DE1426280A1 - Turbokompressor - Google Patents

Turbokompressor

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DE1426280A1 DE19621426280 DE1426280A DE1426280A1 DE 1426280 A1 DE1426280 A1 DE 1426280A1 DE 19621426280 DE19621426280 DE 19621426280 DE 1426280 A DE1426280 A DE 1426280A DE 1426280 A1 DE1426280 A1 DE 1426280A1
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Description

Robert POVZT, 3, rue Auguste Mayet, Aanieres (Seine), Prankreich Turbokonpreeeor
Prioritätι Prankreioh, vom 8. Dezeaber 1961
Gegenstand der Erfindung ist ein Turbokoopreteor, worunter Apparate eu verstehen sind, welche einen
rotierenden Terdiohter aufweisen, veloher duroh eine mit eine« heiasen Stromungsuittel betriebene Turbine angetrieben wird
und alt dieser «inen gemeinsamen Rotor besitzt, welcher wenig* ■ten· ein Kompreseorrad aufweist, welches mit wenigstens eines turbinenrad auf einer geneinsamen Welle verbunden 1st· Ton derartigen TurbokoBpreeeoren betrifft die Erfindung in besonderen, wenn auoh nioht auisohlieeelich, die Turbogeneratoren alt Öaeturbinen und die Surbogeblase sur Speisung von Varatekraftatoto-
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ren mit Vorverdichtung.
Bekanntlich sind die Rotoren derartiger Aggregate! insbesondere die, welche» wie dies häufig der Fall ist, einen durch ein Axialturbinenrad angetriebenen Fliehkraftkompressor aufweisen» im allgemeinen nur in zwei Lagern gelagert, namlioh einem "vorderen*1 auf der Seite dee Kompressors liegenden Lager und einem "hinteren" auf der Seite der !Turbine liegenden Lager·
Das vordere Lager kann zwischen der Turbine und dem Kompressor angeordnet werden, so dass dieser letztere dann freitragend am Ende dieser Welle eitzt, und dieses Lager wird duroh die in dem Kompressor stromende Luft gekühlt. Das zur Lagerung des Turbinenrades dienende hintere Lager, welches bei den bekannten Ausführungen von dem Gehäuse der turbine getragen wird, ist den hohen und häufig verschiedenen Temperaturen der Turbine ausgesetzt, Die zwischen dem hinteres Lager und dem Turbinengehäuse angeordneten verbindungsteile sind ao verschiedenen Dehnungen ausgesetzt, welche die Ausrichtung diese» Lagere auf das vordere Lager zu zerstören suchen, und zwar unabhängig davon» ob dieses hintere Lager duroh ein Kugellager oder Bollen· leger oder duroh Gleitlager gebildet wird» deren Laßerflache in diesen letzteren Fall duroh die hohen Temperaturen gefährlich bedroht ist·
Die Erfindung bezweckt, den obigen Haohteilen abzuhelfen.
Hierfür wird erfindungsgemase der Kompressor
des Turbokompressoraggregats mit einer ringförmigen Forderwindung versehen, welche die Turbine umgibt, wobei das hintere Lager dee Eo tor ο an dieser Windung befestigt und das Turbinengehäuse mit
des Kompreesorgehauee vereinigt iat.
Pie Erfindung let nachstehend unter Bezugnahme auf dl· Zeiohnung beiopielehalber erläutert,
Fig. 1,2 und 3 zeigen scheraatiech einen erfindungeeeBaasen furbokonpreeeor but Speisung eines Värmekraft· aotors mit, Vorverdichtung in einer β·2· geschnittenen Seitenaaeioht bxw. Ton hinten (von der rechten Seite der Fig. 1 aue ge-, •ehen) bsv· la Schnitt lange der Linie IXI-III der Pig. 1.
