DE202015006125U1 - Geared turbine machine - Google Patents

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Abstract

Getriebeturbomaschine (1), die über ein Getriebe (2) An- und/oder Abtriebsaggregate (A1, A2, A3, A4, A5, A7) zu einem Maschinenstrang integriert, wobei das integrierte Getriebe (2) im Wesentlichen ein zentrales Großrad (9) mit einer Großradwelle (13) und mehrere Ritzel (10, 14, 15) mit Ritzelwellen (11, 16, 17) umfasst, wobei das Großrad (9) mit den Ritzeln (10, 14, 15) in Wirkverbindung steht und die Enden der Ritzelwellen (11, 16, 17) jeweils in Wirkverbindung mit einem An- und/oder Abtriebsaggregat (A1, A2, A3, A4, A5) verbunden sind, wobei die Großradwelle (13) mit einem An- und/oder Abtriebsaggregat (A7) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das An- und/oder Abtriebsaggregat (A1) ein ein- oder mehrstufiger fliegend gelagerter Axialexpander ist.Transmission turbo-machine (1), which integrates input and / or output units (A1, A2, A3, A4, A5, A7) into a machine train via a transmission (2), wherein the integrated transmission (2) essentially comprises a central large gear (9 ) with a Großradwelle (13) and a plurality of pinions (10, 14, 15) with pinion shafts (11, 16, 17), wherein the large wheel (9) with the pinions (10, 14, 15) is in operative connection and the ends the pinion shafts (11, 16, 17) in each case in operative connection with a drive and / or output unit (A1, A2, A3, A4, A5) are connected, wherein the Großradwelle (13) with a drive and / or output unit (A7 ) is in operative connection, characterized in that the input and / or output unit (A1) is a single or multi-stage cantilever mounted axial expander.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeturbomaschine, die über ein Getriebe An- und/oder Abtriebsaggregate zu einem Maschinenstrang integriert, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.The invention relates to a geared turbomachine, which integrates input and / or output units via a transmission into a machine train, with the features of the preamble of claim 1.

In der EP 1 691 081 B1 ist eine mehrstufige Getriebeturbomaschine mit einem integrierten Getriebe und mit An- und/oder Abtriebsaggregaten beschrieben. An- und Abtriebsaggregate sind Kompressoren, Dampfturbinen, Gasturbinen, Motoren, Generatoren und Expander, wobei hierbei einerseits die Anordnung dieser Aggregate in derselben horizontalen Ebene besonders vorteilhaft ist und andererseits durch das Vorhandensein eines Großrades sowie eines zusätzlichen Antriebsritzels die Integration einer Vielzahl von Möglichkeiten der einsetzbaren An- und Abtriebsaggregate ermöglicht wird. Aus betriebsinterner Praxis sind Maschinenstränge nach der EP 1 691 081 B1 bekannt, die wie vorhergehend beschrieben aufgebaut sind, allerdings hinsichtlich der optional einzubindenden Expander Nachteile aufweisen. Derzeitige Anordnungen beinhalten lediglich Radialexpander; nachteilig sind hierbei allerdings Begrenzungen hinsichtlich der zu realisierenden Volumenströme, und somit kommen die konstruktiv möglichen Radialexpander an die Grenzen der umzusetzenden Baugrößen. Neben den im Maschinenstrang nicht mehr möglichen großen Bauvolumen haben bereits schon im baulichen Grenzbereich befindliche Radialexpander den Nachteil höherer Materialkosten, denn prozessbedingt sind teure hochlegierte Werkstoffe sowie oft auch zweischalige Gehäuseanordnungen erforderlich. Aufgrund begrenzter Geometrien, insbesondere des Großrades, ist das Bauvolumen für die Aggregate des Maschinenstrangs einer Getriebeturbomaschine begrenzt, und die Verarbeitung von immer höheren Volumenströmen ist somit limitiert.In the EP 1 691 081 B1 is a multi-stage geared turbomachinery with an integrated gear and described with input and / or output units. Input and output units are compressors, steam turbines, gas turbines, motors, generators and expanders, whereby on the one hand the arrangement of these units in the same horizontal plane is particularly advantageous and on the other hand by the inclusion of a large gear and an additional drive pinion the integration of a variety of ways of deployable Drive and driven units is made possible. From in-house practice machine lines are after the EP 1 691 081 B1 known, which are constructed as described above, but have disadvantages with regard to the optionally incorporated expander. Current arrangements include only radial expanders; Disadvantages here are, however, limitations with regard to the volume flows to be realized, and thus the constructionally possible radial expanders reach the limits of the sizes to be implemented. In addition to the large construction volume that is no longer possible in the machine line, radial expanders already in the structural boundary area have the disadvantage of higher material costs, because expensive high-alloyed materials and often also double-shell housing arrangements are necessary due to the process. Due to limited geometries, in particular of the large wheel, the construction volume for the aggregates of the machine train of a gear turbomachine is limited, and the processing of ever higher volume flows is thus limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Getriebeturbomaschine mit integriertem Getriebe so zu gestalten, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden und zudem die Anbindung eines Axialexpanders an das Gehäuse auch bei hohen Eintrittstemperaturen des zu expandierenden Mediums ermöglicht wird.The invention has for its object to make the generic gear turbomachine with integrated gear so that the aforementioned disadvantages are avoided and also the connection of an axial expander to the housing is made possible even at high inlet temperatures of the medium to be expanded.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Getriebeturbomaschine mit integriertem Getriebe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved in a generic gear turbomachine with integrated gear according to the invention by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß gestalteten Getriebeturbomaschine lässt sich ein Maschinenstrang aufbauen, der die grundsätzlichen Vorteile der höheren Volumenströme eines axialen Expanders ausnutzt und gleichzeitig den damit einhergehenden strömungstechnischen und thermischen Belastungen gerecht wird.With the aid of the geared turbomachine designed according to the invention, it is possible to build a machine train which exploits the fundamental advantages of the higher volume flows of an axial expander and at the same time satisfies the associated fluidic and thermal loads.

