DE2518919A1

DE2518919A1 - Kreiselverdichter-gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE2518919A1
Application number: DE19752518919
Authority: DE
Inventors: Karol Pilarczyk
Original assignee: NORWALK TURBO Inc
Current assignee: Swiss Metallworks Selve Ltd Thun Ch
Priority date: 1974-05-03
Filing date: 1975-04-29
Publication date: 1975-11-13
Also published as: US4057371A; CH604013A5; IT1037760B; FR2269650A1; AU8005275A; BE828552A; DE2518919C2; NL7504971A; NL183840C; CA1044472A; FR2269650B1; JPS5129611A; JPS6224610B2; GB1512993A; NL183840B

Description

PATENTANMELDUNG

■ness:

Anmelder: Norwalk-Turbo, Inc.
7 Northway Lane
Latham, New York 12110 U.S.A

Titel»

Kreiselverdichter-Gasturbinenanlage

Die Erfindung betrifft schnellaufende Kreiselverdichter, insbesondere schnellaufende Kreiselverdichter, die von einer Gasturbine angetrieben werden.

Kreiselverdichter finden auf verschiedenen Gebieten Verwendung und werden immer mehr in der wachsenden Erdgasindustrie für solche Aufgaben eingesetzt wie Gassammeln, Druckerhühen, Fördern, Nachverdichten, Verteilen usw.. Insbesondere auf de* Gebiet der Gasdruckerhöhung .besteht ein Bedarf an schneilaufenden Kreiselverdichtern, die verhältnismäßig wartungsfrei arbeiten, für den leichten Transport sowie die leichte Aufstellung an Ort und Stelle kompakt sind und von Antriebsaggregaten angetrieben werden, die schnell verfügbare Energieträger benutzen. Somit wäre es in der Erdgasindustrie und in der Verfahrenstechnik wünschenswert, einen schnellaufenden Verdichter zur Verfugung zu haben, der zusammen mit

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seinen Antriebsaggregat eine kompakte Anlage fUr einen wirksamen, verhältnismäßig wartungsfreien Betrieb bildet.

Bisher sind Kreiselverdichter nur in der Lage gewesen,mit hohen Wellendrehzahlen auf Grund der Verwendung von Getrieben zu arbeiten, die zwischen dem Verdichter und dem Antriebsaggregat angeordnet werden. Die Verwendung solcher Getriebe erfordert jedoch nicht nur eine Betriebsüberwachung wegen der Schmierungserfordernisse, sondern kann auch zu Wartungsproblemen führen, die typisch mit dem Vorhandensein von beweglichen Teilen verbunden sind, welche Verschleiß und Störungen unterliegen. Außerdem erhebt das Vorhandensein eines Getriebes die GrOße und das Gewicht der aus Verdichter und Antriebsaggregat bestehenden Gesamtanlage· Während Gasturbinenaggegate in der Lage sind, eine hohe Leistung in einem Kompakten Aggregat zur Verfügung zu stellen und hohe Wellendrehzahlen zu entwickeln, ist deren Einsatz zum Antrieb von Kreiselverdichtern bisher nicht voll befriedigend verlaufen. Insbesondere hat die Verwendung von Turbinen zum Antrieb von Verdichtern zu Nachteilen geführt, die sich aus den Problemen der mechanischen Ausrichtung auf Grund der mechanischen Kupplung zwischen der Verdichterwelle und der Turbinen-Abtriebswelle ergaben. Diese Probleme der mechanischen Ausrichtung werden erhöht, wenn das Turbinenaggregat mechanisch verbundene Gaskompressor- und Leistungsturbinenstufen besitzt.

Auf Grund der zuvor genannten Nachteile stand bisher keine kombinierte schnellaufende Kreiselverdichter-Antriebsanlage zur Verfügung, die kompakt, wirksam im Betrieb sowie frei von Ausrichtung«- und Wartungsproblemen ist, um zum Einsatz in der Verfahrenstechnik und der Erdgasindustrie geeignet zu sein, einschließlich solch unterschiedlicher Einsatzfälle wie für eine Gasgewinnung auf vor den Küsten stehenden Plattformen.

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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine solche Kreisel verdichter-Antriebsanlage zu schaffen, die den Verdichtern nach dem Stand der T_echnik anhaftenden Nachteile beseitigt.

