DE3337132A1 - Expansion turbine with coupled compressor - Google Patents

Expansion turbine with coupled compressor

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DE3337132A1
DE3337132A1 DE19833337132 DE3337132A DE3337132A1 DE 3337132 A1 DE3337132 A1 DE 3337132A1 DE 19833337132 DE19833337132 DE 19833337132 DE 3337132 A DE3337132 A DE 3337132A DE 3337132 A1 DE3337132 A1 DE 3337132A1
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expansion turbine
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Dirk Dr.-Ing. Ginader
Bernhard Ing.(grad.) 5042 Erfstadt Schreiber
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

The rotor discs 12, 13 of the expansion turbine and compressor are over-mounted on a common shaft 11. The rotor discs 12, 13 of the expansion turbine and compressor, the shaft 11, the shaft bearings and the bearing support 10 are constructed as a constructional unit, to achieve a simple and maintenance-friendly design. The said unit is arranged in a housing 1 which is common to the expansion turbine and the compressor, and which has a gas inlet connection 17, 22 and a gas outlet connection 18, 21 for both the expansion turbine and the compressor. <IMAGE>

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFTLINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(s 447) S 83/81 (p. 447) p. 83/81

Sln/bd 11.10.83Sln / bd 11.10.83

Expansionsturbine mit gekoppeltem Verdichter Expansion turbine with coupled compressor

Die Erfindung betrifft eine Expansionsturbine mit gekoppeltem Verdichter, bei der die Laufräder von Expansionsturbine und Verdichter auf einer gemeinsamen Welle fliegend gelagert sind.The invention relates to an expansion turbine with a coupled compressor, in which the impellers of the expansion turbine and compressor are cantilevered on a common shaft.

Das Prinzip der Kälteerzeugung durch arbeitsleistende Entspannung eines Gases ist seit langem bekannt und wird bei Luft- und Gaszerlegungsanlagen der verschiedensten Bauarten angewendet. Dabei werden in allen Anlagen größerer Leistung Expansionsturbinen, zumeist in der Bauform der Radialturbine mit Gasströmung von außen nach innen, eingesetzt. Die dem Gas entzogene Leistung wird von der Turbine entweder über eine Getriebe oder einen Elektrogenerator an das Netz oder an eine auf gleicher Welle mit dem Turbinenrad sitzende ölwirbelbremse oder Luftbremse oder an einen Turboverdichterrad abgegeben, das auf dem freien Ende der Turbinenwelle angebracht ist. Aus Gründen der Wärmeisolierung ist bei der zuletzt genannten Bauart das Turbinenrad fliegend in einem eigenen Gehäuse auf dem einen Wellenende, das Turboverdichterrad ebenfalls in einem eigenen Gehäuse fliegend auf dem anderen Wellen-Form. 5729 7.78 The principle of cold generation through work-related expansion of a gas has been known for a long time and is used in various types of air and gas separation plants. Expansion turbines, mostly in the form of radial turbines with gas flow from the outside to the inside, are used in all systems with a higher output. The power extracted from the gas is transferred from the turbine either via a gearbox or an electric generator to the network or to an oil vortex brake or air brake located on the same shaft as the turbine wheel, or to a turbo compressor wheel that is attached to the free end of the turbine shaft. For reasons of thermal insulation, in the last-mentioned design the turbine wheel is cantilevered in its own housing on one shaft end, and the turbo compressor wheel is also cantilevered in its own housing on the other shaft shape. 5729 7.78

ende befestigt. Zwischen Turbinengehäuse und Verdichterge-. häuse sind in einem besonderen Lagerträger, an den beide Gehäuse angeflanscht sein können, Wellenabdichtungen, Lagerungen und Drehzahlfühler angebracht.end attached. Between turbine housing and compressor. housings are in a special bearing bracket to which both Housing can be flanged, shaft seals, bearings and speed sensors attached.