Der Axialexpander ist im Bereich seines axialen Gehäuseanfangs mit dem Gehäuse des Getriebes der Getriebeturbomaschine verbunden, so dass über dessen Ritzelwellen eine drehfeste Verbindung mit dem Axialexpander entsteht. Die Einströmkanäle für das zu expandierende sowie sehr heiße Prozessmedium befinden sich radial am axialen Anfang des Axialexpanders, und im Gegensatz zu radialen Expandern befindet sich das heiße Prozessgas in unmittelbarer Nähe zum Getriebegehäuse. Um dahingehend negative Einflüsse auf die Funktionsfähigkeit des Getriebes und insbesondere des Gehäuses zu verhindern, wird der Übergangsbereich zwischen Axialexpander und Getriebe durch ein Kühlmedium gekühlt.The Axialexpander is connected in the region of its axial housing beginning with the housing of the transmission of the gear turbomachine, so that on the pinion shafts a rotationally fixed connection with the Axialexpander arises. The inflow channels for the to be expanded as well as very hot process medium are located radially at the axial beginning of the axial expander, and unlike radial expander, the hot process gas is in close proximity to the transmission housing. In order to prevent negative effects on the functionality of the transmission and in particular of the housing, the transition region between the axial expander and the transmission is cooled by a cooling medium.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawings.

1: Schematische Darstellung einer Getriebeturbomaschine mit Getriebe und An- und Abtriebsaggregaten 1 : Schematic representation of a gear turbomachinery with gearbox and input and output units

2: Getriebe einer Getriebeturbomaschine in perspektivischer Darstellung 2 : Transmission of a gear turbomachine in perspective

3: Detaildarstellung zur Kühlung in den Gehäusen des Getriebes und des Axialexpanders 3 : Detail of cooling in the housings of the gear unit and the axial expander

4: Detaildarstellung zur Kühlung in der Zwischenwand zwischen den Gehäusen des Getriebes und des Axialexpanders 4 : Detailed view for cooling in the intermediate wall between the housings of the gearbox and the axial expander

Die in 1 dargestellte Getriebeturbomaschine ist Teil einer chemischen Anlage zur Behandlung und Weiterverarbeitung von Gasen. Eine solche Getriebeturbomaschine (1) integriert über ein Getriebe (2) An- und/oder Abtriebsmaschinen (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) zu einem Maschinenstrang, wobei einerseits als Antriebsaggregate Dampfturbinen, Gasturbinen, Expander sowie Motoren und als Abtriebsaggregate Kompressoren sowie Generatoren möglich sind.In the 1 shown gear turbomachine is part of a chemical plant for the treatment and processing of gases. Such a gear turbo machine ( 1 ) integrated via a transmission ( 2 ) Input and / or output machines (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) to a machine train, on the one hand as drive units steam turbines, gas turbines, expanders and motors and as output units compressors and generators are possible.