Diese Aufgabe wird bei eine« schnellaufenden Kreiselverdichter, der eng und direkt nit der Leistungsturbine eines zweiwelligen Gasturbinenaggregats verbunden ist, dadurch gelöst, daß dessen Gaserzeugerteil getrennt von seiner Leistungsturbine angeordnet wird· Durch die direkte Kopplung der Verdichterwelle «it der Antriebswelle der Leistungsturbine des Turbinenaggregats dreht sich die Verdichterwelle mit der gleichen hohen Drehzahl wie diejenige der Leistungsturbine. Somit kann gemäß dieser Erfindung ein Kreiselverdichter, der eine oder Mehrere Stufen hat, von einem Gasturbinenag|regat angetrieben werden, dessen Leistungswellendrehzahl 33.000 U/min in eine» Aggregat mit einer Nennleistung von 650 PS beträgt, so daß in einer kompakten und wirksamen Verdichter-Antriebsaggregatanlage eine Erdgasverdichtung in Druckverhältnissen von bis zu 6 t 1 erreicht werden kann. Die kompakte Ausfuhrung und das geringe Gewicht einer solchen Anlage werden dadurch vor Augen gefuhrt, daß dieselbe nur 15 m Bodenfläche benötigt und etwa 1500 kg wiegt, so daß sie leicht aof einem Anhänger montiert werden kann, um mit einem leichten Lastkraftwagen oder mit einer Luftbrücke an Ort und Stelle gebracht zu werden, z. B. zu vor den Küsten stehenden Plattformen, den sogenannten Offshore-Plattformen. In Reihenschaltung können solche Anlagen Gas vom atmosphärischen Druck bis auf 100 kg/cm verdichten. In Parallelschaltung können große Gasmengen gefördert werden.

Die direkte Kopplung zwischen der Verdichterwelle und der Leistungsturbine macht es nicht erforderlich, elastische Zwischenstücke oder sonstige mechanische Spezialkupplungen zu verwenden, die Ausrich-

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tungsprobleme ergeben können. Außerdem wird gemäß der Erfindung das zwischen dem Verdichter und der Gasturbine angeordnete Leistungsturbinen-Auspuffgehäuse mittig montiert, um eine gleichmäßige und freie Dehnung des Gehäuses unter Härmebeanspruchungen sicherzustellen. Somit wird die notwendige Ausrichtung zwischen den stationären und rotierenden Teilen der Leistungsturbine und des Verdichters weiterhin gewährleistet.

Die im allgemeinen sowie im einzelnen im folgenden im Zusammenhang mit einer Ausführungsform dargestellte und beschriebene Gasturbinen-Verdichter-Anlage ist besonders fUr den Einsatz bei Erdgas geeignet. Da die Gasturbine und der Kreiselverdichter ein verhältnismäßig geringes Gewicht haben und keine hin- und hergehenden Kräfte vorhanden sind, erfolgt der Betrieb reibungslos und schwingungsfrei, während fUr die Aufstellung verhältnismäßig wenig Raum erforderlich ist, ohne daß ein Fundament vorgesehen werden nuß. Somit ist die Anlage besonders vielseitig und an viele Verwendungsfälle anpaßbar· Der Gaserzeuger ist auf dem Markt erhältlich und kann leicht von der Anlage getrennt werden, ohne daß Rohrleitungen oder andere Einrichtungen mit großem Aufwand abgebaut werden mUssen. Das Regelsystem kann eine automatische Anfahrt- und Abschaltfolge einschließen, ein automatische Pumpverhütung sowie Druck-, Temperatur- und Drehzahlanzeige, Schaltrelais und Schalter fUr Verdichterund Gasturbinenbetrieb. Schutzvorrichtungen mit Vorkehrungen für Alarmanzeige und Abschaltung können auch vorgesehen werden.