Solche Entspannungsturbinen-Verdichter-Einheiten werden auch bei der Abkühlung von Erdgas in Taupunktanlagen oder anderen Anlagen zur Abtrennung von Gasgemischkoinponenten, wie z.B. von schweren Kohlenwasserstoffen, angewendet. In der gleichen, oben beschriebenen Konstruktion wird hier das Erdgas mit dem Turbinenrad entspannt und das entspannte magere Erdgas, das inzwischen zur Abtrennung der Gasgemischkomponenten über entsprechende Apparategruppen geleitet wurde, mit dem auf dem anderen Wellenende sitzenden Turboverdichterrad wieder aufverdichtet, um z.B. in eine Pipeline abgegeben zu werden.Such expansion turbine compressor units are also used in the cooling of natural gas in dew point systems or other systems for the separation of gas mixture components, such as heavy hydrocarbons. In In the same construction as described above, the natural gas with the turbine wheel is expanded and the expanded gas lean natural gas, which is now passed through appropriate groups of equipment to separate the gas mixture components with the turbo compressor wheel sitting on the other end of the shaft condensed again, e.g. to be released into a pipeline.

Ein Nachteil bei solchen bekannten Expansionsturbinen-Verdichter-Baueinheiten besteht darin, daß für die Inspektion oder die Reparatur der Lager, Dichtungen sowie der Turbinen- und Verdichterlaufräder zunächst eines der beiden Gehäuse demontiert, die angeflanschte Gaszuleitung und Gasableitung gelöst, der Lagerträger vom zweiten Gehäuse abgeschraubt und anschließend mit Welle, Lagern und Turbinen- sowie Verdichterlaufrad von diesem abgezogen werden muß. Je nach Größe der Expansionsturbinen-Verdichter-Einheit sind dazu Gleitschienen und hydraulische Werkzeuge erforderlich. Der Zusammenbau erfolgt dann in der umgekehrten Reihenfolge, wobei ebenfalls hydraulische Spannvorrichtungen zum Einsatz kommen müssen. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß der Abströmkanal der Expansionsturbine in axialer Richtung verläuft, wodurch sich bei veränderlichen Massenströmen eine den Wirkungsgrad reduzierende Drallströmung im Turbinenaustritt ergibt.A disadvantage with such known expansion turbine-compressor assemblies consists in the fact that for the inspection or repair of the bearings, seals and the turbine and compressor impellers first dismantled one of the two housings, the flanged gas supply line and gas discharge line loosened, unscrewed the bearing bracket from the second housing and then with the shaft, bearings and turbine as well Compressor impeller must be withdrawn from this. Depending on the size of the expansion turbine-compressor unit are to be added Slide rails and hydraulic tools required. The assembly is then carried out in the reverse order, hydraulic clamping devices must also be used. Another disadvantage of this type of construction consists in the fact that the discharge duct of the expansion turbine runs in the axial direction, which results in variable Mass flows result in a swirl flow in the turbine outlet which reduces the efficiency.

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Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Expansionsturbine der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auf einfache und wirtschaftliche Weise die vorstehenden Nachteile vermieden werden können und bei einfachem und wartungsfreundlichem Aufbau eine wirtschaftliche Betriebsweise möglich ist.The invention is based on the object of designing an expansion turbine of the type mentioned at the outset in such a way that the above disadvantages can be avoided in a simple and economical manner and with simple and maintenance-friendly structure an economical mode of operation is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Laufräder von Expansionsturbine und Verdichter, die Welle, die Wellenlagerung und der Lagerträger als komplette Baueinheit ausgebildet sind, diese Baueinheit in einem für Expansionsturbine und Verdichter gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist und das Gehäuse je einen Gaseintrittsstutzen und einen Gasausstrittsstutzen für Expansionsturbine und Verdichter aufweist.This object is achieved according to the invention in that the impellers of the expansion turbine and compressor, the shaft, the shaft bearing and the bearing bracket as a complete set Structural unit are formed, this structural unit is arranged in a housing common to the expansion turbine and compressor and the housing has a gas inlet nozzle and a gas outlet nozzle for the expansion turbine and compressor having.