Die einzelnen Aggregate sind miteinander gekuppelt und auf einem oder mehrere Grundrahmen, den in 2 exemplarisch dargestellten Maschinenfundamenten (4), montiert. Unterhalb der Maschinenfundamente (4) befinden sich die in den 1 bis 4 nicht dargestellten Kühler, Kondensatoren und weitere für die Erfindung nicht relevante aber für den Betrieb des Maschinenstranges notwendige Apparate.The individual units are coupled together and on one or more base frames, the in 2 exemplified machine foundations ( 4 ), assembled. Below the machine foundations ( 4 ) are in the 1 to 4 not shown cooler, capacitors and other not relevant to the invention but necessary for the operation of the machine train apparatuses.

Je nach Art des zu bedienenden chemischen Prozesses können zusammen oder alleine als Antriebsaggregate (A1, A6, A7) ein Axialexpander (Al), eine Dampfturbine (A6) und ein Motor (A7) ausgebildet sein. Der Axialexpander (A1) wird über die Ritzelwelle (11), die Dampfturbine (A6) wird über die Antriebswelle (6) und der Motor (A7) wird über die Welle (13) des Großrades (9) der Getriebeturbomaschine (1) in Wirkverbindung gebracht.Depending on the type of chemical process to be used together or alone as Drive units (A1, A6, A7) an axial expander (Al), a steam turbine (A6) and a motor (A7) may be formed. The axial expander (A1) is driven by the pinion shaft ( 11 ), the steam turbine (A6) is driven by the drive shaft ( 6 ) and the motor (A7) gets over the shaft ( 13 ) of the large wheel ( 9 ) of the geared turbomachine ( 1 ) brought into operative connection.

Das Getriebe (2) der Getriebeturbomaschine (1) nach 2 umfasst ein Gehäuse (7), in dem ein Antriebsritzel (8), ein Großrad (9) und weitere Ritzel (10, 14, 15) angeordnet sind. Das Antriebsritzel (8) ist auf der Antriebswelle (6) befestigt, die in dem Gehäuse (7) der Getriebeturbomaschine (1) gelagert ist. Das Antriebsritzel (8) steht mit einem ersten Ritzel (10) in Eingriff, das auf einer ersten Ritzelwelle (11) drehfest befestigt ist. Die erste Ritzelwelle (11) trägt auf ihrem Ende ein Laufrad, das drehfest mit einem ein- oder mehrstufig fliegend gelagerten Axialexpander (A1) verbunden ist.The gear ( 2 ) of the geared turbomachine ( 1 ) to 2 includes a housing ( 7 ), in which a drive pinion ( 8th ), a large wheel ( 9 ) and other pinions ( 10 . 14 . 15 ) are arranged. The drive pinion ( 8th ) is on the drive shaft ( 6 ) mounted in the housing ( 7 ) of the geared turbomachine ( 1 ) is stored. The drive pinion ( 8th ) stands with a first pinion ( 10 ) engaged on a first pinion shaft ( 11 ) is rotationally fixed. The first pinion shaft ( 11 ) carries on its end an impeller rotatably connected to a single or multi-stage overhung axial expander (A1) is connected.

Das Antriebsritzel (8) steht auf der dem ersten Ritzel (10) abgewandten Seite mit dem Großrad (9) in Eingriff, das auf einer in dem Gehäuse (7) gelagerten Welle (13) drehfest befestigt ist. Die über das Antriebsritzel (8) eingeleitete Leistung des Antriebsaggregates (A6) wird gleichzeitig an das Großrad (9) und das erste, zu dem Axialexpander (A1) gehörende Ritzel (10) abgegeben.The drive pinion ( 8th ) stands on the first pinion ( 10 ) facing away from the large wheel ( 9 ) engaged on one in the housing ( 7 ) shaft ( 13 ) is rotationally fixed. The over the drive pinion ( 8th ) introduced power of the drive unit (A6) is simultaneously to the large wheel ( 9 ) and the first, belonging to the axial expander (A1) pinion ( 10 ).