Die Erfindung ist in einem Ausfuhrungsbeispiel vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer vpllständigen Verdichter-Gasturbinenanlage,

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Fig. 2 einen Querschnitt entlang einer vertikalen Ebene durch die Drehachse des Verdichters und der Leistungsturbine; man erkennt dabei den Verdichter und den Leistungsturbinenteil der Gasturbine,

Fig. 3 ein vertikaler Querschnitt, die in vergrößerter Einzelheit den Leistungsturbinenteil, zeigt, einschließlich der Kraftübertragungswelle und der Heißgasdichtung,

Fig. 4 ein vertikaler Querschnitt, die in vergrößerter Einzelheit die direkte, enge Kopplung zwischen der Verdichterwelle und der Kraftübertragungswelle zeigt, einschließlich des Traglagers und der Öldichtungshülse und

Fig. 5 einen Aufriß entlang der Linie 6-6 der Fig. 2 mit Turbinenauspuffgehäuse und Montagevorrichtungen·

Figur 1 zeigt eine vollständige Verdichter-Gasturbinenanlage 10, die eine starre Grundplatte 12 einschließt, auf der ein Kreiselverdichter 14, ein Gasturbinenaggregat 16 und ein Regelsystem 16 fUr voll automatischen, unbewachten Dauerbetrieb aufgebaut sind. Wie im allgemeinen auf der Schalttafel 20 gezeigt, kann das Regelsystem Vorrichtungen für die Anzeige der Drehzahl, des Drucks und der Temperatur sowie automatische Geräte fUr das Anfahren, den Betrieb und die Schutzabschaltung einschließen· Das Verdichter-Schmier- und Sperrölsystem 22 mit dem Ö'lverteiler und de« Filter ist ebenfalls allgemein als Teil der Verdichter-Gasturbinenanlage in Figur 1 dargestellt.

Die Gasturbine 16 schließt einen Gaserzeugerteil 26 ein, der einen ringförmigen mit Siebversehenen Lufteintritt 28 hat. Der Gaserzeugerteil des Turbinenaggregats schließt auch ein Nebengetriebe 30

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ein. Der Verbrennungs- und Leistungsteil der Gasturbine ist im allgemeinen bei 32 dargestellt, während der Heißgasauspuff bei 34 dargestellt ist.

Der Gaserzeugerteil 26 der Gasturbine ist in bekannter Ausfuhrung. Der Gaserzeugerteil hat keine mechanische Verbindung zwischen seiner Kompressorturbine und der Leistungsturbine des Aggregats, so daß das Aggregat zwei Wellen hat, eine Kompressorwelle und eine Leistungsabtriebswelle, die an der Leistungsturbine angeschlossen ist. Der auf dem Markt angebotene Gaserzeugerteil 26 kann sein eigenes Schmiersystem als Bestandteil der Gasturbine haben. Der konventionelle Gaserzeugerteil hat auch ein Nebengetriebe 30, das in diesem Paket benutzt werden kann, um die Pumpe des Druckölsystems 22 anzutreiben. Da der Gaserzeugerteil 26 im wesentlichen eine in sich geschlossene Einheit ist, kann er leicht direkt auf dem Leistungsturbinen-Auspuffgehäuse montiert und auch leicht davon gelöst werden, ohne daß ein zeitraubender und aufwendiger Abbau von Leistungen oder anderen Einrichtungen erforderlich ist. Der Gaserzeugerteil 26 wird auf der starren Grundplatte 12 durch ein elastisches Blech 36 montiert, das an dessen vorderem Ende, vom Leistungsturbinenteil entfernt, angeordnet ist. Das elastische Blech 36 ist ausreichend starr, um den Gaserzeugerteil 26 zu unterstützen, wobei es gleichzeitig auch ausreichend elastisch ist, um in Richtung der Drehachse des Gaserzeugerkompressors eine Dehnung zu ermöglichen, die auf Kräfte zurückzuführen ist, welche durch Wärmebeanspruchungen erzeugt werden.

Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht vertikal durch die Drehachse des KompressKors; dargestellt sind dabei der Kompressor 14 sowie der Verbrennungs- und Leistungsteil 32 der Turbine, während der konventionelle Gaserzeugerteil nicht im einzelnen dargestellt ist. Der Verbrennungs- und Leistungsteil 32 schließt das Turbinen-Außerswandgehäuse 40 ein, welches eine ringförmige Brennkammer 42 umgibt«

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Druckluft aus dem Gaserzeugerteil tritt in die Brennkammer 42 aus dem Bereich zwischen dem Turbinen-Außengehäuse 40 durch die gelochte Brennkammerauskleidung 44 ein. BrennstoffdUsen 46 ragen in die Brennkammer 42 hinein, während ein Zünder bei 4ε dargestellt ist. Teilweise dargestellt ist ein StUck der Nabe des Gasturbinenkompressor-Turbinenradsx 50 rechts vom Abscheider 52.

