EP2820309A1 - Strömungsmaschine mit temperiertem deckel - Google Patents

Strömungsmaschine mit temperiertem deckel

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EP2820309A1
EP2820309A1 EP13708721.9A EP13708721A EP2820309A1 EP 2820309 A1 EP2820309 A1 EP 2820309A1 EP 13708721 A EP13708721 A EP 13708721A EP 2820309 A1 EP2820309 A1 EP 2820309A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tempering
shaft
temperature control
turbomachine
cover
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13708721.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ricarda Klett
Erich Muranyi
Dieter Nass
Gregor Senyk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2820309A1 publication Critical patent/EP2820309A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D19/02—Multi-stage pumps
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    • F04D29/06—Lubrication
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    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine with a temp
  • Turbomachines are used to relax or compress gases.
  • high pressure inlet gases are introduced into the turbine and relax there, giving energy to the rotor.
  • Compressors in turn serve to compress air or other gases to ultimate pressures of up to 100 bar and more. This aggressive gases can be compressed, which should not get into the environment.
  • turbomachinery are sealed so that their operating gases can not escape or only slightly through the gaps between the shaft and housing to the outside.
  • the bearings of the shaft are oil lubricated, which bearing lubricating oil is located within bearing housings of the bearing blocks. Leakage steam from the turbine housing and radiant heat from the turbine housing can result in undesirable heating of the bearing lubricating oil in the bearing housings of the bearing blocks. To counteract this heating, GB 219 016 A provides protective covers bolted to the bearing housings, each of which has water cooling. It is an object of the invention to provide a turbomachine with which a reliable shaft seal can be achieved.
  • a turbomachine of the aforementioned type in which at least one of the covers has a tempering means guided around the shaft for tempering the cover in the region around the shaft. A temperature-related movement of the cover and shaft to each other can be counteracted.
  • turbomachines are subjected to gases, the temperature of which may differ in some cases considerably from the housing temperature of the turbomachine.
  • gases the temperature of which may differ in some cases considerably from the housing temperature of the turbomachine.
  • a turbine is charged with a hot gas that relaxes in the turbine. Accordingly, some elements of the turbine are more heated by the hot gas than others.
  • compressors again, it is possible for extremely cold gases to be introduced and compressed, so that they cool the housing considerably at the point of inflow.
  • different elements of the turbomachine cool at different speeds. This also applies to the two axial covers of the housing, which cool or heat relatively quickly and strongly relative to the shaft and the housing.
  • a shaft seal between the shaft and the axial lugs stored, for example, a labyrinth seal or a fluid seal, which has a gap between its rotating part on the shaft and static part on the lid. If such a cooling or heating affects the sealing area, this can lead to disadvantages with regard to the sealing.
  • the Gap should be as small as possible, but it must be just large enough to avoid abutment of the elements in the operation of the shaft. If the cover cools down around the shaft, it contracts so that the gap grows so that the seal gets worse. The other way round, the gap shrinks when the cover heats up considerably, eg at the gas outlet side of a compressor. In this case, to avoid knocking, the gap must be selected so that it is sufficiently large at all permitted operating temperatures of the lid. As a result, the sealing gap must be relatively large, which is detrimental to a good seal.
  • 100 K can move several millimeters. Such temperature movements are more difficult to solve by a good thermal insulation of the lid and a clever dimensioning of the sealing gap in such a way that a good seal of the shaft is achieved.
  • the lid of During operation large machines are heated in the area around the shaft in such a way that the gap changes little during operation, so that its dimensions remain close to an optimum gap thickness for the sealing.
  • On a complex thermal insulation of the lid can be dispensed with or the insulation effort can be kept low.
  • the temperature control medium may be a heating medium and / or a coolant. Conveniently, it can be used both for cooling and for heating. This is particularly advantageous in the case of a compressor, since in this case the housing cover at the gas inlet cools due to the entry of cold gases and the
  • Housing cover at the gas outlet is heated by escaping hot gases.
  • the temperature control which is suitably operated in both lids in the same way, the housing cover can be heated at the gas inlet and the
  • the turbomachine may be a relaxation machine, such as a turbine, or a compressor, for example a turbocompressor, in particular a one-shaft radial compressor.
  • the composite may contain, in addition to the cover and the rotor, further elements, for example a flow guide, in particular a constraintsleitapparat.
  • the temperature control means is guided around a shaft seal, which is arranged between the cover and the shaft.
  • the shaft seal can be protected from all sides by the externally acting undesirable temperature, heat or cold.
  • a tempering of the lid in particular the sealing area of the lid around the shaft around, can be done in several ways. Heating coils can be used, but their electricity must be well shielded. The use of heating pads is possible, but well sealed and must be pressure-resistant. It is particularly advantageous, if the temperature control means has a first temperature control channel in the cover, which fluidly with a
  • Temperier troukeitsreservoir is connected. In this way, tempering liquid can be brought to a desired temperature and passed around the shaft or the shaft seal, where it gives off its heat or cold.