Das Großrad (9) steht mit einem zweiten Ritzel (14) und einem dritten Ritzel (15) in Eingriff, die jeweils auf einer zweiten und einer dritten in dem Gehäuse (7) gelagerten Ritzelwelle (16, 17) drehfest befestigt sind. Die zweite Ritzelwelle (16) trägt an ihren Enden die Laufräder der Kompressorstufen (II, III). Die dritte Ritzelwelle (17) trägt an ihren Enden die Laufräder der Kompressorstufen (IV, V).The big wheel ( 9 ) stands with a second pinion ( 14 ) and a third pinion ( 15 ), each on a second and a third in the housing ( 7 ) mounted pinion shaft ( 16 . 17 ) are rotationally fixed. The second pinion shaft ( 16 ) carries at its ends the impellers of the compressor stages ( II . III ). The third pinion shaft ( 17 ) carries at its ends the impellers of the compressor stages ( IV . V ).

Alle Expander- und Kompressorstufen sind auf den entsprechenden Ritzelwellen fliegend gelagert.All expander and compressor stages are cantilevered on the corresponding pinion shafts.

Die Antriebswelle (6), die erste Ritzelwelle (11), die zweite Ritzelwelle (16) und die Welle (13) des Großrades (9) liegen in derselben horizontalen Ebene (3). Die dritte Ritzelwelle (17) liegt oberhalb dieser Ebene (3). In der Darstellung der 2 befindet sich in Bezug auf das Großrad (9) das Antriebsritzel (8) vorzugsweise in der 9-Uhr-Stellung, das zweite Ritzel (14) vorzugsweise in der 3-Uhr-Stellung und das dritte Ritzel (15) vorzugsweise in der 12-Uhr-Stellung. In Bezug auf das Antriebsritzel (8) befindet sich das erste Ritzel (10) vorzugsweise in der 9-Uhr-Stellung und das Großrad (9) vorzugsweise in der 3-Uhr Stellung.The drive shaft ( 6 ), the first pinion shaft ( 11 ), the second pinion shaft ( 16 ) and the wave ( 13 ) of the large wheel ( 9 ) lie in the same horizontal plane ( 3 ). The third pinion shaft ( 17 ) lies above this level ( 3 ). In the presentation of the 2 located in relation to the large wheel ( 9 ) the drive pinion ( 8th ) preferably in the 9 o'clock position, the second pinion ( 14 ) preferably in the 3 o'clock position and the third pinion ( 15 ) preferably in the 12 o'clock position. With regard to the drive pinion ( 8th ) is the first pinion ( 10 ) preferably in the 9 o'clock position and the large wheel ( 9 ) preferably in the 3 o'clock position.

Das vorhergehend beschriebene Getriebe (2) gemäß 2 bildet die Basis für die gesamte Getriebeturbomaschine (1), dabei ist das Getriebe (2) das Kernstück eines im Wesentlichen aus An- und/oder Abtriebsaggregaten (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) bestehenden Maschinenstrangs.The previously described transmission ( 2 ) according to 2 forms the basis for the entire geared turbomachine ( 1 ), while the gearbox ( 2 ) the core of a substantially consisting of arrival and / or Abtriebsaggregaten (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) machine train.

Im Ausführungsbeispiel umfasst das in den Maschinenstrang integrierte Getriebe (2) im Wesentlichen ein zentrales Großrad (9) mit einer Großradwelle (13), mehreren Ritzeln (10, 14, 15) mit Ritzelwellen (11, 16, 17) und ein Antriebsritzel (8) mit Antriebswelle (6). Das Großrad (9) steht mit den Ritzeln (14, 15) in Eingriff und die Enden der Ritzelwellen (16, 17) stehen drehfest mit einem Abtriebsaggregat (A2, A3, A4, A5) in Verbindung; vorzugsweise sind dies die Kompressoren (A2, A3, A4, A5) der Kompressorstufen II bis V. Ebenfalls steht das Großrad (9) mit dem Antriebsritzel (8) in Eingriff, das über die Enden der Antriebswelle (6) drehfest mit einem Antriebsaggregat (A6) verbunden ist. Die Großradwelle (13) des Großrades (9) ist im Ausführungsbeispiel mit einem Motor bzw. Generator (A7) verbunden. Das Antriebsritzel (8) wiederum steht mit dem Ritzel (10) in Eingriff und die Enden der Ritzelwelle (11) stehen drehfest mit einem als Antriebsaggregat dienenden Axialexpander (A1) in Verbindung.In the exemplary embodiment, the transmission integrated in the machine train ( 2 ) essentially a central large wheel ( 9 ) with a large wheel shaft ( 13 ), multiple pinions ( 10 . 14 . 15 ) with pinion shafts ( 11 . 16 . 17 ) and a drive pinion ( 8th ) with drive shaft ( 6 ). The big wheel ( 9 ) stands with the pinions ( 14 . 15 ) and the ends of the pinion shafts ( 16 . 17 ) are rotationally fixed with a driven unit (A2, A3, A4, A5) in conjunction; Preferably, these are the compressors (A2, A3, A4, A5) of the compressor stages II to V , Likewise stands the Großrad ( 9 ) with the drive pinion ( 8th ) engaged over the ends of the drive shaft ( 6 ) rotatably connected to a drive unit (A6) is connected. The large wheel shaft ( 13 ) of the large wheel ( 9 ) is connected in the exemplary embodiment with a motor or generator (A7). The drive pinion ( 8th ) in turn stands with the pinion ( 10 ) and the ends of the pinion shaft ( 11 ) are non-rotatably connected to a serving as a drive unit axial expander (A1) in combination.

