EP0592803A1 - Gear driven multi-shaft compressor with return stages and radial-expander - Google Patents

Gear driven multi-shaft compressor with return stages and radial-expander Download PDF

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EP0592803A1
EP0592803A1 EP93114214A EP93114214A EP0592803A1 EP 0592803 A1 EP0592803 A1 EP 0592803A1 EP 93114214 A EP93114214 A EP 93114214A EP 93114214 A EP93114214 A EP 93114214A EP 0592803 A1 EP0592803 A1 EP 0592803A1
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turbo compressor
pressure
compressor
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Getriebe-Mehrwellenturbokompressor mit strömungsmäßig hintereinander geschalteten Laufrädern (8, 8a), die auf zwei oder mehr parallel zueinander angeordneten Ritzelwellen (6) befestigt sind, die direkt über ein Zentralrad (5) oder indirekt über Ritzelwellen am Umfang des Zentralrades (5) angetrieben werden. Dabei sind bei den den Niederdruckstufen (erste oder erste und zweite Ritzelwelle) folgende Hochdruckstufen nach der zweiten oder dritten Ritzelwelle (6) mehrere Laufräder (8, 8a) hintereinander unter Zwischenschaltung eines Scheibendiffusors (9) und eines Rückführringes (10) auf wenigstens einem Ritzelwellenende (6) angeordnet. Durch Umkehrung der Strömungsrichtung, d. h. Eintritt des Gases auf der Hochdruckseite und Austritt des Gases auf der Niederdruckseite sowie bei gleichzeitiger Umkehrung der Drehrichtung, ergibt sich bei gleichem prinzipiellen konstruktiven Aufbau ein Radialexpander (Turbine). <IMAGE>The invention relates to a geared multi-shaft turbo compressor with impellers (8, 8a) connected in series in terms of flow, which are fastened to two or more pinion shafts (6) arranged in parallel to one another, which are connected directly via a central wheel (5) or indirectly via pinion shafts on the circumference of the Central wheel (5) are driven. In the case of the low-pressure stages (first or first and second pinion shaft) following the second or third pinion shaft (6), there are several impellers (8, 8a) in succession with the interposition of a disc diffuser (9) and a return ring (10) on at least one pinion shaft end (6) arranged. By reversing the direction of flow, i.e. H. Entry of the gas on the high pressure side and exit of the gas on the low pressure side as well as reversing the direction of rotation results in a radial expander (turbine) with the same basic design. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Getriebe-Mehrwellenturbokompressor mit strömungsmäßig hintereinander geschalteten Laufrädern, die auf zwei oder mehr parallel zueinander angeordneten Ritzelwellen befestigt sind, die direkt über ein Zentralrad oder indirekt über Ritzelwellen am Umfang des Zentralrades angetrieben werden.The invention relates to a multi-stage geared multi-shaft turbocompressor with flow-connected impellers which are fastened to two or more pinion shafts arranged in parallel to one another, which are driven directly via a central wheel or indirectly via pinion shafts on the circumference of the central wheel.
  • Der externe Antrieb kann in bekannter Weise ein Elektromotor, eine Dampf- oder Gasturbine usw. sein.The external drive can be an electric motor, a steam or gas turbine, etc. in a known manner.
  • Die Leistungsübertragung auf die Kompressor-Laufräder kann im Fall des indirekten Antriebes über die Ritzelwelle des Antriebes via Zentralrad via Ritzelwelle des Kompressor-Laufrades oder Zentralrad via Zwischenzahnräder via Ritzelwelle des Kompressor-Laufrades erfolgen.In the case of indirect drive, the power can be transferred to the compressor impellers via the pinion shaft of the drive via the central wheel via the pinion shaft of the compressor impeller or the central wheel via idler gears via the pinion shaft of the compressor impeller.
  • Bei den Getriebe-Mehrwellenturbokompressoren nach dem Stand der Technik, z. B. DE-PS 974 418, ist auf jeder Ritzelwelle ein- oder beidseitig des Ritzels jeweils ein Kompressor-Laufrad fliegend angeordnet. Zwischen den Stufen befinden sich verbindende Rohrleitungen.In the multi-shaft turbo compressors according to the prior art, for. B. DE-PS 974 418, on each pinion shaft on one or both sides of the pinion, a compressor impeller is arranged flying. Connecting pipes are located between the stages.
  • Das Gas tritt axial über das Ansauggehäuse in das Laufrad und wird im Spiralgehäuse verzögert. Mit zunehmender Verdichtung und damit kleiner werdendem Ansaugvolumenstrom der Kompressorstufen werden zur Beibehaltung optimaler Volumenstromzahlen die Laufräder im Außendurchmesser immer kleiner und die Drehzahlen der Ritzelwellen zur Beibehaltung der für das betreffende Stufenverdichtungsverhältnis erforderlichen Umfangsgeschwindigkeit der Laufräder immer höher. Das führt bei durch seine maximale Umfangsgeschwindigkeit vorgegebenem maximalem Durchmesser des Zentralrades zu immer kleineren Ritzeldurchmessern und Ritzel-Zähnezahlen.The gas enters the impeller axially via the intake housing and is decelerated in the volute casing. With increasing compression and thus a decreasing intake volume flow of the compressor stages, the impellers in the outer diameter become smaller and smaller in order to maintain optimal volume flow numbers and the speeds of the pinion shafts to maintain the peripheral speed of the impellers required for the respective stage compression ratio. This leads to the maximum diameter of the central wheel given by its maximum peripheral speed ever smaller pinion diameters and number of pinion teeth.
  • Bei Erreichen der Grenz-Zähnezahl müssen noch Zwischenzahnräder zugeschaltet werden, um die Drehzahl weiter steigern zu können. Das führt zu weiteren mechanischen Reibungsverlusten in den Getriebelagern und Getriebezähnen.When the limit number of teeth is reached, intermediate gears have to be activated in order to be able to increase the speed further. This leads to further mechanical friction losses in the gearbox bearings and gear teeth.
  • Auch können bei den hohen Drehzahlen rotordynamische Probleme bezüglich der Schwingungsstabilität usw. auftreten.At high speeds, rotor-dynamic problems with regard to vibration stability, etc. can also occur.
  • Die in der DE-OS 25 15 628 dargestellte Lösung, bei der jeweils ein Paar Laufräder auf jeder Ritzelwelle nur einseitig auf der dem Antrieb abgewandten Seite des Getriebes Rücken an Rücken angeordnet ist, bietet rotordynamisch eher Verschlechterungen, zumal hier durch den zwischen Getriebegehäuse und Laufrad angeordneten radialen Ansaugstutzen ein großer Schwerpunktabstand des überhängenden Rotorteiles entsteht.The solution shown in DE-OS 25 15 628, in which a pair of impellers on each pinion shaft is only arranged on one side on the side of the transmission facing away from the drive, offers rotor dynamics rather deteriorations, especially here due to the between the transmission housing and impeller arranged radial intake manifold creates a large center of gravity distance of the overhanging rotor part.
  • Zwischen den einzelnen Kompressorstufen ist normalerweise ein Zwischenkühler angeordnet, der das Gas wieder etwa auf die Anfangstemperatur der Verdichtung zurückkühlt. Dadurch sind auch die Endtemperaturen der einzelnen Kompressorstufen entsprechend niedrig, entsprechend der Temperaturerhöhung der Stufe.An intermediate cooler is normally arranged between the individual compressor stages, which cools the gas back down to the initial temperature of the compression. As a result, the end temperatures of the individual compressor stages are correspondingly low, corresponding to the temperature increase of the stage.
  • Wird nun vom Prozeß her auch noch eine hohe Endtemperatur erforderlich, muß die Endstufe zur Erzielung der geforderten Endtemperatur mit entsprechend hoher Umfangsgeschwindigkeit laufen. Dadurch wird die Ritzelwellendrehzahl noch mehr gesteigert, wodurch die obengenannten Probleme weiter verschärft werden.If the process also requires a high final temperature, the final stage must run at a correspondingly high peripheral speed in order to achieve the required final temperature. This increases the pinion shaft speed even more, which means that problems mentioned above are further aggravated.
  • Ein Ausweg zur Vermeidung der hohen Umfangsgeschwindigkeit wäre die Steigerung der Stufendruckzahl, z. B. durch steilere Laufradaustrittswinkel, was jedoch das Kennlinienverhalten bezüglich der Pumpgrenze verschlechtert.One way out of avoiding the high peripheral speed would be to increase the number of stage pressures, e.g. B. by steeper impeller exit angles, but this deteriorates the characteristic curve behavior with respect to the surge limit.