VIg. 4 let ein Axialschnitt der Welle dee furbokOBpressore und ihrer Lager in gröeecrem Keßοtab·
VIe bereit« ausgeführt, kann ein erfindungsfeaasees Turbokoapreeeoraggregat entweder cur Speisung eine· WarnekraftBOtore alt Yorverdlchtung oder ale Generator voa Sruokgae but Speisung einer Gasturbine benutet werden·
Bei des Ia ?ig. 1,2 und 3 dargosteilten
Auefuhrungsbeiepiel ist angenooBen, da·· dae Turbokoapreeeoragfr«sat smr 8peleusg eines VarmekraftBOtors mit Yorverdiohtung beetlmmt iet. Das Aggregat besteht dann aus einem FllehkraftkOBpr«««or 1· deesen Bit radialen Schaufeln vereehenee Bad 3 durch das axiale Rad 10 einer Turbine 2 angetrieben wird» welohe TorsnfBwelee die Axialbauart aufweist und mit den heieeen Oasen Cespelet wird, welche la Gegendruck aus dem Varaekraftaotor auetreten, wobei die Rader 3 und 10 auf einer geaeineaaen Well· 11 slteen. "
Das Rad 3 fordert die Bruokluft in.einen
•rateix'Diffusor aue raAialen Elementen, e.B. Flügela 4» und Ib •laen rweiten piffueor aue radialen Elenenten, z.B. Flügeln 5, welche in einen lingkorpor 6 angeordnet sind« Auf den Ringkörper 6 folgt ein weiter Ringkörper 7· der an oeinea Ende ringförmig
durch eine schrage Wand abgeschlossen wird» so dass eine Vorderwindung entsteht, welche zu einen eine Sammelleitung bildenden Teil 9& führt, deren Querschnitt bis zu. dem Bndflanech 9)> tu· nimmt*
Die mit den Kompressor 1 gekuppelte Turbine 2 ist innerhalb der Ringkörper 6 und 7 des Gehäuses des Koapreseors 1 angeordnet, so dass die das Aggregat umgebende Atmosphäre gegen die Strahlungswarme der Turbine und den Ton dieser erzeugten lärm geschüttt ist·
Der Sotor 3-10-11 ist in zwei voneinander entfernten, beiderseits der Turbine 2 angeordneten Lagern 12 und 13 gelagert, wobei das vordere Lager 12 entweder vor dem radialen Ra^d 3 angeordnet sein kann (d.h. in Fig. 1 links von diesem), oder, wie InI1Ig* 1 dargestellt, zwischen dem Rad 10 der Turbine 2 und dem Rad 3 des Kompressors 1, welcher so in Besag auf die Lager 12 und 13 freitragend angeordnet 1st. Dl· Lager werden in an sioh bekannter Weise entweder duroh WaIslager ode? duroh Gleitlager gebildet»
Brfindungsgemass wird das hintere Lager 13 gegen die duroh Wärmeleitung von der Turbine 2 übertragen· Warne dadurch geschützt, das· es nicht wie üblich von dem Oehaus· der Turbine getragen wird, welches «iah stete auf einer ••hr hohen Temperatur befindet, sondern, wie in Pig· 1 und Z dargestellt, durch die Fordtrwindung 7, 8 (mit niedriger Temp·» ratur), s*B« mit Hilfe von Armen 14a, 14b, 14&, welche genau an 41·β· Windung angepasst sind, s«B· duroh Aobsen15a welch· in an der Windung 7» 8 starr befestigte Gabelkopfe 16 eingesetzt" sind, wobei die Zentrierung des Gohauaeaider Turbine 2 an einem Teil des Gehäuses des Verdichters 1 e.B. in der in Fig. 1 darge-
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•teilten Weise duroh einen Zentrierbund 19 deo inneren Körpers 6 erfolgt» welcher alt einem an dem Gehauee der Turbine 2 vorgeeehenen Bing 20 lueaomenwirkt. Das Turbinengehäuse wird mit dem Yerdlchtergehauee duroh nicht dargestellte Befeotigungeteile rerbunden, s.B. BoIecn.
Bei dieser Ausbildung werden die Arme 14«ι#
14b und 14£ auf niedrigen gleichmassigen Temperaturen gehalten» ■o da·· dae Lager 13 stets in einer Flucht mit dem Lager 12 bleibt.
Bachstehend ist eine vorteilhafte Anordnung der 2u- YUId Abfuhrleitungen der erfindungBgemaee innerhalb der Windung 7» θ angeordneten Turbine 2 beschrieben.