Das Gehäuse (20) des Axialexpanders (A1) ist derart an das Gehäuse (7) des Getriebes (2) angeflanscht, dass der Strömungseintrittsbereich (21) des Axialexpanders (A1) unmittelbar an das Gehäuse (7) des Getriebes (2) angrenzt, wobei der Übergangsbereich (22) zwischen Axialexpander (A1) und Getriebe (2) durch ein Kühlmedium gekühlt wird. Der mengenmäßige Bedarf sowie eventuell auch die Auswahl des Kühlmediums können je nach Art des An- oder Abtriebsaggregates (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) von den Temperaturen der jeweiligen Prozessmedien am Ein- und/oder Austritt des jeweiligen An- oder Abtriebsaggregates (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) abhängen.The housing ( 20 ) of the axial expander (A1) is in such a way to the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) is flanged so that the flow inlet area ( 21 ) of the axial expander (A1) directly to the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ), the transition region ( 22 ) between axial expander (A1) and transmission ( 2 ) is cooled by a cooling medium. Depending on the type of input or output unit (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6), the quantitative requirement and possibly also the selection of the cooling medium can be based on the temperatures of the respective process media at the inlet and / or outlet of the respective inlet - or output units (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) depend.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 enthält die Getriebeturbomaschine (1) eine Dampfturbine (A6) als Antriebsaggregat, so dass sich der Bedarf sowie die Auswahl des Kühlmediums in diesem Fall nach der Eintrittstemperatur des Dampfes in die Dampfturbine (A6) richten. Als Kühlmedien sind vorzugsweise Dampf und Luft denkbar, diese können einerseits den Prozessen der Getriebeturbomaschine oder andererseits angrenzenden Prozessen sowie externen Quellen entnommen werden.In the embodiment according to the 1 and 2 contains the gear turbo machine ( 1 ) A steam turbine (A6) as a drive unit, so that the need and the selection of the cooling medium in this case according to the inlet temperature of the steam in the steam turbine (A6). As cooling media are preferably steam and air conceivable, these can be taken on the one hand the processes of the geared turbomachinery or other adjacent processes and external sources.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich entweder im Gehäuse (20) des Axialexpanders (A1) oder im Gehäuse (7) des Getriebes (2) Kanäle (23) für das Kühlmedium, möglich sind aber auch Kanäle (23) zur Kühlung in beiden Gehäusen (7, 20).In a preferred embodiment of the invention are either in the housing ( 20 ) of the axial expander (A1) or in the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) Channels ( 23 ) for the cooling medium, but also possible are channels ( 23 ) for cooling in both housings ( 7 . 20 ).

