DE1959754A1 - Mehrstufiger,zwischengekuehlter Getriebe-Turboverdichter mit Axial- und Radialstufen - Google Patents

Description

DEMAG Aktiengesellschaft 24. November 1969

41 Duisburg -5562/MAT-

Wolfgang-Reuter-Platz Do/le

Mehrstufiger, zwischengekühlter Getriebe-Turboverdichter mit Axial- und Radialstufen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbo-Verdichteranlage für große zu verdichtende Gas- bzw. Luftmengen, die aus einem Niederdruck-Axialverdichter und einem angeschlossenen Hochdruck-Radialverdichter mit einem gemeinsamen Getriebe und einer gemeinsamen Antriebsmaschine sowie zwischengeschalt et en Kühlern besteht.

Eine derartige Turbo-Verdichteranlage ist nach dem Patent 112 937 "bekannt.

Ferner sind Axialverdichter und Radialverdichter der Einwellenbauart als Einzelmaschinen bekannt, und es ist ein Vierstufen-Getriebe-Turboverdichter nach den deutschen Patenten 974 418 und 974 845 bekannt.

Bei dem bekannten Getriebe-Turboverdichter sind vier hintereinander geschaltete Stufen auf zwei mit verschiedener Drehzahl laufenden Wellen vorgesehen, die von einem gemeinsamen Zahnrad aus durch Ritzel angetrieben werden. Die Lauf räder jeder Welle sind beiderseits des Getriebes fliegend angeordnet und laufen in Einzelgehäusen, die am Getriebegehäuse befestigt sind.

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Nach einem bislang nicht veröffentlichten Vorschlag (Patentanmeldung P 16 28 24-2.1-15) ist ferner vorgesehen, dem an sich bekannten vierstufigen Getriebe-Turboverdichter einen an sich bekannten ein- oder mehrstufigen Axialverdichter vorzuschalten. Der oder die gemeinsamen Antriebsmotoren sind entweder zwischen dem Getriebe-Turboverdichter und dem Axialverdichter oder vor der Verdichtergruppe angeordnet.

Mit Hilfe einer aus Axialverdichter und Radialverdichter kombinierten Turbo-Getriebe-Verdichteranlage können verhältnismäßig große Gas- bzw. Luftmengen auf einen gewünschten, verhältnismäßig hohen Enddruck verdichtet werden, es können je nach Bedarf an geeigneten Stellen Zwischenkühler vorgesehen werden, es kann ein Minimum an Leistungsbedarf und ein Optimum an Annäherung an den isothermen Verdichterprozeß erreicht werden.

Die vorgesehene Anordnung.des gemeinsamen Getriebes erlaubt optimale Drehzahlen für den Hochdruckteil und optimale Drehzahlen für den Niederdruckteil der Turbo-Verdichteranlage.

Die bisher bekannten Turbo-Verdichteranlagen für die Verdichtung verhältnismäßig großer Gas- bzw. Luftmengen sind in bezug auf den Bauaufwand abhängig von der Forderung nach den verschieden hohen Endverdichtungsdrücken, wenn die übrigen an eine solche Anlage gestellten Forderungen, wie geringer Leistungsbedarf, Wahl unterschiedlicher Drehzahlen, größtmögliche Annäherung an den isothermen Prozeß usw. im optimalen Sinne erfüllt sind.

Die Erfindung geht davon aus_v den günstigsten Aufbau eines Turbo-Getriebeverdichters mit mehreren hintereinander geschaltetes Stuf en auf mindestens zwei paralleles _t mit verschiedener Drehzahl laufenden Wellen sowie mit fliegend

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angeordneten Laufrädern mit Einzelgehäusen, die am Getriebegehäuse befestigt sind, beizubehalten und diesen Turbo-Verdichter nur hinsichtlich der ersten Stufe umzubilden, damit er auch zur Verdichtung großer Luft- bzw. Gasmengen im optimalen Finne benutzt werden kann.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß als erste Verdichtungsstufe ein mehrstufiger Axialverdichter an die eine Welle von mindestens zwei parallelen Wellen des gemeinsamen Getriebes angeschlossen ist, die von einem gemeinsamen Zahnrad aus durch Ritzel angetrieben" werden \mn die Welle mit der für den Axialteil optimalen Drehzahl ist und daß die zweite, dritte bzw. möglicherweise weitere "Stufe von je einem am Getriebe fliegend angeordneten Radiallaufrad mit je am Getriebegehäuse befestigtem Einzelgehäuse gebildet wird. Zwischen ^eder Stufe kann ein Zwischenkühler angeordnet sein.