  • a tempering liquid which can be any meaningful liquid.
  • bearing oil is used as the tempering liquid provided for supporting the shaft, then the bearing oil is used for a number of purposes, so that it is possible to dispense with a further liquid reservoir and an additional liquid temperature control agent.
  • the temperature control channel is incorporated lengthwise directly into the cover, so that the
  • Temperature control fluid flows directly through the lid.
  • the tempering channel incorporated into the inner side of the lid. Since this comes directly in connection with the operating gas, it is particularly cold or hot, so that the lid from there strongly cools down or heated. If the tempering channel is incorporated into the inner side of the lid, this undesirable effect of temperature can be counteracted particularly effectively.
  • On the inner side of the lid may be a Strömungsleitapparat, which may be an explicatleitapparat or a Austrittsleitapparat.
  • the temperature control means has a second temperature control channel arranged radially outside the first temperature control channel.
  • Temperature control can be directly connected to the first temperature control, so that a flow through both channels takes place successively, or be separated, so that, for example, a parallel flow occurs.
  • the tempering channel is open-ring guided around the shaft.
  • the ring must be open to allow an inlet and an outlet.
  • tempering channel-free gap Through this opening of the ring, which is referred to below as tempering channel-free gap, heat or cold can penetrate radially from the outside into the inner region of the channel and thus to the shaft seal.
  • the second tempering channel is guided around the first tempering channel such that a tangential gap free of tempering channel in the region of the first tempering channel is shielded radially outwardly from the second tempering channel.
  • Temperiernewkeit from Temperier verskeitsreservoir first through the radially inner tempering and from there into the radially outer Temperierkanal flows before it returns to the Temperier modernkeitsreservoir.
  • Temperature control channels has a longer extent in the axial direction and the other of the temperature control channels a longer extent in the radial direction. With a longer extension in the axial direction, a radial shield and at a longer extension in the radial direction axial shielding can be achieved.
  • the radially outer tempering channel has a longer extent in the axial direction and the radially inner tempering channel has a longer extent in the radial direction. As a result, the radially innermost region can be shielded most effectively against heat or cold from an inlet guide device.
  • a gas supply for a shaft seal is guided radially between two temperature control channels of the temperature control.
  • gas guided to the shaft seal can be kept at a desired temperature, thus maintaining a good seal.
  • the shaft seal may be a gas or oil-operated fluid seal. Also a labyrinth seal is possible.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a turbomachine
  • FIG. 2 shows a housing lower part of the turbomachine with an inserted lid
  • 3 shows a sectional view of a radially inner part of the cover around the shaft with several
  • Temperierkanälen and 4 shows an axial plan view of the leadership of two
  • the housing is in one
  • For mounting the turbomachine is the first
  • FIG. 1 Housing bottom set and then a rotor assembly is inserted from above into the housing base. This is shown schematically in FIG.
  • the lower housing part 4 of the turbomachine 2 stands on a solid surface and the composite 6 is lowered from above into the lower housing part 4. Subsequently, the upper housing part 8 on the
  • housing base 4 placed and screwed with this, so that the entire housing 10 results.
  • the composite is enclosed by the housing 10, wherein two cover 12 of the composite 6 remain visible from the outside and can also be referred to as part of the housing 10.
  • the two covers 12 in turn are connected to the rotor 14, the shaft 16 is passed through the two covers 12 and is sealed in the two covers 12 with a shaft seal, not shown.
  • the rotor comprises in addition to the shaft 16 a plurality of impellers of the turbomachine. Cover 12 and rotor 14 with shaft 16, and possibly other components, form the composite. 6
  • FIG 2 shows the lower housing part 4 with one of the two disgust 12 in a rough perspective view.
  • the turbomachine 2 in this exemplary embodiment is a single-shaft radial compressor with a gas inlet 18 and a gas outlet 20.
  • the gas to be compressed flows through the gas inlet 18 into the turbomachine 2, is compressed by the rotation of the rotor 14 and leaves the turbomachine 2 in compacted and heated state through the gas outlet 20.
  • the lower housing part 4 is fixed to the solid floor.
  • FIG 2 shows no mounting state of the turbomachine 2, since the lid 12 for better representability half individually and without the rotor 14 and the other opposite lid 12 is shown.
  • Completely FIG 2 should be thought that the lid 12 shown is placed on the shaft 16 of the rotor 14 and the opposite cover 12 is also positioned on the shaft 16.
  • This composite 6 is now stored in the housing lower part 4 in the state shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a radially inner part of the lid 12 about the shaft 16 in a sectional view.
  • a sealing region 24 a plurality of sealing elements 26 of a shaft seal are arranged, which shields an inner gas region of the compressor 2 against the outside of the compressor 2 atmospherically.