Wie in Piß. 1 und 3 dargestellt, weist die Turbine 2 auseerhalb des «ylindriachen Aufnahneraums 21 de« Rad·· 10 eine Blnlaaswindung 23 Bit swei Korpern 23£ und 23J» und eine gleioh· Auelaetwindune 24 auf» wobei die Einlaee- und Auelaeewlndungen In der dargentellten Weise sweoknaeslg in Btsug auf die Welle 11 gegensinnlg exaentritoh angeordnet sind» so dass die Sufuhr der freibga·· b.B· von einem gemeinsamen tu···- ren Flansoh Si duroh swei getrennte» duroh ?laneohe 27 ,und 28 an dea Binlejsskorpern 23b **&& 2^ befestigte Leitungen 25 und 2$ erleiohtert wird» wahrend die austretenden Oase duroh eine Öffnung 29 in dem hinteren Boden der Auelaeswindung 24 und duroh •ine su einem aueaeren flansch 32 fuhrende Leitung 30 abgeführt werden·
, " '" . Duroh die erfindungsgemäeso Ausbildung wird das einen Haohteil der Wälzlager bildende Qorausch duroh die . die Turbine umgebende Lufthullo πohr otark gedampft. Ferner wird im allgoueinon die Abnuteungafeatigkeit der Lager ron
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eohnell laufenden .Turbokompressoren (und zwar sowohl bei Wälzlagern als auch bei Gleitlagern) duroh die im allgemeinen in diesen Lagern herrechende Temperatur stark herabgesetzt· Das Vorhandensein hoher Temperaturen erforderte bisher in den bekannten Haschinen einen kräftigen Umlauf einer gro3sen Schmiermittelmenge, welcher fur das riohtige Arbeiten der Wälzlager und der Gleitlager eohadlioh ist, wobei er eine nicht vernaehlassigbare Energiemenge erfordert und den mechanischen Wirkungsgrad der Maschine erniedrigt.
Die Reibung der Lager und daher gleichzeitig die Temperatur derselben wird in erheblichem Maße dadurch Terringert, dass die Lager mit einer geringen Druckluftmenge geschmiert werden, weloher zweokmasslg eine ausser&t gering· Menge eines flüssigen Schmiermittel« beigemischt wird, so dass «in fetter Hebel entsteht, wie in 71g. 4 dargestellt.
Sie Ausbildung wird so getroffen, dass die
Luftströmung la den Lagern Strömungsmittelsohiohten nlt laminarer Strömung bildet. Hierfür 1st in der Welle 11 eine an beiden Enden rsraohlossene Langebohrung 22 rorgesehen, Dies· wird mit der Sammelleitung 9£ «ntnoaaentr Druckluft gespeist, welche dem hinteren Lager 13 genäse einer ersten in VIg. 4 strichpunktiert dargestellten Losung durch einen In einem der Arme 14 vorgesehenen Kanal 33 zugeführt wird. uemass «iner anderen vollausgetogen in der gleichen figur dargestellten Lösung kann auch noch kaltore (wenn auoh weniger stark verdichtet») Luft btnutzt werden, deren Strömung In der Wsll« 11 duroh einen kleinen Lüfter alt Flügeln 34 erzeugt wird, welcheV an «inen Snde der Voll· 11 angeordnet ist und la Al· mittltr* Bohrung 22 durch Locher 35 kalte luff; fördert ©doy saugt·' ΧΙχ, γ\* ir, ?ίί?·· 4 dargestellt, der die Luft fordernde Lufter
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34 an den Hiaterende der Welle 11 angeordnet ist, wird die Yerdlohtete Luft auf die Lager 12 und 15 durch Löcher 36 und 37 rerteilt, welche In in den lagern 12 und 13 angeordnete Buten * 98 und 35 ounden.
