegen eine Abfackelung 80 über einen Mehrwegschieber 44 gerichtet sein. Die Kammesa 12 und 112 werden mit inertem G-as G3 gespeist, welches aus dem Schornstein des Kessels 39 stammt oder werden über tinen Inertgasgenerator 67 oder über einen Stickstoffspeicher 68 gespeist; vorgesehen ist eine Rauchreinigungseinrichtung und, wenn die Reinigung nicht korrekt ist, eine Kontrolleinrichtung 77, die den Generator 67 oder den Speicher 68 liefern läßt, *
Ein Überdruckgebläse 69 speist die Kammern 12 und 112 über eine Ausgleicheleitung 70; ein Druckregelschieber hält in der Leitung 70 einen bestimmten Druck P2 aufgrund eines Druckreglers 72 aufrecht, der zwei Drucksignale, das eine aus der Leitung 75* das andere aus der Leitung 70 empfängt.
Selbstverständlich kann man auch die Regler 63, 65 und 72
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miteinander verknüpfen, damit die Druckunterschied· zwischen 59 t 60, 70 9 75 auf bestimmten Werten gehalten werden.
Fig. 2 zeigt einen Kompressor in einem einzigen Teil 31; handelt es sich um einen mehrteiligen Kompressor, so bleibt der niederdrückteil BP nach der Erfindung ausgerüstet, wie mit Bezug auf Pig. 2 beschrieben; der Körper oder Teil HP und gegebenenfalls der oder die !Teile oder Körper MP sind je mit zwei Gehäusen 5 mit 5 Kammern ausgestattet und die untereinander verbundenen Kammern 15 sind mit dem Saugkasten verbunden, dessen Druck im Betrieb der geringste ist'.
Im folgenden wird nun die Arbeitsweise des Systems mit Gassperren nach der Erfindung beschriebene Tür die Kammern 11 und 111 führt man in die Anordnung Gas Gl mit 1/3 Stickstoff und 2/3 Methan ein. Bekanntlich ist ein Stickstoffzusatz am Eintritt in die Cjjogeneinheit 32 notwendig; die Anordnung berücksichtigt diese Zuführung oder diesen Zusatz, Wenn Stickstoff im Überschuß in die Cryogeneinheit eingeführt wird, muß dieser Überschuß in dem bei 47 aus der Cryogeneinheit 32 austretenden Reinigungsgas eliminiert werden; fehlt Stickstoff* so wird ein Zusatz geliefert. Im übrigen wird Inertgas G3 in die Kammern 12 und 112 eingeführt; ein Teil dieses Gases entweicht gegen die Kammern 13 und 113 und wird in das Gas G2 eingeführt, welches durch die Kammern 13 und 113 aufgenommen wird.Di· Tatsache, daß hier Inertgas G3 in das Gas G2 eingeführt wird, stellt keinerlei Nachteile oder Unzweekmäßigkeit dar. Ein Teil des Inertgases G3 wird in die Atmosphäre über die Kammern 14 und 114 und die Sammler 19 und 119 abgeführt, dief um das Personal nicht zu stören, entfernt
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angeordnet sein können; dank dieser Inertgassperre besteht bei einem mechanischen fehler der Maschine keine Gefahr eines Entflammen des Gases durch Wärme oder Zündfunken. Das aus den Kammern 13 und 113 abgezogene Gas G2 kann in den Gl-Gas-Sammler 46 rückgeführt werden oder Über den Schieber/und die Leitung 83 zur Abfaokelung 80 geleitet werden. Sa das Inertgas Wasserdampf und CO2 enthält, ist vorgesehen, die Rückführstelle 81 für das Gas G2 am Sammler 46 nach der Entnahmestelle 82 für das Sperrgaa an 46 vorzusehen; hierzu ist eine Regelung für die Zirkulationsrichtung des Gases in 46 vorgesehen.
So wird durch die Erfindung eine Dichtung mit Gassperren mit erheblichen Vorteilen bezogen auf die bekannte Torrichtung mit öl realisiert; es besteht keine Gefahr 9 daß der Kältegaskreielauf und damit die Kompressoren, Wärmeaustauscher, deren Hllfsaggregate sowie die Instrumente durch Flüssigkeit verschmutzt werden; es entsteht auch kein kostspieliger Sperrflüssigkeitsverbrauch; Probleme beim Abtropfen bzw. Ablaufen verunreinigten Öls treten nicht auf; es stellt sich eine Rückgewinnung der Wärme bzw. der Kalorien des Sperrgases ein, indem dieses Gas zum Sammler der Kessel rückgeführt wird; es erfolgt ein kontrolliertes bzw. geregeltes Einführen von Stickstoff in den Kältemittalkreislauf; bei Gasleckverlusten nach außen handelt es eich ausschließlich um Inertgas» verlust^ wobei jede Gefahr einer Flamme oder Explosion im Falle eines mechanischen Unfalls oder einer solchen Störung ausgeschlossen wird.
409838/0823 Ansprüche