  • the cover 12 has a temperature control means 28 which comprises a plurality of temperature control channels 32, 34.
  • a fluid supply 36 for supplying gas or sealing oil to at least one of the sealing elements 26 is arranged between the temperature control channels 32, 34.
  • a bearing 38 of the shaft 16 in a bearing block 40 is shown.
  • a housing cover insert 42 of a counselsleitapparats is shown, which directs the incoming and to be compressed operating gas to the blades of the rotor 14.
  • the two temperature control channels 32, 34 are shown in FIG 4 in a schematic axial sectional view.
  • Bearing oil as tempering liquid is in one
  • Temperier folkkeitsreservoir 44 stored, pumped from there to a heater 46, which can also be used as a cooler for cooling the bath liquid, and there brought to a desired temperature, that is cooled or heated relative to the environment.
  • a heater 46 which can also be used as a cooler for cooling the bath liquid, and there brought to a desired temperature, that is cooled or heated relative to the environment.
  • the bath liquid reaches the radially inner tempering 34, flows around the not shown shaft 16 annular in a not completely closed circuit to reach via a connecting channel 50, the outer tempering 32.
  • the temperature-control liquid flows again in a ring-shaped manner around the shaft 16 in a tangentially opposite direction in the outer temperature-control channel 32, in order then to be returned to the temperature-control liquid reservoir 44 via an outlet 52.
  • the radially innermost temperature control channel 34 is supplied with the supply 48 directly with heat transfer fluid from the heater 46, so that there the temperature is precisely adjustable, which is particularly advantageous in the innermost region of the lid 12.
  • the two tempering channels 32, 34 are guided towards one another in such a way that the radially outer tempering channel 32 extends radially around a tangential tempering channel-free gap 54 of the inner ring
  • Temperature control channel 32 is guided, so that the shaft 16 is shielded in the radial direction in the region of the gap 54 from the outer temperature control channel 32.
  • the outer tempering 32 is designed as a radial channel, its function is primarily in the radial temperature shield. Accordingly, its rectangular, oblong cross section in the axial direction is longer than in the radial direction.
  • the radially inner tempering channel 34 is designed as an axial channel, its function is primarily in the axial temperature shield. Accordingly, its rectangular, elongated cross section is longer in the radial direction than in the axial direction. Instead of the axial channel 34, a further radial channel may be present.
  • Both tempering channels 32, 34 are introduced into the inside of the lid 12.
  • the cover 12 is mainly against cold from the flow control or Housing cover insert 42 shielded.
  • the radial channel 32 shields the inner region of the cover 12 from cold from the gas inlet 18, which predominantly penetrates radially from outside to inside the cover 12.
  • the inner portion of the lid 12 is shielded against the outgoing and outgoing gas to be compressed outgoing cold, so that the inner region of the lid 12 and thus the shaft seal is maintained in a desired temperature range.
  • FIGS. 3 and 4 only show the axial cover 12 of the housing 10 located at the gas inlet 18. Equally, however, the cover 12 is also formed at the outlet 20. It also contains the temperature control channels of the same design, which are connected to the temperature control reservoir 44 parallel to the temperature control channels 32, 34 of the inlet-side cover 12. They are therefore fed with the same heat transfer fluid, which is guided by leads 48 at the same temperature to two lids 12. Since the inlet-side cover 12 is cooled by the operating gas and the outlet-side cover 12 is heated, the same liquid assumes different functions in both covers 12, namely the heater in the inlet-side cover 12 and the cooling in the outlet-side cover 12.

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Abstract

Strömungsmaschine Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (2) mit einem Gehäuseunterteil (4), einem in das Gehäuseunterteil von oben eingelegten Verbund (6) - umfassend zwei gegenüberliegende Gehäusedeckel (12) und einen durch beide Gehäusedeckel hindurch geführten Läufer (14) mit einer Welle (16) - und einem Gehäuseoberteil (8), das den Verbund von oben umschließt und am Gehäuseunterteil befestigt ist. Zwischen dem Deckel (12) und der Welle (16) ist eine Wellendichtung angeordnet. Um eine gute Funktion der Wellendichtung im Betrieb mit kalten oder heißen Gasen aufrecht zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Deckel (12) ein um die Welle (16) herum geführtes Temperiermittel (28), mit einem ersten und zweiten Temperierkanal (32, 34), zum Temperieren des Deckels im Bereich um die Welle (16) aufweist.

Description

Beschreibung
STRÖMUNGSMASCHINE MIT TEMPERIERTEM DECKEL Die Erfindung betrifft Strömungsmaschine mit einem
Gehäuseunterteil, einem in das Gehäuseunterteil von oben eingelegten Verbund - umfassend zwei gegenüberliegende
Gehäusedeckel und einen durch beide Gehäusedeckel hindurch geführten Läufer mit einer Welle - und einem Gehäuseoberteil, das den Verbund von oben umschließt und am Gehäuseunterteil befestigt ist.