  • Eine andere Möglichkeit wäre die Hintereinanderschaltung zweier Stufen mit verbindender Rohrleitung ohne Zwischenkühler. Neben dem baulichen Mehraufwand für ein zweites Ritzelwellenende und zwei komplette Spiralstufen ergeben sich hierbei zusätzliche Strömungsverluste wegen der doppelten Energieumsetzung von Druck- und Geschwindigkeitsenergie, zusätzliche Leckverluste am Austritt der Ritzelwelle aus dem Spiralgehäuse und mechanische Reibungsverluste.Another option would be to connect two stages in series with a connecting pipe without an intercooler. In addition to the additional construction work for a second pinion shaft end and two complete spiral stages, there are additional flow losses due to the double energy conversion of pressure and speed energy, additional leakage losses at the exit of the pinion shaft from the spiral housing and mechanical friction losses.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Getriebe-Mehrwellenturbokompressor zu schaffen, der die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und der sich dadurch auszeichnet, daß bei Getriebe-Mehrwellenturbokompressoren, insbesondere mit hohen Gesamtdruckverhältnissen, ein einwandfreies mechanisches Verhalten bei hohem Gesamtwirkungsgrad und geringem Bauaufwand realisiert wird.The object of the invention is to provide a multi-shaft turbo-compressor which avoids the disadvantages of the prior art and which is characterized in that in multi-shaft turbo-compressors, in particular with high total pressure ratios, a perfect mechanical behavior with high overall efficiency and low construction costs is realized.
  • Die Lösung der Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale erreicht. In den Unteransprüchen 2 - 16 werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung beschrieben. In den Ansprüchen 17 - 20 werden die Merkmale eines Radialexpanders (Turbine) beschrieben, der durch Umkehrung der Dreh- und Strömungsrichtung des Getriebe-Mehrwellenturbokompressors entsteht.The object is achieved by the features listed in the main claim. Advantageous embodiments of the device are described in subclaims 2-16. In the claims 17-20, the features of a radial expander (turbine) are described, which arises by reversing the direction of rotation and flow of the geared multi-shaft turbo compressor.
  • Anspruch 21 beschreibt die Merkmale, nach denen beide Varianten in einer gemeinsamen Maschine angeordnet sind.Claim 21 describes the features according to which both variants are arranged in a common machine.
  • Die Lösung der Aufgabe wird bei dem Getriebe-Mehrwellenturbokompressor erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei den den Niederdruckstufen (erste oder erste und zweite Ritzelwelle) folgenden Stufen ab zweite oder dritte Ritzelwelle mehrere Laufräder hintereinander unter Zwischenschaltung eines Scheibendiffusors und eines Rückführringes auf wenigstens einem Ritzelwellenende angeordnet sind.The solution to the object is achieved in the multi-shaft turbo compressor according to the invention in that in the low pressure stages (first or first and second pinion shaft) following stages from the second or third pinion shaft, several impellers are arranged one behind the other with the interposition of a disc diffuser and a feedback ring on at least one pinion shaft end .
  • Die Niederdruckstufen können hierbei als konventionelle Einzelstufen ausgeführt werden, die in üblicher Weise mit hoher Umfangsgeschwindigkeit und großem Schluckvermögen laufen und so den Volumenstrom bereits stark verkleinern.The low-pressure stages can be designed as conventional individual stages, which run in the usual way with a high peripheral speed and great swallowing capacity and thus already greatly reduce the volume flow.
  • Die Ansaugung zum ersten Laufrad der aus einer oder mehreren Rückführstufen und einer End-Spiralstufe gebildeten Hochdruck-Stufengruppe erfolgt über einen axialen Ansaugstutzen.The suction to the first impeller of the high-pressure stage group, which is formed from one or more recirculation stages and an end spiral stage, takes place via an axial inlet connection.
  • Der an das Laufrad anschließende Scheibendiffusor kann unbeschaufelt oder mit Diffusorleitschaufeln ausgeführt werden.The disc diffuser connected to the impeller can be designed without blades or with diffuser guide vanes.
  • Durch die unmittelbare Überleitung der Austrittsströmung aus dem Scheibendiffusor über den Rückführring in die anschließende Stufe und der Anordnung der letzten Stufe jeder Stufengruppe unmittelbar neben dem Getriebegehäuse ergibt sich eine kompakte Bauweise, die den Schwerpunktabstand der Laufräder vom im Getriebegehäuse angeordneten Traglager minimiert.The direct transfer of the outlet flow from the disc diffuser via the return ring into the subsequent stage and the arrangement of the last stage of each stage group directly next to the gearbox housing result in a compact design that minimizes the center of gravity of the impellers from the support bearing arranged in the gearbox housing.
  • Auch werden durch die unmittelbare Überleitung der Austrittsströmung in die Folgestufen einer Stufengruppe Druckverluste durch eine doppelte Druckumsetzung (Verzögern auf Rohrleitungsgeschwindigkeit und anschließende Beschleunigung auf Laufradeintrittsgeschwindigkeit der Folgestufe) vermieden.The direct transfer of the outlet flow to the subsequent stages of a stage group also avoids pressure losses due to a double pressure conversion (deceleration to pipeline speed and subsequent acceleration to the impeller inlet speed of the subsequent stage).
  • Durch die Aufteilung der sonst von einem Laufrad hoher Umfangsgeschwindigkeit und Drehzahl zu erbringenden spezifischen Verdichtungsarbeit auf zwei oder mehr Stufen kann die Drehzahl erheblich gesenkt werden. Dabei lassen sich trotz des größeren Wellenüberhanges rotordynamisch günstigere Verhältnisse erzielen.By dividing the specific compression work to be performed by an impeller with a high peripheral speed and speed into two or more stages, the speed can be reduced considerably. In spite of the larger wave overhang, more favorable conditions can be achieved in terms of rotor dynamics.
  • Strömungstechnisch ergeben sich folgende Vorteile:
    Unter Beibehaltung der Volumenstromzahlen vergrößern sich bei der Drehzahlverringerung die Laufraddurchmesser, unter Beibehaltung der Laufraddurchmeser die Volumenstromzahlen. Beide Effekte sind bei den besonders im Hochdruck-Teil verwendeten kleinen Laufraddurchmessern und oft vorliegenden kleinen Volumenstromzahlen von positivem Einfluß auf den Strömungswirkungsgrad.
    The following advantages in terms of flow technology result:
    While maintaining the volume flow numbers, the impeller diameter increases when the speed is reduced, while maintaining the impeller diameter, the volume flow numbers increase. Both effects have a positive influence on the flow efficiency given the small impeller diameters used especially in the high-pressure section and the small volume flow numbers that are often present.
  • Bei in Strömungsrichtung gegenläufiger Anordnung von je einer Hochdruck-Stufengruppe auf den beiden Wellenenden einer Ritzelwelle findet zwischen beiden Hochdruck-Stufengruppen ein weitgehender Ausgleich der entgegengesetzt gerichteten, durch Strömungskräfte bewirkten Axialschübe statt. Ist dagegen nur noch eine Hochdruck-Stufengruppe auf einem Wellenende vorhanden, wird, insbesondere im Hinblick auf wechselnde Betriebszustände, am anderen Wellenende ein Entlastungskolben angeordnet, wenn für diesen Entlastungskolben auf dem Wellenende mit der erfindungsgemäßen Stufengruppe, die einen größeren Wellenüberhang als eine Einzelstufe hat, mit Rücksicht auf die Lage der kritischen Drehzahlen kein Platz mehr ist.If an arrangement of one high-pressure stage group on each of the two shaft ends of a pinion shaft runs in opposite directions in the direction of flow, there is extensive compensation between the oppositely directed axial thrusts caused by flow forces. If, on the other hand, there is only one high-pressure stage group on one shaft end, a relief piston is arranged on the other shaft end, in particular with regard to changing operating states, if for this relief piston there is no more space on the shaft end with the step group according to the invention, which has a larger shaft overhang than a single step, taking into account the position of the critical speeds.
  • Dieser Entlastungskolben ist besonders gut für wechselnde Betriebsdrücke des Kompressors geeignet, wenn das den Axialschub erzeugende Gas aus der Radkammer hinter der letzten Stufe der auf der gleichen Ritzelwelle angeordneten Hochdruck-Stufengruppe zur Rückseite des Entlastungskolbens geleitet wird und das von der Hochdruck-Stufengruppe angesaugte Gas an das außenliegende Ende des Entlastungskolbens geleitet wird.This relief piston is particularly well suited to changing operating pressures of the compressor if the gas generating the axial thrust is directed from the wheel chamber behind the last stage of the high-pressure stage group arranged on the same pinion shaft to the rear of the relief piston and the gas drawn in by the high-pressure stage group the outer end of the relief piston is passed.
  • An den Rückführringen der ungekühlten Stufengruppen kann aus prozeßbedingten Gründen die Anbringung von Ein- bzw. Austrittsstutzen für die Einspeisung oder Entnahme von Gas erforderlich werden, wenn der vom Prozeß vorgegebene Einspeise- bzw. Entnahmedruck zwischen dem Ein- und Austrittsdruck einer Hochdruck-Stufengruppe liegt.For process-related reasons, it may be necessary to attach inlet or outlet connections to the return rings of the uncooled stage groups if the inlet or outlet pressure specified by the process is between the inlet and outlet pressure of a high-pressure stage group.
  • Die Laufräder können über Stirnverzahnungen, zweckmäßigerweise eine Hirth-Verzahnung, miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht eine horizontal ungeteilte Ausführung der Gehäuseringe wie bei der konventionellen Einzelstufe.The impellers can be connected to one another via spur gears, suitably a Hirth serration. This enables a horizontal, undivided design of the housing rings as in the conventional single stage.