Claims (2)

  1. Diohtungseinriehtung mit Gassperre für Lager zur Durchführung von Wellen im Gestell einer ein Gas verarbeitenden oder behandelnden Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Durchführung der Welle (2) ein fest mit dem Gestell (1) verbundenes Gehäuse (5) vorgesehen ist, welches die Welle (2) zwischen dem Gestell (1) und dem Lager (3) umgibt und um die Welle (2) herum mehrere gagen die Welle offene Ringkammern bildet s näsllch % eine erste Ringkammer {11), die unter Druok mit Spexrgas gespeist ist; eine ssweite Ringkammer (12) zwischen eier ersten Eingkammer (11) und dem Lager (3)? welch© unter Druck mit Inertgas gespeist wird» ein© dritte Bingkasmsx1 (13) sswiaohen der ersten Ringkaramer ClI) und &&x gleiten Blngkamaer (12) 8 welche durch eine Saugeinriehtimg (1?) unter einem Drucks der geringfügig kleiner als der atmosphärische ist., gehalten ist} sin© viert© Singkammar (14.)9 die zwischen der zweiten Hingkammer (12) und dem Lager (3) angeordnet ist und die mit der Atmosphäre über eine Leitung (19) in Verbindung steht? die an einem weit entfernten Ort münden kannj und5 lediglich für die Durchführung der Welle (12) auf der Hochdruck- oder Mitteldruckseite der Maschine, einer fünften Ringkammer (15)» die zwischen der ersten Ringkammer (11) und dem Gestell Cl) angeordnet ist und dia mit verarbeitetem oder behandeltem Gas von der Seite geringeren Drucks dar Maschine aus beaufschlagt ist»
  2. 2. Yorriehtung nach. Anspruch I3 gekennzeichnet durch säi© guorednung wenigstens einer Einrichtung an sich bekannter Art5 welch© äie Leckverluste beschränkt uM welche auf
    - 10 409838/0823
    - ίο
    Seit© ainor dar Hingkammern rll? 12» 13» 14 oder 13) angeordnet ίητ·.
    3> Vorrichtung nach, ainea der Ansprüche 1 oder 2, in Anwendimg mxi' ©inen Kompressor zur Verflüssigung von Irögaa, d,%di.?roh gekennzeichnet, daß daa die beiden Ringkammern (12 und 112) apeissnde Inertgas- Gas ist, welches mm dsm Kamin ;66) einen Kessela (.39) stammt und durch eine Iumchgas^ainigungseinriohtung (76) unter Überwachung äurch eine Regeleinrichtung 177) gereinigt ist. welche im jj'all© eines Mangels an gereinigtom 3as aInen Inörtgaojenai'ajor 6Tj1? dann einen Stickatoi'fspeichar f68i liefern laß';? und daß das Inertgas unter "Druck durch sin Überdruckgöbläee (69) gesetst ist-, äesjften Schie%üSi' '71) über ©inen Druckregler (72) gesteuert Io fe, dar &:l<a ürüeke in den zweiten (12 und 112) und drittem 13 und 113\ Eingkammern aufnimmt.
    4* Vorrichtung nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, daß dieser Druck des die Ringkammern (11 und 111) spsisenöen Sperrgases durch einen Schieber (62) geregelt iat, der von einem Druckregler (63) betätigt ist, welcher die Drücke in dsn ersten (Il und 111) sowie der fünften (15) Ringkanmierin) aufnimmt; und daß das Sperr gas aus Leichtbreiinstoff-Ckis Cfual-gaa) und/oder aus einem Yerflüsslgungskompraseor stammend» Reinigungsgas zusammen gesetzt ist.
    5ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 odir dadurch gekennsseichnetj daß diese Saugeinrichtung (17) für die dritten Kammern (13 und 113) aus einem überdruokgebläse ( surpresgeur) C17) beatehts, das von einem Eonstantdruckregler (65) gesteuert ist.
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    Leerseite
DE2411243A 1973-03-14 1974-03-08 Dichtungseinrichtung mit gassperre, insbesondere fuer kompressoren zur verfluessigung von erdgas Withdrawn DE2411243A1 (de)

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