Strömungsmaschinen dienen zum Entspannen oder Verdichten von Gasen. So werden bei einer Turbine Eintrittsgase mit einem hohen Druck in die Turbine eingeführt und entspannen sich dort unter Abgabe von Energie an den Läufer. Verdichter wiederum dienen zur Verdichtung von Luft oder anderen Gasen auf Enddrücke von bis zu 100 bar und mehr. Hierbei können auch aggressive Gase verdichtet werden, die nicht in die Umgebung gelangen sollen. Entsprechend sind Strömungsmaschinen so abzudichten, dass deren Betriebsgase nicht oder nur unwesentlich durch die Spalte zwischen Welle und Gehäuse nach außen entweichen können. Aus der GB 219 016 A ist eine Turbogeneratoranordnung mit einer in einem Gehäuse angeordneten Turbine bekannt. Eine Welle der Turbine ist auf separaten, außerhalb des Turbinengehäuses und in eigenen Gehäusen angeordneten Lagerböcken gelagert . Die Lagerungen der Welle sind ölgeschmiert , welches Lager- Schmieröl sich innerhalb von Lagergehäusen der Lagerböcke befindet. Leckagedampf aus dem Turbinengehäuse und Abstrahlwärme des Turbinengehäuses können zu einer unerwünschten Erhitzung des Lagerschmieröls in den Lagergehäusen der Lagerböcke führen. Um dieser Erhitzung entgegenzuwirken sieht die GB 219 016 A an den Lagergehäusen verschraubte Schutzdeckel, welche jeweils eine Wasserkühlung aufweisen, vor. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Strömungsmaschine anzugeben, mit der eine zuverlässige Wellenabdichtung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art gelöst, bei der zumindest einer der Deckel ein um die Welle herum geführtes Temperiermittel zum Temperieren des Deckels im Bereich um die Welle aufweist. Einer tempera- turbedingten Bewegung von Deckel und Welle zueinander kann entgegengewirkt werden.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Strömungsmaschinen mit Gasen beaufschlagt werden, deren Temperatur zum Teil erheblich von der Gehäusetemperatur der Strömungsmaschine abweichen kann. So wird beispielsweise eine Turbine mit einem heißen Gas beaufschlagt, das sich in der Turbine entspannt. Entsprechend werden manche Elemente der Turbine durch das heiße Gas mehr erhitzt als andere. Bei Verdichtern kann es wiederum vorkommen, dass extrem kalte Gase eingeführt und verdichtet werden, so dass diese das Gehäuse am Ort der Einströmung stark abkühlen. Je nach Führung des Betriebsgases durch die Strömungsmaschine kühlen sich unterschiedliche Elemente der Strömungsmaschine unterschiedlich schnell ab. Dies betrifft auch die beiden axialen Deckel des Gehäuses, die sich relativ zur Welle und zum Gehäuse verhältnismäßig schnell und stark abkühlen oder erwärmen.
Bei in Deckeln gelagerten Wellen ist eine Wellendichtung zwi- sehen der Welle und den sie lagernden axialen Deckeln angeordnet, beispielsweise eine Labyrinthdichtung oder einer Fluiddichtung, die einen Spalt zwischen ihrem rotierenden Teil auf der Welle und statischem Teil am Deckel aufweist. Schlägt eine solche Abkühlung oder Erwärmung auf den Dichtbe- reich durch, so kann dies zu Nachteilen hinsichtlich der Abdichtung führen.
Zur Gewährleistung einer optimalen Abdichtung sollte der Spalt möglichst klein sein, er muss jedoch gerade noch groß genug sein, um ein Anstoßen der Elemente im Betrieb der Welle zu vermeiden. Kühlt der Deckel um die Welle ab, so zieht er sich zusammen, so dass der Spalt wächst, so dass die Abdich- tung schlechter wird. Anders herum schrumpft der Spalt bei einer starken Erwärmung des Deckels, z.B. an der Gasauslassseite eines Verdichters. Um ein Anstoßen zu vermeiden, muss der Spalt in diesem Fall so gewählt sein, dass er bei allen erlaubten Betriebstemperaturen des Deckels entsprechend groß genug ist. Hierdurch muss der Dichtungsspalt relativ groß dimensioniert werden, was einer guten Abdichtung abträglich ist .
Während dieses Problem bei kleineren Maschinen durch eine gu- te Lagerung der Welle und eine geschickte Dimensionierung des Dichtspalts befriedigend gelöst werden kann, ist das Problem bei großen Maschinen aufwendiger zu lösen. Denn durch die großen Abmessungen des Deckels fällt auch die thermische Ausdehnung pro Grad Temperaturbewegung entsprechend groß aus, so dass sich der Dichtspalt bei einer Abkühlung des Deckels um
100 K mehrere Millimeter bewegen kann. Solche Temperaturbewegungen sind durch eine gute thermische Isolierung des Deckels und eine geschickte Dimensionierung des Dichtspalts schwerer in der Weise lösbar, dass eine gute Dichtung der Welle er- reicht wird.