Die Ausführung dieser luftlager ist unmittelbar an die Befestigung des festen feile die eer Itager an der fordenrifidung 7t 8 gebunden· Damit diese Luftlager richtig arbeiten, «use namlioh ein äusserst geringes Spiel (in der Oroesenordnung Ton einigen Kikron) swlachen den festen und den eich drehenden Seilen dieser Lager aufrechterhalten werden· Bisher rerhinderte die Grosse der Dehnungen infolge der Befestigung dieser festen felle an dem Turbinengehause die Anwendung dir Stroaungemittellager, da das betreffende Spiel »loh «u otark ändert·· Diese Anwendung wird erst durch die Befeeti* gung der Lager an der Forderwindung de· Kompressors ermöglicht·
Brfindungsgemass kantf gleioheeltig die
Bohaierung der Lager und die Kühlung der Welle daduroh erilelt werden, da»· »an in der Bohrung 22 einen Luftübereohuss etcb men lasst, weloher duroh kalibrierte Locher 40 austritt f welche sweokxaassig swlsohen den radialen Schaufeln 3 de» Terdichtere 1 la der Iah· Ihr·· Fussee -munden·
Obwohl Ton einer gewissen Dreheahl an dl·
einfachen, duroh die laminare Strömung swischen den aneinander reibenden 71aohen stabil gehaltenen Luftschichten ausreichen, um «la Teatfressen der aneinander reibenden feile eu Ytrhindem, Irann sveokmasslg» insbesondere bei den auf das Anlassen folffenlen niedrigen Drehzahlen t der Luft eine kleine Menge eines C Sohmieralttels beigemischt werden, wofür, wie
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Fig» 4 dargestellt, in wenigstens eines der Locher 35 zur Luftcufuhr eine mit Schmiermittel durch eine Leitung 42 gespeist« Spritzdüee 41 mundet«,
Zwischen den Lagern 12 und 15 tritt die Veil· 11 dursh die vordere Wand öer Einlassleitung 25 der lurbine 2 und die hintere Wand der Sammelleitung 24 ä%v Turbine durch zwei Labyrinthdichtungen 45 und 44t deren bekannte Eißenoohaft darin besteht( dass sie eine genügende Abdichtung ohne Anlage an der Welle 11 bewirken«
Hau erhalt so infolge des sehr geringen
Beibungskoeffieienten der Luftlager 9 deren Prineip bekannt ist, einen Kusserst hohen &®oli&al89hea Wirkungsgrad t wobei gleichzeitig Sie üuhlmg d«^ WelX® uiid ihr©? £>ageap gewahrleistet ist« velohe ihrerseits darsli ai» o%ig· Ausbildta^ fegen die Want* de? furbin® geeehütst w#rS@a«
Me obig® für *ia £u?1»ogebläse but Speisung WHrmskfaftaefore nit Torrerdiehtmii beschriebone Außbil-
muoh auf Sfeneratoreii für Gasturbinen anaus €®ji gleiehea Teriiihtunf;^- und Bntepannunft-
9 welohtt in gl©ieh©r Weise ginppiert und sind» atetr amsstrfieffi eine SreirnkWier aufweisen» welohe aueserhal^ des f-ufbo^Rpreseoreggregfets iwisehen der 7ordereeit@ Ass Xoapreseors uad dea Eiiilaes ^er SuacMne aage*» ordnet 1st·
Ιλ diesem letsteren fall bietet dit erfiadnttgsgsaasee Ausbildung» fecae*'welker Si« Hoohdruckturbia* ▼on der förderleitung des Koapressere uagebtn wird, den weβentliehen Torteilt dass die durch Strahlung το» der Hoehdrucktus*»
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bint abgegebenen Kalorien unter thermischer Aufwertung durch •inen Warmepumpeneffekt zurückgewonnen werden.
Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden· So kann insbesondere die Turbine mit einom anderen heiesen Strömungsmittel als Verbrennungβgasβ betrieben werden» β·Β· ait Dampf·
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    rbokomprteuor mit einem von einer Bit einem heissen SPfcspemtihgsmittel betriebenen Turbine angetriebenen rotierenden Kompressor, wobei der Kompressor und die Turbine einen gemeinsamen Rotor besitzen» welcher durch wenigstens •in mit wenigstens einem Turbinenrad gekuppeltes Kompreeeorrad *uf einer gemeinsamen Welle gebildet wirde welche in einem vorderen» auf der Kompressorseite liegenden lager und einem hinteren» auf der Turbinenielt· liegenden Lager gelagert ist» dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor eine ringförmige» die Turbine umgebend· Forderwindung (7» 8) besitst, an welcher das hinter· Lager (13) de· Botors befestigt ist» wobei das Gehäuse der Turbine Bit de« Gehäuse de· Kompressors vereinigt ist.
  2. 2.) furbokospresaor nach /napruoh 1» gekenn- «eichnet durch Xinrichtungen, welch· die Strömung «in·· kälten Oases inntrhal» der Veil· des Iotor· sur luhlung derselben •rieugen und diese· des in Vom «ines Stronangsaittellagers awischtn dl··· Wall· uad da· vordere und hinter· Lager leiten (Mg. 4).
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DE19621426280 1961-12-08 1962-11-28 Turbokompressor Pending DE1426280A1 (de)

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