  • Die Stirnverzahnung besteht aus radialen Nuten, die in die Stirnflächen der Laufräder eingearbeitet sind. Diese greifen ineinander, sind dadurch radial zentriert und übertragen das Drehmoment.The spur toothing consists of radial grooves that are machined into the end faces of the impellers. These interlock, are radially centered and transmit the torque.
  • Die miteinander verzahnten Bauteile werden durch eine zentrale Dehnschraube, die in die Ritzelwelle eingeschraubt ist, axial zusammengehalten. Die Stirnverzahnungselemente können auch getrennt gefertigt und an den Laufrädern befestigt sein.The toothed components are held together axially by a central expansion screw that is screwed into the pinion shaft. The spur gear elements can also be manufactured separately and attached to the impellers.
  • Um die Zahl der axial lösbaren Wellenverbindungen, wegen der dadurch im Rahmen ihrer Fertigungstoleranzen möglichen Radialverschiebungen der Rotorbauteile gegeneinander zu reduzieren, kann es erforderlich werden, die Laufräder einer Stufengruppe untereinander fest zu verbinden, z. B. durch eine Schrumpfverbindung und nur mit einer gemeinsamen Stirnverzahnung an der Ritzelwelle zu befestigen. Das erfordert eine horizontale Teilfuge am zwischen den Laufrädern einer Stufengruppe angeordneten Gehäusering. Das Außengehäuse kann dabei einschließlich saugseitigem und druckseitigem Deckel ungeteilt bleiben.In order to reduce the number of axially releasable shaft connections, because of the radial displacements of the rotor components that are possible within the scope of their manufacturing tolerances, it may be necessary to firmly connect the impellers of a group of steps to each other, e.g. B. by a shrink connection and only with a common spur gear on the pinion shaft. This requires a horizontal parting line on the housing ring arranged between the impellers of a step group. The outer housing, including the suction-side and pressure-side covers, can remain undivided.
  • Die Stirnverzahnung kann dabei so in der verbundenen Nabe der Laufrädergruppe angeordnet sein, daß sie sich etwa im Massenschwerpunkt der Laufräder befindet.The spur gear can be arranged in the connected hub of the impeller group so that it is located approximately in the center of gravity of the impellers.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Innengehäuse mit horizontaler Teilfuge ausgeführt und von einem horizontal ungeteilten Außengehäuse umgeben. In diesem Fall kann der gesamte Rotor ohne Zerlegen nach dem Wuchten in das Getriebe eingebaut werden. Im Gegensatz zur Topfbauweise bei Einwellenkompressoren kann dann aber auf der Getriebeseite kein horizontal ungeteilter Deckel das Mantelgehäuse abschließen.According to a further embodiment of the invention, the inner housing is designed with a horizontal parting joint and surrounded by a horizontally undivided outer housing. In this case, the entire rotor can be installed in the gearbox without disassembly after balancing. In contrast to the pot design with single-shaft compressors, no horizontally undivided cover on the gear unit side can seal off the casing.
  • Gas-Leckagen durch die verbleibende horizontale Teilfuge zur Außenatmosphäre bei hohen Gasdrücken werden durch die Absenkung des Zwischendruckes in der Gehäusekammer zwischen Innengehäuse und Getriebegehäuse über Entlastungsleitungen vermieden.Gas leakage through the remaining horizontal parting line to the outside atmosphere at high gas pressures is avoided by lowering the intermediate pressure in the housing chamber between the inner housing and the gear housing via relief lines.
  • Bei mehrstufiger Anordnung der Laufräder ist es wegen der thermischen Ausdehnung des Rotors zweckmäßig, die Laufräder mit Deckscheibe auszuführen. Dies ist bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten der Hochdruck-Stufengruppe gegenüber der einstufigen Ausführung mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten auch möglich.In the case of a multi-stage arrangement of the impellers, it is expedient because of the thermal expansion of the rotor to design the impellers with a cover disk. This is also possible at low peripheral speeds of the high-pressure stage group compared to the single-stage version with high peripheral speeds.
  • Wenn trotz Senkung der Ritzelwellendrehzahl wegen des länger überhängenden Wellenendes einer Hochdruck-Stufengruppe die kritischen Drehzahlen zu niedrig werden, wird zu deren Erhöhung erfindungsgemäß das erste Laufrad der Stufengruppe zur Verringerung der Rotormasse und Verlagerung des Massenschwerpunktes mit einem kleineren Außendurchmesser als die Laufräder der Folgestufen und/oder erforderlichenfalls ohne Deckscheibe ausgeführt. Andere Varianten bestehen darin, ein oder mehrere Laufräder aus einem Material mit einer Dichte unter der von Stahl, beispielsweise Titan- oder Aluminium-Legierungen, auszuführen.If, despite the reduction in the pinion shaft speed due to the longer overhanging shaft end of a high-pressure stage group, the critical speeds become too low, according to the invention the first impeller of the stage group is used to reduce the rotor mass and shift the center of mass with a smaller outer diameter than the impellers of the subsequent stages and / or, if necessary, without a cover plate. Other variants consist of designing one or more impellers from a material with a density below that of steel, for example titanium or aluminum alloys.
  • Rotordynamische Probleme werden, insbesondere bei weit überhängenden Rotoren im Hochdruckbereich, in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung durch den Einsatz von aktiven Magnetlagern, die den Rotor über Sensoren in seiner Position halten und über eine regelbare Dämpfung verfügen, gelöst.In an advantageous embodiment of the invention, rotor dynamic problems are solved, in particular in the case of widely overhanging rotors in the high pressure range, by the use of active magnetic bearings which hold the rotor in position by sensors and have controllable damping.
  • Dabei können neben den radialen Magnetlagern zur Aufnahme des restlichen Axialschubes die bekannten Druckkämme an den Getrieberitzeln oder gesonderte axiale Magnetlager eingesetzt werden.In addition to the radial magnetic bearings for receiving the remaining axial thrust, the known pressure combs on the gear pinions or separate axial magnetic bearings can be used.
  • Insbesondere bei dem relativ langen Wellenüberhang der erfindungsgemäßen Hochdruck-Stufengruppen müssen subsynchrone Wellenschwingungen vermieden werden, die bei hohen Gasdrücken auftreten können. Zur sicheren Vermeidung diese verursachender Drallströmungen in den Labyrinthen der Laufrad- und Wellendichtungen sind in diesem Fall die Gehäusewände der Radkammern mit Drallbrechnuten versehen, die den Drall aus dem Leckstrom bereits vor Eintritt in die Labyrinthdichtungen herausnehmen. Für einen noch zu erwartenden Restdrall sind die Labyrinthdichtungen auf der Leckstrom-Eintrittsseite mit senkrecht zur Umfangsrichtung angeordneten Drallbrechrippen ausgerüstet. Zusätzlich wird Sperrgas ohne Drall oder mit Gegendrall aus dem radial äußerem Bereich der Radkammern in die Labyrinthe geleitet, welches ein Eintreten von rotierenden Leckströmen aus der Radkammer in die Labyrinthdichtung verhindert.Particularly in the case of the relatively long shaft overhang of the high-pressure stage groups according to the invention, subsynchronous shaft vibrations which can occur at high gas pressures must be avoided. In order to reliably avoid the swirl currents that cause them in the labyrinths of the impeller and shaft seals, the housing walls of the wheel chambers are provided with swirl breaking grooves in this case, which take the swirl out of the leakage current before it enters the labyrinth seals. For a residual swirl to be expected, the labyrinth seals on the leakage current inlet side are equipped with swirl breaking ribs arranged perpendicular to the circumferential direction. In addition, sealing gas is conducted without swirl or with counter-swirl from the radially outer area of the wheel chambers into the labyrinth, which prevents rotating leakage currents from entering the labyrinth seal from the wheel chamber.
  • Zur Erzielung eines weiten Arbeitsbereiches bei hohem Teillastwirkungsgrad werden bei Kompressoren axiale Vorleiträder und Nachleiträder mit verstellbaren Diffusorleitschaufeln eingesetzt.To achieve a wide working range with a high partial load efficiency, axial guide vanes and secondary guide vanes with adjustable diffuser vanes are used in compressors.
  • Bei den hier betrachteten Stufengruppen erweist es sich vom Bauaufwand her und strömungstechnisch als zweckmäßig, die erste Stufe einer Stufengruppe mit einem axialen Vorleitrad und die letzte Stufe mit einem verstellbaren Nachleitrad vor der Endspirale auszurüsten.In the step groups considered here, it proves to be expedient in terms of construction and flow technology to equip the first step of a step group with an axial guide wheel and the last step with an adjustable guide wheel in front of the end spiral.
  • Durch Umkehrung der Strömungsrichtung der als Getriebe-Mehrwellenturbokompressor konzipierten Getriebe-Mehrwellenturbomaschine, d. h. Eintritt des Gases auf der Hochdruckseite und Austritt des Gases auf der Niederdruckseite bei Umkehrung der Drehrichtung, arbeitet die Getriebe-Mehrwellenturbomaschine bei gleichem prinzipiellen konstruktivem Aufbau als Radialexpander. Gegenüber der konventionellen Bauweise wird durch die erfindungsgemäße Stufenanordnung im Hochdruckteil ein gleichbleibendes oder sogar größeres Gefälle pro Ritzelwellenende bei guter Schwingungsstabilität erreicht.By reversing the direction of flow of the geared multiwave turbo machine designed as a geared multiwave turbo compressor, i. H. Entry of the gas on the high pressure side and exit of the gas on the low pressure side when the direction of rotation is reversed, the geared multi-shaft turbo machine works as a radial expander with the same basic design. Compared to the conventional design, the step arrangement according to the invention in the high-pressure part achieves a constant or even greater gradient per pinion shaft end with good vibration stability.