Alternativ kann zwischen dem Gehäuse (20) des Axialexpanders (A1) und dem Gehäuse (7) des Getriebes (2) eine Zwischenwand (24) angeordnet sein, in der die Kanäle (23) für das Kühlmedium angeordnet sind. Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass die Kanäle (23) ausschließlich in der Zwischenwand (24) angeordnet sind und somit die konstruktive Ausgestaltung der Gehäuse (7, 20) unverändert bleiben kann. Je nach Anwendung kann es aber auch sinnvoll sein, die Kanäle (23) zur Kühlung sowohl in der Zwischenwand (24) als auch in den Gehäusen (7, 20) zu integrieren; somit ist es möglich eine nochmals verbesserte Wärmeabfuhr zu erzielen.Alternatively, between the housing ( 20 ) of the axial expander (A1) and the housing ( 7 ) of Transmission ( 2 ) an intermediate wall ( 24 ), in which the channels ( 23 ) are arranged for the cooling medium. In this case, it may be advantageous for the channels ( 23 ) exclusively in the intermediate wall ( 24 ) are arranged and thus the structural design of the housing ( 7 . 20 ) can remain unchanged. Depending on the application, it may also be useful to use the channels ( 23 ) for cooling both in the intermediate wall ( 24 ) as well as in the housings ( 7 . 20 ) to integrate; Thus, it is possible to achieve a further improved heat dissipation.

Die direkte Anbindung des Gehäuses (20) des Axialexpanders (A1) an das Gehäuse (7) des Getriebes (2) der Getriebeturbomaschine (1) erfordert keine zusätzlichen Verbindungswellen; im Idealfall wird die Welle des Axialexpanders (A1) direkt drehfest mit der Ritzelwelle (11) gekoppelt und ist ein- oder mehrstufig fliegend gelagert. Somit liegt eine kompakte Anordnung vor, und dahingehend kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfinderischen Anordnung auch auf getrennte Maschinenfundamente (4) verzichtet werden. Neben den räumlichen Vorteilen erfordert diese Anordnung wesentlich weniger Material für das gemeinsame Maschinenfundament (4) und letzthin ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich der schwingungstechnischen Auslegung der Gesamtanordnung.The direct connection of the housing ( 20 ) of the axial expander (A1) to the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) of the geared turbomachine ( 1 ) requires no additional connection waves; Ideally, the shaft of the axial expander (A1) is directly rotationally fixed with the pinion shaft ( 11 ) coupled and is one-way or multi-level flying. Thus, there is a compact arrangement, and to that effect, in an advantageous embodiment of the inventive arrangement also on separate machine foundations ( 4 ) are waived. In addition to the spatial advantages, this arrangement requires significantly less material for the common machine foundation ( 4 ) and, finally, there are also advantages in terms of the vibration engineering design of the overall arrangement.

Zur Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Maschinenstrangs sind die an den Ritzelwellen (16, 17) angebrachten Abtriebsaggregate (A2, A3, A4, A5) als Kompressorstufen (II, III, IV, V) ausgebildet; als Antriebsaggregat (A6) steht eine Dampf- oder Gasturbine (A6) drehfest mit dem Antriebsritzel (8) in Wirkverbindung. Denkbar als Antriebsaggregat sind allerdings auch andere Turbokraftmaschinen sowie elektrische Antriebsmaschine oder Verbrennungsantriebsmaschinen.For the functionality of the machine string according to the invention are on the pinion shafts ( 16 . 17 ) driven units (A2, A3, A4, A5) as compressor stages ( II . III . IV . V ) educated; As drive unit (A6) is a steam or gas turbine (A6) rotatably with the drive pinion ( 8th ) in operative connection. Conceivable as a drive unit, however, are other turbocharged engines and electric drive or combustion engines.

Der Motor/Generator (A7) steht als Antriebsaggregat direkt oder über ein Getriebe (2) mit der Großradwelle (13) in Eingriff und wird je nach der Art des chemischen Prozesses auch weggelassen.The motor / generator (A7) is available as a drive unit directly or via a gearbox ( 2 ) with the large wheel shaft ( 13 ) and is also omitted depending on the nature of the chemical process.