Bei einem solchen Aufbau der Expansionsturbinen-Verdichter-Einheit und der Anordnung in nur einem Gehäuse brauchen für einen Ausbau der die Laufräder, die Welle, die Wellenlagerung und den Lagerträger umfassenden Baueinheit die Anschlußleitungen an den Gaseintrittsstutzen und Gasaustrittsstutzen nicht gelöst zu werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Ausfallzeiten bei Wartungs- -und Reparaturarbeiten, wobei gegebenenfalls die Baueinheit ohne weiteres komplett sehr schnell ausgetauscht werden kann. Dazu kommt, daß mit der Verwendung nur eines Gehäuses eine kompakte Bauweise möglich ist, die die Einhaltung hoher Drücke und hoher Leistungsbereiche erlaubt. Dies ist nicht zuletzt auch darauf zurückzuführen, daß die komplette Baueinheit von Welle, Wellenlagerung und Lagerträger mit den fliegend an beiden Enden der Welle angeordneten Laufrädern von Expansionsturbine und Verdichter sehr kurz ausgeführt sein kann. Aufgrund der dann eng beieinander stehenden Lager ist eine weitgehend starre, kaum in Schwingung zu versetzende Ausbildung der Welle und somit neben einem Be-With such a construction of the expansion turbine-compressor unit and the arrangement in only one housing need to remove the impellers, the shaft and the shaft bearings and the structural unit comprising the bearing support, the connecting lines to the gas inlet nozzle and gas outlet nozzle not to be resolved. This results in a significant reduction in downtime Maintenance and repair work, with the structural unit being replaced completely and very quickly if necessary can be. In addition, a compact design is possible with the use of only one housing, which allows the maintenance of high pressures and high performance ranges. This is not least due to that the complete assembly of shaft, shaft bearing and bearing bracket with the overhung on both The impellers of the expansion turbine and compressor arranged at the ends of the shaft can be made very short can. Because the bearings are then close together, a largely rigid one that can hardly be made to vibrate Formation of the wave and thus in addition to a loading

Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78

trieb mit unterkritischen Drehzahlen auch ein Betrieb mit überkritischen Drehzahlen möglich.driven with subcritical speeds, operation with supercritical speeds is also possible.

Für einen kostengünstigen Aufbau der Expansionsturbine mit Verdichter ist es dabei besonders zweckmäßig, das Gehäuse als Topfgehäuse mit den offenen Seiten zugeordneten Gehäusedeckeln auszubilden. Bei dieser Bauweise des Gehäuses ist ohne weiteres die Möglichkeit gegeben, die komplette Baueinheit von Laufrädern, Welle, Wellenlagerung und Lagerträger . nach Entfernen eines der Gehäusedeckel aus dem Gehäuse herauszunehmen. Zudem kann ein solches Gehäuse auf einfache Weise, beispielsweise durch Gießen oder in einer Schweißkonstruktion, hergestellt werden, wobei die Gaseintritts- und Gasaustrittsstutzen je nach Herstellungsart des Gehäuses gleich mitangegossen oder nachträglich angeschweißt werden können. Die Anbringung der Gaseintritts- bzw. Gasaustrittsstutzen am Gehäuse kann dabei strömungsmechanisch"in der Weise optimal vorgenommen werden, daß Turbineneintritt und Verdichteraustritt tangential, Turbinenaustritt und Verdichtereintritt radial angeordnet sind.For a cost-effective construction of the expansion turbine with a compressor, it is particularly expedient to have the housing to be designed as a pot housing with the housing covers assigned to the open sides. With this design of the housing there is no problem with the complete assembly of impellers, shafts and shaft bearings and bearing brackets. after removing one of the housing covers from the housing. In addition, a such a housing in a simple manner, for example by casting or in a welded construction The gas inlet and gas outlet nozzles are cast on at the same time, depending on the manufacturing method of the housing or can be welded on at a later date. The attachment of the gas inlet and gas outlet nozzles on the housing can be made fluid mechanically "in such a way that the turbine inlet and Compressor outlet tangential, turbine outlet and compressor inlet are arranged radially.