  • Hierbei wird die Austrittsspirale des Kompressors zur Eintrittsspirale des Radialexpanders, der unbeschaufelte oder beschaufelte Scheibendiffusor zum Eintrittsleitrad, der Ansaugstutzen der Stufengruppe zum Austrittsdiffusor. Der Rückführring kann hierbei beschaufelt oder unbeschaufelt ausgeführt werden.Here the outlet spiral of the compressor becomes the inlet spiral of the radial expander, the non-bladed or bladed disc diffuser becomes the inlet guide wheel, the intake manifold of the step group becomes the outlet diffuser. The return ring can be carried out with or without blades.
  • Lediglich die Profilierung der Schaufelgitter der Lauf-, Leit- und Rückführschaufeln wird der umgekehrten Strömungsrichtung angepaßt.Only the profiling of the blade grids of the rotor, guide and return blades is adapted to the reverse flow direction.
  • Bei hohen Druckverhältnissen, d. h. hier bei großen Enthalpiegefällen, sind die Gasvolumenströme am Beginn der Entspannung noch sehr klein und erfordern zur Erzielung optimaler Volumenstromzahlen kleine Laufraddurchmesser. Die Drehzahlen der Ritzelwellen müssen zur Beibehaltung der für das betreffende Enthalpiegefälle erforderlichen Umfangsgeschwindigkeit entsprechend hoch liegen. Das würde bei konventioneller Stufenanordnung zu den gleichen Getriebeproblemen wie bei den Kompressoren führen.With high pressure ratios, ie here with large enthalpy drops, the gas volume flows at the beginning of the expansion are still very small and require small impeller diameters to achieve optimal volume flow rates. The speeds of the pinion shafts must be correspondingly high in order to maintain the peripheral speed required for the enthalpy gradient in question. This would lead to the same gearbox problems as with the compressors in a conventional step arrangement.
  • Mit der neuen Bauweise ergeben sich auch bei der Kombination von Kompressoren und Radialexpandern in einem gemeinsamen Getriebegehäuse Vorteile. Durch die Kombination von Hochdruck-Stufengruppen von Kompressoren und Radialexpandern auf einer gemeinsamen Ritzelwelle kann der Baufaufwand gesenkt werden. Zur Angleichung der optimalen Drehzahlen bei vorgegebenem Stufendruckverhältnis und Enthalpiegefälle kann die Zahl der Kompressor- bzw. Radialexpanderstufen einer Ritzelwelle variiert und optimiert werden.The new design also offers advantages when combining compressors and radial expanders in a common gear housing. The construction effort can be reduced by combining high-pressure stage groups of compressors and radial expanders on a common pinion shaft. The number of compressor or radial expander stages of a pinion shaft can be varied and optimized in order to adjust the optimal speeds for a given step pressure ratio and enthalpy gradient.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen im einzelnen:
  • Fig. 1
    eine stirnseitige Ansicht eines mehrstufigen Getriebe-Mehrwellenturbokompressors nach dem Stand der Technik mit drei Ritzelwellen,
    Fig. 2
    einen Schnitt A-A durch die untere horizontale Teilfuge eines Turbokompressors nach Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Schnitt B-B durch die obere horizontale Teilfuge eines Turbokompressors nach Fig. 1, dessen Niederdruckteil nach Fig. 2 ausgeführt ist,
    Fig. 4
    einen vertikalen Schnitt durch ein Ritzelwellenende eines Getriebe-Mehrwellenturbokompressors nach dem Stand der Technik, gemäß Fig. 1,
    Fig. 5
    einen Schnitt A-A durch die untere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit einer konventionellen Niederdruck-Welle und einer neuartigen Hochdruck-Welle mit den Stufen III bis VI,
    Fig. 6
    einen Schnitt A-A durch die untere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit neuartigen Stufen IV und V,
    Fig. 7
    einen Schnitt B-B durch die obere Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors, dessen Niederdruck-Teil nach Fig. 2 ausgeführt ist, mit je zwei neuartigen Stufen V, VI, VII, VIII an den Ritzelwellenenden,
    Fig. 8
    einen Schnitt B-B durch die obere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit zwei neuartigen Stufen und einem Entlastungskolben am anderen Ritzelwellenende,
    Fig. 9
    einen horizontalen Schnitt durch ein Ritzelwellenende ähnlich Fig. 7 mit in das Laufrad integriertem Entlastungskolben,
    Fig.10
    einen horizontalen Schnitt durch ein Ritzelwellenende mit einer ersten Stufe ohne Deckscheibe,
    Fig.11
    einen vertikalen Schnitt durch ein Ritzelwellenende mit zwei auf die Welle geschrumpften Laufrädern,
    Fig.12
    einen horizontalen Schnitt entspr. Fig. 10 mit zusätzlichen Einspeisungskanälen,
    Fig.13
    einen horizontalen Schnitt entspr. Fig. 10 mit zusätzlichen Entnahmekanälen,
    Fig.14
    einen Schnitt durch die obere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit aktiver Magnetlagerung,
    Fig.15
    einen Schnitt durch die obere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit radialer aktiver Magnetlagerung und axialen Druckkämmen am Ritzel,
    Fig.16
    einen horizontalen Schnitt durch ein Ritzelwellenende ähnlich Fig. 7 mit zwei Laufrädern mit Deckscheibe und nur einer Stirnverzahnung,
    Fig.17
    einen Schnitt durch ein Ritzelwellenende eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit einer Hirthverzahnung im Schwerpunkt der Stufen,
    Fig.18
    einen Schnitt durch ein Wellenende eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit Drallbrechern und Sperrgaseinleitung,
    Figure imgb0001
    Fig.19
    einen vertikalen Schnitt durch ein Wellenende eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit axialem Vorleitrad vor der ersten Stufe und radialem Nachleitrad in der letzten Stufe,
    Fig.20
    einen Schnitt A-A durch die untere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Radialexpanders mit einer Ritzelwelle mit den Hochdruckstufen I bis IV und einer Ritzelwelle mit konventionellen Niederdruckstufen V und VI,
    Fig.21
    einen horizontalen Schnitt durch ein Ritzelwellenende eines Radialexpanders.
    Fig.22
    einen Schnitt A-A durch die horizontale Teilfuge einer Getriebe-Mehrwellenturbomaschine mit einer Ritzelwelle mit den Hochdruckstufen II und III eines Turbokompressors sowie den Hochdruckstufen I und II eines Radialexpanders und einer Ritzelwelle mit der Niederdruckstufe I des Turbokompressors und III des Radialexpanders.
    Embodiments of the invention are illustrated with the aid of schematic drawings. The individual shows:
    Fig. 1
    an end view of a multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to the prior art with three pinion shafts,
    Fig. 2
    2 shows a section AA through the lower horizontal parting line of a turbo compressor according to FIG. 1,
    Fig. 3
    2 shows a section BB through the upper horizontal parting joint of a turbo compressor according to FIG. 1, the low pressure part of which is designed according to FIG. 2,
    Fig. 4
    2 shows a vertical section through a pinion shaft end of a geared multi-shaft turbo compressor according to the prior art, according to FIG. 1,
    Fig. 5
    3 shows a section AA through the lower horizontal parting joint of a turbo compressor according to the invention with a conventional low-pressure shaft and a novel high-pressure shaft with stages III to VI,
    Fig. 6
    3 shows a section AA through the lower horizontal parting line of a turbo compressor according to the invention with novel stages IV and V,
    Fig. 7
    FIG. 2 shows a section BB through the upper part of a turbocompressor according to the invention, the low-pressure part of which is designed according to FIG. 2, each with two novel stages V, VI, VII, VIII at the pinion shaft ends,
    Fig. 8
    1 shows a section BB through the upper horizontal parting joint of a turbo compressor according to the invention with two novel stages and a relief piston at the other end of the pinion shaft,
    Fig. 9
    7 shows a horizontal section through a pinion shaft end similar to FIG. 7 with a relief piston integrated in the impeller,
    Fig. 10
    a horizontal section through a pinion shaft end with a first stage without a cover disk,
    Fig. 11
    a vertical section through a pinion shaft end with two impellers shrunk onto the shaft,
    Fig. 12
    10 shows a horizontal section corresponding to FIG. 10 with additional feed channels,
    Fig. 13
    10 shows a horizontal section corresponding to FIG. 10 with additional removal channels,
    Fig. 14
    2 shows a section through the upper horizontal parting line of a turbo compressor according to the invention with active magnetic bearing,
    Fig. 15
    3 shows a section through the upper horizontal parting joint of a turbo compressor according to the invention with radial active magnetic bearing and axial pressure combs on the pinion,
    Fig. 16
    a horizontal section through a pinion shaft end 7 with two impellers with a cover disk and only one spur toothing,
    Fig. 17
    2 shows a section through a pinion shaft end of a turbo compressor according to the invention with serration in the center of gravity of the stages,
    Fig. 18
    2 shows a section through a shaft end of a turbo compressor according to the invention with swirl crushers and sealing gas inlet,
    Figure imgb0001
    Fig. 19
    4 shows a vertical section through a shaft end of a turbo compressor according to the invention with an axial guide wheel in front of the first stage and a radial guide wheel in the last stage,
    Fig. 20
    3 shows a section AA through the lower horizontal parting joint of a radial expander according to the invention with a pinion shaft with high pressure stages I to IV and a pinion shaft with conventional low pressure stages V and VI,
    Fig. 21
    a horizontal section through a pinion shaft end of a radial expander.