Große Maschinen zeichnen sich unter anderen dadurch aus, dass ihre Deckelabdichtung über zwei oder mehr Abdichtungsstufen erfolgen kann, wobei die innere Stufe einen größeren Durch- messer als die äußere Stufe aufweist. Der Deckel kann bei dieser Konstruktion zur Abdichtung gegen das Gehäuse nach axial außen gegen die Dichtungen gedrückt werden. Diese Ausführung macht es allerdings erforderlich, den Läufer zusammen mit den beiden Deckeln als eine Montageeinheit beziehungswei- se als einen Verbund in das Unterteil des Gehäuses einzulegen .
Durch das Temperiermittel des Deckels kann der Deckel von großen Maschinen während des Betriebs im Bereich um die Welle so temperiert werden, dass sich der Spalt im Betrieb wenig verändert, so dass er von seinen Abmessungen her nahe einer für die Abdichtung optimalen Spaltdicke verbleibt. Auf eine aufwändige thermische Isolierung des Deckels kann verzichtet werden oder der Isolierungsaufwand kann gering gehalten werden .
Das Temperiermittel kann ein Heizmittel und/oder ein Kühlmit- tel sein. Zweckmäßigerweise ist es sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen einsetzbar. Dies ist besonders bei einem Verdichter vorteilhaft, da bei diesem der Gehäusedeckel am Gasein- lass durch eintretenden kalte Gase abkühlt und der
Gehäusedeckel am Gasauslass durch austretende heiße Gase er- hitzt wird. Mithilfe des Temperiermittels, das zweckmäßigerweise in beiden Deckeln in gleicher Weise betrieben wird, kann der Gehäusedeckel am Gaseinlass geheizt und der
Gehäusedeckel am Gasauslass gekühlt werden. Die Strömungsmaschine kann eine Entspannungsmaschine, wie eine Turbine, oder ein Verdichter sein, beispielsweise ein Turboverdichter, insbesondere eine Einwellenradialverdichter. Der Verbund kann neben dem Deckel und dem Läufer weitere Elemente enthalten, beispielsweise einen Strömungsleitapparat, insbesondere einen Eintrittsleitapparat.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Temperiermittel um eine Wellendichtung herum geführt, die zwischen dem Deckel und der Welle angeordnet ist. Hierdurch kann die Wellendichtung rings herum von der von außen einwirkenden unerwünschten Temperatur, Wärme oder Kälte, geschützt werden .
Eine Temperierung des Deckels, insbesondere des Dichtbereichs des Deckels um die Welle herum, kann auf mehrere Wege erfolgen. Es können Heizspulen verwendet werden, deren Elektrizität jedoch gut abgeschirmt werden muss. Auch die Verwendung von Heizkissen ist möglich, die jedoch gut abgedichtet und druckfest sein müssen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Temperiermittel einen ersten Temperierkanal im Deckel aufweist, der fluidtechnisch mit einem
Temperierflüssigkeitsreservoir verbunden ist. Auf diese Weise kann Temperierflüssigkeit auf eine gewünschte Temperatur gebracht und um die Welle bzw. die Wellendichtung geleitet werden, wo sie ihre Wärme oder Kälte abgibt.
Hierzu ist das Vorhandensein einer Temperierflüssigkeit not- wendig, die jede sinnvolle Flüssigkeit sein kann. Wird jedoch Lageröl als Temperierflüssigkeit verwendet, das zur Lagerung der Welle vorgesehen ist, so wird das Lageröl zu mehreren Zwecken verwendet, so dass auf ein weiteres Flüssigkeitsreservoir und ein zusätzliches Flüssigkeitstemperiermittel ver- ziehtet werden kann.
Vorteilhafterweise ist der Temperierkanal der Länge nach unmittelbar in den Deckel eingearbeitet, so dass die
Temperierflüssigkeit direkt durch den Deckel fließt. Beson- ders vorteilhaft ist der Temperierkanal in die innere Seite des Deckels eingearbeitet. Da diese unmittelbar mit dem Betriebsgas in Verbindung kommt, ist sie besonders kalt oder heiß, so dass sich der Deckel von dort aus stark abkühlt oder erhitzt. Ist der Temperierkanal in die innere Seite des De- ckels eingearbeitet, kann dieser unerwünschten Temperatureinwirkung besonders effektiv entgegen gewirkt werden. An der inneren Seite des Deckels kann ein Strömungsleitapparat liegen, der ein Eintrittsleitapparat oder ein Austrittsleitapparat sein kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Temperiermittel einen radial außerhalb des ersten Temperierkanals angeordneten zweiten Temperierkanal auf.