Wie durch die Pfeile in Figur 2 angedeutet, strömen die Verbrennungsgase, nachdem sie das Kompressorturbinenrad passiert haben, durch die Leitschaufeln 54 und prallen auf das Leistungsturbinenrad 56, um es anzutreiben. Aus nichtrostendem Stahl bestehende Auskleidungen 58 leiten die Abgase zum Turbinenauspuffgehäuse 60. Das Auspuffgehäuse weist eine Teilringform 62 auf, die die Abgase ins Freie durch den glockenförmigen Auspuff I 34 abbläst. Das Auspuffgehäuse ist eine aus einem StUck bestehende Gußeisenkonstruktion, die auf der Grundplatte Ί2 mittels elastischer Bleche montiert wird, wie im einzelnen weiter unten in Verbindung mit Figur 6 erläutert wird. Das Auspuffgehäuse 60 wird mit Isolierung 64 abgedeckt.

Das Leistungsturbinenrad 56 ist auf der Leistungsübertragungswelle 70 aufgesetzt, die sich in Kippklotzlagern 72 dreht, die im Lagerbock 74 angeordnet sind. Bei der in Figur 2 dargestellten AusfUhrungsform ist die Leistungsübertragungswelle 70 mit der Kompressorleistungseintriebswelle 76 durch eine Keilverzahnungskupplung 78 /erbenden. Eine Heißgasdichtung 80 verhindert, daß die heißen Turbinfengase in den Lagerbockbereich eindringen. Eine Vorrichtung 82 dient zur Zuführung von Schmieröl zu den Kippklotzlagern 72, während ein Ablauf 84 das verbrauchte Öl abfuhrt. Der Ablauf 84 wirkt auch als Abschirmung für die Schmierölzuführung 82, so daß bei Bruch der Schmierölzuführungseinrichtung 82 öl nicht auf das Heißgas-Auspuffgehäuse 60 gespritzt wird. Das Innere des Lagerbocks wird bei der Öffnung 86 ins Freie entlüftet.

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uer in Figur 2 dargestellte Kreiselverdichter ist in Trommelausführung und hat ein vertikal geteiltes Stahlgehäuse 90 mit koaxial angeordneten Eintritts- und Austritteflanschen· Der Austrittsflansch 15 ist in Figur 1 dargestellt. Das Verdichtergehäuse 90 ist starr an der Grundplatte 12 durch einen Verdichtersockel 92 befestigt« Das Verdichtergehäuse 90 ist eine einteilige Gußkonstruktion, die weiterbearbeitet wird, um eine Bohrung oder Kammer 94 zu erhalten, die die Stufenteile des Kreiselverdichters aufnimmt. Ein Verdichter-Enddeckel 96 begrenzt weiterhin die Kammer, während die Bohrungsentlüftung 98 eine Druckausgleichleitung ergibt. Der Enddeckel 96 ist entfernbar an dem Gehäuse 90 durch Bolzen 100 and Bolzenmittern 102 befestigt. Eine ÖlzufUhrungsleitung 104 und 01-abläufe 106 sind in den Enddeckel 96 eingearbeitet.

Die in Figur 2 dargestellte Ausfuhrungsform des Verdichters enthält vier Stufen, von denen jede im wesentlichen aus den nachstehend genannten gleichen Teilen bestellt, die in Figur 2 und teilweise im Querschnitt in Figur 10 dargestellt sind. Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 10 erkennt man die Laufräder 110, die mit Labyrinthdichtungen 112 zu einem Laufzeug zusammengesetzt sind, das unter Spannung mittels eines Spannbolzens 114 zu einem Ganzen verbunden ist. Jede Stufe besteht aus einem Laufrad 110, einer Leitschaufeieinrichtung 118 und einem Staurand 120. Eine Zwischenstufendichtung 112 ist ebenfalls vorgesehen. Das Laufrad 110 besitzt laufschaufeln 111, die durch den laufschaufelmantel 109 abgedeckt sind. Das Laufrad kann in offener oder ummantelter Ausfuhrung sein, die zur Erläuterung dargestellt ist, wobei es den Fachleuten klar ist, daß die Schaufelkennwerte von dem Konstrukteuer nach bekannten Verfahren ausgewählt werden können, um den verlangten Betriebsbedingungen zu entsprechen. Über dem Laufrad 110 ist die Eintrittsfteitschaufeleinrichtung 118 angeordnet, die eingegossene Leitschaufeln 128 hat. Die Eintrittsleitschaufeleinrichtung 118 ist horizontal