    Fig. 22
    a section AA through the horizontal joint of a geared multi-shaft turbomachine with a pinion shaft with the high pressure stages II and III of a turbo compressor and the high pressure stages I and II of a radial expander and a pinion shaft with the low pressure stage I of the turbo compressor and III of the radial expander.
  • Fig. 1 zeigt die stirnseitige Ansicht eines bekannten Turbokompresors. An einem Getriebegehäuse (1) sind drei Kompressorstufen mit Spiralgehäuse (2) befestigt, die über eine zentrale Antriebswelle (3) bzw. eine am Umfang des Zentralrades angeordnete Ritzelwelle (4) angetrieben werden.Fig. 1 shows the front view of a known turbo compressor. Three compressor stages with a spiral housing (2) are attached to a gearbox housing (1) and are driven by a central drive shaft (3) or a pinion shaft (4) arranged on the circumference of the central wheel.
  • Fig. 2 stellt einen Schnitt durch die untere Teilfuge eines derartigen Turbokompressors dar.Fig. 2 shows a section through the lower part of such a turbo compressor.
  • Das Gas gelangt über das Ansauggehäuse (7) in das Laufrad (8). Im Spiralgehäuse (2) findet eine Verzögerung des Gasstromes statt.The gas enters the impeller (8) via the intake housing (7). The gas flow is delayed in the volute casing (2).
  • Die Laufräder der Stufen I bis IV sind wegen der zunehmenden Verdichtung zur Beibehaltung optimaler Volumenstromzahlen im Außendurchmesser immer kleiner dimensioniert.The impellers of stages I to IV are dimensioned smaller and smaller due to the increasing compression in order to maintain optimal volume flow rates in the outer diameter.
  • In Fig. 3, einem Schnitt durch die obere horizontale Teilfuge eines Turbokompressors nach Fig. 1, sind konstruktive Einzelheiten wie Getriebe (5, 6), Laufräder (8a), Gehäuse (1), etc. erkennbar. Der Niederdruckteil ist nach Fig. 2 ausgeführt.In Fig. 3, a section through the upper horizontal parting line of a turbo compressor according to Fig. 1, structural details such as gear (5, 6), impellers (8a), housing (1), etc. can be seen. The low pressure part is designed according to FIG. 2.
  • Fig. 4 verdeutlicht in einem Vertikalschnitt durch ein Ritzelwellenende (6) konstruktive Merkmale des Getriebe-Mehrwellenturbokompressors des Standes der Technik nach Fig. 1.FIG. 4 illustrates in a vertical section through a pinion shaft end (6) structural features of the multi-shaft turbo compressor of the prior art according to FIG. 1.
  • Den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Turbokompressors zeigt Fig. 5.5 shows the schematic structure of a turbo compressor according to the invention.
  • Der Turbokompressor mit den Spiralgehäusen (2) und den Ansaugstutzen (7) ist mit einer konventionellen Niederdruck-Welle (6) mit den Stufen I und II und einer erfindungsgemäßen Hochdruck-Welle (6) mit den Stufen III bis VI ausgerüstet.The turbo compressor with the volute casing (2) and the intake manifold (7) is equipped with a conventional low-pressure shaft (6) with stages I and II and a high-pressure shaft (6) according to the invention with stages III to VI.
  • Auf der Hochdruck-Welle (6) sind jeweils zwei Kompressor-Laufräder (8a) auf dem gleichen Ritzelwellenende in gleicher Strömungsrichtung angeordnet. Zwischengeschaltet sind Scheibendiffusoren (9) und Rückführringe (10).Two compressor impellers (8a) are arranged on the same pinion shaft end in the same flow direction on the high-pressure shaft (6). Disc diffusers (9) and return rings (10) are interposed.
  • Fig. 6 ist ein Schnitt durch die untere horizontale Teilfuge eines Turbokompressors nach der Erfindung mit den erfindungsgemäßen Hochdruck-Stufen IV und V, wobei auf der Ritzelwelle (6) zwei Laufräder (8a) angeordnet sind. Zwischengeschaltet sind auch hier Scheibendiffusoren (9) und Rückführringe (10).Fig. 6 is a section through the lower horizontal parting of a turbo compressor according to the invention with the high pressure stages IV and V according to the invention, wherein two impellers (8a) are arranged on the pinion shaft (6). Disc diffusers (9) and return rings (10) are also interposed here.
  • Aus Fig. 7, einem Schnitt durch die obere horizontale Teilfuge eines erfindungsgemäßen Turbokompressors, erkennt man konstruktive Einzelheiten von je zwei Hochdruckstufen (V, VI und VII, VIII) an den Ritzelwellenenden (6). Der Niederdruckteil ist bei diesem Turbokompressor in konventioneller Art gem. Fig. 2 ausgeführt. Dabei weist das erste Laufrad (8a) der Hochdruck-Stufengruppen einen verkleinerten Außendurchmesser auf. Die Laufradbefestigung erfolgt hierbei mit Hilfe der bekannten Hirth-Verzahnung, einer Stirnverzahnung (11) mit einer zentralen Befestigungsschraube (12).From Fig. 7, a section through the upper horizontal parting line of a turbo compressor according to the invention, one can see design details of two high pressure stages (V, VI and VII, VIII) at the pinion shaft ends (6). The low pressure part is in this turbo compressor in a conventional manner. Fig. 2 executed. The first impeller (8a) of the high-pressure stage groups has a reduced outer diameter. The impeller is fastened with the help of the well-known Hirth toothing, a spur toothing (11) with a central fastening screw (12).
  • Durch die axial gegenläufige Anordnung der beiden Stufengruppen erfolgt ein Ausgleich der von jeder Stufengruppe infolge der Druckunterschiede vor und nach Laufrad erzeugten Axialschübe.The axially opposing arrangement of the two stage groups compensates for the axial thrusts generated by each stage group due to the pressure differences before and after the impeller.
  • Bei dem Turbokompressor nach Fig. 8, einem Kompressor mit zwei Hochdruck-Stufen an einem Ritzelwellenende (6), ist am entgegengesetzten Ritzelwellenende ein Entlastungskolben (15) innerhalb eines druckfesten Gehäuses (13) angeordnet, der dem Ausgleich von Axialschüben dient.8, a compressor with two high-pressure stages at a pinion shaft end (6), a relief piston (15) is arranged at the opposite pinion shaft end within a pressure-resistant housing (13), which serves to compensate for axial thrusts.
  • In diesem Beispiel wird verdichtetes Gas aus der Radkammer (27) über die Leitung (24a) der inneren Kammer (28a) am Entlastungskolben zugeführt, während die äußere Kammer (28) über die Entlastungsleitung (24) zum Saugstutzen (7) der ersten Stufe der Stufengruppe im Druckniveau abgesenkt wird.In this example, compressed gas is supplied from the wheel chamber (27) via the line (24a) to the inner chamber (28a) on the relief piston, while the outer chamber (28) via the relief line (24) to the suction port (7) of the first stage of the Step group is lowered in the pressure level.
  • Fig. 9, ein horizontaler Schnitt durch ein Ritzelwellenende (6), zeigt die konstruktive Ausführung mit zwei Kompressor-Laufrädern mit Deckscheibe (8a), wobei beide Laufräder (8a) den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Das Innengehäuse (17) ist ungeteilt und in das zweite Laufrad (8a) ist ein Entlastungskolben (15) integriert.Fig. 9, a horizontal section through a pinion shaft end (6), shows the design with two compressor impellers with a cover plate (8a), both impellers (8a) having the same outside diameter. The inner housing (17) is undivided and a relief piston (15) is integrated in the second impeller (8a).
  • Fig. 10 zeigt in einem horizontalen Schnitt ein Ritzelwellenende (6) mit einem ungeteilten Innengehäuse anderer Ausführung (17a). Das erste Laufrad (8) besitzt keine Deckscheibe und hat einen kleineren Außendurchmesser als die Folgestufe mit Deckscheibe (8a).Fig. 10 shows a horizontal section of a pinion shaft end (6) with an undivided inner housing of another design (17a). The first impeller (8) has no cover disk and has a smaller outer diameter than the next stage with cover disk (8a).