Hierdurch kann eine besonders lückenlose Temperaturabschir- mung des Dichtungsbereichs erzielt werden. Der zweite
Temperierkanal kann unmittelbar mit dem ersten Temperierkanal verbunden sein, so dass eine Durchströmung beider Kanäle nacheinander erfolgt, oder getrennt sein, so dass beispielsweise eine parallele Durchströmung erfolgt.
Zweckmäßigerweise ist der Temperierkanal offen-ringförmig um die Welle geführt. Insbesondere wenn er hierbei in einer axialen Ebene liegt, muss der Ring offen sein, um einen Einlass und einen Auslass zuzulassen. Durch diese Öffnung des Rings, die im Folgenden als temperierkanalfreie Lücke bezeichnet wird, kann Wärme oder Kälte radial von außen in den inneren Bereich des Kanals und damit zur Wellendichtung vordringen. Um dies zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, dass der zweite Temperierkanal so um den ersten Temperierkanal geführt, dass eine tangentiale temperierkanalfreie Lücke im Bereich des ersten Temperierkanals nach radial außen vom zwei- ten Temperierkanal abgeschirmt wird.
Je enger ein Deckelbereich an der Wellendichtung angeordnet ist, desto wichtiger ist seine genaue Temperaturführung. Um diese zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die beiden
Temperierkanäle so miteinander verbunden sind, dass
Temperierflüssigkeit vom Temperierflüssigkeitsreservoir zuerst durch den radial inneren Temperierkanal und von dort in den radial äußeren Temperierkanal fließt, bevor es in das Temperierflüssigkeitsreservoir zurückkehrt .
Unerwünschte Wärme oder Kälte kann nicht nur von radial außen zur Wellendichtung dringen, sondern auch in axialer Richtung. Daher ist es vorteilhaft, wenn es Temperierkanäle unterschiedlicher Funktion gibt, insbesondere eine radiale Ab- schirmfunktion und eine axiale Abschirmfunktion. Beide Funktionen können erreicht werden, wenn beide Temperierkanäle einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und einer der
Temperierkanäle eine längere Ausdehnung in Axialrichtung und der andere der Temperierkanäle eine längere Ausdehnung in Ra- dialrichtung aufweist. Bei einer längeren Ausdehnung in Axialrichtung kann eine radiale Abschirmung und bei einer längeren Ausdehnung in Radialrichtung eine axiale Abschirmung erreicht werden. Zweckmäßigerweise weist der radial äußere Temperierkanal eine längere Ausdehnung in Axialrichtung und der radial innere Temperierkanal eine längere Ausdehnung in Radialrichtung auf. Hierdurch kann der radial innerste Bereich am effektivsten gegen Wärme oder Kälte von einem Eintrittsleitapparat abgeschirmt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Gaszufuhr für eine Wellendichtung radial zwischen zwei Temperierkanälen des Temperiermittels geführt. Hierdurch kann zur Wellendichtung geführtes Gas auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden und somit eine gute Abdichtung erhalten bleiben. Die Wellendichtung kann eine gas- oder ölbe- triebene Fluiddichtung sein. Auch eine Labyrinthdichtung ist möglich .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Strömungsmaschine , FIG 2 ein Gehäuseunterteil der Strömungsmaschine mit einem eingelegten Deckel, FIG 3 eine Schnittdarstellung eines radial inneren Teils des Deckels um die Welle mit mehreren
Temperierkanälen und FIG 4 eine axiale Draufsicht auf die Führung von zwei
Temperierkanälen .
Bei großen Strömungsmaschinen ist das Gehäuse in ein
Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil zweigeteilt. Zur Montage der Strömungsmaschine wird zunächst das
Gehäuseunterteil aufgestellt und dann wird ein Läuferverbund von oben in das Gehäuseunterteil eingesetzt. Dies ist in FIG 1 schematisch dargestellt. Das Gehäuseunterteil 4 der Strömungsmaschine 2 steht auf einem festen Untergrund und der Verbund 6 wird von oben in das Gehäuseunterteil 4 abgesenkt. Anschließend wird das Gehäuseoberteil 8 auf das
Gehäuseunterteil 4 aufgesetzt und mit diesem verschraubt, sodass sich das gesamte Gehäuse 10 ergibt. Der Verbund ist vom Gehäuse 10 umschlossen, wobei zwei Deckel 12 des Verbunds 6 von außen sichtbar bleiben und auch als Teil des Gehäuses 10 bezeichnet werden können. Die beiden Deckel 12 wiederum sind verbunden mit dem Läufer 14, dessen Welle 16 durch die beiden Deckel 12 hindurchgeführt ist und in den beiden Deckeln 12 mit einer nicht dargestellten Wellendichtung abgedichtet ist. Der Läufer umfasst neben der Welle 16 mehrere Laufräder der Strömungsmaschine. Deckel 12 und Läufer 14 mit Welle 16, sowie ggf. weitere Bauelemente, bilden den Verbund 6.
