DE4405110A1 - Kompressor für kryogene Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor für kryogene Medien, wie z. B. Helium.

Für Kompressoren, die bei kryogenen Temperaturen einsetzbar sind, zeigen sich verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Die vorerst wichtigste ist die Kompression von Heliumdampf zur Erzeugung von Temperaturen unterhalb 4,4 K. Sie sind jedoch auch einsetzbar beispielsweise als bei ca. 80 K arbeitende und mit Stickstoff gekühlte Kreislaufverdichter für Heliumkälteanlagen oder zur Brüdenverdichtung bei kryogenen Destillationen. Auf dem erwähnten Gebiet haben sich in den letzten Jahren zunehmend sogenannte Turbokompressoren durchgesetzt. Diese Turbokompressoren weisen entweder öl- oder gasgeschmierte Lagerungen auf oder verfügen über eine sogenannte aktive Magnetlagerung (siehe z. B. Fachartikel "Cold compression of helium for refrigeration below 4 K", Hans Quack, Sulzer Brothers Ltd, Winterthur, Switzerland, Cryogenic Engineering Conference 33 (1987), Seite 647-653).

Die erwähnte aktive Magnetlagerung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie einer umfangreichen Sensorik sowie Steuerung der Magnete bedarf. Ferner sind dem Fachmann ölgeschmierte Lagerungen bekannt, die jedoch zum einen ein Ölversorgungssystem und zum anderen Dichtungs- bzw. Sperrgaseinrichtungen benötigen.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Lagerung der Kompressorwelle mittels eines oder mehrerer Hybrid-Kugellager erfolgt.

Hybrid-Kugellager bestehen aus Stahlringen, in denen keramische oder andere nicht­ metallische Kugeln gelagert sind. Diese Kugelmaterialien begünstigen eine permanente Fettschmierung, wodurch eine dramatische Erhöhung der Drehzahl von fettgeschmierten Kugellagern möglich wurde.

Diese Eigenschaften sind insbesondere für die Komprimierung kryogener Medien sinnvoll, da eine hohe Drehzahl kombiniert mit der vollständigen oder zumindest praktisch genügenden Vermeidung einer Kontamination des kryogenen Mediums von besonderer Wichtigkeit ist.

Zwar konnten bereits mit herkömmlichen Kugellagern bei einer entsprechenden Öl(nebel)schmierung sehr hohe Drehzahlen, z. B. < 500 U/s, erreicht werden. Da bei diesen Drehzahlbereichen eine herkömmliche Dichtung zwischen Lager- und Kompressionsbereich aber nicht mehr möglich war, bedingt diese Lösung einen großen apparativen Aufwand, um die Kontamination des zu komprimierenden Mediums zu vermeiden. Gegenüber der aktiven Magnetlagerung und der selbstdruckerzeugenden Gaslagerung sind die mit einer Hybrid-Kugellagerung ausgestatteten Kompressoren wesentlich billiger. Zudem benötigen sie einen weitaus geringeren Wartungsaufwand.

Das Hybrid-Kugellager ist passiv und bedarf gegenüber aktiven Magnetlagern keinerlei Vorkehrungen für den Ausfall der Hilfsenergie. Zudem entfallen die bei ölgeschmierten Lagern notwendigen Ölversorgungssysteme sowie die Dichtungs- bzw. Sperrgaseinrichtungen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlen zwischen 300 U/s und 2000 U/s liegen.

Claims (3)

1. Kompressor für kryogene Medien, wie z. B. Helium, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Kompressorwelle mittels eines oder mehrerer Hybrid­ kugellager erfolgt.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Turbokompressor, vorzugsweise um einen radial verdichtenden Turbokompressor handelt.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlen zwischen 300 U/s und 2000 U/s liegen.