Ist die für den Axialteil des Verdichters optimale Drehzahl die höhere der beiden vorhandenen Ritzelwellendrehzahlen, dann wird anstelle des fliegend am Getriebe angeordneten dritten Verdichterstufen-Laufrades der bekannten Anordnung über eine Kupplung die Welle eines mehrstufigen Axialverdichters an die Abtriebswelle mit der höheren Drehzahl angeschlossen.

Die nachgeschalteten weiteren Radialverdichterstufen bleiben der Ausbildung nach erhalten, wie es beim bekannten Getriebe-Turboverdichter der Fall ist. Dies trifft für zwei nachgeschaltete Radialverdichterstufen zu, die fliegend der langsamer laufenden Ritzelwelle zugeordnet sind.

Pur den Fall, daß zusätzlich eine weitere Radialstufe erforderlich ist, wird diese dann der Abtriebswelle mit der höheren Drehzahl zugeordnet.

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Ist Jedoch die für den Axialteil des Verdichters optimale Drehzahl die niedrigere der "beiden vorhandenen Ritzelwellendrehzahlen, dann wird die erste nachgeschaltete Radialverdichterstufe der Ritzelwelle zugeordnet, die auch den Axialverdichter antreibt. .

Die übrigen Verdicht er stuf en bleiben dann der Ausbildung nach so erhalten, vie es bei dem bekannten mehrstufigen Getriebe-Turboverdichter der Fall ist.

Durch die gewählte Ausbildung und Anordnung der einzelnen Verdichtungsstufen bei dem neuen Turboverdichter wird erreicht, daß große Luft- bzx*. Gasmengen bei maximaler Energie— einsparung und gleichzeitig optimaler Annäherung an den isothermen Verdichtungsprozeß auf verhältnismäßig hohe Endverdichtungsdrücke verdichtet werden können und daß dabei der Bauaufwand der Anlage ein Minimum darstellt; denn der seit mindestens zwei Jahrzehnten äußerst gut bewährte, einfache, übersichtliche und preisgünstige Aufbau mit gemeinsamem Getriebe und gemeinsamem Antrieb für alle erforderlichen Verdichtungsstufen und die zweckmäßige Zuordnung der Kühler kann bis auf die Anordnung der ersten Verdichtungsstufe unverändert beibehalten werden. Anstelle des bislang angeflanschten Einzelgehäuses mit fliegend angeordnetem Laufrad für diese Verdichterstufe wird nun unter Beibehaltung des Anschlusses, an die vorhandene Abtriebswelle ein einwelliger Axialverdichter angeschlossen. Dadurch können Axialteil und Radialteil des Turboverdichters im optimalen, Drehzahlbereich betrieben werden bei gleichzeitig günstigen (axialen) Ansaugebedingungen für die weiteren Radialstufen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt j es zeigt einen Axial/Radial-Getriebe-Turboverdichter in Schemadarstellung.

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Das Getriebegehäuse ist mit 1, das gemeinsame Zahnrad ist mit 2 und die mit diesem Zahnrad in Zahneingriff befindlichen Ritzel sind mit 3 und 4, die Antriebswelle ist mit 5 und der gemeinsame Antriebsmotor ist mit 6 bezeichnet.

Die Abtriebswelle für die erste Verdichterstufe I ist mit 7, die Abtriebswelle für die zweite Verdichterstufe II ist mit 8, die Abtriebswelle für die dritte Verdichterstufe III ist mit 9 und die Abtriebswelle für die vierte Verdichterstufe IV ist mit 10 bezeichnet. Die Wellen 7» 10 sind gleichachsig angeordnet und auch die Wellen 8, 9 sind gleichachsig angeordnet; die gleichachsigen Wellen 7» 10 und 8, 9 sind wiederum parallel zueinander angeordnet.