Die Getriebeturbomaschine (1) kann mit einer Turbokraftmaschine, beispielsweise einer Dampf- oder Gasturbine (A6), einer elektrischen Antriebsmaschine oder in Sonderfällen auch mit einer Verbrennungskraftmaschine als Antriebsaggregat gestartet werden. Der Motor (A7) (Motor/Generator (A7) in Motorschaltung) übernimmt dann den Antrieb des Maschinenstranges ab der Synchrondrehzahl des Motors (A7). Der Axialexpander (A1) gibt erst Leistung ab, wenn der Maschinenstrang sowie der zugehörige chemische Prozess in Gang gekommen ist und das Abgas oder der Abdampf aus dem Prozess den Axialexpander (A1) antreibt. Der Axialexpander (A1) kann auch mit Luft betrieben werden, die von einem der Kompressoren (A2, A3, A4, A5) der Getriebeturbomaschine (1) verdichtet wurde, so dass ein Teil der Energie zurück gewonnen werden kann.The gear turbo machine ( 1 ) can be started with a turbo engine, such as a steam or gas turbine (A6), an electric drive machine or in special cases with an internal combustion engine as a drive unit. The motor (A7) (motor / generator (A7) in motor circuit) then takes over the drive of the machine train from the synchronous speed of the motor (A7). The axial expander (A1) only delivers power when the machine train and the associated chemical process have started and the exhaust gas or exhaust steam from the process drives the axial expander (A1). The axial expander (A1) can also be operated with air coming from one of the compressors (A2, A3, A4, A5) of the geared turbomachinery ( 1 ) so that some of the energy can be recovered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
GetriebeturbomaschineGeared turbine machine
22
Getriebetransmission
33
horizontale Ebenehorizontal plane
44
Maschinenfundamentmachine foundation
66
Antriebswelledrive shaft
77
Gehäuse des GetriebeHousing of the transmission
88th
Antriebsritzelpinion
99
GroßradGroßrad
1010
erstes Ritzelfirst pinion
1111
erste Ritzelwellefirst pinion shaft
1313
GroßradwelleGroßradwelle
1414
zweites Ritzelsecond pinion
1515
drittes Ritzelthird pinion
1616
zweite Ritzelwellesecond pinion shaft
1717
dritte Ritzelwellethird pinion shaft
2020
Gehäuse des AxialexpandersHousing of the axial expander
2121
StrömungseintrittsbereichFlow inlet area
2222
ÜbergangsbereichTransition area
2323
Kanäle zur KühlungChannels for cooling
2424
Zwischenwandpartition
II
Expanderstufenexpander stages
II bis VII to V
Kompressorstufencompressor stages
A1–A7A1-A7
An- oder AbtriebsaggregateDrive or driven units
A1A1
Axialexpander für Expanderstufen (ein- oder mehrstufig)Axial expander for expander stages (single or multi-stage)
A2A2
Kompressor für Stufe II Compressor for stage II
A3A3
Kompressor für Stufe III Compressor for stage III
A4A4
Kompressor für Stufe IV Compressor for stage IV
A5A5
Kompressor für Stufe V Compressor for stage V
A6A6
Turbokraftmaschine/MotorTurbo engine / motor
A7A7
Motor/GeneratorMotor / generator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1691081 B1 [0002, 0002] EP 1691081 B1 [0002, 0002]

Claims (10)