  • Aus Fig. 11 ist das Ritzelwellenende (6) eines erfindungsgemäßen Turbokompressors mit zwei auf die Ritzelwelle (6) geschrumpften Laufrädern (8a) mit einer dazwischen angeordneten Wellenbüchse (29) erkennbar. Das Kompressor-Innengehäuse (18) ist horizontal geteilt und mit seinem Unterteil am Getriebegehäuse verschraubt. Das Innengehäuse-Oberteil (18a) ist nach dem Einlegen der Ritzelwelle (6) mit dem Innengehäuse-Unterteil (18b) verschraubt.11 shows the pinion shaft end (6) of a turbo compressor according to the invention with two impellers (8a) shrunk onto the pinion shaft (6) with a shaft sleeve (29) arranged in between. The compressor inner housing (18) is divided horizontally and screwed with its lower part to the gear housing. The inner housing upper part (18a) is after Insert the pinion shaft (6) with the inner housing lower part (18b) screwed.
  • Das ungeteilte Außengehäuse (19) wird anschließend darüber geschoben und axial mit dem Getriebegehäuse-Mittel- (25a) und -Oberteil (25) verschraubt, wodurch eine zusätzliche Gehäusekammer (26) gebildet wird, die über die Entlastungsleitung (24) druckentlastet werden kann.The undivided outer housing (19) is then pushed over and axially screwed to the gear housing middle (25a) and upper part (25), whereby an additional housing chamber (26) is formed, which can be relieved of pressure via the relief line (24).
  • Ein Turbokompressor entsprechend Fig. 10 besitzt gemäß horizontalem Schnitt nach Fig. 12 zusätzlich Gas-Einspeisekanäle (20) zwischen den Kompressor-Stufen, die im saugseitigen Gehäusedeckel (30) enden.According to the horizontal section according to FIG. 12, a turbocompressor according to FIG. 10 additionally has gas feed channels (20) between the compressor stages, which end in the suction-side housing cover (30).
  • In Fig. 13, einem Schnittbild entsprechend Fig. 10, sind zusätzliche Gas-Entnahmekanäle (21) ersichtlich, die zwischen den beiden dargestellten Kompressor-Stufen eingezeichnet sind und im saugseitigen Gehäusedeckel (30) enden.In Fig. 13, a sectional view corresponding to Fig. 10, additional gas extraction channels (21) can be seen, which are shown between the two compressor stages shown and end in the suction-side housing cover (30).
  • Fig. 14, ein Schnitt durch die obere horizontale Teilfuge eines Getriebe-Mehrwellenturbokompressors nach der Erfindung mit den Laufrädern (8a), soll auf die radialen (22) und das axiale Magnetlager (23) hinweisen, die dynamische Probleme ausgleichen, indem die Magnetlager über Sensoren den Rotor (6) in der gewollten Position halten.Fig. 14, a section through the upper horizontal parting of a geared multi-shaft turbo compressor according to the invention with the impellers (8a), is intended to indicate the radial (22) and the axial magnetic bearing (23), which compensate for dynamic problems by the magnetic bearings over Sensors hold the rotor (6) in the desired position.
  • Fig. 15, ein Schnitt durch die obere horizontale Teilfuge eines Getriebe-Mehrwellenturbokompressors nach der Erfindung mit den Laufrädern (8a), zeigt radiale Magnetlager (22). Der restliche Axialschub wird hier in konventioneller Weise von Druckkämmen (39) über das Zentralrad (5) vom axialen Drucklager der Zentralradwelle (3) aufgenommen.Fig. 15, a section through the upper horizontal parting of a geared multi-shaft turbo compressor according to the invention with the impellers (8a), shows radial magnetic bearings (22). The remaining axial thrust is absorbed in a conventional manner by pressure combs (39) via the central wheel (5) from the axial pressure bearing of the central wheel shaft (3).
  • Fig. 16, ein horizontaler Schnitt durch ein Ritzelwellenende (6), zeigt die konstruktive Ausführung mit zwei Kompressor-Laufrädern mit Deckscheibe (8a), wobei beide Laufräder (8a) den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Beide Laufräder sind fest miteinander verbunden, hier ist das Laufrad (8a) mit Deckscheibe auf der verlängerten Nabe von Laufrad (8b) aufgeschrumpft dargestellt. Dadurch ist nur eine Hirthverzahnung (11) erforderlich, jedoch muß das Innengehäuse (18) zum Einbau horizontal geteilt (18a, 18b) ausgeführt werden. In das zweite Laufrad (8b) ist ein Entlastungskolben (15) integriert.Fig. 16, a horizontal section through a pinion shaft end (6), shows the design with two compressor impellers with a cover plate (8a), both impellers (8a) having the same outside diameter. Both impellers are firmly connected to each other, here the impeller (8a) with cover plate is shown shrunk on the extended hub of the impeller (8b). As a result, only a serration (11) is required, but the inner housing (18) must be horizontally divided (18a, 18b) for installation. A relief piston (15) is integrated in the second impeller (8b).
  • Fig. 17 stellt konstruktive Einzelheiten einer Laufradbefestigung (8a, 8b) dar. Das zweite Laufrad (8b) mit verlängerter Nabe der Hochdruck-Stufengruppe umschließt mit seiner verlängerten Nabe das Ritzelwellenende (6), in dessen Stirnseite eine Hirth-Verzahnung gefräst ist. In die verlängerte Nabe ist auf einem Vorsprung (42) aus Fertigungsgründen ein Ring (11a) mit einer Gegen-Hirth-Verzahnung eingesetzt. Das erste Laufrad (8a) ist über eine Zentrierung (43) fest mit dem zweiten Laufrad (8b) verbunden (geschrumpft, gelötet, geschweißt).17 shows structural details of an impeller attachment (8a, 8b). The second impeller (8b) with an extended hub of the high-pressure stage group encloses with its extended hub the pinion shaft end (6), in the end face of which a Hirth toothing is milled. In the elongated hub, a ring (11a) with counter-Hirth teeth is inserted on a projection (42) for manufacturing reasons. The first impeller (8a) is firmly connected (shrunk, soldered, welded) to the second impeller (8b) via a centering (43).
  • Beide Laufräder (8a, 8b) sind gemeinsam mit der zentralen Befestigungsschraube (12) am Ritzelwellenende (6) angebracht.Both impellers (8a, 8b) are attached to the pinion shaft end (6) together with the central fastening screw (12).
  • Fig. 18 sowie die Fig. 18a - 18d zeigen Einzelheiten zu Drallbrechern und zur Sperrgaseinleitung.18 and FIGS. 18a-18d show details of swirl breakers and the introduction of sealing gas.
  • Die in Fig. 18 dargestellten Buchstaben A, B, C und D bezeichnen die Ausschnittsvergrößerungen in Fig. 18a - 18 d.The letters A, B, C and D shown in FIG. 18 denote the enlarged sections in FIGS. 18a-18d.
  • In die Laufradkammer (27) des ersten und zweiten Laufrades (8a, 8b) sind deckscheibenseitig und in die Laufradkammer des zweiten Laufrades (8b) radscheibenseitig radiale Drallbrechnuten (35) eingearbeitet, die den von den Laufradaußenflächen im Leckstrom zu den Labyrinthdichtungen (36) der Laufräder (8a, 8b), Welle (6) und des Entlastungskolbens (15) erzeugten Drall brechen sollen. In den Labyrinthdichtungen (36) sind gaseintrittsseitig senkrecht zur Umfangsrichtung Drallbrechrippen (37) angeordnet, die noch in die Labyrinthdichtung (36) eingetretene Drallkomponenten der Strömungsgeschwindigkeit vernichten sollen.In the impeller chamber (27) of the first and second impeller (8a, 8b), on the cover plate side and in the impeller chamber of the second impeller (8b), on the wheel disc side, radial swirl breaking grooves (35) are incorporated, which prevent leakage from the outer surface of the impeller to the labyrinth seals (36) The impellers (8a, 8b), shaft (6) and the relief piston (15) should break. Swirl breaking ribs (37) are arranged in the labyrinth seals (36) on the gas inlet side perpendicular to the circumferential direction and are intended to destroy swirl components of the flow velocity that have entered the labyrinth seal (36).
  • Infolge der Druckdifferenz zwischen dem radial äußerem Bereich der Radkammern (27) und der Saugöffnung der Laufräder (8a, 8b) wird ein Sperrgasstrom durch die Bohrungen (38) in die Labyrinthdichtung (36) der Laufräder (8a, 8b) geleitet, um das etwaige Eindringen noch drallbehafteter Strömung aus der an die Labyrinthdichtung (36) angrenzenden Laufradkammer zu verhindern. Beim Entlastungskolben (15) gilt entsprechendes.As a result of the pressure difference between the radially outer region of the wheel chambers (27) and the suction opening of the impellers (8a, 8b), a sealing gas flow is passed through the bores (38) into the labyrinth seal (36) of the impellers (8a, 8b) in order to avoid any Prevent any swirling flow from entering the impeller chamber adjacent to the labyrinth seal (36). The same applies to the relief piston (15).
  • Die Labyrinthdichtung (36) auf der Zwischenbüchse (40) zwischen den Stufen wird mit Sperrgas aus der Radkammer der Folgestufe über die Bohrungen (38) versorgt.The labyrinth seal (36) on the intermediate sleeve (40) between the stages is supplied with sealing gas from the wheel chamber of the subsequent stage via the bores (38).