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geteilt, um Über dem Laufrad 110 vor dem Einbau in das Verdichtergehäuse 90 angeordnet zu werden. Jede Hälfte der Eintrittsleitschaufeleinrichtung ist eine einteilige Gußkonstruktion. Konzentrisch umrf die Eintrittsleitechaufeleinrichtung 118 herum ist ein Staurand 120 angeordnet, der im gesamten Querschnitt in Figur 10 dargestellt ist, wo die Rücklaufschaufeln 126 zu erkennen sind. Der Staurand ist eine einteilige Gußionstruktion mit eingegossenen Rücklaufschaufeln 126. Wie man der Figur 2 entnehmen kann, passen die zusammengesetzten Stufenteile zueinander, um eine dichte Trommel zu bilden, die genau in das Verdichtergehäuse 90 paßt und darin durch Verdichterbolzen 130 gehalten wird. Konventionelle O-Ringdichtungen können vorgesehen werden, um eine dichte Passung zu gewährleisten, jedoch sind wegen des ausgezeichneten wechselseitigen Ineinanderpassens der Teile keine speziellen Befestigungsvorrichtungen erforderlich. Der Gasfluß ist durch die Pfeile angedeutet·

Es ist klar, daß die Laufradwahl, die Größe und Form der Leit- und Rücklaufschaufeln sowie die relative Fluchtung voe Konstrukteur in Übereinstimmung mit bekannten Grundsätzen geändert werden können, um für jede Stufe bei den jeweils vorliegenden Betriebsverhältnissen die optimale Strömungstechnische Ausbildung zu erreichen. In gleicher weise sind Werkstoffe fUr solche Teile bekannt und können entsprechend ausgewählt werden.

In Figur 2 erkennt man, daß die erste Staurand- und Leitschaufeleinrichtung, wenn man von links nach rechts vorgeht, mit dem Eintrittsmantel 122 einen schaufellosen Diffusorkanal 124 bildet, um Druckgas vom Austtitt des Laufrads 110 zur nächsten Stufe zu fördern. Von dem schaufellosen Diffusor124 strömt das Gas durch die Rücksaufschaufeln 126 des Staurands und dann durch die Leitschaufeln 128 zum Eintritt des Laafrads der nächsten Stufe. Ein Mantel 132

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bedeckt eine Hülse 134, die das Drucklager und die Öldichtung für die Verdichter-Laufzeugwelle am Eintrittsende enthält. Diese gesamte Hülse wird durch einen Enddeckel 136 abgedeckt. Die Verdichterwelle dreht sich auch innerhalb einer Hülse 138 am Austrittsende des Verdichters; diese Hülse enthält auch ein Traglager und eine öldichtung.

Obwohl die in Figur 2 dargestellte Verdichterausführung vier Stufen besitzt, kann ein Verdichter gemäß dieser Erfindung von einer bis vier Verdichtungsstufen, selbst im gleichen Gehäuse 90 haben, wenn dies gewünscht wird; dabei verwendet man dann entsprechend bemessene Teile. So kann z.B. bei einer einstufigen Ausführung die Hülse 134 mit ihrem Drucklager und der Öldichtung fortfallen, wobei dann das Laufrad und die anderen Stufenteile auf der äußersten rechten Seite des Verdichters in dem Bereich angeordnet werden, der von den Stufen drei und vier des in Figur 2 dargestellten Verdichters eingenommen wird.

Weiterhin kann das Laufrad einer einstufigen Maschine auf einer Welle angeordnet werden, die aus einem Stück mit der Kraftübertragungswelle 70 besteht, so daß die Kupplung 78 und das nächst gelegene Lager 72 fortfallen. Somit kann das Laufrad einer einstufigen Verdichterausführung auf dem auskragenden Teil einer Fliegend angeordneten Welle montiert werden, während noch die enge, direkte Kupplung mit dem Leistungsturbinenrad 56 gegeben ist.