FIG 2 zeigt das Gehäuseunterteil 4 mit einem der beiden De- ekel 12 in einer groben perspektivischen Darstellung. Die Strömungsmaschine 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Einwellenradialverdichter mit einem Gaseinlass 18 und einem Gasauslass 20. Das zu verdichtende Gas strömt durch den Gaseinlass 18 in die Strömungsmaschine 2, wird durch die Rotati- on des Läufers 14 verdichtet und verlässt die Strömungsmaschine 2 in verdichtetem und aufgeheizten Zustand durch den Gasauslass 20. Über Stützen 22 ist das Gehäuseunterteil 4 am festen Boden befestigt. FIG 2 zeigt keinen Montagezustand der Strömungsmaschine 2, da der Deckel 12 der besseren Darstellbarkeit halber einzeln und ohne den Läufer 14 und den weiteren gegenüberliegenden Deckel 12 dargestellt ist. Vollständig wäre die FIG 2 so zu denken, dass der gezeigte Deckel 12 auf die Welle 16 des Läufers 14 aufgesetzt ist und der gegenüberliegende Deckel 12 ebenfalls auf der Welle 16 positioniert ist. Dieser Verbund 6 ist nun bei dem in FIG 2 gezeigten Zustand in das Gehäuseunterteil 4 abgelegt.
FIG 3 zeigt einen radial inneren Teil des Deckels 12 um die Welle 16 in einer geschnittenen Darstellung. In einem Dichtbereich 24 sind mehrere Dichtungselemente 26 einer Wellen- dichtung angeordnet, die einen inneren Gasbereich des Verdichters 2 gegen den Außenbereich des Verdichters 2 atmosphärisch abschirmt. Axial im Dichtbereich 24 weist der Deckel 12 ein Temperiermittel 28 auf, das mehrere Temperierkanäle 32, 34 umfasst. Zur guten Temperierung von Dichtfluid ist zwi- sehen den Temperierkanälen 32, 34 eine Fluidzufuhr 36 zum Zuführen von Gas oder Dichtöl zu zumindest einem der Dichtungs- elemente 26 angeordnet. Axial weiter außen ist eine Lagerung 38 der Welle 16 in einem Lagerbock 40 gezeigt. Axial innerhalb des Deckels 12 ist ein Gehäusedeckeleinsatz 42 eines Eintrittsleitapparats dargestellt, der das einströmende und zu verdichtende Betriebsgas zu dem Schaufeln des Läufers 14 lenkt .
Die beiden Temperierkanäle 32, 34 sind in FIG 4 in einer schematischen axialen Schnittdarstellung gezeigt. Lageröl als Temperierflüssigkeit wird in einem
Temperierflüssigkeitsreservoir 44 gespeichert, von dort zu einer Heizung 46 gepumpt, die auch als Kühler zum Abkühlen der Temperierflüssigkeit verwendet werden kann, und dort auf eine gewünschte Temperatur gebracht, also gegenüber der Umgebung abgekühlt oder erwärmt. Über eine Zuleitung 48 erreicht die Temperierflüssigkeit den radial inneren Temperierkanal 34, umfließt die nicht dargestellte Welle 16 ringförmig in einem nicht ganz geschlossenen Kreis, um über einen Verbindungskanal 50 den äußeren Temperierkanal 32 zu erreichen. Dort strömt die Temperierflüssigkeit in tangential entgegengesetzter Richtung im äußeren Temperierkanal 32 wieder ring- förmig um die Welle 16, um danach über einen Auslass 52 wieder dem Temperierflüssigkeitsreservoir 44 zugeführt zu werden .
Durch die entgegengesetzte tangentiale Strömungsrichtung in den beiden Temperierkanälen 32, 34 wird eine gleichmäßige tangentiale Temperierung des Deckels 12 um die Welle 16 erreicht. Der radial innerste Temperierkanal 34 wird mit der Zuführung 48 direkt mit Temperierflüssigkeit aus der Heizung 46 versorgt, so dass dort die Temperatur genau einstellbar ist, was im innersten Bereich des Deckels 12 besonderes vorteilhaft ist.
Die beiden Temperierkanäle 32, 34 sind so zueinander geführt, dass der radial äußere Temperierkanal 32 radial um eine tan- gentiale temperierkanalfreie Lücke 54 des inneren
Temperierkanals 32 geführt ist, so dass die Welle 16 in Radialrichtung im Bereich der Lücke 54 vom äußeren Temperierkanal 32 abgeschirmt ist. Der äußere Temperierkanal 32 ist als Radialkanal ausgeführt, seine Funktion besteht in erster Linie in der radialen Temperaturabschirmung. Entsprechend ist sein rechteckig, länglicher Querschnitt in Axialrichtung länger als in Radialrichtung. Der radial innere Temperierkanal 34 ist als Axialkanal ausgeführt, seine Funktion besteht in erster Linie in der axialen Temperaturabschirmung. Entsprechend ist sein rechteckig, länglicher Querschnitt in Radialrichtung länger als in Axialrichtung. Anstelle des Axialkanals 34 kann auch ein weiterer Radialkanal vorhanden sein.
