DE4212169C2 - Dynamisches Sperrsystem für das Schmieröl der Lager eines Zentrifugalkompressors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dynamisches Sperrsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Sperrsystem ist aus der italienischen Patentanmeldung MI91 A 000210 bekannt.

Bei diesem bekannten Sperrsystem wird ein schädlicher Gasstrom da­ durch ausgeglichen, daß in der Auslaßleitung aus einer Kammer auf der Kompressorsaugseite zu einem Schmierölsammelbehälter eine dynamische Sperre der Flüssigkeitsringbauart vorgesehen ist, die dem Schmieröl einen Durchtritt mittels Schwerkraft gestattet, jedoch einen Durchtritt von jeglichem Gas oder Dampf in der entgegengesetzten Richtung verhindert. Dieser schädliche Gasstrom könnte entstehen über den abgedichteten Schmierölsammelbehälter zwischen der Kammer des Lagers auf der Kompressorförderseite, die sich auf dem höchsten Druck befindet, und der Kammer des Lagers auf der Kompressorsaug­ seite, die sich auf dem niedrigsten Druck befindet, und könnte Öldampf und Tröpfchen durch die Labyrinthdichtung und zum Ro­ tor der ersten Kompressorstufe mitreißen mit der Folge eines unannehmbaren Schmierölverlustes.

Im einzelnen besteht die dynamische Sperre aus einer Scheibe, die innerhalb eines ringförmigen Statorteils rotiert, mit dem die Scheibe einen engen Durchtritt bildet, der durch die Zen­ trifugalwirkung der rotierenden Scheibe immer mit Sperröl ge­ füllt bleibt.

Wenn auch diese Lösung als Sperre hochwirksam ist, hat sie doch eine Reihe von Nachteilen, wie eine gewisse konstruktive Kompliziertheit und Kosten auf Grund des Erfordernisses eines Hilfsmotors für den Antrieb der Scheibe, und eine hohe Ver­ lustenergie, weil die gesamte Ölmenge zum Schmieren der Lager auf der Kompressorsaugseite durch den Kanal zwischen der ro­ tierenden Scheibe und dem ringförmigen Statorteil hindurch­ treten muß.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Sperrsystem der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß kein Hilfsmotor benötigt und nur eine minimale Menge an Sperröl verwendet wird.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs. Die Sperre wird nicht in der Auslaßleitung aus der Kammer auf der Kom­ pressorsaugseite zum Schmierölbehälter, sondern in der Kammer selbst zwischen dem Lager und der Labyrinthdichtung auf der Saugseite positioniert, und das Sperrsystem wird mit einer Scheibe versehen, die starr und konzentrisch mit der Kompressorwelle verbunden ist und einen umgekehrt U-förmigen Rand aufweist, der einen Statorring aufnimmt, der mit der Wand der Lagerkam­ mer auf der Saugseite starr verbunden und konzentrisch zur Welle angeordnet ist. Der Statorring bildet zusammen mit der Scheibe einen engen Kanal, der durch kalibrierte Bohrungen im Statorring kontinuierlich mit Öl auf Sperrdruck gespeist wird.

Auf diese Weise hält der enge Kanal, der auf Grund der Drehung der mit der Welle starr verbundenen Scheibe einer Fliehkraft ausgesetzt ist, den Kanal stets mit Sperröl gefüllt und trennt wirksam die Lagerkammer auf der Kompressorsaugseite von der Labyrinthdichtungszone auf der Kompressorsaugseite. Folglich wird jegliche Zirkulation von Gas oder Schmieröldampf aus der Kammer zum Rotor der ersten Kompressorstufe und somit jeder Schmierölverlust selbst dann vermieden, wenn sich der Kompres­ sor in einer gegenüber der Atmosphäre abgeschlossenen Umgebung befindet und der Druck in der Kammer höher als derjenige in der ersten Rotorzone ist, wobei in bekannter Weise diese Kammer über die Auslaßleitungen und die Decke des abgedichteten Sammelbehälters mit der Lagerkam­ mer auf der Kompressorförderseite verbunden ist. Der notwendi­ ge Sperröldurchsatz durch den Kanal ist nun nur das Minimum, das zum Verhindern einer Überhitzung des Durchtritts benötigt wird, die durch die Viskosität des durch die rotierende Schei­ be bewegten Öls erzeugt wird. Um einen unerwünschten Verlust des Sperröls zu verhindern und folglich den gewünschten Strö­ mungsdurchsatz niedrig zu halten, ist in dieser Hinsicht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Statorring auf der der Scheibe zugewandten Seite versehen mit einem Konus, der in einen entsprechenden Hohlraum in der Scheibe eingesetzt ist, und mit einem ringförmigen Ablenkvorsprung, der über eine äußere Kante des Scheibenhohlraums übersteht.

Auf diese Weise wird eine Art von Labyrinth erzeugt, welches das Sperröl daran hindert, in den Zwischenraum zwischen der Welle und dem Statorring zu strömen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt eines Zentrifugalkom­ pressors mit Labyrinthdichtungen unter Verwendung des Sperrsystems für das Lagerschmieröl gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 einen vergrößerter Längsschnitt einer Einzelheit von Fig. 1 mit dem Sperrsystem nach der Erfindung.