Ein einfacher Aufbau wird vorteilhafterweise auch dadurch erreicht, daß die Gehäusedeckel über Scherringe im Gehäuse befestigt sind.A simple structure is advantageously also achieved in that the housing cover has shear rings are fixed in the housing.

Um am Verdichter-bzw. Turbinenlaufrad eine strömungsmechanisch günstige Zu- bzw. Ableitung zu erhalten, ist es weiterhin vorteilhaft, zwischen dem Lagerträger und den Gehäusedeckeln Zwischenböden anzuordnen und die Zwischenboden zusammen mit den Gehäusedeckeln zu einem Abströmkanal für die Expansionsturbine und zu einem Zuströmkanal für den Verdichter auszubilden. Dazu ist es lediglich notwendig, sowohl die Zwischenboden und die Gehäusedeckel an der Gehäuseinnenwand abzu-To on the compressor or. Turbine impeller to obtain an inlet or outlet that is favorable in terms of fluid mechanics, it is also advantageous to arrange and intermediate floors between the bearing bracket and the housing covers the intermediate floor together with the housing covers to an outflow channel for the expansion turbine and to to form an inflow channel for the compressor. For this it is only necessary to have both the intermediate floor and remove the housing cover on the inside wall of the housing.

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stützen, die Zwischenböden für eine radiale Zu- bzw. Abströmung mit einer sich von den Laufrädern weg erweiternden Bohrung und die Gehäusedeckel mit einer axial auf die Laufräder zulaufenden und in die Bohrung der Zwischenboden hineinragenden Leiteinrichtung, zu versehen.support, the intermediate floors for a radial inflow and outflow with a bore that widens away from the impellers and the housing cover with an axially on the To provide impellers tapering and into the bore of the intermediate floor protruding guide device.

Um dagegen auf einfache Weise im Gehäuse auch einen Zuströmkanal zum Laufrad der Expansionsturbine und einen Abströmkanal·vom Laufrad des Verdichters ausgestalten zu können, ist es außerdem zweckmäßig, zwischen den Zwischenboden und dem Lagerträger zu den Laufrädern offene Druckräume auszubilden und dem einen Druckraum den Gaseintrittsstutzen der Expansionsturbine und dem anderen Druckraum den Gasaustrittsstutzen des Verdichters zuzuordnen. Dazu ist lediglich eine druckdichte Verbindung zumindest zwischen Gehäuseinnenwand und Zwischenboden erforderlich. Damit sich diese auch in axialer Richtung am Lagerträger abstützen können, können die Zwischenboden einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Schenkel sowohl an der Gehäuseinnenwand als auch am Lagerträger anliegen.To contrast, in a simple manner in the housing also an inflow channel to the impeller of the expansion turbine and a Outflow channel from the impeller of the compressor to be able to, it is also useful to open between the intermediate floor and the bearing bracket to the running wheels Form pressure chambers and the one pressure chamber the gas inlet port of the expansion turbine and the other Allocate the pressure chamber to the gas outlet nozzle of the compressor. All that is needed is a pressure-tight connection required at least between the inner wall of the housing and the intermediate floor. So that they can also be supported in the axial direction on the bearing bracket, the intermediate floor have a U-shaped cross-section, the legs both on the housing inner wall and on the Bearing bracket.

Wird auch der Lagerträger druckdicht mit der Gehäuseinnenwand verbunden, besteht weiterhin in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, zwischen dem Lagerträger und der Gehäuseinnenwand einen drucklosen Zwischenraum auszubilden. Aufgrund des drucklosen Zustandes kann dieser Zwischenraum ohne konstruktiven Aufwand öffnungen zur Umgebung für die Zu- und Ableitungen von Schmieröl sowie für die Aufnahme von Meßelementen aufweisen.If the bearing bracket is also connected to the inner wall of the housing in a pressure-tight manner, there is still an advantageous manner the possibility of forming a non-pressurized space between the bearing bracket and the inner wall of the housing. Due to the unpressurized state, this space can open to the environment without any structural effort for the supply and discharge of lubricating oil as well as for the reception of measuring elements.