Beide Temperierkanäle 32, 34 sind in die Innenseite des Deckels 12 eingebracht. Durch den Axialkanal 34 wird der Deckel 12 vornehmlich gegen Kälte vom Strömungsleitapparat bzw. Gehäusedeckeleinsatz 42 abgeschirmt. Der Radialkanal 32 schirmt den inneren Bereich des Deckels 12 von Kälte aus dem Gaseinlass 18 ab, die überwiegend radial von außen nach innen im Deckel 12 dringt.
Durch alle Kanäle 32, 34 wird der innere Bereich des Deckels 12 gegen vom einströmenden und zu verdichtenden Gas ausgehender Kälte abgeschirmt, so dass der innere Bereich des Deckels 12 und damit auch die Wellendichtung in einem gewünschten Temperaturbereich gehalten wird.
Die FIGen 3 und 4 zeigen nur den am Gaseinlass 18 gelegenem axialen Deckel 12 des Gehäuses 10. Gleichermaßen ist jedoch auch der Deckel 12 am Auslass 20 gebildet. Auch er enthält die Temperierkanäle in gleicher Ausführung, die parallel zu den Temperierkanälen 32, 34 des einlassseitigen Deckels 12 mit dem Temperierflüssigkeitsreservoir 44 verbunden sind. Sie werden daher mit der gleichen Temperierflüssigkeit gespeist, die durch Zuführungen 48 mit gleicher Temperatur zu beiden Deckeln 12 geführt wird. Da der einlassseitige Deckel 12 vom Betriebsgas gekühlt und der auslassseitige Deckel 12 erwärmt wird, übernimmt die gleiche Flüssigkeit in beiden Deckeln 12 unterschiedliche Funktionen, nämlich im einlassseitigen Deckel 12 die Heizung und im auslassseitigen Deckel 12 die Küh- lung .
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Strömungsmaschine (2) mit einem Gehäuseunterteil (4), einem in das Gehäuseunterteil (4) von oben eingelegten Verbund (6) - umfassend zwei gegenüberliegende Gehäusedeckel (12) und einen durch beide Gehäusedeckel (12) hindurch geführten Läufer (14) mit einer Welle (16) - und einem Gehäuseoberteil (8), das den Verbund (6) von oben umschließt und am
Gehäuseunterteil (4) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Deckel (12) ein um die Welle (16) herum geführtes Temperiermittel (28) zum Temperieren des Deckels (12) im Bereich um die Welle (16) aufweist .
2. Strömungsmaschine (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckel (12) und der Welle (16) eine Wellendichtung angeordnet ist und das
Temperiermittel (28) um die Wellendichtung geführt ist.
3. Strömungsmaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiermittel (28) einen ersten Temperierkanal (32 ,34) im Deckel (12) aufweist, der fluidtechnisch mit einem Temperierflüssigkeitsreservoir (44) verbunden ist.
4. Strömungsmaschine (2) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierflüssigkeit Lageröl ist, das zur Lagerung der Welle (16) vorgesehen ist.
5. Strömungsmaschine (2) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierkanal (32, 34) in die Innenseite des Deckels (12) eingearbeitet ist.
6. Strömungsmaschine (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiermittel (28) einen radial außerhalb des ersten Temperierkanals (34) angeordneten zweiten Temperierkanal (32) aufweist.
7. Strömungsmaschine (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Temperierkanal (32) so um den ersten Temperierkanal (34) geführt ist, dass eine tangentiale temperierkanalfreie Lücke (54) im Bereich des ersten Temperierkanals (34) nach radial außen vom zweiten Temperierkanal (32) abgeschirmt wird.
8. Strömungsmaschine (2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperierkanäle (32, 34) so miteinander verbunden sind, dass Temperierflüssigkeit vom Temperierflüssigkeitsreservoir (44) zuerst durch den radial inneren Temperierkanal (34) und von dort in den radial äußeren Temperierkanal (32) fließt, bevor es in das
Temperierflüssigkeitsreservoir (44) zurückkehrt.
9. Strömungsmaschine (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Temperierkanäle (32, 34) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und der radial äußere Temperierkanal (32) eine längere Ausdehnung in Axialrich- tung und der radial innere Temperierkanal (34) eine längere Ausdehnung in Radialrichtung aufweist.
10. Strömungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Gaszufuhr (36) für eine
Wellendichtung radial zwischen zwei Temperierkanälen (32, 34) des Temperiermittels (28) geführt ist.
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