In einem Zentrifugalkompressor 1 wird durch eine Saugleitung 2 eintretendes und durch eine Förderleitung 3 austretendes Be­ triebsgas mit Hilfe von Schaufeln eines an einer Welle 5 befe­ stigten Rotors verdichtet. Die Welle 5 wird durch einen Motor 6 mit hoher Drehzahl gedreht und ist gelagert in Lagern 7 und 8 auf der Saugseite bzw. auf der Förderseite der Verdichtungs­ zone des Kompressors 1, die durch Labyrinthdichtungen 9 bzw. 10 begrenzt sind. Fig. 1 zeigt auch eine Leitung 11, durch die der Kompressoransaugdruck auf eine stromab vom Rotor 4 gelege­ ne Kammer 12 übertragen wird.

Die Lager 7 und 8 werden durch Schmieröl 13 kontinuierlich ge­ schmiert, das in einem abgedichteten Sammelbehälter 14 enthal­ ten ist, aus dem es über Leitungen 16 und 17 durch eine Pumpe 15 entnommen wird, die es in eine dem Lager 8 auf der Kompres­ sorförderseite zugewandte Kammer 18 und in eine dem Lager 7 auf der Kompressorsaugseite zugewandte Kammer 19 fördert. Das Schmieröl fließt dann durch Schwerkraft aus den Kammern 18 und 19 sowie durch getrennte Leitungen 20 bzw. 21 heraus, die die Kammern mit dem Oberteil oder der Decke 22 des Sammelbehälters 14 verbinden. Das dynamische Sperrsystem 23 der Erfindung ist zwischen dem Lager 7 und der Labyrinthdichtung 9 in der Kammer 19 angeordnet. Dieses Sperrsystem 23 besteht aus einer konzen­ trisch und starr mit der Welle 5 des Kompressors 1 befestigten Scheibe 24 mit einem umgekehrt U-förmigen Rand 25, in den ein Statorring 26 eingesetzt ist, der starr mit einer Wand 27 der Kammer 19 verbunden und konzentrisch zur Welle 5 angeordnet ist.

Der Statorring 26 bildet somit zusammen mit der rotierenden Scheibe 24 einen engen Kanal 28, der durch kalibrierte Boh­ rungen 30 in Richtung von Pfeilen 29 mit Sperröl kontinuier­ lich gespeist wird, das über eine Zweigleitung 31 aus der Leitung 17 entnommen wird.

Schließlich ist der Statorring 26 auf der der rotierenden Scheibe 24 zugewandten Seite versehen mit einem Konus, der in einen entsprechenden Hohlraum 33 in der Scheibe 24 eingesetzt ist, und mit einem ringförmigen Ablenkvorsprung 34, der über eine äußere ringförmige Kante 35 des Hohlraums 33 hinausragt und diese somit übersteigt.

Durch die beschriebene Bauweise des Sperrsystems kann der Kompressor in einer mit der Atmosphäre nicht in Verbindung stehenden Umgebung, etwa auf dem Meeresboden, vorteilhaft eingesetzt werden, insbesondere, wenn wegen Platzmangel ein Sammelbehälter sehr nahe am Kompressor angeordnet werden muß. Die Sperre ist mit geringen Kosten verbunden und bringt nur ein Minimum an Verlustenergie mit sich.

Claims (1)

1. Dynamisches Sperrsystem mit einer innerhalb eines ringförmigen Statorteils rotierenden Scheibe, wobei das Statorteil durch die Zentrifugalwirkung der rotierenden Scheibe mit Sperröl gefüllt ist, für das Schmieröl der Lager eines in einer gegenüber der Atmosphäre abgeschlossenen Umgebung angeordneten Zentrifugalkompressors mit Labyrinthdichtungen, und mit einer Hilfspumpe, die das Schmieröl für die Lager einem druckdichten Sammelbehälter entnimmt und unter Druck fördert zu einer Kammer, die dem Lager auf der Kompressorsaugseite stromauf von der saugseitigen Labyrinthdichtung zugewandt ist, und zu einer Kammer, die dem Lager auf der Kompressorförderseite stromab von der förderseitigen Labyrinthdichtung zugewandt ist, von denen das Schmieröl infolge der Schwerkraft durch gesonderte Leitungen entleert wird, die jeweils die Kammern mit der Oberseite des Sammelbehälters verbinden,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Scheibe (24) mit einem umgekehrten U-förmigen Rand (25), den Statorring (26) umschließt und in der Kammer (19), die dem auf der Kompressorsaugseite gelegenen Lager (7) zugewandt ist, zwischen diesem Lager (7) und der saugseitigen Labyrinthdichtung (9) konzentrisch zur rotierenden Kompressorwelle (5) und starr hiermit verbunden, angeordnet ist, wobei der Statorring (26) mit einer Wand (27) der Kammer (19) starr verbunden und konzentrisch zur Kompressorwelle (5) angeordnet ist und mit der rotierenden Scheibe (24) einen engen Kanal (28) bildet, der durch kalibrierte Bohrungen (30) im Statorring (26) kontinuierlich mit Sperröl gespeist und mit diesem durch die Zentrifugalwirkung der rotierenden Scheibe (24) gefüllt gehalten wird, wobei das Sperröl der Leitung (17) entnommen wird, durch die das Schmieröl unter Druck in diese Kammer (19) gefördert wird, und
   daß der Statorring (26) auf der der Scheibe (24) zugewandten Seite versehen ist mit einem Konus (32), der in einen entsprechenden Hohlraum (33) in der Scheibe (24) eingesetzt ist, und mit einem ringförmigen Ablenkvorsprung (34), der über eine äußere Kante (35) des Hohlraums (33) der Scheibe (24) übersteht.