Getriebeturbomaschine (1), die über ein Getriebe (2) An- und/oder Abtriebsaggregate (A1, A2, A3, A4, A5, A7) zu einem Maschinenstrang integriert, wobei das integrierte Getriebe (2) im Wesentlichen ein zentrales Großrad (9) mit einer Großradwelle (13) und mehrere Ritzel (10, 14, 15) mit Ritzelwellen (11, 16, 17) umfasst, wobei das Großrad (9) mit den Ritzeln (10, 14, 15) in Wirkverbindung steht und die Enden der Ritzelwellen (11, 16, 17) jeweils in Wirkverbindung mit einem An- und/oder Abtriebsaggregat (A1, A2, A3, A4, A5) verbunden sind, wobei die Großradwelle (13) mit einem An- und/oder Abtriebsaggregat (A7) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das An- und/oder Abtriebsaggregat (A1) ein ein- oder mehrstufiger fliegend gelagerter Axialexpander ist.Gear Turbomachine ( 1 ), which have a transmission ( 2 ) Input and / or output units (A1, A2, A3, A4, A5, A7) integrated into a machine train, wherein the integrated transmission ( 2 ) essentially a central large wheel ( 9 ) with a large wheel shaft ( 13 ) and several pinions ( 10 . 14 . 15 ) with pinion shafts ( 11 . 16 . 17 ), wherein the large wheel ( 9 ) with the pinions ( 10 . 14 . 15 ) is in operative connection and the ends of the pinion shafts ( 11 . 16 . 17 ) in each case in operative connection with a drive and / or output unit (A1, A2, A3, A4, A5) are connected, wherein the Großradwelle ( 13 ) is operatively connected to an input and / or output unit (A7), characterized in that the input and / or output unit (A1) is a single or multi-stage cantilever mounted axial expander. Getriebeturbomaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) des Axialexpanders (A1) derart an das Gehäuse (7) des Getriebes (2) angeflanscht ist, dass der Strömungseintrittsbereich (21) des Axialexpanders (A1) unmittelbar an das Gehäuse (7) des Getriebes (2) angrenzt und der Übergangsbereich (22) zwischen Axialexpander (A1) und Getriebe (2) optional durch ein Kühlmedium gekühlt werden kann.Gear Turbomachine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the housing ( 20 ) of the axial expander (A1) in such a way to the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) is flanged, that the flow inlet area ( 21 ) of the axial expander (A1) directly to the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) and the transition area ( 22 ) between axial expander (A1) and transmission ( 2 ) can optionally be cooled by a cooling medium. Getriebeturbomaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) des Axialexpanders (A1) und/oder das Gehäuse (7) des Getriebes (2) Kanäle (23) für das Kühlmedium beinhalten.Gear Turbomachine ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the housing ( 20 ) of the axial expander (A1) and / or the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) Channels ( 23 ) for the cooling medium. Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) des Axialexpanders (A1) mit einer Zwischenwand (24) an das Gehäuse (7) des Getriebes (2) angeflanscht wird und die Zwischenwand (24) Kanäle (23) für das Kühlmedium beinhaltet.Gear Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 20 ) of the axial expander (A1) with an intermediate wall ( 24 ) to the housing ( 7 ) of the transmission ( 2 ) is flanged and the intermediate wall ( 24 ) Channels ( 23 ) for the cooling medium. Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mengenmäßige Bedarf und/oder die Zusammensetzung des Kühlmediums je nach Art des An- oder Abtriebsaggregates (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) von der jeweiligen Temperatur des Prozessmediums beim Ein- und/oder Austritt des jeweiligen An- oder Abtriebsaggregates (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) abhängt.Gear Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the quantitative requirement and / or the composition of the cooling medium depending on the type of drive or driven unit (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) of the respective temperature of the process medium when entering and / or leaving the respective drive or driven unit (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A6) depends. Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebe zwischen dem Großrad (9) sowie einem der Ritzel (10, 14, 15) ein Antriebsritzel (8) mit einer Antriebswelle (6) angeordnet ist, das in Wirkverbindung mit dem Großrad (9) sowie einem der Ritzel (10, 14, 15) steht, und wobei das Antriebsritzel (8) mit einem Antriebsaggregat (A6) in Wirkverbindung steht.Gear Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the transmission between the large wheel ( 9 ) and one of the pinions ( 10 . 14 . 15 ) a drive pinion ( 8th ) with a drive shaft ( 6 ) arranged in operative connection with the large wheel ( 9 ) and one of the pinions ( 10 . 14 . 15 ), and wherein the drive pinion ( 8th ) is in operative connection with a drive unit (A6). Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Getriebe (2) sowie die An- und/oder Abtriebsaggregate (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) über deren Gehäuse (20) an ein gemeinsames Maschinenfundament (4) befestigt sind.Gear Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated transmission ( 2 ) and the input and / or output units (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) on the housing ( 20 ) to a common machine foundation ( 4 ) are attached. Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Ritzelwellen (16, 17) angebrachten Abtriebsaggregate (A2, A3, A4, A5) Laufräder von Kompressorstufen (II, III, IV, V) sind.Gear Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the to the pinion shafts ( 16 . 17 ) driven units (A2, A3, A4, A5) impellers of compressor stages ( II . III . IV . V ) are. Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Antriebsritzel (8) in Wirkverbindung stehende Antriebsaggregat (A6) eine Turbokraftmaschine, eine elektrische Antriebsmaschine oder eine Verbrennungsantriebsmaschine ist.Gear Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that with the drive pinion ( 8th ) is in operative connection drive unit (A6) is a turbo-engine, an electric drive machine or a combustion drive machine. Getriebeturbomaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehfest mit der Großradwelle (13) in Wirkverbindung stehende Antriebsaggregat (A7) ein Motor und/oder Generator ist.Gear Turbomachine ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotationally fixed with the Großradwelle ( 13 ) operatively connected drive unit (A7) is a motor and / or generator.
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Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MAN ENERGY SOLUTIONS SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: MAN DIESEL & TURBO SE, 86153 AUGSBURG, DE

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