Zur Absicherung der Axiallager ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, in den Gehäusedeckeln Axialsonden zur Axialschubkontrolle anzuordnen und diese an eine Einrichtung zur AbschaltungTo protect the axial bearing, a further advantageous embodiment of the invention provides in to arrange axial probes for axial thrust control on the housing lids and to switch them off to a device

Form. 5729 7.78 - . -Shape. 5729 7.78 -. -

bei Oberlast anzuschließen. Die Anordnung der Axialsonden kann beispielsweise in Bohrungen der Gehäusedeckel erfolgen , die in den auf die Laufräder von Turbine und Verdichter zulaufenden Leiteinrichtungen der Gehäusedeckel ausgeführt sind. -to be connected in case of overload. The arrangement of the axial probes can be done, for example, in the bores of the housing cover, which are in the on the impellers of the turbine and compressor running guide devices of the housing cover are executed. -

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Expansionsturbine mit Verdichter dargestellt.
Ίο
In the drawing, an embodiment of an expansion turbine according to the invention with a compressor is shown schematically.
Ίο

Mit 1 ist ein rohrförmiges Topfgehäuse bezeichnet, das an beiden Enden mittels ü-förmiger Gehäusedeckel 2, 3 verschlossen ist. Deren Schenkel liegen am Umfang an der Innenwand des Gehäuses 1 an, während die nach innen gerichteten Schenkelenden an wiederum im Querschnitt U-förmigen Zwischenboden 6, 7 anstehen. Auf der Außenseite sind die Gehäusedeckel 2, 3 über in das Gehäuse 1 eingreifende Scherringe 4, 5 gegen axiale Verschiebung gesichert. 1 with a tubular pot housing is referred to, which on closed at both ends by means of a U-shaped housing cover 2, 3 is. Their legs rest on the circumference of the inner wall of the housing 1, while the inwardly directed Leg ends are in turn on intermediate floor 6, 7 which is U-shaped in cross section. On the outside the housing covers 2, 3 are secured against axial displacement by shear rings 4, 5 engaging in the housing 1.

2020th

Die Schenkel der U-förmigen Zwischenböden 6, 7 liegen ebenso am Umfang der Gehäuseinnenwand an, während die Schenkelenden ihrerseits an Stützen 8, 9 anstehen, die beispielsweise an der Gehäuseinnenwand angeschweißt sind', über die Stützen 8, 9 ist ein als Drehteil ausgebildeter Lagerträger 10 im Gehäuse 1 abgestützt, wobei der Lagerträger 10 nur mit der einen Stütze 8 verschraubt oder mit Scherringen befestigt ist und in die andere Stütze 9 lediglich eingeschoben ist. Dem Lagerträger 10 sind die Welle 11 von Expansionsturbine und Verdichter zusammen mit der Wellenlagerung, der Wellenabdichtung sowie den für die Schmierung notwendigen Kanälen zugeordnet. Auf dem in der Figur linken Ende der Welle 11 ist das Laufrad 13 der Expansionsturbine und auf dem rechten"Ende der Welle 11 das Laufrad 12-des Verdichters fliegend gelagert.The legs of the U-shaped intermediate floors 6, 7 are located also on the circumference of the housing inner wall, while the leg ends are in turn on supports 8, 9, which are welded, for example, to the inner wall of the housing ', over the supports 8, 9 is designed as a rotating part Bearing bracket 10 supported in housing 1, bearing bracket 10 screwed to only one support 8 or is attached with shear rings and is only pushed into the other support 9. The bearing carrier 10 are the shaft 11 of the expansion turbine and compressor together with the shaft bearing, the shaft seal and assigned to the channels required for lubrication. On the left end in the figure of the shaft 11 is the impeller 13 of the expansion turbine and on the right "end of the shaft 11 the impeller 12-des Overhung compressor.

Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78

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Innerhalb der Stützen 8f 9 und zwischen dem Lagerträger 10 und der Gehäuseinnenwand ist ein druckloser Zwischenraum 14 ausgebildet, der öffnungen zur Umgebung, beispielsweise für die Zu- und Ableitungen von Schmieröl sowie für die Aufnahme von Meßelementen, aufweist. Diese Zu- und Ableitungen sowie die Meßelemente sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Dieser Zwischenraum 14 kann aber auch direkt unter dem Druck eines druckbeaufschlagten ölsystems stehen, wobei dann entsprechende Flanschan-Schlüsse für die ölzu- und ölableitung an der Gehäusewand angeordnet sein können.Within the supports 8 f 9 and between the bearing bracket 10 and the housing inner wall, a pressureless space 14 is formed which has openings to the environment, for example for the supply and discharge of lubricating oil and for receiving measuring elements. These feed and discharge lines and the measuring elements are not shown for the sake of clarity. This intermediate space 14 can, however, also be directly under the pressure of a pressurized oil system, in which case corresponding flange connections for the oil supply and oil discharge can be arranged on the housing wall.

Außerhalb der Stützen 8, 9 sind zwischen diesen und den im Querschnitt U-förmigen Zwischenböden 6, 7 Druckräume 15, 16 ausgebildet, die zu den Laufrädern 12, 13 von Verdichter und Expansionsturbine offen sind. Diesen Druckräumen 15, 16 sind an der Außenseite des Gehäuses 1 der Gaseintrittsstutzen 17 zur Expansionsturbine bzw. der Gasaustrittsstutzen 18 des Verdichters zugeordnet. Dabei sind der Gaseintrittsstutzen 17 und der Druckraum 15 der Expansionsturbine zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sich ein Vordrall ergibt, während der Druckraum 16 und der Gasaustrittsstutzen 18 des Verdichters für eine spiralähnliche Strömung ausgestaltet sind.Outside the supports 8, 9 are between these and the U-shaped intermediate floors 6, 7 pressure spaces 15, 16 formed, which are open to the impellers 12, 13 of the compressor and expansion turbine. These pressure spaces 15, 16 are on the outside of the housing 1 of the gas inlet nozzle 17 to the expansion turbine or the gas outlet nozzle 18 assigned to the compressor. The gas inlet connection 17 and the pressure chamber 15 of the expansion turbine are here expediently designed so that there is a pre-swirl, while the pressure chamber 16 and the Gas outlet nozzle 18 of the compressor are designed for a spiral-like flow.

Für die Gasableitung aus der Expansionsturbine bzw. für die Gaszuleitung zum Verdichter sind zwischen den Zwischenböden 6, 7 und den Gehäusedeckeln 2, 3 wiederum druckfeste Räume 19, 20 ausgebildet, wobei auf der Außenseite des Gehäuses 1 dem einen der Gasaustrittsstutzen 21 der Expansionsturbine und dem anderen der Gaseintrittsstutzen 22 des Verdichters zugeordnet sind. Um in beiden Fällen eine drallbehaftete Strömung zu ermöglichen, sind beide Zwischenboden 6, 7 mit einer auf die Form der Laufräder 12, 13 von Verdichter und Expansionstur-For the gas discharge from the expansion turbine or for the gas feed line to the compressor, there are intermediate floors 6, 7 and the housing covers 2, 3 in turn formed pressure-resistant spaces 19, 20, with on the outside of the housing 1, one of the gas outlet nozzles 21 of the expansion turbine and the other of the gas inlet nozzles 22 of the compressor are assigned. To enable a swirling flow in both cases, are both intermediate floors 6, 7 with one on the shape of the impellers 12, 13 of the compressor and expansion tower

Form. S729 7.78Shape. S729 7.78

bine abgestimmten/ sich nach außen in Richtung auf die Gehäusedeckel 2, 3 erweiternden Kanäle.23, 24 versehen, in die an den Gehäusedeckeln 2, 3 angeordnete,
axial auf die Laufräder 12, 13 zulaufende Leiteinrichtungen 25, 26 hineinragen. In diesen Leiteinrichtungen 25, 26 sind Bohrungen 27, 28 vorhanden, in denen Axialsonden 29, 30 zur AxialSchubkontrolle angeorndet sind. Diese sind an eine nicht dargestellte Einrichtung zur Abschaltung bei überlast angeschlossen.
bine matched / outwardly in the direction of the housing cover 2, 3 widening channels.23, 24 provided, in the arranged on the housing covers 2, 3,
Guide devices 25, 26 extending axially onto the running wheels 12, 13 protrude. In these guide devices 25, 26 there are bores 27, 28 in which axial probes 29, 30 are arranged for axial thrust control. These are connected to a device, not shown, for disconnection in the event of an overload.