Die erste Verdichterstufe wird von einem mehrstufigen Axialverdichter 11 gebildet; dessen Gehäuse 12 ist getrennt vom Getriebegehäuse 1, Jedoch in unmittelbarer Nähe zu diesem angeordnet. Die Axialverdichterwelle 13 ist über eine Kupplung 14- mit der Abtriebswelle 7 verbunden. Die zweite, dritte und vierte Verdichterstufe wird von Je einem Radialverdichter gebildet; die Laufräder dieser Stufen sind mit 15, 16, 17 bezeichnet. Diese Radiallaufräder sind fliegend auf den Jeweiligen Abtriebswellen 8, 9, 10 angeordnet und laufen in (nicht dargestellten) Einzelgehäusen, die seitlich am Getriebe 1 angeflanscht befestigt sind.

Die möglicherweise einzuschaltenden Kühler, z.B. bei Luft- · Zerlegungsanlagen usw., sind strichliert dargestellt, und zwar ist der erste Kühler zwischen der ersten und zweiten Verdichtungsstufe mit 18, der Kühler awischen der zweiten und dritten Verdichterstufe mit 19 und der Kühler zwischen der dritten und vierten Verdichterstufe mit 20 bezeichnet·

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Die Luftführungsleitung vom Eintritt in den Getriebe-Turboverdichter bis zum Austritt, ist durch. Richtungspfeile markiert; die Ein- und Austritts stutz en an den Kühlern sind als strichlierte Kreise angegeben, Jedoch nicht näher bezeichnet.

In Abwandlung des vorgeschilderten Ausführungsbeispiels für einen mehrstufigen Getriebe-Turboverdichter mit einer mehrstufigen Axialverdichtermaschine als Stufe I und weiteren drei Radialstufen ist je nach Bedarf, nämlich nach den geforderten Endverdichtungsdrücken möglich, daß an den Axialteil nur zwei Radialstufen angeschlossen sind. Die Anordnung der Radiallaufräder erfolgt dann entsprechend der gewünschten Drehzahl und nach den übrigen Forderungen richtet sich auch die Anordnung der möglicherweise vorzusehenden Zwischenkühler.

Die dargestellte Anordnung der vorhandenen Verdichterstufen I bis IV gemäß dem vorgenannten Ausführungsbeispiel· kann für den Fall, daß die Abtriebswellen 7» 10 die Wellen mit der niedrigen Drehzahl sind, so abgeändert werden, daß dann achsgleich mit dem Axialteil als Verdichtungsstufe I der Radialteil als Stufe II angeordnet ist und daß entsprechend die übrigen Radialverdichtungsstufen nachgeschaltet am gemeinsamen Getriebegehäuse angeordnet sind.

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Claims (1)

1. DEMAG Aktiengesellschaft 24·. 11. 1969

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   Wolfgang-Eeuter-Platz Do/le

   Pat ent an spruch

   Mehrstufiger Turbo-Verdichter für große zu verdichtende Gas- bzw. Luftmengen, bestehend aus einem Mederdruck-Axialverdichter und einem angeschlossenen Hochdruck-Radialverdichter, einem von einer Antriebsmaschine betriebenen gemeinsamen Getriebe mit Zahnrad, Eitzeln und parallel angeordneten Abtriebswellen und zwischen den Verdichterstufen geschalteten Kühlern,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß an die Abtriebswelle (?) für die erste Verdichterstufe ein an sich bekannter mehrstufiger Axialverdichter (11) angeschlossen ist, und daß die zweite, dritte bzw. weitere Verdichterstufe, wie an sich bekannt, von Eadialverdichtern gebildet wird, deren Laufräder (15» 16, 1? ..·.)._am Getriebegehäuse (1) auf den Abtriebswellen (8, 9» 10....) fliegend angeordnet sind und in an das Getriebegehäuse (1) angeflanschten Einzelgehäusen laufen.

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