Figur 3 zeigt in vergrößerter Einzelheit das Leistungsturbinenrad 56, das an die KraftÜbertragungswelle 70 angebaut ist. Das Leistungsturbinenrad 56 hat eine hohle Welle 160, die mit der Kraftübertragungswelle 70 durch eine Paßfeder und eine Spannschraub© 162 verbunden ist, welche durch einen Sperring 164 festgehalten wird. Die Kraftübertragungswelle dreht sich innerhalb des Kipp»

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klotzlager 72 und der Heiß^asdichtung 80, wie auch in Fig. 2 dargestellt· Das Traglager 72 und die Heißgasdichtung 80 werden in dem Lagerbock 74 gehalten, der aus einem oberen Lagerbock 73 und einem unteren Lagerbock 75 besteht, die gemäß der Darstellung mit einer Isolierung 77 abgedeckt sind. Die Heißgasdichtung 80 hat Labyrinthdichtkanten 79, die die Fläche der rotierenden KraftÜbertragungswelle 70 abdichten. Die Dichtkante 81 oder Schaufel stellt eine Meßschaufel dar, die wie folgt arbeitet:

Kühlluft, die in der Tubine bnutzt wird, strömt durch die Hohlwelle 160 der Leistungsturbine 56 in den darin befindlichen Hohlraum 161. Von dem Hohlraum 161 strömt diese Kuhlluft durch die Öffnung 163 in der Welle 160 und durch die Öffnung 165 in den zylindrischen Kragen 167 der KraftUbertragungsvelle 70, um Über die Kante der Meßschaufel 81 zu fließen, von wo aus die entlang der Kante der Leistungsturbine 56 und durch Venturieffekt entlang der Innenseite der Brennkammerauskleidung 58 zur Kühlung derselben gesaugt wird.

Im einzelnen zeigt Figur 3 auch das Traglager 72, das aus einem Gehäuse 67 besteht, in dem am Umfang Kippklötze 69 angeordnet sind, die durch Halterungen 71 festgehalten werden. Das Lagergehäuse 28 kann geteilt sein und die Hälften können durch Vorrichtungen 73 verbunden werden. Schmieröl wird in dieses Traglager 72 durch die Schmierölleitung 82 eingeführt, die eine Verlängerung der in Fig. dargestelltten Leitung ist; die Einfuhrung erfolgt Über den unteren Lagerbock 75 in eine ringförmige Aussparung 83 des Lagergehäuses 67, Das Öl fließt Über den Klotz 69 innerhalb des Lagers und tritt Über die Oberkante des Klotzes 69 in den Lagerbockbereich, von wo aus es schließlich Über den in Fig. 2 dargestellten Ablauf 84 abgeleitet wird. Das Lager 72, das das Ende der Kraftübertragungswelle 70 trägt, kann nicht nur als Traglager tätig

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sein, sondern wirkt auch als Drucklager mit ringförmigen Druckflächen 65.

Aus Figur 4 ist eine vergrößerte Einzelheit des Bereiches der direkten Kupplung zwischen der KraftUbertragungswelle 70 und der Verdichter-Krafteintriebswelle/fcu erkennen. Wie auch in Figur 2 gezeigt, dreht sich die KraftUbertragungswelle 70 innerhalb eines Lagers 72, das zwischen der inneren Kappe 85 und der unteren Hälfte 75 des Lagerbocks 74 angeordnet ist. Die Verdichterwelle 76 ist mit der KraftUbertragungswelle 70 durch eine Keilverzahnungskupplung 78 verbunden. Die Verdichterwelle 76 enthält Kanäle 170, durch die Öl zur Kupplung 78 gefuhrt wird, die in der selbstausrichtenden Ausfuhrung ist. Von dieser Kupplung aus tritt das Ol in den Lagerbockbereich ein und wird zum Ablauf 84 abgeleitet, der in Figur 2 dargestellt ist, und zwar Über einen Ablauf 168. Das Öl in den Kanälen 170 stammt aus deft Hochdruck-Sperrölsystem und wird Über die SperrölzufUhrungsleitung 182 angeliefert, wobei sein hoher Druck durch den Kanal 172 abgebaut wird, der als Druckminderungsblende wirkt.