  • In Fig. 19 ist vor der ersten Stufe eines Kompressors ein Vorleitrad (31) mit Verstelleinrichtung (34) sowie nach der zweiten Stufe ein Nachleitrad (32) mit Verstelleinrichtung (32a) zu sehen.FIG. 19 shows a guide vane (31) with adjusting device (34) in front of the first stage of a compressor and a guide vane (32) with adjusting device (32a) after the second stage.
  • Fig. 20 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Radialexpanders durch die untere horizontale Teilfuge.20 shows the schematic structure of a radial expander according to the invention through the lower horizontal parting line.
  • Der Radialexpander ist mit einer erfindungsgemäßen Hochdruckwelle (6) mit den Hochdruck-Stufen I bis IV und einer konventionellen Niederdruck-Welle (6) mit den Stufen V und VI ausgerüstet. Auf der Hochdruckwelle (6) sind jeweils zwei Expander-Laufräder (8a) auf dem gleichen Ritzelwellenende (6) in gleicher Strömungsrichtung angeordnet.The radial expander is equipped with a high-pressure shaft (6) according to the invention with high-pressure stages I to IV and a conventional low-pressure shaft (6) with stages V and VI. Two expander impellers (8a) are arranged on the same pinion shaft end (6) in the same flow direction on the high-pressure shaft (6).
  • Aus dem als Spiralgehäuse ausgebildeten Eintrittsgehäuse (2a) und dem im Scheibenringraum (9a) angeordneten Leitrad (33a) tritt das Gas in das Laufrad (8a) und anschließend über den Rückführring (10a) in die zweite Stufe, von dort in den Austritts-Kegeldiffusor (7a) des Radialexpanders.From the inlet housing (2a), which is designed as a spiral housing, and the stator (33a) arranged in the disc annulus (9a), the gas enters the impeller (8a) and then via the return ring (10a) into the second stage, from there into the outlet cone diffuser (7a) of the radial expander.
  • Fig. 21 zeigt in einem horizontalen Schnitt ein Ritzelwellenende (6) eines Radialexpanders mit einem ungeteilten Innengehäuse (17a). Am Eintritt der Laufräder sind im Scheibenringraum (9a) Eintrittsleiträder (33a) angeordnet. Der Rückführring (10a) ist hier schaufellos ausgeführt und dient zur Umlenkung und als Radialdiffusor nach dem ersten Laufrad (8a).21 shows in a horizontal section a pinion shaft end (6) of a radial expander with an undivided inner housing (17a). At the inlet of the impellers, inlet guide wheels (33a) are arranged in the disk annulus (9a). The return ring (10a) is designed here without a blade and serves for deflection and as a radial diffuser after the first impeller (8a).
  • Fig. 22 zeigt die Kombination einer Getriebe-Mehrwellenturbomaschine mit einem erfindungsgemäßen Turbokompressor (linke Bildseite) mit einem Radialexpander (rechte Bildseite), wobei der Turbokompressor ein anderes Medium verdichtet als im Radialexpander entspannt wird. Im Hochdruckbereich der Verdichtung des Turbokompressors (Stufengruppe II und III) sowie bei der Expansion im Radialexpander (Stufengruppe I und II) sind die verschiedenartigen Volumenströme klein und lassen eine gleichhohe Ritzelwellendrehzahl zu. Durch die Anordnung auf einer gemeinsamen Ritzelwelle (6) wird der Bauaufwand der kombinierten Getriebe-Mehrwellenturbomaschine gesenkt und die Axialschübe werden weitgehend ausgeglichen.22 shows the combination of a geared multi-shaft turbomachine with a turbocompressor according to the invention (left side of the picture) with a radial expander (right side of the picture), the turbocompressor compressing a medium other than that in the radial expander. In the high pressure area of the compression of the turbo compressor (stage groups II and III) and in the expansion in the radial expander (stage groups I and II), the different volume flows are small and allow the pinion shaft speed to be the same. By the arrangement on a common pinion shaft (6) reduces the construction costs of the combined geared multi-shaft turbomachine and the axial thrusts are largely compensated for.
  • Im Niederdruckbereich der Verdichtung des Kompressors (Stufe I) und der Expansion des Radialexpanders (Stufe III) sind die Volumenströme von gleicher Größenordnung, wodurch auch hier die Anordnung der betreffenden Stufen auf einer gemeinsamen Ritzelwelle (6) Vorteile bietet.In the low-pressure range of compression of the compressor (stage I) and expansion of the radial expander (stage III), the volume flows are of the same order of magnitude, so that the arrangement of the stages in question on a common pinion shaft (6) also offers advantages.
  • Bezugsziffernliste:List of reference numbers:
  • 11
    GetriebegehäuseGear housing
    22nd
    Spiralgehäuse bei KompressorenSpiral casing for compressors
    2a2a
    Eintrittsgehäuse bei TurbinenTurbine inlet casing
    33rd
    Antriebswelle des ZentralradesCentral shaft drive shaft
    44th
    Ritzelwelle, am Umfang des Zentralrades, für externen AntriebPinion shaft, on the circumference of the central wheel, for external drive
    55
    ZentralradCentral wheel
    66
    Ritzelwelle mit Kompressor- und/oder RadialexpanderstufenPinion shaft with compressor and / or radial expander stages
    77
    Ansaugstutzen für Kompressor-StufenIntake manifold for compressor stages
    7a7a
    Austrittsdiffusor für Radialexpander-StufenOutlet diffuser for radial expander stages
    88th
    Laufrad ohne DeckscheibeImpeller without a cover disk
    8a8a
    Laufrad mit DeckscheibeImpeller with a cover disc
    8b8b
    Laufrad mit verlängerter NabeImpeller with an extended hub
    99
    ScheibendiffusorDisc diffuser
    9a9a
    Scheibenringraum bei RadialexpanderDisc ring space with radial expanders
    1010th
    Rückführring des KompressorsReturn ring of the compressor
    10a10a
    Rückführring des RadialexpandersReturn ring of the radial expander
    1111
    Stirnverzahnung (nach Hirth)Spur toothing (according to Hirth)
    11a11a
    Ring mit Hirth-VerzahnungRing with Hirth serration
    1212th
    zentrale Befestigungsschraube für Stirnverzahnungcentral fastening screw for spur gearing
    1313
    druckfestes Gehäuse für Entlastungskolbenpressure-resistant housing for relief pistons
    1414
    WellendichtungShaft seal
    14a14a
    Horizontal geteiltes Wellendichtungs-OberteilHorizontally split shaft seal upper part
    14b14b
    Horizontal geteiltes Wellendichtungs-UnterteilHorizontally divided shaft seal lower part
    1515
    EntlastungskolbenRelief piston
    1616
    Dichtung von 15Seal of 15
    1717th
    ungeteiltes Innengehäuseundivided inner casing
    17a17a
    ungeteiltes Innengehäuse (anderer Ausführung)undivided inner housing (different version)
    1818th
    geteiltes Innengehäusesplit inner housing
    18a18a
    Oberteil von 18Top of 18
    18b18b
    Unterteil von 18Lower part of 18
    1919th
    ungeteiltes Außengehäuseundivided outer housing
    2020th
    EinspeisekanalFeed channel
    2121
    EntnahmekanalExtraction channel
    2222
    radiales Magnetlagerradial magnetic bearing
    2323
    axiales Magnetlageraxial magnetic bearing
    2424th
    EntlastungsleitungDischarge line
    24a24a
    Leitung zum EntlastungskolbenLine to the relief piston
    2525th
    Getriebegehäuse-Oberteil von 1Gearbox upper part from 1
    25a25a
    Getriebegehäuse-Mittelteil von 1Gearbox middle part from 1
    25b25b
    Getriebegehäuse-Unterteil von 1Gearbox lower part from 1
    2626
    GehäusekammerHousing chamber
    2727
    RadkammerWheel chamber
    27a27a
    Gehäusewand der RadkammerHousing wall of the wheel chamber
    2828
    Äußere Kammer am EntlastungskolbenOuter chamber on the relief piston
    28a28a
    Innere Kammer am EntlastungskolbenInner chamber on the relief piston
    2929
    WellenbuchseShaft bushing
    3030th
    saugseitiger Gehäusedeckelsuction-side housing cover
    30a30a
    Einsatz zum saugseitigen GehäusedeckelInsert for the housing cover on the suction side
    3131
    VorleitradIdler
    3232
    NachleitradGuide wheel
    32a32a
    Verstelleinrichtung NachleitradAdjustment device guide pulley
    3333
    LeitschaufelnGuide vanes
    33a33a
    Eintrittsleitrad RadialexpanderRadial expander inlet guide wheel
    3434
    Verstellung VorleitradAdjuster wheel
    3535
    Radiale DrallbrechnutenRadial swirl breaking grooves
    3636
    LabyrinthdichtungLabyrinth seal
    36a36a
    LabyrinthringeLabyrinth rings
    3737
    DrallbrechrippenSwirl breaking ribs
    3838
    SperrgaszuführungSealing gas supply
    3939
    DruckkammPressure comb
    4040
    ZwischenbuchseIntermediate socket
    4141
    Dichtungpoetry
    4242
    Vorsprung der LaufradnabeProtrusion of the impeller hub
    4343
    Zentrierung in der LaufradnabeCentering in the impeller hub
    I, II, III, IV, V, VI, VI, VII, VIIII, II, III, IV, V, VI, VI, VII, VIII
    Reihenfolge der Druckstufen in Strömungsrichtung.Sequence of pressure levels in the direction of flow.