Der Kanal 23, der als Turbinenaustrittsdiffusor wirkt, ist zweckmäßigerweise als Radialdiffusor ausgebildet, da mit einem Radialdiffusor bei drallbehafteter Turbinenaustrittsströmung im Off-Design-Betriebszustand gegenüber üblichen Axialdiffusoren höhere Wirkungsgrade erreicht werden können.The channel 23, which acts as a turbine outlet diffuser, is expediently designed as a radial diffuser, there with a radial diffuser with a swirling turbine outlet flow in the off-design operating state common axial diffusers achieve higher efficiencies can be.

Bei diesem Aufbau von Expansionsturbine und Verdichter ist es für den Ausbau der aus Lagerträger 10, Welle 11 mit Laufrädern 12, 13, Wellenlagern und Wellendichtungen bestehenden Baueinheit lediglich erforderlich, den auf der Verdichterseite im Gehäuse angeordneten Scherring 4 zu entfernen, den entsprechenden Gehäusedeckel 2 und den
ihm zugeordneten Zwischenboden 6 aus dem Gehäuse 1
With this construction of expansion turbine and compressor, all that is required to remove the structural unit consisting of bearing bracket 10, shaft 11 with impellers 12, 13, shaft bearings and shaft seals is to remove the shear ring 4 located in the housing on the compressor side, the corresponding housing cover 2 and the
intermediate floor 6 assigned to it from housing 1

herauszuziehen und anschließend die Befestigung desand then the fastening of the

Lagerträgers 10 an der Stütze 8 zu lösen. Die Zu- und Ableitungen zum Verdichter brauchen nicht entfernt zu werden. Dabei ist aufgrund der fliegenden Lagerung der
Laufräder 12, 13 von Verdichter und Expansionsturbine
Bearing carrier 10 to solve on the support 8. The inlet and outlet lines to the compressor do not need to be removed. Due to the floating mounting, the
Impellers 12, 13 of the compressor and expansion turbine

eine kurze, kompakte Bauweise der Welle und des Lagerträgers und somit letztlich auch des Gehäuses möglich, wodurch eine entsprechend aufgebaute Expansionsturbine mit Verdichter für hohe Drücke und Leistungsbereiche
geeignet ist.
a short, compact design of the shaft and the bearing carrier and thus ultimately also of the housing is possible, whereby a correspondingly constructed expansion turbine with compressor for high pressures and power ranges
suitable is.

Form. 6729 7.78Shape. 6729 7.78

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus ist durch Zuordnung der Stützen 8, 9 zum Lagerträger 10 möglich, so daß eine komplette Einschubeinheit entsteht, die sich über die Zwischenboden 6 und 7 sowie die Gehäusedeckel 2 und 3 an den Scherringen 4 und 5 abstützt. Damit kann eine Verschweißung der Stützen 8, 9 an der Gehäuseinnenwand sowie die Anordnung von Verbindungsschrauben zwischen den einzelnen Elementen des Topfgehäuses entfallen.A further simplification of the structure is possible by assigning the supports 8, 9 to the bearing bracket 10, so that a complete slide-in unit is created, which extends over the intermediate floor 6 and 7 and the housing cover 2 and 3 is supported on the shear rings 4 and 5. This allows the supports 8, 9 to be welded to the inner wall of the housing and the arrangement of connecting screws between the individual elements of the pot housing is omitted.

Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78

J(LJ (L

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Claims (7)

(S 447) S 83/81 (S 447) S 83/81 Sln/bd
11.10.83
10
Sln / bd
10/11/83
10
Patentan SprüchePatent to sayings ( 1.)Expansionsturbine mit gekoppeltem Verdichter, bei der die Laufräder von Expansionsturbine und Verdichter auf einer gemeinsamen Welle fliegend gelagert sind, dadurch gekennzeichnet,' daß die Laufräder (12, 13) von
Expansionsturbine und Verdichter,, die Welle (11);, die
(1.) Expansion turbine with a coupled compressor, in which the impellers of the expansion turbine and compressor are overhung on a common shaft, characterized in that 'the impellers (12, 13) of
Expansion turbine and compressor ,, the shaft (11) ;, the
2Q Wellenlagerung und der Lagerträger (10) als Baueinheit ausgebildet sind, diese Baueinheit in einem für Expansionsturbine und Verdichter gemeinsamen Gehäuse (1)
angeordnet ist und das Gehäuse (1) je einen Gaseintrittsstutzen (17, 22) und einen Gasaustrittsstut-
2Q shaft bearing and the bearing bracket (10) are designed as a structural unit, this structural unit in a housing (1) common to the expansion turbine and compressor
is arranged and the housing (1) each have a gas inlet nozzle (17, 22) and a gas outlet nozzle
zen (18, 21) für Expansionsturbine und Verdichter aufweist. zen (18, 21) for expansion turbine and compressor.
2. Expansionsturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) als Topfgehäuse mit den offe-2. Expansion turbine according to claim 1, characterized in that the housing (1) as a pot housing with the offe- _. nen Seiten zugeordneten Gehäusedeckeln (2, 3) ausgebildet ist._. NEN sides assigned housing covers (2, 3) formed is. 3. Expansionsturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusedeckel (2, 3) über Scherrringe (4, 5) im Gehäuse (1) befestigt sind.3. Expansion turbine according to claim 2, characterized in that the housing cover (2, 3) via shear rings (4, 5) are fastened in the housing (1). Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78 4. Expansionsturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerträger (10) und den Gehäusedeckeln (2, 3) Zwischenböden (6, 7) angeordnet sind und die Zwischenböden (6, 7) zusammen mit den Gehäusedeckeln (2, 3) zu einem Abströmkanal für die Expansionsturbine und zu einem Zuströmkanal für den Verdichter ausgebildet sind.4. Expansion turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the bearing bracket (10) and the housing covers (2, 3) intermediate floors (6, 7) are arranged and the intermediate floors (6, 7) together with the housing covers (2, 3) to an outflow channel for the expansion turbine and to an inflow channel for the compressor are trained. 5. Expansionsturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zwischenböden (6, 7) und dem Lagerträger (10) zu den Laufrädern (12, 13) offene Druckräume (15, 16) ausgebildet sind und dem einen . Druckraum (15) der Gaseintrittsstutzen (17) der Expansionsturbine und dem anderen Druckraum (16) der Gasaustrittsstutzen (18) des Verdichters zugeordnet ist.5. Expansion turbine according to claim 4, characterized in that between the intermediate floors (6, 7) and the Bearing carrier (10) open to the running wheels (12, 13) Pressure chambers (15, 16) are formed and the one. Pressure chamber (15) of the gas inlet nozzle (17) of the expansion turbine and the gas outlet nozzle (18) of the compressor is assigned to the other pressure chamber (16). 6. Expansionsturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerträger (10) und der Gehäuseinnenwand ein druckloser Zwischenraum (14) ausgebildet ist.6. expansion turbine according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the bearing bracket (10) and the inner wall of the housing there is an unpressurized intermediate space (14) is formed. 7. Expansionsturbine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gehäusedeckeln (2, 3) Axialsonden (29, 30) zur Axialschubkontrolle angeordnet sind und diese mit einer Einrichtung zur Abschaltung bei überlast in Wirkverbindung stehen.7. Expansion turbine according to one of claims 2 to 6, characterized in that in the housing covers (2, 3) Axial probes (29, 30) are arranged for axial thrust control and these with a device for switching off are in operative connection in the event of an overload. Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78
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