Die Verdichterwelle 76 dreht sich innerhalb dines Traglagers und einer SperrhUlse 138. Die aus Traglager und Sperrhülse 138 bestehende Kombination umfaßt ein Gehäuse 174, welches ein Kippklotzlager 72 der Art enthält, wie sie die zuvor unter Bezugnahme auf Figur 3 beschriebene KraftUbertragungswelle umgibt. Gleiche Ziffern bezeichnen hier gleiche Teile. Das Gehäuse 174 enthält auch eine im allgemeinen mit 176 bezeichnete elastische Kohleringdichtung· Die Kohleringdichtung 176 enthält innerhalb eines Gehäuses 178 Kohleringe 180, Über deren Fläche Hochdruck-Sperröl fließt, um eine wirksame Gasdichtung zu bilden. Das Sperröl wird Über die Sperröl-ZufUhrungsleitung 102 innerhalb des Verdichtergehäuses eingeführt und tritt durch den ölkanal 184 in das Hülsengehäuse und den Sperring «in· Das Sperröl strömt Über die Oberkante der

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Kohleringe, während ein Strom Über die Druckeinderblende 172 zur Schmierung der Kupplung 78 geleitet wird.

Ol fließt kontinuierlich Über die Fläche der Kohledichtringe und aus den Ablauf 186 in Gehäuse 90 heraus, sowie durch den in Gehäuse 174 gelegenen Ablauf 188,der das öl sowohl vom Traglager als auch vom Sperring sammelt. Das Schmieröl hat im allgemeinen einen höheren Druck als das Gas im Verdichter, um einen Gasaustritt zu verhindern. Die öldichtung und die Lager sind teilweise gegen den Hochdruckbereich des Verdichters durch eine Labyrinthgasdichtung 190 abgesperrt. Die gesamte Kombination aus Traglager und öldichtung 138 wird in dem Verdichtergehäuse 90 durch eine enge Passung mit O-Ringen 192 gehalten·

Die Verdichter-Krafteintriebewelle 76 wird mit dem im allgemeinen bei 194 dargestellten Laufzeug durch die Ankerschraube 114 verbunden. Das Laufzeug umfaßt die Laufräder 110 und die Oyrinthdichtungen 112, die unter Spannung durchJ die Ankerschraube 114 zusammengehalten werden, welche durch die Laufzeugteile hindurch gesteckt, mit der Verdichterwelle 76 verschraubt und vor der Befestigung gespannt wird. Die Welle 76 und das Laufzeug 194 liegen neben der Ausgleichstrommel 196, die sich in dem Ausgleichring 198 dreht, der in das Verdichtergehäuse 90 eingebaut ist. Die Ausgleichtrommel 196 hat Schaufeln 200, um eine Gasdichtung zu bilden. Unter Bezugnahme auf Figur 2 kann man die Ausgleichsleitungsentlüftung 98 erkennen, die auch in größerer Einzelheit in Figur 4 dargestellt ist und den Druck an den Enden des Laufzeugs innerhalb des Verdichters vergleichmäßigt, indem sie es ermöglicht, daß das Gas eine Kraft auf beide Enden ausübt. Hier wird die Kraft auf die in dem Hohlraum freiliegende Fläche der Ausgleichtrommel ausgeübt. In Figur 4 sieht man auch Stufenteile, nämlich das Laufrad 110, die Zwischen-

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Stufendichtung 116 und die Eintrittsleitschaufeleinrichtung 118·

Ein Abzugskanal fUr das Hochdruckgas ist bei 204 dargestellt; er wird von der Leitschaufeleinrichtung 118 und der Endplatte 206 gebildet.

Figur 5 zeigt einen stirnseitigen Aufriß, teilweise im Querschnitt, entlang der Linie 6-6 der Figur 2/ man sieht, wie das Turbinenauspuffgehäuse 60 montiert ist. Das Auspuffgehäuse 60 wird an der Grundplatte 12 durch vertikale Montagebltfcke 260 und den horizontalen Montageblock 261 befestigt. Ein Paar vertikaler, elastischer Bleche 262 ist starr an dem horizontalen Montageblock 261 befestigt. Diese elastischen Bleche werden an die Montageblöcke 264 geschweißt, die an dem Auspuffgehäuse 60 durch Schrauben 256 befestigt sind. Die elastischen Bleche 262 sind in der Richtung senkrecht zur Papierebene starr, während sie in Richtung der. Papierebene senkrecht zur Drehachse der KraftUbertragungswelle elastische sind, um Dehnungskräfte aufzunehmen, die innerhalb des Auspuffgehäuses 60 durch Wärme erzeugt werden. Außerdem hat der horizontale Block 261 ein Bohrloch 260, in welchem sich ein Stellstift 270 frei gleitend in vertikaler Richtung bewegen kann, während er in der Richtung senkrecht zur Papierebene, der axialen Richtung gemäß Figur 2, beschränkt ist. Dieser Stift ist an dem Auspuffgehäuse durch einen Montageblock 272 und Befestigungsstifte 274 befestigt. Somit wird, wie man den Figuren 5, 2 und 1 entnehmen kann, das Auspuff gehäuse 60 mittig auf die Grundplatte 12 mittels der elastischen Bleche 262 gesetzt, die eine gleichmäßige und freie Wärmedehnung sowie -schrumpfung des Gehäuses in allen Richtungen senkrecht zur Drehachse des Verdichters und der Turbine erlauben.