Claims (21)

  1. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor mit strömungsmäßig hintereinander geschalteten Laufrädern, wobei auf einer oder mehreren parallel zueinander angeordneten Ritzelwellen zwei oder mehr Kompressor-Laufräder befestigt sind, die direkt über ein Zentralrad oder indirekt über Ritzelwellen am Umfang des Zentralrades angetrieben werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei den Niederdruckstufen (erste oder erste und zweite Ritzelwelle) folgenden Stufen ab zweite oder dritte Ritzelwelle (6) als Hochdruckstufengruppe mehrere Laufräder (8, 8a) hintereinander unter Zwischenschaltung eines Scheibendiffusors (9) und eines Rückführringes (10) auf wenigstens einem Ritzelwellenende (6) angeordnet sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor with impellers connected in series in terms of flow, two or more compressor impellers being fastened on one or more pinion shafts arranged in parallel to one another, which are driven directly via a central wheel or indirectly via pinion shafts on the circumference of the central wheel
    characterized,
    that in the low-pressure stages (first or first and second pinion shaft) following stages from the second or third pinion shaft (6) as a high-pressure stage group, several impellers (8, 8a) in succession with the interposition of a disc diffuser (9) and a feedback ring (10) on at least one pinion shaft end ( 6) are arranged.
  2. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf einer Seite einer Ritzelwelle (6) eine Hochdruck-Stufengruppe und auf der anderen Seite allein ein Entlastungskolben (15) angeordnet ist.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claim 1,
    characterized,
    that on one side of a pinion shaft (6) a high pressure stage group and on the other side alone a relief piston (15) is arranged.
  3. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach den Ansprüchen 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an einem oder mehreren Rückführringen (10) Stutzen für Einspeisung (20) oder Entnahme (21) von Gas zur Vergrößerung bzw. Verkleinerung des geförderten Gasstroms angeordnet sind.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claims 1 to 2,
    characterized,
    that on one or more return rings (10) connecting piece for feeding (20) or removal (21) of gas are arranged to increase or decrease the gas flow conveyed.
  4. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Laufräder (8, 8a) von Hochdruckstufen durch Stirnverzahnungen (11) und Zentralbolzen (12) miteinander verbunden sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that impellers (8, 8a) of high pressure stages are connected to one another by spur gears (11) and central bolts (12).
  5. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Innengehäuse (18) mit horizontaler Teilfuge ausgeführt ist und das horizontal ungeteilte Außengehäuse (19) das geteilte Innengehäuse (18) mit dem Rotor umschließt, daß das Getriebegehäuse (1) mit dem geteilten Innengehäuse (18) eine zusätzliche Gehäusekammer (26) bildet, und daß an die Gehäusekammer (26) eine Entlastungsleitung (24) angeschlossen ist.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that the inner housing (18) is designed with a horizontal parting joint and the horizontally undivided outer housing (19) surrounds the divided inner housing (18) with the rotor, that the gear housing (1) with the divided inner housing (18) forms an additional housing chamber (26) , and that a relief line (24) is connected to the housing chamber (26).
  6. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Laufräder (8a) einer Stufengruppe mit Deckscheibe ausgeführt sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that the impellers (8a) of a step group are designed with a cover plate.
  7. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Laufrad (8) der ersten Stufe einer Stufengruppe ohne Deckscheibe ausgeführt ist.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that the impeller (8) of the first stage of a stage group is designed without a cover plate.
  8. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Laufrad (8, 8a) der ersten Stufe einer Stufengruppe einen kleineren Außendurchmesser (D) als die über den Rückführring (10) angeschlossene Stufe hat.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that the impeller (8, 8a) of the first stage of a stage group has a smaller outer diameter (D) than the stage connected via the return ring (10).
  9. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein oder mehrere Laufräder (8 bzw. 8a) einer Stufengruppe aus Material geringerer Dichte als Stahl gefertigt sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that one or more impellers (8 or 8a) of a step group are made of material of lower density than steel.
  10. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine oder mehrere Ritzelwellen (6) mit Hochdruckstufen in Magnetlagern (22, 23) gelagert sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that one or more pinion shafts (6) with high pressure stages are mounted in magnetic bearings (22, 23).
  11. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine oder mehrere Ritzelwellen (6) in radialen Magnetlagern (22) gelagert sind und die betreffenden Ritzelwellen (6) und das Zentralrad (5) axiale Druckkämme (39) aufweisen.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that one or more pinion shafts (6) are mounted in radial magnetic bearings (22) and the relevant pinion shafts (6) and the central wheel (5) have axial pressure combs (39).
  12. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwei oder mehr Laufräder (8 bzw. 8a) einer Stufengruppe mit einer gemeinsamen Stirnverzahnung (11) am Ritzelwellenende (6) befestigt sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that two or more impellers (8 or 8a) of a step group with a common spur gear (11) are attached to the pinion shaft end (6).
  13. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die gemeinsame Stirnverzahnung (11) im Bereich des Schwerpunktes der Laufräder (8 bzw. 8a) angeordnet ist.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claim 12,
    characterized,
    that the common spur toothing (11) is arranged in the region of the center of gravity of the impellers (8 and 8a).
  14. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Gehäusewände der Radkammern (27a) mit radialen Drallbrechnuten (35) versehen sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that housing walls of the wheel chambers (27a) are provided with radial swirl breaking grooves (35).
  15. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei Labyrinthdichtungen (36) im mittleren Bereich der Labyrinthe Sperrgaszuführungen (38) münden und in den Randbereichen der Leckstrom-Eintrittsseite der Labyrinthe Drallbrechrippen (37) senkrecht zur Umfangsrichtung vorhanden sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that in labyrinth seals (36) in the central area of the labyrinths sealing gas feeds (38) open and in the edge areas of the leakage current entry side of the labyrinth swirl breaking ribs (37) are present perpendicular to the circumferential direction.
  16. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vor der ersten Stufe einer Stufengruppe ein verstellbares Vorleitrad (31) und in der letzten Stufe der Stufengruppe ein verstellbares Nachleitrad (32) angeordnet sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that in front of the first stage of a stage group an adjustable guide wheel (31) and in the last stage of the stage group an adjustable guide wheel (32) are arranged.
  17. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach den Ansprüchen 1 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dieser durch Umkehrung der Strömungsrichtung, d. h. Eintritt des Gases auf der Hochdruckseite (2a) und Austritt des Gases auf der Niederdruckseite (7a) als Radialexpander (Turbine) ausgebildet ist.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claims 1 to 15,
    characterized,
    that this is designed as a radial expander (turbine) by reversing the direction of flow, ie entry of the gas on the high pressure side (2a) and exit of the gas on the low pressure side (7a).
  18. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Austrittsspirale (2) der Hochdruckstufen des Kompressors als Eintrittsspirale (2a) eines Radialexpanders, der Scheibendiffusor (9) der Hochdruck-Stufen des Kompressors als Eintrittsringraum (9a) eines Radialexpanders verwendet wird,
    daß der Rückführring der Hochdruck-Stufen (10) des Kompressors als Rückführring (10a) des Radialexpanders und der Ansaugstutzen (7) der Hochdruck-Stufen des Kompressors als Austrittsdiffusor (7a) des Radialexpanders ausgebildet ist.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claim 17,
    characterized,
    that the outlet spiral (2) of the high pressure stages of the compressor as an inlet spiral (2a) one Radial expander, the disc diffuser (9) of the high-pressure stages of the compressor is used as the inlet annular space (9a) of a radial expander,
    that the return ring of the high-pressure stages (10) of the compressor is designed as a return ring (10a) of the radial expander and the intake manifold (7) of the high-pressure stages of the compressor as an outlet diffuser (7a) of the radial expander.
  19. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach den Ansprüchen 17 und 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Diffusorleitschaufeln (33) der Hochdruck-Stufen des Kompressors als Eintrittsleitrad (33a) des Radialexpanders ausgebildet sind.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claims 17 and 18,
    characterized,
    that the diffuser guide vanes (33) of the high-pressure stages of the compressor are designed as an inlet guide wheel (33a) of the radial expander.
  20. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rückführring (10a) des Radialexpanders unbeschaufelt ist.
    Multi-stage gear multi-shaft turbo compressor according to claim 19,
    characterized,
    that the return ring (10a) of the radial expander is not bladed.
  21. Mehrstufiger Getriebe-Mehrwellenturbokompressor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Hochdruckstufengruppen von Turbokompressoren und Radialexpandern für verschiedenartige Medien auf einer gemeinsamen Ritzelwelle (6) angeordnet sind.
    Multi-stage geared multi-shaft turbo compressor according to claim 1 and one or more of the following claims,
    characterized,
    that high pressure stage groups of turbo compressors and radial expanders for different media are arranged on a common pinion shaft (6).
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