Es kann auch, wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt, ein Wellenschwingungsgeber 700 vorgesehen werden und die Drehzahl der Keoft-

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Übertragungswellen kann durch einen Abtaster 702 ermittelt werden. Die Schutzvorrichtungen können mit dem ölschmier- und -sperrsystem verbunden werden.

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Claims

1.) Kompakte, schnelllaufende Kreiselverdichter-Gasturbinenanlage umfassend einen schnellaufenden Kreiselverdichter einschließlich einer Verdichterwelle, ein Gasturbinenaggregat mit einem Gaserzeuger und einer Leistungsturbine, um den Verdichter anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine zwei Wellen hat, eine für den Gaserzeuger und eine für den Verdichter, ohne daß eine mechanische Verbindung zwischen der Gaserzeugerwelle und der Kraftübertragungewelle des Gasturbinenaggregats vorhanden ist, eine Vorrichtung, die direkt und eng die Verdichterwelle sowie die Kraftübertragungswelle des Gasturbinenaggregats koppelt, so daß die Drahzahl der Leistungsturbine und der Verdichterwelle gleich ist, wodurch der Verdichter schneilaufend zu betreiben ist, mit der Maßgabe, daß Getriebe oder elastische Kupplungen mit mechanischer Ausrichtung zwischen der Kraftübertragungswelle und der Verdichterwelle nicht vorzusehen sind, um eine im wesentlichen störungsfreie direkte axiale Ausrichtung zwischen der Verdichterwelle und der Kraftübertragungswelle zu erzielen·

2. Kreiselverdichter-Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichterwelle und die KraftÜbertragungswelle eine durchgehende Welle darstellen.

3· Kreiselverdichter-Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turbinenaggregat-Heißgas-Auspuffgehäuse, das zwischen dem Verdichter und der Leistungsturbine des Gasturbinenaggregats angeordnet ist, sowie Vorrichtungen, durch die das Auspuffgehäuse gegenüber der Drehachse der Verdichterwelle und der Kraftübertragungswelle mittig angeordnet ist·

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4. Kreiselverdichter-Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur mittigen Montage blechartig elastische Vorrichtungen umfaßt, die an dem Auspuffgehäuse und an einer Grundplatte befestigt sind, welche gegenüber dem Verdichter fixiert ist, wobei die blechartigen elastischen Vorrichtungen in einer Ebene parallel zur Drehachse angeordnet sind und in einer Richtung parallel zur Drehachse ausreichend starr sind, um das Auspuffgehäuse zu stutzen und die Wärmedehnungs- oder Schrumpfungskräfte auszuhalten, welche in dem Auspuffgehäuse erzeugt werden, während sie in einer Richtung senkrecht zur Drehachse ausreichend elastisch sind, um «adial eine freie und gleichmäßige Wärmedehnung und Schrumpfbewegung des Auspuffgehäuses zu erlauben·

5. Kreiselverdichter-Gasturbinenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffgehäuse eine einteilige Konstruktion von im wesentlichen ringförmiger Gestalt darstellt mit ringförmig ausgebildeten Wänden, die den Bereich der direkten, engen Kupplung der Verdichterwelle und der Kraftübertragungswelle umgeben, während die der Leistungsturbine am nächsten liegende Auspuffgehäusewand auf dem Gasturbinenaggregat montiert und an den elastischen blechartigen Vorrichtungen befestigt ist, um einer Bewegung parallel zur Drehachse unfähig zu sein, während die dem Verdichter am nächsten liegende Auspuffgehäusewand frei dazu montiert ist·

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